BAB II

DASAR TEORI

2.1 Alkilasi

Alkilasi menggabungkan olefin dengan berat molekul ringan

(komponen utama campuran dari propilen dan butilen) dengan isobutene

menggunakan katalis, baik Asam Sulfur maupun Asam Fluorida. Produk

dari alkilasi disebut Alkilat yang tersusun dari campuran oktana tinggi,

isoparafin. Alkilat adalah komponen utama blending karena memiliki

keistimewaan antiketukan dan pembakaran yang bersih. Angka oktan

Alkilat bergantung pada jenis olefin yang digunakan dan kondisi

operasinya. (MT, Ir. Kardjono SA, 2003:51)

Proses Alkilasi adalah Eksotermis dan hampir sama dengan proses

pada kilang polimerisasi namun terletak perbedaan pada pengisian umpan

tidak boleh jenuh. Hasilnya, produk alkilat tidak mengandung olefin dan

mengandung angka oktan yang tinggi. (Speight, James. 2002:3)

Pada Industri Kilang Migas, Alkilasi adalah gabungan dari olefin

aromatik dengan hidrokarbon paraffin :

CH2=CH2 + (CH3)3CH → (CH3)3CCH2CH3

(Speight, James. 2002:3)

5

6

2.1.1 Proses Alkilasi

Macam - Macam Proses Alkilasi :

Proses alkilasi terbagi atas 2 macam :

Proses Thermal

Proses reaksi alkilasi ini menggunakan temperatur tinggi

serta tekanan tinggi untuk melakukan reaksi. Olefin yang

digunakan adalah ethylene, dan sebagai produk utama adalah

isoheksane (iCs). Reaksi dengan menggunakan thermal sekarang

ini jarang digunakan, karena selain tidak ekonomis, juga

produknya tidak memiliki ON yang tingi dibandingkan dengan

proses menggunakan katalis.

Proses Katalis

Proses reaksi alkilasi dengan menggunakan katalis adalah

dengan maksud mempercepat proses reaksi. Proses reaksi ini dapat

beriangsung pada tekanan dan temperatur rendah. Produk utama

adalah isooctane (iC8) denganangka oktan antara 90 - 95. Ada 2

macam katalis yang dapat digunakan untuk reaksi alkylasi, yaitu :

Dengan menggunakan hydrofluoric acid (HF)

Dengan menggunakan sulfuric acid (H2SO4)

2.1.2 Proses Reaksi Alkilasi Dengan Katalis H2S04

Dalam industri minyak bumi istilah alkilasi adalah

penambahan olefin sebagai gugus alkyl ke dalam isobutene. Olefin

yang digunakan adalah butilen, dengan maksud untuk

7

menghasilkan alkilat dengan angka oktan tinggi serta pemakaian

katalis lebih hemat dibandingkan dengan menggunakan olefin yang

lain (propylene atau anylene). Katalis yang digunakan adalah asam

sulfat (H2SO4). Pada umumnya feed alkilasi merupakan campuran

butana butilen yang berupa isobutena, isobutilen, butilen, normal

butana, Propana, dan mungkin Propana propilen dalam jumlah

kecil. Maka reaksi keseluruhan sampai mendapatkan hasil adalah

sangat komplek, secara sederhana reaksi antara butilen (C4=)

dengan isobutene (iC4) dapat digambarkan sebagai berikut :

C4= + iC4 iC8

Atau

CH3 CH3 CH3

CH2 =CH — CH2— CH3 + CH3 — CH CH3— C — CH2 — CH - CH3

CH3 CH3

Butylene Isobutene Isoktan

Pada tekanan atmosfir proses alkilasi dapat berlangsung

pada suhu rendah jika menggunakan bantuan katalis. Katalis akan

berperan sebagai pemacu reaksi sehingga kecepatan reaksi menjadi

lebih besar. Dengan Asam Sulfat atau isobutane bereaksi dengan

campuran isobutylene akan menghasilkan campuran isoktan

(C8H18) yang biasanya mempunyai angka oktan berkisar 92 – 94.

8

Komposisi-komposisi dari isomer-isomer yang terdapat dalam

alkilat, tergantung dari komposisi feed dan kondisi operasi alkilasi.

( SA Ir. Kardjono, 1999:10-8, Diktat 139 Proses Pengolahan

Minyak Bumi)

2.2 Peralatan Utama Unit Alkilasi H2SO4

Adapaun peralatan – peralatan utama pada di unit Alkilasi H2S04

secara garis besar terdiri atas 4 bagian, yaitu : (ST, Winarno,

2003:82)

2.2.1 Bagian Reaktor

Pada bagian ini berfungsi sebagai pengolahan awal feed

untuk unit alkilasi secara keseluruhan. Pada bagian ini terdapat

beberapa peralatan yang mempunyai fungsi masing-masing. Secara

intinya bagian reactor berfungsi sebagai tempat bereaksinya antara

molekul-molekul iC4 (isobutene) dengan molekul-molekul C4=

(butylenes) untuk membentuk isobutene (iCg) dengan bantuan

katalisator H2SO4. Katalisator H2SO4 yang digunakan untuk

membantu reaksi, yang disebut Fresh Acid.

2.2.2 Bagian Sistem Pendinginan ( Chilling System )

Untuk mendapatkan temperatur antara 0 - 10°C pada waktu

proses reaksi di dalam reaktor, digunakan propane cair sebagai

media pendingin. Propane cair untuk pendinginan digunakan

dengan sistem sirkulasi tertutup (close circulation).

9

2.2.3 Bagian Treating

Bagian ini berfungsi untuk menetralkan acid yang terdapat

dalam produk. Produk yang dihasilkan terlebih dahulu dinetralkan

dengan caustic soda.

2.2.4 Bagian Distilasi

Bagian ini berfungsi untuk memisahkan fraksi-fraksi yang

terdapat dalam Produk reaktor dengan perbedaan trayek didihnya.

Bagian distilasi terdiri dari 4 buah kolom fraksinator, yaitu :

a) Deisobutanizer Column

Berfungsi untuk memisahkan produk reaktor menjadi

campuran-campuran alkilat dan normal butane dengan

campuran-campuran propane dan isobutene berdasarkan trayek

didih.

b) Depropanizer Column

Berfungsi untuk memisahkan propane dari isobutene

(menghilangkan fraksi propane dari isobutene) berdasarkan

trayek didih.

c) Stabilizer Column

Berfungsi untuk memisahkan normal butane dengan

alkilat berdasarkan trayek didih.

d) Rerun Column

Berfungsi untuk memisahkan alkilat menjadi light

alkylate dan heavy alkylate berdasarkan trayek didih.

10

2.3 Alkylation Feedstocks

Olefin dan Isobutene digunakan sebagai umpan pada unit Alkilasi.

Sumber olefin adalah hasil dari catalytic cracking dan coking operations.

Butene dan propene adalah jenis olefin yang sering digunakan. Beberapa

kilang, termasuk pentene pada unit alkilasi umpan untuk mengurangi

tekanan uap gasoline FCC dan juga mengurangi angka bromin pada

gasoline blend akhir. Alkilasi pentene juga dianggap sebagai langkah

untuk mengurangi kandungan olefin pada campuran gasoline akhir dan

mengurangi efek pada ozon berkurang di atmosfir. Olefin dapat diproduksi

dengan dehidrogenasi paraffin dan isobutana direngkah sebagai umpan

pada unit alkilasi. (Gary, James H, 2001:220)

2.4 Reaksi Alkilasi

Pada proses alkilasi menggunakan fluoride atau asam sulfat

sebagai katalis, hanya isoparafin dengan karbon atom tersier, seperi

isobutana atau isopentana, yang dapat bereaksi dengan olefin. Pada

prakteknya, hanya isobutana yang digunakan dikarenakan isopentana

memilikiangka oktan yang cukup tinggi dan tekanan uap rendah yang

memungkinkan agar dapat efektif dicampur langsung menjadi produk

akhir gasoline. Proses menggunakan Asam sulfat sebagai katalis lebih

sensitive terhadap temperatur dibandingkan dengan proses Asam fluoride.

Pada kedua proses, volum asam yang digunakan setimbang dengan cairan

hidrokarbon yang dibutuhkan dan tekanan pada system harus dijaga untuk

menjaga hidrokarbon dan asam tetap pada fasa cair. Rasio isoparafin yang

11

tinggi digunakan untuk meminimalisasi polimerisasi dan meningkaykan

produk oktan. Yield, volatility, dan angka oktan adalah produk yang

dihasilkan dengan mengatur suhu, asam/rasio hidrokarbon, dan

isoparaffin/rasio olefin. Pada kondisi operasi yang sama, produk dari

fluorida dan asam sulfat proses alkilasinya hampir sama. Praktiknya,

bagaimanapun, plant beroperasi pada kondisi berbeda dan produk yang

dihasilkan menjadi. Variabel penting pada kedua proses ialah :

1. Temperatur reaksi

2. Acid strength

3. Konsentrasi Isobutana

4. Kecepatan Olefin

(Gary, James H, 2001:220, Petroleum Refining Technology and Economics 4th

Edition)

2.5 Produk Alkilasi

Sebagai tambahan pada aliran alkilat, produk meninggalkan unit

alkilasi yaitu propana dan normal butana yang masuk dalam keadaan jenuh

dan tidak jenuh ke aliran umpan sebanyak jumlah dari tar yang diproduksi

pada reaksi polimerisasi. (Gary, James H, 2001)

Produk alir yang meninggalkan unit alkilasi adalah :

1. LPG grade propane liquid

2. Butana liquid

3. C5 alkylate

4. Tar