bab iii_deskripsi proses

Kerja Praktek PT Pertamina (Persero) RU V Balikpapan Laporan Khusus

BAB III DESKRIPSI PROSESUmpan sweet naphtha dari NHTU sebelum masuk ke charge heater dicampur dahulu dengan gas hidrogen lalu dipanaskan pada Combined Feed /Effluent Exchanger, E-5-01. Umpan dingin dicampur dengan hidrogen, dipanaskan dan diuapkan seluruhnya dengan feed/reactor effluent heat exchanger sebelum memasuki charge heater F-5-01A. Pada aliran umpan jg diinjeksikan Propilene Dichloride (PDC) untuk menjaga keseimbangan air-klor untuk menstabilkan katalis. Penambahan PDC pada feed ini terjadi pada saat pabrik dalam keadaan star-up saja. Senyawa PDC berfungsi menyeimbangkan keasaman katalis, namun dengan katalis yang terlalu asam akan mengakibatkan perengkahan yang berlebihan dan mengganggu keseimbangan reaksi. Reaktor platformer terdiri dari 3 unit yang disusun secara seri dan antara tiap unit reaktor diselingi oleh interheater untuk menjaga temperatur sistem. Pada reaktor platformer terjadi beberapa reaksi isomerisasi, antara lain Dehidrogenasi naphtene menjadi aromatik : CH3 CH3 1,2-dimetil sikloheksana CH3 o-xylena CH3 + hidrogen 3H2

Isomerisasi naphtene siklo pentana menjadi siklo heksana CH3 metilsiklopentana sikloheksana

Dehidrosiklisasi parafin (n-heptana) menjadi naphtene (siklo heksana) : CH3 Jurusan Teknik Kimia UKI-Paulus Makassar

III-1


CH3--(CH2 )5--CH3 n-heptana

metilsikloheksana

+

H2 hidrogen

Umpan campuran ini kemudian dipanaskan sampai 543oC dan masuk ke dalam Reactor no. 1, C-5-01A dimana reaksi utama berlangsung. Effluent dari reaktor 1 bertemperatur 438oC, karena ada penurunan/kehilangan temperatur reaksi sebesar 105oC pada reaktor pertama. Penurunan temperatur yang besar ini diakibatkan oleh terjadinya reaksi aromatisasi yang sangat endotermis, sehingga banyak kalor yang diserap oleh reaksi dan mengakibatkan penurunan temperatur yang cukup besar pula. Kesetimbangan reaksi kimia yang diinginkan belum tercapai pada reaktor ini, sehingga diperlukan pemanasanan ulang dari umpan. Umpan campuran kemudian dipanaskan kembali di No.1 interheater F-5-01B dimana temperatur dikembalikan ke temperatur reaksi 543 oC. Reaktor No. 2, C-5-01B menerima umpan langsung dari F-5-01B pada 543 oC dan proses upgrading terus berlanjut pada laju yang lebih lambat dibandingkan reaktor pertama. Kehilangan temperatur di reaktor kedua kurang lebih 82 oC. Konversi total kesetimbangan kembali belum tercapai pada reaktor kedua, sehingga umpan kembali dipanaskan menjadi temperatur reaksi 543 oC pada No.2 Interheater F-5-01C. Reaksi kembali berjalan di reaktor terakhir, Reaktor No.3, C-5-01C dimana kehilangan temperatur karena clean-up reactions hanya 38 oC. Effluent dari reaktor ketiga bertukar panas dengan umpan campuran pada HE, E-5-01, sehingga temperaturnya menurun menjadi 124 oC. Reaktor platformer disusun seri untuk menaikkan konversi reaksi. Pada reaktor, umpan dan katalis masuk dari atas. Produk reaktor kemudian didinginkan lagi dan dikondensasikan dalam air pada Reactor Product Condenser, E-5-02A/B. Kemudian dalam Reactor Product Trim Cooler, E-5-03A/B effluent reaktor kembali didinginkan menjadi 38 oC dengan air laut sebagai media pendingin sebelum aliran berfase campuran ini memasuki Product Separator C-5-02. Sedangkan katalis perlu diregenarasi karena pada reaksi cracking umumnya akan terbentuk karbon (coke) yang melekat pada katalis. Karbon (coke) ini akan menempel pada katalis dan menutupi inti aktif katalis dan membuat katalis tidak aktif sehingga katalis perlu diregenerasi guna menghilangkan karbon (coke) yang melekat tersebut.

Jurusan Teknik Kimia UKI-Paulus Makassar III-2


Katalis masuk ke unit CCR didorong oleh gas inert yaitu nitrogen. Di dalam CCR, katalis mengalami proses regenerasi yaitu dengan membakar katalis dengan udara. Pembakaran ini berguna untuk membakar karbon (coke) yang melekat pada katalis menjadi CO dan CO2. Pada puncak CCR tower terdapat disengaging hopper yang berfungsi untuk memisahkan katalis dengan nitrogen. Katalis yang telah diregenerasi keluar dari bagian bawah CCR dan ditampung dalam surge hopper untuk diturunkan temperaturnya. Katalis kemudian dicampur dengan H2 untuk mereduksi katalis sehingga katalis siap digunakan kembali. Product Separator C-5-02 dirancang untuk menyediakan waktu tinggal yang cukup untuk fase gas dalam produk reaktor untuk lepas dan mencapai keadaan setimbang dalam kaitannya dengan separator liquid. Recycle Gas Compressor K-5-01 menghisap dari Product Separator C-5-02 dan mensirkulasikan kembali gas hidrogen untuk dicampur dengan umpan hidrokarbon segar yang akan memasuki Platformer dari Naphtha Hydrotreater Unit. Recycle Gas Compressor adalah kompresor setrifugal yang menghisap pada 7,25 kg/cm2g dan melepaskan keluaran pada 11,2 kg/cm2g. Steam yang menggerakkan turbin penggerak adalah steam 32 kg/cm2g. Cairan dari Product Separator ditransfer ke Recontact Drum C-5-04 dan bercampur dengan aliran net gas dalam Recontact Drum Cooler E-5-07. Campuran net gas-cairan produk ini didinginkan menjadi 38oC. Pengontakan ulang antara cairan produk dan net gas ini berfungsi untuk mengabsorpsi propana dan butana ke fasa cair sehingga kemurnian hidrogen dalam gas yang menuju plant 3 dan plant 4 meningkat. Propana dan butana yang terabsorpsi dalam cairan produk, nantinya dapat di-recovery sebagai produk LPG. Net gas dari Recontact Drum C-5-04 menuju Net Gas Wash Column dimana gas tersebut akan dikontakkan dengan larutan soda kaustik. Net Gas Wash Column berisi tumpukan 50 mm porcelain intalox saddle yang telah dibasahi larutan soda kaustik. Substansi asam, terutama asam klorida, dihilangkan dari aliran gas sebelum ditransfer ke unit lain. Larutan soda kaustik disirkulasi secara kontinu dengan pompa sirkulasi sementara sebagian aliran dialihkan untuk pembuangan, dan sebagian aliran di make-up. Cairan dari Recontact Drum C-5-04 pada 39,9 kg/cm2g dialirkan menuju Flash Drum C5-06 yang beroperasi pada tekanan 17,4 kg/cm2g. Karena penurunan tekanan tiba-tiba, hidrogen dan hidrokarbon ringan teruapkan dan dilepaskan ke sistem fuel gas. Cairan dari



Flash Drum dipompa ke Debutanizer C-5-07 via Debutanizer Feed/Bottom Exchanger E-5-08 dimana umpan menuju Debutanizer dipanaskan menjadi 191oC. Kolom debutanizer terdiri dari 30 tray yang beroperasi pada tekanan 18,3 kg/cm2g. Kolom dipanaskan oleh cairan bottom yang disirkulasi lewat Debutanizer Reboiler Heater F5-02. Debutanizer sendiri berfungsi untuk memisahkan fraksi-fraksi ringan (produk atas) berupa propana dan butana serta sekitar 20%nya adalah etana dan fraksi ringan lainnya. Produk atas ini kemudian dipompakan menuju LPG Recovery Unit, Plant 6. Produk bawah kolom debutanizer adalah produk akhir Platforming Unit, atau disebut Platformat dengan nilai oktan diatas 95. Platformat meninggalkan kolom debutanizer pada E-5-08 sehingga bertemperatur

106oC. Platformat kembali didinginkan lagi menjadi 38oC dan bertekanan uap sekitar 0,8 kg/cm2g sebelum akhirnya dibawa menuju tangki penyimpanan sebagai komponen blending gasoline. 3.1Process Flow and Equipment 1. Combined Feed/Effluent Exchanger (E-5-01) HE plate and frame, bertujuan menaikkan suhu umpan dari 120oC menjadi 425oC dengan media pemanas produk dari reaktor (477oC menjadi 129oC). Sebelum masuk ke preheater, umpan diinjeksikan gas H2 (recycle gas dari K-5-01). Apabila CCR (Catalyst Continuous Regeneration) tidak beroperasi dilakukan injeksi propylene dichloride dan air (exhaust condensate) untuk mengaktifkan sisi asam dari katalis (atau meningkatkan keaktifan katalis). Laju alir umpan 20 MBSD dengan ratio H2/HC sekitar 2,47 2. Reaktor (C-5-01 A/B/C) Tempat terjadinya reaksi aromatisasi/dehidrogenasi, hidrocraking, isomerisasi, dehidrosiklisasi dan desulfurisasi. Diasumsikan kenaikan 3oC temperatur proses dapat meningkatkan 1 nilai angka oktan. Reaksi bersifat endotermis, jadi diperlukan pemanasan sebelum memasuki reaktor untuk menjaga keseimbangan reaksi Heater yang digunakan (F-5-01) menggunakan bahan bakar fuel gas, terdiri dari 1 charge heater (F-5-01A) dan 2 buah interheater (F-5-01B dan F-5-01C).



Tabel 2.3 Kondisi operasi Heater Charge Heater Temp. Operasi (oC) Produk dari reaktor digunakan untuk memanaskan umpan pada E-5-01, kemudian didinginkan dengan reactor product condenser (Ea-5-02A/B) dan reactor product trim cooler (E-5-03A/B) dari suhu 129,7oC menjadi 47,9oC. 3. Product Separator (C-5-02) Bertujuan untuk menghasilkan residence time yang cukup untuk fase gas pada produk reaktor terpisah secara tepat dan mencapai titik kesetimbangannya. Recycle gas compressor (K-5-01) mengambil product gas yang banyak mengandung H2 untuk disirkulasikan kembali ke fresh feed yang memasuki unit Platforming. Kondisi operasi C-5-02 Level Tekanan Tout bottom product : : : 44.8% 7.5 kg/cm2 49oC F-5-01A 669 Interheater no. 1 F-5-01B 841 Interheater no.2 752

4. Recycle gas compressor (K-5-01) Merupakan kompresor centrifugal yang berfungsi mengambil suction produk separator pada 7.5 kg/cm2g dan discharge pada 11.2 kg/cm2g. 5. Net gas compression Proses Platforming menghasilkan lebih banyak gas H2 daripada yang diperlukan untuk reaksi. Net hydrogen yang dihasilkan terakumulasi di product separator (C5-02). Gas hidrogen masuk ke net gas compressor (K-5-02). Setiap compressor dilengkapi dengan dua buah double acting cylinders yang terdiri dari kompresi 2 stage. Cylinder Stage pertama dari 3 compressor mengambil suction pada product separator (C-5-02) dengan tekanan 7.25 kg/cm2g. Tekanan discharge pada 17.9 kg/cm2g, keluarannya didinginkan dengan interstage drum (C-5-03). C-5-03 bertujuan untuk memisahkan dan menghilangkan condensate cair hasil dari pendinginan pada gas stream.



Kemudian kompresi pada silinder stage kedua, tekanan naik dari 17.1 kg/cm2g menjadi 41.0 kg/cm2g. Discharge didinginkan dengan after cooler (Ea-5-05) hingga suhu 51.7oC. kemudian didinginkan dengan recontact drum cooler (E-5-07) sampai suhu 38oC (media pendingin Sea Cooling Water) sebelum dicampur dengan product separator cair dan dimasukkan ke recontact drum (C-5-04). 6. Recontact Drum (C-5-04) Recontact dari net gas dengan product separator bertujuan untuk menghasilkan absorbs dari propane dan butane pada fase liquidnya, untuk meningkatkan kemurnian hydrogen pada net gas yang akan ditransferkan ke plant 3, unit proses HCU dan plant 4, naphtha hydrotreater. Kondisi operasi C-5-04 : Level Tout reactor product : 45% : 49.82oC

7. Net gas wash column (C-5-05) Net gas dari C-5-04 masuk ke C-5-05 dimana net gas dikontakkan dengan larutan caustic untuk menghilangkan substansi asam, hydrogen chloride sebelum ditransferkan ke unit proses yang lain. Kondisi operasi C-5-05 diatur pada level 38%. 8. Product Flash Drum (C-5-06) Bertujuan untuk menurunkan tekanan sehingga hydrogen dan light end menguap untuk dilepaskan ke system fuel gas. Product liquidnya dipompakan ke debutanizer (C-5-07) melalui debutanizer feed/bottom exchanger E-5-08 untuk dipanaskan sampai suhu 191oC. Flash drum, C-5-06 diatur pada level 45%. 9. Product Stabilization Debutanizer (C-5-07) memiliki 30 tray, beroperasi pada tekanan 18.3 kg/cm2g. Kolom dipanaskan dengan sirkulasi bottom liquid dengan debutanizer reboiler heater (F-5-02). Overhead vapor terkondesasi ketika melewati debutanizer overhead condenser (Ea-5-09) dari suhu 65oC menjadi 54oC dan debutanizer overhead trim condenser (E-5-10) mencapai suhu 31.7oC. Produk hasil kondensasi dari debutanizer net product ditambah reflux liquid dan diakumulasi di debutanizer receiver (C-5-08). Hidrokarbon yang tidak terkondensasi dikembalikan ke flash drum (C-5-06) untuk dilepaskan ke sistem fuel gas. Reflux



kolom digunakan untuk keseimbangan panas, dipompakan kembali ke top tray dengan debutanizer reflux pump (G-5-02A/B). Secara prinsip net overhead product dari debutanizer adalah campuran dari propane dan butane dengan kandungan ethane dan lighter material mendekati 20%. Debutanizer bottom adalah hasil akhir dari unit platforming dan disebut platformate. Bottom product digunakan untuk memanaskan umpan debutanizer pada E-5-08 A/B/C, kemudian didinginkan dengan debutanizer bottom cooler debutanizer trim cooler (E-5-12) sampai suhu turun (59.78oC). 3.1Variabel Proses a) Tipe katalis Tipe katalis mempengaruhi secara langsung temperatur reaksi yang diperlukan untuk menghasilkan produk dengan bilangan oktan yang diharapkan. Variasi: b) Formulasi katalis dasar Kandungan klorida Kandungan platina Temperatur Reaktor Temperatur mengontrol kualitas produk. Pada Rule of Thumb disebutkan bahwa setiap peningkatan temperatur sebesar 30C maka angka oktan bertambah 1. Temperatur dapat diekspresikan dengan besaran WAIT (Weighted Average Inlet Temperature ) atau WABT (Weighted Average Bed Temperature) WAIT = (fraksi berat katalis reaktor 1 x temperatur masuk reaktor 1) + (fraksi berat katalis reaktor 2 x temperatur masuk reaktor 2) + (fraksi berat katalis reaktor 3 x temperatur masuk reaktor 3) WABT = (fraksi berat katalis reaktor 1 x temperatur rata-rata reaktor 1) + (fraksi berat katalis reaktor 2 x temperatur rata-rata reaktor 2) + (fraksi berat katalis reaktor 3 x temperatur rata-rata reaktor 3) Dengan temperatur reaktor rata-rata = 0.5 x (temperatur masuk reaktor + temperatur keluaran reaktor) (Ea-5-11) dan



Semakin besar WAIT maka reaksi dehidrogenasi dan hidrocracking meningkat pula, offgas dari stabilizer akan bertambah banyak, perolehan produk cair akan menurun, kemurnian H2 menurun dan laju pembentukan coke bertambah sehingga umur katalis akan semakin pendek. a) Tekanan Reaktor Tekanan mempengaruhi perolehan produk, temperatur yang dibutuhkan dan stabilitas katalis. Tekanan yang tinggi meningkatkan hydrocracking dan menurunkan aromatisasi. Tekanan rendah meningkatkan perolehan H2 dan reformat serta menurunkan temperatur yang diperlukan, akan tetapi pembentukan coke meningkat. Oleh karena itu, tekanan reaktor harus ditentukan pada kondisi optimal untuk proses cracking dan reforming. b) Space Velocity LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) Menunjukkan jumlah umpan (m3/jam) yang masuk ke reaktor per volum katalis pada semua reaktor (m3). Makin besar LHSV maka makin kecil kesempatan reaksi sehingga makin rendah pula kualitas produk WHSV (Weight Hourly Space Velocity) Menunjukkan jumlah umpan (ton/jam) yang masuk ke reaktor per jumlah berat katalis pada semua reaktor (ton). WHSV yang direkomendasikan sebesar 1.5 3 h-1. Jika kurang dari 1.5 h-1 maka reaksi hidrocraking akan meningkat sehingga laju pembentukan coke juga akan meningkat sedangkan jika lebih besar dari 3 h-1 maka waktu tinggal belum cukup sehingga kualitas produk tidak akan tercapai. a) Sifat Fisik dan Kimia Umpan Umpan pada platformat sebaiknya memiliki TBP pada rentang 428-806oC. Umpan dengan TBP dibawah rentang tersebut banyak mengandung nafta C5 yang susah teraromatisasi. Sedangkan jika umpan memiliki TBP yang lebih tinggi akan menyebabkan laju pembentukan coke yang lebih cepat dan menaikkan nilai end point platformat. Umpan nafta yang baik banyak mengandung C6+.



b)

Rasio H2/Hidrokarbon Rasio H2/HC merupakan perbandingan jumlah H2 dalam recycle gas yang disirkulasi oleh kompresor terhadap jumlah umpan yang diolah. Hidrogen yang direcycle memiliki pengaruh terhadap laju pembentukan coke pada katalis. Semakin besar rasio H2/HC akan menurunkan laju pembentukan coke akan tetapi akan menurunkan perolehan reformat. Ratio mol H2/HC yang digunakan adalah 2,52.

c)

Keseimbangan klorida air Jika terjadi penyimpangan pada keseimbangan ini, maka kinerja unit akan buruk dan keaktifan katalis akan berkurang. Klorida cenderung untuk meningkatkan reaksi perengkahan sedangkan air berguna untuk mendistribusikan fasa asam ini di permukaan katalis.


bab iii_deskripsi proses

Documents