Post on 24-Jan-2016
description
TEKNOLOGI MINYAK BUMI
PROSES PERENGKAHAN
Disusun oleh :
Septiana Anggraini 0609 3040 0380
Tri Apriza 0609 3040 0382
Yulia Eka Windra S 0609 3040 0384
Kelas : 5KC
Kelompok : I
Instruktur : Ir. Fadarina, M.T
Teknik Kimia
Politeknik Negeri Sriwijaya
2011
BAB I
1.1. Pendahuluan
Pada tahun 1855, metode perengkahan petroleum ditemukan oleh prof. Benjamin
silliman dari Univesitas Yale. Metode cracking pertama kali ditemukan oleh vladimir
Shukov pada tanggal 27 November 1891. Perengkahan secara katalitik didasarkan pada
proses yang diperkenalkan oleh Alex Golden Oblad sekitar tahun 1936.
Pada geologi minyak bumi dan kimiawi, perengkahan adalah proses dimana
molekul organik komplekx terkonversi menjadi molekul sederhana (contoh : hidrokarbon
ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C pada awalnya. laju perengkahan dan
produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan keberadaan katalis.
Dalam proses perengkahan penyulingan minyak digunakan produksi produk
ringan ( seperti LPG dan bensin ) dari fraksi distilasi minyak murni yang lebih berat dan
residu seperti gas oil. perengkahan katalitik fluida (fluid catalytic cracking, FCC)
memproduksi hasil yang tinggi dari bensin dan LPG. sekarang ini thermal cracking
banyak digunakan untuk mengupgrade fraksi yang sangat berat atau untuk memproduksi
fraksi berat atau distilasi, bahan bakar dan kokas petroleum. dua hal yang penting dari
thermal cracking dalam hal range produk diwakili oleh proses temperatur tinggi yang
disebut steam cracking atau pirolisis ( 750-900 C, bahkan lebih) yang mena memproduksi
etilen berharga dan umpan lainnya untuk industri petrokimia dan temperatur lunak
meperlambat pembuatan kokas.
1.2. Rumusan Masalah
1.2.1 Apa itu proses perengkahan ?
1.2.2 Menunjukan reaksi yang terjadi, uraian proses, diagram alir,sifat fisik dan
kimia bahan baku serta produk
1.2.3 Apa kegunaan dari produk hasil proses perengkahan ?
1.3. Tujuan
1.3.1 Dapat menjelaskan apa itu perengkahan
1.3.2 Dapat memberikan gambar diagram alir dari proses perengkahan
1.3.3 Dapat menunjukan reaksi yang terjadi, sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk
1.3.4 Dapat memberikan informasi kegunaan dari produk hasil perengkahan
BAB II
2.1 Perengkahan
Perengkahan adalah proses dimana molekul organik kompleks terkonversi menjadi
molekul sederhana (contoh : hidrokarbon ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C
pada awalnya. laju perengkahan dan produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan
keberadaan katalis. Proses perengkahan ada 2 jenis yaitu ; perengkahan termis dan
perengkahan katalis.
2.1.1 Proses perengkahan Termis
2.1.1.1 Definisi Proses Perengkahan Termis
Thermal (thermal Cracking) adalah suatu proses pemecahan rantai hydrocarbon dari
senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbon dengan rantai yang lebih kecil melalui bantuan
panas. Suatu proses perengkahan thermal bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi
dengan boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya). Dalam proses ini dihasilkan:
gas, gasoline (naphtha), gas oil (diesel), residue atau coke. Feednya dapat berupa gas oil atau
residue. Setelah mengalami pemanasan awal dan ditampung dalam akumulator, proses
pemanasan selanjutnya dilakukan dalam suatu furnace (dapur) sampai mencapai temperatur
rengkahnya. Keluar dari furnace, minyak yang sudah pada suhu rengkah tadi dimasukkan
dalam suatu soaker, yaitu suatu alat berbentuk drum tegak yang berguna untuk
memperpanjang reaksi perengkahan yang terjadi. Selanjutnya hasil perengkahan dimasukkan
kedalam suatu menara / kolom pemisah (fractionator) dimana berikutnya akan dipisahkan
masing-masing fraksi yang dikehendaki. Ada juga bagian yang dikembalikan lagi untuk
direngkah lebih lanjut yang disebut recycle stock. Selain menghasilkan produk BBM (bahan
bakar minyak) dan gas, dalam proses perengkahan thermal juga dihasilkan cokes. Cokes yang
diharapkan hanya terbentuk di dalam chamber (coke drum) dapat pula terbentuk di dinding
tubes heater/furnace dan transfer line (pipa transfer). Cokes tersebut terbentuk sedikit demi
sedikit dan pada akhirnya akan terakumulasi. Jika akumulasi sudah dianggap mengganggu
jalannya operasi, maka unit perengkahan thermal tersebut harus dihentikan untuk proses
penghilangan akumulasi cokes atau SAD (Steam Air Decoking).
Macam – macam proses perengkahan Termis
1. Pemecahan viskositas
2. Perengkahan fasa campuran
3. Perengkahan fasa uap
4. Perengkahan nafta
2.1.1.2 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk
- Sifat fisik dan kimia bahan baku
Minyak mentah
Crude oil mengandung sejumlah senyawaan non hidrokarbon, terutama
senyawaan Sulfur, senyawaan Nitrogen, senyawaan Oksigen, senyawaan
Organo Metalik (dalam jumlah kecil/trace sebagai larutan) dan garam-garam
anorganik (sebagai suspensi koloidal).
- Sifat fisik dan kimia produk
Gasoline
- Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
- Trayek didih : 50 sampai 85°C
- Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin
piston, umpan proses petrokomia
LGO
LGO merupakan komponen Automotive Diesel Oil (ADO) atau
dimasyarakat dikenal dengan ”Solar”.
- Specific Gravity 60/60 oF, ASTMD 1298
- Density 15 oC, ASTMD 1298
- Trayek didih antara 260–315 oC.
- Minyak solar adalah campuran kompleks hidrokarbon C15 – C20
- Putaran tinggi di atas 1000 rpm
HGO
HGO juga komponen Automotive Diesel Oil (ADO). Umumnya
produk LGO dan HGO langsung di-blending menjadi ADO atau solar.
2.1.1.3 Reaksi Yang Terjadi
2.1.1.4 Diagram Alir (Flowsheet)
a. Diagram Alir Proses Vibreaking
b. Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Campuran
c. Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Uap
2.1.1.5 Uraian Proses
a. Proses pemecahan viskositas
Fungsi utama flash chamber adalah memisahkan residue dari recycle untuk
menghindari coking dalam heater/furnace. Agar residue tidak overcracking, maka dapat
dilakukan quenching dari inlet flash chamber agar tempeaturnya menjadi kurang lebih 450
degC saja. Kadang-kadang hal ini dihilangkan jika sudah dilengkapi dengan sistem washing
di top column dari flash chamber, karena dianggap cukup membantu mendinginkan bottom
temperature. Sistem washing ini mempunyai keuntungan antara lain :
Mencuci atau menahan residue yang akan ikut keatas bersama uap.
Residue tidak terlalu melekat dengan coke terutama sepanjang dinding chamber.
Bahan pencuci biasanya adalah sidecut yang dingin dari fractionator. Untuk mengurangi
residence time dari residue didalam flash chamber, dibuat suatu bentuk leher yang
memanjang pada bagian bottom dengan menjaga level kurang lebih 50%. Typical bottom
temperature didalam first stage flash chamber adalah 425 oC dengan overhead temperature
390 oC. Sedangkansecond stage flash chamber bottom suhunya 400 oC dan overheadnya 296 oC.
Reaction Chamber membantu fungsi furnace agar tidak terlalu besar. Dalam reaction
chamber proses perengkahan terjadi tanpa harus menambah panasan. Temperatur keluar
furnace kira-kira 480 oC dan keluar reaction chamber akan turun menjadi kurang lebih 465 oC. Tekanan reaction chamber dijaga kurang lebih 16.2 kg/cm2g untuk menjaga agar semua
material masih dalam fase liquid hingga pembentukan coke minimum. Reaction chamber
juga membantu berfungsi sebagai surge chamber yang dapat menahan fluktuasi operasi.
Proses variabel seperti dijelaskan didepan bahwa visbreaker ini menghasilkan light
dan haeavy fraction. Yang diutamakan sebenarnya bukan light fractionnya tetapi heavy heavy
fractionnya diinginkan seminimum mungkin tetapi masih memenuhi spec fuel oil. Variabel-
variabel utamanya adalah :
Charge stock properties
Cracking temperature
Residence time
Secara umum dapat dikatakan bahwa kenaikan baik temperatur maupun residence time maka
visbreaking severity akan naik. Kenaikan dari severity of cracking akan menaikkan produksi
gas dan gasoline dan mengurangi viscosity dari cracked residu. Feed stock dengan harga K
rendah, hasil gas dan gasoline makin rendah, tetapi makin tinggi viscosity residuenya dan
makin tinggi BS&W pada cracking temperature dan residence time tertentu.
b. Proses perengkahan fasa campuran
Semakin tinggi temperatur yang keluar heater akan menaikkan proses cracking dan
reaksi coking sehingga akan menaikkan pula jumlah gas dan coker naptha yang dihasilkan
dan sebaliknya produksi coker gas oil yang berkurang. Menaikkan tekanan di fractionator
mempunyai pengaruh yang sama dengan menaikkan temperatur outlet heater, karena dengan
kenaikan tekanan di fractionator akan menambah jumlah vapor yang terkondensasi termasuk
gas oil yang akan dikembalikan sehingga di-recycle bersama feed ke heater. Temperatur dari
uap hydrocarbon ex coke drum yang semakin tinggi akan menaikkan end point dari produk
coker gas oil sehingga jumlah gas oil yang direcycle menjadi berkurang akibatnya produksi
coke akan berkurang pula. Dalam operasi delayed coker secara umum dapat dinyatakan
bahwa semakin banyak gas oil yang direcycle akan menaikkan cracking yang selanjutnya
akan menghasilkan gas, coker naphtha, dan coke yang lebih banyak dan menurunnya
produksi coker gas oil.
c. Perengkahan Fasa Uap
Pada awalnya proses perengkahan fasa uap, umpan masuk kedalam heater dimana
didalam itu minyak mentah dipanaskan terlebih dahulu, setelah minyak panas maka minyak
akan masuk kedalam flash drum, didalam fals drum terjadi pemisahan antara fraksi berat
(Heavy Phase) dan fraksi ringan(light Phase). Fraksi berat akan bergerak ke bawah dan
masuk kedalam stabilisator, didalam stabilsator minyak mentah dalam fraksi berat ini
dinetralkan terlebih dahulu, sehingga produk akhir yang keluar dari stabilisator adalah
minyak berat. Untuk fraksi ringan bergerak ketas dan masuk keldam super heater, didalam
super heater ini minyak fraksi ringan tadi dipanaskan lagi , setelah itu masuk kedalam gas
heater, dimana dalam gas heater ini, dipompakan gas. Hasil pada kolom gas heater masuk ke
fracinator, didalam frasinator ini dipisahkan pula, fasa ringan berupa gas (fuel) dan fase berat
berupa gasoline.
2.1.2 Perengkahan Katalis
2.1.2.1 Definisi Proses Perengkahan Katalis
Metode ini menggunakan katalis asam padat dan menggunakan temperatur yang
tinggi untuk menghasilkan proses untuk menguraikan molekul hidrokarbon yang besar
menjadi yang kecil. katalis yang biasa digunakan adalah alumina, silica, zeolit, dan beberapa
jenis lainnya seperti clay. selama proses ini, kereaktifan berkurang, oleh karena itu lebih
stabil dan kation sementara dapat bertahan lebih lama, lalu terakumulasi pada sisi aktif katalis
yang menyebabkan penumpukan produk karbon yang lebih dikenal dengan kokas. beberapa
tumpukan perlu dipindahkan yang biasanya dilakukan dengan pembakaran yang bertujuan
untuk meregenarasi katalis.
Macam-macam Proses Perengkahan Katalis
1. Perengkahan Katalis Unggun Terfluidisasi
Pada proses sistem unggun terfluidisasi katalis berbentuk bubuk halus diangkat ke
dalam zone reaksi oleh minyak yang masuk dan menguap pelan-pelan karena kontak dengan
katalis yang panas. Setelah reaksi berlangsung sempurna, katalis diangkat ke dalam zona
regenerasi oleh udara atau steam. Pada zona-zona reaksi generasi katalis dijaga dalam
keadaan tersuspensi dengan mengalirkan gas-gas melalui debu katalis dan sejumlah kecil
katalisdialirkan dari reaktor kegenerator dan sebaliknya. Dimana produk yang dihasilkan dari
perengkahan ini adalah gasolin,olefin ringan,isoparafin,kokas,fuel oil, dan gas.
Dalam perengkahan katalis unggun terfluidisasi terdapat 4 jenis proses yakni sebagai berikut :
a. FCCU Model IV
b. Proses Orthoflow
c. Proses UOP
d. Proses Shell 2 Tingkat
2. Proses Perengkahan Katalis Unggun Bergerak
Pada proses-proses unggun bergerak, katalis mengalir pada zona minyak sehingga
terjadi reaksi, dan kemudian terus ke zona regenerasi dimana udara secara terus-menerus
membakar kokas yang menempel pada katalis. Katalis dalam bentuk butir ataupun pelet
diangkat oleh udara ke posisi yang lebih tinggi lalu mengalir ke bawah secara gravitasi
melalui zoa-zona reaksi dan regenerasi.
3. Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap
Proses ini menggunakan sejumlah chamber yang berisi katalis. Chamber ini dipasang
secara seri. Dimana chamber ini digunakan secara bergantian untuk reaksi dan regenerasi.
Dimana umpan dari heater dimasukan ke chamber-chamber yang disusun secara seri tersebut.
Lalu dimasukan juga udara bersamaan dengan umpan tadi ke chamber-chamber tersebut.
Sehingga produk akan keluar dari bagian atas bersamaan dengan flue gas. Dimana produk
tadi akan diproses lagi ke fraksinator untuk memisahkan berdasarkan fraksi-fraksinya.
2.1.2.2 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk
- Sifat fisik dan kimia bahan baku
Minyak mentah
Crude oil mengandung sejumlah senyawaan non hidrokarbon, terutama
senyawaan Sulfur, senyawaan Nitrogen, senyawaan Oksigen, senyawaan
Organo Metalik (dalam jumlah kecil/trace sebagai larutan) dan garam-
garam anorganik (sebagai suspensi koloidal).
Katalis yang mengandung magnesia silika dalam bentuk butir
Rumus Molekul : MgO3Si
Berat Molekul : 100,39 g·mol−1
Densitas : 2,51 g·cm−3
- Sifat fisik dan kimia produk
Minyak berat
- Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40
- Trayek didih dari 130 sampai 300°C
- Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia
Gasoline
- Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
- Trayek didih : 50 sampai 85°C
- Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin
piston, umpan proses petrokomia
Minyak ringan
Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam
dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas
rendah).
Flue gas
- Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
- Trayek didih : 0 sampai 50°C
- Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.
2.1.2.3 Reaksi Yang Terjadi
2.1.2.4 Diagram Alir ( Flowsheet)
a. Diagram Alir Proses Perengkahan Shell 2 tingkat
b. Diagram Alir Proses Perengkahan Hodresid
c. Diagram Alir Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap
d. Diagram Alir Proses Perengkahan Suspensoid
2.1.2.5 Uraian Proses
A. Uraian Proses Perengkahan Shell 2 tingkat
Umpan dimasukan kedalam stage reaktor pertama, dimana pada reaktor ini
dimasukan katalis berupa magnesia silika, didalam reaktor ini akan terjadi reaksi,
dimana hasil pada bagian atas reaktor masuk kedalam stage fraksinator pertama,
dimana hasil produk fraksi ringan beruapa minyak ringan. Sedangkan hasil produk dari
reaktor pada bagian bawah masuk kedalam reaktor ke 2, sama halnya dengan reaktor
pertama, disini hasil reaktor pada bagian atas masuk kedalam kolom fraksinator 2,
sedangkan pada bagian bawah reaktor masuk kedalam stripper. Pada kolom fraksinator
2, produk fraksi ringan yang dihasilkan berupa minyak ringan dan destilat, pada bagian
fraksi berat masuk kedalam stripper. Didalam stripper terjadi terdapat steam yang
digunakan untuk memanaskan produk yang ada dalam stripper, selanjutnya hasil dari
stripper masuk kedalam regenerator, hasil yang didapat berupa gas (fuel), selanjutnya
dari kolom regulator ini, hasil dapat digunakan lagi sebagai umpan.
B. Uraian Proses Perengkahan Houdresid
Proses perengkahan houdresid, pertama – tama umpan dimasukkan kedalam
crude tower, dimana umpan yang dipakai yaitu minyak mentah (crude oil) setelah itu
umpan dimasukkan kedalam houdresid reaktor, dimana furnace ini digunakan untuk
membakar minyak mentah yang masuk kedalam houdresid reaktor, didalam houdresid
katalis itu kita menggunakan katalis yang mengandung magnesia silika, setelah itu
masuk kedalam crude synthesis tower,disini produk terbagi menjadi tiga bagian, yaitu
produk ringan yang berupa minyak ringan dan destilat, sedangkan produk bawah
berupa fuel oil, hasil dari crude synthesis tower yang tak keluar sebagai produk,
direcycle kembali ke furnace dan masuk lagi kedalam houdresid reaktor.
C. Uraian Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap
Umpan masuk kedalam reaktor 1, 2 dan 3. Hasil dari reaktor pertama keluar
sebagai flue gas. Sedangkan hasil dari reaktor 2 dan 3 berupa produk fase ringan, yaitu
minyak ringan, yang dialirkan menuju ke kolom fraksinator. Diman pada masing –
masing reaktor ini dipompakan udara. Sehingga udara yang berasal dari bawah tadi
menyebabkan reaksi yang ada direaktor tadi terangkat ke atas, dan masuk kedalam
fraksinator.
D. Uraian Proses Perengkahan Suspensoid
Umpan dan katalis yang berasal dari hopper katalis, masuk kedalam furnace,
didalam furnace terjadi proses pembakaran. Setelah itu masuk kedalam kolom
fraksinator, disini terjadi proses pemisahan fraksi ringan dan fraksi berat. Fraksi ringan
berupa minyak ringan dan fraksi berata berupan minyak berat.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Perengkahan adalah proses dimana molekul organik kompleks terkonversi menjadi
molekul sederhana (contoh : hidrokarbon ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C
pada awalnya. laju perengkahan dan produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan
keberadaan katalis. Proses perengkahan ada 3 jenis yaitu ; perengkahan termis dan
perengkahan katalis.
Thermal (thermal Cracking) adalah suatu proses pemecahan rantai hydrocarbon dari
senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbon dengan rantai yang lebih kecil melalui bantuan
panas. Suatu proses perengkahan thermal bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi
dengan boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya).
Metode ini menggunakan katalis asam padat dan menggunakan temperatur yang
tinggi untuk menghasilkan proses untuk menguraikan molekul hidrokarbon yang besar
menjadi yang kecil. katalis yang biasa digunakan adalah alumina, silica, zeolit, dan beberapa
jenis lainnya seperti clay.
3.2 Saran
Menurut kami, makalah yang kami buat belum seutuhnya pantas untuk dijadikan
bahan referensi untuk teknologi pengolahan minyak bumi, karena pada makalah ini kami
tidak menjelaskan seluruh proses yang terjadi pada masing – masing jenis perengkahan
katalis dan termal. Selain itu reaksi kimia yang kami buat dalam makalah ini adalah reaksi
kimia keseluruhan untuk perengkahan katalis dan termal.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/minyak-bumi/proses-konversi/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/minyak-bumi/pengolahan-
minyak-bumi/
http://www.scribd.com/doc/4466066/MINYAK-BUMI-AMY
Fadarina. 2011. Teknologi Minyak Bumi. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan
Teknik Kimia