Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x...

56
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-NYA, sehingga penulis dapat melaksanakan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan serta dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini Laporan kerja praktek ini disusun berdasarkan orientasi di Unit NPU (Naphta Processing Unit) khususnya unit Penex dengan ditunjang oleh data-data dari literatur dan petunjuk serta penjelasan yang diberikan oleh pembimbing. Kerja praktek ini merupakan serangkaian tugas yang harus dilaksanakan oleh setiap mahasiswa sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Strata-1 Teknik Kimia, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang turut membantu dan mendukung di dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, terutama kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan pertolongan, kekuatan dan kelancaran dalam pelaksanaan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan.

description

-

Transcript of Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x...

Page 1: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,

yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-NYA, sehingga penulis dapat

melaksanakan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan serta

dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini

Laporan kerja praktek ini disusun berdasarkan orientasi di Unit NPU

(Naphta Processing Unit) khususnya unit Penex dengan ditunjang oleh data-data

dari literatur dan petunjuk serta penjelasan yang diberikan oleh pembimbing.

Kerja praktek ini merupakan serangkaian tugas yang harus dilaksanakan oleh

setiap mahasiswa sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Strata-1

Teknik Kimia, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada semua pihak yang turut membantu dan mendukung di

dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, terutama kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan pertolongan, kekuatan dan kelancaran

dalam pelaksanaan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU-VI

Balongan.

2. Bapak Ir. Drs. Faisal R.M, MSIE., Ph.D selaku Ketua Program Studi

Teknik Kimia, Universitas Islam Indonesia.

3. Bapak Dulmalik, Ir, MM selaku dosen pembimbing kerja praktek Program

Studi Teknik Kimia, Universitas Islam Indonesia.

4. Wahyu Ardie N selaku pembimbing lapangan kerja praktek di PT

PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan atas penjelasan, bimbingan,

bantuan, dan kesabarannya dalam pelaksanaan Kerja Praktek dan

penulisan laporan.

5. Orang tua yang telah banyak membantu baik secara moril maupun

materi,serta doa yang telah diberikan untuk kelancaran kerja praktek ini.

Page 2: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

6. Teman-teman OJT (On Job Training) yang selalu bersama sama dalam

suka dan duka pada saat kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU

VI Balongan

7. Teman-teman mahasiswa UII angkatan 2013 yang telah memberikan

dukungan dan semangat, serta menjadi tempat berbagi suka dan duka

selama menjalani kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU VI

Balongan.

8. Semua pihak yang turut membantu penulis dalam penyusunan proposal ini

yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa di dalam penyusunan laporan kerja praktek ini

masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, dengan segala

kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir

kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi

pembaca.

Yogyakarta , 18 Maret 2016

Penulis

ii

Page 3: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................i

KATA PENGANTAR.............................................................................................ii

DAFTAR ISI ..........................................................................................................iv

DAFTAR TABEL....................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vi

BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1

1.1 Latar Belakang...............................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah..........................................................................................2

1.3 Tujuan Penulisan............................................................................................2

1.4 Manfaat Penulisan..........................................................................................2

1.5 Batasan Penulisan..........................................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..............................................................................4

2.1 Unit PENEX Kilang UP VI Balongan...........................................................4

2.2 Fungsi Unit.....................................................................................................5

2.3 Uraian Proses PENEX...................................................................................8

2.4 Katalis PENEX............................................................................................14

2.4.1. Reaksi-Reaksi.......................................................................................15

2.4.2 Senyawa -Senyawa Pengotor................................................................19

BAB III METODOLOGI.......................................................................................23

3.1 Pengumpulan Data.......................................................................................23

3.2 Pengolahan Data..........................................................................................23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...............................................................25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................31

5.1 Kesimpulan..................................................................................................31

5.2 Saran.............................................................................................................32

LAMPIRAN...........................................................................................................vii

iii

Page 4: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perbandingan antara feed inlet lead reactor dengan feed inlet lag reactor

...............................................................................................................25

Tabel 4.2 Pengaruh X factor terhadap angka oktan output reactor........................27

Tabel 4.3 Pengaruh temperatur pada komposisi massa output reactor (range X

factor 30-35 %)......................................................................................29

iv

Page 5: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Blok Diagram Naphtha processing Unit Kilang UP VI Balongan.......4

Gambar 2.2.Skema Proses PENEX Oncw Through................................................7

Gambar 2.3 Diagaram alir Unit PENEX (Unit 33)................................................13

Gambar 2.4 Isomerisasi Naphthen.........................................................................17

Gambar 2.5 reaksi penjenuhan Benzene................................................................18

v

Page 6: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proeses isomerisasi parafin dikembangkan sejak tahun 1950-an. Awalnya

proses isomerisasi fraksi pentane-hexane atau light straight naphta (LN) bukan

merupakan pilihan yang menarik. Hal ini disebabkan karena walaupun LN

mempunyai karakteristik beroktan rendah, antara 60-70 RON namun mempunyai

sifat lead susceptibility yang sangat baik sehingga dengan sedikit penambahan

TEL, LN dapat dinaikan oktannya antara 16-18 angka oktan. Oleh karena itu

biasanya LN dicampur langsung dengan komponen gasoline pool lainnya tanpa

pengolahan lebih lanjut kecuali penghilangan merkaptan.

Sejalan dengan kebijakan penghapusan TEL,fraksi LN menjadi masalah

bagi sebagian besar kilang minyak di Amerika dan Eropa. Hal ini disebabkan

karena LN mempunyai oktan yang rendah dan jumlahnya cukup besar, yaitu

sekitar 10% dari total komponen gasoline di Amerika atau bahkan lebih dari 10%

di Eropa. Jika dicampur langsung dengan komponen gasoline yang lainnya, maka

dibutuhkan komponen gasoline beroktan tinggi dengan jumlah yang cukup besar

agar LN dapat diserap dalam gasoline pool. Oleh karena itulah proses konversi

untuk menaikan Ontan Number LN menjadi sebuah kebutuhan. Salah satu proses

konversi yang ada adalah proses yang ditawarkan oleh UOP yang dinamakan

PENEX. Proses ini mengkonversi LN menjadi isomernya dengan menggunakan

katalis hydroisomerization. Katalis yang digunakan mempunyai keaktifan yang

tinggi dan beroperasi pada temperatur yang cukup rendah.

1

Page 7: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Didorong oleh kebijakan reformulasi gasoline di Amerika yang membatasi

kandungan benzene di dalam gasoline, beberapa variasi proses PENEX

dikembangkan agar mempunyai kemampuan mensaturasi seluruh benzene yang

terkandung di dalam fraksi LN tetapi tetap mampu meningkatkan secara

signifikan angka oktan dari fraksi LN ini.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang diperoleh dari tugas khusus kerja praktek

ini antara lain :

1. Bagaimana pengaruh temperatur terhadap pembentukan komposisi massa

output lag reaktor berdasarkan konversi tertinggi yang dapat tercapai tanpa

memperhitungkan kinetika reaksi katalis ?

2. Bagaimana perbandingan Oktan Number yang dihasilkan berdasarkan case

“X factor “ tinggi dan rendah pada output lag reaktor unit PENEX ?

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penelitian dari kerja praktek ini ,antara lain :

1. Untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap pembentukan komposisi

massa output lag reaktor berdasarkan konversi tertinggi yang dapat

tercapai tanpa memperhitungkan kinetika reaksi katalis.

2. Untuk mengetahui perbandingan Oktan Number yang dihasilkan

berdasarkan case “X factor “ tinggi dan rendah pada output lag reaktor unit

PENEX.

1.4 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat dari penulisan laporan kerja praktek ini adalah :

2

Page 8: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

1. Secara teoritis dan praktek, penyusunan makalah ini dapat menambah

pengetahuan penulis dan pembaca mengenai proses isomerisasi pada unit

PENEX di PT.PERTAMINA RUVI Balongan.

2. Bagi penulis, penulisan makalah ini dapat memberikan masukan serta

menjadi acuan dalam pembuatan laporan selanjutnya.

3. Bagi pembaca, makalah ini memberikan penjelasan mengenai

perbandingan oktan number berdasarkan case X factor di output reaktor

unit PENEX dengan pengaruh temperatur berdasarkan konversi tertinggi

yang dapat tercapai tanpa memperhitungkan kinetika reaksi katalis .

1.5 Batasan Penulisan

Pembahasan masalah dalam tugas khusus ini dititk beratkan pada

pengaruh temperatur lag reactor dan feed reaktor di proses unit PENEX dalam

menentukan oktan number di output reactor dengan studi isomerisasi tertinggi

yang dapat tercapai berdasarkan hanya pada kesetimbangan reaksi dan tidak

memperhitungkan kinetika reaksi katalis.

3

Page 9: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Unit PENEX Kilang UP VI Balongan

Unit PENEX yang ada di kilang UP VI Balongan merupakan bagian dari

rangkaian unit pemrosesan naphtha. Rangkaian Unit pemrosesan naphtha ini

dikenal pula dengan Kilang Langit Biru Balongan (KLBB). Secara sederhana

rangkaian unit pemrosesan naphtha ditampilkan dalam gambar 1.1 di bawah ini.

Gambar 2.1.Blok Diagram Naphtha processing Unit Kilang UP VI Balongan

Rangkaian unit PENEX yang digunakan dikilang RU VI adalah rangkaian

unit PENEX yang dilengkapi dengan kolom DIH. Produk isomerta yang

dihasilkan dari unit penex kilang UP VI didesain untuk mempunyai angka oktan

87. Setelah diblending dengan plattformer, combine produk isomerat+plattformer

mempunyai oktan sekitar 92.3. Di unit PENEX kilang UP VI Balongan, tidak

dilengkapi dengan sulfur guard karena kandungan sulfur dari unit sangat rendah.

4

Page 10: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

2.2 Fungsi Unit

Tujuan Utama unit PENEX adalah meng-isomerisasi senyawa-senyawa

pentane dan hexane (yang merupakan komponen utama dalam LN) dengan

menggunakan katalis. Reaksi yang terjadi berlangsung dalam atmosfer hydrogen

dengan menggunakan katalis fix bed, dang berlamgsung pada kondisi yang sesuai

untuk berlangsungnya proses isomerisasi dengan meminimalkan terjadinya

hydrocracking. Proses PENEX ini cukup sederhana sehingga umumnya tidak

banyak permasalahan yang dihadapi dalam pengoperasiannya karena PENEX

berporasi pada tekanan yang moderate, temperature yang rendah, LHSV yang

tinggi dan serta tidak diperlukannya tekanan parsial hydrogen yang tinggi.

Unit PENEX terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut :

Liquid Feed dan make up gas driers

Reactors dan associated Heatrs dan Exchangers

Product Stabilizer

Caustic Scrubber

Semua normal paraffin feed dan make up hydrogen harus dikeringkan

terlebih dahulu sebelum masuk reactor. Driers berfungsi untuk mrnghilangkan air

difeed, karena air akan meracuni katalis secara permanen.

Seksi Reactor Terdiri dari heat exchangers yang dibutuhksn untuk

mengoptimalkan pemakaian energy. Proses Isomerisasi dapat merubah normal

paraffin menjadi isoparafin sampai 100% dan berlangsung didalam reactor

tersebut. Dengan tingginya LHSV, atau dengan kata lain jumlah kata yang

dibutuhkan per volume feed rendah, maka biaya capital untuk pengadaan katalis

dapat dikurangi. Reaksi isomerisasi dan benzene hydrogenasi adalah proses

5

Page 11: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

exothermic dan karenanya akan terjadi kenaikan temperature sepanjang beed

reactor.

Umumnya proses PENEX menggunakan 2 reaktor yang beroprasi secara

seri. Dengan penggunaan 2 reaktor yang beroperasi secara seri maka

dimungkinkan untuk mengatur agar terjadi temperature gradient yang terbalik

antara reactor 1 dan reactor 2 dengan cara pendinginan stream dari outlet reactor 1

dengan menggunakan feed yang diumpankan kereactor 1. Sebagian besar reaksi

isomerisasi berlangsung dengan kecepatan reaksi tinggi direactor pertama karena

beropaerasi pada temperature yang tinggi dan sia n-parafin yang belum

terkonversi akan mendekati titik kesetimbangan reaksi direactor 2 yang beroperasi

pada tem[eratur rendah. Selain itu dengan adanya 2 reaktor yang dijalankan secara

seri maka jika salah satu reactor telah habis umurmya, maka reactor tersebut dapat

di by-pass untuk keperluan penggantian katalis sehingga unit tidak perlu

dihentikan operasinya untuk kegiatan penggantian katalis disalah satu reactor.

Sebagai promotor ditambahkan chloride secara continue dan yang akan

terurai menjadi hydrogen chloride dalam jumlah yant sangat kecil. Efluen reactor

akan terdiri dari product ( yang sering dinamakan Penexate, yamg kaya akan iso

paraffin) yang kemuadian dipisah dari stabilizer gas pada product stabilizer.

Jumlah gas yang keluar dari stabilizer sangat kecil karena sifat selektifitas katalis

yang sangat rendah terhadap reaksi hydrocracking dari C5/C6. Stabilizer gas

mempunyai gas yang terdiri dari :

Sisa gas hydrogen yang tidak terpakai didalam reactor.

Gas-gas ringan (C1 sampai C4) yang dimasukan bersama dengan makeup

gas, dan hasil reaksi hydrocracking didalam reactor.

6

Page 12: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Gas hydrogen Chloride yang berasal dari perchloride yang harus

disingkirkan dari aliran stabilizer gas dicaustic scruber.

Stabilizer gas kemudian digabung kedalam refinery fuel gas system.

Caustic scrubber sangat esensial dalam menyingkirkan hydrogen chloride

dari steam stabilizer off gas sebelum bergabung kedalam refinery fuel gas system.

Berdasarkan perhitungan material balance scrubber, 10% Wt larutan caustic akan

berkurang menjadi 2% Wt caustic yang harus dibuang dan diganti dengan larutan

caustic fresh setiap minggu. Jumlah caustic yang harus dibuang dan diganti setiap

minggu kurang lebih 104.3 m3.

Inovasi UOP dengan penggunaan skema proses hydrogen once through

(gambar 2.1) untuk proses PENEX menghasilkan penghematan yang substansial

dalam hal biaya capital dan biaya utilities karena tidak diperlukannya lagi produk

separator dan recycle kompresor.

Gambar 2.2.Skema Proses PENEX Oncw Through

7

Page 13: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

2.3 Uraian Proses PENEX

Di unit NHT light naphtha dipisahkan dari heavy naphtha di kolom

stripper 31-C-101 dan light naphtha merupakan produk overhead kolom tersebut.

Dari overhead receiver, light naphtha dipompakan ke unit PENEX (Unit 33). Di

unit PENEX, feed light naphtha didinginkan dengan menggunakan fin fan cooler

(33-E-101 A/B) dan water cooler (33-E-102 A/B) sebelum diumpankan ke drier.

Di drier air yang terkandung di dalam feed naphtha dari NHT dikeringkan dengan

menggunakan mol sieve sebelum diperbolehkan untuk diumpankan ke reaktor.

Feed kemudian dimasukan ke dalam feed surge drum (33-V-107) dan bergabung

dengan recycle feed daro kolom DIH.

Sementara itu gas hydrogen (make up gas) dari unit paltformer (dari

discharge Net Gas Compressor 32-K-102 A/B/C) diumpankan ke make up gas

drier untuk menghilangkan kandungan air di dalamnya, karena air dapat

menyebabkan keracunan pada katalis sehingga reaksi isomerisasi menjadi

terganggu. Gas hydrogen ini kemudian digabungkan dengan aliran feed dari 33-

V-107 yang dipompakan dengan menggunakan pompa feed 33-P-101 menuju ke

Combined Feed dari 33-E-105 dan 33-E-106 A/B/C. Promotor perclhoride di

injeksikan bersamaan di upstream untuk mempertahankan keaktifan katalis di

reactor. Media pemanas di 33-E-105 adalah produk outlet Reactor 33-R-102

sedangkan media pemanas di 33-E-106 A/B/C adalah produk outlet Reactor 33-R-

101 yang akan diumpankan ke reactor 33-R-102. Dari 33-E-106 A/B/C, feed

kemudian dipanaskan dengan menggunakan media HP steam untuk mencapai

temperatur inlet yang diinginkan sebelum diumpankan ke reactor 33-R-101.

Outlet reactor 33-R-101 didinginkan dengan menggunakan feed dari 33-V-107

untuk mencapapi temperatur inlet 33-R-102 yang diinginkan.

8

Page 14: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Reaksi isomerisasi adalah reaksi yang eksotermis sehingga dari sudut

pandang termodinamika konversi feed menjadi produk akan lebih baik jika reactor

beroperasi pada temperatur yang rendah. Namun jika dilihat dari sudut pandang

kinetika, jika temperatur reaksi dijaga rendah maka laju pembentukan produk

akan rendah pula. Oleh karena itu untuk mencapai konversi pembentukan

isomerate yang optimum maka kondisi operasi direactor 33-R-101 dan reactor 33-

R-102 dikondisikan berbeda. Kondisi 33-R-101 dioperasikan pada temperatur

yang lebih tinggi agar secara kinetika lebih favourable, selain itu dengan

temperatur yang lebih tinggi ini maka diharapkan reaksi saturasi benzene dan

reaksi pembukaan cincin naphthene dapat terjadi dengan sempurna. Sedangkan

33-R-102 dioperasikan pada temperatur yang rendah agar kesetimbangan reaksi n-

C5/n-C6 menjadi isomernya dapat tercapai. Dengan dua kombinasi pengaturan

temperature reactor maka konversi n-C5/n-C6 yang tinggi dapat tercapai dengan

oktan produk isomerate yang tinggi.

Produk outlet reactor 33-R-102 kemudian diumpankan ke satbilizer untuk

memisahkan faksi ringan (H2 ,C1-C4) dari produk penexate. Jumlah produk

stabilizer gas yang dihasilkan dari kolom stabilizer ini cukup kecil karena sifat

katalis yang sangat selective dan kecenderungan terbentuknya hidrocarbon

rendah. Stabilizer gas terdiri dari :

Hydricarbon yang tidak terkonsumsi di reactor

Gas ringan (C1-C4) yang bai terbawa bersama make up gas ataupun yang

berasal dari hasil reaksi hydrocracking

Gas HCL (yang berasal dai perchloride) yang kemudian dibersihkan di

caustic scrubber.

9

Page 15: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Produk ringan akan dikeluarkan sebagai produk atas, sebagian produk yang

terkondensasi digunakan sebagai reflux sementara produk atas yang tidak

terkondensasi oleh overhead condenser 33-E-109 A/B dan 33-E-110 A/B

kemudian dikondensasikan dengan 33-E-111 yang menggunakan pendingin

refrigerant. Produk overhead receiver dialirkan ke LPG stripper 33-C-102, di

kolom ini LPG dikondisikan komponen-komponen ringannya untuk mengatur

RVP produk sebelum LPG dialirkan ke tanki.

Dari stabilizer juga ada yang dialirkan ke colom caustic scrubber untuk

menghilangkan kandungan HCL yang dapat menganggu reaksi isomerisasi

dengan bereaksi dengan air. Di caustic scrubber dinjeksikan NaOH ,berdasarkan

perhitungan material balance di scrubber dengan menggunakan caustic 10% akan

terdegradasi menjadi 2% spent caustic dan harus diganti setiap minggu sebanyak

104.3 m3

Produk bottom stabilizer diumpankan ke kolom DIH (33-C-103) untuk

dipisahkan antara komponen-komponen isomerate yang akan keluar dari overhead

dan bottom produk dengan komponen feed yang tidak terkonversi untuk di

recycle dari produk tengah kolom. Feed DIH sebagian digunakan sebagai

pemanas di kolom LPG stripper (33-C-102), sebelum dumpankan ke kolom DIH

feed dipanaskan dengan menggunakan HE 33-E-116 dimana proses yang diserap

oleh feed dimanfaatkan untuk mengkondensasikan liquid yang digunakan sebagai

internal reflux di tray 62. Setelah feed panaskan di 33-E-116 ini kemudian feed

masuk ke kolom DIH di tray 31.

Di kolom ini produk-produk dengan oktan tinggi akan keluar sebagai

produk overhead produk. Produk ini dikondensasikan dengan menggunakan fin

fan condensor 33-E-118 A-N. Hasil kondensasi ditampung di overhead receiver

10

Page 16: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

DIH 33-V-113. Sebagian overhead liquid digunakan sebagai reflux dan sebagian

lagi di tarik dari kolom sebagai produk overhead, jumlah produk overhead

ditentukan oleh tray 5 temperature (33-TC-050) atauoleh komposisi analyzer (33-

AC-003).

Produk recycle ditarik dari tray 89, jumlah produk yang ditarik dari side

stream ini dikendalikan oleh level control bottom DIH. Sementara itu bottom

produk flow di set secara manual dan diusahakan seminimum mungkin. Selama

konsentrasi komponen C7+ di feed ke reactor masih di bawah batasan maksimum

yaitu 2.8% vol, flow bottom produk masih dapat dikurangi, tetapi berdasarkan

pengalaman, flow bottom produk sebesar 2-3 ton cukup untuk menjaga C7+ yang

di recycle dalam batas-batas operasi.

Sebagian besar produk -produk beroktan rendah memiliki boiling point

yang rendah dibandingkan dengan produk-produk beroktan tinggi kecuali

benzene. Namun senyawa benzene di aliran produk reactor sangat tidak

diharapkan karena jika benzene masih terdapat di outler reactor maka terdapat

indikasi terjadinya deaktivasi katalis atau adanya operasi yang tidak sesuai. Oleh

karena itu, jika hanya terdapat dua stream produk maka produk isomerat akan

dihasilkan dari overhead DIH sementara produk yang di recycle di feed akan

dihasilkan sebagai bottom produk.

Namun demikian, opsi dengan hanya membuat dua stream produk tidak

dapat dilakukan. Hal ini disebabkan karena produk outlet reactor terdapat senyawa

C7+. Senyawa ini seperti yang telah dijelaskan sebelumnya sangat dibatasi

konsentrasinya di feed reactor. Oleh karena itu maka perlu tambahan satu stream

lagi untuk memisahkan stream yang kaya akan senyawa-senyawa untuk di

recycle. Senyawa-senyawa yang di recycle adalah senyawa yang beroktan rendah

11

Page 17: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

serta mampu untuk dikonversikan lagi di reactor. Senyawa yang menjadi target

untuk di recycle adalah n-hexane, 2 methylpentane, 3 methylpentane. Sementara

n-pentane tidak menjadi target utama karena senyawa ini mempunyai boilling

point yang mendekati senyawa-senyawa dengan oktan yang tinggi. Selain itu

jumlah n-pentane di stream inlet maupun di outler reactor biasanya tidak dominan

sehingga upaya untuk memisahkan senyawa ini dari stream produk isomerat tidak

ekonomis.

12

Page 18: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Gambar 2.3 Diagaram alir Unit PENEX (Unit 33)

13

Page 19: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

2.4 Katalis PENEX

Pada awal mula dikembangkannyaproses isomerisasi Light Naptha, katalis

yang digunakan adalah zeolitic based catalyst. Dengan katalis ini oktan yang

didapat dicapai dari reaksi isomerisasi adalah sekitar 78. Kemudian berkembang

katalis yang berbasis Metal Oxide. Dengan katalis ini oktan produk isomerisasi

meningkat menjadi 81. Kemudian berkembang lagi menjadi katalis yang berbasis

Chloride Alumina. Dengan katalis ini oktan produk hasil reaksi isomerisasi dapat

mencapai 84.

Unit PENEX dikilang UP VI Balongan menggunakan katalis 1-8. Katalis

menggunakan support alumina dengan dua jenis active side yaitu Platinum dan

Chloride. Katalis Penex ini mempunyau keaktifan yang sangat tinggi dan

harganya cukup mahal. Namun demikian Katalis ini sangat sensitive, terutama

terhadap air dan tidak dapat diregenerasi. Platinum dan Chloride dibutuhkan

dalam reaksi isomerisasi. Pada reaksi ini hydrogen sebenarnya tidak terkonsumsi,

namun hydrogen dibutuhkan sebagai senyawa anatara reaksi isomerisasi.

Mekanisme reaksi isomerisasi dari 5 tahap yaitu :

a. Pembentukan Senyawa Antara Olefin (Pt Site)

Pt

C – C – C – C – C - C C – C – C – C - C = C + H2

b. Pembentukan Ion Carbonium (Acid Site)

+

C – C – C – C – C = C + H+ + A- C – C – C – C – C – C + A-

c. Penyusunan Ion Carbonium+

C – C – C – C – C – C - C C – C – C – C - C

C

14

Page 20: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

d. Pembentukan Iso Olefin (Acid Site)

+

C – C – C – C – C + A- C – C – C – C = C + H- + A-

C C

e. Hydrogenasi Iso Olefin (Pt Site)

C – C – C – C = C + H2 C – C – C – C – C

C C

Selain itu, Platinum berfungsi juga untuk mempercepat reaksi saturasi benzene.

Dengan adanya Platinum dan hydrogen didalam reactor PENEX, saturasi benzene

mudah sekali terjadi pada temperature yang relative rendah (temperature inlet

reactor PENEX). Karena mudahnya benzene tersaturasi maka konversi benzene

mencapai 100%.

2.4.1. Reaksi-Reaksi

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, reaksi utama yang

berlangsung diunit PENEX adalah isomerasi C5/C6 parafin. Selain itu terjadi

pula reaksi penjenuhan benzene serta pembukaan cincin senyawa-senyawa

napthene. Reaksi samping yang terjadi adalah reaksi hydrocracking senyawa

C7+ yang terikut bersama dengan fresh feed dari unit NHT maupun dari unit

NHT maupun recycle feed dari kolom DIH.

Reaksi isomerisasi C5/C6 parafin yang terjadi direactor PENEX adalah

sebagai berikut :

15

Page 21: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

a. Reaksi kesetimbangan antara N-Hexane (nC6) dengan 2-Methyl

Pentane (2MP).

n-C6H14(24.8 RON-O) CH3-CH(CH3)-(CH2)2-CH3(73.4 RON-O).

b. Reaksi kesetimbangan antara N-Hexane (nC6) dengan 3-Methyl

Pentane (3MP).

n-C6h14(24.8 RON-O) CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3(74.5 RON-O).

c. Reaksi kesetimbangan antara N-Hexane (nC6) dengan 2,2-Dimethyl

Butane ( 2,2 DMB).

n-C6H14(24.8 RON-O) CH3-C(CH3)2-CH2-CH3(91.8 RON-O).

d. Reaksi kesetimbangan antara N-Hexane (nC6) dengan 2,3-Dimethyl

Butane (2,3DMB).

n-C6h14(24.8 RON-O) CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH3(104.3 RON-O)

e. Reaksi kesetimbangan antara N-Petane (nC5) dengan Iso-Pentane.

n-C5H12(61.8 RON-O) CH3-CH(CH3)-CH2-CH3(93 RON-O).

Dari reaksi diatas terlihat bahwa untuk reaksi isomerisasi, jumlah

atom carbon feed dan produk adalah sama sehingga untuk mengukur

derajat isomerisasi dikenak rasio antara i-C5 terhadap total C5 parafin dan

rasio 2,2 DMB dan 2,3DMB terhadap C6 parafin.

Selain reaksi-reaksi diatas, ada beberapa reaksi reaksi penting lainnya

antara lain :

a. Pembukaan cincin Naphthene

Sekitar 20 sampai 40% Naphthene [biasanya cyclopentane (CP),

methyl cyclopentane (MCP), dan cyclohexane (CH)] terhidrogenasi

16

Page 22: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

menjadi paraffin. Menaikan temperature reactor akan menyebabkan

reaksi pembukaan cincin ini meningkat.

b. Isomerisasi Naphthene

Kandungan senyawa MCP dan CH berada pada kondisib

kesetimbangan reaksi. Kenaikan temperature reactor akan

menyebabkan reaksi mengarah menuju pembentukan MCP. Reaksi

yang berlangsung adalah sebagai berikut :

Gambar 2.4 Isomerisasi Naphthen

c. Penjenuhan Benzene

Reaksi penjenuhan Bnezene (BZ) menjadi cyclo Hexane (CH)

berlangsung sangat cepat dengan 100% konversi pada temperature

rendah. Fungsi platinum pada katalis platinum betanggung jawab

dalam reaksi penjenuhan benzene ini.

Reaksi yang berlangsung adalah sebagau berikut :

17

Page 23: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Gambar 2.5 reaksi penjenuhan Benzene

Panas reaksi saturasi benzene 25 kali panas reaksi isomerisasi dan

5 kali panas reaksi hydrocracking. Oleh karena itu, jika benzene

terlalu banyak difeed maka run away temperature potensial terjadi.

Karena saturasi benzene mudah terjadi maka reaksi ini terjadi pada

bagian atas reactor sehingga pada bagian ini, dalam kondisi

normal, kenaikan temperature akan paling besar.

d. Reaksi Hydrocracking

Molekul-molekul besar, dalam hal ini diwakili oleh senyawa C7+

dalam analisis laboratorium, cenderung lebih mudah ter-cracking

disbanding dengan senyawa-senyawa dengan molekul yang lebih

kecil, walaupun C5/C6 parafin dapat juga ter-acak. Jika isomerisasi

terlalu dipaksakan dengan cara meningkatkan temperature reactor

maka reaksi hydrocracking akan terjadi lebih banyak dan akan

yield liquid produk (isomerat) karena peningkatan konversi feed

menjadi Metahne, Ethane, Propane, dan Butane. Selain itu Produk

panas dari reaksi akan bartambah.

18

Page 24: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

2.4.2 Senyawa -Senyawa Pengotor

Dalam setiap unit proses yang melibatkan reaksi berkatalis, selalu terdapat

senyawa yang konsentrasinya sangat dibatasi karena berpengaruh terhadap kinerja

katalis. Demikian halnya dengan unit PENEX, senyawa-senyawa ini ada yang

menyebabkan keracunan permanent terhadap katalis, ada yang menyebabkan

keracunan sementara terhadap katalis, atau ada yang menghambat reaksi

isomerisasi. Oleh karena itu senyawa-senyawa pengotor dikategorikan menjadi 3

yaitu racun permanen, racun sementara dan hidrokarbon yang tidak diinginkan.

Senyawa-senyawa yang dikategorikan sebagai kontaminan adalah sebagai berikut:

a. Racun Permanent

Senyawa-senyawa pengotor ini yang menyebabkan keracunan permanen

karena dengan chloride yang ada dikatalis atau memblock active site

katalis dan tidak dapat dihilangkan dengan sempurna. Senyawa-senyawa

yang dikategorikan sebagai racun antara lain :

Air dan Senyawa-senyawa oxigenat (Alcohol, ether)

Deaktivasi katalis yang disebabkan oleh air dan senyawa-senyawa

oxigenenat bersifat permanen. Air jika bereaksi dengan katalis, akan

menyebabkan HCl yang terikat secara kimia sebagai hydroxyl

kealumina terlepas.

Nitrogen

Nitrogen biasaya bereaksi dengan katalis atau dengan HCl dan

membentuk garam yang dapat menyebabkan deaktivasi katalis secara

permanen.

Flouride

19

Page 25: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Senyawa ini bersifat racun permanen terhadap katalis, kurang lebih 1

kg fluoride akan mendeaktivasi 100 kh katalis.

CO dan CO2

Senyawa CO dan CO2 akan menyebabkan keracunan jika bereaksi

dengan hydrogen direactor sehinggan menghasilkan air dan metane,

seperti berikut

CO + 3H2 CH4 +H2O

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

b. Racun Sementara

Senyawa-senyawa yang dikategorikan racun sementara akan menyerang

fungsi platinum yang ada dikatalis. Senyawa-senyawa ini tidak akan

bereaksi dengan chloride yang ada dikatalis. Racun sementara dapat

diatasi dengan cara menghilangkannya dari katalis dan keaktifan katalis

dapat dikembalikan kekondisi sebelum keracunan terjadi. Senyawa-

senyawa yang dikategorikan sebagai racun sementara adalah :

Sulfur

Adanya sulfur di feed PENEX akan menyebabkan menurunnya

keaktifan katalis. Penurunan keaktifan katalis yang dilibatkan oleh

sulfur bersifat sementara dan dapat dikembalikan dengan cepat saat

sulfur telah dihilangkan.

Senyawa-senyawa siklik (lingkar)

Senyawa siklik dapat teradsorb dikatalis sehingga menyebabkan

berkurangnya active site yang ada. Jika konsentrasi benzene difeed

melebihi 5%, jumlah katalis yang dibutuhkan akan meningkatkan akan

meningkat pula untuj mengakomodasi tinggunta benzene difeed.

20

Page 26: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

c. Hidrokarbon yang tidak diinginkan

Selain senyawa-senyawa diatas, ada beberapa senyawa hidrokarbon yangt

dapat mengganggu reaksi isomerisasi. Pada batasa-batas tertentu, Unit

PENEX dapat mentoleransi senyawa-senyawa ini. Namun demikian

kandungan senyawa-senyawa ini difeed harus diupayakan minimum untuk

menjamin kinerja unit PENEX yang optimum.

Senyawa-senyawa hidrokarbon ini tidak diinginkan karena beberapa alas

an antara lain :

- Akan menyebabkan volume feed menjadi besar sehingga

mengakibatkan tingginya LHSV dan menurukankonversi

- Memiliki oktan yang rendah

- Menyebabkan yield produk menurun

- Menghambat reaksi isomerisasi

Senyawa-senyawa Hidrokarbon yang tidak diinginkan tersebut adalah

sebagai berikut :

Senyawa-senyawa olefin

Senyawa-senyawa olefin ini mempunyai efek negative terhadap katalis

PENEX karena dapat terpolimerisasi yang kemudian hasil polimerisasi

tersebut menutupi secara fisik permukaan katalis.

Senyawa C7+

Senyawa C7+ yang tidak terhidrocack akan terisomerisasi dan

menghasilkan campuran yang oktan lebih rendah dari pada C5 dan C6

sehingga mengdegradasi oktan produk secara keseluruhan.

21

Page 27: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Butane

Butane yang terkandung difeed dapat menyebabkan kerusakan atau

terganggunya proses reaksi isomerisasi.

22

Page 28: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

BAB III

METODOLOGI

3.1 Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan untuk dijadikan sebagai dasar analisa

pada output reaktor di dalam unit PENEX. Data-data aktual diperoleh dari

operasi yang berasal dari ruang control room di lead 33-R-102 dan lag 33-R-101

untuk tanggal 11 Maret – 31 Desember 2015. Data yang diperoleh kemudian di

urutkan berdasarkan X faktor dan di kelompokan sesuai range yang diinginkan.

Selain itu dilakukan pula pengumpulan data sekunder yang berasal dari literatur.

3.2 Pengolahan Data

Dari data aktual yang diperoleh dari lead reactor dilakukan

pengolahan data melalui perhitungan menggunakan aplikasi Hysys, untuk

mengetahui massa alir pada fasa vapor dan liquid yang akan digunakan sebagai

feed untuk di alirkan ke lag reactor.

Perhitungan output reaktor dan ON

1. Menghitung fraksi massa yang akan dijadikan feed reaktor dengan

aplikasi Hysys ,ubah satuan menjadi massa dengan basis.

2. Menghitung ratio senyawa yang diinginkan

23

Page 29: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

y = ax2 + bx + c

,x=temper

atur

  a b c

iC4/C4P 6,014E-07

-

0,001

1 0,90

iC5/C5P (Vapor) 2,372E-07

-

0,000

6 0,93

iC5/C5P (Liquid) 8,138E-08

-

0,000

5 0,88

2-2 DMB/C6P

(Vapor) 1,268E-06

-

0,001

7 0,72

2-2 DMB/C6P

(Liquid) 1,039E-06

-

0,001

3 0,59

2-3 DMB/C6P -1,039E-07

0,000

0 0,10

Dimana menghitung ratio di pengaruhi oleh temperatur.

3. Menghitung output rektor lag

24

Page 30: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

4. Menghitung ON feed / Output

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 4.1 Perbandingan antara feed inlet lead reactor dengan feed inlet lag reactor

25

x factor 30-35 %senyawa feed lead feed lagdenst 0,680 0,686prop 0,000 0,000isoB 0,010 0,697nB 0,454 0,543isoP 11,208 14,643nP 10,052 5,35022DMB 4,463 12,121CP 1,253 1,11723DMB 4,339 4,5002MP 24,908 21,2373MP 15,075 12,490nH 12,358 6,977MCP 8,911 11,190CH 4,553 8,620Bz 1,857 0,013C7+ 0,331 1,903

Page 31: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Dari tabel perbandingan antara feed inlet lead reactor dengan feed inlet lag

reactor dapat di lihat bahwa komposisi benzene di feed lead reactor besar, namun

setelah masuk ke lead reactor 33-R-102 akan keluar dengan komposisi yag lebih

kecil. Hal ini menunjukan bahwa pada lead reactor terjadi reaksi saturasi

benzene,dimana benzene tersaturasi menjadi cyclohexane dan selanjutnya terjadi

reaksi ring opening dari rantai siklik menjadi rantai lurus, kemudian rantai lurus

membentuk isomerisasi. Untuk mensaturasi benzene yang sempurna ,lead reactor

membutuhkan operasi pada temperatur yang tinggi. Semakin banyak senyawa

siklik dan C7+ di feed maka temperatur operasi yang dibutuhkan di reactor juga

makin tinggi. Pada lead reactor juga terjadi reaksi isomerisasi, di lihat dari

penambahan iso-paraffin yang terdapat pada inlet lag reactor dan pengurangan

senyawa n-paraffin. Pengurangan n-paraffin ini karena perubahan dari n-paraffin

menjadi iso-paraffin dengan reaksi isomerisasi. Reaksi isomerisasi kurang

maksimal jika di lakukan pada temperatur yang tinggi sehingga pada lag reactor

akan dilakukan reaksi isomerisasi pada temperatur yang lebih rendah untuk

mendapatkan iso-paraffin yang maksimal. Outlet dari lag reactor akan di gunakan

untuk menghitung oktan output. Data feed lag reactor dimasukan ke aplikasi

hysys untuk mendapatkan komposisi mass flow vapor dan liquid untuk

menghitung output reactor. Di aplikasi hysys feed ditambahkan dengan gas H2

untuk menurunkan tekanan parsial pada feed sehingga dapat membentuk vapor,

jika partial press tinggi maka untuk terbentuknya uap lebih sulit begitu sebaliknya

26

Page 32: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

jika partial press rendah maka untuk terbentuknya uap mudah. Kemudian di

panaskan dengan menggunkan heater, kemudian di pisahkan antara fase vapor

dengan fase liquid. Setelah dapat mass fractionnya kalikan dengan mass flow

untuk mendapatkan massa. Massa ini dibagi dengan sp.gr untuk mendapatkan

volume, dari volume dikali oktan yang diketahui. Hasil volume kali oktan di bagi

volume total di dapatkan oktan campuran feed. Untuk mencari massa di output

gunakan rasio isomer produk iC4/C4P, iC5/C5P ,22DMB/C6P, 23 DMB/C6P.

Tabel 4.2 Pengaruh X factor terhadap angka oktan output reactor

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200Feed 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39 79,39

OutPut 81,98 81,74 81,53 81,37 81,26 81,24 81,34 81,62 81,64 81,27 81,15Feed 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95 79,95

OutPut 80,46 80,18 79,94 79,74 79,60 79,53 79,58 79,80 80,09 79,68 79,28

range x factor 0-10 %

range x factor 30-35 %

OCTANE FEEED & OUTPUT Temperature

Dari table diatas dapat di lihat range X factor 0-10% octane output reactor

range 81,15 - 81,98 sedangkan range X factor 30-35% octan output reactor pada

range 79,28 - 80,46. Dapat di simpulkan bahwa semakin besar range “X Factor”,

maka nilai Octane Number yang dihasilkan di output reactor lag akan semakin

kecil, hal ini juga disebakan karena pada case low X factor isomerisasi di lead

reactor juga lebih tinggi. Dan juga disebabkan karena senyawa-senyawa yang

tidak di inginkan seperti %MCP, %BZ, %CH, dan %C7+ juga akan semakin

besar terakumulasi ke dalam jumlah komposisi senyawa yang bereaksi, sehingga

27

Page 33: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Octane Number yang dihasilkan akan semakin kecil. Di unit PENEX senyawa

C7+ sangat dibatasi sekitar 2 atau 3% karena senyawa C7+ dapat terisomerisasi

menjadi campuran yang mempunyai angka oktan lebih rendah dari C5 atau C6

yang di produksi sehingga akan mendegradasi angka oktan produk.

Dari table diatas dapat juga dilihat bahwa Temperature akan

mempengaruhi Octane Number dari produk isomerat, dimana semakin tinggi

temperature maka Octane Number akan semakin turun. Pada kondisi temperatur

yang terlalu tinggi, konsentrasi iso-paraffin di output reactor akan berkurang

karena kesetimbangan reaksi mengarah ke produk, walaupun pada temperatur

tingi akan memberikan laju yang tinggi. Tetapi ada beberapa kasus dimana Octane

Number akan mengalami kenaikan pada temperatur tertentu dan akan mengalami

penurunan setelah temperatur tertentu juga. Tabel diatas menunjukan bahwa

Octane Number mengalami penuranan setelah temperure 100 oC hingga 150oC,

namun mengalamin kenaikan setelah tempeture 150oC dan mengalami penurunan

lagi setelah temperatur 180oC. hal tersebut memperlihatkan bahwa secara

kesetimbangan reaksi isomerisasi memerlukan temperatur yang rendah namun

jika dilihat dari sudut pandang kinetika, jika temperatur reaksi dijaga rendah maka

laju pembentukan produk akan reandah pula. Oleh karena itu untuk mencapai

konversi pembentukan isomerate yang optimum maka kondisi operasi di reactor

33-R-101 dan di reactor 33-R-102 dikondisikan berbeda. Kondisi di reactor

pertam di operasikan pada temperatur yang lebih tinggi agar secara kinetika lebih

favourable, selain itu dengan temperatur yang tinggi ini maka di harapkan reaksi

saturasi benzene dan pembukaan cincin naphthene dapat terjadi dengan sempurna.

Sedangkan di reactor kedua di operasikan pada temperatur yang lebih rendah agar

kesimbangan reaksi n-C5/n-C6 menjadi isomernya dapat tercapai.

28

Page 34: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Berdasarkan feed desain, angka oktan produk dari outlet reactor adalah 82-

84. Dengan adanya kolom Deisohexanizer angka oktan produk dari unit PENEX

bisa mencapai 87 atau naik 3-4 angka oktan. Di dalam reactor terjadi reaksi

saturasi benzene, pembukaan rantai siklik menjadi rantai lurus kemudian

dilakukan reaksi isomerisasi untuk meningkatkan angka oktan. Dari reactor

kemudian di alirkan ke stabilizer untuk di pisahkan fraksi ringan (H2) dari produk

penexate. Produk penexate kemudian di alirkan ke kolom deisohexanizer. Dengan

adanya deisohexanizer, oktan produk dapat ditingkatkan dengan cara memisahkan

antara produk-produk hasil reaksi di reactor yang mempunyai oktan tinggi dengan

produk-produkyang beroktan rendah baik dari hasil reaksi maupun dari feed yang

tidak terkonversi. Hampir 90 % produk-produk yang beroktan tinggi akan keluar

sebagai overhead produk sedangkan produk-produk yang beroktan rendah keluar

di side stream kolom DIH. Produk side stream kolom ini kemudian direcycle lagi

ke reactor agar dapat di konversikan kembali menjadi produk-produk yang

beroktan tinggi. Senyawa-senyawa yang di jadikan target untuk di recycle adalah

n-hexane, 2 methylpentane, 3 methylpentane.

29

Page 35: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

Tabel 4.3 Pengaruh temperatur pada komposisi massa output reactor (range X

factor 30-35 %)

SenyawaMassa 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

iC4 0,9616 0,9501 0,9387 0,9274 0,9163 0,9054 0,8946 0,8839 0,8734 0,863 0,8528n-C4 0,2648 0,2584 0,2698 0,281 0,2921 0,3031 0,3139 0,3245 0,335 0,3454 0,3556 iC5 15,6146 14,6822 12,5685 12,2298 10,6086 8,6278 6,1845 3,1427 0 0 0n-C5 3,171 3,0793 2,9367 2,7296 2,4399 2,0435 1,5075 0,7879 0 0 0iC5 3,4477 4,3124 5,3661 6,6541 8,2366 10,1934 12,6317 15,6929 18,8576 18,7454 18,6343

C5P 0,5145 0,674 0,8766 1,1343 1,4682 1,8831 2,4241 3,1243 3,3902 4,0024 4,113622-DMB/C6P 22-DMB ( L) 37,3974 35,255 32,7927 29,8919 26,378 21,9868 16,3065 8,679 0 0 0

22-DMB (V) 4,4991 5,8918 7,6973 10,0598 13,1917 17,4145 23,2282 31,4324 40,9282 39,8501 38,7945

23-DMB 9,3506 9,3694 9,3863 9,4013 9,4146 9,4259 9,4354 9,4431 9,449 9,4529 9,4551

C6P 37,5669 38,2979 38,9378 39,461 39,8297 39,9869 39,8439 39,2595 38,4369 39,511 40,56452 MP 12,4495 12,69917 12,9038 13,0772 13,1994 13,2514 13,2041 13,0104 12,7378 13,0937 13,44293 MP 7,4465 7,5914 7,7182 7,8219 7,895 7,9262 7,8978 7,782 7,619 7,8319 8,0407n-C6 17,6709 8,0148 18,3158 18,5619 18,7353 18,8093 18,742 18,4671 18,0802 18,5854 19,081n-C3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0C7+ 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296 2,2296

temperatur

23-DMB/C6P

iC4/C4P

iC5/C5P (L)

iC5/C5P (V)

Dari tabel 4.3 terlihat bahwa semakin besar temperatur komposisi massa

output reactor yang terbentuk akan semakin berkurang. Seperti yang telas

dijelaskan bahwa reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis (menyerap panas)

sehingga akan lebih baik bila reactor dijalankan pada kondisi temperatur yang

rendah untuk mendapatkan output/produk yang tinggi. Disini reaksi yang terjadi

berdasarkan kesetimbangan saja, tidak melihat kinetika reaksi (laju reaksi). Pada

operasi di unit PENEX terdapat “rasio isomer produk” ,berarti rasio berat antara

iso pentane (i-C5) terhadap ke total C5 Paraffin alifatik (i-C5/C5P), atau rasio

berat anatara 2.2 dan 2.3 Dimethyl Butane terhadap total C6 paraffin alifatik pada

aliran produk (2.2 DMB/C6P dan 2.3 DMB/C6P). Perbandingan antara iso

30

Page 36: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

pentane dengan C5 paraffin akan selalu lebih besar iso-Pentane, baik di feed

maupun di output (lebih besar kandungan iso-paraffin dibandingkan dengan

n-paraffin). Tetapi pada output reactor kandungan iso-paraffin akan lebih besar

dibandingkan dengan kandungan iso-paraffin pada feed. Hal ini disebabkan

karena adanya reaksi isomerisasi ,dimana adanya perubahan dari senyawa n-

paraffin menjadi iso-paraffin. Reaksi isomerisasi ini bertujuan untuk menaikan

angka oktan pada unit PENEX. Pada keadaan tertentu, bisa terjadi dimana

komposisi iso-paraffin pada output lebih kecil dibandingkan dengan komposisi n-

paraffin pada output reactor, hal ini disebabkan karena reaksi berjalan ke arah

reaksi n-paraffin.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari studi kasus di atas dapat disimpulkan bahwa :

1. Dari perhitungan di atas dapat di ambil kesimpulan bahwa semakin besar

temperatur proses maka komposisi output reactor dan oktan number akan

semakin kecil, dikarenakan reaksi isomerisasi di unit PENEX reaksinya

eksotermis. Untuk mendapatkan output/produk yang tinggi berdasarkan

31

Page 37: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

kesetimbangan maka reaksi harus di operasikan pada temperatur yang

rendah.

2. X faktor (% MCP, % Benzene, % CH, %C7+ ) juga mempengaruhi

pembentukan komposisi isomer output reactor, semakin sedikit

kandungan X factor maka komposisi output reactor akan makin besar.

Pembentukan iso-paraffin pada output reactor akan selalu lebih besar di

bandingkan dengan komposisi n-paraffin di output reactor, namun pada

temperatur proses tertentu iso-paraffin di output reactor akan lebih kecil

di bandingkan dengan n-paraffin di output reactor karena reaksi berjalan

ke arah reaksi n-paraffin.

5.2 Saran

Untuk mendapatkan pola operasi optimal reactor PENEX, perlu dilakukan

studi kinetika katalis melalui “ Step Test ” untuk mendapatkan oktan number

maksimal berdasarkan kesetimbangan reaksi.

32

Page 38: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

33

Page 39: Tugas Khusus (Studi Termodinamika Lag Reaktor Unit PENEX (33R101) Berdasarkan Case Low& High x Factor

LAMPIRAN

vii