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

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

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

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 30-105oF 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.

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

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

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

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 oBe 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 7oC atau 45oF, dimana suhu operasi beragam antara 0-20 oC atau 32-68 oF. Operasi

pada suhu dibawah 0 o tidak menarik karena dapat menaikkan viskositas emulsi campuran

asam/hidrokarbon dan memberi kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan

dalam operasinya. Sebaliknya suhu diatas 20oC 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

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 oC 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 oC. 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

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 950oF 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 oF 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 950oF,

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 oF 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 -30oF, sedangkan gas hydrogen dan metana

dipisahkan dari system. Campuran etilena dan isobutana pada dapur alkilasi melalui preheater

pada suhu 950oF. 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 121oF 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.

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

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

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

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)

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.

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

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

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

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