EVALUASI REAKTOR FIXED BED SWEETENING SECTION

MERKAPTAN OKSIDASI AVTUR

Reaktor

Suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, dari

suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya yang terjadi dengan sendirinya atau

dengan bantuan energi seperti panas.

Reaktor Merox yang digunakan pada Unit 1600 di FOC I merupakan jenis

Sweetening Minalk Process Reactor. Seperti yang sudah dijelaskan, bahwa reaktor ini

memiliki fixed bed dan membutuhkan kaustik untuk mempertahankan suasana basa

dalam reaktor. Sistem Minalk Process Reactor memungkinkan efisiensi penyerapan

kaustik dari hidrokarbon secara maksimal sehingga tidak dibutuhkan lagi penyerapan

dengan karbon aktif setelahnya. Selain tipe sweetening, ada pula tipe extracting untuk

reaktor merox.

Gambar 1. Reaktor Fixed Bed

Gambar 2. Merox Reactor

Gambar 3. Katalis activated charcoal

Kelebihan fixed bed reactor

a) Lifetime katalis lebih panjang

b) Tidak membutuhkan operator yang banyak

c) Hasil dari spent kaustik yang kontinyu sedikit

d) Modal dan biaya perawatannya lebih murah.

Kekurangan fixed bed reactor

a) rate transfer massa dan transfer panas rendah

b) pemindahan katalis sangat sulit dan memerlukan shut down alat

c) konversi lebih rendah

Cara kerja reaktor ini adalah reaksi oksidasi untuk mengubah senyawa merkaptan dalam

kerosene menjadi disulfida pada avtur yang tidak korosif. Proses ini menggunakan katalis “iron

group metal chelate” dalam suasana basa. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan produk

kerosene yang sesuai dengan sepesifikasi aviation fuel (avtur).

Reaksi oksidasi mercaptan dengan udara secara keseluruhan adalah sebagai berikut:

4RSH + O2 2RSSR + 2H2O

Mercaptan dengan berat molekul lebih rendah larut ke NaOH. Reaksi yang terjadi:

4RSH + 4NaOH 4NaSR + 4H2O

Reaksi ini dilakukan pada suhu yang rendah dan suasana basa. Kemudian merchaptan dioksidasi

dengan reaksi sebagai berikut :

4NaSR + O2 2H2O + 2RSSR

Proses oksidasi mercaptan dilakukan dengan cara menaikkan temperatur, menambah jumlah

udara, dan meningkatkan konsentrasi katalis.

Proses yang terjadi pada unit ini dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu:

a) Pretreatment

Tujuannya adalah untuk mengambil H2S atau asam naphthenik pada umpan, sebab bisa

bereaksi dengan NaOH pada unggun katalis yang dapat mengurangi aktivitas katalis. Selain itu,

pencucian kerosene dengan kaustik konsentrasi rendah dapat mencegah terbentuknya emulsi.

Kerosene dari CDU I masuk ke caustic prewash drum 16V-1 untuk dikontakkan dengan

NaOH 2°Be’, yang digunakan untuk mengekstrasikan merchaptan. Dari 16V-1, kerosene

masuk ke sand filter 16C-1 untuk mengambil senyawa caustic dan zat pengotor.

a) Sweetening

Yaitu proses oksidasi mercaptan menjadi disulfide. Reaktor yang digunakan adalah fixed

bed dengan katalis activated charchoal yang ditambah merox catalyst dan dibasahi dengan

NaOH. Katalis diabsorbsi ke unggun dengan dilarutkan dengan metanol. Agar kondisi unggun

tetap dalam suasana basa, unggun dijenuhkan secara teratur dengan NaOH setiap 5-10 hari.

Kerosene dari 16V-1 dicampur dengan udara bertekanan pada air mixer 16M-1 lalu masuk

ke Merox reaktor 16R-1. Umpan masuk dari puncak melalui distributor dan mengalir lewat

unggun untuk mengoksidasi mercaptan disulfid.

b) Post Treatment

Kerosene dicuci dengan air untuk mengambil sisa kaustik dan surfactant. Kerosene

kemudian dibebaskan dari air pada salt dryer dan dilewatkan pada clay treater untuk

mengambil tembaga dan surfactant yang tidak larut dalam air. Proses ini bertujuan untuk

memperbaiki warna produk akhir agar sesuai dengan spesifikasi.

Dari reaktor, kerosene dikirim ke caustic settler 16V-4 untuk mengendapkan senyawa

kaustik. Kerosene bebas senyawa kaustik kemudian masuk ke water wash drum 16V-5, lalu

masuk ke salt filter 16C-2 dan clay filter 16C-3 untuk menyingkirkan kontaminan dari air tahap

akhir agar sesuai dengan spesifikasi jet fuel.

Variabel-variabel yang berpengaruh di reaktor adalah:

1) Caustic Soda

Reaktor terdapat satu bed activated charcoal yang diselubungi dengan catalyst dan

dibasahi dengan larutan caustic soda berdasarkan disain adalah 15 % settler volume.

Penggantian dengan fresh caustic soda secara periodik sangat membantu untuk menaikkan

efektivitas katalyst.

2) Reactor Operating Temperature

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu

rekasi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak,

sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar dan

sebaliknya. Suhu reaktor sesuai disain adalah 40 – 50°C.

3) Tekanan Sistem Unit Merox

Tekanan sistem sesuai disain adalah 3,5 kg/cm2, akan berpengaruh pada sifat kelarutan

(solubility) udara pada stream umpan. Dengan solubility udara yang rendah akan

menyebabkan terbentuknya ruang gas pada reaktor yang berpotensi terjadinya channeling

sehingga dapat menyebabkan berkurangnya luas permukaan kontak katalis.

4) Disain Umpan

Desain umpan ini dipengaruhi oleh komposisi dalam umpan yang mempengaruhi

kondisi operasi proses, berikut desain secara umum untuk kerosene.

No Pemeriksaan Metode Hasil

1 Distilation, % vol ASTM D-86 0CIBP 1455 15910 16530 17550 18370 19590 21595 226FBP 240

2 Specific Grafity (60/600F) ASTM D-129 0,793 Mercaptan Sulfur, ppm for ALC ASTM D-3227 120-150

°API =SG 60/60 °F

141,5131,5

T90% °F T10% °FSlope =

80

T10% + (2 X T50%) + T90%VABP=

4

Permasalahan di Reaktor

Kandungan Merkaptan yang melebihi desain

Dari data disain di atas dapat dihitung :

- °API

……………………(3.5)

- Slope

……………………(3.6)

- Volume Average Boiling Point, Deg. F (VABP)

………………(3.7)

- Mean Average Boiling Point, Deg. F (MeABP)

MeABP = VABP + Correction MeABP …………………………..(3.8)

Correction MeABP dari Figure 1

- Molecular Wieghts dari Fig 2 atau 1 Merkaptan dengan Berat Molekul rendah lebih

mudah diekstraksi (Secondary dan Tertiary Mercaptan lebih sulit diekstraksi daripada

merkaptan normal).

- 5

1,125

Figure 1

Figure 2

°API =SG 60/60 °F

141,5

= 47,614

131,5

(1,8 X 215 + 32) (1,8 X 165 + 32)Slope =

80

= 1,125

(1,8 X 165 + 32) + 2 X (1,8 X 183 +32) + (1,8 X 215+32)VABP=

4

Penanggulangan

Persamaannya :

4RSH + O2 2RSSR + 2H2O

Dari persamman reaksi ini didapat perbandingan mol RSH : mol O2 = 4:1, maka

perbandingan massanya adalah 4 X berat molekul RSH : 1 X berat molekul O2.

Dari data spesifikasi umpan menurut desain, dapat dikalkulasi berat molekul kerosene,

yaitu :

- Langkah I: menghitung °API kerosene :

- Langkah II: menghitung Slope kerosene :

- Langkah III: menghitung Volume Average Boiling Point (VABP), °F kerosene :

- Langkah IV menghitung Mean Average Boiling Point (MeABP) , °F kerosene:

MeABP = VABP + koreksi MeABP

= 367,7 5

= 362,7 °F

- Langkah terakhir mencari berat molekul kerosene (Molecular Wieghts) yaitu (MW) = 148

Dari MW kerosene = 148, maka MW RSH = (148 -1) + 32 + 1

= 180

Batasan RSH dalam umpan adalah 120 – 150 ppm.wt :

a. Kebutuhan udara untuk oksidasi 120 ppm.wt RSH :

=1 000 000

120

= 0,25428 ton/day RSH

X 2119 ton/day

=massa RSH

massa O2X 0,25428 ton/day RSH

=4 X 180

1 X 32X 0,25428 ton/day RSH

= 0,0113 ton/day O2

=21

100X 0,0113 ton/day O2

% konversi =Disain feed (tpsd) * (disain feed – disain produk RSH)

Aktual feed (tpsd) * (aktual feed – aktual produk RSH)

- Menghitung RSH dalam 2119 ton/day umpan adalah

- Maka kebutuhan O2 untuk oksidasi adalah

- O2 dalam udara diasumsikan 21%, maka untuk udaranya adalah

= 0,05382 ton/day

- Jika diasumsikan grafik Air Injection Rate Vs Feed Rate 110% maka :

= 110% X 0,05382 ton/day

= 0,0592 ton/day.

b. Kebutuhan udara untuk oksidasi 150 ppm.wt RSH :

Dengan cara perhitungan yang sama, didapat = 0,07333 ton/day.

Dari table Mercaptan Sulfur Content dan FBP paling menonjol diatas disain.

Kemudian dikalkulasi prosentase konversi dengan rumus :

Analisa Kandungan Mercaptan Outlet 16R-1Feed, ton/day RSH,ppm %

KonversiDisain Aktual Inlet disain

Outlet Disain

Inlet Aktual

Outlet Aktual

2119 1376 150 10 189 16 80,242119 1273 150 10 190 16 74,672119 1408 150 10 191 20 81,16

Kandungan mercaptan umpan tinggi rata-rata 190 ppm vs disain 150 ppm. Ini

menyebabkan reaktor bekerja keras sehingga berpengaruh terhadap hasil reaksi.

EVALUASI REAKTOR FIXED BED SWEETENING SECTION MERKAPTAN OKSIDASI AVTUR

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pemecahan Masalah Teknik

Kimia

(PMTK)

Disusun Oleh :

Devian Rayanto (091424007)

POLBAN

Dosen Pengajar : Ir. Muchtar Ghozali M.Sc.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHTEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

PEMECAHAN MASALAH DISTILASI

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pemecahan Masalah Teknik

Kimia

(PMTK)

Disusun Oleh :

Devian Rayanto (091424007)

POLBAN

Dosen Pengajar : Ir. Muchtar Ghozali M.Sc.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHTEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

PEMECAHAN MASALAH DISTILASI

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pemecahan Masalah Teknik

Kimia

(PMTK)

Disusun Oleh :

Nadya Anwar (091424018)

POLBAN

Dosen Pengajar : Ir. Muchtar Ghozali M.Sc.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHTEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013