PROSES PERENGKAHAN KATALISPerengkahan katalis adalah suatu proses pengilangan minyak yang merubah hidrokarbon bukan gasolin yang mempunyai titik didih tinggi menjadi komponen-komponen gasoline yang mempunyai titik didih rendah. Katalis yang digunakan dapat berupa katalis buatan atau yang aktif secara alami, yang mengandung alumina silica atau magnesia silica dalam bentuk butiran (bead), pellet, atau mikro-sperikal yang halus seperti bubuk.. katalis dapat ditempatkan pada fixed bed, moving bed atau fluidized bed. Untuk komposisi katalis yang sejenis dan kondisi perengkahan yang sama,maka katalis alam menghasilkan gasoline yang mempunyai kualitas anti ketukan rendah yang lebih banyak dibandingkan dengan katalis buatan. Umpan minyak dapat bervariasi dari naphtha cut dan gas-oil ( termasuk umpan berat dalm keadaan normal yang akan di up-grade) sampai ke reduce crude dari berbagai jenis minyak seperti paraffin, naftena, dan aromatic. Pada tahun 1970-an kecenderungan untuk memanfaatkan residu minyak berat yang mengandung sulfur dan logam tinggi yang selama ini tidak dilakukan dengan menggunakan katalis zeolit aktif melalui perbaikan teknik fluidisasi. Biasanya umpan tersebut disiapkan terlebih dahulu untuk memisahkan garam-garam dan aspal berat dengan beberapa cara seperti proses kokas, propane deasphalting, ekstraksi furfural, distilasi hampa, visbreaking,perengkahan termis,hidrodesulfurisasi. Variable-variabel utama dalam proses perengkahan katalis dan kenaikan konversi reaksi dapat di capai dengan cara:1. Suhu tinggi2. Tekanan tinggi3. Space velocity rendah4. Rasio katalis-minyak tinggi

Mekanisme reaksi

Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam menambahkan proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium.Reaksi pada proses perengkahan katalis diperkirakan berlangsung dipermukaan katalis dengan pertimbangan sbb:1. Paraffin direngkah secara istimewa pada ikatannya dimana pecahan-pecahannya yang di produksi mengandung 3 atau 4 atom karbon. Normal paraffin cenderung direngkah pada ikatan gamma C-C atau tetap dekat pusat molekul yang menghasilkan metana dan gas-gas dengan 2 atom karbon atau lebih rendah. Rantai panjang cenderung direngkah serentak pada beberapa tempat.2. Naftena juga cenderung menghasilkan pecahan-pecahan yang terdiri dari 3 atau 4 atom karbon dan pecahan baik pada cincin maupun pada rantai khusus apabila rantai mengandung lebih dari 3 atom karbon.3. Pada aromatic yang disubstitusi, ikatan pada cincin secara sefektif diserang tinggal didalam cincin aromatic yang kosong. Reaksi seperti itu diperluas jika gugus-gugus yang disubstitusi tersebut mengandung lebih dari 3 atom karbon.

4. Olefin bereaksi seperti paraffin kecuali yang lebih siap. Tambahan lagi banyak terjadi reaksi sekunder dan reaksi samping. Reaksi perekahan ini sangat cepat sekali sekitar 1000 kali lebih cepat dari perengkahan termis jika naftena direngkah pada suhu 500 c.Dari uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa mekanisme reaksi secara keseluruhan sedikitnya mempunyai 4 tipe reaksi yaitu : 1) dekomposisi termis, 2) reaksi katalis primer berlangsung pada permukaan katalis, 3) reaksi katalis sekunder berlangsung diantara produk-produknya, dan 4) pemisahan produk hasil polimerisasi dari reaksi terdahulu seperti kokas dengan cara penyerapan pada permukaan katalis (adsorpsi).Macam-Macam ProsesBerdasarkan cara penanganan katalis maka proses perengkahan katalis terdiri dari:a. Unggun tetap (fixed bed) terdiri dari:Proses Houdry & cycloversion catalytic crackingb. Unggun bergerak (moving bed ) terdiri dari: Proses airlift thermofor catalytic cracking (TCC) Proses houdriflow catalytic cracking Proses houdresid catalytic crackingc. Unggun terfluidisasi(fluidized bed) terdiri dari : Proses fluidized catalytic cracking (FCC Model IV) Proses orthoflow fluid catalytic cracking UOP fluid catalytic cracking Shell two stage fluid catalytic cracking Proses HOC Kellogg-Philipsd. Sekali jalan (Once Through) terdiri dari satu proses yaitu sespersoid catalytic cracking.No Metode (Bentuk Katalis)Proses Perengkahan Katalis

1. proses unggun terfluidisasikatalis berbentuk bubuk halus dengan ukuran 5-100 mesh yang stabil pada suhu 875F-975 F dan tekana adalah 5/1 sampai 30/1 namun untuk proses yang umum beroperasi pada rasio 10/1

2.proses unggun bergerakkatalis berbentuk butir dengan ukuran 1/8 inci dengan rasio volume katalis/minyak 4/1 sampai 7/1

3. proses unggun mantapkatalis berbentuk pellet

Semua katalis perengkahan yang komersil memakai pembungkus katalis (insulator catalysts) yang memiliki sifat-sifat asam protonik yang kuat. Mereka berfungsi sebagai katalis dengan cara merubah mekanisme proses perengkahan melalui suatu mekanisme alternative yang meliputi 1)chemisorpsi dengan donor proton pada harga PK yang tinggi 2) desorpsi yang dihasilkan dalam perengkahan minyak dan secara teoritis akan memulihkan kembali aktifitas katalis. Pengertian dasar dari mekanisme tersebut membawa kita kepada kesadaran terhadap pembatasan pemakaian katalisA. Perengkahan Katalis Unggun TerfluidisasiUnggun terfluidisasi pada proses ini katalis berbentuk bubuk halus yang diangkat ke zona reaksi oleh minyak,masuk dan menguap pelan-pelan karena kontak dengan katalis yang pertama setelah reaksi berlangsung sempurna. Katalis diregnerasi oleh udara atau steam. Produk yang dihasilkan adalah gasoline, diesel menengah, olefin, dengan iso paraffin, kokas, fuel oil dan gas. Kondisi operasi normal dalam reactor yaitu 880F-980 OF, tekanan 10-16 Psig, Space velocity :1-3, perbandingan katalis dan minyak : 8:12:1. Suhu dan tekanan regenerasi 1050F-1100F dan 8-10 Psig. Pada proses ini katalis mengalir melalui zona minyak hingga terjadi reaksi. Katalis berbentuk pelet. Alkilasi adalah penambahan suatu gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul. Kebanyakan reaksi-reaksi alkilasi mencakup reaksi antara hidrokarbon olefin dengan hidrokarbon aromatic. Senyawa olefin-olefin tersebut akan membentuk gugus alkil di dalam molekularomatik. Alkilasi ada dua macam: alkilasi termis dan alkilasi katalis.

No Macam-macam prosesPebedaan proses-proses dari Perengkahan Katalis Unggun Terfluidisasi

1.Fluid Catalytyc Cracking Unit Model IV

katalis yang digunakan adalah katalis berbahan dasar alumina. Katalis tersebut biasanya didapatkan dengan meng-crushing batu pumice yang biasanya mengandung Aluminium Oksida, hingga menjadi bongkahan-bongkahan berpori. katalis yang sering digunakan adalah yang sangat aktif, yaitu yang berbahan dasar zeolite.Proses kontaknya pun singkat, dalam sebuah pipa yang vertical dan berslope (naik) yang di sebut riser. Feed yang sebelumnya dipanaskan dispraykan ke dalam dasar riser melalui nozzle feed di mana zat yg akan di cracking dikontakkan dengan katalis fluidized bed, yang panas, dan di fluidisasi. suhunya sampai 665C-760oC. Katalis yang panas tadi menguapkan dan mengkatalisasi reaksi cracking campuran katalis dan HC mengalir ke atas melalui riser dalam waktu beberapa detik dan kemudian campuran tersebut dipisahkan dengan catalist disengager/cyclone. Dan katalis yang dipisahkan bisa di regenerasi kembali, untuk kemudian segera digunakan kembali. dari singkatnya, proses penggunaan-pemisahan-regenerasi katalis itu bisa dikatakan prosesnya kontinu.Gasoline yang di produksi dalam unit FCC memiliki bilangan oktan yang tinggi hanya saja secara kimia kurang stabil karena profil olefinnya. Seperti yang telah disebutkan FCC itu untuk mengkonvert distilat fraksi berat dan residu menjadi produk yang bernilai jual tinggi. Termasuk didalamnya memproduksi selective propylene pada saat dibutuhkan banyak perusahaan licensor FCC salah satunya adalah shell. processnya dinamakan Shell FCC process.Suatu FCCU terdiri dari tiga unit yang berfungsi antara lain :1. unit cracking dan regenerasi yang berfungsi untuk merengkah umpan menjadi gas yang akan difraksinasi di kolom distilasi serta meregenerasi katalis di regenerator.2. unit fraksinasi untuk memisahkan produk gas, LCO dan slurry.3. unit light end untuk memisahkan gas LPG dan nafta dalam gas yang berasal dari bagian atas kolom fraksinasi

2. Proses Orthoflow

Proses ini menggunakan satu vessel (reactor generator) yang memungkinkan aliran katalis lurus sehingga mengurangi erosi. Proses orthoflow yang komersil dirancang dalam tiga tipe: model A dari C dengan regenerator dibawah reactor , dan model B dengan regenerator diatas reactor. Pada semua tipes eksi striping katalis terletak diatas reactor dari regenerator. Kondisi operasi umumnya adalah sebagai berikut: pada reactor,885-950F, 8-20 psig dan pada regenerator 1050-1200 F, 15-30 psig. Rasio katalis-minyak adalah 6-20 berbanding 1. Kecepatan aliran (space velocity): 1-16:1.

3.Proses UOP

Proses ini di lisensi oleh Universal Oil Product Co, di rancang dengan satu vessel di mana reactor berada di atas regenerator. Keitimewaan yang penting dari proses ini adalah:1) menghapuskan tempat udara naik ( air riser ) dengan adanya expansion joint, 2) menghapuskan penopang baja, struktur terhadap vessel,3) mengurangi ukuran saluran udara dalam regenerator, karena memakai tekanan operasi 15-18 psig. Unit pertama dipasang pada kilang Aurora Gasilone Codi Detroit pada tahun 1947

4. Proses Shell 2 Tingkat

Penemu: shell Development Co dengan tujuan untuk memperbesar distribusi produk.Mekanisme Proses: umpan dikontakkan dengan katalis pada reactor tingkat pertama dimana fluidisasi katalis dan uap mengalir berlawanan arah

5.Proses Kellog-Phillips HOC

Dikembangkan oleh: M.W Kellog Co dan Phillips Petroleum Co. Tujuannya untuk merengkahkan minyak-minyak berat kualitas rendah. Keistimewaan proses :1) memproduksi gasoline beroktan tinggi secara langsung dari distilasi residu yang berasal dari distilasi atmosfer atau hampa, tanpa pengolahan pendahuluan terhadap minyak berat2) menghilangkan keperluan proses bottom of the barrel dari destilasi hampa, hydrocracking coking dan proses sesudahnya,3) mengurangi residu berat yang menghasilkan produk berkualitas rendah dengan mengubahnya menjadi gasoline dan cycle oilVessel di buat mirip dengan ortoflow di mana regenerator berada di bagian bawah dengan pipa sirkulasi eksternal.

B. Proses Perengkahan Katalis Unggun BergerakKatalis mengalir melalui zona minyak sehingga terjadi reaksi dan kemudian dibawa turun menuju zona regenerasi dimana udara secara terus menerus membakar kokas yang menempel pada katalis dalam bentuk butiran kemudian diangkat oleh udara untuk mengalir kebawah dengan gravitasi melalui zona zona reaksi dan regenerasi.

No Macam-macam prosesPebedaan proses-proses dari Perengkahan Katalis Unggun Bergerak

1. Proses Airlift Thermofor

Proses kontinyu anggun bergerak dari reaktor ke generator untuk konversi gas oil berat menjadi gasolin ringan dengan kualitas tinggi dan distilat sedang untuk fuel oil. Kondisi operasi reaktor 840 920 F, tekanan 10 15 psig, space velocity 1,0 2,5 v/hr/v, rasio katalis minyak 3,0 6,0 berbanding 1.

2.Proses Houdriflow

Proses ini dilisensi oleh Houdry Proses dan Chemical Co yang merupakan proses kontinyu unggun bergerak dalam satu vesel terintegrasi antara reaktor dan regenerator kiln. Umpan dapat berupa fraksi-fraksi antara nafta dan aspal. Umpan dapat berbentuk cair dan uap, ataupun campiran keduanya. Kondisi operasi normal pada suhu sekitar 850-950 F. 9-10 psig, space velocity 1.5-4.0 v/hr/v, dan rasio katalis minyak 3.0-7.0 berbanding 1.

3.Proses Houdresid

Proses ini menggunakan variasi unggun katalis bergerak yang kontinyu dirancang untuk mendapatkan produk yang tinggi dari gasolin beroktan tinggi dan distilat ringan yang berasal dari umpan reduced crude

C. Perengkahan Katalis Unggun Tetap Pada proses-proses unggun tetap (fixed bed) digunakan sejumlah chamber yang berisi katalis yang dipasang seri yang digunakan berganti-ganti untuk reaksi dan untuk regenerasi katalis.No Macam-macam prosesProses-Proses dariPerengkahan Katalis Unggun Tetap

1.Proses Houndry

Proses siklus katalis unggun tetap yang dapat diregenerasi untuk mengubah umpan distilat menjadi gasoline, distilat ringan dan berat, kokas, butan-butilen, dan fuel-gas. Kondisi reactor pada suhu 840-875F, tekanan 7-30psig, dan space velocity 1,0-2,0 v/hr/v. siklus dari proses ini : 1. On-stream 10menit2. Regenerasi 10menit3. Steam purging 5menit

D. Proses Suspensoid Proses ini adalah proses katalis sekali jalan (once through) non-regeneratif, dimana katalis mengalir melalui dapur perengkahan bersama sama dengan minyak lalu dipisahkan, dari produk fuel oil dengan filter. Kondisi operasi pada keluaran koil dapur ialah 450 psi dan 1050 F pada kondisi regular, sedangkan pada kondisi super adalah 250 psi dan 1090 F. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang Imperial Oil Co di Ontario pada tahun 1940.

Daftar PustakaAnonym.2012.Proses-Proses Kimia dalam Industri Minyak Bumi. http:// cheamistry.blogspot.comIsmail, Ali Fasya. Ir.H. . Teknologi Minyak dan Gas Bumi. Universitas Sriwijaya:Palembang