Post on 07-Feb-2016
description
Cracking (Perengkahan)
Perengkahan hidrokarbon Katalitik retakan yang kompleks ke dalam molekul yang lebih
sederhana untuk tujuan meningkat/kan jumlah dan mutu dari senyawa ringan, pengurangan dan
produk lebih yang diinginkan jumlah bersifat sisa. Proses ini menyusun kembali struktur yang
molekular campuran hidrokarbon untuk mengkonversi feedstock hidrokarbon berat ke dalam
perengkahanan senyawa ringan seperti minyak tanah, bensin, LPG, minyak pemanas dan
feedstock petrokimia.
Perengkahan katalitis adalah serupa dengan panas perengkahan kecuali yang katalisator
memudahkan konversi dari molekul yang lebih berat ke dalam produk senyawa ringan.
Penggunaan dari suatu katalisator ( suatu material yang membantu suatu reaksi kimia tetapi tidak
ambil bagian dalam itu) di perengkahan reaksi meningkatkan hasil dari produk mutu-
ditingkatkan di bawah sangat sedikit kondisi-kondisi operasi yang menjengkelkan dibanding di
yang berkenaan dengan panas perengkahan. Temperatur khas adalah dari 850°-950° F pada
banyak tekanan yang lebih rendah dari 10-20 psi. Katalisator yang digunakan di instalasi
penyulingan yang perengkahan unit adalah bahan-bahan padat ( zeolit, aluminum hydrosilicate,
tanah liat bentonit yang diperlakukan, dan oksid aluminium-tanah kerikil).
Katalitik Cracking proses yang umum adalah FCC, Suatu proses FCC yang khas
melibatkan pencampuran suatu hidrokarbon yang dipanaskan dulu dengan katalisator panas,
yang diuapkan, dan mengangkat ke temperatur reaktor ( 900°-1,000° F) dengan katalisator yang
panas.
Proses perengkahan pada 10-30 psi. Di unit FCC yang lebih modern, semua perengkahan
berlangsung di reactor beds, perengkahan ini berlanjut sampai uap air minyak terpisah dari
katalisator di reaktor. Produk resultan arus ( produk yang diperengkahan) kemudian adalah
membebankan ke suatu fractionating kolom di mana produk yang diperengkahan dipisahkan dan
sebagian dari minyak kental didaur ulang ke reactor beds.
Katalisator yang diperbaharui untuk lepas dari coke yang mengumpulkan di katalisator
sepanjang proses. Katalisator yang digunakan mengalir sepanjang pemanas katalisator, di mana
kebanyakan dari deposito coke membakar udara yang dipanaskan dan katalisator yang dicampur.
Katalisator yang fresh ditambahkan dan katalisator yang kurang fresh, dipindahkan untuk
mengoptimalkan perengkahan proses. Produk yang diperengkahankan dipisahkan ke dalam daur
ulang minyak gas, minyak yang diperjelas, hasil penyulingan, minyak nafta, dan gas kaya.
Thermofor Katalitik Cracking adalah suatu thermofor yang khas dari katalitis
perengkahan unit, feedstock yang dipanaskan dulu mengalir dengan gaya berat melalui beds
reaktor yang katalitis. Uap air terpisah dari katalisator dan dikirim ke fractionating menara.
Katalisator yang diperbaharui, didinginkan, dan didaur ulang. Corong asap memasang gas dari
regenerasi dikirim ke suatu ketel uap karbon monoksida.
Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi
molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan
minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin.
Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin
(bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan
dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil pentana) yang
mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana
yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan
campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul
hidrokarbon.
Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu :
a. Cara panas (thermal cracking)
yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah.
Contoh reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :
b. Cara katalis (catalytic cracking)
yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit.
Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-
mula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion
hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium :
c. Hidrocracking
Hidrocracking merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk
menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi.
Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam
minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.
Alkilasi
Alkilasi, pertama kali dikomersialisasikan pada tahun 1938, mengalami pertumbuhan
yang luar biasa selama 1940-an sebagai akibat dari permintaan untuk bahan bakar penerbangan
oktan tinggi selama Perang Dunia II. Selama pertengahan 1950-an, alkilasi bergeser dari
produksi bahan bakar penerbangan untuk penggunaan Alkylate sebagai komponen blending
bahan bakar motor otomotif. Kapasitas tetap dan relatif datar selama tahun 1950-an dan 1960-an
karena biaya komparatif lainnya pencampuran komponen. The US Environmental Protection
Agency's memimpin tahap down program di tahun 1970-an dan 1980-an lebih meningkatkan
permintaan untuk Alkylate sebagai sebuah paduan atau penampuran komponen utama untuk
bahan bakar motor.
Sebagai tambahan peraturan memperbaiki lingkungan dikenalkan pada masyarakat di
seluruh dunia, pentingnya Alkylate sebagai komponen blending untuk bahan bakar motor.
Alkilasi unit desain tidak lagi hanya didorong oleh volume, melainkan oleh kombinasi volume,
oktan, dan spesifikasi udara bersih. Lower olefin, aromatik, belerang, tekanan uap Reid (RVP),
dan indeks drivability (DI) spesifikasi untuk selesai campuran bensin juga menjadi kekuatan
pendorong untuk permintaan Alkylate meningkat di Amerika Serikat dan luar negeri.
Selain itu, kemungkinan fase dari MTBE di Amerika Serikat lebih jauh akan
meningkatkan permintaan untuk kapasitas alkilasi. Reaksi alkilasi menggabungkan olefin
isobutane dengan cahaya dalam kehadiran katalis asam kuat. Yang dihasilkan sangat bercabang,
produk paraffinic adalah rendah-uap dan komponen pencampuran oktan tinggi. Meskipun
alkilasi dapat berlangsung pada temperature tinggi tanpa katalis, hanya proses kepentingan
komersial hari ini beroperasi pada rendah suhu yang moderat baik menggunakan katalis asam
sulfat atau hydrofluoric. Beberapa beda perusahaan sedang mengejar penelitian untuk
mengkomersilkan solid alkilasi katalyst. Reaksi yang terjadi dalam proses alkilasi sangat
kompleks dan menghasilkan Alkylate produk yang memiliki jangkauan luas mendidih. Dengan
mengoptimalkan kondisi operasi.
Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih
panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl,
AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”.
Alkilasi merupakan proses lain untuk menghasilkan bensin beroktan tinggi. Reaksi yang
terjadi memerlukan katalis asam (asam sulfat atau asam fluorida) pada suhu rendah 1 sampai
40˚C dan pada tekanan rendah 1 sampai 10 atmosfer. Campuran yang digunakan mengandung
sekitar 50% asam yang menyebabkan memiliki sifat korosif.
PROSES URAIAN ALKILASI
Aliran blok diagram dari proyek alkilasi STRATCO H2SO4 efluen refrigerated ditunjukkan pada
Gambar. 1.2.1. Setiap bagian dari diagram alir blok dijelaskan di bawah ini.
Reaksi bagian. Di sini hidrokarbon bereaksi dibawa ke dalam kontak dengan sulfur
asam piroforik katalis dalam kondisi yang terkendali.
Pendinginan bagian. Di sini panas reaksi dihapus, dan hidrokarbon cahaya dihapus dari unit.
Pada penanganan limbah bagian. Berikut asam bebas, alkil sulfat, dan sulfat dialkyl adalah
dihapus dari aliran limbah bersih untuk menghindari korosi hilir dan fouling.
Fraksinasi bagian. Disini isobutane di recover dan direcycle kembali pada bagian ini dan
hidrokarbon dipisahkan ke dalam dipisahkan.
Blowdown bagian. Disini menghabiskan Asam degassed, pH air limbah disesuaikan, dan asam.
Aliran ventilasi dinetralkan sebelum dikirim ke bagian off.
Blok dijelaskan secara lebih rinci di bawah ini:
Reaksi Bagian. Pada bagian reaksi, olefin dan isobutane adalah alkilasi dalam kehadiran katalis
asam sulfat. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 1.2.2, feed olefin awalnya dikombinasikan
dengan isobutane daur ulang. The olefin dan daur ulang dicampur stream isobutane kemudian
didinginkan sampai sekitar 60 ° F (15,6 ° C) dengan panas bertukar dengan aliran limbah bersih
di feed / efluen exchanger.
STRATCO berpendingin efluen H2SO4 PROSES alkilasi
GAMBAR 1.2.2 Feed pencampuran dan pendinginan. STRATCO berpendingin efluen H2SO4
proses alkilasi untuk produksi bahan bakar motor catalytically menggabungkan olefin
ringan, yang biasanya campuran dari propilena dan butylenes, dengan isobutane untuk
menghasilkan bahan bakar paraffinic bercabang-rantai.
Reaksi alkilasi berlangsung di hadapan hydrofluoric (HF) asam dalam kondisi dipilih
untuk memaksimalkan hasil Alkylate dan kualitas. Produk Alkylate antiknock memiliki sifat
yang sangat baik dan tinggi oktan karena kandungan yang tinggi dari paraffins sangat bercabang.
Alkylate adalah, bersih-pembakaran rendah sulfur, bensin RVP rendah pencampuran komponen
yang tidak mengandung senyawa olefin atau aromatik.
Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang
lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4,
HCl, AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Proses alkilasi juga merupakan proses penggabungan
olefin dari aromat atau hidrokarbon parafin.
Proses alkilasi adalah proses eksotermik dan pada dasarnya sama dengan
polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be unsaturated.
Sebagai hasilnya adalah produk alkilat yang tidak mengandung olefin dan memiliki
bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari karbon tersier dari
isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen.Reaksi secara umum adalah sebagai
berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”
Alkilasi ntuk meningkatkan kualitas fraksi gasoline dengan membuat gugus cabang aktif.
Alkilasi-Alkilasi penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya,
penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.
kondisi operasi : T = 450 oF
P = 500 psi
katalis : H2SO4, AlCl3, HF
Alkilasi Friedel-Crafts
Alkilasi Friedel-Crafts melibatkan alkilasi dari cincin aromatik dan alkil halida
menggunakan katalis asam Lewis. Dengan menggunakan feri klorida sebagai katalis, gugus alkil
melekat pada posisi ion klorida sebelumnya.
Reaksi ini memiliki beberapa kerugian, di antaranya adalah produk reaksi ini lebih
nukleofilik dari reaktan reaksi dikarenakan pendonor elektron rantai alkil. Oleh karena ini,
hidrogen yang lainnya tersubstitusikan oleh rantai alkil lainnya, menghasilkan molekul yang
kelebihan gugus alkil. Jika atom klorin tidak berada dalam karbon tersier, reaksi penataan-ulang
akan terjadi. Ini dikarenakan stabilitas karbokation tersier yang lebih stabil dari karbokation
sekunder maupun primer.
Rintangan sterik dapat digunakan untuk membatasi banyaknya alkilasi yang terjadi
seperti pada t-butilasi 1,4-dimetoksibenzena.Alkilasi tidak hanya terbatas pada alkil halida:
reaksi Friedel-Crafts dapat terjadi pada seluruh zat antara karbokation seperti zat antara dari
reaksi alkena dengan asam protik ataupun asam Lewis. Dalam satu kajian, elektrofilnya adalah
ion bromonium yang diturunkan dari alkena dan NBS. Dalam reaksi ini, samarium(III) triflat
dipercaya mengaktfkan pendonor NBS halogen pada formasi ion halonium.
Dealkilasi Friedel-Crafts
Alkilasi Friedel-Crafts adalah reaksi reversibel. Pada reaksi dealkilasi Friedel-Crafts,
gugus alkil dapat dilepas jika terdapat proton dan asam Lewis. Sebagai contoh, pada adisi
bromoetana pada benzena, substitusi orto dan para diharapkan terjadi pada tahap substitusi yang
pertama karena gugus alkil termasuk dalam gugus aktivasi. Namun hasil produk reaksi yang
sebenarnya adalah 1,3,5-trietilbenzena dengan seluruh gugus alkilnya berada pada posisi
metaKontrol reaksi termodinamika menyebabkan substitusi meta lebih difavoritkan daripada
substitusi orto dan para yang melalui reaksi kesetimbangan kimia. Oleh karena itu, hasil paling
akhir reaksi ini disebabkan oleh rentetan reaksi alkilasi dan dealkilasi.
Asilasi Friedel-Crafts
Asilasi Friedel-Crafts adalah asilasi cincin aromatik dengan asil klorida menggunakan
katalis asam lewis yang kuat. Asilasi Friedel-Crafts dapat terjadi dengan asam anhidrida. Kondisi
reaksi ini sama dengan alkilasi Friedel-Crafts di atas. Reaksi ini memiliki beberapa keuntungan
dari reaksi alkilasi. Oleh karena efek penarikan elektron dari gugus karbonil, hasil reaksi keton
selalu kurang reaktif dari reaktan, oleh karena itu asilasi berganda tidak terjadi. Selain itu, juga
tidak terjadi penataan-ulang karbokation karena ion karbonium distabilkan oleh struktur resonans
dengan muatan positif pada oksigen.
Reaksi asilasi Freidel-Crafts sangat bergantung pada stabilitas reagen asil klorida. Formil
klorida, sebagai contohnya, sangat tidak stabil untuk diisolasikan. Oleh karena itu sintesis
benzaldehida via lintasan Friedel-Crafts memerlukan sintesis formil klorida secara in situ. Ini
dapat dilakukan melalui reaksi Gatterman-Koch yang mereaksikan benzena dengan karbon
monoksida dan hidrogen klorida pada tekanan tinggi dan dikatalisasikan dengan campuran
aluminium klorida dan kupro klorida.
Hidroksialkilasi Friedel-Crafts
Arena bereaksi dengan beberapa aldehida dan keton tertentu menghasilkan produk yang
terhidroksialkilasi. Sebagai contohnya reaksi turunan mesitil dari glioksal dengan benzena yang
membentuk benzoin.
Reaksi Friedel-Crafts terkait dengan beberapa reaksi klasik lainnya, seperti:
• Produk hasil asilasi dapat diubah menjadi produk hasil alkilasi melalui reduksi Clemmensen.
• Reaksi Gatterman-Koch yang dapat digunakan untuk mensintesis benzaldehida dari benzena.
• Reaksi Gatterman yang menjelaskan reaksi arena dengan asam sianida.
• Reaksi Houben-Hoesch yang menjelaskan reaksi arena dengan nitril.
• Modifikasi reaksi menggunakan fenil ester aromatik sebagai reaktan, dinamakan penataan-
ulang Fries.
• Dalam reaksi Scholl dua arena tergandeng secara langsung (kadang kala dinamakan Arilasi
Friedel-Crafts).
• Dalam reaksi Zincke-Suhl p-kresol dialkilasi menjadi sikloheksadienon menggunakan
tetraklorometana.
• Dalam klorometilasi Blanc, gugus klorometil ditambahkan ke arena menggunakan
formaldehida, asam klorida, dan seng klorida.
• Sintesis Bogert-Cook (1933) melibatkan dehidrasi dan isomerisasi 1-β-feniletilsikloheksanol
menjadi turunan oktahidro dari fenantrena
• Sintesis keton Darzens-Nenitzescu (1910, 1936) melibatkan asilasi sikloheksana dengan asetil
klorida membentuk metilsikloheksenilketon.
• Dalam Asilasi reduktif Nenitzescu (1936) sebuah hidrokarbon jenuh ditambahkan dan
menghasilkan asilasi reduktif menjadi metilsikloheksilketon.
• Dalam kimia hijau, aluminium klorida digantikan dengan grafit dalam alkilasi p-xilena dengan
2-bromobutana. Variasi ini tidak bekerja pada halida primer di mana karbokation jarang
terbentuk.
Sintesis zat warna
Reaksi Friedel-Crafts dapat digunakan untuk mensintesis beberapa zat warna seperti
triarilmetana dan xantenaContoh berikut adalah sintesis timolftalein (sejenis indikator pH) dari
dua ekuivalen timol dan ftalat anhidrida:
Reaksi ftalat anhidrida dengan resorsinol dengan keberadaan seng klorida menghasilkan
Fluoresein. Apabila resorsinol diganti dengan by N,N-dietilaminofenol, reaksi ini menghasilkan
rodamina B:
Reforming
Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik
(rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua
jenis bensin ini memiliki rumus molekul yang sama bentuk strukturnya yang berbeda. Oleh
karena itu, proses ini juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan
katalis dan pemanasan.
Contoh reforming adalah sebagai berikut :
Reforming juga dapat merupakan pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon parafin menjadi
senyawa aromatik dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini digunakan katalis molibdenum
oksida dalam Al2O3 atauplatina dalam lempung.Contoh reaksinya :
Oksigenat
Oksigenat adalah senyawa organik cair yang dapat dicampur ke dalam bensin untuk menambah
angka oktan dan kandungan oksigennya. Selama pembakaran, oksigen tambahan di dalam bensin
dapat mengurangi emisi karbon monoksida, CO dan material- material pembentuk ozon
atmosferik. Selain itu senyawa oksigenat juga memiliki sifat-sifat pencampuran yang baik
dengan bensin. Semua oksigenat mempunyai angka oktan di atas 100.
Beberapa senyawa organic beroksigen (oksigenat) yaitu :
1. Alkohol (methanol, etanol, isopropil alkohol)
2. Eter (Metil Tertier Butil Eter (MTBE), Etil Tertier Butil Eter (ETBE) dan Tersier Amil
Metil Eter (TAME))
3. Ozonida
Hasil reaksi transesterifikasi dari minyak nabati tersebut direaksikan dengan Iso Propil Alkohol
(IPA) dengan bantuan katalis basa (NaOH) berupa gliserin dan alkil ester. Selanjutnya senyawa
alkil ester direaksikan dengan ozon sehingga didapatkan senyawa ozonida yang digunakan
sebagai oksigenat. Senyawa yang terakhir inilah yang digunakan sebagai zat aditif oksigenat
pada Premium yang digunakan pada penelitian tentang performa motor otto ini.
Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE)
merupakan salah satu senyawa organik yang tidak mengandung logam dan mampu bercampur
secara memuaskan dengan hidrokarbon. MTBE pada saat ini sedang giatgiatnya dikembangkan
pemakaiannya sebagai bahan utama untuk meningkatkan angka oktan dari bensin menggantikan
TEL. Senyawa ini terdiri dari gugusan Methyl dan Buthyl tertier dengan rumus molekul
CH3OC4H6 atau C5H12
Kisaran angka oktan MTBE adalah 116 – 118 RON, berat molekul 88 dan titik didihnya 55 oC,
kalor pembakaran 8.400 kkal/kg. Karena kisaran angka oktan yang tinggi, maka MTBE dapat
digunakan sebagai aditif octane booster untuk meningkatkan angka oktan bensin dasar.
Disamping itu karena titik didihnya yang rendah, maka MTBE bersifat mudah menguap. Karena
sifatnya yang mudah menguap maka ada batasan konsentrasi volume tertentu jika senyawa
tersebut digunakan untuk meningkatkan angka oktan bensin dasar. Pembatasan ini perlu
dilakukan untuk menghindari penguapan yang berlebihan dari bahan bakar secara siasia,
disamping itu juga untuk menghindari terjadinya vapour lock sehingga menyumbat saluran udara
masuk karburator.
Nama : 1. Riska Ayu Pratiwi (53081003015)
2. Fathimah Septiana (53081003026)
3. Farah Dina (53081003031)
4. Mutiara Alytsia Nabila (53081003033)
5. M. Ridho Firmansyah (53061003014)
6. Lili Apriani (53061003008)
7. Vikha rianti amalia (53071003003)
Dosen Pengasuh : Budi Santoso, ST,MT
TEKNOLOGI MINYAK BUMI
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2011