1. Minyak Bumi *Alkilasi Polimerisasi Isomerisasi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berdasarkan teori, minyak bumi terbentuk dari proses pelapukan jasad renik
(mikroorganisme) yang terkubur di bawah tanah sejak berjuta-juta tahun yang lalu. Dimana dua
ratus juta yang lalu bumi lebih panas dibandingkan sekarang. Laut yang didiami jasad renik
berkulit keras sangat banyak jumlahnya jika jasad renik itu mati, kemudian membusuk sehingga
jumlahnya makin lama makin menumpuk, kemudian tertutup oleh sedimen, endapan dari sungai,
atau batuan-batuan yang berasal dari pergeseran bumi. Di sini kemudian terjadi pembusukan
oleh bakteri anaerob, dan akibat pada tekanan tinggi sedimen, maka setelah berjuta-juta tahun
terbentuklah minyak bumi dan gas alam tersebut.
Minyak bumi yang terbentuk kemungkinan sekali terkumpul dalam pori-pori batuan sedimen
laut, kemudian minyak bumi itu naik ke atas melalui batuan sedimen. Akhirnya sampai pada
bagian dasar sedimen yang tidak dapat ditembus dan membentuk akumulasi minyak bumi dalam
suatu perangkap yang bisa disebut dengan “oil trap”. Gas alam kemungkinan sekali terdapat di
atas lapisan minyak, sedangkan air dibawah lapisan minyak. Karena proses pembentukan minyak
bumi memerlukan waktu yang lama, maka minyak bumi digunakan pada sumber daya alam yag
tidak dapat diperbaharui ( anrenewable ).
Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan
dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi:
- Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah,
berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah).
- Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi,
memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh.
Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama alkana dan
sebagian kecil alkena, alkuna, siklo-alkana, aromatik, dan senyawa anorganik. Meskipun
kompleks, untungnya terdapat cara mudah untuk memisahkan komponen-komponennya, yakni
berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya, proses ini disebut distilasi bertingkat. Untuk
mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan, maka sebagian hasil dari distilasi
bertingkat perlu diolah lebih lanjut melalui proses konversi, pemisahan pengotor dalam fraksi,
dan pencampuran fraksi.
Distilasi bertingkat
2. Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi komponen-
komponen murni, melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yakni kelompok-kelompok yang
mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu
banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan. Proses distilasi
bertingkat ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
- Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air bertekanan tinggi sampai suhu
~600oC. Uap minyak mentah yang dihasilkan kemudian dialirkan ke bagian bawah menara/tanur
distilasi.
- Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat (tray). Setiap
pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup gelembung (bubble cap) yang
memungkinkan uap lewat.
- Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai
ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang diperoleh
dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi.
- Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di
bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah
akan terkondensasi di bagian atas menara. Sebagian fraksi dari menara distilasi selanjutnya
dialirkan ke bagian kilang minyak lainnya untuk proses konversi.
Proses konversi
Proses konversi bertujuan untuk memperoleh fraksi-fraksi dengan kuantitas dan kualitas
sesuai permintaan pasar. Sebagai contoh, untuk memenuhi kebutuhan fraksi bensin yang tinggi,
maka sebagian fraksi rantai panjang perlu diubah/dikonversi menjadi fraksi rantai pendek. Di
samping itu, fraksi bensin harus mengandung lebih banyak hidrokarbon rantai bercabang/
alisiklik/ aromatik dibandingkan rantai lurus. Jadi, diperlukan proses konversi untuk penyusunan
ulang struktur molekul hidrokarbon.
Beberapa jenis proses konversi dalam kilang minyak adalah:
- Perengkahan(cracking)
Perengkahan adalah pemecahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil. Contohnya,
perengkahan fraksi minyak ringan/berat menjadi fraksi gas, bensin, kerosin, dan minyak
solar/diesel.
- Reforming
Reforming bertujuan mengubah struktur molekul rantai lurus menjadi rantai
3. bercabang/alisiklik/aromatik. Sebagai contoh, komponen rantai lurus (C5? C6) dari fraksi bensin
diubah menjadi aromatik.
- Alkilasi
Alkilasi adalah penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya,
penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.
- Coking
Coking adalah proses perengkahan fraksi residu padat menjadi fraksi minyak bakar dan
hidrokarbon intermediat. Dalam proses ini, dihasilkan kokas (coke). Kokas digunakan dalam
industri alumunium sebagai elektrode untuk ekstraksi logam Al.
Pemisahan pengotor dalam fraksi
Fraksi-fraksi mengandung berbagai pengotor, antara lain senyawa organik yang mengandung
S, N, O; air; logam; dan garam anorganik. Pengotor dapat dipisahkan dengan cara melewatkan
fraksi melalui:
- Menara asam sulfat, yang berfungsi untuk memisahkan hidrokarbon tidak jenuh, senyawa
nitrogen, senyawa oksigen, dan residu padat seperti aspal.
- Menara absorpsi, yang mengandung agen pengering untuk memisahkan air.
- Scrubber, yang berfungsi untuk memisahkan belerang/senyawa belerang.
Pencampuran Fraksi
Pencampuran fraksi dilakukan untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang
diinginkan. Sebagai contoh:
- Fraksi bensin dicampur dengan hidrokarbon rantai bercabang/alisiklik/aromatik dan berbagai
aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu.
- Fraksi minyak pelumas dicampur dengan berbagai hidrokarbon dan aditif untuk mendapatkan
kualitas tertentu.
- Fraksi nafta dengan berbagai kualitas (grade) untuk industri petrokimia. Selanjutnya, produk-
produk ini siap dipasarkan ke berbagai tempat, seperti pengisian bahan bakar dan industri
petrokimia.
Pada proses konversi terminologi alkilasi apabila dipakai dalam pengertian yang tepat pada
kimia organic, akan berhubungan dengan penambatan suatu gugus radikal ke dalam suatu
4. molekul. Kebanyakan reaksi-reaksi alkilasi dalam kimia organic mencakup reaksi antara
hidrokarbon olefin dengan hidrokarbon aromatic. Senyawa olefin-olefin tersebut akan
membentuk gugus alkyl didalam molekul aromatic.
Di dalam indstri minyak bumi sejumlah reaksi-reaksi alkilasi ini berlangsung secara
komersil. Salah satu operasi dalam skala besar selama perang dunia adalah pembuatan kumen
atau isopropyl benzene dengan katalis pada reaksi antara benzene dan propilena. Produk ini
merupakan komponen blending yang berharga untuk pembuatan bensin pesawat terbang.
Sejumlah reaksi alkilasi yang lain juga dilakukan lebih banyak utnuk membuat produk-produk
dalam skala kecil seperti gasoline inhibitor, aditif minyak pelumas dan detergen sintetis.
Referensi terhadap alkilasi di dalam industri minyak bumi secara umum menyinggung tetang
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 dalam
pembuatan avgas dalam skala besar selama perang dunia ke II sangat sulit dilakukan. Jadi tugas
unit alkilasi adalah membuat atau memproduksi alkilat, yang dipakai sebagai komponen dasar
untuk proses pencampuran dalam pembuatan pesawat bensin pesawat terbang. Meskipun
demikian alkilasi isobutana dengan olefin secara teoritis lebih baik daripada polimerisasi, dalam
arti mendaya gunakan gas-gas dari hasil perengkaha, karena alkilasi hanya mengkonsumsi satu
molekul olefin yang berharga untuk memproduksi satu molekul gasoline. Butilena adalah olefin
yang lebih disukai, tetapi isobutilena dan propilena lebih baik karena dapay 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 dapat menyebabkan
isomerisasi butena-1 menjadi butena-2.
Secara kimia reaksi alkilasi dapat dilakukan, baik secara thermis maupun dengan bantuan
katalis. Reaksi termis memerlukan tekanan yang sanagt tinggi sekitar 200 - 300 kg/m3
dan suhu
yang relative tinggi untuk konversi kebutuhan komersil. Proses alkilasi termis ini tidak diterima
luas oleh industri minyak bumi karena :
- Etilena adalah olefin yang paling sedikit tersedia dan
- Prosesnya memerlukan tekanan yang lebih tinggi
Karena alas an tersebgut proses alkilasi termis sudah ditinggalkan atau jarang dilakukan
didalam industri minyak bumi modern. Sebaliknya alkilasi katalis menawarkan kemungkinan-
kemungkinan pelakasanaan reaksi pada kondisi sedang dan denagn variasi olefin yang luas
dibandingkan dengan alkilasi termis. Suhu reaksi berkisar antara 30-105o
F dan tekanan 1 atm –
150 psig. Katalis yang banyak digunakan secara komersil untuk proses alkilasi ini adalah
alumunium klorida (AlCl3) asam sulfat(H2SO4)dan adam fluoride (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.
5. 1.2 Tujuan
Memahami mekanisme proses pembuatan komponen dasar bahan bakar pesawat
(avgas=aviation gasoline).
1.3 Manfaat
1.4 Permasalahan
BAB II METODE
2.1 Metode Penyelesaian Masalah
Dalam pembuatan akalah ini, metoda yang kami gunakan dalam penyusunannya adalah
dengan metoda study literatur. Yaitu dengan mengumpulan data dari referensi yang bersumber
pada buku-buku dan
6. BAB III PEMBAHASAN
3.1 Alkilasi
Proses alkilasi adalah kombinasi antara molekul olefin dan isoparafin dengan bantuan katalis
asam untuk pembentukan katalis asam untuk pembuatan produk alkilat berangka oktan tinggi
yang merupakan salah satu komponen utama bensin.
3.1.1 Proses Alkilasi
Proses alkilasi dari umpan campuran antara molekul olefin C3/C4/C5 dan isoparafin
C4 dengan bantuan katalis asam, adalah untuk pembuatan produk alkilat berangka oktana
tinggi yang merupakan salah satu komponen utama bensin
Umpan olefin yaitu propilena, butilena dan amilena diperoleh dari proses rengkahan baik
termal (coking dan visbreaker) maupun katalitik (rengkahan katalitik). Sumber isoparafin seperti
isobutana dan isopentana dihasilkan dari proses perengkahan katalitik, reformasi katalitik,
penghidrorengkahan dan proses isomerisasi butana dan pentana. Isobutana lebih banyak dipakai
pada proses alkilasi daripada isopentana yang dapat langsung dipakai sebagai komponen bensin.
Umpan olefin dan iso-parafin harus kering dengan kandungan sulfur rendah untuk mengurangi
kebutuhan katalis asam dan menjaga mutu produknya. Rasio tinggi antara iso-butana dan olefin
menghasilkan produk alkilat berangka oktana tinggi dengan titik didih akhir rendah. Angka
oktana (RON) produk alkilat dari berbagai jenis umpan olefin propilena, butilena, isobutilena,
amilena dan propilena/ butilena adalah sekitar 88–97. Karakteristik produk alkilat dari berbagai
jenis umpan olefin disajikan pada Tabel 3.25.
Pada temperatur tinggi, reaksi akan menghasilkan produk alkilat berangka oktana tinggi
dengan titik didih akhir rendah, tetapi reaksi alkilasi tidak berjalan baik pada temperatur <35oC.
Proses alkilasi dengan katalis asam sulfat lebih sensitive terhadap temperatur reaktor daripada
dengan katalis asam fluorida. Tekanan operasi harus cukup untuk menjaga hidrokarbon umpan
dan katalis asam dalam keadaan cair. Pada kondisi operasi yang sama, karakteristik produk
alkilat tidak berbeda banyak bila menggunakan katalis asam baik asam sulfat maupun asam
fluorida. Tabel 3.25 Karakteristik Alkilat dari Berbagai Jenis Umpan Olefin
3.1.2 Rekasi Alkilasi
Reaksi alkilasi dengan katalis asam dimulai dengan pembentukan ion karbonium (C+4H9
) dengan mentransfer proton (H+) dari katalis asam ke molekul umpan olefin, dan kemudian ion
karbonium tersebut berkombinasi dengan molekul umpan isobutana untuk menghasilkan kation
7. tertier butil (iso C+ 8H9). Reaksi antara kation tertier butil tersebut dengan umpan butilena-1 dan
butilena-2 akan membentuk masing-masing ion karbonium oktil (iso C+8H17) dengan dua
cabang (dimetil) dan tiga cabang (trimetil) yang selanjutnya akan bereaksi dengan molekul
umpan isobutana untuk menghasilkan produk alkilat isooktana yaitu masing-masing bercabang
dua dan tiga metal.
Mekanisme Reaksi Alkilasi
Dengan isomerisasi umpan butilena-1 menjadi butilena-2 yang kemudian berkombinasi
dengan umpan isobutana, maka produk alkilasi akan menghasilkan isooktana bercabang tiga
metil, berangka oktana lebih tinggi. Salah satu reaksi penting dalam proses alkilasi propilena
adalah terbentuknya isobutilena dari hasil kombinasi kedua molekul umpan propilena dan
isobutana, dan berkombinasinya molekul isobutilena tersebut dengan umpan isobutana akan
menghasilkan produk isooktana bercabang tiga metil yang berangka oktana -RON -100.
Isobutilena tersebut terbentuk dengan timbulnya transfer hidrogen dari isobutana ke propilena.
Reaksi alkilasi adalah eksotermis dengan pelepasan panas reaksi sekitar 124.000–140.000 BTU
per barel isobutana bereaksi.
3.1.3 Katalis Alkilasi
Katalis asam sulfat dan asam fluorida kuat digunakan pada proses alkilasi umpan olefin
dan isoparafin. Kekuatan asam kedua katalis tersebut harus dijaga di atas 88% berat agar supaya
tidak terbentuk reaksi polimerisasi. Asam sulfat mengandung SO3 bebas atau berkonsentrasi di
atas 99,3% berat dapat menimbulkan reaksi samping polimerisasi. Kekuatan optimal asam
fluorida adalah sekitar 82–93% berat dengan kadar air 1% volume. Untuk menjaga kekuatan
asam sulfat >88% berat, maka sebagian katalis yang telah dipakai diganti dengan katalis baru
asam sulfat 99,3 % berat. Pemakaian katalis asam fluorida adalah sekitar 18–30 lb per barel
produk alkilat.
Kelarutan isobutana di dalam fase asam hanya sekitar 0,1% berat di dalam katalis asam
sulfat, dan 3% berat di dalam katalis asam fluorida. Terlarutnya sebagian kecil polimer bersama
olefin di dalam katalis asam akan dapat menaikkan kelarutan isobutana di dalam katalis asam
tersebut. Olefin lebih mudah larut daripada isobutana di dalam fase asam. Rasio antara katalis
asam dan umpan hidrokarbon dapat mengontrol derajat kontak antara katalis dan hidrokarbon.
Rasio rendah akan menghasilkan produk alkilat berangka oktana rendah dengan titik
didih akhir tinggi, sedang kelebihan katalis asam di dalam reaktor akan terjadi pada rasio tinggi.
Berdasarkan hasil penelitian, pada suatu kondisi proses alkilasi tertentu dapat diperoleh rasio
8. optimal antara katalis asam dan hidrokarbon umpan. Karakteristik produk alkilat dengan katalis
asam sulfat dan asam fluorida disajikan pada.
3.1.3.1 Alkilasi Asam Sulfat
Pada proses alkilasi asam sulfat, komponen gasoline 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.
Didalam 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 butane. Reaksi yang terjadi pada alkilasi dengan asam sulfat
sebagai katalis adalah :
Umpan Butana-butilena (BB) yangberasal dari berbagai operasi perengkahan adalah
suatu campuran isobutilena, butilena-1, butilena-2, isobutana dan normal butane dengan sedikit
butadiene. Semua olefin-olefin ini termasuk kedalam reaksi yang akan menghasilkan alkilat.
Alkilat tersebut esensinya merupakan campuran 2,2,4 trimetil pentane : 2,2,3 trimetil pentane
dan 2,3,4 trimetil pentane.
Diagram alir sederhana proses alkilasi asam sulfat dapat dilihat pada gambar dibawah ini
:
Secara garis besar unit alkilasi itu terdiri menjadi 3 bagian yaitu :
1. Bagian Reaktor dan Treating
2. Bagian Pendingin
3. Bagian Fraksionasi
Umpan masuk reactor adalah isobutana yang konsentrasinya tinggi dengan kemurnian 85-90 %
(berat), stok olefin yang biasanya campuran BB dari berbagai hasil operasi perengkahan dan
reforming. Kedua jenias umpan tersebut bila diperlukan dipanaskan dengan larutan soda untuk
memisahkan H2S dan merkaptan yang terdapat didalam umpan. Kadar soda dalam larutan dicuci.
Pencucian soda (soda setter) dijaga 5-6 o
Be atau 2 % NaOH. Untuk menekan terjadinya reaksi
samping , terutama polimerisasi, maka dipakai umpan isobutana dalam jumlah yang besar,
sekitar 4-5 kali jumlah olefin. Didlam reactor terjadi daur-ulang antara isobutana dan asam sulfat
jenuh dengan isobutana yang akan menaikkan nisbah isobutana/olefin didalam reactor menjadi
400-500.
Jika menggunakan asam sulfat sebagai katalis, maka reaksi harus terjadi pada suhu
rendah untuk menekan terjadinya reaksi berkelanjutan atau polimerisasi. Suhu reactor biasanya
dijaga sekitar 7o
C atau 45o
F, dimana suhu operasi beragam antara 0-20 o
C atau 32-68 o
F. Operasi
pada suhu dibawah 0 o
tidak menarik karena dapat menaikkan viskositas emulsi campuran
9. asam/hidrokarbon dan memberi kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan
dalam operasinya. Sebaliknya suhu diatas 20o
C juga tidak menarik karena samngat cenderung
mempercepat reaksi polimerisasi yang akan menyebabkan kenaikan konsumsi asam dan
menurunkan yield alkilat. Tekanan operasi tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi alkilasi.
Tekanan system harus tinggi untuk menjaga hidrokarbon berada dalam fasa cairan dan perbedaan
hidraulik cukup untuk mengatur fluida mengalir dalam system reactor. Untuk maksud tersebut
reactor biasanya beroperasi pada tekanan sekitar 7 kg/cm2
.
Katalis asam sulfat dengan konsentrasi 98% (berat) dimasukkan secara terus-menerus
atau dengan secara injeksi asam dari belakang. Nisbah asam dan hidrokarbon didalam reactor
adalah 1:1. Penambahan asaam segar didalam reactor dilakukan apabila konsentrasinya kurang
dari 88% (berat). Kualitas alkilat. Yoeld alkilat dan umur katalis asam merupakan fungsi
daripada komposisi umpan masuk dan kondisi operasi dalam reactor.
Tabel dibawah ini 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 melihat 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 dapat diharapkan terlihat
pada table dibawah. Pengaruh umpan olefin terhadap kualitas alkilat dapat juga terlihat pada
table diatas. Harga-harga yang diberikan untuk propilena,butilena dan amilena saja,
karenaproduk yang deperoleh langsung dari butilena.
Tabel : Umur katalis untuk berbagai umpan olefin
Tabel : Kualitas berbagai alkilat
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 bahan baker
motor. Proses ini dikembangkan oleh Stratford Engineering Corp. keluaran reactor dipakai
sebagai refrigerant utnuk mengendalikan suhu reactor (45-50o
) dan pada waktu yang sama
memisahkan isobutana sebagai daur ulang.
3.1.3.2 Alkilasi Asam Fluorida
Alkilasi dengan menggunakan asam fluoride sebagai katalis telaah
dijumpai dalam 2 kelompok operasi pengilangan minyak. Pertama dalam pembuatan komponen
dasar utnuk deterjen sintesis, yang diperoleh dari alkilasi benzene dengan olefin yang sesuai,
seperti propilena tetramer, olefin yang diturunkan dari perengkahan lili, dan lain-lain. Alkilasi ini
banyak dijumpai dalam bidang petrokimia. Kedua dalam pembuatan komponenen blending
untuk avgas yang berkualitas tinggi melalui alkilasi isobutana dengan propilena, butilena dan
pentilena (amilena).
Proses alkilasi asam fluoride utnuk pembuatan komponen dasar avgas ini
telah dikembangkan oleh Philips Petroleum Company dan oleh UOP Company. Operasi proses
ini sangan sama dengan operasi alkilasi asam sulfat. Perbedaannya yang sangat penting adalah
10. terletak adalah pada pengolahan asam bekas yang siap dan terus-menerus dapat diregenerasi
sehingga konsumsi asam flourida sangat sedikit. Regenerasi asam bekas ini dipengaruhi oleh
cara destilasi yang sangat sederhana, dimana asam dapat dipisahkan dari caampurab azeotrop
H2O-HF dan polimer yang terbentuk dari proses alkilasi. Titik didih HF pada tekana 1 atm
adalah 19,4 o
C dan berat jenisnya 0.988. Tanpa proses regenerasi, baik air maupun polimer akan
terakumulasi didalam asam dan akan berpengaruh buruk terhadap yield dan kualitas produk.
Asam yang sudah diregenerasi didaur ulang kedalam reactor.
Pada alkilasi isobutana dengan butilena, proses alkilasi HF memproduksi
suatu alkilat yang mengeandung 2,2,3 trimetil pentane yang persentasenya lebih besar daripada
proses alkilasi asam sulfat. Angka oktan alkilat yang dihasilkan sangat tergantung 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 Oktana (ON = 89-91 )
3.1.3.3 Alkilasi Asam Posfat
Alkilasi menggunakan asam posfat dimaksudkan untuk memprodukasi
isopropyl benzene atau kumen dengan mereaksikan propilena dengan benzene. Katalis asam
posfat berbentuk padatan dapat mengendung campuran kieselguhr, tepung, magnesia, seng
khlorida, seng oksida dan lain-lain yang dikalsinasi pada suhu 180-250 o
C. Nisbah benzene dan
propilena dijaga pada 6/1 atau lebih besar, dan yield yang diperoleh sekitar 96%(V) kumen dan
4% (v) adalah alkilat aromatic berat.
3.1.4 Unit Proses Alkilasi
Umpan olefin dan isobutana harus kering dengan kadar sulfur rendah untuk mengurangi
kelebihan katalis asam dan menjaga mutu produk alkilat. Umpan kering olefin dan isobutana
bersama sirkulasi isobutana dimasukkan ke dalam reactor melalui beberapa pipa untuk menjaga
temperatur sepanjang reaktor. Reaksinya bersifat eksotermik dan panas reaksi tersebut dibuang
melalui penukaran panas dengan sejumlah besar air bertemperatur rendah untuk menjaga
temperatur optimal reaksi sekitar 350C. Keluaran dari reaktor masuk ke dalam pengendap
(settler) dan dari situ endapan asam (Gravitas Spesifik = 1 dan alkilat = 0,7) disirkulasikan ke
reaktor. Fase hidrokarbon berkadar HF 1–2% mengalir melalui penukar panas ke pelucut isomer
(isostripper).
Butana jenuh (make up) juga dimasukkan ke isostripper. Produk alkilat dikeluarkan dari
bawah isostripper. Isobutana yang belum bereaksi ditampung dari samping isostripper dan
disirkulasikan kembali ke reaktor. Semua produk dibebaskan dari HF dengan pemurnian KOH
sebelum meninggalkan unit. Pada bagian atas isostripper keluar isobutana, propana dan HF
dikirim ke dalam depropanizer. Keluaran dari atas depropanizer dibersihkan dari HF, dan akan
dihasilkan produk propana bermutu tinggi dari bawah stripper. Dari bagian bawah depropanizer
11. dihasilkan isobutana untuk disirkulasikan kembali ke reaktor. Sirkulasi HF diregenerasi secara
kontinu pada suatu tingkat yang diinginkan untuk mengontrol mutu alkilat dan menurunkan
konsumsi HF. Bagian kecil dari polimer dan azeotrop HF (constant boiling mixture – CBM)
dikeluarkan dari regenerator HF untuk dinetralisasi.
Proses Alkilasi HF
Alkilat berangka oktana tinggi dengan distribusi angka oktana baik dan sensitivitas
rendah (baik) memberikan keuntungan di negara-negara Eropa yang mensyaratkan angka oktana
motor (MON) dan Amerika Serikat dengan persyaratan knock performance, yaitu (RON +
MON)/2 pada spesifikasi bensin. Angka oktana alkilat dari berbagai jenis umpan olefin disajikan
pada
Alkilat mengandung isoparafin dan bebas dari hidrokarbon tak jenuh (olefin dan
aromatik). Pemakaian alkilat pada pembuatan bensin ramah lingkungan di Amerika Serikat pada
tahun 2000[10] sekitar 15% volume. Komposisi molekul isoparafin dari alkilat disajikan pada.
Sehubungan dengan katalis asam bekas dapat mencemari lingkungan, maka sejak tahun
200 an beberapa industri katalis sedang mengembangkan katalis baru yaitu suatu katalis butir
padat identik telah katalis heterogen industri lainnya, tetapi belum ada informasi lengkap yang
dipublikasikan. Kondisi operasi identik dengan proses alkilasi dengan memakai katalis HF,
yaitu: temperatur reaktor 10–40oC, dan rasio isobutana/olefin sekitar 10–15:1.Unit pengolahan
Pertamina mengolah berbagai jenis minyak bumi sebesar 1.063 MBCD pada tujuh unit yang
mengoperasikan 12 unit proses konversi yang berpotensi dalam pembuatan umpan proses alkilasi
isobutana dan olefin (propilena dan butilena) lihat table.
Unit pengelolahan Pertamina mengoperasikan baru satu unit proses alkilasi dengan
katalis asam sulfat di UP III Plaju/S. Gerong. UP VI Balongan memakai produk gas olefin dari
proses perengkahan katalitik untuk proses polimerisasi (kondensasi) untuk pembuatan komponen
bensin polimer. UP II Dumai/S. Pakning dan UP IV Cilacap mempunyai potensi untuk
pembangunan suatu proses alkilasi agar supaya dapat ditingkatkan potensi kilang tersebut dalam
pembuatan bensin ramah lingkungan.
3.2 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 950o
F dan
tekanan sekitar 3000-5000 psia. Umpan olefin yang diperkaya seperti tersebut diatas dapat
diproduksi dari proses dekomposisi hidrokarbon yang beroperasi pada suhu 1200-1425 o
F dan
tekanan 1 atm. Kondisi sedemikian sangat memungkinkan untuk pembentukan etilena. Etilena
diserap didalam isobutana untuk dimasukkan kedalam dapur melalui zona perendaman. Sedikit
ter atau material yang mempunyai titik didih diatas gasoline dapat dihasilkan karena konsentrasi
etilennya rendah dalam zona reaksi. Diperlukan waktu 2-7 detik unutk mencapai suhu 950o
F,
12. tergantung pada jumlah hidrokarbon yang diolah dan jumlah isobutilena yang didaur ulang,
diagram alir proses dapat dilihat pada GAMBAR
Campuran etana dan propane direngkah pada suhu sekitar 1400 o
F dan tekanan 6-8 psig
utnuk 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 -30o
F, sedangkan gas hydrogen dan metana
dipisahkan dari system. Campuran etilena dan isobutana pada dapur alkilasi melalui preheater
pada suhu 950o
F. Nisbah isobutana daan etilena pada 9/1 atau lebih pada zona reaksi. Yield
yangdikirim kemenara depropanizer berupa cairan pada bagian bawah yang menghabiskan 7%
(berat etana, propane dan isobutanayang 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 RVO 9,5 psi ; titik didh 121o
F dan angka oktan
95.
3.3 Polimerisaasi
Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar.
Reaksi umumnya adalah sebagai berikut :
M CnH2n Cm+nH2(m+n)
Contoh polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana
menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
3.2.1 Proses Polimerisasi
Proses polimerisasi atau proses kondensasi katalitik umpan olefin rendah dengan katalis
asam akan menghasilkan produk oligomer olefin (bensin polimer atau polygasoline) berangka
oktana tinggi RON 93–100 dengan trayek titik didih mendekati trayek didih bensin. Umpan
olefin adalah propilena (C3) dan butilena (C4) yang dihasilkan dari proses perengkahan baik
termal maupun katalitik, dan produk bensin polimer yang dihasilkan mengandung olefin C6, C7,
dan C8 (bensin polimer).
Proses UOP Catalytic Condensation Olefin C3/C4 menggunakan katalis asamfosfat
kieselguhr (katalis padat) untuk menghasilkan produk bensin polimer. Proses ini adalah proses
polimerisasi non-selektif yang dapat juga dipakai untuk polimerisasi olefin C3/C4 menjadi
produk olefin berat bertrayek titik didih tinggi seperti bahan bakar avtur dan solar, yang
produknya ini masih perlu dihidrogenerasi untuk menjenuhkan hidrokarbon olefinnya.[34]
Proses IFP Dimersol mempolimerisasi olefin propilena (C3) dengan menggunakan katalis asam
fosfat dan juga katalis alkil alumina untuk pembuatan produk dimer (heksena) yang digunakan
sebagai komponen bensin dimat. Proses dimersol ini adalah proses polimerisasi selektif yang
dapat juga dipakai untuk dimerisasi olefin C3/C4 khusus untuk pabrik alkohol.[35]Polimerisasi
etilena akan menghasilkan produk polimer berat, sedang pentena sudah dapat langsung dipakai
sebagai komponen bensin.
13. Proses polimerisasi propilena berjalan lebih lambat daripada butilena. Pada temperatur
rendah, tekanan tinggi dengan konversi umpan rendah, proses polimerisasi olefin tersebut dapat
menghasilkan produk bensin polimer berangka oktana tinggi. Produk polimer berat dihasilkan
pada proses polimerisasi olefin pada temperature dan tekanan tinggi. Kondisi operasi proses
polimerisasi olefin adalah temperatursekitar 170–225oC dan tekanan sekitar 28–80 kg/cm2.[8]
Bensin polimer dengan kandungan olefin tinggi >90% vol mempunyai angka oktana tinggi
dengan sensitivitas (RON-MON) tinggi (kurang baik) (Tabel 3.30).
Sensivitas tinggi dari bensin polimer tersebut merupakan suatu kelemahannya dibanding
komponen bensin alkilat tetapi kedua bensin (polimer dan alkilat) mempunyai distribusi angka
oktana homogen (baik). Keuntungan proses polimerisasi ini, ialah bahwa ia tidak memerlukan
umpan isobutana yang produksinya terbatas seperti halnya proses alkilasi.
3.2.2 Reaksi Polimerisasi
Reaksi polimerisasi olefin dengan katalis asam berjalan dengan pembentukan senyawa
antara ion karbonium dari umpan olefin dan proton (H+) dari katalis asam.Ion karbonium
memberikan beberapa reaksi, di antaranya:
- Membentuk ion karbonium besar dengan bergabung dengan umpan olefin.
- Pecah menjadi ion karbonium kecil dan olefin.
- Berisomerisasi dengan perpindahan posisi proton (H+) dan/atau grup metal (CH3) menjadi
isomer ion karbonium.
- Mengikat anion hidrogen (H-) dari olefin umpan dan terbentuk parafin dan/atau melepas proton
(H+) menjadi olefin.
Reaksi antara senyawa antara ion karbonium dengan umpan olefin akan menghasilkan
produk polimer olefin (bensin polimer) dan proton. Proses polimerisasi propilena non-selektif
menghasilkan produk dimmer (isoheksena) sekitar 2–5% volume dari umpan propilena dan
sisanya produk terimer (isononena) dengan kadar dimetil heptena sekitar 60% volume. Pada
temperature tinggi dengan kekuatan asam katalis tinggi yaitu: H2SO4 > 90% berat, reaksi
polimerisasi lanjut dapat terjadi antara ion karbonium dan produk dimer yang menghasilkan
produk parafin dan ion karbonium olefin, melalui pelepasan proton dari ion karbonium olefinik
tersebut akan terbentuk diolefin yang berpotensi untuk membentuk polimer tinggi (kokas) yang
dapat merusak katalis polimer.
Mekanisme reaksi Polimerisasi Olefin
3.2.3 Katalis Polimerisasi
Katalis polimerisasi terdiri atas empat jenis,[14] yaitu katalis asam fosfat cair, katalis
padat asam fosfat dengan penunjang kieselguhr, kupri pirofosfat dengan karbon aktif sebagai
pendukung,dan katalis alkil aluminium (senyawa organic kompleks berbasis pada Raney nikel).
Pembentukan Diolefin
14. Laju reaksi polimerisasi olefin dipengaruhi oleh konsentrasi katalis asam. Konsentrasi
asam tinggi mengarah ke pembentukan polimerisasi tinggi yang akan membentuk produk
poliolefin/residu yang akan menutupi permukaan katalis padat.
Aktivitas katalis mempengaruhi derajat konversi umpan olefin, sedang kualitas produk
polimer yang dihasilkan ditentukan oleh selektivitas katalis tersebut. Derajat hidratasi optimum
dari katalis padat dapat menghasilkan katalis beraktivitas tinggi. Makin tinggi temperatur makin
tinggi diperlukan derajat hidratasi katalis yang diperlukan. Derajat hidratasi katalis harus dijaga
tetap dengan injeksi air ke dalam umpan olefin.
Racun katalis asam fosfat adalah senyawa sulfur, basa, amonia, senyawa nitrogen
organik. Oksigen dapat mempercepat reaksi polimerisasi tinggi yang produknya akan
mengendap pada permukaan katalis padat. Umpan olefin yang mengandung kadar butadiena >
3% vol akan terpolimerisasi menjadi kokas.
3.2.4 Unit Polimerisasi
Unit polimerisasi terdiri atas dua macam proses berikut: Proses Kondensasi UOP dan
Proses Dimersal IFP. Olefin
Proses Kondensasi UOP
Umpan olefin C3/C4 dimasukkan ke dalam reactor feed surge drum dan dicampur dengan
propana dan/atau butana sebagai pengencer umpan olefin <30% volume untuk membatasi panas
reaksi polimerisasi.[8] Kemudian campuran tersebut dimasukkan ke dalam reaktor yang berisi
beberapa lapisan katalis padat dan juga sebagian campuran umpan diinjeksikan di antara lapisan
katalis tersebut untuk menjaga kenaikan temperatur tinggi.
Produk polimer dimasukkan ke dalam bejana sentak (flash drum) setelah didinginkan pada
penukar panas oleh campuran umpan, dan uap dari atas flash drum didinginkan dan lalu
disirkulasikan ke umpan dan juga sebagai injeksi umpan ke samping reaktor. Produk cair dari
bawah flash drum dimasukkan ke dalam kolom pemantap stabilizer untuk mendapatkan produk
bensin polimer dengan tekanan uap (RVP) yang diinginkan dan produk LPG keluar dari atas
kolom stabilizer. Kondisi operasi adalah temperatur sekitar 150–200oC dan tekanan sekitar
3,45–6,9 MPa (500–1000 psi).
Proses Kondensasi Katalitik UOP
Air diinjeksikan ke dalam umpan hidrokarbon untuk menjaga derajat hidratasi katalis. Katalis
kekurangan air dapat menimbulkan pembentukan produk polimer tinggi dan kokas, sedang
katalis yang terlalu basah mengakibatkan katalis menjadi lembut yang akan menyumbat reaktor.
Dengan menjaga derajat kadar air katalis (katalis optimal) dan mengontrol kotoran umpan, akan
diperoleh umur optimal katalis. Karakteristik produk bensin polimer disajikan pada Tabel 3.31.
PROSES DIMERSOL IFP
15. Proses dimersol olefin propilena dengan katalis alkil aluminium menghasilkan produk dimer
(heksena) atau dimat berangka oktana RON 97 yang dipakai sebagai komponen utama bensin.
Proses berjalan pada temperatur kamar dan tekanan yang cukup untuk membuat umpan propilena
dalam fase cair. Umpan propilena harus berkadar tinggi, karena campuran hidrokarbon etilena
dan butilena akan meracuni katalis. Kotoran umpan yaitu air, asetilena, sulfur, propadiena dan
butadiena harus dibatasi, sehingga diperlukan pemurnian umpan propilena sebelum diolah
(Gambar 3.12).
Katalis diinjeksikan ke dalam umpan yang disirkulasi sekitar reaktor yang dikelilingi pendingin
untuk pengontrolan temperatur reaktor. Produk dimat diinjeksikan dengan amonia untuk
merusak katalis dengan pembentukan garam yang dapat dihilangkan dengan pencucian air
sekitar 15 (galon per menit) per 1000 (barrel per stream day-barel per hari operasi) BPSD produk
dimat. Dimat yang sudah dicuci dimasukkan ke dalam kolom stabilizer untuk pemisahan produk
propana/LPG dari produk utama dimat tersebut. Karakteristik produk dimat ditunjukkan pada
Tabel 3.32.
3.4 Isomerisasi
Proses isomerisasi adalh proses dimana paraffin rantaia lurus dikonversi menjadi
senyawa-senyawa rantai cabang yang sinambung dengan menggunakan katalis.
3.3.1 Proses Isomerisasi
Proses isomerisasi katalitik ditujukan untuk mengkonversi umpan nafta ringan (C5–C6)
berangka oktana rendah (RON 65–70) menjadi produk isoparafin berangka oktana tinggi RON
87–92 dengan sensitivitas (RON–MON) rendah (baik) dengan bantuan katalis bifungsional.
Umpan normal parafin dan isoparafin bercabang tunggal mengalami isomerisasi menjadi
isoparafin bercabang banyak, berangka oktana tinggi.
Angka oktana produk isomerat dengan proses isomerisasi langsung (satu tahap) hanya
mencapai RON 82–84, tetapi dengan pemisahan normal parafin dari isoparafin bercabang satu
dari produk campuran isomerat dan mensirkulasikannya kembali bersama umpan nafta ringan
(proses isomerisasi dua tahap) akan diperoleh kenaikan angka oktana produk isomerat sekitar 6–
8 angka, yaitu RON 92.(1,6,28) Proses isomerisasi dapat pula dipakai untuk pembuatan produk
isobutana yang merupakan salah satu umpan proses alkilasi dengan penambahan satu kolom
deisobutanizer pada unit proses tersebut. Katalis isomerisasi adalah identik dengankatalis
reformasi bifungsional yang mengandung inti aktif logam platina dan inti aktif asam alumina
klor dan/atau zeolit yang juga berfungsi sebagai penyangga katalis.
Proses isomerisasi pentana (C5) dengan sirkulasi umpan dapat menaikkan angka oktana
dari umpan RON 70–75 menjadi produk isomerat RON 92. Peningkatan angka oktana dari
proses isomerisasi heksana (C6) adalah lebih rendah daripada proses isomerisasi pertama
tersebut, yaitu sekitar 10–15 saja. Kenaikan angka oktana dari proses isomerisasi C5/C6
dipengaruhi oleh komposisi C5 dan C6 dari umpan nafta ringan. Isomerisasi heptana hanya
memberikan isoparafin rendah bercabang satu yang angka oktananya tidak begitu besar. Pada
16. isomerisasi C6 dan C7 dapat terjadi reaksi samping hidrorengkah. Angka oktana produk isomerat
dari berbagai jenis umpan disajikan pada Tabel.
Dapat dicatat bahwa isomerat yang dihasilkan berkadar paraffin tinggi dengan angka
oktan tinggi dan sensitivitas yang rendah (ROM = MON) (baik). Sehubungan dengan dua
komponen utama bensin lainnya (bensin perengkahan katalitik dan reformat) berkadar aromatic
tinggi mempunyai sensitivitas yang lebih tinggi ( MON << RON ) ( kurang baik ), maka hal ini
membuat isomerat menjadi komponen bensin berharga didalam industri pembuatan bensin ramah
lingkungan.
3.3.1 Reaksi Isomerisasi Parafin
Reaksi isomerisasi paraffin dengan bantuan katalis biofungsional yang terdiri dari inti
aktif logam dan inti aktif asam mempunyai mekanisme reaksi sebagai berikut :
senyawa antara molekul ion karbonium. Selanjutnya senyawa antara ion isokarbonium
tersebut berisomerisasi menjadi isomer ion karbonium dan dengan melepas kembali proton (H+ )
ke inti asam katalis kemudian dihidrogenasi dengan bantuan inti aktif logam menjadi produk iso-
parafin.
3.3.2 Umpan Isomerisasi Parafin
Umpan proses isomerisasi adalah nafta ringan 30–75oC yang mengandung sebagian
besar pentana (C5) dan heksana (C6) dengan sedikit campuran siklopentana dan metil
siklopentana. Umumnya parafin adalah normal parafin dan sedikit isoparafin bercabang satu
sehingga angka oktana umpan nafta ringan ini adalah rendah, yaitu sekitar RON 65–70.
Karakteristik hidrokarbon C5/C6 yang dijumpai di dalam umpan nafta ringan disajikan pada
Tabel
3.3.3 Katalis isomerisasi paraffin
Katalis isomerisasi adalah katalis bifungsional yang identik dengan katalis proses
reformasi katalitik, yaitu terdiri atas dua jenis inti aktif: inti aktif logam (platina) dan inti aktif
asam (Al2O3-Cl dan Al2O3-SiO2), yaitu antara lain :
- Platina–klor alumina -Pt/Al2O3-Cl
- Platina–zeolit-Pt/Al2O3-SiO2
- Sulfated metal oxide -platina – alumina (Al2O3)
17. 3.3.4 Unit Proses Isomerisasi
Proses isomerisasi umpan nafta dengan menggunakan katalis biofungsional terdiri dari
dua jenis yaitu :
1. Isomerisasi 1 tahap (Proses Isomerisasi TIP)
Umpan digabung dengan sirkulasi gas hydrogen dan dipanasi sampai temperature panas
reaksi lalu dimasukkan kedalam reactor . Produk keluar dari bagian bawah reactor, didinginkan
dan dilewatkan pada satu separator dan dari atas separator keluar gas hidrogen yang
disirkulasikan kembali ke unit. Isomerat cair yang keluar dari bawah separator dimasukkan ke
kolom stabilizer untuk menghilangkan produk gas LPG dari produk isomerat tersebut. Benzena
di dalam umpan nafta ringan dihidrogenasi menjadi siklo-heksana yang selanjutnya terkonversi
sebagian menjadi parafin. Jika proses zeolit satu tahap ini digabung dengan sistem Iso Sieve
Molecular diperoleh proses isomerisasi dua tahap Zeolitic Process/TIP. Pada proses ini normal
parafin (yang tidak terkonversi) dari produk isomerat dipisahkan dalam kolom absorben berisi
pengayak molekul (molecular sieve) berukuran pori tertentu, dan selanjutnya normal-parafin
yang telah dipisahkan dari produk disirkulasikan kembali ke dalam reaktor. Proses isomerisasi
dua tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana tinggi RON 88 yaitu lebih
tinggi sekitar 8 angka daripada proses zeolit satu tahap tersebut.
Karakteristik umpan dan produk dari proses isomerisasi dengan proses satu dan dua tahap
(sirkulasi umpan) disajikan pada Tabel dibawah ini :
2. Tahap isomerisasi 2 tahap (Proses PENEX UOP)
Proses Penex UOP memakai katalis yang lebih aktif yang dioperasikan pada temperatur lebih
rendah (120–180oC) dengan dua reaktor, dan temperatur reactor kedua lebih rendah daripada
reaktor pertama yang akan meningkatkan derajat isomerisasi umpan parafin. Untuk temperatur
operasi rendah ini tidak diperlukan suatu pemanasan khusus dan begitu juga dengan kebutuhan
hidrogen yang rendah tidak diperlukan suatu sistem sirkulasi gas hidrogen. Proses Penex satu
tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana 82–85 dengan perolehan
isomerat mencapai 100% volume.
18. Proses Penex dapat pula dioperasikan dengan sirkulasi umpan, yaitu :
Proses Penex UOP dengan Sirkulasi Deisoheksaniser
Unit proses isomerisasi dengan sirkulasi umpan dapat menghasilkan isomerat berangka
oktana RON 91 dan MON 90 yang mendekati angka oktana dari komponen utama bensin alkilat;
kedua komponen bensin tersebut sama-sama bebas dari kandungan olefin dan aromatik. Peranan
isomerat ini dalam pembuatan bensin ramah lingkungan cukup penting, yaitu sekitar 11% vol
pada pembuatan bensin ramah lingkungan. Produk isomerat dari proses isomerisasi satu tahap
dan dua tahap disajikan pada table.
Proses isomerisasi katalitik telah dioperasikan pada UP VI Pertamina Balongan. Unit
pengolahan yang telah mengoperasikan proses refomasi katalitik mempunyai potensi untuk
memenuhi kebutuhan gas hidrogen pada unit pemurnian umpan nafta ringan dan proses
isomerisasinya sehingga memungkinkan untuk dibangun suatu unit proses isomerisasi nafta
ringan pada unit pengolahan Pertamina lainnya yaitu pada UP II Dumai, UP IV Pertamina
Cilacap, UP V Balikpapan dan UP VII Kasim, agar supaya dapat ditingkatkan potensi untuk
pembuatan bensin ramah lingkungan.
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Olefin adalah kelompok senyawa hidrokarbon tidak jenuh, CnH2n. Contohnya etilena
(C2H4), propena (C3H6), dan butena (C4H8). Secara umum proses pengolahan minyak bumi :
Minyak mentah >> penyimpanan >> penghilangan garam >> destilasi fraksinasi >> Fraksi
berat n ringan >> proses hidrokarbon yang terdiri dari Cracking,reforming,alkilasi n polimerisasi
serta pemurnian n pencampuran >> produk akhir minyak bumi.
Dengan pesatnya perkembangan proses perengkahan (Cracking) maka proses polimerisasi
ikut pula berkembang, terutama dengan diperkenalkannya proses perengkahan katalis yaitu
karena banyaknya hidrokarbon ringan tak jenuh (olefin-olefin) berupa gas yang dihasilkan
19. sebagai hasil samping dari proses perengkahan. Gas – gas tersebut mempunyai berat molekul
rendah dan titik didih rendah, bersifat sangat reaktif dan dapat dikombinasikan menjadi molekul
yang lebih besar dengan proses polimerisasi.
Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih
panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl,
AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”
Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul
besar. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut :
M CnH2n Cm+nH2(m+n)
Polimerisasi didalam industri minyak bumi didefinisikan sebagai suatu proses penggabungan
antara molekul – molekul hidrokarbon yang tak jenuh (olefin) menjadi satu molekul yang lebih
besar dengan titik didih yang tinggi berupa produk cair sebagai komponen mogas. Proses
polimerisasi dari gas – gas olefin dapat dibedakan atas dua proses yaitu polimerisasi termis dan
polimerisasi katalis. Polimerisasi termis tidak begitu efektif dibandingkan dengan polimerisasi
katalis.
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. Dewasa ini pemakaian
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
kontinu dengan katalis.
I. PROSES ALKILASI
Terminology alkilasi, apabila dipakai dalam pengertian yang tepat pada kimia organic,
akan berhubungan dengan penambahan suatu gugus radikal alkyl ke dalam suatu molekul.
Tujuan alkilasi adalah untuk memasukkan gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul, yaitu
antara olefin dengan iso parafin, untuk membuat bensin pesawat terbang (avgas). Proses alkilasi
dapat berlangsung dengan bantuan katalis asam sulfat (H2SO4) atau asam fluorida (HF) pada
suhu rendah (<40oC) dan tekanan rendah (1 – 10 atm).
a. Macam Proses Alkilasi :
- Alkilasi Katalis : Proses Alkilasi Asam Sulfat, Asam Fluoride, Aluminium khlorida, Asam
Posfat
- Alkilasi Termis
II. POLIMERISASI
20. Reaksi polimerisasi dapat berlangsung dalam beberapa cara, seperti reaksi – reaksi
bimolecular atau polimolekular atau sebagai reaksi suksesif (berturut-turut) yang menghasilkan
produk – produk polimer sbb :
2 C2H4 C4H8
3 C3H6 C9H18
C4H8 + C9H18 C13H26
Macam Proses Polimerisasi :
- Proses polimerisasi termis terdiri dari perengkahan fase uap senyawa propan dan butan diikuti
dengan memperpanjang waktu reaksi polimerisasi pada suhu 950 – 1100 0F, selanjutnya diiukuti
dengan reaksi dekomposisi, depolimerisasi, dan sebagainya.
- Proses polimerisasi katalis, Polimerisasi ini adalah proses kontinu dimana gas – gas olefin
dikonversi dengan katalis menjadi produk – produk cair hasil kondensasi. Polimerisasi katalis
berlangsung pada suhu rendah (sekitar 3000F) dan tekanan tinggi sekitar 750 psig atau lebih
yang cenderung menghasilkan polimer primer.
III. PROSES ISOMERISASI
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.
Macam – macam proses Isomerisasi Katalis :
Proses Penex
Proses ini dilisensi oleh UOP Co merupakan suatu proses isomerisasi yang non-regeneratif
C3dan/atau C6. Reaksi terjadi karena adanya hidrogen dan katalis platina.
Proses Isomerate
Proses ini dilisensi oleh Pure Oil Co merupakan proses isomerisasi kontinu dirancang unutuk
merubah pentan dan heksan menjadi isomer bercabang banyak.
Proses Iso-Kel
Proses ini dilisensi oleh M.W.Kellogg Co adalah proses isomerisasi fasa uap, unggun tetap
menggunakan katalis logam dan penambahan hidrogen dari luar.
Proses Isomate
Proses ini adalah proses isomerisasi C5 dan C6 atau nafta C6 merupakan proses yang non-
regeneratif menggunakan katalis campuran AlCl3-hidrokarbon dengan promoter HCl anhidrat.
Proses Pentafining
Proses ini dikembangkan oleh Atlantic refining Co dan dilisensi oleh Engelhard Industries Inc.
Proses ini adalah isomerisasi pentan yang dapat diregenerasi menggunakan katalis platina dalam
silica-alumina sebagai support dan memerlukan hydrogen dari luar.
Proses Butamer
Proses ini dilisensi oleh UOP Co, dirancang untuk merubah n-butan menjadi isomer pada kondisi
operasi sedang. Katalis yang digunakan adalah platina dalam material kasar dan keras sebagai
support dalam sistem reaktor unggun tetap.
Proses Butomerate
21. Proses ini dilisensi oleh Pure Oil Co khusus dirancang untuk isomerisasi n-butan yang
dimaksudkan untuk menghasilkan tambahan umpan bagi proses alkilasi. Katalis dinyatakan
sebagai suatu formula khusus dan komposisi yang diaktifkan mengandung sejumlah kecil logam
tidak mulia didalam support yang mempunyai area kontak yang besar.
Proses Isomerisasi Katalis
Proses ini dilisensi oleh Phillips Petroleum Co adalah suatu proses isomerisasi butan fase uao
dengan unggun tetap menggunakan katalis AlCl3 dalam bauksit dan HCl sebagai promotor
Proses Isomerisasi Fasa Cair
Proses ini dilisensi oleh Shell Development Co merupakan proses isomerisasi butan atau pentan
dimana umpan cair dikontakkan dengan katalis yang mengandung AlCl3 yang dilarutkan dalam
SbCl3 cair
4.2 Saran
