68

BAB IIITUGAS KHUSUS3.1 Judul Tinjauan Kinerja Regenerator D-2 dan Reaktor FC D-1 pada Riser Fluidized Catalytic Cracking Unit (RFCCU) di PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit III Plaju-Sungai Gerong.

3.2 Latar Belakang Proses pengolahan minyak bumi merupakan proses pemisahan minyak bumi menjadi produk-produk yang memiliki komposisi yang lebih sederhana dan memiliki nilai ekonomis yang tinggi seperti BBM dan non BBM. Dalam pengolahan minyak bumi dapat dikategorikan dalam primary process, secondary process, treating, dan blending. Fluidized Catalytic Cracking Unit (FCCU) di Refinery Unit III Plaju merupakan salah satu secondary processing unit untuk mengolah komponen crude menjadi produk-produk turunannya. Feed dari RFCCU merupakan high vacuum gas oil (HVGO) dan medium vacuum gas oil (MVGO) yang merupakan produk dari High Vacuum Unit (HVU) yang mengelolah bottom product dari crude distiller yaitu long residu. Proses pada RFCCU merupakan proses perengkahan, yaitu suatu proses perubahan hidrokarbon dari fraksi berat ke fraksi ringan. Perengkahan terjadi dengan bantuan katalis yang ditambahkan di dalam sebuah reaktor. Penambahan katalis ini bertujuan untuk memutuskan rantai hidrokarbon yang panjang dan lurus menjadi beberapa hidrokarbon rantai yang lebih pendek, yang selanjutnya akan dipisahkan menjadi fraksi-fraksi tunggal di dalam kolom fraksinasi. Sedangkan katalis yang dipakai dialirkan ke regenerator untuk diregenerasi dengan cara membakar coke yang menempel pada permukaan katalis sehingga kokas akan menjadi CO dan CO2. Pada Unit RFCC terdapat dua peralatan utama yaitu reaktor dan regenerator. Reaktor berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi perengkahan dan regenerator berfungsi sebagai tempat untuk meregenerasi katalis. Dengan demikian reaktor dan regenerator merupakan dua alat yang sangat penting karena seluruh operasi unit berawal dari kedua alat tersebut. Hal inilah yang melatar belakangi penulis untuk menghitung efisiensi dari regenerator-reaktor untuk dapat mengetahui kinerja keduanya yang sangat mempengaruhi produk yang akan dihasilkan dimana perhitungan tersebut didasarkan pada data-data dari kondisi operasi aktual.

3.3 Tujuan Tujuan dari Kerja Praktek ini adalah menghitung efisiensi kinerja regenerator-reaktor melalui perhitungan heat balance regenerator pada Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking (RFCC) PT.PERTAMINA RU III.

3.4 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang pada kerja praktik ini, perumusan masalah dari laporan ini adalah untuk mengetahui kinerja regenerator-reaktor berdasarkan dari perhitungan efisiensi yang kemudian akan menentukan seberapa besar konversi yang terjadi dari bahan baku crude oil menjadi produk. Dilakukan dengan melakukan perhitungan neraca massa dan neraca panas pada Regenerator FC D-2 dan Reaktor FC D-1 pada Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking (RFCC).

3.5 Manfaat Dari kerja praktik yang telah dilakukan, manfaat yang didapatkan yaitu:1. Mengetahui neraca massa dan neraca panas dari regenerator-reaktor di Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking 1. Mengetahui perbandingan efisiensi desain dengan aktual untuk menentukan kinerja regenerator-reaktor di Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking.

3.6 Tinjauan Pustaka3.6.1 Definisi Efisiensi Menurut para Ahli Menurut Silalahi (2007) efisiensi adalah berhubungan dengan rasio output dengan input atau keuntungan biaya. Selain itu Emerson (dikutip Handayaningrat, 1990) juga menyatakan mengenai definisi efisiensi dalam bukunya yaitu perbandingan yang terbaik antara input dan output, antara keuntungan dengan biaya, antara hasil pelaksanaan dengan sember-sumber yang digunakan dalam pelaksanaan, seperti halnya juga maksimum yang dicapai dengan penggunaan sumber yang terbatas. Efisiensi adalah tingkat perbandingan antara masukan (input) dengan hasil (output) yang dicerminkan dalam rasio atau perbandingan diantara keduanya. Jika output lebih besar dari input maka dapat dikatakan efisien dan sebaliknya jika input lebih besar dari output maka dikatakan tidak efisien. (Muharam, 2005) Lain halnya dengan Sedarmayanti (1996), menurutnya efisiensi kerja merupakan pelaksanaan cara tertentu dengan tanpa mengurangi tujuannya merupakan cara:1.termudah dalam melaksanakannya2.termurah dalam biayanya3.tersingkat dalam waktunya4.teringan dalam bebannya5.terendah dalam jaraknya.

3.6.2 Riser Fluidized Catalytic Cracking Unit (RFCCU) Riser Fluidized Catalytic Cracking Unit (RFCCU) merupakan suatu unit yang bertugas untuk menghasilkan komponen mogas (motor gasoline yang merupakan fraksi naftha) yang mempunyai angka oktan tinggi, disebut high octane mogas component (HOMC) untuk di blending dengan komponen mogas yang memiliki nilai oktan rendah, yang disebut low octane mogas component (LOMC) yang dihasilkan dari crude distiler unit (CDU). Fungsi dari unit ini digunakan untuk mengkonversikan minyak berat (misal: vacum gas oil, long residu yang mempunyai nilai jual rendah) menjadi produk minyak ringan yang mempunyai nilai jual tinggi melalui proses cracking (thermal/catalitic) dengan bantuan katalis. Dalam proses RFCCU dibagi dalam beberapa seksi yaitu: a. Seksi Feed Preparation Merupakan seksi awal sebelum feed masuk ke reaktor digunakan heat exchanger dan furnace untuk media pemanasannya.b. Seksi Cracking Terdiri dari reaktor dan regenerator dimana reaktor berfungsi tempat perengkahan feed, sedangkan regenerator berfungsi untuk meregenerasi katalis.c. Seksi Fraksinasi Unit ini memisahkan produk minyak menurut fraksinya berdasarkan titik didihnya pada dua buah kolom fraksionator, yaitu primary dan secondary fraksionator.d. Seksi Kompresi dan Light Ends Overhead yang keluar dari menara fraksionator terdiri dari fraksi-fraksi ringan berupa gas yang kemudian diolah lebih lanjut di Seksi Light End. Pada seksi ini terdapat kompresor yang berfungsi untuk menaikkan tekanan.e. Seksi Stabilizer Unit ini berfungsi untuk memisahkan propane-propylene dan butane-butylene, dimana propane-propylene yang keluar dari atas menara dikirim ke Propylene Unit, sedangkan butane-butylene dialirkan ke Seksi Treating, kemudian dikirim ke tangki sebagai produk LPG dan feed Unit Alkilasi.f. Seksi Treating Unit ini berfungsi untuk memurnikan gasoline dan LPG dari impurities sulfur yang berupa merkaptan dan H2S melalui proses soda treating sebelum dikirim ke tangki produk. Seksi ini biasa disebut juga dengan Merichem Unit. (Pertamina RU III, 2013)

A. Karakterisasi Feed Fluidized Catalytic Cracking (FCC) Kilang mengolah berbagai tipe minyak mentah. Karakterisasi feed adalah suatu proses untuk menentukan sifat fisik dan sifat kimia feed. (Pertamina RU III, 2013) Dua macam feed dengan rentang titik didih yang sama mungkin memperlihatkan performa cracking dan yield produk yang berbeda. Karakterisasi feed FCC merupakan salah satu aktivitas paling penting dalam monitoring operasi catalytic cracking. Pemahaman atas sifat-sifat feed dan dampaknya terhadap performa unit adalah sangat penting. Troubleshooting, pemilihan katalis, optimasi unit dan evaluasi proses yang dilakukan kemudian sangat bergantung pada karakteristik feed. (Pertamina RU III, 2013). Karakterisasi feed akan memperlihatkan hubungan antara kualitas feed dengan yield dan kualitas produk. Dengan mengetahui dampak karakteristik feedstock terhadap yield unit, refiner dapat membeli feed FCC yang dapat memberikan keuntungan maksimal. Sering refiner membeli minyak mentah atau feed FCC tertentu tanpa mengetahui dampaknya terhadap operasi Unit FCC mereka. Teknik analisis canggih, seperti spectrometer massa, tidak praktis untuk digunakan dalam menentukan komposisi feed FCC secara lengkap jika analisis tersebut harus dilakukan secara rutin. Korelasi empiris yang lebih sederhana lebih sering digunakan dan hanya membutuhkan tes rutin yang memang sering dilakukan di laboratorium kilang. Analisis dengan korelasi empiris ini adalah alternatif yang sempurna, namun juga memiliki beberapa batasan, seperti: Biasanya digunakan untuk feed yang bebas olefin Tidak dapat membedakan antara beberapa molekul parafinik yang berbeda. Tidak dapat mensegregasi (memisahkan) komponen aromatic yang mungkin juga mengandung grup struktur parafinik dan naftenik. Bagaimanapun korelasi empiris tersebut merupakan alat yang sangat praktis untuk mengetahui performa unit dan untuk melakukan troubleshooting. Korelasi ini juga penting dalam desain proses dan riset katalis. Dua hal yang sangat mempengaruhi kualitas feed adalah: Klasifikasi Hidrokarbon Impurities (Pengotor).B. Deskripsi Proses RFCCU RFCCU digunakan untuk mengkonversi middle dan heavy vacuum gas oil (MVGO dan HVGO) dan long residue menjadi produk minyak ringan dengan bantuan katalis. RFCCU terdiri dari reaktor, regenerator katalis, dan main fractionator yang terdiri dari kolom primary fractionator, secondary fractionator, dan LCGO stripper. Produk RFCCU adalah off gas, raw propane-propylene, LPG, catalytic naphtha, LCGO, heavy cycle gas oil (HCGO), dan slurry. (Pertamina RU III, 2013) Bagian utama yang mengawali proses pada RFCCU yaitu regenerator-reaktor seperti terlihat pada gambar 3.1. Regenerator berfungsi untuk meregenerasi katalis yang telah melalui proses di reaktor dengan mengoksidasi coke yang terbentuk pada saat perengkahan menggunakan main air boiler (MAB) sebagai sumber panas utama. Sementara reaktor berfungsi sebagai teampat terjadinya cracking, yaitu proses pemecahan minyak berat (MVGO, HVGO, dan long residu) menjadi minyak ringan yang keluar sebagai gas hidrokarbon untuk kemudian akan diteruskan pada kolom fraksinasi.

Sumber: Pertamina RU III 2013Gambar 3.1 Bagan Alir Regenerator-Reaktor

Perbandingan umpan Unit RFCCU adalah 165000 BPSD medium vacum gas oil dan heavy vacum gas oil dengan 4000 BPSD residue. Sebelum dimasukkan ke reaktor, umpan dipanaskan terlebih dahulu dalam tungku hingga mencapai 331 oC, lalu diinjeksikan antimoni sebanyak 0,75-2,1 kg/jam untuk mencegah adanya metal content dalam umpan yang dapat mengakibatkan deaktivasi katalis. (Pertamina RU III, 2013). Umpan dengan kapasitas 120.600 kg/jam diinjeksikan ke dalam riser untuk direaksikan dengan katalis bertemperatur 650-750 oC (Tabel 3.1) dari regenerator. Reaksi terjadi pada seluruh bagian riser pada 520 oC. Untuk memperoleh sistem fluidisasi yang baik, riser diinjeksikan dengan medium preassure steam. Selain itu, diinjeksikan pula heavy cycle gas oil yang menambah pembentukan coke pada katalis sehingga dapat menaikkan temperatur regenerator serta naftha yang diperlukan untuk menaikkan selektivitas cracking sehingga meningkatkan yield propane-propylene. Stripping steam diinjeksikan ke daerah stripper untuk mengurangi kadar oil dalam katalis sebelum disirkulasikan ke regenerator. (Pertamina RU III, 2013) Reaktor dilengkapi dengan tiga buah cyclone 1 tahap untuk meminimalisasi terbawanya katalis ke kolom fraksionasi. Hasil cracking yang berupa uap dialirkan dari reaktor ke kolom fraksionasi. (Pertamina RU III, 2012) Spent catalyst disirkulasikan ke regenerator dengan dikontrol oleh spent side valve (SSV). Untuk memperlancar aliran spent catalyst di stand pipe, dialirkan udara dengan control air blower dengan laju alir 7.000 kg/jam dan tekanan 2,49 kg/cm2g. Untuk membantu pembakaran pada regenerasi katalis ditambahkan torch oil. Regenerator dilengkapi dengan cyclone 2 tahap untuk memisahkan gas cerobong dari partikel katalis yang terbawa. (Pertamina RU III, 2013) Gas hasil cracking dengan temperatur 520 oC dialirkan ke bottom kolom primary fractionator (FC-T-1). Produk bawah kolom FC-T-1 berupa slurry oil (SLO). Sebagian SLO dipanaskan dalam reboiler dan dikembalikan ke kolom sebagai boil-up dan sebagian disimpan dalam tangki TK-191/192. Side-stream dari tray 3 diambil sebagian sebagai produk low sulphuric wax residue, sebagian dikembalikan ke tray 3, dan sebagian lagi dikembalikan ke reaktor sebagai HCGO recycle. Side-stream dari tray 6 dikembalikan sebagian ke tray 6 di bawah packing dan sebagian diumpankan ke reboiler kolom debutanizer (FLRS-E-107) pada Unit Light Ends. Produk top atau overhead gas kolom primary dialirkan ke bottom kolom secondary fractionator sebagai umpan. (Pertamina RU III, 2013) Produk bottom kolom secondary yang berupa light cycle gas oil (LCGO) diumpankan sebagian ke top kolom LCGO stripper FC-T-2, sedangkan sebagian lagi dikembalikan ke top kolom primary fractionator di atas packing. LCGO dalam stripper di-stripping menggunakan low preassure steam sehingga menghasilkan produk top yang dikembalikan ke kolom secondary dan produk bottom berupa LCGO. Sebagian LCGO dari bottom kolom LCGO stripper diambil sebagai torch oil untuk regenerator. Side-stream dari tray 15 diambil sebagai lean oil untuk sponge absorber. Produk atas kolom secondary fractionator dicuci dengan wash water, lalu didinginkan dan dikondensasi dalam akumulator. Produk akumulator adalah wet gas (Pertamina RU III, 2013). Berikut ini adalah Kondisi operasi reaktor - regenerator RFCCU.

Tabel 3.1. Kondisi Operasi Reaktor - Regenerator RFCCUVariabelSatuanNilai

RiserTemperatur Temperatur umpanLaju alir umpan

Steam dispersion

Perbandingan katalis/oilDelta cokeCCkg/jamton/hari kg/jamton/hariC/O% wt500-52033112060028904724113.46.60.65

ReaktorTekananStripping steam

Anti coking

Effluent reactor

Kg/cm2gKg/jamTon/hariKg/jamTon/hariKg/jamTon/hari1.5278666.91002.41232482958

RegeneratorTemperatur dilute phaseTemperatur dense phaseTekananLaju alir flue gas

Laju alir udara

Sirkulasi katalisMake-RU katalisCCkg/cm2gkg/jamton/harikg/jamton/hariton/menitton/hari6766721.4726761744.267714162513.271.5

Sumber : Pertamina RU III Plaju, 2013

C. Spesifikasi Produk RFCCU Produk-produk yang dihasilkan pada Unit RFCC yaitu: a.Dry gas Dry gas merupakan produk atas pada Unit RFCC yang mengandung komponen C1 dan C2, digunakan sebagai refinery fuel (gas bakar).b.Liquefied Petroleum Gas (LPG) Liquiefied petroleum gas (LPG) digunakan sebagai bahan bakar kendaraan gas, kompor gas dan keperluan ekspor.LPG dibagi menjadi 3 golongan:1. LPG propana dominan C3.2. LPG Butana dominan C4.3. LPG campuran (Mix), terdiri dari campuran propana dan butana dengan komposisi minimum 97,5 % volume. Umumnya yang diproduksi di Indonesia adalah LPG campuran (Mix). Berikut ini adalah spesifikasi LPG mix. Tabel 3.2 Spesifikasi Liquiefied Petroleum Gas MixAnalisaSpesifikasiTest Methode

Spgr at 60/60 oF-To be reportedASTM D-1657

Vapour pressure at 100oFPsigMax.120ASTM D-1267

Total sulphurGrains/100 CuftMax.15ASTM D-1266

Copper strip corrosion1 hrs/100 oFMax.ASTM no.1ASTM D-1838

Weathering test at 36 oF% VolMin.95ASTM D-1837

Hydrocarbon analysis:ASTM D-2163

C2

% VolMax.0,2

C3 dan C4% VolMin.97,5

C5 + (C5 and heavier)% VolMax.2,0

Free water contentCuftNo free waterVisual

Ml / 100 AG 50

Sumber : Pertamina RU III Plaju, 2013

c. Gasoline (Premium) Premium merupakan komplek hidrokarbon yang mempunyai titik didih akhir 205 C. Struktur molekulnya terdiri dari C4 sampai C12 yaitu yang terdiri dari parafin, olefin, naften dan aromatik. Persentase dari tiap golongan senyawa itu (parafin, olefin, naphten dan aromatik) tergantung dari jenis proses pembuatannya sebagai berikut:1. Straight run naphta (crude distiller): terdiri dari n-parafin, iso parafin, naphten (paling dominan) dan aromatik.2. Catalytic cracking (RFCCU): terdiri dari n-parafin, iso parafin dan aromatik (sangat dominan). Mutu premium yang paling dominan dinyatakan sebagai angka oktana (octane number) dinyatakan dengan range skala dari angka 0-100. Makin tinggi angka oktan suatu premium menunjukkan karakteristik anti knock yang lebih bagus. Berikut ini spesifikasi produk premium (pada Tabel 3.1).Tabel 3.3 Spesifikasi Produk PremiumAnalisa Spesifikasi

Density at 150CDoctor TestDistillation10% vol evaporated50% vol evaporated90% vol evaporatedEnd pointResidueMerchp.sulphurSulphur contentExistent gumCopper strip corrosionReid vapour pressure at 1000FKnock rating:F1, researchLead contentOxygen contentColor dry content--

CCCCC% wt% wtMgr/100mL3hrs/2120FPsi

Rongr Pb/LMingr/100 LReportMax Negative

Max 7488 125Max 180Max 215Max 220Max 0,002Max 0,10Max 4ASTM No.1Max 9,0

Min 88Max 0,013Max 11,0Yellow 0,13

Sumber : Pertamina RU III Plaju, 2013

d. Light Cycle Oil (LCGO) Light cycle oil atau solar adalah bahan bakar motor diesel yang mempunyai kandungan aromatik lebih kecil dari furnace fuel oil, karena adanya aromatik yang banyak akan menurunkan mutu dari solar tersebut. Mutu solar dinyatakan dengan angka setan (setan number). Angka setan adalah suatu ukuran kecenderungan diesel fuel terhadap ketukan (knocking) dalam mesin diesel.Contoh: Heksadekana mempunyai angka setan = 100, sedangkan heptana metil nonana mempunyai angka setan =15. Besarnya angka setan sama dengan persen volume heksadekana (setan) dalam campurannya dengan hepta metil nonana. Angka setan yang rendah menunjukkan banyak mengandung aromatik sehingga kualitasnya jelek. Berikut merupakan spesifikasi dari solar.Tabel 3.4 Spesifikasi SolarSifatSatuanBatasan

Densitas pada 15CKg/m3Min. 815- Maks. 870

Centana numberMin. 45

Pour pointCMaks. 18

Distilasi:

Perolehan pada 200 C% volMin.40

Perolehan pada 300 C% volMin. 60

Kandungan belerang% WtMaks. 0,5

Visco. Kinematik pada 37,8 CCstMin. 1,6 Maks. 5,8

Water content% VolMaks. 0,05

Sediment% WtMaks.0,01

Ash content% wtMaks. 0,01

Strong acid numberMg KOH/GrMaks. 0,1

Total acid numberMg KOH/GrMaks 0,6

Sumber : Pertamina RU III Plaju, 2013

e. Slury Oil (SLO) Slury oil merupakan produk yang akan di ekspor ke luar negeri untuk diproses kembali dan sebagai sumber panas untuk alat heat exchanger (FC-E2-A-D). Berikut spesifikasi slury oil.Tabel 3.5 Slury Oil (SLO)ParameterNilai Parameter

Spec, Gravity at 60/60F1,0064

Distilasi:

10 % Vol.413 C

50 % Vol.432 C

90 % Vol.502 C

Kin. Viscosity at 140 F101,5 cst

Kin. Viscosiy at 210 F16,15 cst

Sulfur content0,22 % wt

Flash point220 F

Pour point105 F

ParameterNilai Parameter

Conrad. Carbon Residue2,19 % wt

Ash Content0,05 % wt

Sumber : Pertamina RU III Plaju, 2013

3.6.3 Jenis Proses Perengkahan (Cracking) Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Proses ini ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasoline (bensin). Kualitas gasoline 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. Gasoline yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon. Dalam proses perengkahan umumnya ada 2 macam. (Ismail, 1998)

1. Perengkahan TermisMenurut Ismail (1998) bahwa proses terengkahan termis merupakan suatu proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon besar atau hidrokarbon rantai lurus dan panjang menjadi molekul-molekul kecil yang mempunyai titik rendah.Adapun macam-macam proses perengkahan termis:a. Pemecahan viskositas (viscosity breaking)b. Perengkahan fase campuranc. Perengkahan fase uapd. Perengkahan naftha

2. Perengkahan Katalis Menurut Ismail (1998) bahwa perengkahan katalis adalah suatu proses pengilangan minyak yang merubah hidrokarbon bukan gasoline yang mempunyai titik didih tinggi menjadi hidrokarbon gasoline yang mempunyai titik rendah. Variabel-variabel utama dalam proses perengkahan katalis adalah suhu, tekanan, rasio katalis-minyak (rasio antara berat katalis masuk reaktor per jam dengan berat minyak yang diumpankan per jam), dan space velocity (berat atau volume minyak yang diumpankan per jam per berat atau volume katalis dalam zona reaksi). Kenaikan konversi reaksi dapat dicapai dengan cara:a. Suhu tinggib. Tekanan tinggic. Space velocity rendahd. Nisbah katalis-minyak tinggiBerdasarkan cara penanganan katalis maka proses perengkahaan katalis terdiri dari:1. Unggun tetap (Fixed bed) Unggun tetap terdiri dari proses houdry dan cycloversion cataytic cracking2. Unggun bergerak (moving bed) Unggun bergerak (moving bed) terdiri dari:a. Proses airlift thermofor catalytic cracking (TCC)b. Proses houdry flow cataytic crackingc. Proses houdresid catalytic cracking3. Unggun terfluidisasi (fluidized bed) Unggun terfluidisasi terdiri dari proses fluidized catalytic cracking proses sekali jalan (once through), terdiri dari satu proses yaitu suspensoid catalytic cracking.

3.6.4 Tinjauan Umum Katalis Katalis merupakan suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi hingga mendekati keadaan kesetimbangan kimia dan reaksi tersebut tanpa zat itu telibat secara permanen dalam reaksi tersebut. Menurut Rusdianasari, (2010) ada tiga golongan katalis yang ada pada dunia industri yaitu: 1. Katalis homogen Katalis Homogen merupakan katalis yang mempunyai fase yang sama dengan reaktan dan produknya.2. Katalis heterogen Katalis Heterogen merupakan katalis yang mempunyai fase yang berbeda, pada umumnya katalis padat digunakan untuk reaktan gas dan cairan.

3. Katalis enzym Enzym adalah molekul-molekul protein dalam koloid antara ukuran molekul katalis homogen dan ukuran heterogen. Enzim merupakan penggerak dari reaksi bimolecular. Dalam proses perengkahan digunakan jenis katalis heterogen yaitu aluminium silica (Al2O3SiO2) yang berfungsi untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi, sehingga produk yang didapat sesuai dengan apa yang diinginkan. (Pertamina RU III, 2012).

3.6.5 Reaksi Pembakaran Pembakaran bahan bakar dapat dinyatakan sebagai suatu reaksi oksidasi berantai dari senyawa hidrokarbon dengan oksigen yang berasal dari udara atmosfir. Proses pembakaran tersebut dapat dinyataklan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang dikenal sebagai persamaan reaksi kimia. Suatu persamaan reaksi kimia dapat menunjukkan secara ringkas bentuk yang sempurna dari pada aksi dan reaksi kimia yang terjadi. Beberapa contoh reaksi pembakaran ditunjukkan seperti berikut:C + O2 ------------ CO2 (pembakaran sempurna)C + O2 ------------ CO (pembakaran tak sempurna)H2 + O2 --------- H2O ( reaksi sempurna)Jika bahan bakar mengandung sulphur (S):S + O2 ----------- SO2 Pembakaran akan terjadi dengan sempurna apabila oksigen yang diperlukan cukup dan sesuai dengan kebutuhan reaksi. Pembakaran yang sempurna akan menghasilkan gas karbondioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan uap air (H2O). Gas yang keluar sebagai gas uap disamping terdiri dari gas-gas tersebut diatas juga mengandung nitrogen (N2), oksigen (O2) dan juga kemungkinan karbon monoksida (CO). Nitrogen yang keluar ikut gas asap berasal dari udara pembakaran, yang mana tidak beraksi selama reaksi pembakaran terjadi, oksigen berasal dari kelebihan udara (excess air) dan karbon monoksida terbentuk jika terjadi reaksi pembakaran yang tidak sempurna.

3.6.6 Variabel Proses Menurut Reza, (2009) bahwa proses variabel adalah sebagai berikut:1. Reactor hold up Pada Unit FCCU perubahan reactor hold up hanya terjadi dengan penambahan atau pengeluaran katalis dari sistem. Penambahan dari hold up akan menambah konversi dan sebaliknya pengurangan hold up akan menurunkan konversi. Jadi penambahan dari reactor hold up akan banyak pengaruhnya terhadap intensitas cracking.2. Suhu reaktor Suhu reaktor dapat dinaikkan dengan jalan:a. Menambah atau mempercepat aliran sirkulasi katalis.b. Menambah injeksi torch oil ke regenerator.c. Menambah suhu dapur (reactor feed preheater). Dengan menambah suhu reaktor, maka akan menaikkan konversi. Suhu reaktor dalam operasinya adalah 520 oC pada dense bed, suhu disini dapat berkisar antara 510 520 oC.3. Catalyst activity Dalam operasi cracking, katalis akan kehilangan aktifitasnya. Untuk mengganti aktifitas yang hilang tesebut, maka perlu ditambahkan sejumlah katalis baru dengan teratur. Untuk unit RFCC aktifitas katalis dapat dipertahankan dengan menambahkan katalis baru kira-kira 3 ton/hari. Jika aktifitas katalis bertambah, maka bertambahnya konversi. 4. Kecepatan sirkulasi katalis Kecepatan sirkulasi katalis mempunyai pengaruh besar terhadap konversi. Penambahan kecepatan sirkulasi katalis ini akan menaikkan suhu reaktor yang akan mengakibatkan naiknya intensitas cracking dan konversi akan naik. Untuk total bahan yang stabil, kenaikan dari kecepatan sirkulasi katalis akan menaikan catalyst oil ratio yang diteruskan naiknya intensitas cracking dan konversi.5. Jumlah umpan Jika jumlah feed yang masuk dikurangi maka reactor hold up (katalis) juga harus dikurangi, untuk menjaga konversi yang diinginkan. Pada umumnya bahan baku yang lebih berat akan memberikan hasil karbon yang tinggi dan hasil gasoline yang rendah, hal ini disebabkan karena materi yang berat cenderung membentuk coke. Kebersihan dari bahan baku juga sangat mempengaruhi, untuk bahan baku yang banyak mengandung metal, metalnya akan menempel pada katalis sehingga hilangnya selektivitas dari katalis itu.6. Tekanan parsial minyak Tekanan parsial minyak akan berubah-berubah dengan penambahan atau pengurangan steam ke oil riser. Pengaruh terhadap konversi adalah kecil, karena jumlah injeksi steam itu kecil pula. Steam ini di batasi supaya kecepatan uap naik di reaktor jangan terlalu cepat, yang akan mengakibatkan banyaknya katalis yang akan terbawah ke fraktionator.7. Carbon build up Carbon build up adalah suatu problem di Unit RFCC yang mana tidak didapatkan suatu keseimbangan antara karbon yang terbakar di regenerator. Dalam hal ini terbentuknya karbon lebih banyak dari pada pembakaran (masih terdapatnya sisa-sisa karbon pada regent katalis). Akibatnya katalis tidak aktif lagi dan akhirnya produksi makin lama makin sedikit.Hal-hal yang menyebabkan carbon build up adalah:a. Bahan baku terlalu berat.b. Katalis terlalu aktif.c. Recycle feed terlalu banyak.

Tanda-tanda carbon build up adalah:a. Pemeriksaan katalis di laboratorium menunjukkan bahwa karbon contain lebih besar 0,6 % wt.b. Perbedaan suhu antara regent bed dengan stack > 20 oC.Cara mengatasi carbon build up adalah:a. Menambah pemakaian udara, berarti menambah oksigen.b. Menambah stripping steam, berarti mengurangi karbon ke regenerator.c. Mengurangi jumlah feed atau memperingan feed.8. After Burning After burning adalah peristiwa terbakarnya CO pada daerah pianum chamber menuju stack. After burning adalah suatu problem dimana tidak adanya keseimbangan karbon yang terbentuk di reaktor dengan suplai udara pembakaran, dalam hal ini oksigennya berlebihan akibatnya terjadinya lagi pembakaran pada bagian atas sehinggga suhu cyclone dan suhu stack menjadi tinggi. Hal ini dapat menjadi penyebab kerusakan pada cyclone, karena suhu yang sangat tinggi itu.After burning disebabkan karena:a. Terlalu banyak injeksi udara dari main air blower (MAB).b. Terlalu sedikit carbon lay down dari reaktor.c. Bahan baku yang lebih ringan.Untuk mengatasi after burning adalah:1. Mengurangi pemakaian udara dari main air blower (MAB).2. Menambah pemakaian torch oil ke regenerator.3. Memasukkan bahan baku yang lebih berat.

3.7 Pemecahan Masalah Reaktor dan regenerator merupakan peralatan utama didalam Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking (RFCCU) yang harus dijaga dengan baik dalam pengoperasiannya, karena seluruh operasi unit berawal dari sini. Dimana hasil dari konversi berasal dari reaktor akan menentukan seberapa besar konversi yang kita inginkan dari bahan baku crude oil menjadi produk. Oleh karena itu perlu diketahui kondisi temperatur yang optimum dari reaktor dan regenerator yang berhubungan dengan laju sirkulasi katalis dan effisiensi peralatan. Hal ini dilakukan dengan cara melakukan perhitungan neraca massa dan neraca panas pada Regenerator FC D-2 dan Reaktor FC D-1 pada Unit Riser Fluidized Catalytic Cracking (RFCCU) guna mengetahui kinerja dari peralatan tersebut. Dalam proses produksinya hubungan antara reaktor dan regenerator adalah dimana reaktor berfungsi sebagai tempat terjadinya cracking/perengkahan dengan katalis. Katalis yang telah digunakan dalam reaktor akan diregenerasi di regenerator dan dapat dikembalikan lagi ke reaktor setelah diregenerasi secara kontinyu didalam regenerator.

3.7.1 Studi literatur Mengumpulkan buku-buku yang diperlukan dan berkaitan dengan masalah yang akan dibahas, yaitu buku-buku atau literatur yang berhubungan dengan evaluasi kinerja regenerator-reaktor di RFCCU.3.7.2 Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan untuk menghitung, neraca massa, heat balance, dan efisiensi pada regenerator-reaktor. Pengambilan data dilakukan setiap hari selama lima hari terhitung dari tanggal 14, 15, 16, 17 dan 18 Juli 2014. Dapat dilihat pada lampiran A.3.7.3 Pengolahan Data Adapun tahapan perhitungan dalam menghitung effisiensi regenerator-reaktor, dalam hal ini menghitung neraca massa, neraca panas, dan efisiensi regenerator-reaktor dengan mengikuti panduan metode universal oil product (UOP) atau process calculations Pertamina 1993 yang meliputi tahap-tahap sebagai berikut:

A. Menghitung Neraca Massa RegeneratorFlue Gas:CO: CO2: O2: N2: SO2: NO2: H2O: Total:

Regenerator

Udara Pembakaran :141645,55 lb/hr

Katalis + Coke: AlSiO3 + (C+H2): 1302383,509 lb/hr

AlSiO3 regenerasi :1293797,593 lb/hr

Untuk menghitung neraca massa pada regenerator, diperlukan perhitungan-perhitungan sebagai berikut:1. Penyesuian komposisi flue gas Dari hasil analisa flue gas regenerator dengan metode GC dilakukan koreksi untuk komposisi oksigen. Kadar oksigen dikoreksi dengan kandungan gas argon. (Hasil analisa flue gas dapat dilihat di lampiran 1 - Tabel A.1). Hasil dari analisa komposisi flue gas CO, CO2, O2 dalam %vol 100% - (%CO + %CO2 + %O2). (UOP/Proses calculation, Pertamina)

Berikut adalah tabulasi hasil penyesuaian flue gas:Tabel 3.6 Penyesuaian Komposisi Flue GasKomposisi Flue gasSatuanTanggal

19/07/1322/07/1323/07/1324/07/1325/07/13

CO%Vol5.555.55.55.5

CO2%Vol10.510.410.310.210.3

O2%Vol0.600.640.670.580.66

N2+Ar%Vol82.5283.1283.6081.9882.98

SO2%Vol00000

NO2%Vol00000

2. Menghitung udara masuk regenerator Udara masuk ke regenerator masih mengandung uap air, dan untuk mendapatkan udara kering harus dikurangi dengan jumlah uap air dalam udara, dengan cara:Udara kering = jumlah udara masuk x Uap air= udara basah (masuk) udara kering Untuk menghitung kelembapan udara menggunakan psycometric chart dengan terlebih dahulu mengukur kelembapan udara dengan hidrometer.(UOP/Proses calculation, Pertamina)

Berikut tabulasi hasil perhitungan konversi udara pembakaran ke dry basis tanggal 14 Juli, lalu 15, 16, 17 dan 18 Juli 2014 di mana nilai MAB,CAB, dan fresh feed diperoleh dari data shift dan morning report.

Tabel 3.7 Konversi Udara Pembakaran ke Dry BasisParameter(lb/hr)Hari Ke-

12345

MAB127932.44128219.54128219.54128219.54126852.68

CAB17195.8817129.7417129.7417636.8017835.21

Udara basah145128.82145349.28145349.28145856.34144687.89

Udara kering141478.67141693.59141693.59142187,89141048.83

H2O di udara3650.153655.693655.693668.453639.06

Fresh Feed237501.56235804.016235848.108235671.74236200.84

3. Menghitung Flue Gas Rate Untuk menghitung flue gas rate menggunakan analisa orsat dan dari hasil analisa orsat akan diketahui reaksi tiap komponen dalam regenerator. Aliran flue gas dihitung dari N2 balance dengan asumsi udara.O2=21 %N2=79 %

BM udara =28,966 Mol udara kering =(UOP/Process Calculation, Pertamina)FG= (UOP/Process Calculation, Pertamina)

Berikut tabulasi perhitungan mol flue gas dan tanggal 14 Juli, lalu 15, 16, 17 dan 18 Juli 2014.Tabel 3.8 Mol Flue GasParameter

Hari ke-

12345

udara kering 4887.674887.674904.724865.43

flue gas 4672.094645.404618.734726.434632.07

4. Menghitung laju alir massa komponen flue gas Laju alir massa tiap komponen dalam flue gas dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:Laju alir massa CO = mol flue gas x %CO di flue gas x BM COLaju alir massa CO2= mol flue gas x %CO2 di flue gas x BM CO2Laju alir massa O2= mol flue gas x %O2 di flue gas x BM O2Laju alir massa N2= mol flue gas x %N2 di flue gas x BM N2Laju alir massa NO2= mol flue gas x %NO2 di flue gas x BM NO2Laju alir massa SO2= mol flue gas x %SO2 di flue gas x BM SO2

Berikut tabulasi hasil perhitungan mass flow rate flue gas tanggal 14, 15, 16, 17, 18, Juli 2014.

Tabel 3.9 Massa CO2, O2 dan N2 dalam Flue GasParameter

Hari ke-

12345

CO7194.886503.567112.847278.707133.39

CO221585.0821257.3520932.0821212.2220992.54

O2896.96 951.38990.26877.22978.29

N2107951.48108115.18108115.23108492.36107623.37

SO200000

NO200000

5. Menghitung kandungan karbon dalam coke Kandungan karbon (C) dalam coke dapat dihitung dari komposisi flue gas C + O2 + H2 + S + N= CO + CO2 + H2O + SO2 + NO2 + O2 C= (UOP/Process Calculation, Pertamina)

Berikut tabulasi hasil perhitungan kandungan karbon dalam coke pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

3.10 Kandungan Karbon Dalam CokeParameter

Hari ke-

12345

Carbon 747.53715.39729.76742.05731.87

Grafik 3.1 Kandungan Karbon Dalam Coke

6. Perhitungan Kandungan Hydrogen dalam Coke Kandungan hydrogen di coke dapat dihitung dari kesetimbangan oksigen (O2). Adapun reaksi-reaksinya sebagai berikut :C +O2CO2C + O2COH2+ O2H2OS +O2SO2N+O2NO2Dimana:O2 dalam udara regenerasi = %O2 dalam udara x mol udara keringMenghitung excess O2 = mol udara kering x %O2 dalam flue gasO2 membentuk CO = mol udara kering x %CO dalam flue gas x jumlah mol O2 dalam COO2 membentuk CO2 = mol udara kering x %CO2 dalam flue gasO2 membentuk H2O = O2 dalam regenerator (O2 membentuk CO + O2 membentuk CO2 + O2 excess)H2 yang dibakar oleh O2 = mol O2 membentuk H2O x (UOP/Process Calculation, Pertamina)Berikut tabulasi hasil perhitungan kandungan hydrogen dalam coke pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.ParameterSatuanHari Ke

1 2 3 45

O2 di udara regenerasi1024.851026.411026.411029.991021.74

excess O2 di flue gas28.0329.7330.9527.4130.57

O2 bereaksi menjadi CO128.48116.13127.01129.98127.38

O2 bereaksi menjadi CO2lbmol/hr490.57483.12475.73482.10477.10

O2 bereaksi menjadi SO20.0000.0000.0000.0000.000

O2 bereaksi menjadi NO20.0000.0000.0000.0000.000

O2 bereaksi menjadi H2O377.77397.43392.72390.50386.69

H2 yang terbakar oleh O2755.54794.86785.44781773.38

Tabel 3.11 Kandungan Hydrogen dalam Coke

Grafik 3.2 Kandungan Hidrogen (H2) Dalam Coke

7. Perhitungan H2O yang dihasilkan dari pembakaran H2

H2O yang dihasilkan dari pembakaran H2

H2 + 1/2 O2 H2O

Berdasarkan dari reaksi tersebut, dapat diperoleh mol H2O dari pembakaran H2Maka massa H2O dari pembakaran H2:Massa H2O= mol x BMBerikut adalah tabulasi hasil perhitungan massa H2O pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014Tabel 3. 12 Massa H2OParameterSatuanHari Ke

12345

H2O dari pembakaranlb/hr13599.72 14307.4814137.921405813920.84

Grafik 3.3 H2O dari Pembakaran

8. Perhitungan total berat coke dari carbon dan Hidrogen Total massa coke yang tebakar menjadi CO + CO2 + H2O adalah:Dari (C) Carbon menjadi CO = O2 bereaksi menjadi CO x BM CDari (C) Carbon menjadi CO2 = O2 bereaksi menjadi CO2 x BM CDari Hidrogen = H2 yang terbakar oleh O2 x BM H2Total Coke= (O2 bereaksi menjadi CO x BM C) + (O2 bereaksi menjadi CO2 x BM C) + (H2 yang terbakar oleh O2 x BM H2)(UOP/Process Calculation, Pertamina)

Berikut tabulasi perhitungan coke dari karbon dan hidrogen dari tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.13 Perhitungan Coke dari Carbon (C) dan HydrogenParameterSatuanHari Ke

12345

Coke dari karbonlb/hr7428.6071917232.887344.967253.76

Coke dari hidrogenlb/hr1511.081589.721589.7215621546.76

Total cokelb/hr8939.688780.728822.608906.968800.52

Grafik 3.4 Total Coke dari Karbon dan Hidrogen Berdasarkan dari perhitungan-perhitungan penyesuaian komposisi flue gas, udara masuk regenerator, flue gas rate, laju alir massa komponen flue gas, kandungan karbon dalam coke, dan kandungan hidrogen dalam coke diperoleh neraca massa regenerator.

Flue Gas:CO= 7194.88 lb/hrCO2= 21585.08 lb/hrO2= 896.96 lb/hrN2= 107951.48 lb/hrSO2= 0 lb/hrNO2= 0 lb/hrH2O= 13599,72 lb/hrTotal= 151228.12 lb/hr

Regenerator

Udara Pembakaran:145128.82 lb/hr

Katalis + Coke: Katalis + (C+H2) =1302383.509lb/hr

katalis regenerasi:1293797.593 lb/hr

Tabel 3.14 Neraca Massa Regenerator KomponenInput (lb/hr)Output (lb/hr)

Katalis dari reaktorCokeUdara pembakaranFlue gasCatalyst regenerated1293797.5938939.68145128.82-----151228,121293797.593

Total1447866.0931445025,713

B. Neraca Massa Reaktor

Product:Dry gas=Raw PP=LPG=Naftha=LCGO=HCGO=Slurry= Total=

Feed:Tk 191/192= rLong residue= M/HVGO= MTC= Total=

Katalis + Coke: Katalis + (C+H2) = 1302383,50 lb/hr

Reaktor

Katalis regenerasi:1293797,593 lb/hr

Massa feed dan product diambil dari data shift and morning report PT Pertamina RU III Plaju Sungai Gerong pada tanggal 14, 15, 16, 17 dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.15 Data Massa Feed dan Product KomponenFeed (lb/hr)Product (lb/hr)

Tk 191/192Long residueM/HVGOMTCDry gasRaw PPLPGNafthaLCGOHCGOSlurryCoke yield22173.6813768.65190355.2711206.72------------9185.8320823.9628843.52125570.3430781.73191.06519878.148916.69

Total237504.32237504.32

(Sumber: Data Shift and Morning Report PT. Pertamina RU III tanggal 14 Juli 2014)

Berdasarkan dari data shift and morning report PT. Pertamina 2014, diperoleh neraca massa reaktor sebagai berikut:Product:Dry gas= 9185.83 lb/hrRaw PP = 20827.96 lb/hrLPG= 28843.52 lb/hrNaftha= 125570.34 lb/hrLCGO= 30781.73 lb/hrHCGO= 191.065 lb/hrSlurry= 19878.14 lb/hrTotal= 235278.58 lb/hr

Reaktor

Katalis + Coke: Katalis + (C+H2) =1302383.50 lb/hr Feed:Tk 191/192= 22173.68 lb/hrLong residue= 13768.65 lb/hrM/HVGO= 190355.27 lb/hrMTC= 11206.72 lb/hrTotal= 237504.32 lb/hr

Katalis regenerasi:1293797.593 lb/hr

Tabel 3.16 Neraca Massa Reaktor KomponenInput (lb/hr)Output (lb/hr)

FeedCatalyst RegeneratedSpent CatalystCokeProduct237504.321293797.593-----1293797.5938939.68235278.58

Total1531301.9131538015.85

Dari berat umpan yang diperoleh dari data shift and morning report, dapat diperoleh coke yield dan % hidrogen dalam dalam coke.Coke yield = (UOP/Process Calculation, Pertamina)H dalam coke = (UOP/Process Calculation, Pertamina) Berikut tabulasi hasil perhitungan coke yield dan % hidrogen dalam coke pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.17 Coke Yield dan % Hydrogen dalam CokeParameter( % wt )Hari ke-

12345

Coke yield 3,763.723,743,783,73

H2 in coke16.9018.1018.0217.5417,58

Grafik 3.5 Coke Yield

Grafik 3.6 %Hydrogen dalam Coke

C. Neraca Panas dan Efisiensi Regenerator

RegeneratorH ReactionGas Buang(flue gas)Panas yang hilang (radiation loss)Panas yang dibuang (Heat removal)Katalis yang teregenerasi(regenerated catalyst)UdaraKatalis terpakai(spent catalyst)Coke

Untuk memperoleh neraca panas dan efisiensi regenerator, dilakukan perhitungan sebagai berikut:

1. Perhitungan panas pembakaran coke Panas dari pembakaran dapat dihitung berdasarkan temperatur tertinggi rata-rata di dalam regenerator .Temperatur rata-rata dari dense bed, dilute phase dan stack (flue gas) dihitung dengan dasar perhitungannya.

Temp tertinggi rata-rata= (UOP/Process Calculation, Pertamina)Menghitung panas dari reaksi pembakaran yaitu :Hc (2C+O22CO)= H + Cp CO x (Trata-rata regenerator)Hc (C+O2 CO2)= H + Cp CO2 x (Trata-rata regenerator)Hc (2H2+O22H2O)= H + Cp H2O x (Trata-rata regenerator)Panas pembakaran coke:= panas C CO + panas C CO2 + panas H H2O(UOP/Process Calculation, Pertamina)Dengan basis 1 lb coke :

(UOP/Process Calculation, Pertamina) Panas pembakaran harus dikoreksi dengan kandungan coke hydrogen dengan menggunakan persamaan:

Koreksi = (UOP/Process Calculation, Pertamina)

Hpembakaran coke = Hpembakaran coke + panas koreksi dari kandungan H2 dalam coke(UOP/Process Calculation, Pertamina) Berdasarkan hasil perhitungan panas pembakaran coke pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 tersebut, dapat ditabulasikan sebagai berikut:

ParameterSatuanHari Ke-

12345

DHc (2C + O2 2CO)BTU/hr12343521.2211159062.2312204533.6612490153.5812240536.77

DHc (C + O2 CO2)83276366.9582013146.7880758783.0581841006.7480991494.09

DHc (2H2 + O2 2H2O80471946.6184667446.7383664787.6183196296.7982380896.21

koreksiBTU/lb coke-1141.74-1303.26-1292.49-1227.88-1233.27

DHc coke akhir18556.0418950.1618727.4718697.8218721.56

Tabel 3.18 Hasil Perhitungan Panas Pembakaran Coke

Grafik 3.7 Panas Pembakaran Coke

2. Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan udara regenerasi Udara dipanaskan dari temperatur main air blower ke temperatur rata-rata terpanas dalam regenerator.H udara = n x Cp x T ; T = (Treg - Tudara) Berikut tabulasi perhitungan panas yang dikonsumsi untuk memanaskan udara regenerasi pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014(UOP/Process Calculation, Pertamina)

Tabel 3.19 Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan Udara RegeneratorParameter

Hari ke-

12345

Hudara, BTU/lb coke3809.433853.323946.313827.643835.40

Grafik 3.8 Panas untuk Udara Generator

3. Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan uap air Uap air dipanaskan dari temperatur main air blower ke temperatur rata-rata terpanas dalam regenerator.H udara = n x Cp x T ; T = (Treg - Tudara)(UOP/Process Calculation, Pertamina) Berikut tabulasi perhitungan panas yang dikonsumsi untuk memanaskan uap air pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.20 Panas Yang Diperlukan Untuk Memansakan Uap AirParameter

Hari ke-

12345

,BTU/lb coke204.13206.48206.14205.10205.52

Grafik 3.9 Panas untuk Memanaskan Uap Air

4. Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan coke Coke dipanaskan dari temperatur rata-rata terpanas dalam regenerator.

Hcoke= (Trata tertinggi regenerator Triser reaktor) x CP (UOP/Process Calculation, Pertamina) Berikut tabulasi hasil perhitungan panas yang dikonsumsi untuk memanaskan coke pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.21 Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan CokeParameter

Hari ke-

12345

Hcoke, BTU/lb coke116.74116.30116.72116.26117.42

Grafik 3.10 Panas untuk Coke

5. Neraca panas dan efisiensi regenerator Rg heat = Hcombustion coke Hcoke Hair HH2O Hloss(UOP/Process Calculation, Pertamina)Berdasarkan hasil perhitungan panas untuk memanaskan udara, uap air, dan coke, maka diperoleh tabel neraca panas berikut:

Tabel 3.22 Neraca panas RegeneratorPanasPanas BTU/lb coke

InputOutput

Panas pembakaran coke di regenerator18556.04

-

Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan udara pembakaran-3809.43

Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan kandungan air di udara pembakaran -204.13

Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan coke -116.74

Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan katalis -14176.10

Panas yang hilang di regenerator -250

Total18556.04

18556.4

Efisiensi regenerator merupakan suatu perbandingan antara panas regenerator dengan panas pembakaran coke.Rg eff = (UOP/Process Calculation, Pertamina)

Berikut tabulasi hasil perhitungan efisiensi pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.23 Efisiensi thermal RegeneratorParameter

Hari ke-

12345

Hregenerated Catalyst,

14176.10

14524.06

14208.30

14298.82

14313.22

Hcombustion of coke,

18556.04

18950.16

18727.47

18697.82

18721.56

Efisiensi thermal Regenerator, %76.476.64

75.87

76.47

76.45

Grafik 3.11 Perbandingan Efisiensi Aktual dan Design

6. Laju sirkulasi katalisKatalis dipanaskan dari temperatur reaktor ke temperatur regenerator. CCR = 1. Dengan Q adalah panas yang dibawa oleh katalis dari regenerator ke reaktor.2. Cp adalah kapasitas panas katalis.3. T = (Treg Trx)(UOP/Process Calculation, Pertamina)

Tabel 3.24 Laju Sirkulasi Katalis Parameter

Hari ke-

12345

Laju Sirkulasi Katalis()1579069.45

1562716.17

1527591.37

1539384.08

1523026.12

Grafik 3.12 Laju Sirkulasi Katalis (lb/hr)

7. Rasio katalis/oil C/O = (UOP/Process Calculation, Pertamina)

Tabel 3.25 Rasio C/OParameter

Hari ke-

12345

Rasio katalis/oil6.65

6.63

6.48

6.53

6.45

Grafik 3.13 Rasio katalis/oil8. Delta coke (%-wt) Delta coke adalah perbandingan jumlah coke yang terbakar dengan katalis yang tersirkulasi.Delta coke = x 100%(UOP/Process Calculation,Pertamina)Tabel 3.26 Delta CokeParameter

Hari ke-

12345

Delta coke(%wt)0.570.560.580.580.58

Grafik 3.14 Coke

D. Perhitungan Heat Balance Di Reaktor Neraca panas reaktor diperlihatkan pada (gambar 3.3).Produk(vapor)

Panas yang hilang(Radiation Loss)Katalis terpakai(Spent Catalyst)SteamFeedCoke

ReaktorH Reaction

Katalis teregenerasi(Regenerated catalyst)

Sumber: PT. Pertamina RU III, 2013 Untuk memperoleh neraca panas dari reaktor, dilakukan perhitungan sebagai berikut:1. Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan dan menguapkan combined feed Entalpi dari raw oil feed diperoleh menggunakan metode persamaan UOP. Feed dipanaskan dari suhu: dari furnace T reaktor.(UOP/Process Calculation, Pertamina Berdasarkan metode UOP, diperoleh tabulasi hasil perhitungan entalpi furnace dan reactor pada tangga; 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.Tabel 3.27 Entalpi Furnace dan ReaktorParameterHari ke-

12345

H dari furnace(380380380380380

H reaktor

690686690686

671

Grafik 3.15 H Furnace dan Reaktor

H feed= fresh feed x H feedH combined feed=

Berikut tabulasi hasil perhitungan panas yang dibutuhkan untuk memanaskan combined feed tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.28 Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan Combined FeedParameterSatuanHari Ke-

12345

DH feedBTU/lb228264284226539978.2228749514.6226310611216076617

DH combined feedBTU/lb310306310306291

Grafik 3.16 Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan Combined Feed2. Panas yang dikonsumsi untuk memanaskan steam Steam dipanaskan dari header temperature ke temperatur reaktor. H steam = (UOP/Process Calculation, Pertamina) Berikut tabulasi hasil perhitungan panas yang dikonsumsi untuk memanaskan steam.

Tabel 3.29 Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan SteamParameter

Hari ke-

12345

Hsteam, 4.123.973.58 3.57

4.12

Grafik 3.17 Panas yang Diperlukan untuk Memansakan Steam

3. Panas dari gas inert yang terbawa dari regenerator ke reaktor oleh regenerated catalyst Komposisi gas inert dianggap 0,007% dari fresh feedH inert = (inert %wt) x (Cp) x (Treaksi Tregenerator)(UOP/Process Calculation, Pertamina)Tabel 3.30 Panas Gas Inert yang TerbawaParameter

Hari ke-

12345

Hinert, -0,56-0,57-0,57-0,58-0,58

Grafik 3.18 Panas Gas Inert4. Reactor heat balance Panas total yang terkonsumsi di reaktor adalah jumlah panas yang terkonsumsi untuk combined feed, lift gas, steam, panas yang hilang dari reaktor dan panas reaksi.Rx heat = Hcombined feed + Hsteam + Hinert + Hloss + Hreaksi(UOP/Process Calculation, Pertamina)Kondisi dianggap steady state;H regenerator= H reaktorH reaksi= H regenerator- H reactor Berikut tabulasi hasil perhitungan panas reaksi dan panas reaktor pada tanggal 14, 15, 16, 17, dan 18 Juli 2014.

Tabel 3.31 Panas Reaksi dan Panas ReaktorParameterSatuanHari

12345

DH Reaktor315.56311.40315.01310.99296.54

DH ReagenBTU/lb Raw Oil849.16852.24846.56851.4829.83

DH Reaksi1164.721163.641161.521162.391126.37

Grafik 3.19 Panas Regenerator-Reaktor dan Reaksi

Berdasarkan perhitungan panas yang diperlukan untuk memanaskan combined feed, steam, panas gas inert yang terbawa regenerator ke reaktor, dan panas reaktor, maka diperoleh neraca panas reaktor.

Tabel 3.32. Heat Balance ReaktorNo.UraianInput(Btu/lb raw oil)Output(Btu/lb raw oil)

1

23

456Panas untuk memanaskan dan menguapkan combined feedPanas untuk memanaskan steamPanas terbawa gas inert ke reaktor oleh regenerated catalystRadiation lossH reaktorPanas reaksi

1164.72310

412-0.56

2

849.16

Total1164.721164.72

3.7.4 Hasil Perhitungan Keseluruhan Produk catalytic naftha pada Unit RFCC dapat dilihat pada morning report yang dari tanggal 14, 15, 16, 17 dan 18 Juli 2014. Banyaknya produk catalytic naftha yang dihasilkan dapat dipengaruhi oleh kondisi operasi pada peralatan regenerator-reaktor seperti temperatur (dense bed, dilute bed, stack bed, MAB, CAB, riser, feed riser, lift steam, dispersion steam, stripping steam, acceleration steam) dan flow rate (MAB to regenerator, CAB to J-Bend, feed riser, steam ke reaktor) yang akan mempengaruhi heat balance di regenerator-reaktor yaitu perubahan panas reaksi di reaktor dan pembakaran coke di regenerator. Kemudian untuk data analisa orsat didapatkan dari hasil pemeriksaan laboratorium feed RFCCU PT. Pertamina RU III. Pengambilan data tersebut dilakukan dibagian Control Room dan Process Enginering. Untuk data aktual yaitu data pada kondisi operasi diambil sebanyak 5 kali. Data desain dan data aktual dapat dilihat pada lampiran. Hasil perhitungan dapat dilihat sebagai berikut:

Tabel 3.33 Hasil Perhitungan Berdasarkan Kondisi AktualTemperature0CParameter

Laju sirkulasi katalis (lb/hr)Rasio C/OCoke yield(%)H reaksi(Btu/lb raw oil)Cat. Naptha(%yield)

508.201579069.45

6.65

3,761164.7252.87

508.81579069.45

6.65

3,761164.7252.64

508.221579069.45

6.65

3,761164.7251.96

508.861579069.45

6.65

3,761164.7252.38

507.251579069.45

6.65

3,761164.7252.60

Sumber: Perhitungan kondisi aktual 2014 berdasarkan morning report 2014

3.8 Pembahasan Regenerator-reaktor merupakan bagian dari Unit Riser Fluid Catalytic Cracking dimana terjadi proses perengkahan yang bertujuan untuk merengkah/memecah senyawa hidrokarbon MVGO, HVGO dan long residu sehingga menghasilkan produk yang lebih ringan. Tugas khusus yang diberikan adalah menghitung panas yang diserap dan dilepaskan di regenerator-reaktor, neraca massa, serta efisiensi. Perhitungan neraca panas, neraca massa dan efisiensi bertujuan untuk mengetahui kinerja regenerator dan reaktor di Unit Riser Fluid Catalytic Cracking berdasarkan data actual yang diperoleh dari morning report. Pada regenerator, regenerasi spent catalyst akan digunakan kembali untuk proses perengkahan pada umpan di reaktor. Katalis yang digunakan di regenerator adalah ultima-LC dan grace davision yang terbuat dari alumina-silika sebagai penyangga, dimana katalis ini merupakan selektivitas cracking yang baik dan tahan terhadap temperatur tinggi. Aliran udara pada regenerator diatur untuk memperoleh temperatur regenerator