Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Gamma Valerolakton (GVL) merupakan senyawa organik turunan dari asam levulinat yang memiliki banyak kegunaan, salah satunya sebagai bahan tambahan bahan bakar. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan model kinetika hidrogenasi asam levulinat (LA) menjadi GVL dengan katalis Ru/C. Percobaan dilakukan dalam reaktor trickle bed untuk mendapatkan parameter kinetika dan pengaruh tekanan dan temperatur terhadap kinerja reaksi hidrogenasi asam levulinat menjadi GVL di dalam reaktor trickle bed. Model matematis reaktor trickle bed digunakan untuk pengarahan di atas. Katalis yang digunakan pada penelitian ini adalah Ru/C dengan muatan Ru 5wt%. Eksperimen diawali dengan persiapan bahan baku, dilanjutkan dengan karakterisasi katalis. Pada penelitian ini reaktor yang digunakan berdiameter 2,01 cm dengan tinggi unggun katalis 24 cm. Asam levulinat sebagai reaktan cair dan gas hidrogen direaksikan dengan kondisi operasi tekanan 2,5 dan 7,5 bar serta suhu pada rentang 90 °C-150 °C. Model dari penelitian ini adalah model isotermal heterogen 2D aksisimetri (isotermal tepat di sekitar sumbu simetri), yang mempertimbangkan perpindahan massa fase gas dan cair di celah unggun, di dalam katalis, dan reaksi kimia. Model kinetik dikembangkan melalui persamaan kesetimbangan massa dan kesetimbangan momentum (hukum Darcy) dalam penelitian ini berdasarkan mekanisme reaksi yang dikemukakan oleh Piskun. Hasil yang didapatkan dari penelitian adalah energi aktivasi hidrogenasi asam levulinat, reaksi maju esterifikasi HPA, dan reaksi balik esterifikasi HPA adalah 6,261 kJ/mol, 3,412 kJ/mol, dan 1,251 kJ/ mol, masing-masing. Nilai faktor tumbukan berturut-turut adalah 1,367 m3/mol/s, 1,955 m3/mol/s, dan 0,108 m3/mol/s. Nilai korelasi Goto-Smith adalah 9,833, 1,922, dan 1,414. Pada analisis pengaruh suhu, semakin tinggi suhu umpan maka konversi asam levulinat menjadi GVL semakin besar. Sedangkan pada analisis pengaruh tekanan,  terlihat bahwa efek tekanan tidak terlalu berpengaruh dalam konversi asam levulinat menjadi GVL. ......Gamma Valerolactone (GVL) is an organic compound derived from levulinic acid, which has many uses, one of which is as a fuel additive. This research was conducted to obtain a kinetic model of the hydrogenation of levulinic acid (LA) to GVL using a Ru/C catalyst. Experiments were carried out in a trickle bed reactor to obtain kinetic parameters and the effect of pressure and temperature on the performance of the hydrogenation reaction of levulinic acid to GVL in the trickle bed reactor. The mathematical model of the trickle bed reactor is used for the above purpose. The catalyst used in this study was Ru/C with a 5wt% Ru charge. The experiment begins with preparing raw materials, followed by characterization of the catalyst. In this study, the reactor was 2.01 cm in diameter with a catalyst bed height of 24 cm. Levulinic acid as a liquid reactant and hydrogen gas was reacted under operating conditions of a pressure of 2.5 and 7.5 bar and a temperature of 90°C-150°C. The model of this research is an axisymmetric 2D heterogeneous isothermal model (isothermal right around the axis of symmetry), which considers the mass transfer of gas and liquid phases in the bed gap, inside the catalyst, and chemical reactions. The kinetic model was developed through the equations of mass balance and momentum balance (Darcy's law) in this study based on the reaction mechanism proposed by Piskun. The activation energies of levulinic acid hydrogenation, the forward reaction of HPA esterification, and the reverse reaction of HPA esterification are 6.261 kJ/mol, 3.412 kJ/mol, and 1.251 kJ/mol, respectively. The collision factor values are 1.367 m3/mol/s, 1.955 m3/mol/s and 0.108 m3/mol/s respectively. The Goto-Smith correlation values are 9.833, 1.922, and 1.414. In the analysis of the effect of temperature, the higher the feed temperature, the greater the conversion of levulinic acid to GVL. Meanwhile, in the analysis of the effect of pressure, it appears that the effect of pressure is not too influential in the conversion of levulinic acid to GVL.

Abstrak :
Gamma Valerolactone (GVL) merupakan senyawa organik turunan dari asam levulinat yang memiliki banyak kegunaan, salah satunya adalah sebagai aditif bahan bakar. Penelitian ini difokuskan pada perancangan reaktor unggkun trickle skala komersial untuk sintesis GVL dari asam levulinat pada katalis Ru/C. Pemodelan matematis yang digunakan adalah model reaktor unggun trickle aksisimetri dua dimensi untuk perpindahan massa dan momentum di celah unggun, aksisimetri dua dimensi untuk perpindahan energi di dalam unggun, dan satu dimensi untuk perpindahan massa dan di partikel katalis. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan desain reaktor dengan volume paling kecil untuk produksi GVL sebanyak 1.239 ton. Desain reaktor dilakukan melalui simulasi pada COMSOL Multiphysics 5.5, dengan mengubah parameter operasi berupa suhu, tekanan, GHSV, LHSV, dan diameter katalis, sehingga didapatkan kondisi optimal pada masing-masing parameter. Hasilnya, didapatkan parameter operasi optimal dengan suhu 423 K, tekanan 25 bar, GHSV 0.065 s-1, LHSV 0.00117 s-1, diameter katalis 3 mm, diameter reaktor 5 cm, dan panjang reaktor 5 m. Laju alir yang dihasilkan dari reaktor skala komersial dengan kondisi optimal adalah 7.06 kg/hari, sehingga diperlukan 536 buah tube untuk memperoleh kapasitas produksi sebanyak 1.239 ton. ...... Gamma Valerolactone (GVL) is an organic compound derived from levulinic acid that has many uses, one of which is as a fuel additive. This research is focused on designing a commercial scale trickle bed reactor for the synthesis of GVL from levulinic acid on a Ru/C catalyst. The mathematical modelling used is a two-dimensional axisymmetric trickle bed reactor model for mass and momentum transfer in the bed gap, two-dimensional axisymmetric for energy transfer in the bed, and one-dimensional for mass transfer and in the catalyst particles. The objective of this research is to obtain a reactor design with the smallest volume to produce 1,239 tons of GVL. The reactor design was carried out through simulations on COMSOL Multiphysics 5.5, by changing the operating parameters such as temperature, pressure, GHSV, LHSV, and catalyst diameter, so that optimal conditions were obtained for each parameter. As a result, the optimal operating parameters were obtained with temperature 423 K, pressure 25 bar, GHSV 0.065 s-1, LHSV 0.00117 s-1, catalyst diameter 3 mm, reactor diameter 5 cm, and reactor length 5 m. The flow rate produced from a commercial scale reactor with optimal conditions is 7,06 kg/day, so 536 tubes are needed to obtain a production capacity of 1,239 tons.