Cracking (Perengkahan)

Perengkahan hidrokarbon Katalitik retakan yang kompleks ke dalam molekul yang lebih

sederhana untuk tujuan meningkat/kan jumlah dan mutu dari senyawa ringan, pengurangan dan

produk lebih yang diinginkan jumlah bersifat sisa. Proses ini menyusun kembali struktur yang

molekular campuran hidrokarbon untuk mengkonversi feedstock hidrokarbon berat ke dalam

perengkahanan senyawa ringan seperti minyak tanah, bensin, LPG, minyak pemanas dan

feedstock petrokimia.

Perengkahan katalitis adalah serupa dengan panas perengkahan kecuali yang katalisator

memudahkan konversi dari molekul yang lebih berat ke dalam produk senyawa ringan.

Penggunaan dari suatu katalisator ( suatu material yang membantu suatu reaksi kimia tetapi tidak

ambil bagian dalam itu) di perengkahan reaksi meningkatkan hasil dari produk mutu-

ditingkatkan di bawah sangat sedikit kondisi-kondisi operasi yang menjengkelkan dibanding di

yang berkenaan dengan panas perengkahan. Temperatur khas adalah dari 850°-950° F pada

banyak tekanan yang lebih rendah dari 10-20 psi. Katalisator yang digunakan di instalasi

penyulingan yang perengkahan unit adalah bahan-bahan padat ( zeolit, aluminum hydrosilicate,

tanah liat bentonit yang diperlakukan, dan oksid aluminium-tanah kerikil).

Katalitik Cracking proses yang umum adalah FCC, Suatu proses FCC yang khas

melibatkan pencampuran suatu hidrokarbon yang dipanaskan dulu dengan katalisator panas,

yang diuapkan, dan mengangkat ke temperatur reaktor ( 900°-1,000° F) dengan katalisator yang

panas.

Proses perengkahan pada 10-30 psi. Di unit FCC yang lebih modern, semua perengkahan

berlangsung di reactor beds, perengkahan ini berlanjut sampai uap air minyak terpisah dari

katalisator di reaktor. Produk resultan arus ( produk yang diperengkahan) kemudian adalah

membebankan ke suatu fractionating kolom di mana produk yang diperengkahan dipisahkan dan

sebagian dari minyak kental didaur ulang ke reactor beds.

Katalisator yang diperbaharui untuk lepas dari coke yang mengumpulkan di katalisator

sepanjang proses. Katalisator yang digunakan mengalir sepanjang pemanas katalisator, di mana

kebanyakan dari deposito coke membakar udara yang dipanaskan dan katalisator yang dicampur.

Katalisator yang fresh ditambahkan dan katalisator yang kurang fresh, dipindahkan untuk

mengoptimalkan perengkahan proses. Produk yang diperengkahankan dipisahkan ke dalam daur

ulang minyak gas, minyak yang diperjelas, hasil penyulingan, minyak nafta, dan gas kaya.

Thermofor Katalitik Cracking adalah suatu thermofor yang khas dari katalitis

perengkahan unit, feedstock yang dipanaskan dulu mengalir dengan gaya berat melalui beds

reaktor yang katalitis. Uap air terpisah dari katalisator dan dikirim ke fractionating menara.

Katalisator yang diperbaharui, didinginkan, dan didaur ulang. Corong asap memasang gas dari

regenerasi dikirim ke suatu ketel uap karbon monoksida.

Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi

molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan

minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin.

Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin

(bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan

dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil pentana) yang

mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana

yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan

campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul

hidrokarbon.

Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu :

a. Cara panas (thermal cracking)

yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah.

Contoh reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :

b. Cara katalis (catalytic cracking)

yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit.

Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-

mula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion

hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium :

c.  Hidrocracking

Hidrocracking merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk

menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi.

Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam

minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.

Alkilasi

Alkilasi, pertama kali dikomersialisasikan pada tahun 1938, mengalami pertumbuhan

yang luar biasa selama 1940-an sebagai akibat dari permintaan untuk bahan bakar penerbangan

oktan tinggi selama Perang Dunia II. Selama pertengahan 1950-an, alkilasi bergeser dari

produksi bahan bakar penerbangan untuk penggunaan Alkylate sebagai komponen blending

bahan bakar motor otomotif. Kapasitas tetap dan relatif datar selama tahun 1950-an dan 1960-an

karena biaya komparatif lainnya pencampuran komponen. The US Environmental Protection

Agency's memimpin tahap down program di tahun 1970-an dan 1980-an lebih meningkatkan

permintaan untuk Alkylate sebagai sebuah paduan atau penampuran komponen utama untuk

bahan bakar motor.

Sebagai tambahan peraturan memperbaiki lingkungan dikenalkan pada masyarakat di

seluruh dunia, pentingnya Alkylate sebagai komponen blending untuk bahan bakar motor.

Alkilasi unit desain tidak lagi hanya didorong oleh volume, melainkan oleh kombinasi volume,

oktan, dan spesifikasi udara bersih. Lower olefin, aromatik, belerang, tekanan uap Reid (RVP),

dan indeks drivability (DI) spesifikasi untuk selesai campuran bensin juga menjadi kekuatan

pendorong untuk permintaan Alkylate meningkat di Amerika Serikat dan luar negeri.

Selain itu, kemungkinan fase dari MTBE di Amerika Serikat lebih jauh akan

meningkatkan permintaan untuk kapasitas alkilasi. Reaksi alkilasi menggabungkan olefin

isobutane dengan cahaya dalam kehadiran katalis asam kuat. Yang dihasilkan sangat bercabang,

produk paraffinic adalah rendah-uap dan komponen pencampuran oktan tinggi. Meskipun

alkilasi dapat berlangsung pada temperature tinggi tanpa katalis, hanya proses kepentingan

komersial hari ini beroperasi pada rendah suhu yang moderat baik menggunakan katalis asam

sulfat atau hydrofluoric. Beberapa beda perusahaan sedang mengejar penelitian untuk

mengkomersilkan solid alkilasi katalyst. Reaksi yang terjadi dalam proses alkilasi sangat

kompleks dan menghasilkan Alkylate produk yang memiliki jangkauan luas mendidih. Dengan

mengoptimalkan kondisi operasi.

Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih

panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl,

AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:

RH + CH2=CR’R’’  R-CH2-CHR’R”.

Alkilasi merupakan proses lain untuk menghasilkan bensin beroktan tinggi. Reaksi yang

terjadi memerlukan katalis asam (asam sulfat atau asam fluorida) pada suhu rendah 1 sampai

40˚C dan pada tekanan rendah 1 sampai 10 atmosfer. Campuran yang digunakan mengandung

sekitar 50% asam yang menyebabkan memiliki sifat korosif.

PROSES URAIAN ALKILASI

Aliran blok diagram dari proyek alkilasi STRATCO H2SO4 efluen refrigerated ditunjukkan pada

Gambar. 1.2.1. Setiap bagian dari diagram alir blok dijelaskan di bawah ini.

Reaksi bagian. Di sini hidrokarbon bereaksi dibawa ke dalam kontak dengan sulfur

asam piroforik katalis dalam kondisi yang terkendali.

Pendinginan bagian. Di sini panas reaksi dihapus, dan hidrokarbon cahaya dihapus dari unit.

Pada penanganan limbah bagian. Berikut asam bebas, alkil sulfat, dan sulfat dialkyl adalah

dihapus dari aliran limbah bersih untuk menghindari korosi hilir dan fouling.

Fraksinasi bagian. Disini isobutane di recover dan direcycle kembali pada bagian ini dan

hidrokarbon dipisahkan ke dalam dipisahkan.

Blowdown bagian. Disini menghabiskan Asam degassed, pH air limbah disesuaikan, dan asam.

Aliran ventilasi dinetralkan sebelum dikirim ke bagian off.

Blok dijelaskan secara lebih rinci di bawah ini:

Reaksi Bagian. Pada bagian reaksi, olefin dan isobutane adalah alkilasi dalam kehadiran katalis

asam sulfat. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 1.2.2, feed olefin awalnya dikombinasikan

dengan isobutane daur ulang. The olefin dan daur ulang dicampur stream isobutane kemudian

didinginkan sampai sekitar 60 ° F (15,6 ° C) dengan panas bertukar dengan aliran limbah bersih

di feed / efluen exchanger.

STRATCO berpendingin efluen H2SO4 PROSES alkilasi

GAMBAR 1.2.2 Feed pencampuran dan pendinginan. STRATCO berpendingin efluen H2SO4

proses alkilasi untuk produksi bahan bakar motor catalytically menggabungkan olefin

ringan, yang biasanya campuran dari propilena dan butylenes, dengan isobutane untuk

menghasilkan bahan bakar paraffinic bercabang-rantai.

Reaksi alkilasi berlangsung di hadapan hydrofluoric (HF) asam dalam kondisi dipilih

untuk memaksimalkan hasil Alkylate dan kualitas. Produk Alkylate antiknock memiliki sifat

yang sangat baik dan tinggi oktan karena kandungan yang tinggi dari paraffins sangat bercabang.

Alkylate adalah, bersih-pembakaran rendah sulfur, bensin RVP rendah pencampuran komponen

yang tidak mengandung senyawa olefin atau aromatik.

Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang

lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4,

HCl, AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Proses  alkilasi juga merupakan  proses  penggabungan 

olefin  dari  aromat  atau hidrokarbon parafin.

Proses   alkilasi   adalah   proses eksotermik   dan   pada   dasarnya   sama   dengan

polimerisasi,   hanya  berbeda  pada  bagian-bagian  dari   charging  stock  need  be unsaturated. 

Sebagai  hasilnya  adalah  produk  alkilat  yang  tidak  mengandung  olefin dan memiliki

bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari karbon tersier dari

isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen.Reaksi secara umum adalah sebagai

berikut:

RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”

Alkilasi ntuk meningkatkan kualitas fraksi gasoline dengan membuat gugus cabang aktif.

Alkilasi-Alkilasi penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya,

penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.

kondisi operasi : T = 450 oF

                             P = 500 psi

katalis                 : H2SO4, AlCl3, HF

Alkilasi Friedel-Crafts

Alkilasi Friedel-Crafts melibatkan alkilasi dari cincin aromatik dan alkil halida

menggunakan katalis asam Lewis. Dengan menggunakan feri klorida sebagai katalis, gugus alkil

melekat pada posisi ion klorida sebelumnya.

Reaksi ini memiliki beberapa kerugian, di antaranya adalah produk reaksi ini lebih

nukleofilik dari reaktan reaksi dikarenakan pendonor elektron rantai alkil. Oleh karena ini,

hidrogen yang lainnya tersubstitusikan oleh rantai alkil lainnya, menghasilkan molekul yang

kelebihan gugus alkil. Jika atom klorin tidak berada dalam karbon tersier, reaksi penataan-ulang

akan terjadi. Ini dikarenakan stabilitas karbokation tersier yang lebih stabil dari karbokation

sekunder maupun primer.

Rintangan sterik dapat digunakan untuk membatasi banyaknya alkilasi yang terjadi

seperti pada t-butilasi 1,4-dimetoksibenzena.Alkilasi tidak hanya terbatas pada alkil halida:

reaksi Friedel-Crafts dapat terjadi pada seluruh zat antara karbokation seperti zat antara dari

reaksi alkena dengan asam protik ataupun asam Lewis. Dalam satu kajian, elektrofilnya adalah

ion bromonium yang diturunkan dari alkena dan NBS. Dalam reaksi ini, samarium(III) triflat

dipercaya mengaktfkan pendonor NBS halogen pada formasi ion halonium.

Dealkilasi Friedel-Crafts

Alkilasi Friedel-Crafts adalah reaksi reversibel. Pada reaksi dealkilasi Friedel-Crafts,

gugus alkil dapat dilepas jika terdapat proton dan asam Lewis. Sebagai contoh, pada adisi

bromoetana pada benzena, substitusi orto dan para diharapkan terjadi pada tahap substitusi yang

pertama karena gugus alkil termasuk dalam gugus aktivasi. Namun hasil produk reaksi yang

sebenarnya adalah 1,3,5-trietilbenzena dengan seluruh gugus alkilnya berada pada posisi

metaKontrol reaksi termodinamika menyebabkan substitusi meta lebih difavoritkan daripada

substitusi orto dan para yang melalui reaksi kesetimbangan kimia. Oleh karena itu, hasil paling

akhir reaksi ini disebabkan oleh rentetan reaksi alkilasi dan dealkilasi.

Asilasi Friedel-Crafts

Asilasi Friedel-Crafts adalah asilasi cincin aromatik dengan asil klorida menggunakan

katalis asam lewis yang kuat. Asilasi Friedel-Crafts dapat terjadi dengan asam anhidrida. Kondisi

reaksi ini sama dengan alkilasi Friedel-Crafts di atas. Reaksi ini memiliki beberapa keuntungan

dari reaksi alkilasi. Oleh karena efek penarikan elektron dari gugus karbonil, hasil reaksi keton

selalu kurang reaktif dari reaktan, oleh karena itu asilasi berganda tidak terjadi. Selain itu, juga

tidak terjadi penataan-ulang karbokation karena ion karbonium distabilkan oleh struktur resonans

dengan muatan positif pada oksigen.

Reaksi asilasi Freidel-Crafts sangat bergantung pada stabilitas reagen asil klorida. Formil

klorida, sebagai contohnya, sangat tidak stabil untuk diisolasikan. Oleh karena itu sintesis

benzaldehida via lintasan Friedel-Crafts memerlukan sintesis formil klorida secara in situ. Ini

dapat dilakukan melalui reaksi Gatterman-Koch yang mereaksikan benzena dengan karbon

monoksida dan hidrogen klorida pada tekanan tinggi dan dikatalisasikan dengan campuran

aluminium klorida dan kupro klorida.

Hidroksialkilasi Friedel-Crafts

Arena bereaksi dengan beberapa aldehida dan keton tertentu menghasilkan produk yang

terhidroksialkilasi. Sebagai contohnya reaksi turunan mesitil dari glioksal dengan benzena yang

membentuk benzoin.

Reaksi Friedel-Crafts terkait dengan beberapa reaksi klasik lainnya, seperti:

• Produk hasil asilasi dapat diubah menjadi produk hasil alkilasi melalui reduksi Clemmensen.

• Reaksi Gatterman-Koch yang dapat digunakan untuk mensintesis benzaldehida dari benzena.

• Reaksi Gatterman yang menjelaskan reaksi arena dengan asam sianida.

• Reaksi Houben-Hoesch yang menjelaskan reaksi arena dengan nitril.

• Modifikasi reaksi menggunakan fenil ester aromatik sebagai reaktan, dinamakan penataan-

ulang Fries.

• Dalam reaksi Scholl dua arena tergandeng secara langsung (kadang kala dinamakan Arilasi

Friedel-Crafts).

• Dalam reaksi Zincke-Suhl p-kresol dialkilasi menjadi sikloheksadienon menggunakan

tetraklorometana.

• Dalam klorometilasi Blanc, gugus klorometil ditambahkan ke arena menggunakan

formaldehida, asam klorida, dan seng klorida.

• Sintesis Bogert-Cook (1933) melibatkan dehidrasi dan isomerisasi 1-β-feniletilsikloheksanol

menjadi turunan oktahidro dari fenantrena

• Sintesis keton Darzens-Nenitzescu (1910, 1936) melibatkan asilasi sikloheksana dengan asetil

klorida membentuk metilsikloheksenilketon.

• Dalam Asilasi reduktif Nenitzescu (1936) sebuah hidrokarbon jenuh ditambahkan dan

menghasilkan asilasi reduktif menjadi metilsikloheksilketon.

• Dalam kimia hijau, aluminium klorida digantikan dengan grafit dalam alkilasi p-xilena dengan

2-bromobutana. Variasi ini tidak bekerja pada halida primer di mana karbokation jarang

terbentuk.

Sintesis zat warna

Reaksi Friedel-Crafts dapat digunakan untuk mensintesis beberapa zat warna seperti

triarilmetana dan xantenaContoh berikut adalah sintesis timolftalein (sejenis indikator pH) dari

dua ekuivalen timol dan ftalat anhidrida:

Reaksi ftalat anhidrida dengan resorsinol dengan keberadaan seng klorida menghasilkan

Fluoresein. Apabila resorsinol diganti dengan by N,N-dietilaminofenol, reaksi ini menghasilkan

rodamina B:

Reforming

Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik

(rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua

jenis bensin ini memiliki rumus molekul yang sama bentuk strukturnya yang berbeda. Oleh

karena itu, proses ini juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan

katalis dan pemanasan.

Contoh reforming adalah sebagai berikut :

Reforming juga dapat merupakan pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon parafin menjadi

senyawa aromatik dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini digunakan katalis molibdenum

oksida dalam Al2O3 atauplatina dalam lempung.Contoh reaksinya :

Oksigenat

Oksigenat adalah senyawa organik cair yang dapat dicampur ke dalam bensin untuk menambah

angka oktan dan kandungan oksigennya. Selama pembakaran, oksigen tambahan di dalam bensin

dapat mengurangi emisi karbon monoksida, CO dan material- material pembentuk ozon

atmosferik. Selain itu senyawa oksigenat juga memiliki sifat-sifat pencampuran yang baik

dengan bensin. Semua oksigenat mempunyai angka oktan di atas 100.

Beberapa senyawa organic beroksigen (oksigenat) yaitu :

1. Alkohol (methanol, etanol, isopropil alkohol)

2. Eter (Metil Tertier Butil Eter (MTBE), Etil Tertier Butil Eter (ETBE) dan Tersier Amil

Metil Eter (TAME))

3. Ozonida

Hasil reaksi transesterifikasi dari minyak nabati tersebut direaksikan dengan Iso Propil Alkohol

(IPA) dengan bantuan katalis basa (NaOH) berupa gliserin dan alkil ester. Selanjutnya senyawa

alkil ester direaksikan dengan ozon sehingga didapatkan senyawa ozonida yang digunakan

sebagai oksigenat. Senyawa yang terakhir inilah yang digunakan sebagai zat aditif oksigenat

pada Premium yang digunakan pada penelitian tentang performa motor otto ini.

Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE)

merupakan salah satu senyawa organik yang tidak mengandung logam dan mampu bercampur

secara memuaskan dengan hidrokarbon. MTBE pada saat ini sedang giatgiatnya dikembangkan

pemakaiannya sebagai bahan utama untuk meningkatkan angka oktan dari bensin menggantikan

TEL. Senyawa ini terdiri dari gugusan Methyl dan Buthyl tertier dengan rumus molekul

CH3OC4H6 atau C5H12

Kisaran angka oktan MTBE adalah 116 – 118 RON, berat molekul 88 dan titik didihnya 55 oC,

kalor pembakaran 8.400 kkal/kg. Karena kisaran angka oktan yang tinggi, maka MTBE dapat

digunakan sebagai aditif octane booster untuk meningkatkan angka oktan bensin dasar.

Disamping itu karena titik didihnya yang rendah, maka MTBE bersifat mudah menguap. Karena

sifatnya yang mudah menguap maka ada batasan konsentrasi volume tertentu jika senyawa

tersebut digunakan untuk meningkatkan angka oktan bensin dasar. Pembatasan ini perlu

dilakukan untuk menghindari penguapan yang berlebihan dari bahan bakar secara siasia,

disamping itu juga untuk menghindari terjadinya vapour lock sehingga menyumbat saluran udara

masuk karburator.

Nama : 1. Riska Ayu Pratiwi (53081003015)

2. Fathimah Septiana (53081003026)

3. Farah Dina (53081003031)

4. Mutiara Alytsia Nabila (53081003033)

5. M. Ridho Firmansyah (53061003014)

6. Lili Apriani (53061003008)

7. Vikha rianti amalia (53071003003)

Dosen Pengasuh : Budi Santoso, ST,MT

TEKNOLOGI MINYAK BUMI

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2011