Download - Makalah Pretreatment
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
1/19
Pendahuluan
Crude Distillation Unit (CDU) beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan
berdasarkan titik didih komponen penyusunnya. Kolom CDU memproduksi produk LPG,
naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 5!"# $olume %eed, sedangkan produk lainnya
sebesar &!5# $olume %eed berupa atmospheri' residue.
tmospheri' residue pada kilang lama, yang tidak memiliki a'uum Distillation
Unit*DU, biasanya hanya di+adikan %uel oil yang $alue!nya sangat rendah atau di+ual ke
kilang lain untuk dioleh lebih lan+ut di DU. edangkan pada kilang modern, atmospheri'
residue dikirim sebagai %eed a'uum Distillation Unit atau sebagai %eed -esiduel Catalyti'
Cra'king (setelah sebagiannya di!treating di tmospheri' -esidue ydro Demetali/ation unit
untuk menghilangkan kandungan metal atmospheri' residue).
Teori Crude Distillation Unit
1. Crude Oil Composition
Crude oil terdiri dari atom 'arbon dan hydrogen yang bergabung membentuk molekul
hydro'arbon. 0erdasarkan struktur molekuler umum, hydro'arbon dikelompokkan men+adi &
ma'am, yaitu para%%in, naphthene, aromati', dan ole%in.
1.1. Paraffinenya1a para%%in paling simple adalah methane (C&). Contoh senya1a para%in lain
adalah ethane (C2") atau biasa disebut dry gas, propane (C34), butane (C&),
pentane (C52), he6ane (C"&), heptane (C7"), o'tane (C44) dan seterusnya.
8olekul para%%in mempunyai %ormula standard Cn2n92 dengan n adalah +umlah atom
'arbon. Penamaan senya1a para%in mempunyai keunikan, yaitu diberi akhiran :!ane;.
1.2. Naphthene
truktur hydro'arbon +enis ini lebih kompleks dari struktur hydro'arbon +enis para%%inkarena atom 'arbon tersusun dalam suatu 'in'in. Contoh struktur hydro'arbon +enis
naphthene adalah sebagai berikut.
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
2/19
1.3. Aromatik
enya1a aromatik yang paling sederhana dan yang memiliki boiling point paling
rendah adalah ben/ene (C""). enya1a ini serupa dengan senya1a naphthene dalam hal
struktur ring namun berbeda dalam hal +umlah atom hydrogen yang hanya satu yang terikat
pada atom 'arbon (naphthene memiliki 2 atom hydrogen yang terikat pada atom 'arbon).
1.4. Olefin
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
3/19
eperti pemberian nama pada +enis para%%in, penamaan +enis ole%in mempunyai
keunikan. =ika senya1a memiliki ikatan rangkap disebut dengan akhiran ;!ene; (seperti
propene, butene) dan +ika senya1a memiliki 2 ikatan rangkap disebut dengan akhiran ;!
adiene; (seperti butadiene, propadiene).
1.5. en!a"a #ain
elain mengandung senya1a!senya1a hydro'arbon seperti tersebut di atas, 'rude
oil +uga mengandung senya1a!senya1a lain dalam +umlah ke'il yang dikelompokkan
sebagai impurities, seperti sebagai berikut>
alts*Garam
enya1a garam yang paling banyak adalah senya1a 'hloride, seperti sodium 'hloride,
magnesium 'hloride, dan 'al'ium 'hloride. enya1a garam ini dapat membentuk asam
yang dapat menimbulkan korosi pada bagian atas kolom CDU. enya1a garam +uga bisa
menyebabkan plugging pada peralatan seperti heat e6'hanger dan tray kolom %raksinasi.
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
4/19
enya1a sul%ur
=ika sul%ur 'ontent suatu 'rude tinggi disebut ;sour 'rude;. enya1a sul%ur yang paling
ringan adalah hydrogen sul%ide (2) yang selain korosi% +uga merupakan deadly gas.
enya1a lain adalah mer'aptan yang merupakan nama umum untuk para%%ini' hydro'arbon
yang satu atom hydrogennya diganti dengan radikal ?. enya1a sul%ur lainnya
mempunyai struktur ring ole%in dan biasanya diberi nama depan :thio;.
8etal
=enis metal yang biasa ditemukan di 'rude oil adalah arseni', lead (timbal), $anadium, nikel,
dan besi. ebagian besar metal dalam umpan CDU akan keluar bersama atmospheri'
residue. rseni' dan lead merupakan ra'un paling mematikan dari katalis unit 'atalyti'
re%orming, sedangkan $anadium, nikel, dan besi akan mendeakti$asi katalis 'atalyti'
'ra'king.
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
5/19
and, 8ineral 8atter and @ater
enya1a!senya1a ini dikelompokkan bersama sebagai 0ase ediment and @ater (0A@),
dan biasanya ber+umlah kurang dari ,5 #1t total 'rude.
2. Aliran Proses Crude Distillation Unit
Pro'ess Blo1 Diagram CDU dapat dilihat pada gambar berikut>
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
6/19
2.1. $aria%el Proses Crude Distillation Unit
0eberapa $ariabel proses yang berpengaruh pada operasi CDU adalah sebagai
berikut >
$.1. &lash 'one Temperature
emakin tinggi %lash /one temperature maka semakin banyak yield produk yang
dihasilkan, dan sebaliknya semakin sedikit yield bottom CDU. amun %lash /one
temperatue tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan ter+adinya thermal
de'omposition*'ra'king umpan. emperature thermal de'omposition*'ra'king
tergantung +enis umpan. Pada umumnya temperature thermal
de'omposition*'ra'king 'rude adalah sekitar 37 oC (U
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
7/19
0eberapa 'ontoh permasalahan, penyebab, dan troubleshooting yang ter+adi di
Crude Distillation Unit dapat dilihat dalam table FF berikut ini >
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
8/19
&eed dan Produk Crude Distillation Unit
=enis umpan CDU dapat berupa ;sour; 'rude atau :s1eet; 'rude tergantung dari
disainnya. Penggunaan 'rude non!disain tetap dimungkinkan namun terlebih dahulu
harus dilakukan u+i 'oba pemakaian untuk mengetahui e%eknya terhadap unit!unit
do1stream.
ypi'al produk CDU adalah sebagai berikut >
ingkat keta+aman pemisahan ditentukan berdasarkan gap antara 5# temperatur
distilasi 8 %raksi dengan boiling point lebih rendah dan 5# temperatur distilasi
8 %raksi dengan boiling point lebih tinggi. 0est pra'ti'e gap tersebut adalah
sebagai berikut>
traight run naphtha*Kerosene > 2 oB ( oC).
2 Kerosene*Diesel > oB (5," oC).
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
9/19
Pendahuluan
ydro'ra'king merupakan unit proses kilang minyak bumi yang termasuk kelompok
se'ondary pro'essing, yaitu proses do1nstream kilang minyak bumi yang
menggunakan reaksi kimia untuk menghasilkan produk!produknya. @alaupun
menggunakan katalis dan prosesnya meng!'ra'king umpan, namun seringkali
ydro'ra'king tidak dikelompokkan ke dalam 'atalyti' 'ra'king. eringkali istilah
'atalyti' 'ra'king hanya diperuntukkan kepada unit!unit proses Bluid Catalyti'
Cra'king atau -esidual Catalyti' Cra'king atau -esidual Bluid Catalyti' Cra'king
(perbedaan ketiganya terutama hanya pada +enis umpannya). edangkan
hydro'ra'king dikelompokkan terpisah, berdiri sendiri sebagai ydro'ra'king.
Teori +!dro,ra,kin)
ydro'ra'king merupakan proses mengubah umpan berupa minyak berat men+adi
produk!produk minyak yang lebih ringan dengan kehadiran hydrogen dengan
bantuan katalis dan menggunakan tekanan tinggi (hingga s*d 2 kg*'m2H
umumnya 75 kg*'m2) dan temperatur medium (2 s*d &5& oC). Catalyst yang
digunakan berbasis sili'a alumina dengan kombinasi nikel, molybdenum, tungsten.
Beed hydro'ra'king yang umum adalah hea$y atmospheri' gas oil, hea$y $a'uum
gas oil, 'atalyti'ally gas oil, atau thermally 'ra'ked gas oil. Beedsto'k ini diubah
men+adi produk!produk dengan berat molekul yang lebih ringan dan biasanya
dengan memaksimalkan produk naphtha atau distillates (kerosene atau diesel).
-eaksi (imia +!dro,ra,kin)-eaksi yang ter+adi pada proses hydro'ra'king adalah >
IJ-eaksi utama >
ydrogenasi P (Poly u'lei' romati')
2 -ing opening dan pemisahan rantai samping
3 -eaksi 'ra'king para%%ine
IJ-eaksi lain
& Fsomerisasi (enya1a 'in'in, rantai samping, para%%ine)
5 Pen+enuhan ole%in
" Penghilangan sul%ur, nitrogen, oksigen
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
10/19
7 Kon$ersi polynaphthene dan P
4 kumulasi para%in di un'on$erted oil*UC
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
11/19
0ersamaan dengan proses hydro'ra'king, impurities yang terkandung dalam %eed,
seperti senya1a sul%ur, nitrogen, oksigen, halide, dan metal +uga dihilangkan. elain
itu senya1a ole%in +uga di+enuhkan.
Penghilangan sul%ur dilakukan dengan 'ara mengubah senya1a sul%ur organi'
men+adi hydrogen sul%ide dan hydro'arbon.
2 Penghilangan nitrogen dilakukan dengan 'ara mengubah senya1a nitrogen organi'
men+adi ammonia dan hydro'arbon.
3 Penghilangan oksigen dilakukan dengan 'ara mengubah senya1a oksigen organi'
men+adi air dan hydro'arbon.
& Penghilangan halida dilakukan dengan 'ara mengubah senya1a halide men+adi
'hloride a'id dan hydro'arbon.
5 Pen+enuhan ole%in dilakukan dengan 'ara meng!hydrogenasi senya1a ole%in men+adi
para%in. u+uan pen+enuhan ole%in adalah untuk peningkatan stabilitas produk saat
penyimpanan (1arna dan sediment).
" Penghilangan metal > senya1a organik metal akan terdekomposisi dan metal akan
se'ara permanen diserap atau beraksi dengan katalis. 8etal ini merupakan ra'un
katalis yang permanen (tidak dapat dihilangkan).
emua reaksi di atas bersi%at eksotermis sehingga temperatur akan naik saat %eed
mele1ati unggun katalis ('atalyst bed).
Urutan kemudahan reaksi yang ter+adi di hydro'ra'king adalah sebagai berikut
(mulai dari yang paling mudah hingga yang paling susah) >
Penghilangan logam
2 Pen+enuhan ole%in
3 Penghilangan sul%ur
& Penghilangan nitrogen
5 Penghilangan oksigen
" Pen+enuhan 'in'in (heteroaromati' multiring aromati' monoaromati')7 Cra'king naphthene (multiring naphthene mono naphthene)
4 Cra'king para%in
&eed Produk dan /ar)in +!dro,ra,kin)
Dalam aplikasinya, umpan dan produk hydro'ra'king adalah sebagai berikut >
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
12/19
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
13/19
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
14/19
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
15/19
CATA#0T*C -&O-/*N P-OC
P#AT&O-/*N P-OC
*. Pendahuluan
Catalyti' re%orming (atau U
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
16/19
*$.1. Aliran Proses emi-e)eneratie Catal!ti, -eformin) 6&i7ed
8ed Catal!ti, -eformin)9
Pro'ess Blo1 Diagram Bi6ed 0ed Catalyti' -e%orming dapat dilihat pada gambar berikut >
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
17/19
$aria%el Proses Catal!ti, -eformin) Unit
0eberapa $ariabel proses yang berpengaruh pada operasi Catalyti' -e%orming
adalah sebagai berikut >
$.1. Catal!st T!peipe katalis berpengaruh terhadap operasi 'atalyti' re%orming terutama dalam hal
basi' 'atalyst %ormulation (metal!a'id loading), 'hloride le$el, platinum le$el, dan
a'ti$ator le$el.
$.2. Temperatur -eaksi
Catalyti' re%ormer rea'tor 'atalyst bed temperature merupakan parameter utama
yang digunakan untuk mengendalikan operasi agar produk dapat sesuai dengan
spesi%ikasi. Katalis 'atalyti' re%ormer dapat beroperasi hingga temperatur yang 'ukup
tinggi, namun pada temperatur di atas 5" oC dapat menyebabkan reaksi thermal
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
18/19
yang akan mengurangi re%ormate dan hydrogen yield serta meningkatkan ke'epatan
pembentukan 'oke pada permukaan katalis.
emperatur rea'tor dapat dide%inisikan men+adi 2 ma'am, yaitu >
@eighted $erage Fnlet emperature (@F), yaitu total (%raksi berat katalis dalam
bed dikali temperature inlet bed).
2 @eighted $erage 0ed emperature (@0), yaitu total (%raksi berat katalis dalam
bed dikali rata!rata temperatur inlet dan outlet).
Dari kedua ma'am de%inisi tersebut di atas, @F paling sering digunakan dalam
perhitungan karena kemudahan perhitungan, 1alaupun @0 sebenarnya adalah
ukuran yang lebih baik dari kondisi reaksi dan temperatur katalis rata!rata.
$.3. pa,e $elo,it!
pa'e $elo'ity merupakan ukuran +umlah naphtha yang diproses untuk +umlah katalis
yang tertentu selama 1aktu tertentu. =ika $olume umpan naphtha per +am dan
$olume katalis yang digunakan, istilah yang digunakan adalah LiEuid ourly pa'e
elo'ity (L). edangkan +ika berat umpan naphtha per +am dan berat katalis
yang digunakan, maka istilah yang digunakan adalah @eight ourly pa'e elo'ity
(@). atuannya sama, yaitu *+am
emakin tinggi spa'e $elo'ity atau semakin rendah residen'e time, maka semakin
rendah o'tane number (-
-
8/19/2019 Makalah Pretreatment
19/19
$.5. +!dro)en+!dro,ar%on -atio
ydrogen*hydro'arbon ratio dide%inisikan sebagai mol re'y'le hydrogen per mol
naphtha umpan. Kenaikan 2*C ratio akan menyebabkan naphtha melalui reaktor
dengan lebih 'epat (residen'e time lebih singkat), sehingga akan menurunkan
ke'epatan pembentukan 'oke pada permukaan katalis dengan pengaruh yang ke'il
terhadap kualitas dan yield produk.