1. INTRODUKSI

Proses UOP Sulfolane merupakan sebuah proses yang digunakan untuk mendapatkan senyawa aromatik dengan kemurnian yang tinggi melalui campuran hidrokarbon, seperti mereformasi petroleumnaptha (reformate), pyrolisis gasoline (pygas), atau coke-oven light oil.

Proses sulfolane mendapatkan namanya dari jenis solvent yang digunakan yakni tetrahydrothiophene 1,1-dioxide, or Sulfolane. Sulfolane pernah dikembangkan sebagai solvent oleh Shell pada awal tahun 1960 dan masih merupakan solvent yang paling efisien untuk digunakan sebagai agen untuk mendapatkan senyawa aromatik. Semenjak tahun 1965, UOP merupakan agen lisensi eksklusif untuk proses sulfolane. Pengembangan proses sulfolane banyak dikembangkan oleh UOP. Proses sulfolane dapat diaplikasikan sebagai kombinasi dari ekstraksi liquid-liquid (Liquid-Liquid Extraction/LLE) dan distilasi ekstraktif (extractive distillation/ED) atau, dengan umpan yang tepat hanya menggunakan ED. Pemilihan berdasarkan fungsi dari bahan baku dan proses objektif seperti yang telah dijelaskan diatas.

Proses Sulfolane biasanya tergabung dalam senyawa aromatik kompleks untuk mendapatkan produk benzena dan toluena dengan kemurnian tinggi dari bahan baku reformate. Dalam industri modern IOP terintegrasi sennyawa aromatik kompleks (Gambar 1.) unit sulfolane terletak di downstream dari reformate splitter column. Fraksi C6-C7 dari atas reformate splitter di masukan ke unit sulfolane. Ekstrak aromatik unit Sulfolane diperlakukan secara clay-treated untuk membersihkan sisa olefins, dan individual produk benzena dan toluena didapatkan melalui proses fraksinasi sederhana. Ampas paraffinic dari sulfolane unit biasanya tercampur dalam gasoline pool atau digunakan dalam solvents aliphatic.

Gambar 1. Sistem UOP kompleks aromatik terpadu

Proses sulfolane dapat juga menjadi cara untuk mengurangi konsentrasi benzena dalam pengilangan gas sehingga mendapatkan gasoline dengan keinginan dengan formula baru. Dalam tipikal aplikasi pengurangan benzena (Gambar 2.), bagian dari debutanized reformate dikitimkan ke reformate splitter column. Jumlah dari reformate yang dikirimkan ke splitter bergantung dari derajat benzena yang harus dikurangi. Dengan membypass beberapa

reformate disekitar splitter dan menkombinasinya dengan splitter bottoms menghasilkan konsentrasi benzena akhir yang terkontrol. Splitter benzene-rich diatas dikirimkan ke unit sulfolane, dimana terjadi produksi produk benzena dengan kemurnian tinggi sehingga dapat dijual ke pasar petrochemical. Sisa ampas dari unit sulfonate dapat dimasukan kembali ke gasoline pool atau meningkatkan unit isomerasi.

Gambar 2. Aplikasi Pengurangan Benzena

Perkembangan dalam proses sulfolane telah membuka jalan untuk aplikasi dari penggunaan unit ED sendiri yang biasanya menggunakan kombinasi unit LLE/ED. Untuk laju alir umpan yang sama, sebuah proses unit ED memakan biaya sekitar 80% dari total pemasangan unit kombinasi LLE/ED. Aplikasi dari penggunaan unit ED lebih diutamakan ketika umpan sulfolane banyak mengandung senyawa aromatik. Dalam kasus ini, akan lebih sedikit ampas yang harus dididihkan di atas dari proses kolom ED, yang mana memakan banyak energi.

Faktor yang memengaruhi pemilihan ekonomis : Merubah peralatan baru Biaya dari utilitas Komposisi Feed (boiling range, non aromatics, impurities) Spesifikasi Produk

2. PEMILIHAN SOLVENT

Kesesuaian dari solvent untuk ekstraksi aromatik melibatkan hubungan antara kapasitas dari suatu solven untuk mengabsorbsi aromatik (solubility) dan kemampuan solvent untuk terdiferesiasi antara aromatic dan nonaromatic (selektifitas). Sebuah studi dari pelarut polar biasa digunakan dalam ekstraksi aromatik untuk mengungkap beberapa kesamaan :

Ketika hidrokarbon mengandung jumlah atom karbon yang sama ketika dibandingkan, solubilitas turun dengan urutan : aromatik-napthenes-olefins-paraffins

Ketika hidrokarbon merupakan seri yang homolog ketika dibandingkan, solubilitas turun ketika berat molekul meningkat

Selektifitas dari solvent menurun ketika terdapat hidrokarbon, atau loading, dari fasa solvent meningkat.

Terlepas dari kesamaan umum ini, macam-macam pengunaan solvent komersil yang digunakan untuk menghasilkan senyawa aromatik memiliki perbedaan signifikan secara kuantitatif. Sulfolane menunjukkan senyawa aromatik dengan solubilitas yang lebih baik dalam suatu selektifitas dibandingkan solvent lain yang komersil. Konsekuensi praktikal dari perbedaan-perbedaan ini ialah desain ekstraksi unit untuk menggunakan solvent sulfolane membutuhkan laju alir sirkulasi yang lebih rendah sehingga mengkonsumsi energi yang lebih rendah.

Sebagai tambahan terhadap kemampuan luarbiasa dalam solubilitas dan selektifitas, pelarut sulfolane memiliki tiga keuntungan khusus secara sifat fisika yang memberikan dampak signifikan dalam investasi pabrik dan biaya operasi :

High specific gravity (1,26) Dengan hal ini senyawa aromatik yang dapat dieksploitasi menggunakan sulfolane dapat maksimal dengan menjaga perbedaan densitas yang besar antara hidrokarbon dan fasa solvent dalam ekstraktor. Perbedaan densitas yang tinggi ini meminimalisir kebutuhan diameter ekstraktor. Tingkat densitas yang tinggi dari fasa liquid dalam ED section juga meminimalisir ukuran dari peralatan yang digunakan

Low specific heat (0,4 cal/goC) Hal ini menyebabkan sulfolane mengurangi beban panas dalam fractionators dan meminimalisir tugas dari solvent heat exchangers.

High Boiling Point (287oC) Titik didih sulfolane lebih tinggi daripada aromatik berat yang ingin didapatkan, sehingga memfasilitasi separasi dari solvent dari ekstrak aromatik.

3. KONSEP PROSES

Proses sulfolane mengkombinasi ekstraksi liquid-liquid dan Extractive distilattion dalam suatu proses unit. Cara operasi ini memiliki beberapa keuntungan umum dalam perolehan senyawa aromatik :

Dalam sistem ekstraksi liquid-liquid, komponen non-aromatik ringan lebih mudah larut dalam pelarut dibandingkan senyawa non-aromatik yang berat. Sehingga, liquid-liquid ektraksi lebih efektif untuk separasi aromatik dalam kontaminan tinggi daripada yang ringan.

Dalam ekstraktif distillation, komponen ringan non-aromatik lebih siap untuk dilucuti dari pelarut dibandingkan non aromatik berat. Sehingga ED lebih efektif dalam separasi aromatik dengan kontaminan yang ringan.

Maka dari itu, ekstraksi liquid-liquid dan ED menghasilkan fitur yang saling komplementer. Kontaminan yang susah dihilangkan pada satu seksi dapat dengan mudah dihilangkan pada seksi yang lain. Kombinasi dari teknik ini memperoleh treatment yang efektif dari bahan baku dengan titik didih yang lebih luas dibandingkan satu teknik digunakan salah satu.

Proses dasar dari konsep ini diilustrasikan dalam Gambar 3. Solvent dimasukan pada atas dari ekstraktor utama dan mengalir kebawah. Umpan hidrokarbon dimasukan pada bagian bawah dan mengalir keatas, aliran secara countercurrent. Selagi fasa solvent mengalir kebawah, solvent terpecah menjadi tetesan halus dan didispersikan kembali ke fasa gidrokarbon melalui seccessive tray. Pelarut dengan menyerap secara selektif komponen aromatik dari umpan. Namun demikian, karena proses separasi tidak ideal, beberapa pengotor aromatik juga terabsorb. Sejumlah besar dari hidrokarbon non aromatik tersisa dalam fasa hidrokarbon dan dibuang ke ekstraktor utama sebagai ampas.

Fasa solvent, yang kaya dengan senyawa aromatik, mengalir kebawah dari ektraktor urama ke ekstraktor backwash. Disana fasa solvent dikontakan dengan aliran dari hidrokarbon senyawa nonaromatik ringan dari atas extractive stripper. Senyawa nonaromatik ringan menggantikan senyawa pengotor nonaromatik berat dari fasa solvent. Senyawa nonaromatik berat kemudian masuk kembali ke fasa hidrokarbon dan meninggalkan ektraktor dengan ampas.

Solvent yang kaya dari bawah dari backwash ekstraktor, hanya mengandung senyawa pengotor nonaromatic ringan dikirimkan ke ektraktif stripper untuk purifikasi final dari produk aromatik. Pengotor non aromatik ringan kemudian di singkirkan dari atas dalam ektraktif stripper dan di recycle ke backwash ekstraktor. Aliran aromatik yang dimurnikan atau ekstrak dikeliarkan dalam fasa solvent dibawah kolom solvent recovery, dimana produk ekstrak dipisahkan dari solvent melalui distilasi.

Pada gambar 3 juga ditunjukkan koefisien aktifasi atau nilai K, untuk masing-masing seksi dari separasi. Nilai dari K dalam ektraksi di analagoikan sebagai volatilitas relatif dalam distilasi.Nilai dari Ki menunjukkan kemampuan solvent untuk menangkis komponen i dan didefinisikan sebagai fraksi mol dalam kompoen i dalam hidrokarbon fasa Xi, dibagi dengan fraksi mol dalam komponen i dalam fasa solvent Zi. Semakin rendah nilai Ki, semakin tinggi solubilitas dari komponen i dalam fasa solvent.

Gambar 3. Konsep Proses Sulfolane