DEFINISI KATALIS
Katalis Katalis merupa merupakan kan suatu suatu zat atau substan substansi si yang yang dapat dapat memperc mempercepat epat reaksi reaksi (dan (dan mengarahkan mengarahkan atau mengendalik mengendalikanny annya), a), tanpa terkonsumsi terkonsumsi oleh reaksi, reaksi, namun namun bukannya bukannya tanpa bereaksi. Katalis bersifat mempengaruhi kecepatan reaksi, tanpa mengalami perubahan secara kimiawi pada akhir reaksi. Proses yang dilakukan oleh katalis ini disebut katalisis.
DEFINISI DEFINIS I DEAKTIVA DE AKTIVASI SI KATALIS KATALIS
Seiring dengan berlangsungnya proses, katalis dapat mengalami perubahan sifat kimia dan fisika secara reversibel maupun ireversibel yang mengarah kepada teradinya penurunan (atau kehilangan) aktivitasnya. Semua katalis akan mengalami penurunan (atau kehilangan) aktivi aktivitasn tasnya ya sepana sepanang ng waktu waktu penggu penggunaa naan n (time (time on stream, stream, !"S). !"S). Peristi Peristiwa wa inilah inilah yang yang dinamak dinamakan an deakti deaktivasi vasi.. #eaktiv #eaktivasi asi reversi reversibel bel bersifa bersifatt sement sementara, ara, sehing sehingga ga katalis katalis dapat dapat diaktifkan diaktifkan kembali dan diregenerasi$ diregenerasi$ sedangkan deaktivasi ireversibel bersifat permanen, permanen, sehingga harus dilakukan penggantian katalis baru. Proses deaktivasi dapat berlangsung% a.) Sangat Sangat cepat, seperti pada katalis&katalis katalis&katalis perengkahan perengkahan (cracking) (cracking) hidrokarbon hidrokarbon,, atau b.) Sangat lambat, seperti pada katalis besi promoted untuk reaksi sintesis amonia, yang dapat dapat diguna digunakan kan selama selama bebera beberapa pa tahun tahun tanpa tanpa kehila kehilanga ngan n aktivit aktivitas as secara secara berarti berarti (signifikan). #eaktivasi katalis dapat mempengaruhi kinera reaktor. Penurunan umlah active sites katali kataliss dapat dapat menuru menurunka nkan n aktivi aktivitas tas katalit katalitikny iknya. a. Katalis Katalis yang yang telah telah terdeak terdeaktiv tivasi asi harus harus diregenerasi atau bahkan diganti secara periodik. #engan mengetahui hal&hal yang dapat menyeb menyebabk abkan an deakti deaktivasi vasi,, bagaim bagaimana ana deakti deaktivasi vasi dapat dapat mempen mempengar garuhi uhi perfor performa ma katalis katalis,, bagaimana mencegah teradinya te radinya deaktivasi, serta bagaimana meregenerasi katalis yang telah terdeaktivasi, maka persoalan deaktivasi ini dapat diminimasi.
FAKTOR PENYEBAB DEAKTIVASI KATALIS
!erdapat ' macam penyebab, antara lain% 1. FOULING (PENGERAKAN) #eaktivasi katalis akibat pengerakan pada umumnya berlangsung cepat. • Pengerakan teradi ika ada zat&zat dalam reaktor (bisa reaktan, produk, atau •
intermediet) terdeposit di atas permukaan katalis dan menutup pori&pori (atau active •
sites) katalis secara fisik. Karbon (cokekokas) merupakan bentuk kerak yang paling umum, dan proses pembentukannya dinamakan coking. isalnya, pembentukan coke (*) pada reaksi perengkahan hidrokarbon dengan katalis silika&alumina% *+- / *0-+ 1 *2-+ 1
•
•
*(s) 3entuk coke yang terbentuk bergantung kepada enis katalis, suhu, dan tekanan parsial senyawa&senyawa karbonnya. 3eberapa hal yang dapat dilakukan untuk meminimasi coking% engoperasikan reaktor dengan waktu tinggal yang singkat o enambahkan hidrogen ke dalam aliran proses, untuk mengkonversi karbon o
o
(fase gas) menadi metana eminimasi suhu upstream dari unggun (bed) katalis, karena karbon (fase gas) kurang mudah terbentuk pada suhu rendah.
2. POISONING (PERACUNAN) #eaktivasi katalis akibat peracunan pada umumnya berlangsung lambat. • Peracunan disebabkan oleh adsorpsi kimia (chemisorption) zat&zat dalam aliran •
proses. 4at&zat ini kemudian menutup atau memodifikasi active sites pada katalis. 5acun dapat menyebabkan perubahan morfologi permukaan katalis, baik melalui rekonstruksi permukaan maupun relaksasi permukaan, atau memodifikasi ikatan •
•
•
antara katalis logam dengan supportnya. 4at yang bisa menadi racun pada umumnya adalah pengotor (impurity) dalam aliran umpan, namun produk dari reaksi yang diinginkan pun bisa berperan sebagai racun. 6da ' enis utama racun, yaitu% +) olekul&molekul dengan heteroatom yang reaktif (misal% sulfur) ) olekul&molekul dengan ikatan kompleks antar atom (misal% hidrokarbon tak enuh) ') Senyawa&senyawa logam atau ion&ion logam (misal% -g, Pd, 3i, Sn, *u, 7e) !oksisitas sebuah racun P ditentukan oleh besarnya perubahan entalpi adsorpsi racun P dan perubahan energi bebas proses adsorpsi, yang menentukan besarnya konstanta kesetimbangan adsorpsi kimia oleh racun P (K P). 7raksi permukaan katalis yang tertutupi oleh racun P yang teradsorp secara reversibel (8P) dapat dihitung menggunakan isoterm adsorpsi 9angmuir%
•
:katan antara racun dengan katalis (atau support katalis) dapat berlangsung lemah atau kuat. ;ika ikatannya kuat, peracunan akan mengakibatkan teradinya deaktivasi yang ireversibel.
•
umpan. 5acun katalis dapat dihilangkan dengan cara% o Pemisahan secara fisik !reatment kimia, untuk mengkonversi zat racun menadi senyawa&senyawa yang o nontoksik, yaitu dengan oksidasi (untuk enis racun +) dan hidrogenasi (untuk enis racun ). ;ika produk reaksi dapat berperan sebagai racun, maka reaktor harus dioperasikan pada tingkat konversi yang rendah, danatau memisahkan produk tersebut secara selektif pada tahap intermediet (untuk enis reaktor multitahap).
3. SINTERING #eaktivasi katalis akibat sintering disebabkan oleh pertumbuhan atau aglomerasi •
kristal yang akan mengubah struktur kimia katalis atau support&nya. Structural rearrangement yang teramati selama sintering mengakibatkan penurunan luas permukaan katalis, dan karenanya, mengakibatkan penurunan banyaknya active sites •
katalis secara ireversibel. Pada umumnya sintering berlangsung ika suhu lokal katalis melampaui sepertiga hingga setengah dari suhu leleh (melting&point, !m)&nya. 3atas atas suhu (yaitu = !m) diterapkan pada kondisi >kering>, sedangkan batas bawah suhu (yaitu +' !m) diterapkan ika ada steamkukusuap dalam aliran proses. -al ini dikarenakan steam
•
memudahkan teradinya reorganisasi beberapa logam, alumina, dan silika. 3erikut adalah daftar beberapa katalis logam dengan suhu sintering&nya.
•
?ntuk mencegah teradinya sintering (danatau proses aglomerasi kristal), katalis biasanya dimodifikasi melalui penambahan komponen stabilizer yang mempunyai titik leleh tinggi. *ontohnya% o *hromia, alumina, dan magnesia (yang mempunyai titik leleh tinggi) sering kali
o
ditambahkan sebagai stabilizer pada katalis logam. Sintering platinum dapat dicegah dengan menambahkan seumlah kecil senyawa& senyawa terklorinasi ke dalam aliran gas. #alam hal ini, klorin berperan meningkatkan energi aktivasi proses sintering, sehingga kecepatan sintering menadi turun.
KECEPATAN DEAKTIVASI KATALIS
Kecepatan deaktivasi untuk beberapa enis deaktivasi berdasarkan mekanismenya%
