PENDAHULUAN
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU):
Setelah mempelajari modul ini diharapkan mahasiswa memahami
operasi pengilangan minyak bumi di Indonesia.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan asal-usul pengolahan minyak bumi
berdasarkan sejarah penemuan minyak.
2. Mahasiswa mampu membuat ringkasan kronologis sejarah
pengilangan minyak bumi semenjak abad 18 sampai dengan
sekarang.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan kembali sejarah perminyakan
nasional dari zaman sebelum merdeka sampai dengan sekarang.
1
KEGIATAN BELAJAR I Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi I : Pendahuluan
1.1. Sejarah Pengilangan
Proses pengilangan minyak bumi telah dimulai secara sederhana
pada tahun 1890 dalam suatu alat yang disebut batch still oleh Williams
Barnsdall dan William E.Abbott di Tutisville Pennsylvania. Walaupun
demikian baru diketahui kemudian bahwa proses distilasi minyak bumi
telah dilakukan jauh sebelumnya di Rusia yaitu pada tahun 1735.
Perkembangan kilang minyak berlangsung terus-menerus
dengan diikuti oleh penemuan beberapa proses baru. Demikian juga
dengan adanya penemuan produk-produk baru yang lebih berharga,
sampai terbentuknya suatu kilang minyak modern yang terintegrasi
penuh seperti sekarang ini.
Penemuan beberapa proses pengolahan dalam kilang minyak dapat
dilihat pada Tabel 1.1.
1.2 Perminyakan Nasional
Minyak dan gas bumi sebagai kekayaan alam Indonesia
merupakan sumber daya energi yang sangat penting untuk membangun
perekonomian bangsa menuju cita-cita masyarakat adil dan makmur.
Oleh karena itu sesuai dengan UUD 1945 maka kekayaan alam ini
dikuasai oleh negara dan dipergunakan sebesar-besarnya bagi
kesejahteraan rakyat dan bangsa Indonesia.
Pencarian minyak dan gas bumi dalam wilayah Indonesia telah
dimulai pada zaman Hindia Belanda tahun 1871 dengan dilakukannya
pengeboran beberapa sumur di Jawa Barat, namun belum menghasilkan
sebagaimana yang diharapkan. Secara kebetulan pada tahun 1883
oleh A.J. Zijlker seorang administrator perkebunan tembakau
menemukan tanda-tanda adanya minyak di sekitar Telaga
2
KEGIATAN BELAJAR I Jurusan
Teknik Kimia
Tunggal/Telaga Said di Langkat Sumatera Utara. Penemuan minyak
yang pertama kali oleh Zijlker terjadi pada tahun 1885.
Semenjak itu hingga sekarang minyak dan gas bumi telah
menjadi suatu usaha yang sungguh-sungguh untuk meningkatkan
perekonomian, baik untuk perusahaan minyak, untuk pemerintah Hindia
Belanda, kemudian untuk pemerintah dan rakyat Indonesia sendiri.
Sejarah lengkap perminyakan di Indonesia sampai dengan awal
kemerdekaan dapat dilihat pada Tabel 1.2.
Tabel 1.1 Daftar Perkembangan Proses dan Kilang
Tahun Proses Penemu
18601870190419111913
1914-1915
193019341936
1939
194019401941
194219491954
Batch StillContinuous StillSelective CondensationContinuous Pipe StillPressure Cracking StillContinuous Thermal Cracking
Delayed CokingCatalytic PolimerizationCatalytic Cracking(continuous fixed bed)Alkylation (H2SO4)
Hydrogen ReformingButane IsomerizationContinuous Catalytic Cracking: Moving bed & FCCUAlkylation (HF)Catalytic reforming, PtFluid Coking
Barnsdall & AbboutSamuel Van SyckleVan Dyke & IrishTrumbleBurton,csDubs, Cross & Cross,Holmes-ManleyStandard Oil Company Universal Oil ProductHoudry
Anglo-Iranian/Humble/Shell/standard Oil/TexasShell/Standard OilShell/UOP/PhlipsHoudry Process CorpStandard Oil DevUOP/PhilipsUniversal Oil ProductESSO
Tabel 1.2 Sejarah Perminyakan di Indonesia
N
o
Tahun Peristiwa/Kegiatan
1
2
3
1871
1883 -1885
1889
Pencarian minyak/pengeboran di Majalengka Jawa Barat oleh Jan Reerink dan Van Hoevel.Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga tunggal/Telaga Said (Sumut) oleh A.J. Zijlker.1.Penemuan minyak di daerah Jawa Timur
3
4
56
7
8
9
10
11
12
13
14
1516
17
18
19
20
21
22
23
24
1890
18911894
1897
1889
1901
1904
1907
1911
1912
1921
19221923
1925
1926
1930
1933
1935
1936
1939
2.Pembangunan kilang Wonokkromo oleh De Dordtsche Petroleum Maatschappij
Konsesi Zijlker dialihkan ke perusahaan minyak De Konink lijk Nederlandsche Maatschpij. Kilang Minyak Pangkalan Berandan mulai beroperasi.
1. Kilang minyak Balik Papan dibangun oleh Shell Transport and Trading Company.
2. Kilang Cepu dibangun oleh De Dordtsche Petroleum Maat Schappij.
Pemasangan pipa minyak sepanjang 145 km dari Cepu ke Surabaya.1. Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell.2. Undang-undang perminyakan Hindia Belanda.Pemasangan pipa sepanjang 130 km dari Perlak ke Pangkalan Berandan.1. Kilang minyak Plaju mulai beroperasi.2. Perubahan Undang-undang perminyakan.Penggabungan De Koninklijke dan Shell menjadi Royal Dutch Shell dengan 3 anak perusahaan yaitu :1. BPM, untuk eksploitasi, produksi dan pengolahan.2. Asiatic Petroleum, utnuk pemasaran.3. Anglo saxon Petroleum Co, untuk pegangkutan. 1. BPM mengambil alih konsesi De Dordtsche di
Jateng dan Jatim termasuk kilang Cepu dan Wonokromo.
2. Lapangan Samboja (Kaltim) ditemukan oleh BPM.1. Lapangan Bunyu (Kaltim) ditemukan oleh BPM2. NKPM mendapat konsesi didaerah Sumbagsel.1. Lapangan Talang akar Pendopo ditemukan oleh NKPM2. NIAM didirikan oleh pemerintah Hindia Belanda
dan BPM untuk daerah konsesi Jambi.Kilang minyak Sungai Gerong didirikan.Lapangan Jambi mulai berproduksi dan diolah oleh Kilang Plaju.Standard Oil of New Jersey, induk perusahaan NKPM mendapat konsesi di Jawa, Madura dan TAP.Kilang minyak Sungai Gerong mulai dioperasikan oleh NKPM.NPPM didirikan oleh Standard Oil Company of California dengan Sumatera Tengah.Operasi NKPM dan Standard oil of New Jersey di Hindia belanda digabung menjadi SPVM (STANVAC).1. NPPM mulai kontrak untuk blok Rokan Riau.2. BPM dan STANVAC bersama Far Fasific
Invesment yang mewakili CALTEX membentuk NNGPM untuk eksplorasi daerah Sorong (Irja).
1. NPPM dan Texas Oil Company (TEXACO) bergabung menjadi CALTEX.
2. NNGPM menemukan lapangan minyak Klamono.
4
25
26
27
28
293031
3233
34
35
36
37
1940
1941
1944
1945
1948
195719591961
19641965
1968
1969
1970
1971
1. Lapangan minyak Sebanga (Riau) ditemukan CALTEX2. Lapangan minyak Wasian (Irja) ditemukan oleh NNGPM.3. Shell dan CALTEX menggunakan proses Alkilasi H2SO4
1. Lapangan Sago dan Ukui ditemukan oleh STANVAC.2. Shell mengembangkan proses Isomerisasi Butan1. Lapangan Andan Sungai Pulai dan Sungai
Keruh ditemukan oleh STANVAC2. Lapangan minyak Duri ditemukan oleh CALTEX. Jepang melakukan eksplorasi menggunakan peralatan eks CALTEX.1. Didirikan PTMNRE-SU di Sumatera Utara.2. Didirikan PERMIRI oleh para pejuang kemerdekaan.1. Karyawan minyak Cepu mendirikan PTMN,
kemudian diubah menjadi PTMRI-Cepu.2. PERMIRI membubarkan diri karena wilayahnya
diduduki oleh Belanda. Pembentukan PT.PERMINANV.NIAM berubah nama menjadi PT. PERMINDO1. PT. PERMINA berubah menjadi PN. PERMINA
dengan tugas utama bidang produksi.2. Didirikan PT.PERTAMIN dengan tugas utama
bidang distribusi dan pemasaran.3. Berdirinya PN. PERMIGAN.PN.PERMINA membeli saham NNGPM di Sorong.1. Seluruh kekayaan PT. Sheel diambil alih PN. PERMINA.2. PN. PERMIGAN diambil alih PN.PERMINA.3. Perubahan proses Isomerisasi Butan menjadi
Fluid Coking1. Pengabungan PN.PERMINA dan PN. PERTAMIN
menjadi PN. PERTAMINA berdasarkan PP 27/1968.2. Usaha eksplorasi/produksi dikembangkan dengan sistim kontak bagi hasil dan kontrak bantuan teknik.Ditemukan minyak lepas pantai Arjuna di dekat Pamanukan dan lapangan Jatibarang di Jawa Barat.1. PN. PERTAMINA menerima asset kilang Sungai
Gerong dari PTSI.2. Ditemukan lapangan minyak lepas pantai Cinta
dan ATAKA dilepai pantai Kaltim.PN.PERTAMINA berubah nama menjadi PERTAMINA.
Era perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan
dikelompokkan menjadi :
5
1. Masa perjuangan 1945 – 1950
2. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional 1950 – 1960.
3. Masa awal kebijaksanaan Nasional 1960 – 1966.
4. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional 1966 – 1976
5. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional 1976 – 1985
6. Masa depan minyak dan gas bumi Indonesia 1985 – sekarang.
Dalam perjuangan pada awal kemerdekaan Indonesia, minyak
bumi mempunyai peranan yang cukup besar seperti :
1. Sebagai BBM untuk penerbangan bagi pesawat tempur Indonesia
dalam peperangan.
2. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam rangka
menembus blokade ekonomi oleh Belanda.
3. Sebagai alat untuk memperlancar hubungan pemerintah Republik
Indonesia dengan negara tetangga.
Dengan berlakunya Undang-Undang Pertambangan Minyak dan
Gas Bumi Nomor 44 tahun 1960, maka sejak, itu kekuasaan negara atas
kekayaan alam minyak dan gas bumi memperoleh bentuk hukum yang
pasti, sehingga usaha untuk menerapkan kebijaksanaan Nasional dalam
bidang pertambangan minyak dan gas bumi dapat dilakukan
sepenuhnya oleh bangsa Indonesia.
Berdasarkan Undang-undang Pertambangan tersebut maka
kebijaksanaan nasional tentang perminyakan dan gas bumi meliputi :
1. Kegiatan eksplorasi dan produksi.
2. Kegiatan pemurnian dan pengolahan.
3. Pembekalan dalam negeri.
4. Pemasaran luar negeri.
5. Peningkatan usaha perkapalan dan telekomunikasi.
6. Usaha meningkatkan penelitian dan pengembangan.
7. Pengembangan jasa penunjang.
8. Keselamatan kerja dan lingkungan hidup.
1.2.1 Kontrak Karya.
Kontrak karya merupakan suatu perjanjian dengan perusahaan
asing bekas konsesi yang isinya mengatur tentang pembagian hasil.
6
Perjanjian ini menetapkan pembagian keuntungan 60 % untuk
pemerintah Indonesia dan sisanya 40 % untuk perusahaan asing. Kecuali
itu perusahaan minyak asing juga berkewajiban memenuhi kebutuhan
BBM didalam negeri menurut perbandingan yang ditetapkan oleh
pemerintah. Disamping itu pula dalam rangka pengendalian ekspor
minyak ditetapkan pula bahwa harga ekspor minyak mentah dan hasil-
hasil pengolahannya harus mendapat persetujuan pemerintah.
Perusahaan asing yang menandatangani kontrak karya ini adalah Shell,
STANVAC dan CALTEX untuk jangka waktu selama 20 tahun.
1.2.2 Kontrak Bagi Hasil (Production Sharing)
Dalam sistim kontrak bagi hasil, pembagian keuntungan tidak
lagi didasarkan atas hasil penjualan minyak tetapi atas dasar produksi
minyak yang dihasilkan. Seluruh minyak mentah yang dihasilkan dibagi
antara pemerintah dan kontraktornya menurut perbandingan 65 % dan
35 %.
Dasar pemikiran kontrak bagi hasil adalah bahwa manajemen
minyak harus berada pada tangan bangsa Indonesia, dengan demikian
terjadi pengendalian operasi secara langsung yang memberikan
kesempatan untuk mengembangkan kemampuan bagi perusahaan
negara (PERTAMINA) dalam operasi perminyakan yang melibatkan
modal besar dan penggunaan teknologi tinggi tanpa harus ikut
menanggung resiko investasi yang sepenuhnya menjadi tanggung jawab
kontraktor.
7
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Uraikan secara singkat tentang sejarah kilang minyak pada
dekade tahun 1871 s/d 1904 !
2. Jelaskan apa kepanjangan dari PERTAMINA !
3. Apakah manfaat kilang dalam memproduksi bahan bakar minyak
(BBM) ?
4. Sebutkan salah satu organisasi perminyakan yang
mengembangkan proses Batch Still & Continuos Still !
B. Berilah tanda huruf B bila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah di sebelah kanan pertanyaan.
1 Yang pertama kali menemukan minyak di sekitar Telaga Said di Langkat Sumatera Utara adalah Williams Barnsdall dan Williams E.Abott
…………
2 Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell pada tahun 1889 …………
3 Pada tahun 1922 didirikan kilang minyak di Cepu dan Wonokromo …………
4 Sejarah perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan mempunyai peranan sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam rangka menembus blokade ekonomi.
…………
5 Sejarah pengilangan minyak di Indonesia pada dekade tahun 1964 - 1971 merupakan berdirinya ………..
8
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
PERTAMINA.
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Tuliskan 3 bukti sejarah yang membuktikan adanya penemuan
minyak di Indonesia !
2. Apakah yang membedakan kilang minyak yang ada di unit
Plaju/Sungai Gerong dengan kilang minyak yang ada di
Balongan/Indramayu ?
3. Buatlah suatu daftar perbedaan antara proses batc still dengan
continuous still menurut table berikut ini , atau berdasarkan table
yang anda buat sendiri, baik secara kualitatif maupun kuantitatif !
No Uraian Batch Still Continuous
Still
1 Alat Utama …………………..…………………..…………………..
………………………………………………………
2 Produk Utama …………………..…………………..………………….
………………………………………………………
3 Kondisi Operasi …………………..…………………..…………………..
………………………………………………………
9
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
4. Jelaskan latar belakang mengapa minyak bumi dijadikan sebagai
alat revolusi pada awal kemerdekaan Indonesia !
5. Berikan contoh-contoh kilang minyak yang ada di Indonesia !
B. Berilah tanda silang X pada satu jawaban yang anda anggap paling benar !
1. Minyak bumi di Indonesia pertama kali ditemukan oleh :
a. Williams Barndall c. Nelson
b. Williams E. Abbott d. A.J. Zijlker
2. Kilang minyak yang pertama kali beroperasi di Indonesia pada
tahun 1912 adalah :
a. Lapangan minyak Kaltim c. Kilang minyak Sungai
Gerong
b. Lapangan minya Sebanga, Riau d. Lapangan Minyak Wasian,
Irja.
3. Era perminyakan di Indonesia sesudah Kemerdekaan yang
dikelompokkan ke dalam tahun 1976 - 1985 adalah :
a. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional
b. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional
c. Masa awal kebijaksanaan Nasional
d. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional
4. Perbedaan kilang minyak di Indonesia untuk memproduksi bahan
baku menjadi produk terletak pada :
a. Bahan baku c. Proses
b. Peralatan d. Diagram alir
5. Fungsi bahan bakar minyak dalam pengilangan pada zaman
peperangan bangsa Indonesia adalah :
a. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam
rangka menembus blokade ekonomi Belanda.
b. Bahan pengisi tangki pada kendaraan perang.
c. Membiayai perang.
d. Alat ekspor negara.
10
C. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !
1………. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan minyak bumi
A. NKPM
2………. Yang pertama kali mengoperasikan Kilang Minyak Sungai Gerong
B. CALTEX
3……… Yang mendirikan lapangan minyak Duri, Riau C. A.J.
Zijlker
4………. Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga Said/Telaga Tunggal
D. Pertamina
5……… Perusahaan Pertambangan Minyak dan Gas Bumi Negara
E. BPM
F. Crude OilG. Stanvac
1. Ali Fasya Ismail, Ir. MEng., 1998. Minyak dan Gas Bumi sebagai Sumber Energi. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik Universitas Sriwjaya. Palembang.
2. Pertamina, 1990. Perkembangan Industri Perminyakan di Indonesia. Jakarta.
3. Pertamina, 1998. 40 Tahun Perkembangan Usaha Pertambangan Minyak dan Gas Bumi, Jakarta.
11
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
PENGANTAR PENGILANGAN MINYAK DAN GAS BUMI
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Memahami tentang seluk beluk pengilangan dan perminyakan sebagai
upaya untuk memahami lebih lanjut tentang peranan bahan bakar
minyak dan gas sebagai produk kilang.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan secara tertulis 3 fungsi utama suatu
kilang minyak.
2. Mahasiswa mampu menggambarkan 3 tipe kilang minyak dalam
bentuk diagram alir berdasarkan proses pengolahan minyak.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan tipe-tipe kilang minyak Pertamina
yang ada diseluruh Indonesia.
12
KEGIATAN BELAJAR II Jurusan
Teknik Kimia
4. Mahasiswa mampu mengidentifikasi minyak berdasarkan produk dari
suatu kilang minyak.
5. Mahasiswa mampu menyebutkan macam-macam produk kilang
berdasarkan fraksi-fraksinya.
Lembar Informasi II : Pengantar Pengilangan Minyak dan Gas
Bumi
2.1 Fungsi Kilang
Fungsi utama kilang minyak bumi adalah :
1. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara (intermediate) atau
fraksi-fraksi minyak, dan produk akhir kilang berupa BBM dan non
BBM.
2. Menyediakan BBM dan non BBM yang bernilai ekonomis dengan
persyaratan kualitas tertentu dan volume yang cukup besar untuk
dipasarkan.
3. Sebagai kekuatan social ekonomi bagi suatu negara yang mempunyai
sumber kekayaan alam berupa minyak bumi.
2.2 Macam-Macam Tipe Kilang
13
KEGIATAN BELAJAR II Jurusan
Teknik Kimia
Berdasarkan proses pengolahan yang digunakan maka kilang
minyak bumi dapat diklasifikasikan menjadi suatu kilang minyak yang :
1. Sederhana
2. Kompleks
3. Terintegrasi penuh
Suatu kilang minyak yang lengkap biasanya mempunyai
beberapa fasilitas pendukung berupa :
1. Instalasi tangki yang memadai untuk penyimpanan minyak mentah,
fraksi-fraksi dan produk akhir minyak
2. Pembangkit listrik
3. Peralatan angkutan material dan transportasi minyak
4. Unit perawatan dan pemeliharaan rutin selama 24 jam/hari dan untuk
7 hari/minggu
5. Instalasi pengolahan air dan buangan
6. Unit untuk pencampuran produk akhir.
Suatu kilang sederhana biasanya terdiri dari :
1. Unit distilasi
2. Unit reforming dan
3. Unit pemurnian (treating),
dan mempunyai produk antara lain seperti LPG, mogas (motor gasoline) ,
kerosin, gas oil dan fuel oil. Contoh diagram alir kilang sederhana dapat
dilihat pada Gambar 2.1.
Kilang yang lebih lengkap menghasilkan produk yang lebih
banyak dan beragam jenisnya, serta memerlukan proses-proses seperti :
distilasi hampa, perengkahan dengan katalis polimerisasi, alkilasi dan
oksidasi aspal. Kilang yang terintegrasi penuh menghasilkan produk BBM
yang lebih banyak lagi dengan proses yang lebih lengkap sebagai suatu
kilang modern. Contoh diagram alir kilang yang lengkap dan terintegrasi
penuh dapat dilihat pada Gambar 2.2.
2.3 Macam-Macam Produk Kilang
Produk kilang secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi 6
kelompok besar yaitu :
1. Fraksi-fraksi gas.
14
Distilasi
i
Reforming
Treating
Baik gas alam maupun gas-gas lain pada mulanya hanya dipakai
sebagai bahan bakar saja, tetapi sekarang dipakai juga sebagai bahan
baku pembuatan amoniak, pupuk dan petrokimia lainnya.
Fraksi gas itu terdiri dari :
a. Gas Alam (LNG), terdiri dari 95 % CH4 dan lainnya hidrokarbon
ringan.
b. Gas ringan, utamanya mengandung C1 dan C2.
c. Gas buang (off gas), utamanya mengandung H2, H2S, SO2, C1 dan
C2.
d. LPG, tediri dari campuran C3 dan C4.
2. Fraksi-fraksi ringan.
Fraksi-fraksi ringan dapat diperoleh dari ujung atas kolom distilasi
merupakan minyak yang mempunyai berat molekul lebih kecil,
terdiri dari :
a. Gasoline, terdiri dari mogas (motor gasoline), dan avgas (aviation
gasoline).
b. Pelarut nafta dan kerosene.
c. Minyak jet (avtur = aviation turbin).
d. Minyak pemanas ringan (light heating oil),
3. Distilat-distilat.
a. Minyak diesel, teridiri dari ADO (Automotive Diesel Oil) dan IDO
(Industrial Diesel Oil).
b. Gas Oil LPG
Gasoline
Kerosine Minyak Gas Oil Mentah
15
CDU
HVD
CC
TC
Reforming
Fuel Oil Gambar 2.1 Diagram Alir Kilang Sederhana
Gas Fuel Gas L P G Nafta Gasolin WWD Kerosen Crude Dewaxing Lube/Wax ADO A D O I D O IDO Lube/Wax
LVGO Poly/Alkyl Plant
HVGO
16
Fuel Oil Residu Tar Flux
Gambar 2.2 Diagram Alir Kilang Lengkap
4. Minyak pelumas terdiri dari :
a. Oli mesin untuk kendaraan bermotor.
b. Pelumas untuk roda gigi.
c. Oli silinder, untuk pelumasan silinder mesin-mesin uap.
d. Oli netral, viskositas rendah, untuk campuran oli mesin.
e. Bright Stock, viskositas tinggi, untuk campuran oli mesin.
5. Gemuk dan Lilin
a. Lilin parafin
b. Petrolatum
c. Minyak gemuk
6. R e s i d u
a. Fuel oil
b. Kokas
c. Ter/Blankin
d. Aspal
e. Bubuk karbon (carbon black)
17
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Apakah fungsi alat distilasi pada peralatan kilang minyak
sederhana ?
2. Apakah perbedaan kilang minyak sederhana dan kilang minyak
lengkap ?
3. Buatlah suatu diagram alir kilang minyak sederhana !
B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan memberikan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !
1……..
Yang berfungsi memisahkan minyak mentah menjadi fraksi- fraksinya
A. Reforming
2……. Yang dihasilkan dari proses reforming B. SO2
18
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
.3……..
Gas alam yang merupakan bahan baku pembuatan amoniak
C. IDO
4……..
Bahan bakar yang sering digunakan sebagai minyak diesel
D. Kokas
5……..
Pengubahan hasil intermediate menjadi kerosin
E. LPG
6……..
Merupakan hasil residu pada pengilangan minyak bumi
F. Treating
G. DistilasiH. LNGI. H2
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan apakah fungsi utama dari kilang minyak bumi !
2. Sebutkan macam-macam tipe kilang minyak bumi !
3. Buatlah diagram alir kilang minyak secara sederhana !
4. Sebutkan masing-masing produk dari kilang minyak !
5. Sebutkan macam produk kilang minyak berdasarkan fraksinya !
B. Berilah tanda silang (X) pada salah satu jawaban yang anda anggap benar !
1. Salah satu fungsi utama kilang minyak di bawah ini adalah :
19
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
a. Mengubah minyak mentah menjadi produk samping.
b. Sebagai alat transportasi fluida
c. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara (intermediate)
berdasarkan fraksinya dengan produk akhir BBM dan non BBM.
d. Sebagai fasilitas pendukung.
2. Salah satu produk kilang yang dihasilkan dari proses reforming
adalah
a. Gas oil c. Kerosene
b. LPG d. Fuel oil
3. Dari diagram alir kilang sederhana treating merupakan proses
untuk menghasilkan :
a. Kerosene c. LPG
b. Gasoline d. Pelumas
4. Gas alam LNG merupakan macam produk kilang yang
mengandung :
a. CH4 c. CH2
b. H2 d. NO2
5. Produk kilang yang terdiri dari produk-produk ringan yang
diperoleh dari kolom distilasi adalah :
a. Gas oil c. Fuel oil
b. Gasoline d. Paraffin
6. Produk kilang yang merupakan hasil distilat adalah :
a. Petroleum c. Minyak diesel
b. Kokas d. Fuel oil
7. Minyak diesel ADO yang dihasilkan dari produk kilang pada
diagram alir kilang diperoleh dari hasil :
a. Unit CDU c. Reforming
b. OCR d. Campuran C3 dan C4
8. Kandungan utama yang terdapat dalam LPG adalah :
a. CH4 c. N2 dan H2
b. C1 dan C2 d. Campuran C3 dan C4
20
1. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook, Mc-Graw Hill Book Co. New York
2 Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
21
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
KOMPOSISI MINYAK DAN GAS BUMI
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Memahami tentang senyawa dan komposisi minyak dan gas bumi ditinjau
dari segi ilmu kimia organik.
Tujuan Pembelajaran khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian struktur kimia hidrokarbon
sebagai komponen penyusun senyawa minyak dan gas bumi.
2. Mahasiswa mampu menjelaskan komposisi minyak dan gas bumi
berdasarkan dasar penyusun minyak (oil base)
22
KEGIATAN BELAJAR III Jurusan
Teknik Kimia
3. Mahasiswa dapat menjelaskan semua unsur dan senyawa pengotor
yang terkandung dalam minyak dan gas bumi.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan semua kemungkinan akibat yang
ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor didalam produk BBM dan
non BBM.
Lembar informasi III : Komposisi Minyak dan Gas Bumi
3.1 Struktur dan Komposisi Minyak
Kebanyakan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam minyak
dan gas bumi terdiri dari hidrogen dan karbon sebagai unsur-unsur
utamanya. Senyawa-senyawa tersebut disebut sebagai senyawa
hidrokarbon. Selain dari pada senyawa-senyawa tersebut terdapat pula
senyawa-senyawa lain dalam jumlah yang sedikit yang mengandung
unsur-unsur belerang atau sulfur, oksigen dan nitrogen.
Komposisi minyak mentah dan gas bumi berdasarkan unsur-unsur
penyusunnya adalah sebagai berikut :
Karbon : 83,5 – 87,5 % berat
23
KEGIATAN BELAJAR III Jurusan
Teknik Kimia
Hidrogen : 11,5 – 14,0 %
Sulfur : 0,1 – 3,0 %
Oksigen : 0,1 – 1,0 %
Nitrogen : 0,01 – 0,3 %
Selain unsur-unsur di atas terdapat juga unsur-unsur logam seperti
vanadium, besi, nikel, khrom, posfor dan logam-logam lain yang
jumlahnya kurang dari 0,03 % berat.
Operasi-operasi pengilangan minyak secara fisis seperti
penguapan, fraksionasi dan pendinginan dilaksanakan oleh adanya
sejumlah besar penyusun minyak dan gas bumi, sedangkan operasi-
operasi kimiawi seperti pemurnian (treating) dan filtrasi dilaksanakan
oleh adanya senyawa-senyawa sulfur, oksigen dan nitrogen, juga
dilakukan oleh adanya sejumlah kecil senyawa hidrogen reaktif yang
mungkin terikat dalam minyak dan gas bumi.
Di dalam minyak mentah dan gas bumi terdapat beberapa
kelompok senyawa-senyawa hidrokarbon dan masih ada beberapa
kelompok senyawa hidrokarbon yang lain yang dihasilkan oleh proses-
proses pengolahan minyak seperti perengkahan dan hidrogenasi. Di
antara minyak dan gas bumi mempunyai rumus molekul seperti alkana
(CnH2n+2), alkena (CnH2n) dan alkuna (Cn H2n-2 ).
3.1.1 Kelompok Senyawa Hidrokarbon
Kelompok senyawa hidrokarbon yang terkenal ada di dalam
minyak dan gas bumi ada 6 kelompok yaitu :
1. Parafin yang merupakan senyawa alkana.
2. Olefin yang terdiri dari gugus alkena dan sikloparafin.
3. Naftalena yang terdiri dari hidrokarbon cincin jenuh
4. Aromatik yang terdiri dari hidrokarbon cincin tak jenuh
5. Diolefin terdiri dari dua ikatan rangkap yang tak jenuh dan
6. Asetilen
Kelompok senyawa parafin merupakan senyawa yang sangat
stabil dan mempunyai rantai lurus, seperti metan, etan, propan, butan,
pentan dan lain-lain. Kelompok senyawa olefin atau juga disebut etilen
terdiri dari senyawa rantai lurus yang tak jenuh yang mempunyai ikatan
24
rangkap menghubungkan dua atom karbon. Kelompok senyawa olefin
antara lain etena, propena, butena dan lain-lain.
Kelompok senyawa naftalen mempunyai rumus molekul yang
sama dengan kelompok senyawa olefin, tetapi sangat besar perbedaan
sifat-sifatnya. Sernyawa naftalen adalah senyawa-senyawa yang
mempunyai cincin atau rantai melingkar yang jenuh. Kelompok senyawa
ini antara lain siklo propan, siklo pentan, siklo heksan, siklo heptan dan
lain-lain.
Kelompok senyawa aromatik yang sering disebut sebagai
kelompok senyawa benzen, merupakan senyawa kimia yang aktif.
Senyawa ini merupakan senyawa tak jenuh yang berbentuk cincin atau
rantai melingkar. Kelompok senyawa ini antara lain benzen, naftalen,
fenol, anilin dan lain-lain. Kelompok senyawa diolefin hampir sama
dengan senyawa-senyawa olefin kecuali dua atom hidrogen yang hilang.,
atau dua ikatan rangkap tedapat pada setiap molekulnya. Dua ikatan
rangkap tersebut menyebabkan senyawa ini aktif sekali. Senyawa diolefin
cenderung membentuk polimer atau berkombinasi dengan molekul-
molekul tak jenuh lainnya membentuk senyawa yang mempunyai berat
molekul yang lebih besar seperti getah minyak (gum).
3.1.2 Klasifikasi Minyak dan Gas Bumi
Dahulu minyak dan gas bumi sering dipertimbangkan sebagai
larutan hidrokarbon parafin, tetapi survei literatur menunjukkan bahwa
asumsi itu tidak benar. Sekitar 85 % dari minyak mentah (crude oil) di
dunia diklasifikasikan menjadi 3 golongan yaitu :
1. Minyak dasar aspal (asphaltic base)
2. Minyak dasar paraffin (paraffinic base)
3. Minyak dasar campuran (mixed base).
Minyak dasar aspal mengandung sedikit lilin paraffin dengan
aspal sebagai residu utama. Minyak dasar aspal sangat dominan
mengandung aromatik. Kandungan sulfur, oksigen dan nitrogen relatif
lebih tinggi dibandingkan dengan minyak-minyak dasar lainnya. Minyak
mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk memproduksi gasolin
25
yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal. Fraksi-fraksi
ringan dan menengah mengandung prosentase naftalen yang tinggi.
Minyak dasar parafin (paraffinic base) mengandung sangat sedikit
aspal, sehingga sangat baik sebagai sumber untuk memproduksi lilin
paraffin, minyak pelumas motor dan kerosin dengan kualitas tinggi.
Minyak dasar campuran (mixed base) mengandung sejumlah lilin dan
aspal secara bersamaan. Produk yang dihasilkan minyak dasar ini lebih
rendah kualitasnya dibandingkan dengan dua tipe minyak di atas.
Disebabkan karena bervariasinya produk dan fraksi minyak di dalam
berbagai minyak mentah yang berbeda-beda, maka terdapat perbedaan
yang menyolok dari sifat-sifat minyak tersebut. Sifat-sifat umum minyak
mentah dengan dasar yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Disamping penggolongan minyak berdasarkan senyawa
hidrokarbon dan ikatan molekul atom-atomnya, pengklasifikasian minyak
dapat juga didasarkan pada sifat penguapan, kadar sulfur, berat jenis dan
faktor karakteristik.
1. Klasifikasi menurut sifat penguapan
a. Minyak ringan (light oil), mengandung komponen fraksi ringan
lebih dari 50 % berat.
b. Minyak sedang (medium oil) mengandung komponen ringan 20 -
50 % berat.
c. Minyak berat (heavy oil) mengandung komponen ringan kurang dari
20 % berat.
2. Klasifikasi menurut kadar sulfur
a. Minyak bumi kadar sulfur tinggi (high sulfur oil) mengandung sulfur
lebih dari 2 % berat.
b. Minyak bumi kadar sulfur sedang (medium sulfur oil), mengandung
sekitar 0,1 sampai 2 % berat.
c. Minyak bumi kadar sulfur rendah (low sulfur oil), mengandung kadar
sulfur kurang dari 0,1 % berat.
3. Klasifikasi berdasarkan berat jenis
a. Minyak ringan : berat jenis < 0,835
b. Minyak sedang : berat jenis 0,835 s/d 0,865
c. Minyak berat : berat jenis > 0,865
26
4. Klasifikasi berdasarkan faktor karakteristik
a. Parafin : K = 12,1 – 13,0
b. Intermediate : K = 11,5 – 12,1
c. Naftenik : K = 10,5 – 11,5
d. Aromatik : K = 9,8 - 10,5
K adalah faktor karakteristik yang didefinisikan sebagai :
K = ,
Dimana TB adalah titik didih molar rata-rata (oF) dan Spgr adalah
berat jenis pada 60 oF.
Tabel 3.1 Sifat-Sifat Umum Minyak Mentah
No Sifat-Sifat Minyak Dasar Parafin
Minyak Dasar Aspal
1.2.3.4.5.6.
7.8.9
Berat jenis, oAPIKandungan naftaBilangan Oktan naftaBau (odor) naftaKecenderungan asap kerosinKecendrungan ketukan minyak dieselTitik tuang pelumasKandungan minyak pelumasIndeks viskositas pelumas
TinggiTinggi
RendahManis
RendahRendah
TinggiTinggiTinggi
RendahRendahTinggiMasamTinggiTinggi
RendahRendahRendah
Fraksi-fraksi minyak seperti nafta secara umum diklasifikasikan
sebagai minyak ringan, kerosene dan gas oil ringan (LGO=light Gas Oil)
digolongkan sebagai distilat menengah, gas oil hampa (VGO= Vaccum
Gas Oil) bersama dengan residu dinyatakan sebagai minyak yang
tereduksi (reduced crude).
Tabel 3.2 menunjukkan indikasi yang berpengaruh terhadap komposisi
kimia fraksi utama yang dihasilkan oleh beberapa minyak mentah.
Berdasarkan jarak titik didih tiap fraksi yang dihasilkan maka susunan
molekul menurut jumlah atom karbon dari fraksi dan produk akhir kilang
dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.2 Komposisi Kimia Fraksi Minyak
Fraksi
50 %ASTM,
oF
Minyak Dasar Parafin,% berat
Minyak Dasar Aspal
27
Paraf Nafta Aromati
k
Paraf Nafta Arom UnS
GasolineKerosenGas OilDistilatBerat
280450600750
65602520
30305565
5101515
3525--
35506555
10256555
--22
Table 3.3 Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas Bumi
Fraksi/Produk Jarak Didih, 0C Jumlah Atom Karbon dalam Molekul Minyak
Gas-gasGasolinNaftaKerosen dan AvturDiesel dan Fuel oilGas oilFuel oil beratAtm residuVac Residu
< 30 30 – 210100 – 200150 – 250160 – 400220 – 345315 – 540
> 450> 615
C1 – C4
C5 – C12
C8 - C12
C11 – C13
C13 – C17
C17 – C20
C20 – C45
> C30
> C60
3.2 Senyawa-Senyawa Pengotor
Sebagaimana diketahui bahwa senyawa-senyawa pengotor yang
tidak diinginkan ada dalam minyak dan gas bumi adalah senyawa sulfur
atau belerang yang terkandung dalam minyak mentah maupun dalam
produk akhir dan fraksi-fraksinya. Tipe senyawa-senyawa sulfur yang
sering dijumpai dalam minyak bumi adalah hidrogen sulfida (H2S),
merkaptan yang terdiri dari metil dan benzil merkaptan, metil sulfida dan
normal butil sulfida, metil disulfida, sulfida-sulfida siklis, alkil sulfat, asam
sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofen.
Senyawa-senyawa sulfur tersebut dianggap pengotor dan
pengganggu karena mempunyai sifat korosif, berbau tidak enak atau
merangsang, dan mempunyai karakter yang mudah meledak. Korosif
karena adanya sulfur dalam jumlah yang sedikit pada produk akhir
disebabkan karena produk tersebut dipakai pada suhu rendah, dimana
pada suhu tersebut terdapat beberapa senyawa yang korosif terhadap
logam-logam yang komersil. Senyawa sulfur yang mempunyai titik didih
rendah cenderung terkonsentrasi di dalam gasolin pada waktu proses
28
pengolahannya, dan oleh karena itu sifat korosif jarang sekali terdapat
pada produk yang mempunyai titik didih tinggi. Bau yang selalu
menjengkelkan terdapat pada senyawa-senyawa yang mempunyai titik
didih rendah atau senyawa-senyawa sulfur dalam bentuk gas seperti
hidrogen sulfida (H2S), sulfur dioksida (SO2) yang keluar melalui cerobong
asap, merkaptan yang mempunyai atom karbon sampai 6 buah (titik
didih sekitar 400 oF), sulfide sampai dengan atom karbon (titik didih
sekitar 350 oF) dan metal disulfide (titik didih sekitar 243 oF). Prosentase
sulfur di dalam minyak mentah bervariasi mulai dari nol untuk minyak
mentah yang mempunyai o API tinggi sampai dengan 7,5 % dalam
minyak mentah berat. Berarti bahwa pada minyak yang mengandung
prosentase sulfur sedemikian tinggi maka separuh dari senyawa-senyawa
yang dihasilkan dari minyak mentah itu akan mengandung senyawa
sulfur.
Minyak mengandung oksigen dalam bentuk asam-asam naftenat,
fenol, asam karbonat, aspal dan resin. Kandungan oksigen dalam minyak
bumi tidak lebih dari 3 %. Dalam fraksi yang mempunyai titik didih
rendah akan dijumpai fenol dan asam karbolik dalam jumlah yang sangat
kecil. Minyak yang mengandung hidrokarbon naftenik tinggi biasanya
mengandung asam naftenat yang tinggi. Jumlah asam naftenat yang ada
dalam fraksi gas oil berat adalah maksimum dengan berat jenis 0,96 –
1,0. Asam-asam tersebut larut dalam alkohol dan produk-produk minyak
dan tidak larut dalam air. Asam ini adalah suatu cairan dengan bau yang
tak sedap dan menyebabkan korosi terhadap logam-logam, seng, timah
putih, tembaga dan besi.
Nitrogen yang ada dalam minyak adalah dalam bentuk senyawa-
senyawa basa seperti piridin, piridin yang terhidrogenasi, dan
sebagainya. Komposisi minyak yang mengandung senyawa nitrogen
tidak diketahui, tetapi mempunyai berat jenis sama dengan 1 dan
mempunyai bau yang sangat tidak sedap.
Senyawa lain yang terkandung dalam minyak adalah aspalten
dan resin yang terdiri dari resin netral, asam-asam aspalten dan
aspaltenat dan anhidridanya. Resin netral dapat berbentuk cairan,
setengah padat dan kadang-kadang berbentuk padatan. Resin-resin
29
tersebut membentuk komposisi kimia minyak yang mengandung resin
dan aspalten adalah hidrokarbon aromatik, naften dan parafin.
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Sebutkan senyawa utama yang terkandung dalam minyak dan gas
bumi !
30
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan crude oil, asphaltic base dan
mixed base !
3. Sebutkan unsur-unsur dan senyawa pengotor apa saja yang
terkandung dalam minyak !
B. Berilah tanda silang X pada salah satu jawaban yang anda anggap benar !
1. Unsur utama yang terdapat di dalam minyak dan gas bumi adalah :
a. Nitrogen c. Hidrogen-Karbon
b. Oksigen d. Sulfur
2. Komposisi senyawa oksigen yang terdapat dalam minyak mentah
dan gas bumi adalah :
a. 0,5 - 14,0 % c. 11,5 - 14,0 %
b. 0,01 - 0,3 % d. 0,1 - 1,0 %
3. Kelompok senyawa hidrokarbon yang mempunyai molekul yang
sama dengan kelompok senyawa olefin adalah :
a. Naftalen c. Parafin
b. Asetilen d. Propen
4. Kelompok senyawa aromatik yang berbentuk cincin dan merupakan
senyawa kimia yang aktif adalah :
a. Olefin c. Diolefin
b. Benzen d. Asetilen
5. Minyak dasar yang digunakan untuk memproduksi atau sebagai
sumber untuk memproduksi minyak pelumas motor adalah :
a. Aspal c. Parafin
b. Crude oil d. Campuran H2 dan N2
6. Minyak bumi dengan kadar sulfur sedang adalah :
a. < 0,1 % berat c. 0,1 - 0,2 % berat
b. 0,1 - 2 % berat d. > 0,2 % berat.
7. Senyawa pengotor yang tidak diingini dalam minyak dan gas bumi
adalah :
a. Karbon dan hidrogen c. Oksigen
b. Sulfur dan belerang d. Naftalen
31
8. Senyawa pengotor yang terkandung dalam minyak bumi
mempunyai sifat :
a. Mudah meledak c. Reaktan
b. Katalis d. Korosif
9. Pengklasifikasian minyak dengan berat jenis > 0,86 tergolong :
a. Minyak ringan c. Minyak berat
b. Minyak sedang d. Minyak parafin
10. Untuk menghilangkan kandungan sulfur, oksigen dan Nitrogen
yang terdapat dalam minyak maka dlalkukan :
a. Reforming c. Treating
b. Cracking d. Distilasi
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
32
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Sebutkan peranan senyawa hidrokarbon sebagai penyusun senyawa
minyak dan gas bumi !
2. Sebutkan unsur penyusun minyak mentah dan gas bumi !
3. Kelompokkan senyawa hidrokarbon yang ada didalam minyak dan
gas bumi !
4. Sebutkan klasifikasi minyak dan gas bumi berdasarkan
komposisinya !
5. Uraikan senyawa pengotor yang sering dijumpai dalam produk BBM
dan non BBM !
B. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah.
1. Kelompok senyawa yang terkandung didalam minyak dan gas bumi
terdiri dari sulfur, Hidrogen dan Nitrogen.
( ……...)
2. Komposisi sulfur yang terdapat pada minyak mentah dan gas bumi
berdasarkan unsur penyusunnya adalah 11,5 - 14,0 %. ( ……...)
3. Salah satu kelompok senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam
minyak dan gas bumi adalah paraffin yang merupakan senyawa
alkana
(………)
4. Kelompok senyawa olefin merupakan dua ikatan rangkap yang
terdapat dalam setiap molekulnya. (………)
5. Minyak dasar aspal mengandung 85 % lilin, paraffin dengan
aspal
sebagai residu. (………)
6. Minyak dasar paraffin merupakan bahan dasar untuk memproduksi
lilin parafin. (……..)
7. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk
memproduksi gasolin yang berkualitas tinggi. (……….)
8. Berdasarkan klasifikasi kadar sulfur, minyak bumi dengan kadar
sulfur
sedang adalah 0,1 - 5 % berat. (………)
33
9. Kemungkinan yang ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor
yang
terdapat didalam produk BBM dan non BBM adalh berkurangnya
kualitas gasoline yang dihasilkan (………)
10. Merkaptan dan H2S merupakan unsur dan senyawa pengotor
yang terkandung dalam minyak (………)
34
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook, Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2 Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
3. Pandey G.N., 1994. A Textbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
35
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
ANALISIS MINYAK DAN FRAKSINYA
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mengetahui cara-cara melakukan pemeriksaan terhadap minyak dan
produknya untuk menentukan spesifikasinya.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan bermacam-macam metoda analisis
minyak dan fraksinya.
2. Mahasiswa mampu menggunakan alat untuk mengukur sifat-sifat
minyak dengan metoda pemeriksaan rutin di Laboratorium.
3. Mahasiswa mampu menguraikan persyaratan-persyaratan minimal
yang harus dipenuhi dalam spesifikasi produk kilang minyak.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan karakteristik yang dimiliki oleh
minyak yang menyatakan kualitas minyak tersebut.
36
KEGIATAN BELAJAR IV Jurusan
Teknik Kimia
KEGIATAN BELAJAR IV Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi IV : Analisis Minyak dan Fraksinya
4.1 Metoda dan Macam- Macam Pemeriksaan Lab.
Metoda yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan
terhadap minyak dan produknya adalah :
1. ASTM (American Standard for Testing Material).
2. API (American Petroleum Institute)
3. IP ( Institute du Petrol)
4. ISI ( Indian Specification Institute)
Macam-macam pemeriksaan rutin yang dilakukan di laboratorium
dimaksudkan untuk melakukan pengawasan dan pengendalian pada
proses dan operasi pengilangan terutama menyangkut kualitas produk
yang dihasilkan.
Pemeriksaan rutin tersebut antara lain meliputi :
1. a. API Gravity dan Berat Jenis (specific gravity)
Berat jenis dan oAPI gravity menyatakan densitas atau berat
persatuan volume sesuatu zat. oAPI dapat diukur dengan Hidrometer
(ASTM D 287), sedangkan berat jenis dapat ditentukan dengan
piknometer (ASTM D 941 dan D 1217). Pengukuran o API gravity
dengan hydrometer dinyatakan dengan angka 0 s/d 100. Hubungan o
API gravity dengan berat jenis adalah sebagai berikut :
o API = atau BJ =
satuan berat jenis dapat dinyatakan dengan lb/gal atau lb/barrel atau
ton/m3. Tujuan dilaksanakan pemeriksaan terhadap oAPI gravity dan berat
jenis adalah untuk indikasi mutu minyak dimana makin tinggi oAPI
atau makin rendah berat jenis maka minyak tersebut makin berharga
karena banyak mengandung bensin. Sebaliknya makin rendah oAPI maka
mutu minyak makin rendah karena lebih banyak mengandung lilin.
37
Minyak yang mempunyai berat jenis tinggi berarti minyak tersebut
mempunyai kandungan panas (heating value ) yang rendah, dan
sebaliknya bila minyak mempunyai berat jenis rendah berarti memiliki
kandungan panas yang tinggi.
2. Tekanan Uap ( Reid Vapor Pressure)
Pemeriksaan tekanan uap RPV dilakukan dengan metoda ASTM D
323 untuk produk-produk yang mudah menguap dan tidak pekat seperti
mogas (motor gasoline) dan bensin alam (natural gasoline). Pemeriksaan
dilakukan pada suhu 100 oF, dan satuan tekanan uap ASTM dilaporkan
sebagai lb/in2 atau psia. Tekanan uap minyak yang sesungguhnya
dilaporkan lebih tinggi sekitar 5 – 9 % dari RVP.
Tekanan uap memberikan indikasi tekanan pada minyak yang
akan mengembang di dalam tempat tertutup, dan tekanan ini sangat
berarti bagi minyak yang mempunyai suhu sedemikian rendah dan tidak
dapat didistilasi pada tekanan atmosfir. Pemeriksaan RVP sangat penting
terutama :
a. Untuk keselamatan dalam transportasi minyak,
b. Untuk menghindari penyumbatan uap pada sistem umpan gasoline,
c. Untuk perencanaan tangki penyimpanan minyak dan
d. Untuk menandai karakteristik mudah tidaknya start up pada bahan
bakar untuk motor yang menggunakan penyalaan dengan busi.
RVP menggambarkan adanya kandungan komponen ringan berupa etan
dan propan.
3. Distilasi ASTM
Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk gasoline,
nafta, dan kerosene adalah dengan metoda ASTM-D 86, untuk bensin
alam dengan ASTM-D 216, dan untuk gas oil dengan ASTM-D 158.
Distilasi laboratorium dilakukan pada volume 100 ml dengan kecepatan
tetesan yang keluar adalah 5 ml/menit. Suhu uap mula-mula
menetes (setelah mengembun) disebut IBP (Initial Boiling Point). Suhu
uap dicatat pada setiap 10 ml tetesan yang terkumpul. Maksimum suhu
38
yang dicapai pada hasil distilasi 95 % dicatat sebagai End Point atau FBP
(Final Boiling Point).
Distilasi ASTM merupakan informasi untuk operasi di kilang
bagaimana fraksi-fraksi seperti komponen gasolin, bahan bakar jet,
minyak diesel dapat diambil dari minyak mentah yang disajikan melalui
performance dan volatilitas dalam bentuk persen penguapannya.
4. Titik Nyala dan Titik Api
Titik nyala (Flash Point) adalah suhu dimana uap yang berada di
atas minyak dapat menyala sementara atau akan meledak seketika kalau
ada api, sedangkan titik api (Fire Point) adalah suhu dimana uap yang
ada di atas minyak akan cepat terbakar seluruhnya secara terus
menerus.
Titik nyala dan titik api menunjukkan indikasi jarak titik didih , dimana
pada suhu tersebut minyak akan aman untuk dibawa tanpa adanya
bahaya terhadap api (tidak terjadi kebakaran). Peralatan yang umum
dipakai untuk pemeriksaan titik nyala dan titik api adalah Open Cup
(ASTM-D92) dan Pensky-Marten (ASTM-D93) untuk pemeriksaan minyak-
minyak berat., sedangkan peralatan Tag-tester (ASTM-D56) dipakai untuk
pemeriksaan minyak-minyak ringan.
Minyak-minyak berat yang akan diperiksa dipanaskan pada
kecepatan 10 oF per menit, sedangkan untuk minyak-minyak ringan pada
kecepatan 1,8 oF/menit. Pada tiap pemeriksaan, nyala api dimasukkan ke
dalam uap selama interval waktu 30 detik, lalu suhu dicatat.
5. Warna (Color)
Warna minyak menunjukkan indikasi kesempurnaan pada proses
penyulingannya. Untuk minyak-minyak yang berbeda jarak didihnya dan
berbeda asal minyak mentahnya akan mempunyai warna yang berbeda
pula, akan tetapi hal-hal lain dapat pula dibandingkan dimana warna
menyatakan tingkat kesempurnaan penyulingan. Produk-produk
penyulingan yang berwarna akan menunjukkan indikasi a) terjadinya
peruraian termis, b) masuknya material yang berwarna gelap seperti ter.
Perubahan warna oleh peruraian disebabkan karena suhu terlalu tinggi,
39
dan perubahan warna karena masuknya material gelap biasanya
disebabkan karena melubernya material itu kedalam peralatan yang
kapasitasnya telah maksimum.
Pemeriksaan yang dipakai pada pemeriksaan warna gasoline dan
minyak-minyak bakar adalah Saybolt Chromometer (ASTM-D156) atau IP-
87. Untuk pemeriksaan warna minyak-minyak pelumas, minyak-minyak
sekunder dan Petrolatum digunakan Union Calorimeter(ASTM-D155).
Secara visual minyak dapat dibedakan seperti kuning untuk mogas,
merah untuk premium , hijau untuk avgas, biru untuk bensin 2 tak atau
BB2L (bensin biru 2 langkah) dan jernih untuk minyak premix.
6. Viskositas
Viskositas suatu minyak adalah merupakan ukuran ketahanan
terhadap pengalirannya sendiri dan merupakan indikasi adanya minyak
pada permukaan bidang pelumasan. Viskositas dapat didefinisikan
sebagai gaya hambatan dalam satuan dyne yang diperlukan untuk
menggerakkan suatu bidang datar yang luasnya 1 cm2 sejauh 1 cm
dalam waktu 1 detik. Pengukuran viskositas dimaksudkan untuk
mengetahui kekentalan minyak pada suhu tertentu sehingga minyak
dapat dialirkan pada suhu tersebut, terutama pada sistim pemipaan dan
pemompaan minyak diesel dan minyak pelumas. Pada umumnya makin
ringan minyak bumi maka makin kecil viskositasnya dan sebaliknya.
Peralatan yang dipakai untuk pemeriksaan viskositas adalah
Saybolt Universal Viscosity (ASTM-D88). Viskositas yang dicatat adalah
lamanya waktu pengaliran minyak dalam suatu wadah dengan volume
tertentu melalui suatu lubang (orifice) tertentu pada suhu tertentu.
Apabila t adalah viskositas say bolt universal (dalam satuan detik), z
adalah viskositas dalam satuan centipoises dan s adalah berat jenis yang
diperoleh pada suhu yang sama, maka hubungannya adalah :
Viskositas kinematik, z/s = 0,219 t -
Pemeriksaan viskositas kinematik dilakukan dengan ASTM-D445
atau IP-71 menggunakan viskometer kapiler, merupakan suatu ukuran
terhadap waktu pengaliran minyak yang melawan gaya gravitasi dengan
40
tekanan yang merata terhadap densitas cairan. Angka viskositas dipakai
sebagai dasar untuk menentukan angka indeks viskositas, yaitu secara
empiris menggambarkan perubahan viskositas akibat perubahan suhu.
Bila indeks viskositas tinggi maka viskositasnya relatif tidak berubah
terhadap suhu, jika rendah berarti viskositasnya sangat dipengaruhi oleh
perubahan suhu.
7. Titik Kabut dan Titik Tuang.
Titik kabut (Cloud Point) dan titik tuang (Pour Point) dimaksudkan
untuk memperkirakan jumlah lilin yang terdapat dalam minyak. Seperti
diketahui bahwa semua minyak akan membeku jika didinginkan sampai
suhu yang cukup rendah, dan oleh karena itu pemeriksaan ini tidak
menunjukkan adanya sejumlah lilin ataupun padatan lain di dalam
minyak. Hal ini berarti bahwa pada pemeriksaan tersebut terlihat bahwa
lilin akan meleleh di atas titik tuangnya sehingga dapat dipisahkan
dari minyak. Titik kabut ini sangat diperlukan untuk minyak diesel HSD
(High Speed Diesel) untuk indikasi adanya penyumbatan lilin pada
saringan minyak halus (finer filter) sehingga mesin akan sulit beroperasi.
Indikasi minyak ini adalah makin rendah titik kabut maka makin banyak
kandungan lilin.
Titik kabut adalah suhu dimana terjadinya asap pada dasar
tabung reaksi (jar test) ketika minyak yang diperiksa (sesudah
dipanaskan) didinginkan tanpa pengadukan. Pemeriksaan titik kabut ini
dilakukan dengan metoda ASTM-D250 atau IP-219, dimana minyak
didinginkan minimum pada suhu 25 oF di atas titik kabutnya.
Titik tuang adalah suhu dimana minyak tidak dapat bergerak
karena membeku selama 5 detik ketika dimiringkan atau dituangkan
setelah melalui pendinginan pada setiap interval 5 oF. Pemeriksaan titik
tuang dilakukan dengan metoda yang sama dengan metoda titik kabut
yaitu ASTM-D97 atau IP-15, dimana minyak mula-mula dipanaskan
sampai suhu 115 oF sehingga semua lilin sudah terlarut, lalu didinginkan
hingga suhu mula-mula minyak sebelum dipanaskan (sekitar 90 oF). Titik
tuang biasanya dicatat lebih rendah 5 oC (8 – 10 oF) di bawah titik
41
kabutnya. Indikasi minyak ini adalah bahwa pada suhu yang rendah
minyak bakar (fuel oil) masih dapat dipompakan.
8. Karakteristik Ketukan atau Angka Oktan
Satuan intensitas ketukan dikenal sebagai angka oktan (Octane
Number) didefinisikan sebagai persen volume dari iso-oktan (2,2,4 tri
metil pentane) yang harus dicampurkan dengan normal heptan dalam
rangka untuk memberikan intensitas ketukan yang sama terhadap
minyak selama pengujiannya. Pada mesin yang memakai busi,
karakteristik anti ketukan digunakan untuk menentukan gejala fisik,
gejala kimiawi, perancangan mesin dan kondisi operasi. Bila angka oktan
dari suatu gasoline terlalu rendah dari spesifikasi yang diperlukan mesin,
maka akan terjadi ketukan yang berakibat akan menurunkan
performance (daya guna) mesin tersebut sehingga akan menyebabkan
kehilangan tenaga dan kerusakan pada mesin. Standar angka oktan
untuk Indonesia adalah 88 untuk premium, 95 untuk premix dan 98 untuk
super.
Metoda-metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan antara
lain ASTM-D908 atau D-2699 (research method) dan ASTM-D357 (Motor
method) dipakai untuk mogas (motor gasoline), ASTM-D614 atau D-2885
(Aviation method) dipakai untuk minyak kapal terbang baling-baling
(avgas = aviation gasoline), dan ASTM-D909 (Supercharge Method)
dipakai untuk minyak kapal terbang turbo jet (avtur = avation turbine).
Angka Oktan Riset (RON = Research Octane Number) ditentukan
dengan suatu metoda yang mengukur tingkat anti ketuk mogas dalam
suatu mesin dengan silender tunggal pada kondisi operasi ringan (ppm
rendah).
Angka Oktan Motor (MON = Motor Octane Number) terdiri dari :
a. Angka oktan > 100 (ASTM-D909), disebut rich mixture performance.
b. Angka oktan <100 (ASTM-D2700), disebut weak micture performance.
Angka oktan dapat dinaikkan pada mulanya memakai TEL (Tetra
Ethyl Lead), sedangkan pada perkembangan sekarang TEL sudah tidak
diizinkan lagi karena mengganggu lingkungan, maka formulasi gasoline
menjadi :
42
a. Campuran-campuran komponen hidrokabon, eter alifatik, alkohol
alifatik, methanol maksimum 3% volume, dan aditif.
b. Mengandung oksigen tidak lebih dari 2 %.
c. Gasoline harus diolah dengan proses fisika dan kimia sehingga
menghasilkan bensin bebas timah hitam (timbal).
d. Komponen bahan aditif harus hanya mengandung karbon, hidrogen
dan salah satu dari elemen oksigen atau nitrogen. Aditif yang
dianjurkan oleh Shell pada tahun 1991 adalah etanol maksimum 70%
vol, MTBE (Metil Tersier Butil Eter), ETBE (Etil Tersier Butil Eter), TAME
(Tersier Amil Metil Eter), DIPE (Di-Iso Propil Eter).
9. Uji Belerang (Sulfur)
Pemeriksaan terhadap kandungan sulfur di dalam minyak dapat
dilakukan dengan berbagai metoda antara lain :
a. ASTM-D90 untuk gasoline dan minyak-
minyak bakar, caranya adalah 10 gram minyak dibakar pada
sebuah lampu kecil dan hasil pembakarannya ditarik melalui suatu
larutan penyerap natrium karbonat. Kandungan sulfur ditentukan
dengan cara titrasi larutan natrium karbonat tak terpakai.
b. ASTM-D129 untuk pemeriksaan sulfur di
dalam minyak bakar residu dan minyak mentah, dengan cara oxygen
bomb method.
c. ASTM-D130 untuk pemeriksaan sulfur bebas
dan senyawa-senyawa sulfur yang bersifat korosif.
10. Pemeriksaan untuk bahan-bahan Bituminous dan setengah padat.
Pemeriksaan yang lebih umum untuk bahan-bahan yang
mengandung aspal adalah kelenturan (ductility), penetrasi, titik cincin
dan bola ringan dan pemeriksaan berat jenis. Pemeriksaan kelenturan
untuk aspal dilakukan dengan metoda ASTM-D113. Kelenturan aspal
adalah suatu pengukuran kapasitas pemanjangan atau peregangan yang
menunjukkan kemampuan zat ini untuk mengalir, sehingga akan
memperbaiki keretakan pada permukaannya.
43
Pemeriksaan penetrasi dilakukan dengan metoda ASTM-D5.
Penetrasi memungkinkan suatu jarum atau kerucut untuk menembus
suatu zat tanpa gesekan mekanik. Penetrasi untuk minyak-minyak gemuk
(grase) dan petrolatum dilakukan dengan metoda ASTM-D217. Minyak–
minyak residu diuji penetrasi, kelenturan, dan kelarutannya dalam CCl4
dengan metoda ASTM-D4. Tahi minyak atau ter merupakan minyak yang
dilapiskan pada jalan yang belum diberi aspal, ditentukan titik nyala,
viskositas, dan distilasinya dilakukan dengan menggunakan metoda
ASTM-D462.
11. Getah Minyak (Gum)
Penentuan getah minyak didalam gasoline telah menjadi suatu
test yang menyulitkan. Metoda test yang digunakan adalah ASTM-D381.
Pengujian ini menunjukkan jumlah getah minyak yang terdapat pada
waktu pengujian dan jumlah deposit yang mungkin terjadi pada
pemakaiannya jika gasoline dipakai dengan segera. Pemeriksaan untuk
stabilitas getah (gum stability) dilakukan dengan metoda ASTM-D525.
Pemeriksaan rutin laboratorium yang lain adalah :
a. Titik anilin (Aniline Point)
b. Bilangan setana (Cetane Number)
c. Indeks diesel
d. Titik asap (Smoke Point)
e. Bilangan cincin (Ring Number),
f. Indeks korelasi,
g. Nilai kalor,
h. Bilangan penetrasi,
i. Bilangan daya guna (Performance Number).
Titik anilin adalah suhu kesetimbangan yang minimum dimana
sejumlah volume anilin ditambahkan kedalam minyak sehingga
bercampur sempurna.
Bilangan Setana (cetane number) adalah % volume setana (C16H34) dan
metal naftalen yang equivalent dengan kualitas penyalaan bahan bakar
(minyak diesel) pada waktu pengujian.
Indeks Diesel (diesel index) didefisnisikan sebagai :
44
(titik anilin x oAPI gravity)/100
Bilangan setana atau indeks diesel menunjukkan mudah tidaknya
dilakukan start terhadap mesin pada suhu dan tekanan mesin yang
rendah pada operasi pembakaran sempurna. Bahan bakar (diesel) yang
mempunyai kualitas penyalaan yang jelek akan menyebabkan tidak
terjadi pembakaran (terjadi letupan), pelapisan piston oleh minyak,
pengotoran mesin oleh deposit dan operasi pembakaran tidak sempurna.
Titik asap (smoke point) adalah tinggi nyala yang dapat dihasilkan oleh
lampu standar tanpa terjadi langat (jelaga). Titik asap ini diperlukan
dalam spesifikasi kerosin dan minyak-minyak bakar.
Bilangan cincin (ring number) adalah menyatakan karakteristik
penyalaan minyak pada lampu, didefinisikan sebagai :
RN =
Indeks korelasi untuk minyak mentah menyatakan hubungan antara
titik didih dan berat jenis.
4.2 Spesifikasi Produk Kilang
Persyaratan yang diperlukan untuk menentukan spesifikasi
minyak, fraksi serta produk-produk kilang dimana produk kilang yang lain
berbeda satu sama lainnya. Pada pembahasan topik ini akan dibahas tiga
produk utama kilang yaitu mogas, kerosin dan minyak diesel.
1. Mogas (Motor Gasoline)
Persyaratan umum untuk gasoline (dapat dilihat pada Tabel 4.1)
antara lain : a) bebas air, getah minyak dan sulfur korosif, b) mempunyai
ketukan uap yang minimum c) pemanasan dan akselarasinya lebih
mudah, d) mempunyai kualitas anti ketukan, e) dapat diencerkan sendiri
dalam silinder mesin.
2. Bensin
Bensin sebagai bahan bakar pada motor bakar haruslah berfungsi
dengan memuaskan. Untuk maksud tersebut maka gasoline harus
mempunyai karakteristik sebagai berikut : a) dapat terbakar secara halus
45
dan pelan di dalam silinder tanpa terjadinya letupan, b) mudah menguap
sehingga cukup tersedia campuran uap bahan bakar dan udara dalam
silinder apabila mesin dihidupkan dalam keadaan dingin, c) tidak mudah
begitu menguap didalam pompa atau pipa ketika mesin dalam keadaan
panas yang akan menyebabkan penyumbatan saluran minyak ke
karburator, d) dalam kondisi normal dan mesin panas, minyak harus lebih
mudah menguap sehingga mengurangi pengaruh terbentuknya cairan
dalam manifold mesin.
Persyaratan teknis yang diperlukan oleh gasoline tergantung pada
bilangan oktan minyak yang dipasarkan. Secara umum persyaratan
tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.2.
3. Kerosin
Persyaratan kerosin sebagai bahan bakar dengan kualitas
standard dan kualitas industri dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Persyaratan Teknis Mogas
No Karakteristik Premium, ON = 85 Super, ON = 98
1.2.3.4.5.6.7.
WarnaKorosiKestabilan OksidasiResidu penguapanTotal sulfurRVP, kg/cm2
Kandungan Timbal
Orange< No 1min 360 menitmaks 4 mg/100 mlmaks 0,25 % beratmaks 0,70maks 0,56 mg/l
Merah< No 1min 360 menitmaks 4 mg/100 ml maks 0,20 % berat maks 0,70maks 0,80 mg/l
Tabel 4.2. Persyaratan Gasoline secara Umum
N
o
Karakteristik Kualitas Standar Kualitas Industri
1.2.
3.4.5.6.7.8.
Keasaman organikKualitas pembakarana.Nilai Arang, mg/kg minyakb.Lengas pada semprong gelasWarna (ATM)Warna (say bolt), minKorosi, copper stripTitik nyala, oCTitik asap, minTotal sulfur, % berat
Nol
Maks 20 tidak lebih
Gelap dari warna abu-abu
-21
< No 135
20 cmmaks 0,26
---
Gelap dari warna abu-abu
5,0-
< No 135--
46
Tabel 4.3 Persyaratan Kerosin sebagai Bahan Bakar
Sifat-Sifat Batasan Metoda ASTMTitik nyala, oF, minUji pembakaran, jam, minKandungan sulfur, %, maks Warna, say bolt chromWarna setelah pembakaranFBP, oF, maksTitik kabut, oF
115 16
0,13+ 21+ 16 572 5
D-56D-187D-129D-156D-156D-86D-97
Persyaratan kerosin yang terdapat dalam ASTM sama dengan pengujian
sifat-sifat minyak secara umum seperti yang terlihat pada tabel di atas.
Persyaratan kerosin sebagai minyak bakar dan untuk keperluan
penerangan tergantung pada permintaan konsumen ataupun ditentukan
oleh pemerintah. Persyaratan seperti yang tertera dalam Tabel 4.2. di
atas ditentukan oleh Pemerintah Federal India (ISI). ASTM tidak
mempublikasikan spesifikasi untuk kerosin. Kerosin yang banyak dipakai
sebagai minyak untuk keperluan rumah tangga tidak hanya harus
mempunyai kualitas pembakaran yang layak, tetapi harus juga aman
untuk dibawa dan dapat dipakai untuk keperluan lampu dan kompor.
Secara umum kerosin harus bebas dari air, zat aditif, getah minyak dan
zat-zat terlarut.
Kerosin yang lebih dikenal sebagai minyak pemanas merupakan
produk kilang yang murni mempunyai spesifikasi standar yaitu :
oAPI gravity : 43 – 45
Jarak didih : 350 – 550 oF.
4. Minyak Diesel
Karakteristik yang utama dari minyak diesel adalah
kebersihannya, kualitas penyalaan, fluiditas, volatilitas dan atomisasi.
Kebersihan minyak diesel meliputi residu karbon dan kandungan sulfur
yang terdapat dalam minyak. Kualitas penyalaan yang baik dinyatakan
dengan pengukuran bilangan setana (cetane number) atau indeks diesel
yang ditunjukkan dengan mudah tidaknya mesin di –start pada suhu
rendah, tekanan mesin yang rendah dan operasi mesin yang halus.
Fluiditas dan atomisasi minyak diesel ditandai dengan titik tuang (pour
47
point) dan viskositas minyak yang rendah, namun tidak sedemikian
rendah sehingga menyebabkan kesulitan pelumasan pada injektor,
kebocoran dan efisiensi yang rendah. Volatilitas minyak ditandai dengan
titik nyala, residu karbon, dan distilasi.
Secara komersil minyak diesel yang dijual di Amerika Serikat
dibagi dalam 4 kelas yaitu :
a. Kelas 1, untuk mesin diesel bus kota dan sejenis.
b. Kelas 2, untuk mesin diesel truk, traktor dan mesin-mesin sejenis.
c. Kelas 3, untuk mesin diesel kereta api.
d. Kelas 4, untuk mesin diesel kapal laut.
Di Indonesia minyak diesel dijual dalam 2 kategori yaitu minyak
diesel untuk kendaraan bermotor (ADO= Automotive Diesel Oil), dan
minyak diesel untuk keperluan industri (IDO = Industrial Diesel Oil).
Persyaratan minyak diesel untuk berbagai keperluan dari 4 klas dapat
dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Spesifikasi Minyak Diesel.
Karakteristik Kelas 1 Kelas 2 Kelas 3 Kelas 4
Gravity, oAPIViskositas pada 100 OF Kinematik, cs Saybolt Univ, detKandungan Sufur, % beratTitik anilin, oFResidu Karbon, %Abu, %Bilangan setanaIBP, oFFBP, oF
41,9
1,84 32,1 0,142148,6 0,057 0,0005 51,1356542
37,3
2,54 34,6 0,223146,2 0,088 0,0009 50,0380600
34,8
2,74 35,2 0,287140,2 0,117 0,001 47,0388618
34,0
2,79 35,4 0,543 139,3 0,163 0,0023 46,7397622
48
A.Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Sebutkan macam-macam metoda analisis minyak bumi dan jelaskan
!
2. Uraikan apa yang dimaksud dengan :
a. oAPI Gravity
b. Titik Nyala
c. Angka Oktan
d. Titik Kabut
3. Apakah perbedaan metoda distilasi ASTM-D86 dan ASTM-D158
B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar.
49
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
1………. Metoda yang digunakan untuk pengukuran kelenturan aspal
A ASTM-D381
2………. Penentuan getah minyak dalam gasoline B. ASTM D-903………. Mudah tidaknya dilakukan start terhadap
mesin pada suhu dan tekanan mesin yang rendah
C. Titik Tuang
4………. Metoda yang digunakan untuk menentukan gasoline dalam minyak bakar D. ASTM-D 909
5………. Pemeriksaaan distilasi laboratorium yang dilakukan terhadap kerosin E. ASTM D-113
6………. Suhu dimana minyak tidak dapat bergerak karena membeku F.Index Diesel
7………. Metoda yang digunakan untuk pengujian angka oktan pada minyak kapal terbang G. Angka Oktan
8………. Pemeriksaan sulfur dalam minyak bakar residu dan minyak mentah
H. ASTM-D86
I. ASTM D-158J. Titik Beku
A.Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan metoda analisis minyak dan fraksinya !
2. Apa tujuan dilakukannya pemeriksaan rutin di Laboratorium ?
3. Sebutkan macam-macam metoda pemeriksaaan terhadap minyak
dan produknya !
4. Sebutkan karakteristik yang dimiliki oleh minyak dengan adanya
angka oktan!
B. Pilihlah salah satu jawaban di bawah ini yang menurut anda paling benar !
50
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Untuk mengetahui indikasi mutu minyak dimana minyak tersebut
banyak mengandung bensin, pemeriksaaan rutin yang diperlukan
adalah :
a. Warna c. Distilasi ASTM
b. Titik nyala d. oAPI gravity dan berat
jenis
2. Untuk menunjukkan adanya indikasi ukuran ketahanan terhadap
pengaliran minyak dan adanya minyak pada permukaan bidang
pelumasan maka pemeriksaan rutin yang diperlukan adalah :
a. Titik kabut c. Warna
b. Viskositas d. o API Gravity
3. Persen volume dari iso oktan yang harus dicampur dengan normal
heptan dalam rangka untuk memberikan intensitas ketukan yang
sama terhadap minyak selama pengujiannya dinamakan :
a. Titik kabut c. Uji belerang
b. Iso oktan d. Angka Oktan
4. Karakteristik minyak dengan angka oktan > 100 disebut :
a. Weak mixture performance c. Rich mixture performance
b. Angka oktan riset d. ASTM-D 614
5. Standar angka oktan untuk premium adalah :
a. 88 c. 90
b. 98 d. 95
6. Metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan pada mogas
adalah :
a. ASTM D 614 c. ASTM D-357
b. ASTM D-2885 d. ASTM-D269
7. Bilangan yang menunjukkan mudah tidaknya dilakukan start
terhadap mesin pada suhu dan tekanan mesin yang rendah pada
operasi pembakaran sempurna dinamakan :
a. Titik asap c. Titik anilin
b. Indeks diesel d. Indeks korelasi
8. Salah satu karakterisasi yang harus dimiliki oleh minyak gasolin
adalah:
a. Dapat terbakar secara halus c. Indeks korelasi > 0,1
51
b. Titik anilin tinggi d. Angka oktan 98
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Hancock, E.G., 1985. Critical Report on Applied Chemistry. Technology of Gasoline, Blackwell Scientific Publications. Oxford.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, 4th ed, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
52
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
4. Pandey G.N., 1994. A Textbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
EVALUASI PERSEDIAAN MINYAK DAN PRODUKSINYA
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mengetahui cara-cara mengevaluasi persediaan minyak dan produknya
yang ada dalam inventori melalui pengolahan pendahuluan di dalam
Pilot Plant berdasarkan karakteristik dan sifat-sifat umum minyak.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
53
KEGIATAN BELAJAR V Jurusan
Teknik Kimia
1. Mahasiswa mampu memperkirakan jenis minyak yang akan diolah
berdasarkan data yang ada.
2. Mahasiswa dapat menentukan jenis minyak yang akan diolah
berdasarkan basis penggolongan minyak.
3. Mahasiswa mampu memanipulasi besaran fisik dari produk yang
dievaluasi untuk memperbaiki kondisi operasi.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja alat pilot plant.
Lembar Informasi V : Evaluasi Persediaan Minyak dan Produknya
5.1 Karakteristik Minyak Mentah
Karakteristik fisik, dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat
produk ataupun fraksi yang dihasilkannya sangat dipertimbangkan
dalam persiapan pengolahannya. Karakteristik minyak-minyak tersebut
(minyak mentah, fraksi-fraksi dan produk akhir) tergantung pada jenis
minyak yang diolah yang meliputi konsentrasi hidrokarbon, tipe minyak
serta adanya senyawa-senyawa pengotor. Hasil ini dimaksudkan untuk
mendapatkan efisiensi kilang yang tinggi dalam pengolahannya
54
KEGIATAN BELAJAR V Jurusan
Teknik Kimia
sehingga operasinya lebih ekonomis, dimana proses pengolahannya
tidak atau kurang memerlukan pengolahan khusus (treating) terhadap
senyawa-senyawa pengotor yang dikandungnya.
Untuk melakukan proses pengolahan maka suatu kilang
memerlukan beberapa informasi terhadap minyak mentah yang akan
diolah menjadi fraksi-fraksi atau produk akhirnya. Informasi tersebut
dapat diperoleh dari data lab berupa distilasi ASTM, maupun data crude
oil dari Pilot Plant. Data yang diperlukan terhadap analisis menyeluruh
minyak mentah meliputi bagaimana data diperoleh, bagaimana fungsi
perhitungan dari data primer, bagaimana interpretasi data serta
bagaimana cara menggunakannya.
Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak antara lain :
1. Sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak mentah.
Informasi yang diperlukan adalah oAPI, kandungan sulfur, viskositas,
titik tuang, warna dan kandungan nitrogen.
2. Prosentase senyawa sulfur (impurities) seperti sulfur, garam dan
emulsi yang menyebabkan kesulitan pada proses pengolahan
nantinya.
3. Data operasi dan perencanaan.
Data yang diperlukan berupa kurva hubungan antara suhu dan
gravity versus persen distilasi seperti :
a. Kurva fraksionasi atau TBP (true boiling point)
b. Kurva kesetimbangan atau flash vaporization
c. Kurva oAPI atau berat jenis tiap fraksi hasil distilasi
4. Kurva sifat-sifat fraksi versus persen distilasi (mid percent) sifat rata-
rata beberapa fraksi versus persen hasil yang akan dicapai.
Beberapa kurva sifat umum tersebut adalah :
a. Kurva viskositas fraksi minyak pelumas
b. Kurva bilangan oktan fraksi gasolin
c. Kurva titik anilin dari fraksi minyak pelarut, kerosin, atau minyak
d. Kurva penetrasi residu aspal
e. Kurva viskositas residu distilasi
5. Data produk-produk akhir.
55
Informasi produk akhir diperoleh dari Pilot Plant baik berupa batch still
maupun semi batch still. Informasi yang diperoleh meliputi sifat-sifat
umum dan yield yang dihasilkan melalui proses distilasi seperti kurva
distilasi. Berdasarkan data yang diperoleh dari informasi-informasi
tersebut di atas dapat diperkirakan jenis minyak yang akan diolah.
Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan produk-produknya
dapat dilakukan dengan mengetahui faktor karakteristik, indeks
viskositas, dll.
a. Faktor Karakteristik
Faktor karakteristik minyak dapat dihitung berdasarkan definisi
sebagai berikut :
K =
Dimana Tb adalah titik didih molal rata-rata, dan S adalah berat jenis
pada 60 oF. Faktor karakteristik sangat erat hubungannya dengan
viskositas, titik anilin, berat molekul, suhu kritis, persen hidrokarbon, dll.
Oleh karena itu hampir semua data lab dapat dipakai memperkirakan
faktor karakteristik.
b. Indeks Viskositas
Indeks viskositas mempunyai skala 0 s/d 100 yang
menunjukkan kecepatan perubahan viskositas terhadap suhu. Index
viskositas 100 berarti minyak cenderung menjadi tidak pekat pada suhu
rendah atau menjadi encer pada kenaikan suhu. Minyak-minyak dengan
dasar parafin mempunyai indeks viskositas hampir 100, sedangkan
minyak-minyak dasar naften mempunyai indeks viskositas sekitar 200,
dimana proses pemisahannya dapat menurunkan indeks viskositas
minyak asalnya. Indeks viskositas dapat ditentukan dengan mengetahui
viskositas say bolt pada 100 dan 210 oF.
c. Konstanta Viscosity – Gravity
Konstanta ini meliputi viskositas dan juga berat jenis seperti
terlihat pada hubungan berikut ini :
56
KVG =
Dimana G adalah berat jenis pada suhu 60 oF, dan V dalah viskositas
pada suhu 100 oF, persamaan tersebut pada umumnya dipakai untuk
minyak-minyak pelumas.
d. Indeks Korelasi
Indeks korelasi sebagaimana juga faktor karakteristik
mempunyai hubungan dengan titik didih dan berat jenis, seperti terlihat
pada korelasi berikut ini :
IK =
Dimana TB adalah titik didih mutlak skala Kelvin (oK), G adalah berat
jenis pada 60/60 oF. Berdasarkan faktor karakteristik dan index
viskositas maka minyak mentah dapat dikelompokkan sebagai berikut :
Group Faktor Karakteristik Indeks Viskositas
I II
IIIIV
V
12,1 – 12,611,9 – 12,211,7 – 12,011,5 – 11,811,3 – 11,6
80 – 100 60 – 80 40 – 60 20 – 40 0 - 20
5.1.1 Tipe Minyak Mentah
Minyak bumi sangat bervariasi dalam komposisinya bila dilihat
dari berat jenisnya mulai dari bahan yang hampir seperti gas dengan
gravity 65 oAPI sampai ke bahan yang setengah padat seperti aspal
yang mempunyai gravity 10 oAPI. Penggolongan minyak mentah dapat
juga dilakukan dengan melihat kandungan sulfur, yaitu 0,03 % pada
minyak yang mempunyai gravity sekitar 14 oAPI untuk minyak yang
berasal dari Irak.
Minyak mentah dapat pula digolongkan sebagai minyak asam
(sour) karena mengandung hidrogen sulfida. Minyak mentah
diklasifikasikan sebagai minyak masam jika mengandung hidrogen
sulfida terlarut lebih besar dari 0,05 ft3 per 100 galon minyak sebagai
minyak masam, karena minyak tersebut bersifat racun yang sangat
57
membahayakan. Minyak-minyak yang digolongkan masam berasal dari
Amerika Serikat (Texas, New Mexiko, Kansas, Wyoming, Arkansas) dan
sebagian berasal dari Timur Tengah. Minyak-minyak yang berasal dari
California, Venezuela dan Mexico mengandung sulfur tinggi, tetapi tidak
mengandung hidrogen sulfida sehingga tidak digolongkan sebagai
minyak masam. Bervariasinya karakteristik minyak mentah
menghasilkan produk yang beragam, dan bervariasinya teknik
pengolahan dan konversi yang digunakan pada kilang yang berbeda,
maka prosedur analisis comprehensive tidak mungkin dipertimbangkan
untuk dikembangkan dan distandarisasi menjadi satu metoda. Prosedur
dan cara perhitungan analsis minyak mentah dapat dilihat pada Tabel
5.1 dan Tabel 5.2.
5.2 Evaluasi Produk Kilang
Sifat sifat dasar produk kilang dapat ditentukan dari faktor
karakteristik dan titik didih produk tersebut. Besaran-besaran fisik dan
sifat-sifat umum yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang
adalah :
1. Sulfur dalam produk
Jumlah rata-rata sulfur dalam produk awal (straight run products)
berkait dengan jumlah sulfur yang terdapat dalam minyak mentah yang
diolah.
2. Titik nyala (flash point)
Perkiraan hubungan antara titik nyala dengan persen jarak didih
(0 – 10 %) dikemukan oleh Nelson sebagai berikut :
Untuk fraksi distilasi = 0,64 T – 100
Untuk minyak mentah = 0,57 T - 100
Jarak didih yang lebar mempunyai beberapa pengaruh terhadap titik
nyala atau pada suhu penyalaan. Pada titik nyala atau suhu penyalaan
tekanan uap beberapa material adalah sebagai berikut :
Material sangat mudah menguap……… 20 mm
Gasoline ……………………………………..… 14 mm
58
Kerosine, distilat, residu ………………….. 5 mm
Minyak-minyak pelumas …………………. 1 mm
Ketinggian tekanan uap mempunyai pengaruh terhadap penurunan titik
nyala, dan sebaliknya tekanan menaikkan titik nyala
Tabel 5.1 Kerangka Prosedur Analisis Rutin Minyak Mentah
No Analisis Karakteristik
1. Penentuan minyak mentah Gravity, warna, kandungan S dan N, viskositas, titik tuang.
2. Distilasi pada tekanan Atm 1. Cut 10 fraksi distilat pada interval 25 oC dari 50–275 oC.
2. Penentuan pada tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias.
3. Distilasi pada tek 40 mm Hg 1. Cut 5 fraksi distilat yang diperoleh dari residu distilasi atm pada interval 25 oC dari 200 – 300 oC
2. Penentuan untuk tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias, viskositas dan titik kabut.
4. Analisis residu Berat, gravity, residu karbon
5. Perhitungan 1. Volume dan gravity : gasolin ringan, gasolin dan nafta, distilat kerosin, gas oil, distilat pelumas dan residu.
2. Indeks korelasi fraksi.3. Spesifik dispersi fraksi.
3. Tekanan Uap
Tekanan uap untuk gasoline pada jarak 8 – 14 RVP kira-kira sama
dengan persen butan di dalam gasoline dengan tekanan 8 psi
mengandung kira-kira 6,6 % butan, dan 12 – 14 psi tekanan uap
gasoline mengandung kira-kira 14 % butan.
Tabel 5.2. Prosedur Pengujian dan Analisis Minyak dan Fraksinya
Material yang
Dianalisis
Sifat-sifat yang Ditentukan Prosedur Pengujian dan Kondisi
Berat Jenis Piknometer botol pada 60/60 oF.
59
Minyak mentah
Warna ASTM –D1500Kandungan Sulfur ASTM-D129Kandungan Nitrogen KjeldahlViskositas ASTM-D88 (Saybolt)
ASTM-D445 (Fenske)Jika vis ssu < 50 detik tidak ada vis lain yang ditentukan. Jika vis ssu 50-99 detik pada 100 oF maka vis juga ditentukan pada 77 oF. Jika vis ssu > 100 detik pada 100 oF maka vis juga ditentukan pada 130 oF.
Titik Tuang ASTM-D97Fraksi distilat pada tek Atm
Berat Jenis Neraca Westphal pada 60/60 oF.
Indeks Bias ASTM-D1218 pada 20 oCFraksi distilat pada tek40 mm Hg
Berat Jenis Piknometer pipet pada 100/60 oF.
Indeks Bias ASTM-D1218 pada 20 oCViskositas ASTM-D445Titik Kabut ASTM-D97
Residu Berat Jenis Piknometer botol pada 60/60 oC
Residu Karbon ASTM-D524 (ramsbottom)
4. Gravity
o API gravity atau berat jenis biasanya dilaporkan sebagai bagian
dari analisis minyak mentah atau produk-produknya, dan karena itu
tidak ada metoda perkiraan secara cepat yang dapat digunakan. Bila
faktor karakteristik diketahui maka berat jenis atau oAPI gravity dapat
dihitung dengan persamaan :
bj =
5. Titik tuang dan titik beku
Suhu pembekuan tidak dapat diestimasi secara teliti karena
tidak ada cara umum untuk mengklasifikasi minyak selain faktor
karakteristik, indeks korelasi, titik aniline dan sebagainya. Titik tuang
biasanya lebih rendah dari titik beku.
60
6. Viskositas
Jarak harga viskositas yang umum beberapa produk kilang
minyak ditentukan berdasarkan suhu minyak yang diukur. Viskositas
bukanlah sifat aditif. Apabila campuran 1% vol minyak dengan viskositas
500 dan 1% vol minyak dengan viskositas 100 pada suhu yang sama,
secara resultan viskositas campuran minyak tersebut bukanlah 300
tetapi mendekati harga rata-rata sekitar 200 pada masing-masing 50 %
campuran.
5.3 Peralatan Evaluasi
Peralatan untuk mengevaluasi minyak mentah, fraksi dan
produk-produknya yang dilakukan dalam laboratorium adalah distilasi
TBP, distilasi ASTM, dan distilasi EFP. Evaluasi minyak mentah dalam lab
yang dilakukan dalam suatu operasi yang mirip dengan kilang yang
sesungguhnya disebut Pilot Plant, sedangkan analisis minyak yang
menyeluruh dan definitif disebut dengan Crude Essay.
Pilot Plant pada prinsipnya adalah peralatan distilasi yang
disebut true boiling point distillation (distilasi TBP). Menara distilasinya
menggunakan 15 s/d 60 tray dengan ratio refluk 5/1. Distilasi TBP
beroperasi secara batch pada tekanan atmosfir atau pada tekanan
hampa.
Distilasi ASTM dilakukan untuk produk minyak maupun fraksinya
secara batch tanpa tray dan refluks, serta beroperasi pada tekanan
atmosfir ataupun hampa, sedangkan distilasi EFV (equilibrium flash
vaporization) jarang dilakukan karena mahal dan memakan waktu yang
lama serta beroperasi pada tekanan di atas atmosfir.
Macam-macam distilasi di Laboratorium :
1. Distilasi Engler (ASTM-D 86)
Percobaan dilakukan dengan 100 cc minyak pada kecepatan
pemanasan untuk tetesan pertama adalah 5 – 10 menit dan selanjutnya
dengan 4 – 5 cc per menit. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama
disebut IBP (Initial Boiling Point) , selanjutnya suhu dicatat pada 5 cc, 10
61
cc dan seterusnya setiap kenaikan 10%. Suhu uap maksimum pada
tetesan hasil akhir disebut FBP (Final Boiling Point).
Kekurangan distilasi ini adalah :
a. Labu godok tidak diisolasi dari udara sekeliling sehingga refluks selalu
berubah
b. Terdapat hidrokarbon yang mempunyai titik didih lebih kecil dari IBP
sehingga sulit menentukan persen penguapannya
c. Tekanan operasinya rendah (1 atm) sehingga produk sedikit karena
belum terjadi perengkahan, proses perengkahan terjadi pada suhu
maksimum 700 oF
d. Angka hasil bukan angka pasti karena termometer tidak sepenuhnya
kena panas yang merata sehingga perlu dikoreksi dengan stem
thermometer.
2. Distilasi hampa (ASTM-D 1160)
Distilasi ini sama dengan ASTM-D 86, hanya percobaan dilakukan
pada tekanan hampa 10 mm Hg dan suhu tinggi sampai dengan 1000 oF
setelah dikoreksi terhadap tekanan atmosfir. Kekurangan distilasi ini
sama dengan distilasi atmosfir, kecuali alat pengukur panasnya
menggunakan Thermo Couple dan stem koreksi tidak diadakan.
3. Distilasi TBP (distilasi 15/5)
Percobaan dilakukan pada menara fraksionasi dalam pilot plant
dengan 15 pelat dan ratio refluks 5 : 1. Kondisi operasi adalah 600 oF
dan tekanan 1 atm.
Diperolehnya informasi yang benar dari fraksi-fraksi minyak yang
dikumpulkan maka dari distilasi-distilasi tersebut dapat dibuat grafik
distilasi sebagai berikut :
a. Kurva % vol hasil distilasi terhadap suhu penguapan (true boiling
point), gravity dan viskositas.
b. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, angka oktan, dan FBP dari
beberapa fraksi gasoline.
c. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, viskositas, titik tuang, titik
aniline, dan kandungan sulfur dari gasoline.
62
d. Kurva hasil dari crude terhadap gravity, viskositas, titik tuang dari
hasil bottom (produk bawah) atau crude yang tidak menguap.
A. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Tuliskan informasi (data) apa saja yang diperlukan oleh kilang
untuk melakukan suatu proses pengolahan minyak mentah
sebelum minyak diolah menjadi produk-produknya ! Besaran fisik
apa saja yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang ?
2. Jelaskan salah satu prinsip kerja alat Pilot Plant yang ada di Lab
saudara !
B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !
1. Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak untuk mengetahui
sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak adalah :
a. oAPI c. Titik nyala
b. Berat jenis d. Density
2. Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan produk-produknya
dapat dilakukan dengan mengetahui :
a. Indeks bias c. Indeks viskositas
b. Titik tuang d. Gravity
3. Metoda yang digunakan untuk pengujian dan analisis minyak
dalam menentukan titik tuang adalah :
a. ASTM D-86 c. ASTM D-128
b. ASTM D-97 d. ASTM D-129
4. Peralatan kilang yang sering dipergunakan sebagai alat penukar
panas adalah :
63
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
a. Distilasi c. Evaporator
b. Reaktor d. Heat Exchanger
5. Peralatan yang sering digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi
minyak berdasarkan perbedaan titik didih adalah :
a. Distilasi c. Tangki pemisah
b. Heat Exchanger d. Reaktor
6. Peralatan distilasi yang menggunakan tray 15 s/d 60 dengan refluk
ratio 5/1 disebut :
a. Distilasi ASTM c. Distilasi TBP
b. Distilasi biner d. Distilasi multi komponen
7. Pada percobaan distilasi, suhu uap yang dicatat pada tetesan
pertama disebut :
a. FBP c. ASTM D-86
b. IBP d. TBP
8. Salah satu persyaratan yang diperlukan untuk mengklasfikasikan
minyak mentah dan produk-produknya adalah :
a. Indeks viskositas c. Titik tuang
b. Titik didih d. Titik nyala
64
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Besaran fisik apa saja yang diperlukan untuk mengevaluasi produk
kilang ?
2. Informasi apa saja yang diperlukan untuk mengolah minyak
mentah ?
B. Berilah tanda huruf B bila pernyataan dari soal-soal di bawah ini adalah benar dan berilah tanda huruf S bila salah !
1. Karakteristik fisik dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat produk atau fraksi yang dihasilkan sangat dipertimbangkan dalam pengolahannya.
……….
2. Data operasi perencanaan dan besaran fisik diperlukan oleh kilang minyak.
……….
3. Karakteristik yang diperlukan untuk menganalisis penentuan minyak mentah adalah berat jenis, gravity dan volume.
………
4. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut Final Boiling Point (FBP) ……….
5. Distilasi TBP adalah distilasi yang dipergunakan untuk menunjukkan nisbah refluk 5 : 1 ……….
65
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Bland W.F. and Davidson, R.l., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed.Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Watskin, R.N., 1983. Petroleum Refinery Distillation. Gulf Publishing Co. Houston Texas.
66
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
SIFAT FISIK MINYAK DAN PRODUKNYA
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Memahami pengertian tentang sifat-sifat fisik minyak dan produknya
sebagai dasar untuk dapat melakukan perhitungan tentang operasi
pengilangan minyak bumi.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan kandungan
panas yang dimiliki oleh minyak dan produknya.
2. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan panas yang dikandung oleh minyak dan produknya.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan densitas,
viskositas dan tegangan muka minyak dan produknya.
4. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan densitas, viskositas dan tegangan muka.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan titik didih,
titik kritis dan tekanan uap minyak dan produknya.
6. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan titik didih, titik kritis dan tekanan uap yang dimiliki oleh
minyak dan produknya.
67
KEGIATAN BELAJAR VI Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi VI : Sifat Fisik Minyak dan Produknya
6.1 Kandungan Panas
6.1.1 Panas Laten
Panas jenis minyak/produknya didefinisikan sebagai jumlah
panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 derajat dari sejumlah
berat minyak/produknya. Berat jenis minyak atau fraksi merupakan
fungsi yang berbanding lurus dengan suhu, dan juga tergantung pada
berat jenis (specific gravity). Untuk uap minyak yang mempunyai
tekanan 0 – 1 atm maka panas jenisnya dapat diperoleh dari Grafik 5-1
dan 5-2 Nelson atau Maxwell halaman 88 – 91, sebagai fungsi dari oAPI
gravity dan suhu atau titik didih volume rata-rata (VABP = Volume
Average Boiling Point ). Untuk minyak yang mempunyai tekanan lebih
dari 1 atm maka panas jenis dihitung dari diagram entalpi dengan
menentukan kemiringan garis (slope) hubungan antara entalpi dan suhu
pada tekanan dan suhu tertentu. Data panas jenis tersebut dapat dilihat
pada Section 7 Maxwell halaman 93 – 97.
6.1.2 E n t a l p i
Kandungan panas atau entalpi cairan dan gas-gas minyak dapat
diperoleh secara memuaskan dari Grafik 5-3 Nelson. Untuk hidrokarbon
ringan (parafin dengan titik didih rendah, olefin dan aromatik) dapat
diperoleh dari Section 7 Maxwell halaman 98 – 113 berdasarkan entalpi
68
KEGIATAN BELAJAR VI Jurusan
Teknik Kimia
sama dengan nol untuk cairan pada – 200 o F. Untuk fraksi minyak berat
dimana komposisi hidrokarbon tidak diketahui, tetapi o API dan data
distilasi tersedia, maka entalpinya dapat diperoleh dari Section 7
Maxwell halaman 114 - 127 berdasarkan entalpi sama dengan nol
dengan MnABP 200 o F - 800 oF.
Total panas pada tekanan atmosfir dapat dihitung dengan
menentukan panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 lb minyak cair
sampai mencapai titik didih atmosfirnya, penguapan cairan pada titik
didih tersebut, dan pemanasan uap sampai suhu tertinggi terakhir
menggunakan panas jenis uap, tetapi cara ini tidak dapat digunakan
untuk tekanan hampa atau kelewat tinggi (super atm).
6.1.3 Panas Laten Penguapan.
Panas laten penguapan yang lazim disebut panas laten
didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 lb
cairan pada titik didihnya pada tekanan atmosfir. Penguapan dapat
terjadi pada tekanan lain atau suhu lain. Panas laten berubah dengan
berubahnya suhu atau tekanan dimana terjadi penguapan. Panas laten
pada tekanan atmosfir untuk fraksi minyak bumi dapat dilihat pada
Grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.
Panas laten penguapan suatu senyawa adalah perbedaan
entalpi antara uap jenuhnya dengan cairan jenuh pada suhu konstan
dan dapat dinyatakan kedua-duanya sebagai fungsi suhu atau tekanan
uap.
Panas laten pada suhu tertentu dapat ditentukan berdasarkan titik didih
normalnya sebagai berikut :
= B T/TB
Dimana = Panas penguapan pada suhu T
B = Panas penguapan pada titik didih normal pada TB
= factor koreksi yang diperoleh dari grafik 5-6 Buku Nelson.
6.2 Densitas, Viskositas, dan Tegangan Muka
6.2.1 Densitas dan Berat Jenis
69
Densitas didefinisikan sebagai berat persatuan volume, dan
pada industri perminyakan biasa dinyatakan dalam lb/gal. Hubungan oAPI gravity dengan berat jenis adalah :
o API =
Perkiraan densitas produk-produk minyak bumi pada beberapa suhu
dapat diperoleh dari Grafik 5-14 Nelson. Densitas untuk beberapa
senyawa hidrokarbon jenuh dapat dilihat pada Section 8 Maxwell
halaman 138 – 142. Densitas untuk gas dapat diperoleh dari sifat-sifat
gas ideal atau gas sejati melalui hubungan P-V-T.
6.2.2 V i s k o s i t a s
Hubungan antara viskositas dengan titik didih, oAPI gravity dan
faktor karakteristik dapat dilihat pada Grafik 5–10 dan 5–11 Nelson.
Perubahan viskositas karena tekanan dan suhu dapat dilihat pada Grafik
4-43 dan 4-45 Nelson. Penggunaan grafik-grafik tersebut dimaksudkan
untuk mengetahui viskositas pada dua buah suhu, atau untuk
mengetahui satu viskositas dan satu indeks viskositas.
Viskositas kinematik atau dalam satuan centipoise dapat diperoleh
dengan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut :
v = / = 0,219 t -
dimana t adalah viskositas Saybolt Universal dalam satuan detik,
adalah viskositas dalam satuan centipoise dan adalah berat jenis,
dimana semua besaran tersebut berada dalam suhu yang sama.
Untuk viskositas uap kritis dan hidrokarbon ringan dapat diperoleh dari
Grafik 5-16 Nelson atau melalui persamaan sebagai berikut :
c = 7,7
dimana M adalah berat molekul, Tc adalah suhu kritis dalam o K, dan Pc
tekanan kritis dalam satuan atm.
Viskositas untuk fraksi-fraksi minyak tertentu dapat dilihat pada Grafik
5–17 s/d 5–20 Nelson.
70
6.3 Titik Didih, Titik Kritis dan Tekanan Uap
6.3.1 Titik Didih
Sifat-sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai
hubungan yang erat dengan titik didih rata-rata seperti terlihat pada
Tabel 6.1. Titik didih rata-rata (MABP = Molal Average Boiling Point) lebih
memuaskan dibandingkan dengan data distilasi dalam persen cairan
hasil penguapan yang dialurkan dengan suhu penguapan. Hubungan
titik didih rata-rata dapat dilihat pada Grafik 5-4 dan 5-5 Nelson.
Titik didih rata-rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling
Point) langsung dapat dihitung dari data distilasi dalam bentuk persen
volume distilasi terhadap suhu penguapan, baik pada distilasi TBP
maupun distilasi ASTM seperti terlihat pada Tabel 6.2.
Tabel 6.1 Hubungan Titik Didih dan Sifat Fisik
No Macam Titik Didih Sifat-Sifat Fisik
1
23
4
Titik didih rata-rata volume (VABP)
Titik didih rata-rata berat (WABP)Titik didih rata-rata molal (MABP)
Titik didih rata-rata (MeABP)
Viskositas dan panas jenis ( dan Cp)Suhu kritis nyata (Tc)Suhu kritis pseudo (T/Tc) dan ekspansi termis (kt)Berat molekul (M), faktor karakteristik (K), berat jenis (), tekanan kritis pseudo (P/Pc) dan panas pembakaran (Hc).
Tabel 6.2 VABP berbagai Minyak
Jenis Minyak
Grafik DistilasiTBP ASTM
Minyak mentah tv = tv =
Fraksi-
fraksi tv = tv =
Titik didih rata-rata yang lain dapat dihitung dengan
menggunakan VABP serta sudut garis miring (slope) dari grafik 5-4 dan
5-5 Nelson. Slope dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
71
S =
Hubungan antara titik didih rata-rata molal (MABP) dan titik didih rata-
rata volumetric (VABP) terhadap sifat- sifat fisik lain seperti oAPI gravity,
berat molekul, faktor karateristik, suhu kritis dan tekanan kritis, dapat
dilihat pada Grafik 5-9 s/d 5-12 Nelson.
Faktor karakteristik yang ditentukan dari titik didih rata-rata
(mean average boiling point) dan oAPI gravity merupakan petunjuk yang
dapat dihubungkan dengan sifat-sifat lain minyak bumi.
Harga K untuk bermacam-macam minyak adalah sebagai berikut:
1. Minyak Mentah
a. Minyak dasar parafin : 12,6 - 13,2
b. Minyak dasar olefin : 12,3 - 12,8
c. Minyak dasar diolefin : 11,6 - 12,1
d. Minyak dasar naften : 11,0 - 11,7
e. Minyak dasar aromatik : 9,8 - 11,0
2. Fraksi-Fraksi
a. Gasolin rengkahan : 11,5 – 11,8
b. Umpan perengkahan : 10,5 – 11,5
c. Stock recycle : 10,0 – 11,0
d. Residu rengkahan : 9,8 – 11,0
6.3.2 Tekanan Uap
Tekanan uap atau kecenderungan cairan untuk menguap diikuti
oleh proses–proses kondensasi, penguapan fraksionasi, dan lain-lain
diperlukan untuk menghitung koreksi titik didih pada suatu tekanan
yang berubah ke tekanan yang lain. Tekanan uap campuran merupakan
tekanan terendah yang diperlukan untuk mencegah terjadinya
penguapan pada suatu suhu tertentu.
Secara kualitatif pada tekanan yang rendah maka tekanan uap
merupakan petunjuk untuk menentukan kesetimbangan antara uap dan
cairannya. Hubungan tekanan uap dan suhu penguapan senyawa
hidrokarbon dapat dilihat pada Grafik 5-25 s/d 5-27 Nelson, atau pada
72
Maxwell halaman 27 - 44 untuk mengubah grafik distilasi pada tekanan
rendah menjadi tekanan basis 1 atm.
Apabila jarak antara tekanan uap sangat besar maka diperlukan
koreksi terhadap titik didih minyak berdasarkan hubungannya dengan
faktor karakteristik. Mekanisme koreksi untuk faktor karakteristik
tersebut adalah 10 oF pada tekanan penguapan antara 0,1 mm sampai
tekanan atmosfir.
Koreksi tersebut mempunyai hubungan sebagai berikut :
dt = - 2,5 (k-12) log P2/P1
dimana dt adalah koreksi suhu penguapan dalam oF, K adalah faktor
karakteristik dan P2/P1 adalah tekanan uap tertinggi dan terendah dalam
satuan mmHg.
6.3.3 Titik Kritis
Suhu dan tekanan kritis nyata (true critical temperature &
pressure) adalah titik dimana semua perbedaan antara fasa cairan dan
fasa uap tidak ada lagi. Pada titik tersebut komposisi tersebut menguap
sempurna pada suhu konstan, meskipun tekanannya dinaikkan. Apabila
tekanan dinaikkan, maka komponen tersebut mengembun seluruhnya
dan tidak dapat diuapkan lagi meskipun suhunya dinaikkan. Mekanisme
ini merupakan fungsi sampai pada suatu titik tertinggi (baik tekanan
maupun suhu) dimana diperoleh komponennya tidak dapat mengembun
walaupun tekanannya diperbesar. Titik ini disebut dengan Titik Kritis,
dimana suhu dan tekanan pada titik itu disebut suhu dan tekanan kritis.
Tidak ada perubahan volume yang terjadi jika suatu cairan diuapkan
pada titik kritisnya, dan tidak ada panas yang diperlukan untuk
menguapkan cairan tersebut.
Hubungan titik kritis dengan sifat-sifat fisik minyak dapat dilihat
pada Grafik 5-9 s/d 5-12 Nelson. Dalam kasus kurangnya informasi
terhadap sifat-sifat campuran minyak maka diperlukan titik kritis pseudo
yang didefinisikan sebagai titik kritis rata-rata molekuler, yang
digunakan untuk menghitung suhu dan tekanan reduksi dalam
campuran tersebut.
Suhu reduksi : Tr = T/Tc
73
Tekanan reduksi : Pc = P/Pc
Suhu dan tekanan pseudo tersebut digunakan untuk mengetahui
penyimpangan terhadap hukum-hukum gas ideal. Sifat-sifat kritis ini
dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat lainnya seperti terlihat
pada Tabel 6.3.
Tabel 6.3 Hubungan Titik Kritis dengan Sifat Fisik
Sifat Kritis
BM Minyak Grafik Maxwell
Absis Grafik
Parameter
True, Tc
Pseudo, Tc
Pseudo, Pc
True, Tc
> 100< 100> 100< 100
< 80> 100semua
6-726-716-726-706-716-736-69
WABPWABPMABPMABP
BMMnABP
-
GravityGravityGravityGravityKurva dasar
Gravity-
Pendekatan terhadap tekanan kritis nyata (TCP = True Critikal Presure)
merupakan ukuran yang baik terhadap dapat tidaknya suatu menara
distilasi melakukan fungsinya. Apabila kondisi dasar (bagian bawah)
suatu menara distilasi berada pada titik kritisnya, maka tidak akan
diperoleh fraksi-fraksi minyak yang dapat ditarik dari menara distilasi
tersebut.
Kondisi bawah menara distilasi harus ditahan sekurang-
kurangnya 50 oF di bawah titik kritisnya dan entalpi dalam reboiler harus
lebih besar dari 60 Btu/Lb. Data titik didih dapat dicari dengan
menggunakan Section 2 Maxwell halaman 14 - 15. Untuk campuran
hidrokarbon ringan yang diketahui komposisinya maka titik didih rata-
rata dihitung secara aritmatik dari tabel sifat-sifat fisik, yaitu melalui
Section 1 Maxwell halaman 2 - 5.
74
A. Jawablah soal -soal di bawah ini dengan benar !
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kandungan panas dari suatu
minyak bumi !
2. Apakah perbedaan antara panas laten, titik didih dan titik kritis ?
3. Apakah peranan dari sifat-sifat di atas ?
4. Suatu minyak mentah pada suhu 70 oF, bila diketahui massa
minyak yang berpindah 140 gal/menit dengan entalpi minyak 429
BTU.
Hitung panas laten dan densitas di atas !
5. Minyak bensin yang mempunyai titik didih sangat rendah dengan
density 56 oAPI, dipanaskan dan dipanaskan lagi sampai lewat
jenuh pada 500 oF pada tekanan 200 psia. Apabila faktor
karakteristik minyak 11,4 ; tentukanlah beda entalpi dari minyak
tersebut !
75
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
6. Tentukan beda entalpi antara cairan minyak pada 100 oF dengan
uapnya pada 500 oF, 20 atm suatu minyak yang mempunyai
komposisi sebagai berikut :
Komponen Fraksi Mol
C2H6 0,10
C3H8 0,50
C4H10 0,10
C2H4 0,05
C3H6 0,25
B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !
1………. Volume rata-rata yang dihitung berdasarkan titik didih
A. Viskositas
2………. Total panas yang dihitung dengan menentukan panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 lb minyak sampai mencapai titik didih
B. Panas Laten
3………. Berat minyak per satuan volume C. MABP4. ……… Titik didih rata-rata dari suatu cairan
minyak hasil TBPD. Titik didih
5. ……… Suatu titik dimana semua perbedaan antara fasa cairan tidak ada lagi.
E. VABP
F. DensitasG. Titik kritis
76
A. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !
1 Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 derajat dari sejumlah berat minyak/produknya dinamakan panas laten
…………..
2 Panas yang dikeluarkan untuk menguapkan 1 lb mol cairan pada titik didihnya disebut panas penguapan
…………..
3 Panas laten adalah = B TB /T ………….4 Hubungan antara oAPI gravity dengan berat jenis
adalah oAPI = 141,5/Bj - 131,5 ……………5 Suatu titik tertinggi (baik tekanan maupun suhu)
jika komposisinya tidak dapat mengembun walaupun tekanan diperbesar dinamakan titik kritis.
…………..
6 Suatu minyak bumi mempunyai titik didih rendah dan densitas 56 oAPI dipanaskan sampai temperatur 100 oF, tekanan 100 psia, bila K = 11,4 maka beda entalpi dari soal di atas adalah 100,2 BTU
…………..
7 Densitas minyak yang mempunyai gravity 29,3 oAPI pada 60 oF dan pada 600 oF adalah 45,3 ………….
77
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
oAPI.
1. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series, D. Van Nostrand Company. New York,
2. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
78
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
PENGANTAR PROSES PENGILANGAN
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Memahami proses-proses secara umum tentang pengolahan minyak
mentah menjadi produk-produknya berdasarkan diagram alir yang ada.
Tujuan pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan proses-proses dasar pengolahan
minyak mentah menjadi produk dan fraksinya.
2. Mahasiswa mampu menginterpretasikan data menjadi diagram alir
suatu proses pengolahan.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan 3 macam proses utama tentang
pemurnian produk dari senyawa-senyawa atau zat-zat pengotornya.
4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir salah satu proses
pemurnian berdasarkan uraian proses yang ada.
79
KEGIATAN BELAJAR VII Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi VII : Pengantar Proses Pengolahan
7.1 Pendahuluan
Proses pengolahan minyak bumi sangat berbeda antara satu
kilang dengan kilang yang lain disebabkan karena perbedaan jenis dan
sumber minyak mentahnya. Walaupun cara pengolahannya tersebut
prosesnya sama namun metodanya tergantung pada :
1. Jenis minyak yang diolah
2. Permintaan produk dan daerah pemasaran
3. Peralatan yang tersedia
4. Faktor-faktor pertimbangan ekonomis lainnya.
Produk-produk yang diharapkan dari suatu kilang dapat berupa
bahan bakar minyak (BBM) dan non BBM yang menunjukkan perbedaan
pemakaian metoda untuk memprosesnya.
Produk-produk tersebut antara lain :
1. Gas Kilang dan LPG, untuk bahan bakar industri dan rumah tangga
2. Bensin atau gasolin (mogas), untuk bahan bakar motor.
80
KEGIATAN BELAJAR VII Jurusan
Teknik Kimia
3. Nafta dan Benzen, untuk pelarut/pembersih, pengencer cat, dan
untuk pencampur bahan bakar motor.
4. Minyak Jet, untuk bahan bakar pesawat jet atau mesin turbin gas,
dan untuk bahan bakar roket.
5. Kerosin, untuk minyak lampu, dan untuk keperluan rumah tangga.
6. Distilat, minyak diesel, dan gas-oil, untuk bahan bakar furnace
(dapur industri), sebagai penyerap gas hidrokarbon, dan untuk
bahan bakar mesin/motor diesel.
7. Minyak pelumas (neutral oil, bright stock, cylinder oil), untuk
pelumas mesin-mesin.
8. Lilin (paraffin wax) untuk pembuatan kertas lilin, isolasi, pak anti
kebocoran, dan lain-lain.
9. Petrolatum, bahan dasar untuk pembuatan minyak gemuk.
10. Minyak bakar (Fuel oil), untuk bahan bakar industri.
11. Tar dan Aspal, untuk pembuatan jalan, pelapisan bahan-bahan anti
rayap.
12. Kokas, sebagai bahan bakar padat untuk keperluan industri.
7.2 Proses Pengolahan Dasar
Proses pengolahan dasar sebagai proses utama untuk mengolah
minyak mentah menjadi produk dan fraksi-fraksinya terdiri atas :
1. Pengolahan secara fisik, yaitu distilasi terdiri dari :
a. Distilasi Atmosferik
b. Distilasi Hampa
c. Distilasi Bertekanan
2. Pengolahan secara kimia, disebut juga sebagai proses konversi atau
reforming terdiri dari :
a. Proses Perengkahan (Cracking) terdiri dari :
Perengkahan Termis (Thermal Cracking)
Perengkahan Katalis (Catalytic Cracking)
Perengkahan Hidro (Hydrocracking)
b. Proses Pembentukan Kembali (Reforming) terdiri dari :
Reformasi Termis (Thermal Reforming)
Reformasi Katalis (Catalytic Reforming)
81
c. Proses Penggabungan molekul, terdiri dari :
Polimerisasi Katalis, yakni :
Polimerisasi Selektif dan Polimerisasi tidak Selektif
Alkilasi Katalis, yang terdiri dari :
Alkilasi H2SO4 dan Alkilasi HF
7.2.1 Pengolahan secara Fisik
Proses distilasi dalam kilang minyak merupakan proses
pengolahan secara fisik yang primer yang mengawali semua proses-
proses yang diperlukan untuk memproduksi BBM dan non BBM.
Proses distilasi/fraksionasi adalah proses untuk memisahkan campuran
yang terdapat dalam minyak mentah (crude oil) menjadi komponen-
komponennya atas dasar fraksi atau pemotongan (cut) yang dibatasi
oleh jarak titik didih tertentu, bukan atas dasar titik didih masing-masing
komponen. Proses distilasi ini dapat menggunakan satu kolom atau lebih
menara fraksinya, misalnya residu dari menara distilasi atmosferik
dialirkan ke menara distilasi hampa, atau salah satu fraksi dari menara
distilasi atmosferik dialirkan ke menara distilasi bertekanan. Fraksi-fraksi
yang dapat ditarik dari kolom distilasi/menara fraksionasi antara lain
adalah sebagai berikut :
Fraksi Jarak Didih, oF
Gas < 80
Nafta ringan 80 – 220
Nafta berat 180 – 520
Gas oil ringan 420 – 650
Gas oil berat 610 – 800
Residu > 800
Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam kilang
minyak bumi adalah sama. Semua proses distilasi memerlukan
beberapa unit peralatan penting seperti :
1. Pipe Still
2. Menara Fraksionasi
3. Kolom Stream Stripping
4. Penukar Panas (Heat Exchanger)
82
5. Pengembunan dan Pendinginan (Condenser dan Cooler)
6. Pompa dan Jaringan Pipa
7. Tangki Penampung dan Pengumpul
8. Instrumentasi
Untuk menghasilkan stok yang khusus diperlukan beberapa
pertimbangan seperti :
1. Jarak didih stok minyak yang
diinginkan.
Beberapa stok minyak mendidih pada suhu yang tinggi dimana
minyak tersebut tidak dapat diuapkan pada tekanan atmosfir tanpa
menguraikannya, sementara ada minyak yang ditahan pada tekanan
di atas atmosfir atau minyak tersebut diuapkan pada suhu kamar.
2. Stabilitas minyak terhadap panas.
Meskipun jarak didih merupakan faktor yang sangat penting, namun
kepekaan terhadap panas atau suhu tinggi harus dipertimbangkan.
3. Spesifikasi produk yang dihasilkan.
Contoh proses distilasi/fraksionasi di PERTAMINA UP III
Distilasi Atmosferik : 1. Crude Batterry (CB)
2. Crude Distiller (CD)
Distilasi Hampa : 1. High Vacuum Unit (HVU)
2. Vacuum Distillation Unit (VDU)
Distilasi Bertekanan : Stabilizer
7.2.2 Proses Konversi atau Transforming
Proses Konversi atau Transforming merupakan suatu proses
untuk mengubah fraksi tertentu menjadi produk-produk lain yang
mempunyai harga yang lebih tinggi yang terjadi secara kimiawi.
Dasar proses konversi atau Transforming adalah terjadinya perubahan
susunan molekul hidrokarbon seperti yang terjadi pada :
1. Proses Perengkahan, yaitu memotong rantai lurus dan panjang
menjadi rantai pendek dengan bantuan panas atau katalis.
2. Proses Reforming dan Isomerisasi, yaitu merubah rantai lurus
menjadi rantai cincin atau rantai bercabang.
83
3. Proses Polimerisasi dan Alkilasi, yaitu penggabungan beberapa
molekul kecil menjadi suatu molekul yang lebih besar.
1. Proses Perengkahan (Cracking)
Proses perengkahan (Cracking) adalah suatu proses perubahan
molekul hidrokarbon yang panjang dan lurus dipotong-potong menjadi
beberapa rantai yang lebih pendek. Proses perengkahan merupakan
dekomposisi molekul minyak berat atau minyak yang mempunyai titik
didih tinggi menjadi komponen yang lebih ringan yang mempunyai titik
didih rendah. Pada suhu sekitar 680 oF, bahan-bahan umpan seperti gas
oil, fuel oil, dan ter apabila direngkah akan terurai menjadi gas, bahan-
bahan yang mudah menguap yang mempunyai jarak didih seperti
bensin (gasoline), dan residu atau kokas.
Perengkahan termis terdiri dari 2 macam proses yaitu :
a. Proses pembentukan kokas ((coking)
b. Proses pemecahan viskositas (visbreaking)
Perengkahan katalis dibedakan dari perengkahan termis terutama
pada pemakaian katalisnya yang dapat menahan produk-produk aspal
atau ter pada permukaan katalis dalam bentuk kokas. Katalis yang
digunakan adalah campuran silika (SiO2) dan alumina (Al2O3).
Perengkahan katalis terdiri dari proses :
a. Fluidisasi
b. Termofor
c. Houdry
d. Houdry Flow
e. Sikloversi, yang tergantung pada cara penanganan katalisnya.
Di antara proses-proses tersebut yang paling banyak digunakan
adalah proses FCCU (Fluidized Catalytic Cracking Unit). Pada proses
fluidisasi ini, umpan minyak dan katalis saling terfluidisasi dan
bersirkulasi antara reaktor dan regenerator dimana katalis diregenerasi
secara terus-menerus.
Perengkahan hidro merupakan proses gabungan antara perengkahan
dan hidrogenasi. Suhu reaksi lebih dari 350 oC dan tekanan tinggi
84
sampai dengan 200 atm. Katalis yang digunakan untuk proses ini
adalah nikel, platina, palladium, kobal dan besi.
2. Reforming
Tujuan proses reforming adalah untuk merubah senyawa
hidrokarbon menjadi aromatik sehingga diperoleh bensin dengan
bilangan oktan yang lebih tinggi.
Contoh reaksi reforming adalah dehidrogenasi naftena sebagai berikut :
CH3 – (CH2)4 – CH3 C6 H6 + 4 H2
Proses reforming terdiri dari Thermal Reforming dan Catalytic
Reforming.
Pada Catalytic Reforming, gasoline dan nafta umpan dipanaskan sampai
500 oF dan dialirkan kedalam reaktor yang berisi katalis secara seri.
Karena reaksi adalah endotermis, maka diperlukan penambahan panas
melalui Heater di antara reaktor untuk memenuhi suhu reaksi. Katalis
yang digunakan adalah logam platina yang dibalut dengan alumina
(Al2O3).
3. Isomerisasi
Tujuan proses isomerisasi adalah untuk membentuk hidrokarbon
rantai cabang dengan bilangan oktan yang lebih tinggi.
4. Polimerisasi
Tujuan proses polimerisasi adalah untuk membuat bensin mobil
(mogas) dengan katalis asam sulfat atau asam fosfat.
Polimerisasi dapat dilakukan dengan satu macam umpan (Polimerisasi
Selektif) yaitu isobutan (iC4) atau butan (C4) saja. Polimerisasi dengan
umpan campuran disebut dengan Polimerisasi tidak Selektif.
5. A l k i l a s i
Tujuan proses alkilasi adalah untuk memasukkan gugus radikal
alkil ke dalam suatu molekul, yaitu antara olefin dengan iso parafin,
menghasilkan bensin pesawat terbang (avgas).
Reaksi yang terjadi adalah : CH3
│
85
│
CH3 – CH = CH -- CH3 + CH3 – CH – CH3 CH3 – C -- CH2 – CH --
CH3
CH3 CH3 CH3
butena iso butena 2,2,4 trimetil pentana
(iso oktan, ON = 100)
Reaksi tersebut di atas dapat berlangsung dengan bantuan katalis asam
sulfat (H2SO4) atau asam flourida (HF) pada suhu rendah (< 40 oC) dan
tekanan rendah (1 - 10 atm).
Kebanyakan kilang-kilang minyak yang besar memiliki proses-
proses yang lengkap yang dikelompokkan dalam urutan proses sebagai
berikut :
1. Proses fraksionasi minyak mentah dalam proses topping (Unit
Distilasi Atmosfir) lalu diikuti dengan proses pelepasan material
yang mudah menguap dari produk-produk berupa gas, kerosin,
diesel, gas oil, dan residu (reduced crude).
2. Proses-proses dekomposisi dalam unit-unit perengkahan termis,
perengkahan katalis dan catalytic reforming.
3. Proses fraksionasi lanjutan dari produk-produk perengkahan untuk
menghasilkan gas, gasoline, LCGO (light cycle gas oil), HCGO (heavy
cycle gas oil), distilat perengkahan, dan minyak bakar (fuel oil).
4. Proses stabilisasi produk-produk dari ketiga proses di atas untuk
menghasilkan gas, propan/butan/pentan, nafta ringan, buten/butilen,
alkilat, bensin rengkahan, poli gasolin, gas oil dan ter.
5. Proses alkilasi dan polimerisasi dari produk-produk yang sudah
distabilkan seperti alkilat dan poli gasolin.
6. Proses absorpsi terhadap produk-produk gas hasil proses stabilisasi
untuk mendapatkan produk gas kilang, dan minyak yang lebih bersih.
7. Proses blending atau pencampuran untuk mendapatkan produk-
produk akhir yang memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan oleh pasar
atau konsumen.
86
7.3 Proses Pemurnian
Proses pemurnian adalah proses kimiawi yang dimaksudkan
untuk memisahkan atau mengurangi kotoran-kotoran yang tidak diingini
dalam produk yang akan dipasarkan.
Pengolahan tersebut meliputi perbaikan warna minyak, stabilitas
terhadap cahaya, bau, kandungan sulfur, jumlah material padat seperti
getah minyak (gum), korosi dan komposisi.
Secara garis besar proses pemurnian terdiri dari :
1. Pengolahan dengan asam sulfat merupakan proses yang paling
banyak digunakan untuk memisahkan sulfur, mengendapkan aspal
dan getah minyak (gum), memperbaiki warna dan stabilitas, dan
untuk menghilangkan bau
2. Pengolahan sweetening, dimaksudkan untuk memisahkan merkaptan
dalam distilat-distilat yang masam (sour)
3. Proses desulfurisasi, dimaksudkan untuk menghilangkan sulfur
menjadi gas hidrogen sulfida (H2S)
7.3.1 Pengolahan dengan Asam Sulfat
Senyawa hidrokarbon jenis parafin dan naftenat dapat bereaksi
dengan asam sulfat 93 % pada suhu kamar. Pada suhu dan konsentrasi
asam yang tinggi akan menyebabkan kerusakan pada isomer yang
mempunyai rantai samping. Benzen sedikit dapat bereaksi dengan asam
sulfat 93 %, sedangkan toluen dan silen lebih mudah bereaksi. Asam
sulfat dapat dipakai untuk memisahkan aromatik, yang ada dalam
kerosin yang akan menyebabkan nyala asap. Senyawa-senyawa olefin,
diolefin dan asetilen dapat bereaksi dengan asam sulfat 75 %. Pada
suhu dan konsentrasi asam sulfat yang tinggi akan menyebabkan
terjadinya polimerisasi pada olefin, dan pada suhu dan konsentrasi asam
yang rendah menyebabkan terbentuknya alkil asam sulfat, ester dan
alkohol sekunder maupun tersier.
Alkohol suku tinggi, dipolimer dan alkil asam sulfat larut dalam
distilat rengkahan, dan jika didistilasi kembali maka alkil asam sulfat
87
akan terurai menjadi alkohol, sulfur dioksida (SO2) dan senyawa-
senyawa berwarna. Senyawa-senyawa sulfat tersebut larut dalam soda
kostik, tetapi ester tidak larut, dan pada suhu lebih besar dari 285 oF
senyawa-senyawa tersebut terurai menyebabkan kehilangan warna dan
terbentuk distilat. Asam sulfat juga dapat memisahkan atau melarutkan
bahan-bahan resin atau aspal yang mungkin terdapat dalam hasil
fraksionasi maupun hasil perengkahan yang jelek. Senyawa-senyawa
tersebut cenderung menghalangi pengkristalan lilin dan pengolahannya
dengan asam akan menaikkan titik tuang (pour point). Senyawa-
senyawa oksigen seperti asam naftenik dan keton, dan senyawa-
senyawa lain seperti alkohol dan aldehid yang terbentuk pada proses
oksidasi suhu tinggi dapat dilarutkan oleh asam sulfat, tetapi apabila
senyawa-senyawa tersebut diencerkan dengan minyak maka
pemisahannya tidak akan sempurna. Senyawa-senyawa dengan basis
nitrogen seperti quinon atau piridin yang dihasilkan dalam jumlah sedikit
pada proses distilasi, mudah larut dalam asam sulfat encer.
Asam kuat (H2SO4 93 % atau lebih) diperlukan untuk memisahkan
merkaptan, demikian pula senyawa-senyawa alkil sulfida, disulfida,
dan senyawa-senyawa sulfat larut dalam asam kuat. Alkil asam sulfat
dapat larut dalam sejumlah minyak tertentu.
Kecepatan pelarutan oleh asam sulfat terhadap berbagai
senyawa-senyawa pengotor dalam minyak bumi mempunyai tingkatan
sebagai berikut :
1. Senyawa-senyawa nitrogen seperti amina, amida dan asam-asam
amino,
2. Senyawa-senyawa alifatik,
3. Olefin,
4. Aromatik,
5. asam-asam naftenik.
Persyaratan atau kualitas asam sulfat yang dipakai untuk melarutkan
senyawa-senyawa pengotor dalam minyak bumi adalah sebagai berikut :
1. Konsentrasi asam
Untuk pengolahan yang umum dipakai 60 oBe atau asam 93 %,
sedangkan pengolahan-pengolahan warna minyak ringan lebih
88
disukai konsentrasi asam yang encer. Untuk pengolahan minyak
pelumas digunakan asam sulfat 98 %. Asam kuat (93 – 100 %)
dipakai pada suhu rendah (25 – 50 oF) untuk memisahkan sulfur
dalam gasolin dan senyawa hidrokarbon aromatik dari minyak-
minyak bakar. Untuk memperbaiki warna sebaiknya digunakan asam
dengan konsentrasi 93 %, tetapi bila kandungan sulfurnya rendah
akan lebih menguntungkan bila menggunakan asam dengan
konsentrasi 85 %. Asam lemah juga berguna untuk memisahkan
senyawa-senyawa dengan basis nitrogen, dan untuk memperbaiki
tanpa memisahkan senyawa-senyawa tak jenuh.
2. Jumlah dosis asam
Jumlah (dosis) asam yang banyak akan menghasilkan warna yang
tidak baik dan akan menghilangkan senyawa-senyawa aromatik dan
hidrokarbon tak jenuh. Apabila asam dipakai dalam jumlah atau dosis
yang demikian besar pada minyak pelumas akan menyebabkan
kehilangan warna karena terbakar.
Dosis asam yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :
a. Untuk gasolin alam, 2 lb/bbl
b. Untuk memisahkan sulfur dalam straight gasoline, 5 lb/bbl
c. Untuk distilat hasil distilasi bertekanan yang mengandung sulfur
yang tinggi dan minyak-minyak hasil dari minyak mentah basis
naftenik, 8 lb/bbl.
d. Untuk memisahkan kandungan sulfur yang tinggi dalam minyak-
minyak pelarut (solvent) , 0 – 5 lb/bbl.
e. Untuk pengolahan kerosin yang berasal dari minyak mentah basis
naftenik, 75 lb/bbl.
f. Untuk pengolahan minyak pelumas, 0 – 60 lb/bbl.
3. Suhu pengolahan
Suhu yang biasa dipakai pada berbagai operasi pengolahan adalah
sebagai berikut :
a. Untuk bensin ringan , 70 – 90 oF. Apabila dosis asam digunakan
dalam jumlah besar maka lebih baik dilakukan pada suhu yang
lebih rendah lagi.
89
b. Untuk bensin rengkahan (cracked gasoline) , 60 – 90 oF. Apabila
dilakukan pengolahan minyak berat maka suhu yang diizinkan
adalah 25 – 30 oF, meskipun suhu 40 - 50 oF lebih ekonomis.
c. Untuk minyak-minyak pelumas (lube oil), 110 – 180 oF.
d. Untuk minyak-minyak silinder (cylinder oil), 130 – 170 oF dan 150
– 180 oF, apabila pengolahannya dilakukan sebelum pengambilan
lilin (dewaxing process).
4. Waktu kontak
Faktor yang dipertimbangkan dalam menentukan waktu kontak
adalah :
a. Kontak yang lama antara asam dan minyak akan menghasilkan
warna yang tidak baik dan kurang stabil.
b. Kontak yang sangat singkat dapat mencegah pendayagunaan
asam yang tidak sempurna.
Untuk pengolahan bensin straight run gasoline maupun cracked
gasoline maka waktu kontak dengan asam tidak lebih dari satu menit
dalam sistem yang sinambung. Untuk distilat ringan maka waktu
kontak dengan asam yang memakai pengadukan udara adalah 15 -
40 menit. Kerosin memerlukan waktu kontak dengan asam adalah
30 – 40 menit, sedangkan minyak pelumas memerlukan waktu
kontak 90 menit.
7.3.2. Pengolahan dengan Sweetening
Proses pengolahan dengan cara sweetening adalah proses untuk
memisahkan atau untuk merubah merkaptan, hidrogen sulfida dan
sulfur elementer yang terdapat dalam distilat-distilat ringan. Adanya
merkaptan memberikan bau yang busuk dan menunjukkan penurunan
angka oktan dengan mereduksi kerentanan terhadap TEL (tetra ethyl
lead) sebagai senyawa pengungkit oktan. Sulfur elementer yang
terdapat dalam merkaptan akan menyebabkan korosi.
Ada tiga cara untuk mencapai sweetening yaitu :
1. Proses oksidasi untuk merubah merkaptan menjadi disulfida
2. Proses yang memisahkan merkaptan
90
3. Proses yang menghancurkan dan merubah senyawa-senyawa sulfur
lain yang menyertai merkaptan, hidrogen sulfida, dan sulfur bebas.
1. Proses Oksidasi
Proses oksidasi adalah proses untuk merubah merkaptan
menjadi senyawa-senyawa disulfida yang berbau besi sedikit. Prosesnya
meliputi proses tembaga khlorida, proses hipokhlorit, dan proses timbal
sulfida. Sejak diketahui senyawa disulfida merusak kerentanan timbal
dalam gasolin (TEL), dan keperluan untuk menurunkan merkaptan
dengan proses sweetening dipertanyakan, maka proses tersebut lambat
laun ditinggalkan.
Adanya katalis atau inhibitor tipe para-penilen-diamin yang
terdapat di udara dapat merubah merkaptan dalam gasolin yang dicuci
dengan larutan kaustik selama beberapa hari menjadi disulfida maka
proses ini dipakai terus karena lebih murah, dan disebut sebagai proses
Inhibitor Sweetening. Sejumlah kecil logam seperti timbal, bismut,
talium, dan sebagainya terdapat dalam larutan kaustik yang dipakai
dalam proses inhibitor akan mempercepat reaksi sweetening dan
membantu dalam mereduksi peroksida atau mengurangi pembentukan
getah minyak (gum).
2. Proses Pelarutan Merkaptan
Proses–proses pelarutan merkaptan meliputi proses pencucian
soda, proses pelarutan shell (Shell Solutizer), proses Atlantic Unisol,
proses Pure Oil Mercapsol, dan proses Tannin Solutizer. Semua proses-
proses tersebut kecuali proses pencucian soda menggunakan promotor
pelarut seperti garam-garam dari asam iso butirat yang terikut dalam
soda kostik.
91
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
A. Selesaikan soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan proses-proses dasar pengolahan minyak mentah menjadi
produknya !
2. Jelaskan 3 macam proses utama tentang pemurnian produk dari
senyawa-senyawa pengotornya !
3. Buat diagram alir sederhana salah satu proses pengolahan
minyak mentah menjadi produk !
B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !
1. Yang membedakan proses pengolahan minyak mentah menjadi
produknya antara satu kilang dengan kilang yang lain adalah :
a. Komposisi hidrokarbonnya c. Jenis minyak yang diolah
b. Sumber daya manusianya d. Kekayaan alamnya
2. Salah satu proses pengolahan dasar minyak mentah menjadi
produknya secara fisik adalah :
a. Distilasi atmosfir c. Perengkahan termis
b. Polimerisasi d. Alkilasi.
3. Salah satu produk kilang yang sering dipergunakan untuk bahan
bakar industri dan rumah tangga adalah :
a. Kerosin c. Bensin
b. LPG d. LNG
4. Suatu proses untuk mengubah suatu fraksi tertentu menjadi
produk- produk lain yang mempunyai harga yang lebih tinggi
yang terjadi secara kimiawi dinamakan :
a. Proses perengkahan c. Isomerisasi
b. Polimerisasi d. Transforming .
5. Proses pengabungan beberapa molekul kecil menjadi suatu
molekul yang lebih besar dinamakan :
a. Isomerisasi c. Polimerisasi
b. Cracking d. Reforming
6. Suatu proses perubahan molekul hidrokarbon yang panjang dan
lurus dipotong-potong menjadi beberapa rantai yang lebih pendek
dinamakan :
92
a. Isomerisasi c. Alkilasi
b. Cracking d. Reforming
7. Suatu proses perubahan senyawa hidrokarbon lain menjadi
aromatik sehingga diperoleh bensin dengan bilangna oktan yang
tinggi dinamakan :
a. Reforming c. Cracking
b. Isomerisasi d. Alkilasi
8. Senyawa kimia yang sering digunakan untuk melarutkan senyawa
pengotor dalam minyak bumi adalah :
a. H2SO4 c. Merkaptan
b. Sulfur oksida d. A i r
9. Proses untuk merubah merkaptan yang ada di dalam mogas
menjadi senyawa disulfida dinamakan :
a. Treating c. Transforming
b. Dewaxing d. Sweetening
10. Jenis produk BBM yang dipergunakan untuk bahan bakar motor
adalah :
a. Kerosin c. L N G
b. Gasolin d. Nafta
93
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !
1. Perbedaan proses pengolahan minyak bumi antara satu kilang dengan kilang lainnya disebabkan karena perbedaan jenis dan sumber minyak.
………
2. Produk kilang yang sering dipergunakan untuk pembuatan minyak gemuk adalah ter ………
3. Produk kilang yang sering dipergunakan sebagai bahan bakar motor adalah kerosin ………
4. Proses distilasi dalam kilang minyak berfungsi memisahkan campuran yang terdapat dalam minyak mentah menjadi komponen-komponen atau fraksinya
………
5. Terjadinya suatu perubahan susunan molekul hidrokarbon disebabkan adanya proses Cracking ……….
6. Untuk mengubah suatu senyawa hidrokarbon lain menjadi aromatik sehingga bensin yang diperoleh memiliki angka oktan tinggi diperlukan proses Reforming
……….
7. Pengolahan sweetening dimaksudkan untuk memisahkan merkaptan dalam distilat ……….
8. Penggabungan beberapa molekul kecil menjadi suatu molekul yang lebih besar dinamakan Isomerisasi
……….
9. Pemotongan rantai lurus dan panjang menjadi rantai pendek dengan bantuan katalis dinamakan Thermal Cracking
……….
10. Proses alkilasi dan polimerisasi menggunakan produk-produk yang sudah distabilkan seperti alkilat dan poli gasolin.
……….
94
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering,” The ESSO Sries, D.Van Nostrand Company. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
95
KEGIATAN BELAJAR VIII Jurusan
Teknik Kimia
PROSES PERENGKAHAN
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) adalah :
Memahami proses perengkahan sebagai proses lanjutan dalam
pengolahan
minyak bumi.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) adalah :
1. Mahasiswa mampu membuat mekanisme reaksi perengkahan termis
dan dapat menuliskan reasi yang terjadi.
2. Mahasiswa mampu membuat diagram alir sederhana berdasarkan
uraian proses dari perengkahan termis.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses pada perengkahan
katalis.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan peranan katalis pada perengkahan
dengan katalisator.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme proses pada
perengkahan dengan menggunakan hidrogen.
6. Mahasiswa mampu mengindentifikasi gas-gas ringan hasil
perengkahan hidro untuk komponen gasoline.
96
KEGIATAN BELAJAR VIII Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi VIII : Proses Perengkahan
8.1 Perengkahan Termis
Perengkahan termis adalah salah satu proses perengkahan
sekunder pada salah satu kilang minyak bumi dimana fraksi berat
minyak didekomposisi secara termis pada tekanan tinggi dengan
menggunakan panas pada suhu 450 – 550 oF. Proses perengkahan
termis merupakan suatu proses pemecahan molekul-molekul
hidrokarbon besar atau hidrokarbon rantai lurus dan panjang menjadi
molekul-molekul kecil yang mempunyai titik didih rendah. Proses
perengkahan termis dirancang untuk menaikkan yield gasoline yang
diperoleh dari minyak, baik secara langsung melalui produksi komponen
termis gasoline yang berasal dari minyak berat, atau secara tidak
langsung melalui produksi olefin ringan yang cocok untuk umpan
polimerisasi. Proses perengkahan termis dapat diklasifikasikan dalam
keadaan fisik yaitu fasa campuran, fasa cairan dan fasa uap, dimana
mekanisme perengkahan berlansung dalam fasa tersebut.
Reaksi perengkahan termis dapat berlangsung dalam fasa uap
atau campuran tergantung pada sifat dasar campuran minyak dan
kondisi operasinya yaitu suhu dan tekanan.
Keuntungan proses perengkahan dengan fasa uap adalah :
1. Minyak motor mempunyai kualitas anti ketukan tinggi karena banyak
mengandung olefin
2. Ongkos instalasi relatif lebih murah
3. Dapat mengurangi tekanan sehingga menjamin keselamatan
4. Cocok untuk distilat yang mempunyai jarak didih rendah yang tak
dapat direngkah secara ekonomis melalui fasa cairan
Keuntungan proses perengkahan dalam fasa cairan adalah :
1. Produksi gas lebih sedikit
2. Pengolahan lanjutan produk gasolin lebih mudah karena banyak
mengandung parafin
3. Pemakaian bahan bakar relatif lebih rendah
97
Perengkahan temis pada masa sekarang tidak lazim lagi dipakai
karena memerlukan energi yang tinggi, dimana pada awalnya proses ini
dilakukan hanya untuk memenuhi kebutuhan mogas (motor gasoline)
dan fuel oil.
8.1.1 Mekanisme Reaksi Perengkahan Termis
Perengkahan adalah suatu fenomena dimana minyak dengan
molekul besar dipecah menjadi molekul-molekul kecil yang mempunyai
titik didih rendah. Pada waktu yang bersamaan beberapa dari molekul-
molekul tersebut yang bersifat reaktif bergabung satu sama lain
membentuk molekul yang jauh lebih besar dari molekul asalnya.
Molekul-molekul yang lebih stabil keluar dari sistem sebagai bensin
rengkahan, dan reaktif berpolimerisasi membentuk minyak bakar
rengkahan (cracked fuel oil) dan juga kokas. Meskipun gasoline adalah
produk akhir yang utama dari unit rengkahan, namun diproduksi juga
minyak-minyak yang mempunyai jarak didih antara minyak bakar dan
gasoline yang disebut Recycle Stock. Recycle stock ini dapat ditahan
dalam sistem perengkahan sampai mereka dipecah dengan cara
mendaur-ulangnya secara terus menerus atau dengan sistem operasi
batch pada tekanan tinggi.
Apabila tekanan operasi relatif rendah dimana uap murni
dihasilkan pada suhu perengkahannya maka proses digolongkan
sebagai proses fasa uap. Proses fasa uap tidak akan berhasil kecuali
kalau sudah terbentuk uap yang bebas dari cairannya, sebab kokas
banyak menempel/menumpuk dalam pipa (tube heater). Fasa campuran
dapat berlangsung pada tekanan tinggi dan suhu perengkahan yang
rendah.
Secara umum ada 2 tipe reaksi yang terjadi yaitu :
1. Reaksi primer, dimana terjadi peruraian molekul besar menjadi
molekul kecil
2. Reaksi sekunder, dimana produk-produk reaktif berpolimerisasi
membentuk senyawa-senyawa dengan molekul yang perlahan-lahan
membesar. Selanjutnya pada waktu yang bersamaan hasil
polimerisasi tersebut terurai lagi menjadi molekul-molekul kecil.
98
Langkah-langkah reaksi dan produk yang dihasilkan adalah :
Umpan ……………………………………..........C7H15–C15H30—C7H15
Heavy Gas Oil
(Heavy gas oil)
Direngkah ………………………........C7H16 + C14 H28 :CH2 + C6H12 :CH2
Gasoline Recycle Stock Gasoline
Gasoline recycle stock gasoline
Direngkah lagi C2H6 + (C4H8 :CH2 + C8H18 + C6H12 :CH2) + gas gasolin
CH 2:CH.CHCH:CH.CH3 + C2H4
Gas G a s o l i n e CH2 :CH.CH:CH.CH3 + C2H4
Material Pembentuk Gum Gas
Polimerisasi …………………......C2H6 + (C4H8 :CH2 + C8H18) + C12H22 + C2H4
Gas Gasoline Rengkahan Ter/Recycle Gas
Macam-macam proses Perengkahan Termis :
1. Pemecahan viskositas (viscosity breaking)
2. Perengkahan fasa campuran
3. Perengkahan fasa uap
4. Perengkahan Nafta
1. Proses Pemecahan Viskositas (Visbreaking)
Visbreaking merupakan proses perengkahan termis yang
sekaligus untuk menurunkan viskositas jarak didih dan titik tuang dari
99
pada umpan residu berat (heavy straight run residu). Proses ini dapat
juga memakai distilat ringan sebagai umpan. Yield gasoline yang
diproduksi dipengaruhi sekali oleh gravity umpan, jumlah dan
karakteristik fuel oil yang dapat dipisahkan serta gravity dan FBP produk
gasoline. Kondisi operasi untuk pengolahan reduced crude sebagai
umpan adalah pada suhu 925 – 975 oF dan tekanan 50 – 100 psig pada
furnace. Suhu keluar kolom reaktor (reaction chamber) adalah 830 – 850 oF dengan menginjeksikan LGO (light gas oil). Secara garis besar Proses
Visbreaking tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.1.
2. Perengkahan Fasa Campuran
Perengkahahn ini merupakan proses dekomposisi termis secara
terus-menerus untuk merubah produk-produk berat menjadi komponen-
komponen yang mempunyai titik didih seperti gasolin. Secara umum
proses perengkahan fasa campuran disebut juga fasa cairan
menggunakan pemanasan cepat terhadap umpannya (kerosin, gas oil,
reduced crude atau semua jenis minyak mentah), dimana setelah itu
dimasukkan ke dalam digester atau ruang reaksi, dan selanjutnya
dimasukkan ke dalam menara pemisah uap, dimana uapnya
didinginkan. Proses perengkahan ini dapat dilihat pada Gambar 8.2.
Reaction Chamber Fractionator Gasoline Flash Chamber
Umpan LGO HGO
Heater
LGO
Ter
Vacuum Fractionator
Gambar 8.1 Diagram Alir Proses Vibreaking
100
Gas dan Reaction Chamber Flash Chamber Gasoline
ke Stabilizer Heater
Umpan
Fractionator
Recycle
Residu
Gambar 8.2 Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Campuran
Tekanan operasi pada perengkahan fasa campuran biasanya
diset pada 350 psig atau lebih besar untuk menjaga kehomogenan fasa
dan dengan demikian dapat mengurangi pembentukan kokas didalam
Tube Heater. Suhu operasi adalah 750 – 900 oF tergantung pda keadaan
umpan masuk.
3. Proses Perengkahan Fasa Uap
Pada awalnya proses perengkahan fasa uap diinstalasi untuk
memproduksi gasolin, tetapi akhir-akhir ini sudah ditinggalkan dengan
pertimbangan faktor ekonomis. Karbon padat seperti kokas sering
menumpuk dalam tube heater sehingga menyebabkan kegagalan pada
proses fasa uap. Pada proses ini diperlukan reaktor yang relatif lebih
besar dibandingkan dengan reaktor pada perengkahan fasa campuran.
Perengkahan fasa uap seperti yang terlihat pada Gambar 8.3,
proses konversi termis berlangsung pada suhu tinggi sekitar 1000 - 1100 oF dan pada tekanan rendah (< 50 psig) dengan waktu reaksi
perengkahan yang singkat sekitar 1 detik. Pada kondisi tersebut reaksi
dehidrogenasi meningkat dengan menghasilkan olefin dan aromatik
101
yang lebih banyak sebagai bahan baku industri-industri petrokimia.
Umpan yang dapat direngkah bervariasi mulai dari gas-gas hidrokarbon
sampai ke gas oil.
4. Perengkahan Termis Nafta
Pada proses konversi termis ini dipilih fraksi nafta dengan
bilangan oktan rendah untuk ditingkatkan melalui dekomposisi termis
menjadi bahan bakar yang memiliki kualitas tinggi. Proses ini dirancang
untuk memperbaiki kualitas umpan yang berasal dari minyak berat dari
Catalytic Nafta dan juga minyak-minyak yang tidak terengkah dari
menara fraksionasi minyak mentah. Proses perengkahan termis dari
Catalytic Naphta ini dapat memisahkan naftalen dan parafin sehingga
menghasilkan aromatik berat melalui reaksi kondensasi dan
menghasilkan juga sejumlah besar olefin.
8.2 Perengkahan Katalis
Perengkahan katalis adalah suatu proses pengilangan minyak
yang merubah hidrokarbon bukan gasolin yang mempunyai titik didih
tinggi menjadi komponen-komponen gasolin yang mempunyai titik didih
rendah. Katalis yang digunakan dapat berupa katalis buatan atau yang
aktif secara alami, utamanya mengandung silika atau magnesia silika
dalam bentuk butir, pelet atau mikro sperikal yang halus seperti bubuk.
Katalis dapat ditempatkan pada unggun tetap (fixed bed), unggun
bergerak (moving bed) atau unggun terfluidisasi (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.
Gas Heater
Gas Flash Drum Gas dan
Gasoline ke Stabilisator
102
Umpan
Heater Super Heater Minyak
Berat
Recycle Fractionator Reaction Chamber
Gambar 8.3 Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Uap
Umpan minyak dapat bervariasi dari naphta cut dan gas oil
termasuk umpan berat dalam keadaan normal yang akan diperbaiki
kualitasnya sampai ke reduced crude dari berbagai jenis minyak seperti
parafin, naftalen dan aromatik. Namun pada tahun 1970-an terdapat
kecenderungan untuk dapat 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.
Variabel-variabel utama dalam proses perengkahan katalis
adalah suhu, tekanan, nisbah katalis-minyak (rasio antara berat katalis
masuk reaktor per jam dengan berat minyak yang diumpankan per jam),
dan space velocity (yaitu berat atau volume minyak yang diumpankan
per jam per berat atau volume katalis dalam zone reaksi).
Kenaikan konversi reaksi dapat dicapai dengan cara :
1. Suhu tinggi
2. Tekanan tinggi
3. Space velocity rendah
4. Nisbah katalis-minyak tinggi
8.2.1 Mekanisme Reaksi Perengkahan Katalis
Reaksi pada proses perengkahan katalis diperkirakan
berlangsung dipermukaan katalis dengan pertimbangan sebagai
berikut :
103
1. Parafin direngkah secara istimewa pada ikatannya dimana pecahan-
pecahan yang diproduksi mengandung 3 atau 4 atom karbon. Normal
parafin cenderung direngkah pada ikatan gamma C-C atau tetap
dekat pusat molekul yang menghasilkan metana dan gas-gas dengan
2 atom karbon atau lebih kecil. Rantai panjang cenderung direngkah
serentak pada beberapa tempat.
2. Naftena juga cenderung menghasilkan pecahan-pecahan yang terdiri
dari 3 atau 4 atom karbon dan pecah baik pada cincin maupun
pada rantai, khusus apabila rantai mengandung lebih dari 3 atom
karbon.
3. Pada aromatik yang disubstitusi, ikatan pada cincin secara selektif
diserang, tinggal cincin aromatik yang kosong. Reaksi seperti ini
diperluas jika gugus yang disubstitusi tersebut mengandung lebih
dari 3 atom karbon.
4. Olefin bereaksi seperti parafin, terbentuk reaksi sekunder dan reaksi
samping. Reaksi perengkahan ini sangat cepat sekitar 1000 kali lebih
cepat dari perengkahan termis, jika naftene direngkah pada suhu
500 oC.
Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa mekanisme reaksi
secara keseluruhan sedikitnya mempunjyai 4 tipe reaksi yaitu :
1. Dekomposisi termis
2. Reaksi katalis primer yang berlangsung pada permukaan katalis
3. Reaksi katalis sekunder berlangsung di antara produk-produknya
4. Pemisahan produk hasil polimerisasi dari reaksi terdahulu seperti
kokas dengan cara penyerapan pada permukaan katalis (adsorpsi).
8.2.2 Macam-Macam Proses Perengkahan Katalis
Berdasarkan cara penanganan katalis maka proses perengkahan
katalis terdiri dari :
1. Unggun tetap (fixed bed) terdiri dari :
Proses Houdry dan Cycloversion Catalytic Cracking
2. Unggun bergerak (moving bed) terdiri dari :
a. Proses Airlift Thermofor Catalytic Cracking (TCC)
b. Proses Houdryflow Catalytic Cracking
104
c. Proses Houdresid catalytic Cracking
3. Unggun terfluidisasi (fludized bed) terdiri dari :
Proses Fluidized catalytic Cracking
4. Proses Sekali Jalan (Once Through), terdiri dari satu proses yaitu
Suspensoid Catalytic Cracking.
8.2.3 Katalis Perengkahan
Perbedaan prinsip di antara proses-proses perengkahan katalis
adalah metoda penanganan katalis daripada pemilihan katalis.
Metoda penanganan dan pemilihan katalis akan menentukan
karakteristik katalis apakah dipakai untuk proses unggun terfluidisasi,
proses unggun bergerak atau proses unggun mantap.
Untuk proses unggun terfluidisasi maka katalisnya berbentuk
bubuk halus dengan ukuran 5 - 100 mesh yang stabil pada suhu 875 -
975oF dan tekanan 8 - 10 psig. Nisbah volume katalis / minyak bervariasi
untuk berbagai macam proses, adalah 5/1 sampai 30/1. Namun untuk
proses yang umum beroperasi pada rasio 10/1. Untuk proses unggun
bergerak digunakan katalis berbentuk butir dengan ukuran 1/8 inci
dengan rasio volume katalis / minyak 4/1, sedangkan untuk proses
unggun mantap dipakai katalis berbentuk pelet.
Semua katalis perengkahan yang komersil memakai
pembungkus katalis (insulator catalyst) yang memiliki sifat-sifat asam
protonik yang kuat. Mereka berfungsi sebagai katalis dengan cara
merubah mekanisme proses perengkahan melalui suatu mekanisme
alternatif yang meliputi :
1. Chemisorpsi dengan donor proton pada harga Kp yang tinggi
2. Desorpsi yang dihasilkan dalam perengkahan minyak dan secara
teoritis akan memulihkan kembali aktifitas katalis.
Semua katalis perengkahan diracuni oleh proton yang berasal
dari logam vanadium. Dasar ini diaplikasikan pada katalis perengkahan
apakah menggunakan katalis alam atau katalis buatan. Katalis alam
dipakai kadang-kadang dicampur dengan katalis buatan, karena katalis
buatan proses regenerasinya terlalu cepat sehingga akan menutupi pori-
porinya dan menangkap deposit karbon di dalamnya. Setelah proses
105
perengkahan berlangsung maka katalis lama-kelamaan akan kehilangan
aktifitasnya karena diselimuti oleh sulfur. Oleh karena itu diperlukan
proses pengolahan lebih lanjut di dalam generator bagi katalis tersebut
untuk dapat digunakan kembali. Tabel 8.1 memperlihatkan katalis
perengkahan yang umum dipakai dan faktor-faktor kinerjanya.
1. Perengkahan Katalis Unggun Terfluidisasi
Pada proses sistem unggun terfluidisasi (fluidized bed), katalis
berbentuk bubuk halus diangkat ke dalam zone reaksi oleh minyak yang
masuk dan menguap pelan-pelan karena kontak dengan katalis yang
panas. Setelah reaksi berlangsung sempurna, katalis diangkat ke dalam
zona regenerasi oleh udara, dan atau steam. Pada zona-zona reaksi
generasi katalis dijaga dalam keadaan tersuspensi dengan mengalirkan
gas-gas melalui debu katalis, dan sejumlah kecil katalis dialirkan dari
reaktor ke regenerator dan sebaliknya.
Produk yang dihasilkan dari perengkahan ini adalah gasolin,
distilat menengah, olefin ringan, isoparafin, kokas, fuel oil dan gas.
Distribusi dan kualitas produk merupakan fungsi dari komposisi minyak
yang masuk dan jarak titik didihnya, jumlah daur-ulang, tipe katalis,
aktifitas katalis, tingkatan konversi, dan sebagainya. Kondisi normal
dalam reaktor adalah pda 880 – 980 oF, tekanan 10 – 16 psig, space
velocity 1,0 – 3,0 dan rasio katalis-minyak adalah 8,0 – 12,0 berbanding
1,0. Suhu dan tekanan regenerasi adalah 1050 – 1100 oF dan 8 – 10
psig. Umpan untuk FCC ini adalah campuran gas oil dan reduced crude
atau long residu.
Tabel 8.1 Faktor Kinerja Katalis Perengkahan
Katalis KinerjaHasil yang diperoleh pada
Perengkahan 900 oFRasio
CO2/CO dalam
Flue Gas% Vol
GasolinKokas ON
Gasolin
Buatan :SilikaAlumina
SilikaMagnesia
Menghasilkan gasolin ON >>>Menghasilkan gasolin lebihbanyak
43
49
4,2
4,1
95,8
92,8
1,0 – 1,2
1,6 – 2,0
106
Alam : Tanah Bentonit
Tanah Kaolin
Stabilitas tinggi
Sama dengan silika alumina, kecuali stabilitas tinggi
46,5
---
4,4
---
94,7
---
1,7 – 2,2
---
a. FCCU Model IV
Proses ini dilisensi oleh ESSO Research And Engineering Co
sebagai modifikasi dari proses sebelumnya. Katalis ditransfer di antara
reaktor dan generator dalam saluran berbentuk U dengan bantuan
udara dan steam. Unit komersil model IV ini pertama dipasang pada
kilang Pan-AM Southern Co pada tahun 1952. Model IV dirancang
dengan elevasi rendah, sedangkan model III yang dirancang pda tahun
1947 dengan tekanan berimbang. Model II pada tahun 1944 dirancang
dengan aliran ke bawah (downflow), dan model I dirancang dengan
aliran ke atas (upflow) pada tahun 1941.
b. Proses Orthoflow
Proses ini dilisensi oleh M.W. Kellogg Co, dirancang
menggunakan satu vessel (reactor-regenerator) yang memberi
kemungkinan aliran katalis lurus sehingga mengurangi erosi karena
aliran dalam pipa bengkok. Proses orthoflow yang komersil dirancang
dalam tiga tipe ; Model A dan C dengan regenerator di bawah reactor,
dan model B dengan regenerator di atas reaktor. Pada semua tipe seksi
stripping katalis terletak antara reaktor dan generator. Kondisi operasi
pada umumnya adalah sebagai berikut : pada reaktor 885 – 950 oF, 8 –
20 psig dan pada regenerator 1050 – 1200 oF, 15 – 30 psig. Ratio
katalis–minyak adalah 6 – 20 berbanding 1. Kecepatan aliran (space
velocity) (1 – 16) : 1,0.
c. Proses UOP
Proses ini dilisensi oleh Universal Oil Product Co, dirancang
dengan satu vessel dimana reaktor berada di atas regenerator.
Keistimewaan proses ini adalah:
107
Menghapuskan tempat udara naik (air-riser) dengan adanya
expansion joint
Menghapuskan penopang baja struktur terhadap vessel
Mengurangi ukuran saluran udara dalam regenerator karena
memakai tekanan operasi 15 – 18 psig.
Unit pertama dipasang pada kilang Aurora Gasoline Co di Detroit pada
tahun 1947.
d. Proses Shell 2 Tingkat
Proses dua tingkat ini ditemukan oleh Shell Development Co
untuk memperbesar distribusi produk. Mula-mula umpan dikontakkan
dengan katalis pada reaktor tingkat pertama, dimana fluidisasi katalis
dan uap mengalir berlawanan arah. Diagram alir proses ini dapat dilihat
pada Gambar 8.4.
1st Stage Fractionator Produk Ringan Tk. 1
1st Stage Tk. 2 Reactor Distilat
Flue Stripper Gas
Steam Udara Umpan Regenerator 2nd Stage 2nd Stage Reactor Fractionator Gambar 8.4 Diagram Air Proses Shell 2 Tingkat
2. Proses Perengkahan Katalis Unggun Bergerak
Pada proses-proses unggun bergerak, katalis mengalir pada
zona minyak sehingga terjadi reaksi, dan kemudian terus ke zona
regenerasi dimana udara secara terus-menerus membakar kokas yang
menempel pada katalis. Katalis dalam bentuk butir ataupun pelet
108
diangkat oleh udara ke posisi yang lebih tinggi lalu mengalir ke bawah
secara gravitasi melalui zona-zona reaksi dan regenerasi.
a. Proses Airlift Thermofor
Proses ini dilisensi oleh Mobil Oil Co, merupakan proses kontinyu
unggun bergerak dari reaktor ke regenerator untuk konversi gas oil
berat menjadi gas oil ringan berkualitas tinggi dan distilat sedang untuk
fuel oil. Kondisi operasi pada reaktor yaitu suhu sekitar 840 – 920 oF,
tekanan 10 – 15 psig, space velocity 1,0 – 2,5 v/hr/v, rasio katalis minyak
3,0 – 6,0 berbanding 1. Unit Airlift Thermofor yang sekarang ini
merupakan penyederhanaan dari unit TCC yang pertama diperkenalkan
pada tahun 1943. Instalasi komersil pertama proses Airlift Thermofor
dibangun pada kilang Mobil Oil pada tahun 1950.
b. Proses Houdresid
Proses ini menggunakan variasi unggun katalis bergerak yang
kontinyu dirancang untuk mendapatkan produk yang banyak dari
gasoline beroktan tinggi dan distilat ringan berasal dari umpan reduced
crude. Proses ini asalnya dilisensi oleh Houdry Process and Chemical Co,
tetapi tidak lama dilisensikan. Diagram alir proses dapat dilihat pada
Gambar 8.5. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang Sun Oil Co
di Ontario pada tahun 1954.
3. Perengkahan Katalis Unggun Tetap
Pada proses unggun tetap digunakan sejumlah Chamber yang
berisi katalis yang dipasang secara seri yang digunakan bergantian
untuk reaksi dan untuk regenerasi.
a. Proses Houdry
Proses ini adalah proses siklus katalis pada unggun tetap yang
dapat diregenerasi untuk mengubah umpan distilat menjadi gasolin,
distilat-distilat ringan dan berat, kokas, butan-butilen, dan fuel gas.
Kondisi operasi pada reaktor adalah suhu 840 – 875 oF, tekanan 7 – 30
psig, dan space velocity 1,0 – 2,0 v/hr/v.
109
Siklus pada proses ini terdiri dari :
On stream 10 menit
Purging 5 menit
Regenerasi 10 menit
Steam purging 5 menit
Pada awalnya proses ini adalah yang pertama dari perengkahan katalis
yang ada sekarang. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang
Socony Vacuum Oil Co (sekarang Mobil Oil Co) di New Jersey pada tahun
1936. Diagram alir dapat dilihat pada Gambar 8.6.
Crude Tower Recyle Produk Katalis Ringan Distilat Menengah
Umpan
Furnace Houdresid Furnace Fuel Oil Reactor Crude Synthesis Tower Gambar 8.5 Diagram Alir Proses Houdresid
b. 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 filler. Kondisi operasi pada keluaran dapur adalah 450 psia dan
1050 oF pada kondisi regular, sedangkan pada kondisi super adalah 250
psi dan 1090 oF. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang
Imperial Oil Co di Ontario pada tahun 1960, yang diagram alirnya dapat
dilihat pada Gambar 8.7.
Produkke Fraksionator Flue Gas
110
Umpan dari Heater Udara
Gambar 8.6 Diagram Alir Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap
Proses ini dikembangkan dan dilisensi bersama antara Cities
Service Research and Development Co dan Hydrcarbon Research Inc.
Proses ini pada dasarnya merupakan teknik hidrogenasi katalis. Proses
ini digunakan untuk meng-upgrade minyak mentah berat masam (sour)
dan residu menjadi distilat-distilat berkualitas tinggi (sweet) sehingga
mengurangi produksi gas- oil.
Hopper Katalis Produk Furnace
Fractionator Umpan
Fuel Oil Berat dan
Katalis ke Filter
Gambar 8.7 Diagram Alir Proses Suspensoid
111
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat!
1. Jelaskan karakteristik katalis yang dipakai pada proses perengkahan
katalis dan uraikanlah masing-masing keuntungan dan kerugiannya !
2. Apakah perbedaan sirkulasi katalis yang ada pada proses ortho flow
dan yang ada pada proses UOP pada perengkahan katalis
terfluidisasi ?
3. Jelaskan mekanisme proses hydrocraking berdasarkan umpan yang
diolah !
4. Sebutkan macam-macam proses perengkahan yang terdapat di
kilang minyak Pertamina !
5. Sebutkan macam-macam proses coking dan jelaskan perbedaannya !
112
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
Pilihlah salah satu jawaban yang benar menurut anda dari beberapa soal di bawah ini dan berilah tanda silang X !
1. Proses perengkahan yang sekaligus menurunkan viskositas dan
jarak didih serta titik tuang dinamakan :
a. Perengkahan termis d. Vibreaking
b. Perengkahan katalis e. Semua salah
c. Perengkahan fasa uap
2. Proses perengkahan yang bertujuan untuk memisahkan nafta dengan
bilangan oktan rendah untuk ditingkatkan melalui dekomposisi
termis dinamakan :
a. Perengkahan selektif d. Perengkahan fasa campuran
b. Perengkahan nafta e. Perengkahan termis
c. Perengkahan termis nafta
3. Produk yang dihasilkan dari suatu proses perengkahan katalis
dengan menggunakan unggun terfluidisasi adalah :
a. Gasoline d. Gas oil
b. Kerosene e. Tar
c. Nafta
4. Proses dengan katalis unggun tetap dengan aktifitas yang tinggi dan
dapat diregenarasi adalah merupakan salah satu keuntungan dari
proses:
a. Proses Gulf-HDS d. Proses Unicracking-JHC
b. Proses Hy-C e. Proses H-G
c. Proses Katalis unggun terfluidisasi
113
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
1. Anonim, Buletin 1982. The Kelogg – Phillips HOC Process : Greater Yields and Profit From Heavy Oil Cracking. M.W. Kellog Co.
2. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
3. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.
4. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
5. Lambrix, J.R., Morris, C.S, and Rosenfeld, H.J., Nopember 1979. The Implications of Heavy Oil Cracking. Chem. Eng. Prog.
114
KEGIATAN BELAJAR IX Jurusan
Teknik Kimia
PROSES ALKILASI, POLIMERISASI DAN ISOMERISASI
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami mekanisme proses pembuatan komponen dasar
untuk bensin kapal terbang (avgas = aviation gasoline).
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi alkilasi dengan
katalis berdasarkan persyaratan alkilat yang dihasilkan.
2. Mahasiswa mampu menjelaskan dan menggambarkan diagram alir
proses-proses alkilasi katalis.
3. Mahasiswa mampu menguraikan mekanisme reaksi alkilasi termis.
4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir proses-proses alkilasi
termis.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme dan menggambarkan
diagram alir tiap-tiap proses polimerisasi katalis.
6. Mahasiswa mampu menjelaskan peranan katalis dalam proses
polimerisasi katalis, baik yang selektif maupun yang tidak selektif.
7. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja tiap unit yang ada pada
proses polimerisasi termis dengan bantuan diagram alir.
8. Mahasiswa mampu menguraikan proses-proses isomerisasi dan
menguraikan unit-unitnya melalui diagram alir.
115
KEGIATAN BELAJAR IX Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi IX : Proses Alkilasi, Polimerisasi dan Isomerisasi
9.1 P e n d a h u l u a n
Terminologi alkilasi, apabila dipakai dalam pengertian yang tepat
pada kimia organik, akan berhubungan dengan penambahan suatu
gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul. Kebanyakan reaksi-reaksi
alkilasi dalam kimia organik mencakup reaksi antara hidrokarbon olefin
dengan hidrokarbon aromatik. Senyawa olefin-olefin tersebut akan
membentuk gugus alkil di dalam molekul aromatik.
Di dalam industri minyak bumi sejumlah reaksi-reaksi alkilasi ini
berlangsung secara komersil. Salah satu operasi dalam skala besar
selama perang dunia adalah pembuatan kumen atau isopropil benzena
dengan katalis pada reaksi antara benzena dan propilena. Produk ini
merupakan komponen blending yang berharga untuk pembuatan bensin
pesawat terbang. Sejumlah reaksi alkilasi yang lain juga dilakukan lebih
banyak untuk membuat produk-produk dalam skala kecil seperti
gasoline inhibitor, aditif minyak pelumas dan deterjen sintetis. Referensi
terhadap alkilasi di dalam industri minyak bumi secara umum
menyinggung tentang proses khusus dimana isobutana direaksikan
dengan olefin-olefin. Produk reaksi ini adalah suatu campuran yang
terutama terdiri dari isomer oktan yang disebut sebagai Alkilat. Produk
alkilat ini adalah komponen pencampuran (blending) penting yang
mempunyai angka oktan tinggi, yang dipakai dalam pembuatan bensin
pesawat terbang. Tanpa menggunakan proses ini, maka pembuatan
avgas dalam skala besar selama Perang Dunia II sangat sulit dilakukan.
Jadi tugas unit alkilasi adalah memproduksi alkilat, yang dipakai sebagai
komponen dasar untuk proses pencampuran dalam pembuatan bensin
pesawat terbang. Meskipun demikian alkilasi isobutana dengan olefin
secara teoritis lebih baik daripada polimerisasi, dalam arti mendaya-
gunakan gas-gas hasil perengkahan, karena alkilasi hanya
mengkonsumsi satu molekul olefin yang berharga untuk memproduksi
suatu molekul gasoline. Butilena adalah olefin yang lebih disukai, tetapi
116
isobutilena dan propilena lebih baik karena dapat bereaksi semuanya
membentuk alkilat dari isobutana yang tersedia dalam kilang. Proses ini
kadang-kadang dilengkapi dengan polimerisasi pada suhu rendah dan
space velocity yang tinggi untuk mengkonsumsi lebih banyak propilena
dan isobutilena. Hal ini juga akan menyebabkan isomerisasi butena-1
menjadi butena-2..
Secara kimia reaksi alkilasi dapat dilakukan, baik secara termis
maupun dengan bantuan katalis. Reaksi termis memerlukan tekanan
yang sangat tinggi (sekitar 200 – 300 kg/cm2) dan suhu relatif tinggi
untuk konversi kebutuhan komersil. Proses alkilasi termis yang komersil
telah dibangun oleh Phillips Petroleum Co. Proses alkilasi termis ini tidak
diterima secara luas oleh industri minyak bumi karena :
● etilena adalah olefin yang paling sedikit tersedia dan
● prosesnya memerlukan tekanan yang lebih tinggi,
karena alasan tersebut proses alkilasi termis sudah ditinggalkan atau
jarang dilakukan di dalam industri minyak bumi modern.
Sebaliknya alkilasi katalis menawarkan kemungkinan-kemungkinan
pelaksanaan reaksi pada kondisi sedang dan dengan variasi olefin yang
luas dibandingkan dengan alkilasi termis. Suhu reaksi berkisar antara 30
– 105 oF dan tekanan 1 atm - 150 psig. Katalis yang banyak digunakan
secara komersil untuk proses alkilasi ini adalah aluminium khlorida
(AlCl3), asam sulfat (H2SO4) dan asam flluorida (HF). Keunggulan proses
dengan katalis HF dibandingkan dengan katalis-katalis yang lain adalah
karena asam bekas dapat diregenerasi secara ekonomis dan suhu reaksi
dapat lebih tinggi dari pada proses asam sulfat.
9.2 Alkilasi Katalis
Proses alkilasi katalis asam sulfat telah dimulai di Amerika Serikat
pada tahun 1938 oleh Shell Oil Company. Proses alkilasi asam fluorida
diperkenalkan oleh Phillips Petroleum Company pada tahun 1942,
sedangkan proses alkilasi aluminium khlorida dioperasikan oleh Phillip
selama Perang Dunia.
9.2.1 Alkilasi Asam Sulfat
117
Pada proses alkilasi asam sulfat, komponen gasolin dengan
angka oktan tinggi dibuat melalui reaksi isobutana dengan olefin.
Butilena merupakan senyawa yang paling umum dipakai, karena produk
yang dihasilkan mempunyai kualitas tinggi dan dapat diperoleh hanya
dengan sedikit asam sulfat dibandingkan dengan olefin lainnya, jika
diproses pada kondisi operasi yang sama.
Di dalam industri minyak bumi, umpan isobutana dan butilena
sebagian besar berasal dari hasil perengkahan berkatalis. Isobutana
sebagian kecil juga terdapat dalam minyak mentah bersama-sama
dengan normal butana.
Reaksi yang terjadi pada alkilasi dengan asam sulfat sebagai katalis
adalah :
CH3 CH3 CH3 CH3 │ │ H2SO4 │ │ H3C─CH─CH3 + H2C═C─CH3 ────→ H3C─C─CH2─CH─CH3 │ CH3
Isobutana Isobutilena 2,2,4 Trimetil Pentana
Umpan butana-butilena (BB) yang berasal dari berbagai operasi
perengkahan adalah suatu campuran isobutilena, butilena-1, butilena-2,
isobutana dan normal butana dengan sedikit butadiena. Semua olefin-
olefin ini masuk ke dalam reaksi akan menghasilkan alkilat. Alkilat
tersebut esensinya merupakan campuran 2,2,4 trimetil pentana ;
2,2,3 trimetil pentana dan 2,3,4 trimetil pentana.
Diagram alir sederhana proses alkilasi asam sulfat dapat dilihat pada
Gambar 9.1.
Reactor C3 C4 Alkilat Refrigerasi Soda Umpan BB Pencuci
Chiller Asam Bekas Acid Separator Asam
118
Segar Recycle Isobutana Alkilat Soda Bekas Deisopropanizer Berat Deiso Butanizer Debutanizer Rerun CoulumGambar 9.1 Diagram Alir Proses Alkilasi Asam Sulfat
Secara garis besar unit alkilasi tersebut terdiri dari 3 bagian, yaitu :
1. Bagian Reaktor dan Treating
2. Bagian Pendinginan
3. Bagian Fraksionasi
Umpan masuk reaktor adalah fraksi isobutana yang
konsentrasinya tinggi dengan kemurnian 85 – 90 % (berat), dan stok
olefin yang biasanya campuran fraksi BB dari berbagai hasil operasi
perengkahan dan reforming. Kedua jenis umpan tersebut bila diperlukan
dipanaskan dengan larutan soda untuk memisahkan H2S dan merkaptan
yang terdapat dalam umpan. Kadar soda dalam larutan dicuci.
Pencucian soda (soda settler) dijaga 5 – 6 oBe atau 2 % NaOH. Untuk
menekan terjadinya reaksi samping, terutama reaksi polimerisasi, maka
dipakai umpan isobutana dalam jumlah yang besar, sekitar 4 – 5 kali
jumlah olefin. Di dalam reaktor terjadi daur-ulang antara isobutana dan
asam sulfat jenuh dengan isobutana yang akan menaikkan nisbah
isobutana/olefin di dalam reaktor menjadi 400 – 500.
Jika menggunakan asam sulfat sebagai katalis, maka reaksi harus terjadi
pada suhu rendah untuk menekan reaksi berkelanjutan atau
polimerisasi. Suhu reaktor biasanya dijaga sekitar 7 oC atau 45 oF,
dimana suhu operasi beragam antara 0 – 20 oC atau 32 – 68 oF. Operasi
pada suhu di bawah 0 oC tidak menarik karena dapat menaikkan
viskositas emulsi campuran asam/hidrokarbon dan memberi
kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan dalam
operasinya. Sebaliknya suhu di atas 20 oC juga tidak menarik karena
sangat cenderung mempercepat reaksi polimerisasi yang akan
menyebabkan kenaikan konsumsi asam dan menurunkan yield alkilat.
Tekanan operasi tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi alkilasi.
119
Tekanan sistem harus tinggi untuk menjaga hidrokarbon berada dalam
fasa cairan dan perbedaan hidraulik cukup untuk mengatur fluida
mengalir dalam sistem reaktor. Untuk maksud tersebut biasanya reaktor
beroperasi pada tekanan sekitar 7 kg/cm2.
Katalis asam sulfat dengan konsentrasi 98 % (berat) dimasukkan
secara terus menerus atau dengan cara injeksi asam dari belakang.
Nisbah asam dan hidrokarbon di dalam reaktor adalah 1 : 1.
Penambahan asam segar ke dalam reaktor dilakukan apabila
konsentrasinya kurang dari 88 % (berat). Kualitas alkilat, yield alkilat
dan umur katalis asam merupakan fungsi daripada komposisi umpan
masuk dan kondisi operasi dalam reaktor.
Tabel 9.1 memperlihatkan beberapa data yield yang diperoleh apabila
alkilasi isobutana dilaksanakan dengan berbagai olefin yang berbeda.
Yield tersebut secara luas dipengaruhi oleh kondisi operasi, tetapi
mudah terlihat bahwa perbedaan yang sangat besar dalam yield alkilat
terjadi karena menggunakan umpan olefin yang berbeda. Umur katalis
dipertimbangkan dipengaruhi oleh umpan olefin. Berbagai umur katalis
yang dapat diharapkan terlihat pada Tabel 9.1. Pengaruh umpan
olefin terhadap kualitas alkilat dapat dilihat pada Tabel 9.2. Harga-
harga hanya diberikan untuk propilena, butilena dan amilena saja,
karena produk yang diperoleh dari alkilasi polimer butilena adalah sama
dengan yang diperoleh langsung dari butilena.
Tabel 9.1 Umur Katalis untuk Berbagai Umpan Olefin
O l e f i nUmur Asam (bbl alkilat/bbl asam)
Tinggi Rendah Rata-RataB u t i l e n a A m i l e n a P r o p i l e n a Polimer Butilen selektifPolimer Butilen tak selektif
30 16 9 22 15
10 5 5 10 1,5
18 9 7 16 6
Tabel 9.2 Kualitas Berbagai Alkilat
Umpan Olefin
Kinerja Alkilat F-3 Kinerja Alkilat F-4Renda
hTinggi Tipikal Renda
hTinggi Tipikal
Propilen 110,5 120,2 113,3 128,8 142,8 135,2
120
aButilenaAmilena
115,8113,3
128,8122,2
122,2118,5
136,3132,9
158,4145,1
146,6138,4
Proses lain yang juga merupakan modifikasi proses alkilasi asam
sulfat adalah alkilasi keluaran refrigerasi (Effluent Refrigeration
Alkylation) dimana dijaga nisbah umpan yang tinggi antara isobutana
dan olefin-olefin seperti propilena, butilena dan amilena untuk
mendapatkan alkilat yang lebih banyak untuk digunakan sebagai
komponen avgas dan bahan bakar motor. Proses ini dikembangkan oleh
Stratford Engineering Corp. Keluaran reaktor dipakai sebagai refrigeran
untuk mengendalikan suhu reaktor (45 – 50 oF) dan pada waktu yang
sama memisahkan isobutana sebagai daur ulang.
9.2.2 Alkilasi Asam Fluorida
Alkilasi menggunakan asam fluorida sebagai katalis telah
dijumpai dalam 2 kelompok operasi pengilangan minyak.
Pemakaian pertama adalah dalam pembuatan komponen dasar untuk
deterjen sintetis. Komponen ini diperoleh dari alkilasi benzena dengan
olefin yang sesuai, seperti propilena tetramer, olefin yang diturunkan
dari perengkahan lilin, dan lain-lain. Alkilasi ini banyak dijumpai dalam
bidang petrokimia.
Pemakaian kedua adalah dalam pembuatan komponen blending untuk
avgas yang berkualitas tinggi melalui alkilasi isobutana dengan
propilena, butilena dan pentilena (amilena).
Proses alkilasi asam fluorida untuk pembuatan komponen dasar
avgas ini telah dikembangkan oleh Phillips Petroleum Company dan oleh
UOP Company. Operasi proses ini sangat sama dengan proses alkilasi
asam sulfat. Perbedaannya yang sangat penting adalah terletak pada
pengolahan asam bekas yang siap dan terus menerus dapat
diregenerasi sehingga konsumsi asam fluorida sangat sedikit.
Regenerasi asam bekas ini dipengaruhi oleh cara distilasi yang
sederhana, dimana asam dapat dipisahkan dari campuran azeotrop H2O-
HF dan polimer yang terbentuk dalam proses alkilasi. Titik didih HF pada
tekanan 1 atm adalah 19,4 oC dan berat jenisnya 0,988. Tanpa proses
121
regenerasi, baik air maupun polimer akan terakumulasi di dalam asam
dan akan berpengaruh buruk terhadap yield dan kualitas produk. Asam
yang sudah diregenerasi didaur ulang ke dalam reaktor.
Pada alkilasi isobutana dengan butilena, proses alkilasi HF
memproduksi suatu alkilat yang mengandung 2,2,4 trimetil pentana
yang prosentasenya lebih besar daripada proses alkilasi asam sulfat.
Angka oktan alkilat yang dihasilkan sangat tergatung pada jenis olefin
sebagai berikut :
i-C4H10 + i-C4H8 ───→ Iso oktana (ON = 92 – 94)
i-C4H10 + i-C5H10 ───→ Iso nonana (ON = 90 – 92)
i-C4H10 + i-C3H6 ───→ Iso heptana (ON = 89 – 91)
9.2.3 Alkilasi Asam Posfat
Alkilasi menggunakan katalis asam posfat dimaksudkan untuk
memproduksi isopropil benzena atau kumen dengan mereaksikan
propilena dengan benzena. Katalis asam posfat berbentuk padatan
dapat mengandung campuran kieselguhr, tepung, magnesia, alumina,
seng khlorida, seng oksida dan lain-lain yang dikalsinasi pada suhu 180
– 250 oC. Nisbah benzena dan propilena dijaga pada 6/1 atau lebih
besar, dan yield yang diperoleh sekitar 96 % (v) kumen dan 4 % (v)
adalah alkilat aromatik berat.
9.3 Alkilasi Termis
Alkilasi termis adalah alkilasi yang mengolah etilena yang diikuti
oleh propilena, butena dan isobutilena dengan bantuan panas. Kondisi
operasi proses ini tinggi, suhu sekitar 950 oF dan tekanan sekitar 3000 –
5000 psia. Umpan olefin yang diperkaya seperti tersebut di atas dapat
diproduksi dari proses dekomposisi hidrokarbon yang beroperasi pada
suhu 1200 – 1425 oF dan tekanan 1 atm. Kondisi demikian sangat
memungkinkan untuk pembentukan etilena. Etilena diserap di dalam
isobutana untuk dimasukkan ke unit alkilasi. Dapur alkilasi mengolah
aliran daur ulang isobutana dan cairan yang terdiri dari campuran
etilena dan isobutana yang dimasukkan ke dalam dapur melalui zona
perendaman. Sedikit ter atau material yang mempunyai titik didih di
122
atas gasolin dapat dihasilkan karena konsentrasi etilennya rendah dalam
zona reaksi. Diperlukan waktu 2 – 7 detik untuk mencapai suhu 950 oF,
tergantung pada jumlah hidrokarbon yang diolah dan jumlah isobutilena
yang didaur ulang. Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 9.2.
Alkilasi khusus untuk membuat neoheksana telah dikembangkan
oleh Phillips petrleum Co. Alkilasi ini menggunakan etilena dan
isobutana sebagai reaktan untuk membuat neoheksana. Namun proses
ini sudah tidak dipakai lagi semenjak Perang Dunia II. Proses ini tidak
terbatas hanya untuk membuat neoheksana saja.
Campuran etana dan propana direngkah pada suhu sekitar 1400 oF dan tekanan 6 – 8 psig untuk pembentukan propilena yang optimum.
Gas-gas yang terbentuk dibebaskan dari material yang lebih besar dari
C2 melalui scrubber, lalu diikuti dengan kompresi dan pendinginan.
Etilena kemudian diserap oleh cairan isobutana pada suhu -30 oF,
sedangkan gas hidrogen dan metana dipisahkan dari sistem. Campuran
etilena dan isobutana dikompresi sampai menjadi 4000 – 5000 psig
dan ditambahkan isobutana pada dapur alkilasi melalui preheater pada
suhu 950 oF. Nisbah isobutana dan etilena dijaga pada 9/1 atau lebih
pada zona reaksi. Yield dikirim ke menara depropanizer berupa cairan
pada bagian bawah yang menghabiskan 70 % (berat) etana, propana
dan isobutana yang mengandung kira-kira 30 – 40 % neoheksana.
Neoheksana dikarakterisasi sebagai bahan campuran avgas dengan
sifat-sifat yang sempurna dan sangat mudah menerima TEL. Senyawa ini
mempunyai RVP 9,5 psi ; titik didih 121 oF dan angka oktan 95.
H2 & CH4
Umpan i C4 Segar i C4 Gas + Etilen i C4 & C2H4 Compressor Gasoline
Etana/Propana Pompa
123
Campuran Umpan etana propana butana
Recycle i C4 Dapur AlkilasiGasoline
NeoheksanaGambar 9.2 Diagram Alir Alkilasi Termis
9.4 Proses Polimerisasi
9.4.1 Polimerisasi Termis
Meskipun tidak seefektif polimerisasi katalis, polimerisasi termis
telah banyak dipakai pada beberapa kilang minyak dan secara khusus
dapat memberdayakan gas-gas jenuh yang tak dapat dipolimerisasi
langsung dengan katalis. Proses polimerisasi termis terdiri dari
perengkahan fasa uap senyawa propana dan butana diikuti dengan
memperpanjang waktu reaksi polimerisasi pada suhu 950 – 1100 oF,
selanjutnya diikuti dengan reaksi-reaksi dekomposisi, depolimerisasi dan
sebagainya. Reaksi perengkahan mula-mula sangat endotermis, tetapi
reaksi pada zona polimerisasi adalah eksotermis.
Propana sangat jarang dipakai sebagai umpan karena harus
dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi meskipun gas ini biasa terikut
dalam aliran daur ulang. Data kecepatan reaksi sangat langka, tetapi
dapat dihitung berdasarkan Persamaan 20-12 Nelson sebagai berikut :
K2 1 x ---- = ----- ----------- P t P a (1 – x)
Dimana :K2 = tetapan kecepatan reaksi t = waktu, menit P = tekanan, psix = fraksi olefin yang bereaksi selama waktu t menita = fraksi olefin yang terkandung dalam umpan
Polimerisasi termis mengubah C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan
menjadi produk-produk cair hasil kondensasi. Proses ini dapat dipakai
terutama untuk mengolah bensin alam (natural gasoline) yang
mengandung propena dan butena yang berlimpah ruah. Olefin-olefin
tersebut diperoleh dengan cara dekomposisi termis dan polimerisasi
124
dengan panas dan bertekanan. Umpan cair dengan tekanan 1200 – 2000
psig dipompakan ke dalam dapur dan dipanaskan menjadi 975 – 1100 oF. Keluaran dari dapur didinginkan dan distabilisasi, polimer gasolin
dipisahkan dengan cara fraksionasi. Gas yang keluar dari stabilizer
dikembalikan ke pemisah uap untuk dipisahkan C3 dan C4 sebagai daur
ulang. Diagram alir proses ini secara sederhana dapat dilihat pada
Gambar 9.3.
Recycle Gas Poligasoline Ringan Poligasoline Berat
Umpan Olefin Fractionator
Dapur Polimerisasi Quench Stabilizer Polimer Berat
Gambar 9.3 Diagram Alir Proses Polimerisasi Termis Proses Kellog
Umpan olefin sebelum masuk ke dapur polimerisasi biasanya
dipersiapkan lebih dahulu melalui pemurnian (feed preparation). Hal ini
dilakukan mengingat gas-gas tersebut mungkin mengandung sulfur atau
asam sulfida, mempunyai tekanan rendah, konsentrasinya kurang atau
tidak stabil.
9.4.2 Polimerisasi Katalis
Polimerisasi ini adalah proses sinambung dimana gas-gas olefin
dikonversi dengan katalis menjadi produk-produk cair hasil kondensasi.
Proses polmerisasi katalis dapat dibagi menjadi :
1 Polimerisasi tak selektif.
2. Polimerisasi selektif.
125
Polimerisasi tak Selektif adalah polimerisasi campuran propilena-
propilena dan butilena-butilena, sedangkan polimerisasi antara
propilena-propilena saja atau antara butilena-butilena saja disebut
Polimerisasi Selektif.
Gasolin yang dihasilkan sebagai hasil reaksi adalah 2,2,4 trimetil
pentana atau kodimer yang mempunyai angka oktan tinggi. Kodimer
bila dihidrogenasi dapat menjadi isooktan.
Katalis yang digunakan pada polimerisasi katalis adalah asam
sulfat dan asam posfat dalam berbagai bentuk. Demikian juga silika
alumina, aluminium khlorida, boron trifluorida dan bauksit aktif telah
banyak digunakan sebagai katalis polimerisasi.
Polimerisasi tak Selektif
Polimerisasi tak selektif adalah suatu proses polimerisasi yang
terjadi pada suhu dan tekanan tinggi dengan umpan berupa campuran
hidrokarbon C3 dan C4 menggunakan katalis asam posfat.
Ada tiga modifikasi penggunaan asam posfat sebagai katalis yang
banyak dipakai, adalah :
1. Kuarsa yang dibasahi dengan larutan asam
2. Pelet yang diresapi asam (asam posfat padat) yang diisikan di dalam
chamber
3. Katalis padat berbentuk pelet yang dimuat dalam tube yang dikelilingi
oleh air pendingin di dalam reaktor.
Reaktor polimerisasi ini dijaga pada suhu 190 – 230 oC dan
tekanan sekitar 500 psia. Sebagai tambahan, tembaga piro posfat juga
digunakan secara luas sebagai katalis menghasilkan produk yang
hampir sama dengan asam posfat dengan suhu reaksi yang lebih
rendah.
1. Polimerisasi UOP
Polimerisasi katalis proses UOP adalah proses polimerisasi tak
selektif menggunakan katalis asam posfat yang dijenuhkan di dalam
kieselguhr dan berbentuk pelet. Katalis ditempatkan di dalam tube,
126
sedangkan air pendingin berada di dalam shell. Diagram alir sederhana
dari proses UOP ini dapat dilihat pada Gambar 9.4.
Proses polimerisasi UOP terdiri dari 3 seksi pengolahan yaitu :
a. Seksi pembersihan/pemurnian umpan.
Pada seksi ini kotoran yang terdapat dalam umpan dipisahkan
dengan larutan soda dan air karena merupakan racun bagi katalis.
Kotoran utama yang harus dipisahkan adalah senyawa-senyawa
nitrogen asam ataupun basa, lalu senyawa-senyawa belerang dalam
bentuk gas/larutan H2S maupun merkaptan. Senyawa nitrogen yang
bersifat asam (HCN, HOCN dan sebagainya) bila dibiarkan dalam
sistem akan berubah menjadi amoniak dan kemudian amonium
posfat yang akan merusak daya rangsang katalisator (menurunkan
aktifitas katalis) menurut reaksi berikut :
RCN + 2 H2O ───→ RCOOH + NH3
3 NH3 + H3PO4 ───→ (NH4)3PO4
Senyawa nitrogen asam ini dapat dihilangkan dengan larutan soda,
sedangkan senyawa nitrogen basa (NH3 dan amina-amina) dapat
dihilangkan dengan mencucinya menggunakan air.
Senyawa-senyawa sulfur (H2S dan merkaptan-merkaptan) bila tidak
dibuang akan berubah menjadi senyawa-senyawa yang sulit
dihilangkan dari polimer gasolin dan akan menyebabkan turunnya
angka oktan. Senyawa-senyawa sulfur ini bersifat asam dan dapat
dihilangkan dengan larutan soda.
b. Seksi reaktor.
Umpan hidrokarbon (campuran propilena/butilena) yang sudah
dibersihkan dan dipanaskan secukupnya direaksikan dalam reaktor.
Tipe reaktor UOP ada 2 macam, yaitu tipe shell & tube heat
exchanger dan chamber. Reaksi polimerisasi adalah reaksi
eksotermis sehingga diperlukan air untuk menyerap panas yang
terjadi dan juga berfungsi sebagai pengatur suhu reaktor yang
dikendalikan oleh tekanan kukus (steam) dari steam drum.
Variabel proses yang mempengaruhi reaksi di dalam reaktor adalah
suhu sekitar 430 oF, tekanan operasi 1000 – 1100 psig, kadar olefin di
dalam umpan 35 – 45 % dan kecepatan aliran olefin pada permukaan
127
katalis (space velocity) dirancang 0,28 galon umpan/jam per lb
katalis.
Propana Butana Pencucian Air
Pencucian Soda
Umpan C3/C4
Polimer Reactor Depropanizer Debutanizer
Gambar 9.4 Diagram Alir Polimerisasi tak Selektif Proses UOP
c. Seksi pemisahan hasil-hasil reaksi.
Campuran hasil reaksi yang keluar dari dasar reaktor didinginkan dan
tekanannya diturunkan menjadi 300 psig sebelum masuk ke seksi
pemisahan. Campuran hasil reaksi pertama kali dimasukkan ke
dalam menara depropanizer untuk memisahkan propana dan gas-gas
lain yang lebih ringan. Senyawa yang lebih berat dari propana akan
keluar dari dasar menara dan selanjutnya dikirim ke menara
butanizer untuk memisahkan fraksi butana yang lebih ringan. Fraksi
yang lebih berat dari butana adalah polimer gasolin dengan RVP 8 psi
dan FBP 400 – 420 oF.
Polimerisasi Selektif
Polimerisasi selektif adalah proses polimerisasi yang
menggunakan umpan hanya fraksi C4 saja atau fraksi C3 saja yang
berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan
polimerisasi tak selektif.
128
9.5 Proses Isomerisasi
Dewasa ini penggunaan proses isomerisasi dalam kilang minyak
bumi dimaksudkan untuk menyediakan tambahan umpan untuk alkilasi
atau fraksi dengan angka oktan tinggi untuk blending gasolin. Proses
isomerisasi adalah proses dimana parafin rantai lurus dikonversi menjadi
senyawa-senyawa rantai cabang secara sinambung dengan
menggunakan katalis.Aluminium khlorida adalah katalis yang tidak
dapat diregenerasi dipakai dengan berbagai atau logam lain adalah
katalis padat yang dapat diregenerasi berada dalam unggun tetap.
Kondisi operasi beragam tergantung pada prosesnya sendiri dan umpan
masuk, yaitu 100 – 950 oF dan tekanan 150 – 1000 psig.
Perkembangan proses isomerisasi dalam dunia industri
berlangsung sangat lambat. Hal ini disebabkan karena tingginya biaya
penanganan katalis yang korosif dan biaya pemisahan isomer-isomer
hidrokarbon yang mengandung 5 atau lebih atom karbon. Namun
karena adanya peningkatan kebutuhan terhadap bahan bakar yang
mempunyai angka oktan tinggi, maka proses isomerisasi ini terus
dikembangkan.
Macam-macam proses isomerisasi adalah :
1. Isomerisasi dengan katalis aluminium khlorida.
2. Isomerisasi dengan katalis logam mulia.
9.5.1 Isomerisasi dengan Katalis Aluminium Khlorida
Proses yang biasa dilakukan adalah isomerisasi butana menjadi
isobutana, pentana menjadi isopentana, nafta atau fraksi n-heksana
menjadi isoheksana.
Pada proses-proses tersebut aluminium khlorida digunakan dalam
beberapa cara yaitu :
a. Bersama dengan asam khlorida anhidrat membentuk slurry atau
cairan kompleks.
b. Berada dalam butiran alumina atau bauksit.
c. Dilarutkan dalam PbCl3 cair.
129
Katalis aluminium khlorida adalah katalis yang tidak dapat diregenerasi,
tetapi dapat diperoleh kembali dalam sistem cairan. Salah satu proses
isomerisasi dengan katalis aluminium khlorida dapat dilihat pada
Gambar 9.5.
Make-up HCl Make-up H2
Recycle Gas Vent
Acid Stripper
Umpan Separator Iso Segar Parafin Catalyst Recovery AlCl3
Recycle n-Parafin Super Fractionator
Sludge
Gambar 9.5 Diagram Allir Proses Isomerisasi Aluminium Khlorida
Kondisi operasi 240 – 250 oF, tekanan 200 – 300 psig dan space
velocity adalah 1 – 2 /jam. Waktu tinggal di dalam reaktor adalah 10 – 40
menit, sehingga dicapai konversi 50 % untuk butana, 55 – 60 % untuk
pentana.
9.5.2 Isomerisasi dengan Katalis Logam Mulia
Katalis yang digunakan adalah platina atau logam-logam lain
berada dalam unggun tetap dan dapat diregenerasi. Kondisi operasi
bervariasi tergantung pada proses dan umpan yang dipakai, yaitu suhu
100 – 900 oF dan tekanan 150 – 1000 psig. Proses ini dikenal dengan
nama Isomerisasi Penex. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada
Gambar 9.6.
130
Produk Isoparafin Recycle H2 H2 Segar C4<
Umpan Vent Segar Degasser Heater Separator Reactor
Recycle Product
Gambar 9.6 Diagram Alir Proses Isomerisasi Logam Mulia
131
A. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Buat suatu reaksi proses alkilasi dengan menggunakan katalis dari
suatu kilang minyak !
2. Buat suatu reaksi sederhana alkilasi termis !
3. Buatlah suatu diagram alir sederhana proses polimerisasi katalis
dari kilang minyak !
B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan memberikan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !
1…… Penambahan suatu gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul
A. Polimerisasi
2…… Yang pertama kali mengembangkan proses katalis asam sulfat
B. Platina
3. …. Yang pertama kali mengembangkan proses katalis asam fluorida
C. Alkilasi
4…… Produk yang dihasilkan dari proses alkilasi asam sulfat
D. Shell Oil
5. …. Proses alkilasi yang dikembangkan oleh Kellog
E. Polimerisasi Termis
6…….
Alkilasi yang mengubah etilen yang diikuti oleh propilen, buten dan isobutene dengan bantuan panas.
F. Cascade Sulfuric Acid
7. …..
Proses pengubahan C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan mejadi produk cair hasil kondensasi
G. 2,2,4 Iso Butan
8…… Polimerisasi antara propilena-propilena saja butilena-biutilena saja tanpa menggunakan katalis
H. Isomerisasi.
9…… Proses dimana parafin rantai lurus dikonversikan menjadi senyawa-senyawa rantai cabang
I. Alkilasi Termis
10..….
Katalis logam mulia yang sering dipergunakan pada proses isomerisasi
J. Polimerisasi AktifK. Philips
132
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Apakah yang dimaksud dengan alkilasi, polimerisasi dan
isomerisasi, jelaskan !
2. Untuk apa diperlukannya katalis pada proses alkilasi dan
polimerisasi?
3. Apakah perbedaan isomerisasi dengan katalis Al2O3 dan
isomerisasi dengan katalis logam mulia ?
4. Akibat apakah yang ditimbulkan oleh senyawa-senyawa pengotor
terhadap aktifitas katalis ?
B. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !
1. Penambahan suatu gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul dinamakan alkilasi ………
2. Pada proses alkilasi termis tidak memerlukan tekanan dalam memproduksi etilennya. ……….
3. Suhu reaktor yang diizinkan pada proses alkilasi katalis dengan menggunakan asam sulfat adalah 70 oC ………
4. Reaktor pada proses alkilasi asam sulfat berbentuk horizontal, sedangkan pada proses Kellog adalah vertikal. ………
5. Yang mengembangkan proses alkilasi aluminium khlorida adalah Philips ………
6. Alkilasi menggunakan katalis asam posfat dimaksudkan untuk memproduksi isopropil benzena.
………
7. Polimerisasi termis merupakan perengkahan fasa uap dimana senyawa propena dan butena direaksikan secara endotermis. ………
8. Polimerisasi termis adalah menubah C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan menjadi produk cair hasil kondensasi. ………
9. Pada proses polimerisasi UOP senyawa nitrogen yang dihasilkan dapat diproses menghasilkan ………
133
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
asam.10. Sebelum dipergunakan sebagai katalis Aluminium
Khlorida dilarutkan terlebih dahulu dalam PbCl3
cair. ………
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Graham, W,A., 1982. Alkylation Integrated Acid Plant. Hydrocarbon Processing.
5. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
134
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
PROSES REFORMING
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami fungsi dan operasi unit reforming untuk
pengolahan komponen blending gasolin yang mempunyai oktan tinggi.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme dan prinsip kerja unit
reforming termis berdasarkan diagram alirnya.
2. Mahasiswa mampu menguraikan bagian-bagian operasi dari diagram
alir pada pengolahan reforming termis.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi dan peranan
katalis pada pengolahan reforming.
4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir salah satu proses pada
pengolahan reforming katalis berdasarkan skema uraian proses dan
kondisi operasinya.
135
KEGIATAN BELAJAR X Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi X : Proses Reforming
10.1 Pendahuluan
Reforming adalah suatu proses untuk merubah struktur senyawa
hidrokarbon dalam fraksi minyak menjadi komponen blending gasolin
yang mempunyai oktan tinggi. Perubahan susunan struktur molekul
yang terjadi paling dominan dalam reaksi tersebut adalah dehidrogenasi
naftena membentuk aromatik menurut reaksi berikut :
CH / \\ HC CH H3C – (CH2)4 – CH3 ───→ ║ │ + 4 H2
HC CH \ // CH
Macam-macam proses reforming :
1. Reforming Termis, terdiri dari :
Proses polyforming
2. Reforming Katalis, terdiri dari :
a. Katalis Unggun Diam
● reaktor tanpa swing, terdiri dari :
Proses Catforming
Proses Houdriforming
Proses Platforming
Proses Sinclair-Baker
Proses Platinum
136
KEGIATAN BELAJAR X Jurusan
Teknik Kimia
● reaktor dengan swing, terdiri dari :
Proses Hydroforming
Proses Powerforming
Proses Ultraforming
b. Katalis Unggun Bergerak, terdiri dari :
● Proses hyperforming
● Proses thermofor (TCR)
c. Katalis Unggun Terfluidisasi, terdiri dari :
● Proses Fluid Hydroforming
d. Reforming dengan daur ulang, terdiri dari :
● Proses Iso-Plus Houdriforming
● Proses Reforming
10.2 Reforming Termis
Proses secara termis yang sinambung digunakan untuk
mengubah molekul melalui penyusunan kembali nafta dan gasolin
berkualitas anti ketuk yang rendah menjadi komponen gasolin yang
mempunyai angka oktan tinggi. Produk sekunder dari proses ini meliputi
gas-gas olefin untuk umpan polimerisasi dan tar yang digunakan untuk
minyak bakar berat.
Peralatan reforming termis mirip dengan peralatan perengkahan
termis, dengan sedikit modifikasi para ahli kilang menggunakan
peralatan yang sama untuk kedua proses tersebut. Diagram alir
sederhana proses reforming termis dapart dilihat pada Gambar 10.1.
Sama dengan umpan reforming katalis, tipe umpan reforming adalah
nafta ringan (virgin nafta) yang mempunyai IBP 200 – 250 oF dan FBP
300 – 400 oF. Gasolin alam dan fraksi perengkahan dapat digunakan
sebagai umpan. Suhu keluar seksi pemanas adalah 950 – 1100 oF pada
tekanan 400 – 1000 psig. Nafta dari aliran samping fraksionator
ditambahkan ke effluent heater untuk menahan reaksi dekomposisi
yang sangat ekstensif. Proses reforming termis masuk ke dalam kilang
secara komersil pada tahun 1930. Proses ini dirancang oleh UOP Co.
10.2.1 Proses Polyforming
137
Proses ini merupakan proses termis yang sinambung merubah
nafta ringan (straight run) dan/atau gas oil bersama-sama dengan gas-
gas hidrokarbon sangat ringan (dominan C3 dan C4) menjadi mogas yang
mempunyai oktan tinggi dan fuel oil. Diagram alir proses ini dapat dilihat
pada Gambar 10.2.
Gas dan Gasoline ke Stabilizer
Heater Flash Chamber & Fractionator Umpan Nafta
Quench Polimer Berat ke Stripper Stream
Gambar 10.1 Diagram Alir Proses Reforming Termis
Stabilizer Gas Evaporator & Bubble Tower
Gas Umpan Nafta Flash Absorber Tower Heater Umpan Quench Gas Cair Fuel Oil Gasoline
Gambar 10.2 Diagram Alir Proses Polyforming
Operasi dari proses ini meliputi pemasukan umpan nafta (virgin)
ke dalam absorber untuk mengambil propana (recovery C3 80 – 90 %)
dan gas-gas berat. Tekanan pada aliran campuran umpan adalah 1000 –
1500 psig. Aliran quench di bagian bawah evaporator adalah 1020 –
1120 oF turun menjadi 650 – 700 oF. Tekanan evaporator sekitar 400
138
psig. Bagian lain dari bawah evaporator di-flash untuk mendapatkan fuel
oil dan gas, sedangkan overhead evaporator dikirim ke stabilizer dimana
gas-gas yang dapat dikondensasi dipisahkan dari produk gasolin untuk
dipakai kembali di absorber bersama dengan umpan gas cair. Proses
polyforming ini dikembangkan oleh Gulf Oil Corp pada tahun 1940.
Proses ini sudah tidak digunakan lagi dan diganti oleh reforming katalis.
10.3 Reforming Katalis
Reforming katalis merupakan suatu proses untuk meningkatkan
kualitas berbagai macam nafta (virgin, thermal dan catalytic cracking)
yang mempunyai oktan rendah menjadi komponen-komponen yang
mempunyai oktan tinggi untuk blending mogas atau avgas, atau
digunakan untuk bahan baku petrokimia yaitu pengolahan aromatik
untuk memproduksi BTX (benzene-toluene-xylene). Pada proses
reforming ini volatility minyak dinaikkan dan kandungan sulfurnya
dikurangi. Perbaikan bilangan oktan virgin naphta adalah dari 20
menjadi 50 RON tanpa menggunakan pengungkit timbal. Proses
reforming katalis yang komersil dapat diklasifikasikan sebagai proses
sinambung, semi regeneratif dan siklus tergantung pada metoda dan
frekuensi regenerasi katalis, yang secara luas dikelompokkan menjadi :
1. Proses katalis unggun bergerak.
2. Proses katalis unggun diam.
3. Proses katalis unggun terfluidisasi.
Proses unggun bergerak dan terfluidisasi menggunakan katalis
tipe logam oksida yang tidak murni (katalis platina dan molibdenum),
dilengkapi dengan unit regenerasi terpisah, sedangkan proses unggun
diam menggunakan katalis tipe platina dalam unit yang dilengkapi untuk
sirkulasi, tanpa regenerasi atau kadang-kadang dengan regenerasi.
Pada kenyataannya hampir 95 % kilang minyak menggunakan unggun
diam.
Mekanisme reaksi yang terjadi adalah :
1. Dehidrogenasi naftena
C6H12 ===== C6H6 + 3 H2
Sikloheksana Benzena
139
2. Dehidrosiklisasi parafin
H3C - (CH2)4 - CH3 ===== C6H6 + 4 H2 Heksana Benzena
3. Isomerisasi parafin
H3C – (CH2)5 – CH3 ===== H3C – CH – (CH2)3 – CH3
Heptana │ CH3
2-Metil Heksana
4. Dehidro-isomerisasi naftena
H3C – C5H8 – CH3 ===== H11C6 – CH3 ===== H5C6 – CH3 + 3 H2
1,2-Dimetil Siklopentana Metil Sikloheksana Toluena
5. Hydrocracking parafin CH3
│ C10H22 + H2 ==== H3C – (CH2)3 – CH3 + H3C – CH2 – CH – CH3
n-Dekana Pentana Isopentana
6. Desulfurisasi H4C4S + 4 H2 ===== C4H10 + H2S
Tiofen Butana
7. Penjenuhan olefin (hidrogenasi olefin)
C5H10 + H2 ===== C5H12
Pentena Pentana
Reaksi dehidrogenasi naftena terjadi sangat cepat dan reaksi
isomerisasi parafin dan dehidro-isomerisasi naftena juga berlangsung
cepat, dengan demikian reaksi-reaksi tersebut sangat menonjol,
sedangkan reaksi-reaksi yang lambat seperti siklisasi dan hydrocracking
menjadi penting terutama pada kondisi-kondisi yang keras seperti space
velocity yang rendah, tekanan tinggi dan suhu tinggi. Reaksi
hydrocracking sebagaimana juga reaksi-reaksi dehidrogenasi dan
isomerisasi biasanya tidak diinginkan karena akan menyebabkan deposit
karbon (kokas), penurunan produk hidrogen dan yield produk cair
rendah, dengan umpan yang kaya parafin dapat dilakukan
hydrocracking secara besar-besaran. Tekanan yang rendah dapat
mendorong reaksi-reaksi dehidrogenasi dan siklisasi, tetapi pada kondisi
140
yang sedang dapat menekan terjadinya reaksi hydrocracking. Operasi
pada 900 psi akan menyebabkan sekitar dua kali lebih banyak terjadi
hydrocracking seperti terjadi pada tekanan 500 psi.
Meskipun hidrogen lebih banyak dihasilkan pada tekanan rendah
(200 psig), tekanan parsiel hidrogen relatif lebih rendah yang memberi
kemungkinan kecenderungan terjadinya reaksi hydrocracking yang
menghasilkan kokas. Ditinjau dari cara meregenerasi katalis maka
reforming katalis diklasifikasikan menjadi proses sinambung, semi
regeneratif dan siklus. Pertumbuhan yang cepat terhadap pemakaian
reforming katalis dalam industri minyak bumi terjadi pada kurun waktu
1953 - 1959. Namun mulai tahun 1970-an seiring dengan perbaikan
terhadap angka oktan bensin menjadi RON 98, maka katalispun
mengalami perubahan tidak lagi hanya berbasis platina tetapi juga
mengandung renium (katalis UOP R-16 dan R-20). Pada saat ini
kenaikan yang pesat dari produksi reforming katalis disebabkan karena
adanya pemakaian umpan baru selain daripada virgin naphta, yaitu light
naphta dari Timur Tengah.
10.3.1 Proses Reforming Unggun Bergerak
Proses unggun bergerak ini menggunakan reaktor tunggal yang
berisi katalis yang dapat diregenerasi secara sinambung. Katalis yang
dipakai adalah campuran oksida logam berbentuk butir atau pelet yang
dapat dipindahkan dari reaktor ke regenerator atau sebaliknya. Umpan
yang dapat diolah tergantung pada jenis katalis yang digunakan, yaitu
mempunyai jarak didih (IBP) sekitar 150 – 175 oF dan FBP 400 – 500 oF.
Proses pendahuluan terhadap umpan biasanya tidak menjadi faktor
yang dipertimbangkan kecuali kalau mengandung air yang akan
menurunkan aktifitas katalis. Diagram alir sederhana proses ini dapat
dilihat pada Gambar 10.3.
Reactor
Kiln Produk
141
Udara Recycle Gas Umpan Nafta Elevator Katalis
Gambar 10.3 Diagram Alir Proses Reforming Unggun Bergerak
10.3.2 Proses Reforming Unggun Terfluidisasi
Proses reforming katalis menggunakan unggun terfluidisasi dari
katalis padat, merupakan suatu proses regenerasi yang sinambung
dengan reaktor terpisah ataupun terintegrasi untuk menjaga aktifitas
katalis dengan cara memisahkan kokas dan sulfur. Sebagai umpan
adalah nafta ringan hasil perengkahan atau nafta ringan dicampur
dengan gas daur ulang yang kaya hidrogen. Katalis yang digunakan
adalah molibdat 10 % dalam alumina yang secara material tidak
dipengaruhi oleh arsen, besi, nitrogen atau sulfur dalam jumlah yang
normal. Kondisi operasi dalam reaktor sekitar 200 – 300 psig dan suhu
900 – 950 oF pada space velocity 0,3 – 0,8/jam. Kecepatan gas daur
ulang adalah 4000 – 6000 scf/barel umpan dengan nisbah berat antara
katalis dan minyak adalah 0,5 – 1,5. Kondisi regenerasi yang digunakan
adalah 210 – 310 psig dan suhu 1000 – 1100 oF. Pengolahan
pendahuluan terhadap umpan biasanya tidak dilakukan kecuali untuk
menyesuaikan jarak didih dalam memproduksi aromatik. Keunggulan
proses reforming ini, dapat menghasilkan yield reformat sekitar 70 – 80
% (v) dengan RON 93 – 98. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada
Gambar 10.4.
Flue Gas Produk
Regenerator Reactor
Recycle Gas Udara
142
Umpan Nafta
Gambar 10.4 Diagram Alir Proses Unggun Terfluidisasi
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan prinsip kerja unit reforming termis berdasarkan diagram
alir yang ada pada buku saudara !
2. Apakah perbedaan proses reforming katalis dan reforming
termis ?
3. Buatlah suatu mekanisme reaksi pada proses pengolahan
reforming !
B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !
1. Suatu proses untuk merubah suatu struktur senyawa hidrokarbon
dalam fraksi minyak menjadi komponen blending gasoline yang
mempunyai oktan tinggi dinamakan :
a. Sweetening c. Polimerisasi
b. Reforming d. Hydroreforming.
2. Pengubahan molekul melalui penyusunan kembali nafta dan
gasoline berkualitas anti ketuk yang rendah menjadi komponen
gasoline yang mempunyai angka oktan tinggi adalah :
a. Reforming Katalis c. Reforming Thermis
b. Polyforming d. Hydroforming
143
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
3. Pengubahan Nafta ringan atau gas oil bersama-sama dengan gas
hidrokarbon sangat ringan (dominant C4 ) menjadi mogas yang
mempunyai angka oktan tinggi dan fuel oil dinamakan :
a. Reforming Katalis c. Hydroforming
b. Reforming d. Polyforming.
4. C5H10 + H2 adalah :
a. C5H12 c. C6H14
b. C7H16 d. C7H14
5. Salah satu keunggulan proses reforming adalah :
a. Diperolehnya senyawa hidrokarbon dengan RON tinggi.
b. Diperolehnya nafta dengan angka oktan tinggi.
c. Diperolehnya hasil reformat antara 70 - 80 % (v) dengan RON
93 - 98.
d. Diperolehnya nafta ringan 100 %
144
A. Selesaikan soal-soal di bawah ini dan jawablah dengan singkat !
1. Buatlah suatu diagram alir sederhana Reforming Termis !
2. Sebutkan macam-macam peralatan yang sering digunakan untuk
proses Reforming Termis !
3. Klasifikasikan juga jenis peralatan operasi proses Reforming !
145
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series, D.Van Nostrand Company. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
146
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
PROSES-PROSES MENGGUNAKAN PELARUT
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami proses pengolahan minyak dengan pelarut untuk
menarik aspal dan lilin dari fraksi dan produk-produk minyak pelumas.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaaan 4 dari 6
macam proses penarikan aspal melalui ekstraksi menggunakan
pelarut.
2. Mahasiswa mampu menguraikan salah satu proses
penarikan aspal berdasarkan diagram alir prosesnya.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan proses dewaxing dan
deoiling pada penarikan lilin dari minyak-minyak dasar pelumas.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan proses penarikan lilin menggunakan
pelarut berdasarkan diagram alir masing-masing proses.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan proses-proses
penyulingan minyak pelumas berdasarkan diagram alirnya.
6. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme pemilihan pelarut pada
proses ekstraksi aromatik.
147
KEGIATAN BELAJAR XI Jurusan
Teknik Kimia
Lembar Informasi XI : Proses-Proses Menggunakan Pelarut
11.1 Pendahuluan
Proses-proses penyulingan dengan pelarut merupakan
pengolahan fisik saja, baik untuk menghilangkan senyawa-senyawa
pengotor yang ada maupun yang tidak diingini ada dalam minyak yang
akan dipulihkan (recovery). Umpan untuk proses-proses ini dapat berupa
minyak yang mempunyai titik didih tinggi maupun rendah. Umpan yang
mempunyai titik didih tinggi untuk proses ini terdiri dari minyak dan gas-
oil atau minyak-minyak rengkahan katalis. Secara umum dasar proses
yang dipakai sekarang untuk umpan minyak berat dan distilat
menengah diklasifikasikan sebagai :
1. Pengolahan (treating) atau deasphalting, dipakai pada minyak
dengan titik didih penuh seperti gas-oil, dimana pemotongan minyak
pelumas dilakukan. Pelarut adalah pengendap yang membagi umpan
minyak menjadi konstituen-konstituen berdasarkan ukuran molekul.
2. Operasi dewaxing, dipakai pada komponen minyak-minyak pelumas
atau material dengan titik didih penuh, lalu diolah dengan lempung
(clay). Operasi dewaxing sering berkombinasi dengan pembuatan
lilin.
3. Pengolahan (treating) atau penyulingan (refining), dipakai pada
minyak-minyak dengan jarak didih yang sesuai dengan minyak
148
KEGIATAN BELAJAR XI Jurusan
Teknik Kimia
pelumas sebagai umpan untuk memisahkan aromatik, naftenik dan
material lain dengan ekstraksi selektif yang berpengaruh terbalik
terhadap indeks viskositas.
Dasar-dasar proses ekstraksi menggunakan pelarut dapat
diklasifikasikan menjadi :
1. Proses penarikan aspal (deasphalting & treating).
2. Proses penarikan lilin (dewaxing).
3. Proses penyulingan minyak pelumas (lube refining) dan ekstraksi
aromatik.
11. 2 Proses Penarikan Aspal
Minyak-minyak pelumas, gas-oil atau distilat menengah yang
direduksi melalui proses ekstraksi ataupun pengendapan pelarut dalam
aspal dan material resin yang terdapat baik dalan larutan maupun
dalam bentuk koloid cenderung dapat membentuk residu karbon dan
kokas. Pada proses tersebut dapat dipisahkan sulfur dan logam berat
dan juga terjadi perbaikan warna minyak. Pelarut yang dipakai untuk
proses penarikan aspal dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu
:
1. Hidrokarbon-hidrokarbon yang mempunyai berat molekul rendah,
terutama propan.
2. Senyawa-senyawa yang dapat dioksidasi seperti alkohol dan ester.
Banyak proses-proses yang mampu memisahkan aspal dari
hidrokarbon telah dilakukan dalam industri minyak dan gas bumi,
sebelum metoda penggunaan pelarut dikembangkan. Distilasi,
penyulingan dengan tanah liat ataupun asam sulfat dan pengolahan
dengan logam khlorida merupakan contoh proses yang telah dikenal.
Penyulingan dengan pelarut, jika dilakukan untuk pengolahan
pendahuluan umpan perengkahan katalis dapat dipertimbangkan
pemakaiannya berkompetisi dengan distilasi hampa, proses cooking dan
visbreaking.
Macam-macam proses penarikan aspal dan lube treating dengan pelarut
:
149
1. Ekstraksi furfural ( pengolahan gas-oil dan lube oil)
2. Propane Deasphalting.
3. Propane Decarbonizing.
4. Fraksionasi Propana.
5. Ekstraksi HF.
6. Ekstraksi SO2.
11.2.1 Ekstraksi Furfural (pengolahan gas-oil dan lube-oil)
Ekstraksi dengan furfural proses kontinyu untuk memisahkan
aromatik, nitrogen, sulfur, dan logam-logam organik, senyawa-senyawa
bersifat asam dan tidak stabil dari dalam minyak yang akan berpengaruh
terhadap kualitas pembakaran, kebersihan mesin, dan bilangan setana.
Umpan yang diolah terdiri dari minyak diesel, gas-oil rengkahan katalis,
dan minyak bakar.
Suhu ekstraksi dan rasio pelarut biasanya rendah untuk
pengolahan gas-oil bila dibandingkan dengan pengolahan minyak
pelumas (lube-oil).
Diagram alir sederhana proses ini dapat dilihat pada Gambar 11.1.
Gambar 11.1 Diagram Alir Ekstraksi Furfural untuk Gas-Oil
150
Yield dari produk rafinat tergantung pada tipe dan karakteristik
minyak yang diolah dan kualitas yang diingini perbaikannya. Misalnya
yield 82 % diperoleh dari suatu gas-oil yang sulfurnya turun dari 1,12 %
menjadi 0,49 % dan bilangan setana diperbaiki dari 53,2 menjadi 62,9.
Proses ini dilisensi oleh Texaco Development Corp dimana unit komersil
pertama yang dibangun pada tahun 1964.
11.2.2 Propane Deasphalting
Proses ini adalah suatu proses ekstraksi dimana minyak yang
diinginkan dilarutkan dalam pelarut propan dan material yang
mengandung aspal dapat dipisahkan.
Umumnya yang dipakai sebagai umpan adalah minyak mentah
yang telah direduksi dari distilasi hampa (Vacuum Reduced Crude)
dengan berbagai jarak didih untuk di-finishing menjadi aspal dan minyak-
minyak pelumas. Kelarutan minyak dalam propan menurun dengan
naiknya suhu dan sangat dipengaruhi oleh tekanan. Diagram alir proses
ini dapat dilihat pada Gambar 11.2.
Kondisi operasi di menara kontaktor tergantung pada jarak didih
umpan dan sifat-sifat produk yang diingini. Suhu puncak menara
biasanya 130 - 180 oF dan tekanan 400 - 550 psig. Rasio propan-umpan
minyak adalah 6 : 1 sampai 10 : 1. Proses ini dilisensi oleh M.W Kellogg
Co. Unit komersil pertama dibangun pada tahun 1934.
151
Gambar 11.2 Diagram Alir Proses Propane Deasphalting
11.2.3 Propane Decarbonizing
Proses ini adalah proses ekstraksi menggunakan pelarut yang
bertujuan untuk memulihkan kembali umpan perengkahan katalis dari
residu berat. Sejak butan secara sendiri-sendiri atau bersama dengan
propan dapat digunakan sebagai pelarut, maka proses ini sering dirujuk
sebagai proses dekarbonisasi pelarut. Minyak yang telah mengalami
proses dekarbonisasi dan demetalisasi dapat di-recovery dari umpan
yang berasal dari topped crude atau vacuum reduced crude. Aliran
proses dan peralatan yang penting sama dengan pengolahan aspal dari
minyak pelumas. Suhu ekstraksi biasanya 150 – 250 oF dengan tekanan
400 - 600 psi. Yield minyak yang didekarbonasi mencapai 40 – 75 %
berasal dari umpan reduced crude. Umpan yang mengandung karbon
(conradson) 12 – 22 % berat diubah menjadi 2 - 5,5 % berat. Proses ini
dilisensi oleh M.W. Kellog.
11.2.4 Fraksionasi Propan
Proses ini adalah proses ekstraksi kontinyu untuk pemisahan
residu hasil dari distilasi hampa menjadi 2 macam atau lebih minyak
pelumas. Proses ini menggunakan propan sebagai pelarut dan
merupakan pengembangan dari proses propane deasphalting. Produk
dari proses ini adalah minyak-minyak yang bersesuaian dengan distilat
152
netral yang berat, dan pelumas jernih (bright stock) yang mempunyai
warna lebih baik, residu karbon dan indeks viskositas lebih baik dari
fraksi-fraksi distilasi hampa. Pada proses ini dihasilkan juga aspal.
Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 11.3.
Fraksionator Evaporator Propan
Umpan
Aspal Lube Low Dapur Oil Vis Oil
Tanki Propan Flash Drum Oil Stripper
Gambar 11.3 Diagram Alir Fraksionasi Propan untuk Lube Oil
11.2.5 Ekstraksi HF
Ekstraksi ini adalah proses ekstrasi cair-cair untuk memisahkan
sulfur dan kokas yang terbentuk dari nafta rengkahan, nafta murni (virgin
naphtha), distilat menengah, dan gas oil. Umpan minyak setelah melalui
suatu absorber seperti terlihat pada Gambar 11.4 dikontakkan secara
berlawanan arah dengan cairan HF di dalam menara ekstraksi. Produk
atas berupa rafinat dikirm ke menara stripper untuk pemisahan HF.
Pelarut HF diambil kembali (recovery) dari ekstrak dengan penguapan
dan stripping.
Proses ini relatif tidak sensitif terhadap suhu dan tekanan.
Biasanya suhu yang dipakai adalah 100 – 125 oF dan tekanan di bawah
100 psi. Nisbah pelarut terhadap minyak adalah rendah berkisar antara
153
0,15 - 0,3 berbanding 1. Pengolahan kerosin, gas-oil dan recycle-oil
dengan HF akan menghasilkan produk rafinat dengan yield 85 – 95 %
pada pengambilan sulfur 60 – 90 %.
Gambar 11.4 Diagram Alir Proses Ekstrasi HF
11.2.6 Ekstrasi SO2
Proses ini adalah proses ekstraksi cair-cair secara kontinyu,
dipakai untuk pemisahan aromatik dan senyawa-senyawa yang menahan
sulfur dari minyak-minyak dasar naftenik dan parafinik. Umpan yang
dipakai meliputi nafta ringan, kerosen, gas-oil, cycle-oil dari proses
katalis, dan minyak pelumas berat dan menengah. Aplikasi-aplikasi lain
dari proses ini dapat dilihat pada seksi penyulingan minyak pelumas
seperti proses Edeleanu SO2..
Apabila proses digunakan untuk mengolah kerosin maka suhu
operasi dipakai pada 60oF. Yield 65 – 90 % diperoleh pada reduksi sulfur
10 – 70 % dan perbaikan diesel index pada rasio berat solven-minyak
antara 0,25 - 1,0 berbanding 1,0. Pengolahan cycle-oil dari proses
menggunakan katalis dapat menurunkan kokas hasil perengkahan
sebesar 50 % atau lebih.
11.3 Proses Penarikan Lilin
154
Proses penarikan lilin dirancang untuk memisahkan lilin dari
minyak-minyak pelumas agar supaya produk memperlihatkan
karakteristik fluiditas yang baik pada suhu rendah (titik tuang rendah).
Mekanisme penarikan lilin oleh pelarut dapat dilakukan, baik pada
pemisahan lilin sebagai padatan yang mengkristal dari larutan minyak
pada suhu rendah maupun pada pemisahan lilin sebagai cairan yang
diekstraksi pada suhu di atas titik leleh lilin melalui pemilihan pelarut
yang istimewa. Metoda yang terakhir tidak dapat berkembang pada unit
komersil. Metoda yang pertama merupakan basis yang sangat penting
dari semua proses penarikan lilin yang ada secara komersil.
Pelarut untuk proses dewaxing haruslah :
● mempunyai aksi pelarutan sempurna yang kokoh terhadap ikatan
hubungan lilin-minyak antara suhu 100 oF dan suhu pendinginan
minimum (chilling) daripada campuran minyak-pelarut
● mempunyai aksi pelarutan sempurna terhadap komponen cairan
normal yang ada pada minyak yang mengandung lilin, tetapi tidak
mempunyai daya pelarutan yang kuat untuk pengendapan lilin pada
suhu pendinginan minimum
● kemudahan memperolehnya dengan harga yang murah
● mempunyai ikatan kimia yang stabil, tidak korosif dan tidak beracun
● mempunyai titik didih yang memenuhi kriteria pemulihannya dari
minyak dan lilin secara distilasi
● tidak dipengaruhi dan mudah dipisahkan dari air
● mempunyai panas laten dan panas jenis karkteristik yang
menyebabkan refrigerasi secara ekonomis
Semua proses dewaxing mempunyai langkah-langkah umum sebagai
berikut :
1. Umpan dikontakkan dengan pelarut
2. Campuran umpan-pelarut didinginkan dan endapan lilin dipisahkan
3. Pelarut dipulihkan dari lilin dan minyak yang sudah ditarik lilinnya,
dapat dipakai kembali
4. Menggunakan refrigerasi dari luar atau dari dalam tergantung pada
tipe proses.
5. Pemisahan lilin dilakukan secara filtrasi atau sentrifugasi.
155
Proses penarikan lilin (dewaxing) dengan pelarut sering
dilakukan bersama dengan proses penarikan minyak dari dalam lilin
(deoiling). Proses pelarut modern telah menggantikan metoda lama
yang dimulai dengan pengolahan secara komersil pada pertengahan
tahun 1930. Proses ini meliputi pengendapan (settling) dalam suasana
dingin, saringan tekan (filter press) dan pemusingan (sentrifugasi)
menggunakan nafta.
Macam-macam proses penarikan lilin (dewaxing) adalah :
1. Solvent Dewaxing.
2. Propane Dewaxing.
3. Liquid SO2-Benzene Dewaxing.
4. Separator- Nobel Dewaxing
5. Proses Bari-Sol.
6. Urea Dewaxing.
7. Benzene-Acetone Dewaxing
11.3.1 Solvent Dewaxing
Proses ini sering keliru dengan proses benzol-aseton, yang
menggunakan pelarut tunggal atau campuran kecuali pelarut
hidrokarbon yang mempunyai atom karbon kurang dari 5, yang paling
dipakai sekarang adalah campuran MEK (metil etil keton) dan toluol.
Senyawa-senyawa keton yang lain yang juga dapat dipakai baik secara
sendirian maupun bercampur dengan pelarut aromatik. Contoh pelarut
tunggal yang banyak digunakan adalah metal isobutil keton dan metil
butil normal keton. Komposisi campuran pelarut tergantung pada tipe
umpan yang akan ditarik lilinnya.
Untuk umpan yang lebuh banyak mengandung parafin dapat
ditarik lilinnya dengan pelarut yang mengandung sedikit keton yang
biasanya dipakai untuk penarikan lilin dari umpan yang berasal dari
minyak dasar naftenik dan aspaltik. Penggunaan campuran pelarut ini
adalah suatu contoh dari dua teori yang berlawanan pada solven
dewaxing baik minyak maupun lilin relatif tidak larut dalam satu pelarut
(MEK), sementara itu baik minyak maupun lilin dapat larut dalam semua
perbandingan pelarut lain (benzol dan toluol). Jadi dengan perbandingan
156
yang tepat dari dua pelarut yang mempunyai aksi berlawanan dapat
memberi kemungkinan pengaturan terhadap kelarutan lilin. Diagram alir
proses ini dapat dapat dilihat pada Gambar 11.5.
Proses ini dilisensi oleh Texaco Development Corp. Unit pertama telah
dibangun pada tahun 1927.
Gambar 11.5 Diagram Alir Solvent Dewaxing.
11.3.2 Propane Dewaxing
Melalui proses ini, minyak-minyak pelumas dan komponen
blending pelumas dapat diambil lilinnya. Umpan yang diolah berjarak
antara distilasi parafin (viskositas 70 SSU pada 100 oF) sampai ke minyak-
minyak silinder (viskositas 250 SSU pada 210 oF) menghasilkan produk
dengan titik tuang yang rendah sekali. Seperti halnya proses-proses
menggunakan pelarut, propan sebagai proses tunggal yang dapat
digunakan untuk menarik minyak dari lilin (deoiling wax). Minyak yang
ditarik lilinnya menghasilkan yield 60 - 85 % (tergantung kandungan lilin
157
dalam minyak) dengan nisbah pelarut-minyak berkisar antara 2,5 - 3,0
berbanding 1,0. Suhu filtrasi berkisar antara 14 sampai -41 oF. Tekanan
operasi 180 - 200 psi. proses ini dilisensi oleh M.W. Kellog Co.
11.3.3 Liquid SO2-Benzene Dewaxing
Proses ini bertujuan untuk menarik lilin dari minyak pelumas
dengan cara memisahkan komponen yang mempunyai indeks viskositas
rendah. Nisbah SO2 cair dan benzene lebih rendah jika dibandingkan
dengan proses yang sama pada penyulingan minyak pelumas. Jumlah
SO2 cair yang dipakai bervariasi antara 15 – 30 %, dibandingkan dengan
50 % pada penyulingan minyak pelumas. Proses ini akan menguntungkan
jika diikuti dengan ekstraksi dengan pelarut SO2 cair-benzene pada
penyulingan minyak pelumas untuk memperbaiki indeks viskositas
melalui pengaturan komposisi pelarut. Penarikan minyak (deoiling) dari
slack wax menjadi lilin dengan titik didih tinggi dapat juga dilakukan
bersama dengan mengatur aliran proses dan variable-variabel lainnya.
11.3.4 Separator-Nobel Dewaxing
Proses ini dirujuk sebagai proses S-N dewaxing atau proses
trikhloroetilen. Pelarut yang digunakan adalah tri khloro etilen
merupakan hidrokarbon yang dikhlorinasi dimana aliran proses sama
dengan diagram alir pada Gambar 12.5. kebanyakan pelarut tersebut
mempunyai berat jenis yang tinggi (>1), sehingga untuk pemisahan lilin
dilakukan dengan sentrifugal (tidak dengan filtrasi). Pada prakteknya
nisbah pelarut-minyak bervariasi 0,67 - 1,5 berbanding 1. Umpan minyak
dan pelarut dikontakkan pada suhu 110 – 120 oF, kemudian campuran ini
didinginkan (chilling) menjadi 5 – 20 oF di bawah titik tuang produk yang
diinginkan. Kecepatan pendinginan bervariasi 8 - 15 oF/jam. Pelarut tri
khloro etilen dipisahkan dari minyak dan lilin dengan distilasi pada suhu
230 oF lalu diikuti dengan steam stripping.
11.3.5 Proses Bari-Sol
Proses penarikan lilin ini sebagaimana proses S-N, memakai
pelarut yang lebih berat, baik dengan minyak yang diolah maupun
dengan lilin yang akan dipisahkan sehingga operasi penarikan lilin
158
menggunakan sentrifugal. Pelarut yang digunakan adalah secara
komersial, yaitu campuran etilen dikhloro (78 %) dan benzol (22 %).
Benzol dapat digunakan karena mempunyai daya pelarutan yang rendah
terhadap kandungan minyak pada suhu rendah. Nisbah pelarut-minyak
yang digunakan sekitar 3 berbanding 1. campuran dipanaskan menjadi
110 oF lalu didinginkan sampai –12 oF dan yang kedua adalah –5 sampai
(1 – 20) oF. Pelarut dipisahkan dari fasa minyak dan lilin pada suhu 290 oF.
11.3.6 Urea Dewaxing
Proses ini adalah proses yang sangat selektif, dan berbeda
dengan proses-proses yang lain, yaitu tanpa menggunakan refrigerasi
(chiller). Aliran proses sama seperi diagram alir pada Gambar 11.5.
Umpan dan pelarut urea bercampur secara kontinyu di dalam tangki
berpengaduk. Pada proses ini digunakan aktivator pelarut yang dapat
berupa cair, ester, keton, atau alkohol seperti metanol. Urea dan
aktivator dalam waktu yang singkat akan membentuk suatu gumpalan
dengan lilin parafin dari umpan minyak. Eflfuent dari kontraktor disaring,
minyak yang sudah diambil lilin dipisahkan dari pelarut dengan
penguapan. Urea dan lilin didekomposisi dalam sistem urea recovery.
11.3.7 Benzene-Acetone Dewaxing
Proses ini adalah salah satu pelopor dari proses-proses tipe
benzol-keton seperti MEK-benzol, MEK-toluol yang banyak dipakai dalam
industri pengilangan minyak. Aliran proses umumnya sama dengan
diagram alir pada Gambar 11.5. Uraian proses sama dengan proses
solven dewaxing menggunakan MEK. Proses ini biasanya menggunakan
campuran pelarut aseton dan MEK yang mudah diganti-ganti jika
digunakan dengan benzen. Jumlah aseton yang dibutuhkan untuk
menekan kelarutan lilin di dalam campuran pelarut pada proses
dewaxing dan untuk mendapatkan kecepatan penyaringan yang
memuaskan adalah lebih kecil dibandingkan dengan kebutuhan MEK,
tetapi MEK kurang mampu memisahkan minyak dibandingkan aseton.
Demikian juga titik didih MEK lebih tinggi dari aseton yang cenderung
159
bertambah besar, sehingga penguapan akan menyebabkan kehilangan
pelarut aseton.
Lingkungan yang mendukung penggunaan benzen-asetat
sebagai proses komersial pada penarikan lilin dari minyak pelumas (lube
dewaxing) adalah :
1. Langkanya kebutuhan untuk minyak pelumas dengan titik tuang yang
rendah. Konsekuensinya iklim sedang tidak memerlukan titik tuang
pelumas lebih rendah dari 0 oF.
2. Pengolahan yang ekonomis pada operasi pengilangan di daerah iklim
sedang. Unit pabrik seperti itu dapat merecover dalam jumlah besar.
3. Persediaan dan tersedianya benzen dan aseton.
Proses ini telah beroperasi secara komersial pada kilang Elbyn di
Moshaton Yunani pada tahun 1950.
11.4 Produksi Lilin
Proses-proses yang dilakukan untuk memproduksi lilin ditujukan
pada penarikan minyak dari petroleum wax yang pekat (slack wax) yang
merupakan suatu produk dari proses dewaxing. Operasi penarikan
minyak dari lilin ini adalah peristiwa fisik alamiah, yang sama dengan
yang dipakai pada minyak-minyak yang diambil lilinnya dan sering
diubah hanya pada pemilihan kondisi pengolahannya. Minyak yang
dikenal sebagai lilin yang mempunyai titik leleh rendah dipisahkan dari
umpan yang mengandung lilin pekat untuk mendapatkan produk
dengan spesifikasi yang diinginkan. Operasi penarikan minyak dari
dalam lilin kadang-kadang digabungkan dengan operasi penarikan lilin
dari dalam minyak. Slack wax dapat mengandung minyak sekitar 10 –
50 % yang akan dipisahkan dengan sweating atau penyulingan dengan
pelarut.
Penarikan lilin dari umpan residu menghasilkan konsentrat lilin
yang mengandung lilin dengan kristal halus (petrolatum). Penarikan
minyaknya disempurnakan hanya dengan proses yang menggunakan
pelarut, akan menghasilkan produk dengan titik leleh 140 – 200 oF.
Pelarut yang digunakan pada pengkristalan dan produksi lilin sama
dengan proses oil dewaxing, yaitu nafta, benzena-aseton, metil butil
160
keton, SO2 cair dan kerosin, propana cair, heksana dan butil asetat. Nafta
biasanya tidak digunakan pada penarikan minyak dari lilin yang
mempunyai kristal halus.
Prosedur produksi lilin dan penarikan minyak dari dalam lilin, terdiri
dari :
1. Wax Fractionation.
2. Wax Manufacturing.
3. Continuous Wax Moulding.
11.4.1 Wax Fractionation
Proses ini adalah proses fisik yang beroperasi untuk
memproduksi lilin dengan kandungan minyak rendah. Produk lilin dapat
dikristalkan dengan berbagai titik leleh, tergantung pada umpan yang
diolah. Lilin kristal dapat diproduksi dengan kandungan minyak kurang
dari 0,5 %. Proses ini sering digabung dengan oil dewaxing dengan dosis
pelarut keseluruhan bervariasi 3,5 – 9,0 berbanding 1. Diagram alir
proses dapat dilihat pada Gambar 11.6. Proses ini dilisensi oleh Texaco
Development Corp.
Gambar 11.6 Diagram Alir Proses Wax Fractionation & Manufacturing
11.4.2 Wax Manufacturing
161
Proses tipe fisik ini memakai umpan yang mengandung lilin
dengan kadar minyak tinggi untuk memproduksi lilin tanpa minyak.
Tergantung pada keadaan umpan konsentrat, maka produk-produk
kristal dengan berbagai titik leleh dapat mempunyai kandungan minyak
di bawah 0,1 – 0,3 %. Pelarut yang dipakai adalah MEK-Benzol dengan
nisbah pelarut-minyak 2,5 – 7,5 berbanding 1.
Pada mulanya proses ini dikembangkan oleh Texaco
Development Corp. dan Union Oil Co, dan dilisensi oleh Texaco. Aliran
proses hampir sama dengan diagram alir pada Gambar 11.6. Pada tahun
1954, Union Oil Co. mulai mengoperasikan fasilitas wax manufacturing
pada kilang Oleun menggunakan air dan MIBK jenuh (metil iso butil
keton) sebagai pelarut deoiling. Pelarut dipakai dalam kondisi jenuh
dengan air dan ditambahkan ke dalam peleleh slack wax yang
diinginkan sebagai umpan yang diperlukan pada pengkristalan yang
optimum.
11.4.3 Continuous Wax Moulding
Unit ini adalah suatu operasi otomatis yang sinambung untuk
memproses lilin cair menjadi padat berbentuk slab. Kristal halus atau
lilin parafin dalam bentuk cair didinginkan atau dipanaskan pada suhu
pencetakan yang telah disiapkan terlebih dahulu, lalu dialirkan ke dalam
hopper dan selanjutnya dikirimkan ke cetakan.
Unit pertama telah dipasang pada tahun 1950 di kilang Magnolia
Petroleum (sekarang Mobil Oil Co) di Beaumont, Texas.
11. 5 Proses Ekstraksi Minyak Pelumas
Pengolahan dengan pelarut adalah metoda yang banyak dipakai
untuk distilasi minyak-minyak pelumas. Proses-proses ini menghasilkan
produk yang diperlukan pada pelumasan modern dengan cara
pemisahan komponen-komponen yang tidak diinginkan ada dalam
material umpan seperti senyawa-senyawa aromatik, naftena dan
senyawa-senyawa tak jenuh. Minyak-minyak pelumas yang diolah
dengan pelarut mempunyai indeks viskositas tinggi, Ketahanan yang
tinggi terhadap pembentuk getah minyak (gum) dan lumpur (sludge)
162
karena oksidasi dan menaikkan kerentanan terhadap perbaikan lanjutan
karena penambahan aditif yang selektif. Kebanyakan proses-proses
komersil dari operasi penarikan minyak pelumas ini adalah proses yang
menggunakan pelarut tunggal, seperti terlihat pada Gambar 11.7.
Beberapa proses campuran atau pelarut ganda dapat juga dipakai.
Langkah-langkah umum pada proses ekstraksi menggunakan
pelarut :
1. Pengeringan ataupun deaerasi umpan.
Air menghalangi aksi penyerapan oleh fenol dan udara menyebabkan
kesulitan menggunakan pelarut gas, seperti SO2.
2. Ekstraksi dengan menggunakan pelarut.
Metoda kontak berlawanan arah dipakai secara umum kecuali untuk
kasus khusus, digunakan kontak tunggal.
3. Pemisahan pelarut dari minyak.
Proses ini disempurnakan dengan panas dan fraksionasi atau
penguapan. Proses ini adalah operasi sederhana karena minyak dan
pelarut mempunyai titik didih yang jauh berbeda, kecuali pemisahan
gasolin dengan SO2. Untuk pelarut dengan titik didih tinggi digunakan
tekanan hampa.
4. Pemurnian minyak.
Minyak dibebaskan dari pelarut dengan steam stripping atau jika ada
air yang menyebabkan kesulitan, maka pemisahan dilakukan dengan
vacuum flashing.
5. Pemurnian pelarut.
Proses ini meliputi pemisahan air seperti dijumpai dalam pelarut
furfural, ataupun pemisahan ter (blankin) dan sebagainya dalam
proses Duo-Sol.
Distillation Rafinat
Pelarut Kering Pelarut Basah Feed Preparation Umpan Air
163
Extractor Pelarut Basah Ekstrak Distillation
Daur Ulang Ekstrak
Gambar 11.7 Diagram Alir Proses Ekstraksi Pelarut Tunggal
Macam-macam proses distilasi minyak pelumas adalah :
1. Distilasi Furfural.
2. Ekstraksi Fenol.
3. Proses SO2 Edeleanu.
4. Ekstraksi Chlorex.
5. Ekstraksi Nitrobenzena.
6. Ekstraksi Duo-Sol.
7. Proses SO2 Cair-Benzena.
11.5.1 Penyulingan Furfural
Penyulingan furfural adalah proses pelarut tunggal untuk
memisahkan senyawa aromatik, senyawa naftenik, senyawa olefenik, dan
senyawa-senyawa hidrokarbon tak stabil dari minyak-minyak dasar
pelumas. Dengan demikian berarti memperbaiki indeks viskositas dan
karakteristik kestabilannya. Pelarut yang dipakai adalah furfural yang
merupakan senyawa aldehid yang dibuat dari sampah tumbuh-
tumbuhan. Pengolahan berlangsung pada menara (memakai packing
ataupun pengadukan) dengan aliran yang berlawanan arah pada suhu
100 - 250 0F . Beda suhu yang tinggi pada seksi treating dimungkinkan
untuk memperoleh yield yang tinggi dengan kualitas minyak rafinat pada
dosis pelarut tertentu. Pelarut furfural mempunyai stabilitas yang tinggi
dan dapat dipulihkan kembali menggunakan distilasi pada suhu 400 - 550 0F. Kehilangan pelarut hanya 0,03 - 0,06 % vol dari pelarut yang
bersirkulasi. Proses ini dilisensi dan dikembangkan oleh Texaco
Development Corp. Unit komersial utama dipakai pada tahun 1933.
11.5.2 Ekstraksi Fenol
164
Proses ini adalah proses ekstraksi cair-cair untuk memisahkan
senyawa aromatik dari minyak-minyak pelumas, sehingga memperbaiki
indeks viskositas, kestabilan karena oksidasi, dan ketahanan terhadap
pembentukan lumpur, karbon dan pengendapan pernis. Semua jenis
minyak termasuk gas-oil dan produk lain yang sama dengan proses ini.
Pelarut fenol yang dipakai dapat berupa anhidrat ataupun berbentuk
larutan. Unit modern menggunakan ekstraktor sentrifugal atau kontaktor
berpengaduk, unit lain yang biasanya menggunakan menara dengan
piring. Suhu pengolahan bervariasi dengan jenis umpan yang masuk.
Untuk minyak-minyak pelumas maka suhu menara treating
dijaga pada 130 - 200 0F. Salah satu keistimewaan proses ini adalah
penggunaan air untuk menurunkan kelarutan minyak dalam fenol pada
bagian bawah menara (dalam sistem ekstraktor sentrifugal, air yang
mengandung fenol dari drum diinjeksikan terlebih dahulu ke dalam
umpan sebelum masuk ekstraktor). Air merangsang kelarutan minyak
dalam larutan ekstrak, dengan demikian meningkatkan refluks dengan
cara membuang komponen-komponen yang dapat larut dari fasa ekstrak
sebelum dipisahkan dari sistem. Pengolahan minyak pelumas dengan
SAE 40 (28,3 oAPI). Viskositas 77,4 SSU pada 210 0F, dan 0,16
kandungan karbon conradson), dengan nisbah pelarut-minyak 2,1
berbanding 1,0 akan menghasilkan 88 % vol rafinat ( 30,2 0API, viskositas
72,3 SSU pada 210 0F ; 0,04 karbon conradson, dan indeks viskositas lilin
93).
11.5.3 Proses SO2 Edeleanu
Proses ini adalah untuk mengekstraksi aromatik dari umpan
minyak kerosene dan gas oil. Proses ini meskipun masih banyak dipakai,
tetapi dapat juga dipakai untuk pengolahan minyak-minyak pelumas.
Proses ini digunakan untuk memperbaiki kestabilan karena oksidasi
daripada minyak-minyak pelumas seperti oli turbin dan oli yang sangat
encer. Disebabkan karena daya pelarutan SO2 sangat rendah tanpa
adanya pelarut pembantu, maka proses ini sedikit berguna dalam
pengolahan pendahuluan oli motor yang mempunyai indeks viskositas
tinggi. Suhu operasi berjarak dari -20 0F untuk nafta dan kerosene sampai
165
+60 0F untuk minyak–minyak yang mempunyai titik tuang (pour point)
tinggi. Nisbah pelarut terhadap minyak adalah 0,5 – 3,0 berbanding 1,0
sedangkan untuk minyak-minyak berat memerlukan nisbah pelarut-
minyak yang lebih besar.
11.5.4 Ekstraksi Chlorex
Proses ini adalah proses pelarut tunggal yang memperlihatkan
selektivitas yang baik dan daya pelarutan solven yang tinggi pada suhu
ekstraksi yang rendah. Tipe umpan yang diolah adalah minyak-minyak
dasar parafinik yang tinggi (minyak-minyak yang berasal dari kontinental
timur dan Pensylvania), untuk memperbaiki indeks viskositas dan
menaikkan yield-nya. Stabilitas chlorex diperoleh dari produk komersil
yang diperbaiki dengan pemisahan sejumlah kecil asam khlorida (HCl)
yang ada.
Minyak-minyak dasar parafinik yang mengandung resin tetap dan
hampir bebas dari aspal dapat dilakukan pengolahannya memakai
pelarut tunggal tanpa menarik aspal. Suhu ekstraksi berkisar antara 100 -
120 oF. Distilat-distilat minyak dasar parafin ataupun residu tanpa aspal
dapat diekstraksi pada suhu 30 - 80 oF tanpa memisahkan lilin. Chlorex
yang menpunyai berat jenis besar dapat memungkinkan pemisahan dua
fasa. Meskipun efisiensi ekstraksi naik berbanding lurus dengan kenaikan
nisbah pelarut-minyak dan berbanding terbalik dengan suhu, namun
umpan minyak yang mengandung lilin tinggi harus memerlukan proses
penarikan lilin terlebih dahulu apabila diinginkan recovery tinggi dan
kecepatan korosi yang rendah pada kondisi pengolahannya. Ekstraktor
banyak tingkat (4 - 7 tingkat) dengan aliran berlawanan arah dipakai
pada proses ini. Fasa rafinat mengandung 15 - 25 % pelarut. Chlorex
diperoleh kembali pada suhu 300 - 325 oF pada tekanan hampa 26 - 28
inHg menggunakan steam.
Proses ini dikembangkan oleh Standard Oil Co pada tahun 1930
dan dipakai secara luas sampai tahun 1940 - 1950 untuk memproduksi
minyak pelumas berkualitas tinggi. Sekarang proses ini telah dimodifikasi
dengan proses yang lebih modern lagi.
166
11.5.5 Ekstraksi Nitrobenzena
Proses ini adalah proses ekstraksi solven tunggal dengan daya
pelarutan tinggi dipakai untuk minyak–minyak pelumas atau residu dari
minyak mentah tertentu. Umpan masuk bervariasi antara distilat ringan
(150 SSU pada 100 0F) dan residu berat (950 SSU pada 210 0F). Lilin di
dalam umpan tidak akan mengganggu proses pengolahan, ataupun tidak
memerlukan penarikan aspal sebagai prasyarat operasi. Pengolahan
dengan lempung (clay) biasanya dilakukan untuk memperbaiki warna
dan kandungan karbon residu. Pelarutan yang tinggi oleh nitrobenzene
memungkinkan penggunaan suhu ekstraksi rendah yaitu 30 – 100 0F dan
nisbah pelarut-minyak 0,5 - 2,5 berbanding 1,0. Diperlukan pula
peralatan refrigerasi. Recovery nitrobenzen dari minyak terjadi pada suhu
350 0F dengan steam pada tekanan hampa. Sistem pengolahan
menggunakan kontraktor 5 tingkat dipasang secara cascade dengan
aliran yang berlawanan arah antara minyak dan solven. Untuk umpan
minyak distilat pelumas SAE 30 berasal dari kontinental timur yang
mengandung lilin (25,5 0API ; viskositas 75 SSU pada 210 0F) diolah
dengan nisbah pelarut-minyak 1 : 1 pada 50 0F akan menghasilkan
produk rafinat dengan yield 75 % (30,2 0API ; viskositas 63 SSU pada
210 0F). Proses ini dikembangkan dan dioperasikan oleh Atlantic Refining
Co.
11.5.6 Ekstraksi Duo-Sol
Proses ini adalah proses pengolahan menggunakan pelarut
ganda untuk menarik aspal secara simultan dari minyak-minyak pelumas
atau suatu residu atau minyak–minyak distilat. Propana digunakan
sebagai pelarut parafinik untuk operasi penarikan aspal (yaitu
melarutkan minyak sebagai rafinat dan mengendapkan aspal).
Asam kresilat (biasanya mengandung 20 – 40 % fenol) adalah
pelarut naftenik, melarutkan endapan aspal dan senyawa–senyawa yang
tidak diinginkan seperti aromatik, naftena, pembentuk warna dan
senyawa yang indeks viskositasnya rendah. Dapat juga dipakai fenol
murni sebagai pelarut. Campuran asam kresilat-fenol dirujuk sebagai
pelarut terbaik disebut sebagai selecto, karena pengenceran minyak
167
oleh propan maka viskositas fasa rafinat menjadi rendah, sehingga relatif
lebih mudah dipisahkan dari fasa ekstrak. Pada suhu pengolahan yang
normal, kelarutan lilin dalam propan cukup tinggi sehingga
memungkinkan ekstraksi menggunakan pelarut terhadap minyak–minyak
dapat dilakukan tanpa menarik lilin. Unit komersil proses ini
menggunakan 7 – 9 buah kontraktor yang berlawanan arah seperti
terlihat pada Gambar 11.8.
Gambar 11.8 Ekstraksi Duo Sol
Umpan minyak segar dimasukkan ke dalam sistem ekstraksi pada
ekstraktor kedua atau ketiga dari ujung pengeluaran ekstrak. Pelarut
propana dan selecto dimasukkan masing-masing ke dalam outlet rafinat
dan outlet ekstrak.
Kondisi operasi pada suhu ekstrasi 120 – 150 oF meskipun ada
beberapa umpan yang dapat diolah pada suhu 90 oF. Nisbah pelarut-
minyak adalah 4 : 1 atau lebih besar (% berat untuk propana dan % vol
untuk selecto). Kandungan fenol dalam selecto adalah 35 – 40 % vol atau
lebih besar. Kandungan air dalam selecto dijaga lebih kecil dari 0,15 %.
Variabel-variabel di dalam ekstraksi Duo-Sol yang umum dipakai adalah
sebagai berikut : a) pada nisbah propana-selecto yang konstan, kenaikan
rasio total solven-minyak akan memperbaiki indeks viskositas dan karbon
residu rafinat, b) pada nisbah selecto-minyak yang konstan, kenaikan
168
propana akan menurunkan indeks viskositas dan juga dapat menurunkan
atau menaikkan karbon residu, c) pada nisbah propana-minyak yang
konstan, kenaikan selecto akan memperbaiki indeks viskositas dan
karbon residu.
11.5.7 Proses SO2 Cair Benzena
Proses ini menggunakan pelarut campuran untuk mengolah
minyak-minyak pelumas yang akan diperbaiki indek viskositasnya. SO2
cair adalah pelarut yang sangat selektif terhadap senyawa-senyawa
hidrokarbon aromatik dan non-parafinik lainnya, tetapi mempunyai
kapasitas pelarut yang rendah. Campuran SO2 cair dan benzena akan
menaikkan kapasitas pelarutan dengan tetap memelihara selektivitas.
Variasi persen benzena didalam campuran pelarut dimungkinkan untuk
memilih kondisi operasi yang menguntungkan bagi suatu umpan supaya
spesifikasi produk yang diingini dapat diperoleh.
Pada suatu suhu ekstrasi tertentu, kenaikan dalam persen
benzena akan menaikkan daya pelarutan solven (pelarut) dalam
campurannya. Perancangan pabrik sama dengan proses menggunakan
pelarut tunggal, tetapi sistem recovery pelarut lebih rumit untuk
pemisahan pelarut yang diambil kembali. Suhu ekstrasi sekitar 25 oF,
nisbah campuran pelarut-minyak adalah 2 : 1. Produk akhir minyak
pelumas mempunyai indeks viskositas 90 - 100, dengan perbaikan
karbon residu dan stabilitas oksidasi. Pengolahan minyak-minyak
pelumas dari pantai teluk (20o API ; viskositas 66 SSU pada 210 oF ;
indeks viskositas 23 ; 0,24 % berat karbon residu) dengan pelarut 25 %
vol bexena dan 75 % vol SO2 menghasilkan produk rafinat 74 % (25,3 oAPI ; viskositas 60,5 SSU pada 210 oC ; indeks viskositas 63 ; dan 0,66 %
berat karbon residu).
11.6 Proses Ekstraksi Aromatik
Proses ekstraksi aromatik adalah proses sinambung yang
menggunakan satuan-satuan operasi, yaitu distilasi, ekstraksi dan
absorpsi, masing-masing ataupun secara bersama untuk memisahkan
aromatik dari campuran hidrokarbon. Produk yang diinginkan dari
169
semua proses tersebut secara normal adalah aromatik, untuk
penggunaan petrokimia atau komponen blending yang mempunyai
angka oktan tinggi, akan tetapi produk utama dari rafinat yang telah
ditarik aromatiknya ini adalah kerosin atau parafin ringan tak berbau
yang digunakan untuk minyak bakar jet (avtur) atau pelarut khusus non-
aromatik .
Umpan yang diolah dapat berupa hampir semua hasil-hasil
kilang seperti naphta straight-run, naphta cracking dan, naphta
reforming yang mempunyai jarak didih antara 150 – 700 oF. Selama
dilakukan mekanisme proses-proses ekstraksi cair-cair, adsorpsi selektif
dan distilasi ekstraktif yang sederhana untuk memisahkan aromatik,
maka distilasi azeotrop kadang-kadang digunakan secara komersil
dalam pemulihan pelarut dari proses-proses tersebut.
Macam-macam proses ekstraksi aromatik adalah :
1. Distilasi Ekstraktif.
2. Ekstraksi Udex.
3. Ekstraksi Modifikasi SO2.
4. Proses Arosorb.
5. Adsorpsi Siklik.
6. Ekstraksi Sulfolan.
11.6.1 Distilasi Ekstraktif
Proses ini adalah proses sinambung fasa uap-cair untuk
mengambil aromatik basis nitrogen (benzena, toluena atau silena)
masing-masing dari fraksi minyak (biasanya reformat katalis). Pelarut
yang digunakan untuk menaikkan beda tekanan uap di antara
komponen-komponennya.
Apabila terdapat olefin di dalam umpan, maka dilakukan
pengolahan pendahuluan secara kimia dengan asam sulfat, asam fosfat
atau tanah liat. Pelarut-pelarut yang digunakan adalah fenol untuk
benzena dan toluena, campuran asam kresilat untuk silena. Proses ini
dilisensi oleh Shell Development Co. Unit komersil pertama beroperasi
pada tahun 1940.
170
11.6.2 Ekstraksi Udex
Proses ini adalah proses pemulihan fasa cair-cair untuk ekstraksi
selektif dari aromatik dengan kemurnian tinggi dari campuran
hidrokarbon menggunakan campuran pelarut dietil glikol dan air (8 – 10
%). Keunggulan proses ini adalah dapat mengolah umpan dengan jarak
didih yang luas untuk menghasilkan campuran aromatik dengan
kemurnian tinggi yang dapat dimurnikan dengan tanah liat dan
difraksionasi menjadi benzena dan toluena, dan konsentrat silena dan
etil benzena yang murni. Apabila umpan dengan jarak didih yang cukup
maka dihasilkan juga produk bawah fraksionator berupa campuran
aromatik seperti silena, yatu C8, C10 dan C11.
Proses ini menggunakan kolom ekstraktor banyak tingkat
dengan aliran sinambung yang berlawanan arah. Umpan yang akan
diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan senyawa aromatik alkenil,
naik ke atas berlawanan arah dengan pelarut yang turun ke bawah
sehingga menarik semua aromatik yang ada. Tekanan cukup tinggi
untuk menjaga fasa cairan dengan suhu relatif rendah.
Proses ini dilisensi oleh UOP. Unit komersil pertama beroperasi pada
kilang Eastern States Petroleum Co di Houston-Texas pada tahun 1952.
11.6.3 Ekstraksi Modifikasi SO2
Proses ini adalah proses fasa cair-cair untuk ekstraksi selektif
aromatik dari campuran hidrokarbon dalam nafta murni, reformat katalis
atau distilat-distilat berat. Campuran ekstrak pelarut dengan SO2 cair
dan aromatik dipekatkan dalam fasa ekstrak yang turun kontak dengan
minyak pencuci (suatu fraksi kerosin yang ada dalam reformat katalis)
untuk pemisahan non-aromatik yang mempunyai titik didih rendah dari
ekstrak menjadi fasa rafinat.
Sejarahnya, proses ini merupakan modifikasi yang diusulkan oleh
Edeleanu pada tahun 1907 untuk memisahkan aromatik dari kerosin
dengan ekstraksi SO2. Instalasi komersil pertama dari proses ini dibuat
171
oleh Baytown Ordinance and Works (sekarang milik Humble Oil and
Refining Co) selama Perang Dunia II di Baytown-Texas.
11.6.4 Proses Arosorb
Proses ini pertama kali digunakan untuk memisahkan aromatik
dari berbagai fraksi kilang (jarak didih 150 – 700 oF) melalui fasa cair-
padat. Proses ini meliputi adsorpsi-desorpsi siklik yang selektif dalam
unggun diam berisi silika-gel. Senyawa-senyawa olefin dan cairan non-
hidrokarbon dapat juga dipisahkan.
Untuk umpan yang mempunyai titik didih rendah dipakai
desorben yang titik didihnya lebih tinggi dari umpan, sedangkan untuk
umpan yang mempunyai titik didih tinggi digunakan desorben yang titik
didihnya lebih rendah. Desorben yang banyak dipakai adalah silena (65
%). Kondisi operasi kira-kira 130 oF dan 150 psi.
Untuk tipe umpan reformat katalis dengan jarak didih 250 – 400 oF (63 % aromatik), yield konsentrat aromatik adalah 59 % (93 %
aromatik). Konsentrat jenuh mengandung 19 % (v) aromatik. Untuk
operasi yang istimewa ini, digunakan desorben benzena (60 % vol) dan
fraksi jenuh (160 – 190 oF) yang akan keluar dari puncak menara
fraksionasi. Proses ini mula-mula dikembangkan oleh Sun Oil Co, tetapi
sekarang hak patennya dipegang oleh UOP. Unit komersil pertama telah
beroperasi pada kilang Petrocarbon Chemicals Inc di Irving-Texas pada
tahun 1951.
11.6.5 Adsorpsi Siklik
Adsorpsi siklik dipakai untuk pemisahan aromatik dari
hidrokarbon minyak dengan operasi siklik adsorpsi-desorpsi yang
selektif dalam unggun diam berisi silika-gel. Seperti halnya proses
arosorb, proses fasa cair-padat ini muncul dengan kebutuhan akan
utilitas yang besar pada aromatik kelompok nitrogen yang dipulihkan
dengan yield 99 % dan kemurnian 99 %. Proses ini juga dapat dilakukan
172
untuk dearomatisasi umpan untuk memproduksi rafinat murni seperti
tiner cat yang tak berbau atau kerosin berkualitas tinggi.
Langkah-langkah proses siklik meliputi :
1. Ekstraksi material yang dapat diserap dari umpan (proses refining).
2. Pemekatan fasa yang telah diserap (proses enriching).
3. Stripping (pelucutan) untuk pengambilan ekstrak dan regenerasi
silika-gel.
Apabila digunakan umpan reformat katalis maka waktu untuk
proses refining adalah 30 menit. Jika umpan kerosin akan memerlukan
waktu 2 jam. Senyawa yang digunakan untuk pelucutan adalah kerosin
atau fraksi pentana jika umpannya reformat katalis, sedangkan untuk
pengolahan umpan kerosin maka dapat digunakan gasolin ringan
(straight-run) sebagai senyawa pelucut.
11.6.6 Ekstraksi Sulfolan
Proses ini merupakan gabungan antara ekstraksi fasa cair-cair
dengan distilasi ekstraktif. Pelarut yang digunakan adalah sulfolan
[(CH2)4SO2] yang dibuat dengan mereaksikan SO2 dengan butadiena dan
reaksi hidrogenasi sulfolena menjadi sulfolan. Unit-unit yang sekarang
menggunakan dietil glikol sebagai pelarut ekstraktif yang dapat diubah
dengan sedikit modifikasi terhadap pemakaian sulfolan.
Keuntungan unit-unit tersebut adalah :
1. Selektifitas yang lebih besar untuk aromatik.
2. Menurunkan kebutuhan panas sekitar 50 % per-barel umpan.
3. Menaikkan kapasitas unit sekitar 50 %.
Proses sulfolan dikembangkan oleh Shell Development Co
pertama kali untuk membuat benzena murni, toluena dan silena dari
reformat katalis. Proses ini dilisensi oleh UOP, sedangkan katalis sulfolan
dibuat secara komersil oleh Shell.
173
Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Uraikan hal-hal apa saja yang dianggap sebagai faktor yang
mempengaruhi umur katalis asam sulfat !
2. Jelaskan dan uraikan mekanisme pemilihan pelarut untuk ekstraksi !
3. Sebutkan macam-macam proses penarikan minyak dari dalam lilin !
4. Apakah yang dimaksud dengan proses dewaxing, deoiling pada
pengolahan lilin!
5. Jelaskan mekanisme pembentukan kristal lilin sehingga dapat
dipisahkan dari dalam minyak dengan urea sebagai pelarut ?
174
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !
1. Sebutkan macam-macam cara penarikan aspal dengan
menggunakan pelarut !
2. Apakah perbedaan proses penarikan aspal dengan menggunaan
metoda Ekstraksi Furfural dan proses deasphalting ?
3. Pada penarikan aspal dengan solven propan, jelaskan kriteria jenis
umpan yang dapat diolah sehingga diperoleh yield yang tinggi !
4. Jelaskan kerugian memakai solven MEK (metil etil keton) pada
pembuatan lilin apabila proses deoiling tidak diikuti dengan proses
dewaxing !
175
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York,
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
176
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
PROSES-PROSES PEMURNIAN
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami proses-proses pemurnian minyak dari senyawa-
senyawa pengotor yang terdapat di dalamnya.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan 2 macam
proses pengolahan dengan soda, yaitu regeneratif dan non-
regeneratif.
2. Mahasiswa mampu menguraikan pokok-pokok diagram
alir proses pengolahan soda secara umum.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses
pengolahan dengan asam sulfat.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme
penyerapan kotoran minyak dengan adsorben lempung.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan proses oksidasi pada
pengolahan sweetening untuk membersihkan minyak.
6. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses
pemurnian minyak dengan copper sweetening.
177
KEGIATAN BELAJAR XII Jurusan
Teknik Kimia
7. Mahasiswa mampu menjelaskan salah satu mekanisme
reaksi untuk penyisihan hidrogen sulfida dari dalam minyak.
Lembar Informasi XII : Proses-Proses Pemurnian
12.1 Pendahuluan
Zat-zat pengotor yang terdapat dalam minyak mentah bervariasi
dalam jumlah dan jenisnya. Zat-zat tersebut terdiri dari senyawa-
senyawa organik yang mengandung sulfur, nitrogen, dan oksigen; logam-
logam terlarut dan garam-garam anorganik; garam-garam yang terlarut
yang larut dalam air yang terbawa minyak membentuk emulsi. Zat-zat
pengotor yang tidak diingini, biasanya dipisahkan atau dirubah ke dalam
bentuk yang tidak berbahaya.
Tujuan dari pengolahan ini adalah untuk menjaga : a) korosi
peralatan, b) kerusakan katalis, c) menurunkan mutu produk akhir
seperti warna yang jelek, ketidak stabilan terhadap cahaya, korosif, bau
yang tidak enak, dan lain-lain.
Beberapa pengolahan secara kimiawi dan gabungan beberapa
cara dapat dipakai, dan kebanyakan memilih satu atau lebih dari
klasifikasi pengolahan sebagai berikut: 1) dengan asam, 2) dengan alkali
(soda), 3) dengan pelarut, 4) dengan oksidasi, 5) dengan adsorpsi
lempung.
178
KEGIATAN BELAJAR XII Jurusan
Teknik Kimia
Pemilihan proses pengolahan untuk situasi kilang tertentu
tergantung pada keadaan alam fraksi minyak yang diolah dan spesifikasi
yang diingini untuk produk akhir atau produk menengah. Pada
pengolahan produk-produk rigan (straight-run), metoda pengolahan
kimiawi telah menjadi hal yang tidak menarik semenjak perkembangan
proses hidrogen yang menjadi praktis sebagai suatu hasil dari produk
samping dari reforming katalis. Seiring dengan hal tersebut adalah
meningkatnya kebutuhan dan perkembangan lebih lanjut tentang proses
pemisahan gas-gas asam (H2S) untuk pembuatan sulfur. Sebaliknya
fraksi-fraksi perengkahan katalis tetap memakai pengolahan kimiawi,
umumnya dengan variasi pencucian soda.
12.2 Pengolahan dengan Soda Kaustik
Pengolahan produk-produk minyak bumi dengan soda adalah
setua industri minyak itu sendiri. Bau dan warna produk diperbaiki
dengan memisahkan asam-asam organik dan senyawa-senyawa sulfur
seperti asam naftenik, merkaptan sulfur, hidrogen sulfida, dan senyawa-
senyawa fenol.
Salah satu contoh diagram alir proses soda dapat dilihat pada Gambar
12.1.
Gambar 12.1 Diagram Alir Pemurnian dengan Soda
179
Larutan soda bervariasi antara 5 – 20 % (berat), dipakai pada
suhu 70 - 110 oF dan tekanan 5 - 40 psig. Suhu dan konsentrasi soda
yang tinggi biasanya dihindari, sebab akan membahayakan warna
minyak dan kehilangan kestabilan pada beberapa distilat. Nisbah soda
terhadap produk pengolahan adalah 1 : 1 sampai 1 : 10. Proses-proses
yang disertai dengan regenerasi soda sudah sedemikian populer. Soda
pencuci sangat sering dipakai sebagai pengolah pendahuluan dari
beberapa proses yang lain dengan maksud menghemat pemakaian
bahan kimia dan perlindungan katalis. Paten Amerika untuk pengolahan
minyak dengan soda telah lama dikeluarkan semenjak tahun 1863 dan
perbaikan-perbaikannya telah banyak dilakukan sampai hari ini.
Macam-macam proses pengolahan menggunakan soda adalah :
1. Pengolahan Tidak Regeneratif
a. Pengolahan Sederhana dengan Soda
b. Pengolahan Polisulfida
2. Pengolahan Regeneratif
a. Proses Distilat Dua Lapis
b. Elektrolisa Merkaptan
c. Proses Gasolin Dua Lapis
d. Proses Ferosianida
e. Proses Mercapsol
f. Regeneratif Steam-Solutizer
g. Regenaratif udara-Solutizer
h. Regenaratif Tanin-Solutizer
i. Ekstraksi Merkaptan Unisol
Penggunaan soda kaustik dapat juga dipakai untuk pemurnian
gas yang mengandung senyawa-senyawa belerang dioksida (SO2) dan
partikulat-partikulat yang dilakukan dengan scrubber. Proses ini
diaplikasikan pada unit pembakaran bahan bakar cair (fuel oil) dan padat
(batubara) pada ketel (boiler) untuk pembuatan steam, seperti terlihat
pada Gambar 12.2.
180
Gambar 12.2 Sistem Scrubbing Gas SO2
12.2.1 Pengolahan Tidak Regeneratif
a. Pengolahan Sederhana dengan Soda
Pengolahan dengan soda yang tidak regeneratif umumnya
ekonomis dipakai apabila kotoran-kotoran minyak berada dalam
konsentrasi yang rendah dan lumpur limbah tidak jadi masalah. H2S
dalam jumlah yang sangat sedikit (trace) dapat dipisahkan dari gas cair
dan gasolin ringan pada berbagai cara memakai kalsium, amonium, atau
larutan NaOH. Cara praktis yang umum dipakai adalah menggunakan
NaOH pada sistem pengolahan tunggal, dengan kontak yang baik maka
H2S dapat direduksi menjadi kurang dari 0,0001 % (berat) disertai
dengan pemisahan sebagian merkaptan. Gasolin rengkahan sering diolah
untuk memisahkan fenol dan merkaptan di dalam sistem dua atau tiga
tingkat dengan penyerap soda.
b. Pengolahan dengan Polisulfida
Proses ini adalah pengolahan kimia non-regeneratif untuk
memisahkan sulfur erlementer dari produk kilang cair. Larutan soda-
polisulfida disiapkan dengan cara melarutkan 1 lb Na2S dan 0,1 lb S2 ke
dalam masing-masing satu galon NaOH 15 oBe. Sulfur harus larut
sempurna untuk menghindari kontaminasi pada waktu pengolahan. Di
dalam kilang, Na2S dapat disiapkan dengan melewatkan H2S melalui
181
larutan soda. Untuk pengolahan polisulfida biasanya digunakan peralatan
pencucian soda dengan suhu dijaga sekitar 120 oF. Peralatan yang
diperlukan antara lain pompa pencampur sentrifugal-pemasukan ganda
(double suction). Keluaran pompa dengan 60 % minyak dan 40 %
polisulfida akan menghasilkan efisiensi penarikan sulfur yang maksimum.
12.2.2 Pengolahan Regeneratif
Pengolahan soda dengan steam-regenerative dimaksudkan untuk
pemisahan secara langsung merkaptan dari gasolin ringan (straight run)
seperti terlihat pada Gambar 12.3.
Soda diregenerasi dengan menghembuskan steam ke dalam
menara stripping. Keadaan alamiah dan konsentrasi merkaptan yang
dipisahkan dapat mengatur jumlah dan suhu pengolahan. Soda secara
perlahan-lahan akan menjadi jelek karena akumulasi material yang tidak
dapat dipisahkan dengan stripping. Kualitas soda dijaga secara terus
menerus dengan membuangnya dan menggantinya dengan sejumlah
kecil larutan soda baru.
Gambar 12.3 Diagram Alir Pengolahan Soda Regeneratif
a. Proses Distilat Dua Lapis
Proses ini dilisensi oleh Mobil Oil Corp yang mengekstrak bahan-
bahan yang mengandung asam-asam organik (termasuk merkaptan) dari
bahan bakar distilat-distilat murni atau rengkahan menggunakan
182
reagensia dua lapis. Bagan alir proses ini dapat dilihat pada Gambar
12.4.
Pada proses ini, diperbaiki stabilitas residu karbon, dan
kompatibilitas minyak-minyak distilat. Reagenesia secara terus menerus
disiapkan di dalam settler, yang dapat memisah menjadi campuran soda
dan asam kresilat dengan kondisi yang diawasi. Lapisan bawah adalah 42
– 50 % soda jenuh dengan garam kresilat, dipakai untuk mengolah
distilat. Settler juga melakukan pemisahan distilat (lapisan atas) dan
memisahkan kelebihan garam kresilat dan kotoran-kotoran (lapis
tengah). Proses ini beroperasi pada suhu 130 oF dimana distilat dan
reagenesia bercampur dan mengalir ke dalam settler sehingga terjadi 3
lapis cairan yang dipisahkan dengan bantuan koagulasi elektrik.
b. Proses Gasolin Dua Lapis
Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Mobil Oil Corp,
merupakan proses yang regeneratif. Proses ini dipakai untuk
mengekstrak merkaptan sulfur dari LPG, gasolin dan nafta menggunakan
reagensia dua lapis. Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 12.5.
Proses ini memperbaiki stabilitas, warna, dan kerentanan TEL
dari bahan bakar yang diolah. Reagensia disiapkan di dalam settler di
bawah kondisi yang dikontrol untuk dapat dipisah menjadi dua fasa yaitu
campuran soda dan garam asam kresilat. Fasa/lapisan atas adalah
kalium atau natrium kresilat yang digunakan sebagai pengolah gasolin.
Gasolin yang bebas H2S dikontakkan dengan larutan dua lapis (4 – 6 %)
pada suhu 120 oF pada pengolahan dua tingkat. Proses ini memerlukan
10 lb steam untuk setiap barel gasolin.
183
Gambar 12.4 Diagram Alir Proses Distilat Dua Lapis
Gambar 12.5 Diagram Alir Proses Gasolin Dua Lapis
c. Elektrolisa Merkaptan
Proses ini dikembangkan oleh American Development Corp
memakai larutan soda (biasanya NaOH atau KOH) untuk mengekstrak
merkaptan dari produk-produk kilang. Suatu proses elektrolisa digunakan
184
untuk meregenarasi larutan. Pada pengolahan ini persoalan limbah
diminimalkan dan penggunaan reagensia dimaksimalkan.
Umpan minyak dicuci dengan soda untuk memisahkan H2S dan
mengkontakkannya secara berlawanan arah dengan larutan yang sudah
diolah di dalam Menara Ekstraksi Merkaptan. Gasolin olahan keluar dari
puncak menara. Regensia bekas dari bawah menara dicampur dengan
sedikit larutan yang telah diregenerasi bersama dengan produk samping
oksigen dari sel ADC. Campuran ini disaring dan dipompakan ke dalam
sel ADC untuk dielektrolisa. Aliran masuk sel ADC dibagi dua, sebagian
besar masuk ke anoda untuk memecah merkaptan menjadi oksigen dan
disulfida, dan sebagian lagi masuk ke katoda yang menghasilkan
hidrogen.
d. Proses Ferosianida
Proses ini adalah pengolahan kimiawi yang regeneratif untuk
memisahkan merkaptan dari nafta ringan (straight-run), LPG, dan gasolin
memakai reagensia soda-natrium ferosianida. Natrium ferosianida
ditambahkan ke dalam larutan soda konsentrasi rendah, yang apabila
dikonversi menjadi ferisianida dapat berfungsi sebagai oksidator baik
dalam operasi ekstraksi maupun dalam regenerasi. Operasi diatur
sedemikian rupa sehingga gasolin bertemu dengan soda dan ferosianida
selama estraksi dan soda dengan ferisianida selama sweetening. Larutan
bekas (mengandung merkaptan dan ferosianida) dicampur dengan
larutan segar (mengandung ferisianida) dalam tanki pencampur. Larutan
bebas sulfur keluar dari menara dibagi menjadi dua aliran dimana salah
satunya dikembalikan ke dalam menara ekstraksi. Aliran lainnya
dimasukkan kedalam elektrolizer untuk merubah ferosianida menjadi
ferisianida. Efluen dari elektrolizer sebagian dikirim ke sweetening pada
menara ekstraksi dan sebagian lagi bergabung dengan larutan bekas.
e. Proses Mercapsol
Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Purse Oil Co adalah
suatu proses pengolahan kimiawi yang regeneratif untuk mengekstrak
merkaptan sulfur (93 – 95 %) menggunakan larutan NaOH yang
185
mengandung campuran kresol, asam-asam, dan fenol sebagai promotor
stabilisasi. Melalui pengolahan ini maka minyak akan diperbaiki
stabilitasnya, bau, dan kerentanannya terhadap TEL.
f. Regeneratif Steam–Solutizer
Proses pengolahan kimia ini dikembangkan oleh Shell
Development Co untuk ekstraksi merkaptan dari gasolin atau nafta dalam
rangka spesifikasi bau yang sedap (sweet) menggunakan “solutizer”
(kalium isobutirat, kalium alkil penolat, dsb.) dalam larutan basa kuat
KOH. Suhu pengolahan adalah 100 oF. Regenerasi dilakukan dengan
steam pada suhu 270 oF pada kolom stripping. Steam dan merkaptan
dikondensasi dan dipisahkan, sedangkan laurtan solutizer yang telah
diregenerasi dikembalikan kedalam ekstraktor. Konsumsi larutan ini
adalah 10 - 30 lb per barel gasolin yang diolah. Proses ini mula-mula
dikembangkan pada tahun 1939, unit pertama beroperasi di kilang Shell
Oil Co di Wood River-Illinois pada 1940.
g. Regeneratif Udara – Solutizer
Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Shell Development
Co, digunakan untuk pemisahan merkaptan dari gasolin berat. Proses ini
identik dengan Regeneratif Steam-Solutizer kecuali pada langkah
regenerasi yang menggunakan udara bebas CO2. Larutan solutizer bekas
yang bebas gasolin dikontakkan dengan udara dalam kolom aerator pada
suhu 160 oF dan tekanan 40 - 100 psig selama 10 - 20 menit. Disulfida
yang terbentuk karena oksidasi merkaptan diekstraksi dengan nafta
pencuci. Larutan solutizer yang telah diregenerasi ini dilewatkan melalui
filter untuk memisahkan sisa produk oksidasi (trace) sebelum di-recycle
ke menara ekstraktor.
h. Regeneratif Solutizer–Tannin
Proses ini merupakan variasi dari regeneratif udara–solutizer
untuk mengekstrak merkaptan dari gasolin menggunakan tanin sebagai
186
katalis oksidasi pada langkah regenerasinya. Langkah ekstraksi dilakukan
pada suhu 110 - 130 oF dan dimasukkan ke dalam kolom regenerasi.
Melalui hembusan udara maka merkaptan dioksidasi menjadi disulfida
karena adanya tanin sebagai katalis. Adanya tannin dalam larutan
solutizer juga akan membantu konversi merkaptan di dalam gasolin
menjadi disulfida. Proses ini dikembangkan oleh Mobil Oil Corp bekerja
sama dengan Shell Development Co. Larutan solutizer dbuat oleh Shell,
sedangkan teknik regenerasi udara dengan katalis tanin dikembangkan
oleh Socony.
i. Ekstraksi Merkaptan Unisol
Proses ini dikembangkan oleh Atlantic Refining Co dan dilisensi
oleh UOP Co. Unisol adalah proses kimia regeneratif untuk ekstraksi
merkaptan sulfur dan beberapa senyawa nitrogen yang ada dalam
gasolin masam atau distilat-distilat. Pada proses ini digunakan larutan
NaOH atau KOH yang mengandung metanol sebagai pelarut. Pemisahan
merkaptan dari gasolin hampir sempurna (99 %+) disertai dengan
perbaikan kerentanan TEL dan stabilitas produk. Distilat-distilat (minyak
pemanas, dsb) diperbaiki bau dan stabilitasnya dengan pemisahan
merkaptan 95 %+.
Langkah ekstraksi pada suhu 100 oF dimana soda masuk dari atas
menara dan metanol dari tengah-tengah menara. Soda bekas
diregenerasi dalam menara stripping pada suhu 290 - 300 oF dimana
metanol, air, dan merkaptan dipisahkan. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada Gambar 12.6.
187
Gambar 12.6 Diagram Alir Ekstraksi Unisol
12.3 Pengolahan dengan Asam dan Lempung
12.3.1 Pengolahan dengan Asam
Minyak mentah dan distilat-distilat menengah lainnya diolah
dengan senyawa kimia tertentu untuk memperbaiki sifat-sifatnya seperti
stabilitas terhadap cahaya, bau, kandungan sulfur, dan jumlah bahan-
bahan aspaltik. Pemurnian dengan menggunakan asam, sama halnya
dengan pemurnian menggunakan soda kaustik merupakan cara
pemurnian yang telah digunakan semenjak industri perminyakan ada.
Bermacam-macam asam dapat digunakan seperti HF, HCl, HNO3, H3PO4,
tetapi yang lebih umum digunakan adalah asam sulfat (H2SO4) karena
mempunyai kelebihan yaitu dapat menyerap sulfur, mengendapkan aspal
dan menghilangkan bau yang tidak enak.
Pemurnian dengan asam sulfat merupakan pemurnian secara
kimia, baik secara kontinyu maupun secara batch. Reaksi antara asam
dengan hidrokarbon sangat kompleks, umumnya membentuk ester dan
polimer, sebagai berikut :
RSH – CH2 + H2SO4 RCH2CH2SO4H
188
RSH – CH2 R[ -CH.CH2 -]n
Ester-ester yang terbentuk larut dalam asam, tetapi ia hanya sedikit larut
dan sulit dihidrolisis dengan air, dan pada akhirnya produk yang
dihasilkan masih mengandung sulfur.
Macam-macam proses pengolahan dengan asam adalah :
1. Pengolahan dengan Asam Sulfat
2. Proses Nalfining
a. Pengolahan dengan Asam Sulfat
Pengolahan dengan asam sulfat adalah proses pengolahan
secara kimia baik dengan cara batch ataupun kontinyu dipakai untuk
memisahkan sulfur, mengendapkan bahan-bahan yang mengandung
aspal, dan memperbaiki stabilitas, warna, dan bau dari sejumlah produk-
produk kilang. Kebutuhan/jumlah asam sulfat yang dipakai dan kondisi
operasi serta umpan yang diolah dapat dilihat pada Tabel 12.1.
Tabel 12.1 Kualitas dan Kondisi Pemurnian dengan Asam
Konsent(%)
Dosis(lb /
barrel)
Fraksi yang Diolah
Suhu(oF)
Kotoran yang
Disisihkan
Waktu Kontak (men)
9393 – 98 93 – 103
80
1 – 150 – 60
2
maks 8
KerosinPelumas GasolinMin. BakarMin. TransportDistilat (tekan)
90 - 135110 - 180
65 - 60
Gab. SulfurTerSulfur
Dist. Sulfur
30 – 4010< 1
Konsentrasi asam bervariasi antara 80 – 100 %, dan yang
umumnya dipakai adalah 93 %. Asam-asam lemah dipakai untuk
pengolahan masing-masing situasi untuk menurunkan sludge yang
terbentuk karena reaksi kimia dengan aromatik, dan/atau hidrokarbon
olefin. Suhu dijaga rendah pada 25 - 50 oF untuk asam kuat, tetapi suhu
tinggi 70 – 130 oF dapat dipakai secara ekonomis. Metoda standar
pengolahan distilat bertekanan yang digunakan bertahun-tahun yang lalu
adalah pengolahan dengan asam, lalu diikuti oleh distilasi dengan steam
dan diikuti lagi pengolahan dengan doctor sweetening.
189
Pengolahan dari proses ini memerlukan biaya mahal, kehilangan
hasil proses tinggi, dan membutuhkan penyulingan ulang (redistillation)
pada beberapa hasil pengolahan. Pemakaian sekarang adalah pada
pengolahan kerosin dan pelarut-pelarut khusus. Proses pengolahan
dengan asam sulfat ini telah lama dilakukan semenjak awal industri
minyak tetapi proses ini telah diganti dengan proses pencucian dengan
soda secara regeneratif, dan pada akhir-akhir ini diganti lagi dengan cara
hidrogenasi.
b. Proses Nalfining
Proses ini adalah suatu pengolahan kimiawi yang kontinyu
menggunakan asam asetat anhidrid diikuti dengan pembilasan dengan
soda pekat, untuk mengolah nafta ringan dan distilat-distilat. Diagram
alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 12.7.
Pada proses ini dapat diperbaiki warna, stabilitas, dan bau.
Langkah pencucian dengan soda akan menetralisir pembentukan asam
asetat yang korosif, dan pada keseluruhan proses tidak terjadi kehilangan
produk yang lebih banyak.
Gambar 12.7 Diagram Alir Proses Nalfining
12.3.2 Pengolahan dengan Lempung
190
Pada pengolahan ini dipakai lempung alam dan sintesis sebagai
adsorben untuk mengolah produk-produk kilang dalam rangka : a) untuk
memperbaiki warna dan bau, b) untuk mengurangi kandungan air,
kotoran yang terendap, bahan-bahan yang mengandung aspal dan resin,
senyawa-senyawa nitrogen, senyawa-senyawa teroksidasi, dan beberapa
senyawa sulfur; dan c) untuk menyerap secara khusus senyawa
hidrokarbon olefin.
Secara umum terdapat 3 pendekatan metoda yang dilakukan dalam
pengolahan dengan lempung, yaitu : 1) perkolasi melalui lempung kasar
(khusus untuk minyak-minyak pelumas, dan lilin), 2) kontak dengan
lempung berbentuk bubuk (untuk distilat-distiliat ringan dan berat), dan
3) kontak fasa uap melalui unggun onggokan yang longgar (untuk gasolin
dan distilat-distilat ringan).
Saringan perkolasi tingginya 15 - 30 ft dan dapat memuat 100 ton
lempung. Minyak mengalir baik secara gravitasi maupun dengan
dipompakan ke dalam unggun tersebut. Lempung bekas dicuci dengan
pelarut dan di-steam secara in-situ, kemudian dipisahkan dan
diregenerasi dengan pembakaran.
Pengolahan dengan lempung dipakai secara luas pada awal tahun
1940-an. Semenjak itu karena perkembangan proses-proses treating,
penemuan inhibitor getah minyak (gum), dan kemajuan teknologi
perengkahan, maka pengolahan dengan lempung untuk gasolin dan
distilat-distilat pemakaiannya menurun. Adsorpsi dengan lempung masih
dipakai untuk memperbaiki warna minyak pelumas, tetapi dalam
prakteknya proses ekstraksi menggunakan pelarut merupakan standar
pengolahan. Pengolahan dengan lempung sering kali dipakai sebagai
proses akhir setelah ekstraksi menggunakan pelarut.
Macam-macam proses pengolahan dengan lempung :
a. Filtrasi Kontak Kontinyu
b. Perkolasi Thermofor Kontinyu
c. Filtrasi Perkolasi
d. Pengolahan Efluen Alkilasi
e. Pengolahan Lempung Gray
191
a. Filtrasi Kontak Kontinyu
Proses ini dikembangkan oleh Filtrol Corp, adalah suatu proses
pengolahan lempung secara kontinyu untuk produk akhir pelumas, lilin,
atau minyak-minyak khusus setelah melalui proses pengolahan dengan
asam, ekstraksi menggunakan pelarut, atau distilasi. Adsorben lempung
halus dicampur dengan umpan dan dipanaskan pada 200 - 300 oF
membentuk slurry. Slurry kemudian dimasukkan ke dalam menara steam
stripping. Setelah dikeluarkan dari menara slurry lalu didinginkan dan
disaring hampa, kemudian di-strip secara hampa untuk mengontrol
spesifikasi produk (titik nyala, bau, dll). Minyak kemudian didinginkan,
dan dipres kering (blotter-press), lalu di bawa ke tanki penyimpanan.
Yield biasanya diperoleh lebih dari 98 %.
b. Perkolasi Thermofor Kontinyu
Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Mobil Oil Corp, adalah
suatu proses pengolahan dengan lempung secara kontinyu dan
regeneratif, untuk menstabilkan dan memperbaiki warna pelumas-
pelumas atau lilin yang telah didistilasi, disuling menggunakan pelarut,
atau diolah dengan asam. Umpan dipanaskan pada 125 - 350 oF
dimasukkan ke dalam menara perkolator melalui distributor banyak
lubang (multi nozzle) pada dasar menara. Setelah perkolasi secara
berlawanan arah melalui unggun lempung maka umpan ditarik dari atas
menara dan dilewatkan ke dalam blotter-press, kemudian dimasukkan ke
dalam tanki penyimpanan. Unit pertama proses ini telah diinstalasi pada
tahun 1953 pada kilang Mobil Oil Co di Coryton-Inggris.
c. Filtrasi Perkolasi
Proses ini dikembangkan oleh Mineral & Chemicals Phillips Corp,
adalah suatu proses pengolahan dengan lempung secara kontinyu,
regeneratif siklik, fasa uap, untuk memperbaiki warna, bau, dan stabilitas
minyak-minyak pelumas dan lilin. Minyak disaring melalui unggun yang
mengandung 10 - 50 ton tanah pemucat atau bauksit aktif. Dua atau
192
lebih unggun dipakai secara bergantian dalam operasi dan regenerasi.
Lempung bekas dicuci sehingga bebas minyak dengan nafta kemudian
di-steam untuk memisahkan nafta. Setelah di-steaming, lempung dibawa
ke kiln dan bahan-bahan karbon dipisahkan dengan pembakaran.
d. Pengolahan Efluen Alkilasi
Proses ini dikembangkan secara bersama oleh D.X. Sunray Oil Co
dan M.W. Kellog Co, merupakan suatu proses perkolasi cair secara
kontinyu dan regeneratif untuk memisahkan 90 % asam-asam dan ester
netral, dan memindahkan asam dari efluen alkilasi katalis asam sulfat.
Umpan yang berupa efluen dari alkilasi katalis di-koalesi di dalam vesel
yang berisi glass-wool dan steel mesh, kemudian dimasukkan secara
bergantian ke dalam dua menara berisi bauksit dimana yang diserap
mula-mula adalah kotoran-kotoran. Setelah kontak mencapai sekitar ¾
bbd/lb adsorben, lalu perkolasi dijalankan, kemudian diregenerasi dimana
regenerasinya dipengaruhi oleh campuran steam dan gas. Umur katalis
diperkirakan sekitar 150 bbl/lb. Proses ini dituntut lebih efektif dari proses
kaustik yang konvensional, dan dari proses pencucian dengan air.
e. Pengolahan Lempung Gray
Proses ini dilisensi oleh Pure Oil Co yang semula dikembangkan
dan dilisensi oleh Gray Processes Corp, merupakan suatu proses
pengolahan lempung fasa uap secara kontinyu yang dapat diregenerasi
maupun non-regeneratif, dipakai untuk polimerisasi selektif diolefin dan
untuk memisahkan bahan-bahan pembentuk gum yang terdapat dalam
gasolin-gasolin termis. Untuk operasi yang kontinyu dipakai dua atau
lebih menara perkolator Gray secara paralel (diameter 10 ft, tinggi 30 ft).
tanah pemucat bekas (30/60 mesh) dapat dibuang atau diregenerasi di
dalam kiln. Uap-uap hidrokarbon dilewatkan melalui unggun pada suhu
250 - 475 oF sedikit di atas titik kondensasinya. Waktu kontak 20 - 400
detik. Uap hidrokarbon masuk langsung ke menara Gray dari unit
perengkahan setelah pemisahan gas-gas yang tidak dapat
dikondensasikan. Polimer diolefin bersama larutan yang lain dikeluarkan
(di-drain) dari dasar menara dan ditampung dalam akumulator polimer.
Polimer yang tertinggal dalam menara perkolator Gray dipisahkan dari
193
gasolin dengan cara fraksionasi sebelum produk tersebut dikondensasi
dan dikirim ke tanki penyimpanan.
Pengolahan lempung Gray (menara 8 ton) pertama kali diinstalasi
secara komersil pada tahun 1924 untuk mengolah motor fuel pada kilang
Barnsdall Refining Co di Oklahoma. Proses ini secara luas diterima pada
tahun 1930 s/d 1940-an. Sejak proses ini erat kaitannya dengan proses-
proses termal maka proses ini lambat laun ditinggallkan.
12.4 Pengolahan Sweetening
Proses sweteening adalah suatu proses untuk memisahkan
merkaptan, hidrogen sulfida, sulfur elementer dari dalam distilat-distilat
ringan. Merkaptan memberikan bau yang kotor, dan secara serius
menurunkan angka oktan karena turunnya kerentanan terhadap TEL.
Sulfur erlementer (sendiri-sendiri maupun yang terikut dengan
merkaptan) akan menyebabkan korosi.
Macam-macam cara untuk mencapai kondisi sweetening adalah :
1. Oksidasi Merkaptan menjadi Disulfida
2. Pemisahan Merkaptan
3. Desulfurisasi, yaitu penghancuran dan pemisahan senyawa sulfur lain
yang terikut dengan merkaptan, hidrogen sulfida, dan sulfur.
12.4.1 Oksidasi Merkaptan Menjadi Disulfida
Proses oksidasi ini merubah merkaptan menjadi disulfida yang
berbau besi sedikit. Untuk maksud tersebut sejumlah kelompok proses
sweetening telah dikembangkan. Pemilihan proses tergantung pada
situasi kilang tersebut.
Persamaan umum proses oksidasi ini adalah :
4 RSH + O2 2 RSSR + 2 H2O
Disulfida dapat menurunkan kerentanan terhadap TEL dari aliran
gasolin, maka proses ini lambat laun ditinggalkan. Kecenderungan
sekarang adalah memakai proses untuk memisahkan merkaptan secara
menyeluruh.
Macam-macam proses oksidasi adalah :
1. Oksidasi Sweetening, terdiri dari :
194
a. Doctor Sweetening.
b. Inhibitor sweetening.
c. Hypochlorite Sweetening.
d. Proses Bender
e. Proses Merox.
2. Cooper Sweetening, terdiri dari :
a. Philips Cooper Sweetening.
b. UOP Cooper sweetening.
c. Linde Coper Sweetening.
1. Proses Oksidasi Sweetening
a. Sweetening dengan Larutan Doktor
Proses Doctor Sweetening adalah suatu proses pengolahan kimia
secara kontinyu ataupun batch untuk merubah merkaptan yang ada
dalam produk kilang yang masam (sour) menjadi disulfida menggunakan
larutan doktor (natrium plumbit, Na2PbO2) dan sulfur bebas.
Reaksi yang terjadi adalah :
2 RSH + Na2PbO2 (RS)2Pb + 2 NaOH
(RS)2Pb + S RSSR + PbS
Reagensia disiapkan dengan melarutkan timbal oksida dalam larutan 5 –
20 % (berat) NaOH. Jumlah timbal oksida yang dilarutkan (1 – 3 %)
tergantung pada suhu dan konsentrasi soda. Pada pengolahan kontinyu,
umpan masam dicuci pendahuluan dengan soda kaustik untuk
memisahkan H2S dan komponen-komponen asam lainnya. Sebagian
aliran mengambil sejumlah sulfur, lalu bergabung kembali dengan aliran
utama, yang kemudian secara intim bercampur dengan larutan doktor
yang telah diregenerasi pada suhu 85 - 120 oF. Campuran diendapkan
dan dipisahkan di dalam settler, dimana gasolinnya lalu disimpan.
Reagensia bekas dipanaskan dan di-skim didalam settler dan dihembusi
udara pada suhu 150 - 175 oF untuk menyempurnakan regenerasinya,
sedangkan reagensia segar secara periodik ditambahkan ke dalam
sistem. Proses pemurnian doctor sweetening masih tetap dipakai
meskipun proses ini sudah tua di dalam industri minyak. Perkembangan
akhir-akhr ini di dalam hydrogen treating telah mengurangi peranan
195
doctor treating dalam mengolah distilat-distilat. Kecenderungan
pengolahan gasolin sekarang menghindari pemakaian doctor treating
disebabkan karena pengaruh yang merusak oleh disulfida terhadap
angka oktan bensin yang mengandung timbal.
b. Sweetening dengan Inhibitor
Proses ini adalah suatu proses pemurnian kimia yang kontinyu
untuk memperbaiki gasolin yang mengandung sedikit merkaptan dengan
menggunakan inhibitor penilen-diamin, udara, dan soda kaustik. Diagram
alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 12.8.
Gasolin rengkahan yang mengandung sulfur merkaptan rendah
dapat di sweetening dengan inhibitor tanpa adanya soda kaustik, tetapi
reaksinya akan disertai dengan pembentukan peroksida yang berlebihan.
Sweetening dengan inhibitor telah digunakan secara luas dengan
berbagai variasi sejak ditemukan pada tahun 1946, tetapi secara umum
berkaitan dengan pencucian soda untuk mengurangi disulfida dan
pembentukan peroksida. Peroksida merupakan penyumbang terjadinya
keburukan terhadap stabilitas bensin bertimbal sehingga menyebabkan
mesin-mesin menjadi kotor. Inhibitor tipe penilen-diamin dipasarkan oleh
UOP Co, Tennes see Eastman Co, E.I.du Pont de Nomours & Co, Ethyl
Corp, dan lain-lain.
Gambar 12.8 Sweetening dengan Inhibitor
c. Sweetening dengan Hipokhlorit
Proses ini adalah suatu proses kimia untuk merubah merkaptan
yang terdapat dalam gasolin alam atau gasolin ringan (straight-run)
196
menjadi senyawa-senyawa sulfur yang kurang berbahaya. Prinsip reaksi
adalah menghasilkan disulfida dengan pembentukan terbatas sulfon dan
asam-asam sulfonik, tergantung pada konsentrasi reagensia. Reagensia
yang dipakai berupa natrium ataupun hipokhlorit. Reagensia yang
dipakai berupa natrium ataupun kalium hipokhlorit. Reagensia dapat
disiapkan dikilang dengan melewatkan gas khlor melalui larutan soda 10
% pada suhu 95 oF, dapat juga disiapkan tepung pemucat (kalsium
hipokhlorit) yang mengandung 65 % khlor. Apabila terdapat trace
hidrogen sulfida lebih banyak, maka pencucian pendahuluan dilakukan
dengan alkali akan menurunkan biaya bahan kimia dan mencegah
pembentukan sulfur bebas. Setelah dipakai untuk pencucian, alkali sering
kali dipakai untuk memisahkan produk-produk hasil khlorinasi yang tidak
dikehendaki. Suhu pengolahan adalah 95 - 110 oF.
Proses ini berkembang baik pada tahun 1930-an, tetapi sekarang
terbatas hanya untuk mengolah gasolin alam dan pelarut-pelarut
tertentu. Keuntungan proses ini adalah kesederhanaannya, meskipun
tidak ekonomis karena biaya khlor yang tinggi.
d. Proses Bender
Proses ini dikembangkan oleh Sinclair Refining Co pada tahun
1940 dan dilisensi oleh Petreco Division of Petrolite Corp, adalah suatu
proses pengolahan dengan katalis unggun tetap yang kontinyu untuk
memurnikan (sweetening) kerosin, minyak-minyak jet menggunakan
katalis timbal sulfida. Proses sweetening dipengaruhi oleh perubahan
merkaptan menjadi disulfida. Sejumlah sulfur, alkali, dan udara yang
dikontrol ditambahkan ke dalam aliran umpan dan dilewatkan ke dalam
unggun katalis timbal disulfida. Pengaturan yang tepat terhadap timbal
akan menghasilkan produk-produk yang tidak korosif. Unggun katalis
diregenerasi secara kontinyu. Diagram Alir proses dapat dilihat pada
Gambar 12.9.
e. Proses Merox
Proses ini dilisensi dan dikembangkan oleh UOP Co adalah suatu
proses gabungan untuk ekstraksi merkaptan dan memurnikan
197
(sweetening) gasolin dan minyak-minyak yang mempunyai jarak didih
rendah. Proses Merox dapat juga beroperasi secara terpisah yaitu
sebagai ekstraktor merkaptan atau sebagai pemurni (sweetener)
merkaptan, tergantung pada keperluannya dan ekonomis produk. Apabila
dipakai untuk sweetening saja maka proses lebih cocok untuk minyak-
minyak jet, kerosin, dan distilat-distilat menengah. Katalis merox pada
dasarnya adalah suatu garam kobal yang tidak larut dalam minyak, tidak
korosif, dan dapat dilarutkan dalam larutan soda, atau dalam support zat
padat tertentu. Ongkos katalis lebih murah jika dipakai katalis dengan
support zat padat. Pada langkah regenerasi, soda kaustik dipompakan
dari bawah ekstraktor dan dicampur dengan udara di dalam oxidizer
(regenerator). Disulfida dan udara berlebih dipisahkan dari reagensia di
dalam separator. Kaustik yang sudah diregenerasi disirkulasikan kembali
ke puncak ekstraktor. Diagram alir tipe proses gabungan yang komersil
dapat dilihat pada Gambar 12.10.
Gambar 12.9 Diagram Alir Proses
198
Gambar 12.10 Diagram Alir Proses Merox
Keuntungan utama proses Merox adalah dapat melakukan dua
fungsi ekstraksi, yaitu memisahkan merkaptan dengan mudah, dan
merubah merkaptan yang tersisa menjadi disulfida. Desulfurisasi yang
lebih efektif dapat dilakukan semenjak proses regenerasi lebih sempurna
dapat dijalankan dengan ikutnya katalis di dalam kaustik.
2. Sweetening dengan Tembaga
Pemurnian menggunakan tembaga terhadap hidrokarbon terdiri
dari perubahan merkaptan menjadi disulfida secara kontak dengan
oksigen oleh adanya tembaga khlorida (CuCl). Selama proses konversi
merkaptan terjadi perubahan kupri khlorida menjadi kupro khlorida.
Kupro khlorida diregenerasi dengan oksigen menjadi kupri khlorida.
Kupro khlorida diregenerasi dengan oksigen menjadi kupri khlorida
kembali. Reaksi yang terjadi adalah :
4 RSH + 4 CuCl2 2 RSSR + 4 CuCl + 4 HCl
4 CuCl + 4 HCl + O2 4 CuCl2 + H2O
Sweetening dengan tembaga dipakai secara komersil sebagai operasi
pengolahan kontinyu yang terdiri dari tiga variasi, yaitu padat, slurry, dan
larutan. Diagram alir proses kombinasi ini dapat dilihat pada Gambar
12.11.
199
Pada umumnya proses padatan dipakai untuk gasolin ringan
(straight-run), sedangkan proses basah dipakai untuk berbagai minyak
termasuk distilat-distilat rengkahan. Produk-produk kilang diolah untuk
memisahkan senyawa-senyawa nitrogen yang reaktif dan senyawa-
senyawa sulfur (H2S dan S) yang terkandung di dalamnya. Oksigen atau
udara diinjeksikan ke dalam aliran minyak dan dikontakkan dengan
katalis tembaga khlorida pada suhu 80 - 120 oF.
Pada proses larutan (solution), katalis diregenerasi dengan
hembusan udara di dalam tanki pemisah. Proses sweetening tembaga
adalah sederhana tetapi katalisnya korosif, dan tidak ada pengurangan
sulfur total. Proses sweetening tembaga ini masih tetap dipakai tetapi
telah diganti dengan proses yang dapat memisahkan sulfur. Instalasi
pertama dibangun pada awal tahun 1931 yang menawarkan alternatif
lain dari pemurnian dengan larutan doktor.
Gambar 12.11 Diagram Alir Proses Oksidasi Cooper Sweetening
a. Phillips Cooper Sweetening
Proses ini dikembangkan oleh Phillips Petroleum Co dan dilisensi
sampai dengan tahun 1954, adalah suatu proses solution-solid-slurry
yang sampai sekarang masih komersil. Gasolin distabilkan terhadap
warna dan pembentukan gum oleh adanya udara yang bercampur dan
disaring melalui unggun adsorben padat yang diresapi dengan reagensia
200
tembaga. Umpan yang sensitif terhadap udara dikontakkan dengan
larutan tembaga tanpa mengandung udara, dan larutan tembaga
diregenerasi dalam suatu tanki separator. Gasolin dicuci dengan natrium
sulfida untuk memisahkan trace tembaga. Pada proses cairan, reagensia
dibuat dari tembaga sulfat dan natrium khlorida.
b. UOP Copper Sweetening
Proses ini didapat dari UOP Co merupakan proses unggun tetap
untuk memurnikan gasolin yang menggantikan proses Merox. Umpan
gasolin dicuci dengan kaustik kemudian dicuci lagi dengan asam HCl
untuk menetralkan alkali dan memisahkan senyawa-senyawa basa
organik. Kontak dengan reagensia tembaga dilakukan pada suhu 100 oF
di dalam unggun batu apung. Suhu tergantung pada berat molekul
merkaptan. Sisa tembaga (trace) dipisahkan dengan mengontakkannya
dengan seng sulfida atau batu apung. Reagensia terdiri dari senyawa
amonium khlorida dan tembaga sulfat.
c. Linde Copper Sweetening
Proses ini dilisensi oleh Linde Division of Union Carbide Corp yang
dikomersilkan sejak tahun 1935 merupakan proses slurry untuk
memurnikan gasolin dan distilat-distilat ringan (straight-run) dan
rengkahan. Regensia dibuat dari lempung 200 mesh dan kupri khlorida.
Umpan minyak mula-mula dipanaskan lalu ditambahkan oksigen dan
dikontakkan dengan slurry lempung-kupri khlorida pada suhu 80 - 100 oF.
Campuran diendapkan dan dipisahkan dimana umpan olahan dikeluarkan
dan dicuci dengan natrium sulfida untuk memisahkan trace tembaga.
12.4.2 Proses Desulfurisasi
Proses ini adalah proses pemurnian gas alam maupun gas-gas
kilang yang mengandung hidrogen sulfida dan senyawa-senyawa asam
lainnya. Proses yang paling populer adalah proses yang menggunakan
reagensia yang dapat diregenerasi dan recover H2S. Pada operasinya dan
prinsip operasinya adalah sama dengan skema umum seperti terlihat
pada Gambar 12.12.
201
Material yang ada dalam gas seperti karbon dioksida, hidrogen
sianida, merkaptan, karbonil sulfida, karbon disulfida, dan uap air akan
mempengaruhi pemilihan proses pemurnian tersebut. Proses-proses yang
menggunakan hembusan udara untuk regenerasi reagensia adalah
penyumbang terhadap pengotoran udara apakah langsung keluar ke
atmosfir ataukah untuk umpan dapur industri. Proses-proses pemisahan
H2S dapat dilihat pada Tabel 12.2.
Gambar 12.12 Diagram Alir Pemisahan H2S
Tabel 12.2 Macam-Macam Proses Desulfurisasi
Nama Proses R e a k s i RegenerasiSoda Kaustik 2 NaOH + H2S NasS + 2 H2O Tidak perluKapur Ca(OH)2 + H2S CaS + 2 H2O Tidak perluOksida Besi FeO + H2S FeS + H2O Sebagian
dengan udaraSeaboard Na2CO3 + H2S NaHCO3 + NaHS Hembusan
udaraThylox Na2AS2S5O2 + H2S Na4AS2S6O + H2O
Na4AS2S6O + ½ O2 Na4AS2S5O2 + SHembusan udara
Girbotol 2 RNH2 + H2S [RNH3]2S SteamingFosfat K3PO4 + H2S KHS + K2HPO4 SteamingPenolat NaOC6H5 + H2S NaHS + C6H5OH SteamingKarbonat Na2CO3 + H2S NaHCO3 + NaHS Steaming
Proses-proses terbaru untuk memisahkan hidrogen sulfida dari
dari produk-produk kilang juga disempurnakan dengan oksidasi sulfida
202
menjadi sulfur bebas sebagai bagian dari langkah regenerasi. Sulfur
diendapkan sebagai zat padat halus dan selanjutnya dipisahkan dengan
settling atau filtrasi.
Macam-macam proses pengolahan terdiri dari :
1. Proses Girbotol
2. Proses Glikol-Amin
3. Proses Desulfurisasi Fosfat
4. Proses Alkazid
5. Proses Kalium Karbonat Panas
6. Proses Giammarco-Vetrocoke
1. Proses Girbotol
Proses ini dilisensi oleh Girdler Corp, merupakan suatu proses
kontinyu yang regeneratif untuk memisahkan H2S, CO2, kotoran-kotoran
asam lainnya dari gas alam dan gas-gas kilang. Proses ini menggunakan
reagensia amina organik seperti MEA, DEA, dan TEA. Etanol amin adalah
basa kuat yang larut dalam air mempunyai afinitas terhadap H2S pada
suhu 160 - 180 oF. Gas yang akan dibersihkan dikontakkan dengan
larutan amin secara berlawanan arah dalam absorber berupa menara
onggok (packed tower) yang berisi raschig-ring pada suhu 100 - 150 oF.
Regenerasi berlangsung pada suhu 200 oF. Unit pertama pada pemisahan
H2S dari gas alam dipakai pada pabrik gas alam Shell Oil di North
Maryland. Sampai dengan tahun 1938, dimulai pemisahan H2S dari gas
kilang menggunakan proses Girbotol pada kilang minyak Atlantic Refining
Co di Port Arthur-Texas.
2. Proses Glikol-Amin
Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Fluor Corp.
merupakan proses kontinyu yang regeneratif untuk menarik air dan
memisahkan gas-gas asam secara simultan dari gas alam atau gas-gas
kilang. Campuran larutan amin dengan di- atau tri-etilen-glikol dipakai
sebagai reagensia pengolahan. Tipe larutan ini mengandung 20 % amin,
70 % glikol, dan 10 % air. Gas yang akan dibersihkan dikontakkan secara
berlawanan arah dengan reagensia di dalam menara dulang gelembung
203
(bubble tray) pada suhu sekitar 100 oF. Regenerasi berlangsung pada
suhu 300 oF.
3. Proses Desulfurisasi Fosfat
Proses ini dikembangkan oleh Shell Development Co merupakan
suatu proses kontinyu yang regeneratif untuk memisahkan H2S dari gas
alam, gas kilang, atau larutan hidrokarbon menggunakan larutan K3PO4.
Tipe larutan reagensia mengandung 30 % K3PO4 dalam air, yang selektif
menyerap H2S dalam gas yang mengandung CO2. Gas yang akan
dibersihkan dikontakkan berlawanan arah dengan reagensia di dalam
ekstraktor pelat gelembung (bubble plate) pada suhu sekitar 100 oF.
Regenerasi berlangsung pada suhu 240 oF. Untuk mengekstrak H2S dari
dalam hidrokarbon cair dipakai menara onggok (packed tower).
4. Proses Alkazid
Proses ini untuk memisahkan H2S dan CO2 dari gas alam atau
gas-gas kilang menggunakan larutan pekat asam-asam amina. Proses ini
diperkenalkan dalam industri di Eropa oleh Badische Anilin & Soda Fabrik
AG of Ludwigshafen am Rhein pada tahun 1959. Operasinya terdiri dari
proses recycle kontinyu, dan absorpsi gas-gas dengan pemanasan dan
dikembalikan ke dalam absorber melalui penukar panas dan pendingin.
Garam-garam alkazid (alkazid-M dan alkazid-DIK) tidak mudah menguap
dan larutannya adalah cairan-cairan alkali yang reaktif dan stabil.
Kapasitas penyerapan untuk H2S dan CO2 sangat tinggi, tetapi sangat
rendah untuk hidrokarbon. Alkazid-DIK memberikan hasil yang sangat
memuaskan untuk pemisahan selektif H2S mengandung CO2 dan untuk
pemurnian hidrokarbon cair. Larutan alkazid-M dipakai untuk
memisahkan H2S dan CO2 dari gas disertai dengan efisiensi penyerapan
yang sangat tinggi (98,6 %+).
5. Proses Kalium Karbonat Panas
Pemakaian proses ini lebih praktis untuk memisahkan gas alam
pada tekanan di atas 250 psi mengandung gas asam 5 - 50 %. Gas asam
204
dapat dikurangi menjadi 0,5 %. Sejumlah proses karbonat dengan variasi
lain telah dirancang oleh Petrocon Engineering Co, yaitu :
1. Sistem Karbonat split-stream
2. Proses Air-Karbonat
3. Proses Karbonat Dingin sebagian
4. Proses Karbonat-Amin
Keuntungan yangs sangat besar dari proses karbonat adalah
biaya operasi yang sangat rendah. Unitnya fleksibel mudah dirubah
menjadi sistem amina.
6. Proses Giammarco-Vetrocoke
Proses ini dikembangkan oleh G. Giammarco of SPA Vetrocoke
Italia, untuk memisahkan H2S dan CO2.
Macam-macam prosesnya adalah : 1) Proses pemisahan CO2 dari gas-gas
yang bebas H2S dengan regenerasi menggunakan steam; 2) Proses
pemisahan selektif H2S dan merubahnya menjadi sulfur bebas dengan
regenerasi menggunakan udara; 3) Proses kombinasi dari kedua proses
di atas untuk pemisahan HsS dan CO2.
Kedua proses pemisahan tersebut adalah berdasarkan pada absorpsi
gas-gas asam dengan larutan alkali yang mengandung aditif untuk
mempercepat absorpsi dan desorpsi. Larutan pengolahan tidak korosif,
dan suhu operasi berkisar 75 - 300 oF. Pada proses pemisahan H2S
larutan reagensia terdiri dari natrium atau kalium karbonat yang
mengandung campuran arsenit dan arsenat. Gas-gas yang diolah
berasal dari sumur dirancang dapat membersihkan H2S kurang dari 1
ppm. H2S mula-mula diserap dengan mereaksikannya dengan arsenit,
senyawa hasil reaksi kemudian dirubah menjadi monotioarsenat melalui
reaksi dengan arsenat. Dekomposisi menjadi sulfur elementer dan
konversi arsen bervalensi 3 menjadi valensi 5 dapat dilakukan dengan
hembusan udara atau suatu kombinasi asidifikasi dengan CO2 dan
hembusan udara. Pemilihannya tergantung pada persyaratan-
persyaratan proses. Sulfur dapat dipisahkan dengan filtrasi atau flotasi.
Diagram alir proses kombinasi dapat dilihat pada Gambar 12.13.
205
Gambar 12.13 Diagram Alir Proses Kombinasi Giammarco-Vetrocoke
Pada tahun 1971 telah dikemukakan suatu proses baru dengan
efisiensi pemisahan sulfur sampai dengan 98 % yang dikenal sebagai
proses Claus dengan dua tingkat pemisahan. Setelah itu proses Claus
dikembangkan lagi oleh Beavon dan Vaeli untuk pemisahan sulfur sampai
99,9 % yang dikenal sebagai proses Beavon. Reaksi yang terjadi pada
suhu 2000 – 3000 oF adalah :
2 H2S + 3 O2 2 SO2 + 2 H2O
2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O
Diagram alir proses Claus dan proses Beavon dapat dilihat pada Gambar
12.14 dan Gambar 12.15.
206
Gambar 12.14 Diagram Alir Proses Claus
Gambar 12.15 Diagram Alir Proses Beavon
207
Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan pengolahan tidak regeneratif
pada pemurnian produk/fraksi minyak dari kotorannya !
2. Uraikan perbedaan 2 proses pengolahan tidak regeneratif berdasarkan
tabel berikut ini atau tabel yang anda buat sendiri !
Proses Sederhana Proses Polisulfida
Jenis Umpan??????
Senyawa yang dipisahkan
3. Perkirakanlah gas-gas hasil pembakaran fuel-oil dan buat diagram alir
sederhana proses penyerapan senyawa sulfur dari gas hasil
pembakaran tersebut !
4. Jelaskan mekanisme regenerasi pada pengolahan soda dengan proses
Steam-Solutizer. Lengkapi jawaban saudara dengan diagram alir !
5. Berikan perbedaan pengolahan-pengolahan dengan solutizer pada
pengolahan dengan soda menurut tabel berikut atau tabel yang anda
buat sendiri.
208
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
Solutizer-Steam Solutizer-Tanin
????????????????????
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !
1. Jelaskan keuntungan dan kerugian proses-proses merkapsol dan unisol
pada pengolahan dengan soda !
2. Jelaskan keuntungan-keuntungan proses pengolahan dengan asam
sulfat!
3. Mengapa pada proses Nalfining, asam asetat anhidrid diinjeksikan
pada aliran minyak sesudah drier, bukan dicampur dulu baru
dipanaskan. Jelaskan jawaban saudara !
4. Jelaskan perbandingan antara proses asam sulfat dan asam asetat
pada pemurnian minyak !
5. Uraikan dan jelaskan mekanisme serta syarat-syarat terjadinya
penyerapan dengan adsorben lempung !
6. Buatlah perbandingan proses-proses pengolahan dengan lempung
berdasarkan tabel berikut atau tabel yang dibuat sendiri !
Perkolasi Thermofor
Filtrasi Perkolasi
Efluen Alkilasi
Lempung Gray
Tipe Lempung
209
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
Suhu Solven Regenerasi Minyak Umpan
7. Jelaskan dan uraikan perbedaan proses pemurnian antara doctor
sweetening dengan cooper sweetening !
8. Jelaskan keuntungan memakai inhibitor pada proses pemurnian
oksidasi sweetening !
1. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Brady, J.D., June 1982. Particulate and SO2 Removal with Wet Scrubbers. Chem. Eng. Progress. Hal. 73 – 77.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw
Hill Book Co. Singapore.
4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
210
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
GAS-GAS KILANG
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami proses-proses pembuatan dan pemurnian gas-gas
kilang sebagai produk ringan BBM.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menguraikan komponen-komponen
pembentuk gas kilang sebagai bahan bakar gas.
2. Mahasiswa mampu menjelaskan sistem recovery pengambilan
gas kilang dari unit utama kilang minyak.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme proses pencairan gas
kilang sehingga dihasilkan elpiji.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses pembuatan gas
elpiji berdasarkan diagram alirnya.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme penarikan dan
pembuatan gas hidrogen sebagai produk samping kilang minyak.
211
KEGIATAN BELAJAR XIII Jurusan
Teknik Kimia
6. Mahasiswa mampu menjelaskan salah satu proses pembuatan
hidrogen dalam kilang minyak berdasarkan diagram alirnya.
Lembar Informasi XIII : Gas-Gas Kilang
13.1 Pendahuluan
Metoda pemisahan ataupun pemekatan gas dari produk-produk
kilang yang umum dilakukan adalah : 1) absorpsi gas menjadi cairan
bertekanan rendah, 2) adsorpsi dalam lempung atau karbon aktif,
dan 3) fraksionasi tekanan tinggi suhu rendah.
Dalam prakteknya, gabungan beberapa operasi tersebut dilakukan untuk
efisiensi dan pertimbangan ekonomi seperti absorpsi dan fraksionasi.
Gas-gas yang dihasilkan dari proses pengilangan terdiri dari :
1. Gas ringan yang mengandung C1 dan C2 yang dikelompokkan menjadi
gas bakar kilang (refinery fuel gas),
2. Propan dan butan yang dapat dicairkan menjadi elpiji (LPG),
3. Gas-gas non-hidrokarbon seperti H2S, CO2, H2, SO2, S2 dan sedikit C1/C2
yang dikelompokkan menjadi gas-gas buang (off-gas atau tail-gas).
Unit-unit penghasil gas di dalam kilang adalah :
1. Gas Bertekanan Rendah yang berasal dari :
a. Unit-Unit Distilasi, baik distilasi atmosfir maupun distilasi hampa.
b. Unit-Unit Perengkahan Katalis
212
KEGIATAN BELAJAR XIII Jurusan
Teknik Kimia
2. Gas Bertekanan Tinggi berasal dari :
a. Unit-Unit Perengkahan Termis
b. Polimerisasi
Gas-gas yang bertekanan rendah dimasukkan ke dalam
kompresor sehingga tekanannya menjadi tinggi dan selanjutnya diolah
dalam unit stabilizer dan absorber. Proses-proses tersebut dimaksudkan
untuk memisahkan gas ringan C1 – C2 sebagai bahan bakar gas kilang
(refinery fuel gas), dan komponen-komponen propan dan butan sebagai
bahan pembuatan gas cair elpiji (LPG).
13.2 Gas Bakar Kilang
Bahan bakar gas yang biasa disebut dalam kilang sebagai
refinery fuel gas adalah gas ringan yang terdiri dari C1 – C2 merupakan
produk atas yang tidak terkondensasi dari unit-unit distilasi dan
perengkahan.
Sumber-sumber gas kilang (refinery fuel gas) yang tidak
terkondensasi berasal dari unit-unit 1) Distilasi atmosfir dan distilasi
hampa, 2) Perengkahan Termis, 3) Perengkahan Katalis, 4) Polimerisasi,
dan 5) Berasal dari puncak menara absorber berupa gas-gas yang tidak
terserap.
Umumnya gas-gas tersebut bertekanan rendah sekitar 1 - 5 psig.
Gas-gas yang bertekanan sedang selain untuk refinery fuel gas,
dikumpulkan dan dikirim ke unit kompresi gas untuk menaikkan
tekanannya menjadi 85 - 90 psig. Gas yang bertekanan tinggi lalu dikirim
ke unit-unit stabilizer dan absorber untuk menyerap komponen propan
dan butan sebagai bahan baku untuk elpiji.
13.3 Gas Elpiji
Gas elpiji (LPG = Liquified Petroleum Gas) adalah gas kilang yang
dicairkan, mempunyai komposisi C3 dan C4 baik secara sendiri-sendiri
maupun secara bersama-sama. Jadi elpiji adalah campuran propan dan
butan yang berupa gas pada tekanan atmosfir, tetapi menjadi cair pada
213
tekanan tinggi dan diatur tetap berupa cair pada waktu pengangkutan,
pemasaran, dan penggunaannya pada tekanan sedang.
Penggunaan yang utama elpiji adalah untuk pemanasan baik di rumah
tangga maupun di industri dan pertanian, untuk pembuatan zat-zat kimia
dan bahan baku petrokimia, dan untuk bahan bakar kendaraan bermotor.
Secara terperinci keperluan elpiji untuk masing-masing kelompok
adalah sebagai berikut :
1. Untuk keperluan domestik dan pertanian, yaitu untuk :
a. Pemanasan / pendiangan rumah h. Sterilisasi
b. Memasak i. Pasteurisasi
c. Pemanasan j. Penyejuk hawa (AC)
d. Refrigerasi k. Pemanasan kolam renang
e. Insinerator l. Pengeringan hasil panen
f. Pengeringan pakaian m. Pengawetan
tembakau
g. Pembakaran rumput liar n. Bahan bakar truk/traktor
2. Untuk keperluan komersil, yaitu untuk :
a. Pemanggang roti e. Belanga timbal
b. Tungku meja (Hot plate) f. Pemanas kertas dinding
c. Ketel uap g. Pemanas ruangan
d. Penggorengan lemak-lemak gemuk.
3. Untuk keperluan industri, yaitu untuk :
a. Tungku batubara d. Pembangkit steam
b. Tungku porselen/keramik e. Pengecoran logam
c. Memproses tekstil f. Pabrik gelas
4. Untuk keperluan bahan baku Petrokimia, yaitu untuk pembuatan :
a. Alkohol g. Komponen karet tiruan
b. Aldehida h. Asetat
c. Etilen dan etilen oksida i. Nitroparafin
d. Asam-asam organik j. Plastik
e. Deterjen k. Keton
f. Etilen glikol
5. Untuk pemakaian langsung sebagai zat kimia, yaitu :
a. Penarikan aspal dan lilin dalam industri minyak bumi
214
b. Menghilangkan lemak/gemuk dari produk makanan
c. Ekstraksi pelarut pada minyak tumbuh-tumbuhan
d. Pengontrol warna sabun
6. Untuk keperluan transportasi sebagai bahan bakar gas, untuk mobil
sedan, bus, truk, traktor, mobil boks.
7. Untuk keperluan utilitas, yaitu :
a. Pengkayaan kandungan panas (menaikkan Btu)
b. Standby gas
c. Distributor gas
13.3.1 Spesifikasi
Kebanyakan elpiji dipasarkan di bawah definisi dan spesifikasi
dari NGPA (Natural Gas Processors Association).
Menurut NGPA elpiji dipasarkan dalam 4 macam LPG komersil, yaitu : 1)
Propan Komersil, 2) Butan Komersil, 3) Campuran Propan-Butan, 4)
Propan HD-5.
Spesifikasi dan persyaratan elpiji tersebut dapat dilihat pada Tabel 13.1,
sedangkan menurut NGAA (Natural Gas Association of America)
persyaratan yang diperlukan/ spesifikasi untuk propan komersil (elpiji C3)
dan butan komersil (elpiji C4) adalah :
1. Mengandung propan/propilen atau butan/butilen minimum 95 %.
2. Tidak mengandung H2S,
3. Mempunyai hasil test negatif terhadap korosi (copper
strip) selama 3 jam pada suhu 122 oF,
4. Tidak mengandung air, dan
5. Diperkenankan mengandung total sulfur maksimum
15 grain/100 cuft.
13.3.2 Propan Komersil
Propan ini merupakan produk hidrokarbon yang dominan dengan
propan dan / atau propilen dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Tekanan uap tidak melebihi 210 psig pada 100 oF.
2. Titik didih 95 % tidak melebihi –37 oF pada tekanan 760 mmHg.
3. Residu harus melewati test terhadap bahan yang tidak mudah
menguap.
215
4. Kandungan sulfur mudah meguap tidak melebihi 15 grain/100 ft3 gas.
5. Senyawa korosif, tidak menimbulkan warna yang terpoles pada test
copper strip.
Tabel 13.1 Persyaratan Spesifikasi untuk LPG
KarakteristikPropan
KomersilButan
KomersilCampuran
C3/C4
PropanHD-5
Tekanan Uap, pada 100 oF, psig
210 70 200 200
Suhu Penguapan95 %, 1 atm, oF
-37 +36 +36 -37
Total sulfur mudahmenguap, % berat
0,02 0,02 0,02 0,015
Korosi, Cu strip < 1 < 1 < 1 < 1Kekeringan Tidak ada
airTidak ada
airTidak ada
airTidak ada
airBau Level 2 Level 2 Level 2 Level 2Komposisi, % vol C3 / C3= C4 / C4= C3 / C3= &
C4 / C4=90 % C3 5 % C3=
Dalam rangka membedakan bau gas elpiji dengan gas-gas lain
dan udara untuk keperluan pengangkutan maka gas elpiji diberi bau
dengan salah satu senyawa berikut : 1) etil merkaptan 1 lb/10000 gal
gas; 2) tiofena 1 lb/10000 gal gas : atau 3) amil merkaptan 1,4 lb/10000
gal gas elpiji.
13.3.3 Penanganan Gas Elpiji
Gas elpiji disimpan dan dikirim pada tekanan sedang sebagai
cairan, yang digunakan pada suhu dan tekanan kamar sebagai gas.
Untuk maksud tersebut diperlukan tempat penyimpanan khusus dan
peralatan pengiriman (handling) dari tempat pembuatan sampai ke
konsumen. Meskipun demikian butan dengan tekanan uapnya yang
rendah ditangani secara tersendiri (eksklusif) memerlukan tanki dengan
tekanan design 250 psig. Tanki-tanki yang demikian sangat cocok untuk
propan komersil ataupun butan komersil dan juga semua campuran
propan-butan. Tempat penyimpanan untuk skala besar bagi gas elpiji
adalah di bawah tanah di dalam rongga-rongga garam terlarut atau gua-
gua tambang, ataupun di atas permukaan tanah dalam tanki-tanki bulat,
atau horizontal, ataupun vertikal. Sistem pemipaan pada pabrik besar
216
dirancang untuk dapat menahan tekanan maksimum yang menyertai gas
elpiji.
Beberapa gas elpiji diangkut dalam pipa dari tempat
pembuatannya sebagai produk akhir, atau sebagai bahan baku, atau
sebagai campuran dengan minyak mentah atau gas alam. Gas elpiji juga
ditransportasikan dengan kapal tanker, kapal tongkang, mobil tanki,
tanki kontainer portabel, dalam silinder kecil dengan berat 20 lb yang
disebut kontainer swalayan.
13.3.4 Proses Pembuatan Elpiji
Proses pembuatan elpiji dengan menggunakan bahan baku gas-
gas kilang atau gas alam yang berasal dari minyak bumi (petroleum)
secara komersil ada tiga macam, yaitu 1) Proses Kompresi, 2) Proses
Adsorpsi, dan 3) Proses Absorpsi.
1. Proses Kompresi
Proses kompresi jarang digunakan karena kurang efektif dan
merupakan proses tersederhana dibanding dengan proses-proses
lainnya. Proses ini dipergunakan untuk me-recovery senyawa
hidrokarbon cair dari gasnya. Pada proses ini gas dari sumbernya
didinginkan melalui cooler dan HE sehingga terbentuk cairan.
Kondensat yang terbentuk dipisahkan dari gas yang tak
terkondensasi, lalu dikirim ke tank flash, sedangkan gasnya diekspansi
untuk digunakan sebagai pendingin pada HE. Kondensat dari tanki flash
dialirkan ke depropanizer dan debutanizer untuk memisahkan C3 dan C4
dengan cara distilasi. Dari puncak depropanizer keluar LPG-propan dan
dari puncak debutanizer keluar LPG-butan, sedangkan gasolin sebagai
hasil samping dikeluarkan dari bawah menara.
2. Proses Adsorpsi
Proses adsorpsi dipakai untuk me-recovery senyawa hidrokarbon
yang lebih berat dari etan dari gas-gas kilang atau gas alam. Proses
terdiri dari tiga step yaitu regenerasi, pendinginan, dan adsorpsi. Pada
proses ini, gas dari sumbernya dibagi menjadi dua aliran, sebagian
217
dialirkan ke adsorpsion cycle dimana gas diadsorpsi dengan karbon aktif
(dapat juga dipakai silika gel, atau alumina gel) dan gas yang tidak
terserap digunakan sebagai media pendingin HE. Sebagian lagi gas dari
sumbernya dialirkan ke dalam cooling cycle untuk seterusnya masuk ke
dapur regenerasi dan ke tangki siklus regenerasi. Kemudian gas
didinginkan kembali dalam cooler dan HE. Kondensat yang terbentuk
dipisahkan dari gasnya di separator bertekanan tinggi dan rendah. Gas
yang berat dari etana di-recovery dan bergabung dengan umpan segar
gas. Kondensat yang terdiri dari hidrokarbon cair, LPG gas, gasolin
didistilasi di deproponizer dan debutanizer sehingga didapatkan LPG
propan dan LPG butan.
3. Proses Absorpsi
Proses ini adalah proses penyerapan hidrokarbon yang lebih berat
dari etan dengan penyerap minyak. Gas yang terserap dipisahkan dari
minyak di menara stripper untuk selanjutnya didistilasi di menara
depropanizer dengan produk atas LPG propan dan di debutanizer dengan
produk atas LPG butan. Sebagai hasil samping proses ini adalah gasolin.
Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 13.1.
13.4 Gas Hidrogen
Keuntungan dalam pemurnian fraksi-fraksi minyak bumi melalui
proses pengolahan hidrogen telah dikenal semenjak tahun 1930-an.
Disebabkan karena kekurangan-kekurangan seperti harga yang murah
dan membutuhkan tekanan operasi yang tinggi maka proses secara
komersil tidak berkembang sampai dengan pertengahan tahun 1950.
Pada akhir-akhir ini kecenderungan pengolahan ataupun pembuatan
hidrogen dari hasil-hasil kilang telah mengalami kenaikan, tidak hanya
untuk meningkatkan kualitasnya sebagai gas H2 tetapi juga untuk
feedstock (bahan baku) proses-proses perengkahan, reforming dan
isomerisasi.
218
Absorber
Umpan
Gas
Gasolin
Stripper Depropanizer Drbutanizer
Lean Oil
LPG C3 LPGC4
Gambar 13.1 Diagram Alir Pembuatan Gas Elpiji
13.4.1 Proses Pemurnian Hidrogen
Proses pemurnian hidrogen dipakai secara luas untuk
menyiapkan umpan reformer dan juga pada pengolahan pendahuluan
umpan perengkahan katalis. Diagram alir proses dapat dilihat pada
Gambar 13.2.
Pemurnian hidrogen sering dibenarkan untuk alasan-alasan selain dari
pembuatan bahan bakar yang unggul. Pada pengolahan ini yield
diperbaiki ; masalah limbah yang disebabkan oleh merkaptan, fenol, dan
tiofen hampir semuanya dihilangkan ; masalah korosi oleh sulfur, sianida
dan asam-asam organik dapat dikurangi. Katalis yang umum dipakai
ialah kobal molibdat dalam carrier alumina. Regenerasi katalis dilakukan
pada suhu 700 – 1200 oF menggunakan udara dengan steam atau flue-
gas. Umur katalis sekitar 2 - 5 tahun. Suhu masuk reaktor 400 - 850 oF
pada tekanan 50 – 1500 psig. Space velocity 0,5 – 20 v/hr/v. Konsumsi
hidrogen untuk pengolahan ini biasanya di bawah 200 scf per barel
umpan.
Unit pemurnian hidrogen komersil pada awalnya diinstalasi oleh
Esso Standard Oil Co pada tahun 1930-an. Pada perang dunia kedua
pembangunan unit ini disponsori oleh Humble Oil & Refining Co, dan
219
Shell Development Co. Pertumbuhan yang pesat pemurnian hidrogen ini
dimulai pada pertengahan tahun 1950-an dan telah menyebar ke seluruh
industri pengilangan minyak bumi.
Recycle Gas Vent-Gas Off-Gas dari Reformer (50 - 90 % H2)
Reaktor
Umpan Stripper Minyak Heater Steam
Separator Treated Product
Gambar 13.2 Diagram Alir Proses Pemurnian Hidrogen
Macam-macam proses pemurnian hidrogen :
1. Proses Unifining 11. Proses Hidrogen-Diolefin
2. Proses Hydrofining 12. Proses Persiapan Umpan Phillips
3. Proses Ultrafining 13. Proses Platreating
4. Proses Hirodesulfurisasi Fasa Uap 14. Proses Hydrodesulfurisasi
Kellogg
5. Proses Hidrodesulfurisasi Trickle 15. Proses Hydrobon
6. Proses Hidrodesulfurisasi Sinclair 16. Proses Desulfurisasi Kobal-
Molibdat
7. Proses Diesulforming 17. Proses CHD
8. Proses Hydropretreating Houdry 18. Proses Hydrotreating
Texaco
9. Proses Autofining 19. Proses Gulfining
10.Proses Hydrofingin BP 20. Proses Ferrofining
1. Proses Unifining
220
Proses ini dilisensi bersama-sama oleh Union Oil of California dan
UOP Co adalah suatu proses katalis unggun tetap yang regeneratif untuk
menarik sulfur dan hidrogenat dari minyak-minyak distilat dengan jarak
didih tertentu. Kontaminasi logam-logam, senyawa-senyawa nitrogen,
dan senyawa-senyawa oksigen dihilangkan bersama dengan sulfur.
Katalis yang digunakan adalah kobal-molibdat-alumina yang dapat
diregenerasi secara in-situ dengan steam dan udara. Kondisi operasi 500
- 800 oF dan 300 - 800 psig. Unit pertama telah dipasang pada kilang
United Refining Co di Pennsylvania (Lisensi Union) dan pada kilang
Standard Oil Co di Ohio (lisensi UOP) pada tahun 1954.
2. Proses Hydrofining
Proses ini dilisensi oleh Esso Research and Engineering Co
merupakan suatu proses katalis unggun tetap yang regeneratif, untuk
menarik sulfur dan hidrogenat, serta memperbaiki katalis umum produk-
produk kilang dari gas sampai lilin. Katalis yang dipakai adalah kobal dan
molidenum oksida dalam alumina sebagai support yang dapat
diregenerasi in-situ dengan campuran udara dan steam atau flue-gas
pada 650 - 750 oF. Regenerasi memerlukan waktu sekitar 1 - 4 hari. Umur
katalis sekitar 2 tahun. Kondisi operasi 400 - 800 oF dan 50 - 800 psig.
Konsentrasi hidrogen dijaga di atas 50 % dan bebas CO untuk menjaga
aktifitas katalis. Unit pertama hydrofiner dioperasikan pada kilang Esso
Standard Oil Co di New Jersey pada tahun 1950 untuk mengolah lilin.
3. Proses Ultrafining
Proses ini dilisensi oleh Standard Oil Co merupakan suatu proses
katalis unggun tetap yang regeneratif untuk menarik sulfur dan
hidrogenat dalam produk kilang dari nafta sampai ke minyak pelumas.
Katalis yang digunakan adalah kobal-molibdat dalam alumina yang dapat
diregenerasi in-situ menggunakan campuran udara dan steam.
Regenerasi memerlukan waktu 10 - 20 hari dan dapat diulangi lagi
sebanyak 50 - 100 kali untuk satu batch katalis. Umur katalis 2 - 5 tahun
tergantung dengan umpan minyak. Kondisi operasi sekitar 600 - 800 oF
dan 200 - 1500 psig. Proses ini menggunakan umpan gas buang reformer
221
mengandung 70 % mol H2 pada kecepatan 500 - 4000 scf/bbl. Proses ini
pertama kali dilisensi untuk perusahaan Great Northern Oil Co untuk
dipakai pada kilangnya yaitu Pine Bend Refinery di St. Paul–Minnesota
pada tahun 1955.
4. Proses Hidrodesulfurisasi Fasa Uap
Proses ini adalah proses katalis unggun tetap yang regeneratif
untuk menarik sulfur dan hidrogenat dari produk nafta dengan titik didih
maksimum 500 oF. Olefin dapat dijenuhkan tanpa hidrogenasi aromatik.
Proses ini tidak lama digunakan secara komersil. Katalisnya adalah
wolfram-nikel sulfida yang dapat diregenerasi dengan udara dan steam
lalu diikuti oleh sulfidasi dengan H2S untuk memulihkan aktifitas katalis
menjadi sempurna. Kondisi operasi 450 – 700 oF dan 500 - 750 psig.
Kecepatan gas adalah 6000 scf H2 per barel minyak. Unit ini pertama kali
di instalasi pada kilang Shell Oil Co di Dominiquez-California pada tahun
1944.
5. Proses Hidrodesulfurisasi Trickle.
Proses ini dilisensi oleh Shell Development Co merupakan suatu
proses hidrogenasi katalis unggun tetap untuk memisahkan sulfur,
nitrogen, dan kontaminan logam dari distilat menengah, umpan
perengkahan katalis, dan sebagainya. Katalis yang dipakai umumnya
kobal-molibdat atau nikel-molibdat dalam alumina yang kedua-duanya
dapat diregenerasi in-situ dengan campuran steam dan udara. Kondisi
operasinya 600 - 800 oF dan tekanan berjarak antara ratusan sampai
1500 psig. Kilang minyak Shell Refining and Marketing Co Ltd di Stanlaw-
Inggris pertama kali memakai proses ini pada tahun 1955.
6. Proses Hidrodesulfurisasi Sinclair
Proses ini merupakan suatu proses katalis unggun tetap yang
regeneratif menggunakan katalis yang dikembangkan oleh Sinclair
Research Laboratories untuk memisahkan sulfur, nitrogen, oksigen, dan
kontaminan logam dari produk-produk kilang. Katalisnya adalah kobal-
molibdat dalam alumina. Regenerasi katalis hingga mencapai aktifitas
222
semula memerlukan waktu 24 - 72 jam dengan campuran udara dan
steam. Kondisi operasinya 580 - 750 oF dan tekanan 200 - 800 psig.
Kecepatan minimum untuk recycle hidrogen adalah 500 - 5000 scf per
barel umpan. Proses ini menggunakan gas buang dari reformer yang
mengandung hidrogen 65 %. Unit pertama beroperasi pada kilang
Sinclair Refining Co di Marcus Hook-Pennsylvania pada tahun 1955.
7. Proses Diesulforming
Proses ini adalah proses katalis unggun tetap yang regeneratif
untuk menarik sulfur dan meningkatkan kualitas produk kilang nafta,
distilat menengah dan gas-oil. Katalis yang digunakan adalah
molibdenum berbentuk pelet yang dapat diregenrasi in-situ dengan
campuran udara dan steam. Aktifitas dipulihkan kembali dalam waktu 2 -
3 hari. Kondisi operasinya 650 – 800 oF dan tekanan 450 - 550 psig.
Kecepatan minimum daur ulang hidrogen adalah 5000 scf per barel
umpan. Untuk proses yang efektif maka konsentrasi hidrogen dalam
aliran gas adalah 50 % mol, apabila lebih rendah akan menyebabkan
turunnya aktifitas desulfurisasi. Proses ini pertama kali dipakai dalam
operasi pada kilang Husky Oil Co di Wyoming pada tahun 1953.
8. Proses Hydropreating
Proses ini dilisensi oleh Houdry Process and Chemical Co dimana
proses ini disebut juga sebagai proses Houdry Guard Case (biasanya
bergabung dengan unit Houdriformer). Proses ini adalah proses katalis
unggun tetap yang tidak regeneratif untuk menarik sulfur dan hidrogenat
dari stok minyak yang berasal dari reforming katalis. Katalis yang dipakai
semuanya buatan Houdry, apakah katalis Houdriforming yang
mengandung platina atau kobal molibdenum dalam alumina. Kondisi
operasinya 700 – 755 oF dengan space velocity tinggi 5 - 10 v/hr/v.
Hidrogen yang diproduksi dalam Houdriforming (600 - 1000 cuft/bbl)
cukup memuaskan untuk proses ini. Unit pertama Hydropretreating
untuk membersihkan umpan Hydroformer telah diinstalasi pada kilang
The Crown Central Petroleum Corp di Houston–Texas pada tahun 1955.
223
9. Proses Autofining
Proses ini dilisensi oleh British Petroleum Co Ltd merupakan suatu
proses desulfurisasi katalis unggun tetap untuk mengolah stok minyak
yang mengandung sulfur tinggi dari gasolin sampai gas-oil. Katalis yang
digunakan adalah kobal-oksida molibdat dalam alumina yang dapat
diregenerasi in-situ pada 800 oF dengan steam-udara atau campuran gas
inert dan udara. Lamanya katalis beroperasi tergantung pada jenis
umpan yaitu bervariasi dari 200 sampai 1000 jam. Umur katalis
diperkirakan sampai 4 tahun. Suhu operasi 700 – 800 oF dan tekanan 50 -
200 psig dikontrol untuk memberikan hidrogen yang cukup dengan cara
dehidrogenasi umpan naften untuk meng-konversi sulfur menjadi H2S.
Proses ini tidak memerlukan hidrogen dari luar. Hidrogen berlebih dalam
gas (mengandung H2 80 %) didaur ulang ke dalam zona desulfurisasi.
Unit Autofining komersil yang pertama diinstalasi pada kilang Llandarcy
Refinery of National Oil Refineries Ltd di Wales-Inggris pada tahun 1952
dan pada kilang BP yang lain di Aden (Jazirah Arab) pada tahun 1954.
10. Proses Hydrofining
Proses ini dikembangkan oleh British Petroleum Co Ltd
merupakan suatu proses hidrogen unggun tetap yang regeneratif
dirancang untuk menarik sulfur dari virgin gas-oil atau blending antara
virgin gas-oil dan cycle-oil hasil perengkahan katalis dengan sedikit atau
tanpa pemecahan molekul. Katalisnya adalah kobal-molibdenum oksida
dalam alumina berbentuk pelet yang dapat diregenerasi dalam 24 jam
dengan campuran steam-udara pada suhu 800 - 1100 oF. Kondisi operasi
760 - 790 oF dan 500 - 1000 psig. Proses pertama beroperasi pada kilang
Australia Petroleum Refinery Ltd di Kwinana Australia Timur pada tahun
1955.
11. Proses Hidrogenasi Diolefin
Proses ini merupakan proses katalis unggun tetap yang dapat
diregenerasi untuk hidrogenasi diolefin menjadi mono-olefin dalam
umpan alkilasi. Katalisnya berupa pelet nikel sulfida dalam alumina dan
224
dapat diregenerasi in-situ pada 750 oF dengan campuran udara dan
steam, diikuti oleh proses sulfidasi dengan H2S untuk memulihkan
aktifitas katallis menjadi sempurna kembali. Kondisi operasinya 480 –
660 oF pada 15 - 150 psig menggunakan nisbah hidrogen-minyak 1 : 1
dan space velocity 2 - 8 v/hr/v. Gas buang dari reformer merupakan
sumber gas hidrogen. Proses ini dilisensi oleh Shell Development Co
tetapi belum diaktifkan. Unit pertama beroperasi pada kilang Shell
Refining & Marketing Co di Stanlaw-Inggris pada tahun 1949.
12. Proses Persiapan Umpan Phillips
Proses ini dilisensi oleh Phillips Petroleum Co merupakan proses
pemurnian hidrogen untuk menarik sulfur, menjenuhkan olefin, dan
memperbaiki stabilitas warna minyak nafta dan kerosin. Katalis yang
digunakan adalah tipe molibdenum.
13. Proses Platreating
Proses ini dilisensi oleh UOP Co merupakan hidrogenasi untuk
menyuling konsentrat aromatik sehingga benzen murni dan toluen dapat
di-recover. Operasi proses ini bergabung dengan proses Platforming dan
Udex. Unit pertama telah diinstalasi pada kilang Roosevelt Oil & Refining
Corp di Mt. Pleasant-Michigan pada tahun 1953.
14. Proses Hidrodesulfurisasi Kellogg
Proses ini dilengkapi oleh M.W. Kellogg Co merupakan proses
pemurnian hidrogen yang pada mulanya dirancang untuk menarik sulfur
dan membersihkan umpan reforming katalis. Pada saat ini umpan yang
dapat diolah berupa nafta virgin maupun nafta rengkahan, kerosin, stok
diesel, furnace-oil dan vacuum gas-oil. Sulfur, nitrogen, oksigen, dan
senyawa-senyawa logam dipisahkan, dan olefin dijenuhkan untuk
memperbaiki warna dan stabilitasnya. Katalis yang dipakai adalah kobal-
molibdat dalam alumina. Umpan minyak dan hidrogen masuk reaktor
pada suhu 650 – 800 oF dan tekanan 350 - 1000 psig. Kecepatan gas
recycle adalah 400 - 3000 scf per barel minyak. Unit pertama beroperasi
225
dalam kilang Pure Oil Co di Newark-Illinois pada tahun 1956 untuk
mengolah umpan reformer.
15. Proses Hydrobon
Nama hydrobon diberikan kepada proses hidrogenasi katalis UOP
sebelum pengaturan proses ini dibuat bersama dengan Union Oil Co of
California untuk dilisensi di bawah nama Unifining. Unit yang dilisensi
oleh UOP di bawah nama Hydrobon adalah untuk kilang Standard Oil Co
of Ohio di Lima-Ohio yang beroperasi pada tahun 1954.
16. Proses Desulfurisasi Kobal-Molibdat
Proses ini dikembangkan oleh Union Oil of California dan menjadi
bagian dari paten yang disusun UOP Co untuk dilisensi bersama menjadi
Unifining. Katalis yang dipakai oleh Union untuk Unifining berbeda
dimana katalis ini mengandung silika. Unit pertama proses hidrogen di
bawah lisensi Union untuk kilang United Refining Co beroperasi mulai
tahun 1954.
17. Proses CHD
Proses ini dikembangkan dan dipakai oleh Mobil Oil Co pada
kilangnya sendiri. Proses ini meliputi pengolahan pendahuluan baik
terhadap nafta (straight-run dan thermal) untuk umpan reformer maupun
untuk desulfurisasi dan stabilisasi komponen-komponen sour untuk
kerosin, minyak diesel, dan minyak bakar. Akhir-akhir ini proses ini
diidentifikasi sebagai proses Sovafining.
18. Proses Hydrotreating Texaco
Proses ini dikembangkan oleh Texaco Inc dan diinstalasi pada
2 buah perusahaan pengilangan untuk desulfurisasi distilat hasil
perengkahan katalis dan gasolin rengkahan berat.
19. Proses Gulfining
Proses ini merupakan proses pemurnian hidrogen yang
dikembangkan dan dipakai sendiri oleh Gulf Research & Development Co
226
untuk meningkatkan kualitas distilat-distilat (straight-run dan rengkahan)
dan minyak-minyak bakar dengan cara mereduksi kandungan sulfur dan
memperbaiki residu karbon, warna, dan stabilitas, diikuti dengan
menaikkan sedikit oAPI. Proses ini meliputi reaksi antara hidrogen dengan
distilat minyak bakar (fuel-oil) pada 600 – 800 oF pada 600 psig karena
adanya suatu katalis yang tidak diidentifikasi. Dua unit pertama dibangun
oleh Gulf Oil Co beroperasi pada kilangnya di Port Arthur Texas pada
tahun 1957.
20. Proses Ferrofining
Proses ini dikembangkan oleh British Petroleum Co Ltd
merupakan suatu proses pengolahan hidrogen menengah untuk
mengolah minyak-minyak distilat dan pelumas. Katalisnya terdiri dari 3
komponen berbasis alumina dengan umur diharapkan lebih dari 2 tahun.
Konsumsi hidrogen rendah rata-rata 25 scf per barel umpan. Proses ini
tidak memerlukan recycle gas karena hidrogen dari reformer cukup
memuaskan. Unit komersil pertama beroperasi pada kilang SFBP di
Dunkirk Perancis pada tahun 1961.
13.4.2 Proses Pembuatan Hidrogen
Pada tahun-tahun terakhir ini terdapat kecenderungan untuk
meningkatkan proses hydrotreating terhadap produk kilang tidak hanya
untuk meningkatkan kualitas produk tersebut tetapi juga untuk
pemurnian umpan suatu proses. Kebanyakan hidrogen untuk proses-
proses tersebut di-recovery dari gas buang reforming katalis yang
merupakan sumber utamanya dalam kilang minyak bumi. Apabila
hidrogen dari reforming nafta tidak mencukupi, maka proses pembuatan
hidrogen yang tidak tergantung pada kilang minyak harus digunakan.
Banyak hidrogen dari luar kilang dibuat baik dengan proses reforming
metan ataupun dengan proses oksidasi parsial.
Perkembangan yang terahir juga memungkinkan orang-orang
kilang mengolah gas-gas buang (vent-gas dan off-gas) dan gas-gas
recycle untuk mengambil hidrogen yang selama ini dibuang atau dibakar
227
pada furnace dan flare. Metoda purifikasi hidrogen dirancang untuk
membersihkan hidrogen dengan kemurnian 95 %. Cara ini dapat
dilakukan dengan proses gas sintesis melalui shift converter dan
penyerapan CO2. Proses purifikasi yang mutakhir meliputi penyerapan
(scrubbling) dengan larutan amin, amoniak cair, atau larutan kaustik.
Demikian juga purifikasi dan absorpsi fraksi-fraksi minyak pada suhu
rendah dan dipelajari secara intensif untuk dipakai pada pembersihan
gas hidrogen.
Macam-macam proses pembuatan hidrogen :
1. Proses Reforming Steam-Metan.
2. Proses Reforming Steam-Nafta.
3. Proses Gas Sintesa Texaco.
4. Proses Gasifikasi Shell.
5. Proses Hypro.
1. Proses Reforming Steam-Metan
Proses ini merupakan proses katalis kontinyu yang telah
digunakan selama beberapa dekade untuk membuat hidrogen. Pada
awalnya paten proses ini diberikan kepada Mittasch and Schneider pada
tahun 1915 dan kemudian diberikan kepada BASF (Badische Anilin &
Soda Fabrik). Proses kontinyu secara komersil yang pertama diinstalasi
pada tahun 1930-1931 pada kilang Standard Oil Co di Bayway-New
Jersey. Umpan yang dipakai adalah gas alam, gas kilang, dan
hidrokarbon cair dengan reaksi sebagai berikut :
CH4 + H2O CO + 3 H2
Gas hidrokarbon berat bereaksi sebagai berikut :
CnHm + n H2O n CO + (0,5 m + n) H2
Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 13.3. Kondisi operasi
pada suhu tinggi 1350 - 1550 oF, tekanan keluar umumnya lebih dari 400
psig.
228
Gambar 13.3. Diagram Alir Pembuatan H2 Proses Steam-Metan
2. Proses Reforming Steam-Nafta
Proses ini adalah proses katalis kontiyu untuk membuat hidrogen
sama dengan proses reforming steam-metan yang menggunakan
hidrokarbon cair sebagai umpan. Berbagai macam nafta dalam gasolin
berjarak didih lebar telah berhasil digunakan, termasuk umpan yang
mengandung aromatik 35 %. Diagram alir sederhana dapat dilihat pada
Gambar 13.4.
Dapur Desulfurisasi H2 Reforming Fasa Cair
ke Unit Converter dan
Vaporizer Steam Absorber Umpan Desulfurisasi Nafta Fasa Uap
Gambar 13.4 Diagram Alir Reforming Steam-Nafta
3. Proses Gas Sintesis Texaco
Proses ini merupakan proses kontinyu tanpa katalis untuk
membuat hidrogen melalui oksidasi parsial hidrokarbon gas atau cair
(fuel-oil, gas alam). Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar
13.5. Suhu reaktor berkisar antara 2000 - 2700 oF, tekanan dari 1 atm
sampai lebih dari 1500 psig. Suhu preheater sekitar 1200 oF tergantung
pada komposisi umpan. Kebutuhan oksigen adalah 250 - 270 cuft per mcf
229
gas sintesis. Yield hidrogen di dalam crude-gas dari reaktor dengan
umpan gas alam adalah sekitar 60 %, sedangkan dari umpan fuel-oil
berat sekitar 45 %. Kandungan hidrogen didalam gas sintesa dinaikkan
menjadi 92 – 98 % dengan shift converter.
4. Proses Gasifikasi Shell
Proses ini merupakan proses kontinyu non-katalis untuk merubah
umpan hidrokarbon menjadi suatu campuran gas yang kaya hidrogen
dengan oksidasi parsial dalam suatu reaktor yang dirancang khusus.
Umpan hidrokarbon dan oksidan dipanaskan secara terpisah dan
dicampur dalam ruang pembakaran dimana sebagian umpan terbakar
dan sisanya direngkah secara termis oleh panas pembakaran. Produk
rengkahan kemudian bergabung dengan produk pembakaran
membentuk campuran gas akhir. Suhu reaktor berkisar 2000 – 2700 oF
tergantung pada oksidan yang dipakai (udara atau oksigen) dan produk
gas yang diingini. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 13.6.
Saturator/ Preheater Air Scrubber
Gas Alam/ Fuel-Oil
Shift Converter Oksigen
Ke Unit Pemurnian
Steam Steam Generator
Ke Sistem Quench WaterPemisah Karbon
Gambar 13.5. Diagram Alir Proses Gas Sintesis Texaco
230
text
text
text
Steam Penangkap
Steam Karbon Gas Sintesis
Umpan WHB
Gas Cooler Scrubber
Udara atau O2 Reaktor Karbon
Air Slurry A i r
Separator Karbon
Gambar 13.6.Diagram Alir Proses Gasifikasi Shell.
5. Proses Hypro
Proses ini merupakan proses kontinyu menggunakan katalis
untuk memproduksi hidrogen dari gas buang kilang atau gas alam.
Proses ini dilisensi oleh UOP Co. Proses ini dirancang baik untuk me-
recovery hidrogen dalam gas buang kilang maupun untuk meng-konversi
gas alam menjadi hidrogen mengikuti reaksi dekomposisi sebagai berikut
:
CH4 C + 2H2
Hidrogen dilepaskan dari karbon padat dengan pemisahan fasa pada
kemurnian sekitar 93 % vol atau lebih. Diagram alir proses ini secara
sederhana dapat dilihat pada Gambar 13.7. Kebutuhan panas pada
proses ini sangat rendah hanya untuk konversi, karena karbon yang
terbakar hasil dari reaksi akan memasok energi masuk yang diperlukan,
sehingga steam tidak diperlukan untuk mengontrol reaksi.
Hidrogen
Gas Alam atau Reaktor Gas Kilang CO & CO2
231
text
Udara
Katalis Regenerator
Gambar 13.7. Diagram Alir Proses Hypro
13.4.3 Proses Dehidrogenasi
Proses dehidrogenasi merupakan suatu proses untuk membagi
hidrogen dari suatu hidrokarbon atau campuran hidrokarbon, baik
dengan cara termis maupun dengan katalis. Dehidrogenasi termis telah
digunakan secara luas dengan umpan gas-gas etan, isobutan, dan
sebaganya untuk situasi kilang yang khusus. Proses ini kurang selektif
dibandingkan dengan dehidrogenasi katalis dan cenderung membentuk
molekul-molekul ringan yang lebih disukai dalam bentuk olefin. Kondisi
operasi berjarak dari 1400 - 2200 oF dan 5 - 50 psig. Dehidrogenasi
katalis telah berkembang pada akhir-akhir ini dalam memproduksi bahan
dasar (dalam hal ini butadien) untuk karet sintetis, resin, dan produk
petrokimia lainnya. Proses ini adalah selektif dengan katalis yang terdiri
dari oksida logam dengan support keramik atau basis alumina. Suhu
operasi berjarak antara 932 – 1380 oF dengan tekanan sekitar 1 atm.
Siklus operasinya singkat dan katalis harus seringkali diregenerasi
dengan udara pada suhu 1100 – 1400 oF.
Aplikasi utama proses ini selama perang dunia kedua adalah
untuk memproduksi tambahan umpan olefin bagi proses alkilasi.
Disebabkan karena pembaharuan interes terhadap alkilasi bensin motor
maka perhatian ditujukan kembali kepada proses dehidrogenasi untuk
menyiapkan umpan olefin dari gas-gas jenuh. Kenyataan lain yang
penting adalah hidrogen dapat diperoleh sebagai produk samping pada
kemurnian sekitar 80 %.
Macam-macam proses dehidrogenasi yang penting adalah :
1. Proses Catadiene.
2. Proses Dehidrogenasi UOP.
232
1. Proses Catadiene
Proses ini dilisensi oleh Houdry Process Corp, merupakan suatu
proses katalis yang kontinyu untuk dehidrogenasi hidrokarbon ringan
menjadi mono olefin atau di-olefin. Untuk memproduksi mono-olefin
digunakan suhu operasi sekitar 1050 – 1100 oF pada tekanan 1 atm,
sedangkan untuk membuat di-olefin digunakan suhu yang lebih tinggi
dan tekanan yang lebih rendah dari atmosfir. Katalis yang digunakan tipe
khrom oksida–alumina (Cr2O3 - Al2O3). Proses bersifat endotermis dan
perpindahan panas dihapuskan dalam reaktor. Kapasitas panas pada
unggun katalis dikontrol dengan menggunakan material inert berbentuk
granular yang menyertai katalis aktif. Apabila proses beroperasi untuk
memproduksi butadien maka butadien diekstrak dari efluen reaktor,
sedangkan yang tinggal dalam potongan butan-butadien di-recycle.
Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 13.8. Pabrik komersil
pertama dioperasikan selama perang dunia kedua oleh Sun Oil Co pada
kilang Toledo & Standard Oil Co of California di El Segundo.
Gambar 13.8 Diagram Alir Proses Catadiene
2. Proses Dehidrogenasi UOP
Proses ini merupakan proses katalis yang kontinyu untuk
mengubah C2 - C5 menjadi olefin. Katalisnya adalah khrom oksida dalam
alumina. Umpan berupa butan dipanaskan dari 930 – 1380 oF lalu
233
dilewatkan ke dalam catalyst chamber pada tekanan 10 - 50 psi dengan
recycle dan kondisi optimum maka olefin diperoleh pada konversi 90 – 95
%, karena reaksi eksotermis maka suhu katalis harus dikontrol secara
hati-hati. Dua buah atau lebih rekator dipakai untuk siklus reaksi dan
regenerasi. Efluen dari reaktor didinginkan dan dikompresi sebelum gas-
gas ringan (C1 - C3 & H2) dipisahkan dari butan-butadien. Fraksionasi
digunakan untuk memisahkan recycle butan. Diagram alir proses ini
dapat dilihat pada Gambar 13.9.
Siklus operasi proses ini singkat sekitar 1 jam. Kontaminan katalis
utamanya adalah kokas (coke). Senyawa-senyawa sulfur dan CO secara
material tidak mempengaruhi katalis. Katalis dapat diregenerasi
sebanyak 2000 kali.
Gas Regenerator
C1-C3
& H2
Reaktor & Regenerator
Umpan Separator
Cooler Produk Gas Regenerator
Kompresor
Recycle Butan dari Fraksionator
234
Gambar 13.9 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi UOP
Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan dan uraikan cara-cara pengambilan gas kilang yang dihasilkan
dari puncak suatu unit pengolah minyak sehingga dapat dimanfaatkan
untuk keperluan kilang !
2. Jelaskan dan uraikan unit pembuat elpiji yang ada pada salah satu
kilang Pertamina. Lengkapi jawaban saudara dengan diagram alir
sederhana proses tersebut !
3. Uraikan perbedaan prinsip elpiji di Indonesia dengan elpiji yang ada di
pasar Internasional !
4. Jelaskan dan uraikan persyaratan yang diperlukan dalam penanganan
(handling) gas elpiji !
235
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !
1. Jelaskan dan uraikan perbedaan ketiga proses pembuatan elpiji.
Lengkapi jawaban saudara dengan keuntungan dan kerugian masing-
masing proses beserta alasan-alasannya !
2. Jelaskan dan uraikan tujuan mengapa dilakukan proses hydrotreating
untuk umpan reforming !
3. Identifikasi perbedaan antara proses unifining dan proses ultrafining
berdasarkan tabel berikut ini atau tabel yang anda buat sendiri !
Unifining Ultrafining
Kondisi Operasi : T & PTipe KatalisUmur KatalisRegenerasi Katalis
4. Jelaskan peranan gas hidrogen bagi suatu kilang minyak bumi !
236
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
5. Jelaskan perbedaan antara proses reforming steam–metan dengan
proses reforming steam-nafta pada pembuatan gas hidrogen !
Reforming Steam-Metan
Reforming Steam-Nafta
Kondisi Operasi (p,T)Tipe KatalisFasa Raksi
??????
6.a. Jelaskan maksud dan tujuan proses dehidrogenasi !
b. Uraikan perbedaan antara proses dehidrogenasi katalis dan proses
dehidrogenasi termis ditinjau dari keuntungan dan kerugian masing-
masing proses.
1. Anonim, April 1970. 90 lbs Gas Compression Plant. PTSI Flow Plant. Sei Gerong. Sumatera Selatan.
2. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
3. Kirk, RE. and Othmer, DF. 2000. Encyclopedia of Chemical Technology. John-Wiley and Sons Corp. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw
Hill Book Co. Singapore.
4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
237
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
G A S A L A M
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mahasiswa memahami dua macam gas alam yang terdapat bersama
minyak bumi maupun yang terdapat tanpa adanya minyak bumi.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menguraikan langkah-langkah pencairan gas alam
dari reservoir yang tidak mengandung minyak.
2. Mahasiswa mampu menjelaskan diagram alir proses pencairan gas
alam berdasarkan sumber asalnya.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan gas alam sintesis
dari fraksi nafta.
238
KEGIATAN BELAJAR XIV Jurusan
Teknik Kimia
4. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi pembentukan gas
alam sintesis berdasarkan pemecahan molekul hidrokarbon yang
berasal dari minyak mentah.
Lembar Informasi XIV : G a s A l a m
14.1 PENDAHULUAN
Tujuan pokok dari perusahaan penambangan minyak adalah
mencari dan memproduksi minyak bumi, sedangkan gas alam yang
didapat bersama dengan minyak ataupun yang terdapat sendiri-sendiri
pada awalnya belum mendapatkan perhatian. Kemajuan teknologi dan
meningkatnya kebutuhan akan penggunaan gas untuk keperluan yang
beragam, maka gas alam menjadi barang tambang yang diminati untuk
diolah, apalagi setelah makin menipisnya persediaan minyak bumi dan
harganya yang makin tinggi. Karena semakin pesatnya kebutuhan dan
usaha untuk mengatasi krisis energi maka pengadaan gas alam tidak
hanya melalui hasil tambang, tetapi juga pemanfaatan gas gas kilang
maupun fraksi-fraksi nafta dan minyak mentah yang diolah menjadi gas-
239
KEGIATAN BELAJAR XIV Jurusan
Teknik Kimia
gas yang menyerupai gas alam disebut sebagai SNG (Substitute Natural
Gas atau Synthetic Natural Gas)
Pemanfaatan gas alam dapat dikelompokkan berdasarkan produk
akhirnya adalah sebagai berikut :
1. Sebagai bahan energi
2. Sebagai bahan baku, bagi keperluan industri petrokimia
3. Sebagai bahan pembantu, pada industri semen dan baja
4. sebagai sarana produksi pada lapangan penambangan minyak dan
gas bumi, untuk gas pengangkat (Gas Lift) dan untuk pembangkit
tenaga listrik.
14.2 GAS ALAM CAIR (LNG & NGL)
Secara garis besar gas alam yang ditambang dari dalam perut
bumi ditemukan dalam tiga bentuk yaitu :
1. Gas terlarut (dissolved gas) yaitu fraksi ringan dari senyawa-senyawa
hidrokarbon yang terlarut dalam minyak
2. Gas ikutan (associated gas) adalah gas yang berasal dari reservoir
minyak, termasuk kondensat (natural gasoline) dan solution gas
3. Gas dalam bentuk non-associated gas, yaitu gas yang berasal dari
reservoir gas yang tidak mengandung minyak
Dari ketiga gas tersebut, non-associated gas merupakan konstituen
utama dan bisa terdapat dalam jumlah yang besar sekali.
Gas alam adalah merupakan campuran dari fraksi-fraksi
hidrokarbon dan komposisinya berbeda-beda. Analisis dua jenis gas alam
tersebut dapat dilihat pada Tabel 14.1 yang menunjukkan perbedaan
kadar C3 (propan komponen berat)
Table 14.1 Contoh Analisis Gas Alam
Komponen
Associated Gas, % mol
Non-associated Gas, % molBertekanan
RendahBertekanan
TinggiC1 27,52 71,01 91,25C2 16,34 13,09 3,63C3 29,18 7,91 1,37
i-C4 5,37 1,68 0,31n-C4 17,18 2,09 0,44i-C5 2,18 1,17 0,16
240
n-C5 1,72 1,22 0,17C6
+ 0,51 1,83 2,69Sumber : Makalah Konvensi ke-1 BKK-PII,1987
Gas alam di daerah Sumatera Selatan mempunyai komposisi hidrokarbon
seperti terlihat pada Tabel 14.2 dan Tabel 14.3.
Tabel 14.2 Komposisi Hidrokarbon dari Sumur PTSI
Komponen
Minyak Bumi, % mol
Gas Kondensat, % mol
Gas Kering, % mol
C1 48,83 87,07 95,85
C2 2,75 4,39 2,67
C3 1,93 2,29 0,34
C4 1,60 1,74 0,52
C5 1,15 0,83 0,08
C6 1,59 0,60 0,12
C7 42,15 3,80 0,42
C6+ 34,30 60,80 54,70
Sumber : Makalah Konvensi ke-2 BKK-PII, 1991
Tabel 14.3 Komposisi Gas Alam Sumatera Selatan eks PTSI
Komponen, % mol Associated Gas Non-associated Gas
CO2 7,00 2,4CH4 72,81 86,1C2H6 7,07 7,3C3H8 10,14 2,6
i-C4H10 1,18 0,6n-C4H10 1,30 0,7i-C5H12 0,25 0,2n-C5H12 0,15 0,1
C6+ 0,10 -
Nilai kalor, Btu/scf 12,25 11,24Specific gravity 0,80 0,66
Sumber : Makalah Konvensi ke-2 BKK.PII,1991
Gas alam yang biasa disebut LNG adalah gas alam yang berasal
dari reservoir gas yang tidak mengandung minyak (non-associated gas)
setelah dipisahkan dari fraksi berat dan kotorannya dicairkan pada suhu
241
di bawah titik cair gas metan. Fraksi berat yang dipisahkan dari gas,
setelah dimantapkan/distabilkan (sesuai dengan persyaratan fasilitas
penampungan dan pengangkutan) dapat ditampung sebagai kondensat
atau dicampur ke dalam minyak bumi. Instalasi LNG di Indonesia antara
lain adalah LNG Bontang (Kaltim) dan LNG Arun (Aceh). Gas
alam yang lazim disebut NGL adalah gas alam ikutan (associated gas)
yang berasal dari reservoir minyak lalu dicairkan. Cairan gas alam ini
(NGL) banyak mengandung C3+, setelah diolah akan menghasilkan :
1. Pentan dan fraksi berat
2. Propan, butan (campuran atau sendiri–sendiri) dan
3. Gas buang (tail gas)
Instalasi NGL di Indonesia adalah NGL Arjuna di Laut Jawa dan NGL Lex di
Tanjung Santan (Kaltim).
14.2.1 Proses pembuatan LNG/NGL
LNG yang merupakan singkatan dari Liquefied Natural Gas,
adalah gas alam yang dicairkan melalui kompresi, pendinginan, dan
ekspansi dari tekanan tinggi dan suhu 127 0C menjadi cairan dengan
viskositas rendah dengan titik didih –160 0C pada tekanan 1 atm dan
berat jenis sekitar 0,45. LNG adalah bahan bakar bersih, tidak berwarna
dan tidak berbau, dapat disimpan di bawah tanah ataupun pada tanki di
atas permukaan tanah.
Tujuan dari pencairan ini adalah untuk meningkatkan efisiensi
pengangkutan dan penyimpanan, karena volume gas sebelum dan
sesudah dicairkan berbanding 600 : 1, artinya sebanyak 600 m3 gas alam
pada tekanan 1 atm akan menjadi 1 m3 jika dikondensasikan menjadi
cairan.
14.2.2 Proses LNG Arun
Gas alam yang berasal dari sumur-sumur di lapangan/ladang gas
dikumpulkan dalam cluster atau stasiun pengumpul yang bertugas untuk
memisahkan komponen gas dengan kondensat. Komponen gas dan
kondensat masing-masing dialirkan dalam pipa dari stasiun pengumpul
242
ke unit pemrosesan. Komposisi gas dan kondensat yang dialirkan dari
stasiun pengumpul dapat dilihat pada Tabel 14.4.
Tabel 14.4 Komposisi Gas Alam PT. Arun NGL
Komposisi Gas, % vol Kondensat, % vol
CO2
N2
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
14,87 0,3774,29 5,65 2,43 1,23 1,16
-
9,20 0,0525,67 6,66 6,58 6,55 5,1640,13
Gas akan mengalir dari reservoir pada tekanan 499 kg/cm2 dan
suhu 177 oC ke kepala sumur melalui chrismast tree pada tekanan turun
menjadi 254 kg/cm2 suhu 150 oC. Setelah melalui Xmast tree tekanan
turun menjadi 240 kg/cm2 dan 143 oC, lalu turun lagi setelah melalui
keran pengatur menjadi 141 kg/cm2 dan 132 oC. Selanjutnya setelah
melalui pendinginan suhu 54 oC terjadi pemisahan antara gas dan
kondensat.
Mekanisme pemisahan gas alam dan kondensat dapat dilihat pada
Gambar 14.1.
Umpan berupa gas yang belum stabil dialirkan dari stasiun
pengumpul ke unit pemrosesan sepanjang 30 km yang dilengkapi dengan
scraper laucher dan scraper receiver untuk menghindari penumpukan
cairan dalam pipa gas. Sebagian dari gas tersebut dialirkan ke unit
pengolah LPG, sedangkan umpan berupa kondensat yang belum stabil
berbentuk cair dialirkan dari stasiun pengumpul melalui pipa sepanjang
30 km ke unit pemrosesan. Untuk menghindari penumpukan air dan
lumpur maka dipasang scraper laucher dan scraper receiver pada awal
aliran bersama dengan strainer (saringan) untuk menghindari benda-
benda padat yang agak besar.
243
Gambar 14.1 Unit Pemisahan Gas dan Kondensat
Selanjutnya aliran gas dan kondensat disatukan kembali dalam
satu pipa untuk seterusnya masuk ke puncak drum pemisah (flash drum),
dimana gas keluar dari puncak drum untuk selanjutnya diolah di dalam
unit pencairan gas, sedangkan kondensat dialirkan ke flash drum kedua
pada tekanan 29 kg/cm2 untuk memisahkan kandungan gas yang masih
terikut. Kondensat selanjutnya dikirim ke menara stabilizer untuk
memisahkan propan dan menstabilkannya sehingga memenuhi
spesifikasi yaitu RPV maksimum 8 psi pada 100 oF, lalu dijual/dikapalkan.
Gas-gas yang keluar dari flash drum kedua dan menara stabilizer
lalu dikompresi dan digabungkan dengan gas yang keluar flash drum
pertama untuk selanjutnya dipisahkan dari senyawa-senyawa yang tidak
dikehendaki dalam proses pencairan gas. Setelah pembersihan senyawa-
senyawa yang tidak dikehendaki seperti minyak berat, merkuri, CO2 dan
H2S, air dan gas-gas berat maka gas siap dicairkan.
Pada unit pencairan, gas mula-mula dikeringkan dan didinginkan
sampai 20 oC. Selanjutnya gas dimasukkan ke dalam menara scrubbing
untuk memisahkan fraksi ringan dan fraksi berat secara distilasi. Produk
atas yang sebagian besar berupa metan dimasukkan ke dalam separator
untuk memisahkan cairannya. Gas keluar dari puncak separator
selanjutnya dibagi menjadi a) aliran untuk LNG (LNG mode), dan b) aliran
244
untuk LPG (LPG mode). Gas ini bersama-sama dengan gas residu dari LPG
plant dimasukkan ke dalam main HE (cryogenic exchanger) untuk
didinginkan menjadi –145 oC dimana pada suhu tersebut gas mulai
mencair.
Setelah keluar dari main exchanger pada suhu –145 oC, gas ini
dimasukkan ke dalam drum-drum produk yang tekanannya diatur sedikit
di atas 1 atm. Akibat penurunan tekanan maka terjadi juga penurunan
suhu sehingga gas alam tersebut mempunyai suhu –160 oC lalu dialirkan
ke tanki penyimpanan. Komposisi LNG yang dihasilkan dapat dilihat pada
Tabel 14.5, sedangkan diagram alir keseluruhan proses dapat dilihat
pada Gambar 14.2.
Tabel 14.5 Komposisi LNG Arun
Komposisi % mol
N2 0,7 (max)
CH4 86,0 (min)
C2H6 8,1
C3H8 3,6
C4+ 1,7
Nilai kalor 1157 Btu/scf
14.3 GAS ALAM BUATAN
Gas alam buatan yang lazim disebut SNG (Subtitute Natural Gas
atau Synthetic Natural Gas) adalah gas-gas yang dibuat dari salah satu
proses yaitu a) gasifikasi nafta, b) gasifikasi minyak bumi, c)
hidrogasifikasi distilat dan gas-oil, d) gasifikasi batubara, yang hasilnya
menyerupai gas alam dengan metan sebagai komponen utama.
Sebelum proses gasifikasi biasanya dilakukan dulu pembersihan
terhadap umpan dari kotoran-kotorannya seperti senyawa sulfur dengan
proses desulfurisasi. Mekanisme proses gasifikasi untuk pembuatan SNG
adalah reaksi 14 langkah seperti terlihat pada Tabel 14.6.
Dari Tabel 14.6 terlihat bahwa reaksi berlangsung dalam beberapa
proses seperti hidrolisis atau steam reforming, oksidasi, hidrogenasi,
pirolisis, dan metanasi dan perengkahan (cracking).
245
Gambar 14.2 Diagram Alir Proses Pembuatan LNG
Tabel 14.6 Reaksi Gasifikasi dalam Kesetimbangan
No R e a k s iPanas Reaksi
(kkal/kmol) pada 25 0C
1 C + O2 CO2 - 94,045 2 C + CO2 2 CO + 41,203 3 C + H2O H2 +CO + 31,356 4 CO + H2O H2 + CO2 - 9,847 5 CO + 3 H2 CH4 + H2O - 49,243 6 C + 2 H2 CH4 - 17,889 7 CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O - 39,410 8 C + 2 H2O 2 H2 + CO2 + 21,510 9 CH4 + CO2 2 CO + 2 H2 + 59,09310 2 C + H2 C2H2 + 54,16311 2 CH4 C2H2 + 3 H2 + 89,91812 2 CH4 C2H4 + 2 H2 + 48,24613 C2 H6 C2H4 + H2 + 32,71014 CH4 + H2O CO + 3 H2 + 49,242
14.3.1 Gasifikasi Nafta
Proses pembuatan SNG menggunakan nafta sebagai umpan
dengan steam, mempunyai dua metoda yang tergantung pada suhu
pengolahan yaitu :
246
1. Mencampurkan CO dan H2 pada suhu tinggi (high temperature
reforming)
2. Melarutkan CO2 dan H2 pada suhu rendah kira-kira 470 0C (low
temperature reforming)
Proses suhu tinggi menggunakan banyak langkah metanasi yang
kompleks (enrichment step) dimana gas-gas yang dihasilkan mempunyai
nilai kalor yang rendah sehingga tidak sesuai untuk menggantikan gas
alam, dengan demikian proses ini sudah lama ditinggalkan.
Pada proses suhu rendah yang komersil terhadap tiga tipe yang
beroperasi yaitu:
1. Proses CRG (Catalytic Rich Gas) dari British Gas Corp
2. Proses Gasynthan dari German-Lurgi Co
3. Proses MRG (Methane Rich Gas) dari Japan Gasoline Co
1. Proses CRG British
Proses ini dikembangkan pada tahun 1960 pada pabrik gas kota
Eropa yang memproduksi campuran metan, hidrogen, dan gas inert
dengan nilai kalor sekitar 4500 kcal/m3. Proses ini merupakan proses
reforming pada suhu rendah dengan katalis nikel yang sangat aktif untuk
merubah sulfur bebas. Proses pemurnian SNG dengan sistem desulfurasi
adalah merubah senyawa sulfur organik menjadi H2S yang kemudian
dihilangkan dari aliran gas dengan absorpsi kimia melalui katalis NIMOX
(nikel molibdat) atau COMOX (kobal molibdat).
Diagram alir proses CRG dapat dilihat pada Gambar 14.3.
Umpan nafta bercampur dengan recycle H2 dipanaskan sampai
350 0C, lalu campuran dilewatkan ke dalam katalis hydrofining yang
dipecah menjadi uap nafta dan H2S. Analisis gas hasil dapat dilihat pada
Tabel 14.7.
247
Gambar 14.3 Diagram Alir Proses CRG
Tabel 14.7 Komposisi Gas SNG Hasil Proses CRG
Komposisi,% vol
Outlet Reaktor(Gas Kering)
OutletMetanator
I
Outlet Metanator
II
Eks CO2
Absorber
CH4 65,5 75,6 76,7 98,5H2 11,8 6,2 0,6 0,9CO 0,8 0,1 0,1 0,1CO2 21,9 22,1 22,6 0,5
Nilai KalorBtu/scf, 15 oC
691 739 781 1000
Berat jenis 0,706 0,734 0,771 0,557
2. Proses Gasynthan Lurgi
Proses ini dikembangkan untuk mereduksi gas 4500 kcal/m3
menggantikan gas dari batubara dan gas kota yang dipakai di Jerman,
sebagian Eropa, Jepang dan beberapa daerah lainnya. Proses ini
dimaksudkan untuk merubah hidrokarbon ringan yang mengandung
nafta menajadi gas SNG yang serupa dengan proses CRG menggunakan
katalis dengan daya aktif tinggi. Katalis sangant sensitive terhadap
kontaminasi oleh senyawa sulfur, halogen, oksigen, timbal (dari TEL
dalam gasoline) dan lain-lain. Oleh karena aktivitas yang tinggi dari
katalis maka campuran steam dan nafta masuk diatur pada suhu 400 oC,
248
sehingga menuntut penggunaan nisbah steam/nafta yang minimum yaitu
2 : 1. Langkah desulfurisasi proses Gasynthan identik dengan proses CRG
yang dipertahankan pada suhu 330 - 360 oC.
Diagram alir proses Gasynthan Lurgi dapat dilihat pada Gbr 14.4. Analisis
gas SNG proses Gasynthan Lurgi dapat dilihat pada Tabel 14.8.
Gambar 14.4 Diagram Alir Proses Gasynthan Lurgi
Tabel 14.8 Komposisi Gas SNG Proses Lurgi
Komposisi, % vol. Eks Metanator Produk Kering
CH4
H2
CO
CO2
Nilai kalor, kcal/m3
Berat jenis
76,81
0,56
0,08
22,5
780,9
0,771
98,08
0,72
0,10
1,10
998,2
0,56
3. Proses MRG
Proses ini dikembangkan oleh Japan gasoline Co melalui empat
tahapan proses yaitu hidrodesulfurisasi, gasifikasi, pengkayaan
(enrichment), dan penyerapan CO2. Katalis yang digunakan tipe N-185
merupakan campuran nikel, tembaga, dan khrom yang sensitif terhadap
sulfur.
249
Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 14.5. Analisis produk SNG
hasil proses MRG dapat dilihat pada Tabel 14.9.
Gambar 14.5 Diagram Alir Proses MRG
Tabel 14.9 Komposisi Gas SNG Hasil Proses MRG
Komposisi % vo
CH4
H2
CO
CO2
98,00
1,50
0,01
0,49
Nilai Kalor, Btu/ Scf
Berat jenis
995
0,553
14.3.2 Gasifikasi Minyak Bumi
Proses gasifikasi minyak mentah (minyak berat) memerlukan
hidrogen dan oksigen sebagai perantara proses. Tujuan utama proses ini
adalah untuk merubah keseluruhan minyak mentah cair menjadi SNG
dengan produk samping berupa kokas atau aspal.
Langkah-langkah gasifikasi umumnya diikuti juga dengan proses-proses
pengolahan yang lain seperti :
perengkahan hidro (hydrocracking )
250
oksidasi parsial
pembentukan kokas (coking )
Untuk merubah seluruh minyak mentah menjadi gas SNG maka
gabungan proses proses hydrocracking dan oksida parsial akan membuat
pabrik menjadi lebih efisien, karena hydrocracking sendiri merupakan
proses yang sulit dikendalikan karena katalis cepat menjadi tidak aktif
yang disebabkan karena dekomposisi metal pada permukaannya. Katalis
yang digunakan biasanya tipe platina dan paladium dengan zeolit
sebagai support. Katalis tersebut harus tahan terhadap sulfur, nitrogen
dan kontaminan-kontaminan lain dalam minyak. Selain itu dapat juga
digunakan wolfram, kobal dan molibdenum oksida sebagai katalis.
Perencanaan yang kompleks dari pengolahan ini meliputi daur
ulang internal dan eksternal, selain masalah perpindahan panas yang
intensif antara aliran masuk dan aliran keluar dari reaktor hydrocracking.
Kemurnian hasil gas SNG dan sifat-sifatnya tergantung pada kondisi
operasi pengolahan. Proses gasifikasi yang lengkap berdasarkan proses
hydrocracking dan oksidasi parsial dapat dilihat pada Gambar 14.6 dan
Gambar 14.7. Kedua proses tersebut melalui proses oksidasi parsial yang
membutuhkan oksigen, sehingga menyebabkan proses-proses tersebut
menjadi mahal.
Proses gasifikasi yang lain adalah flexicoking yang dikembangkan
oleh Exxon Research and Engineering. Proses ini mengolah minyak berat
(residu) tanpa menggunakan oksigen. Diagram alir proses ini dapat
dilihat pada Gambar 14.8.
SNG
Nafta
Crude Gas Oil
Sulfur
251
Hidrode-sulfurisa
si
Reforming Metanator
Hidrocracking
Topping
Vac. Dist
Oksidasi
Parsial
H2 Plant
Residu Syngas
Gambar 14.6 Diagram Alir Proses SNG melalui Distilasi
Di Distilat
Crude Residu
SNG Sulfur
Gambar 14.7 Diagram Alir Proses SNG melalui Fraksionasi
Gambar 14.8 Diagram Alir Gasifikasi Proses Exxon
252
Fraksionasi
Hydrocracking
Hidrogasifikasi
PemisahMinyak & H2S
H2 PlantOksidasi Parsial Metanasi
Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Jelaskan perbedaan antara gas alam cair (LNG) dan cairan gas alam
(NGL) berdasarkan kondisi hasil penambangan, hasil pengolahan dan
pencairan pada kilang minyak bumi !
2. Uraikan perbedaan tempat penyimpanan LNG di atas dan di bawah
permukaan tanah, berikan alasan masing-masing !
3. Bagaimana cara menaikkan nilai kalor gas SNG hasil gasifikasi nafta
termasuk cara-cara pembersihan senyawa-senyawa yang tidak
dikehendaki ?
253
LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !
1. Uraikan dan jelaskan masing-masing proses berdasarkan diagram alir
seperti terlihat pada Gambar 14.6 – Gambar 14.8 !
2. Jelaskan perbedaan prinsip antara proses gasifikasi dengan oksidasi
parsial dan gasifikasi coking !
3. Uraikan perbedaan ketiga proses gasifikasi minyak mentah
berdasarkan diagram alir yang ditampilkan !
254
LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia
1. Aagaard, V. and Ladegaard, B.H., 1983. Liquefied Natural Gas Storage. Bulletin t-39. Preload. Barcelona.
2. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing
Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
3. Hertanto, Ir., 25 – 26 Oktober 1987. Pemanfaatan Gas Bumi bagi Industri dan Energi di Indonesia. Makalah Konvensi Pertama BKK-PII. Jakarta.
4. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw
Hill Book Co. Singapore.
5. Tedjo Widjojo, Ir., 16 – 17 Juni 1991. Merintis kearah Pendayagunaan Gas Alam untuk Industri Kimia. Prosiding Konvensi Kedua BKK-PII. Jakarta.
255
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia
Top Related