BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini minyak bumi memegang peranan yang sangat penting dalam

memenuhi energi dunia. Hampir semua aktifitas sehari-hari memanfaatkan

minyak bumi dan hasilnya. Oleh karena itu, minyak bumi merupakan komditi

penting bagi perekonomian suatu negara.

Indonesia merupakan negara yang kaya akan bahan tambang minyak

bumi. Sebagai pemasukan devisa negara, sampai saat ini minyak bumi masih

menjadi primadona. Minyak bumi sebagai sumber energi merupakan kekayaan

alam yang sangat dibutuhkan manusia dalam memenuhi kebutuhan hidupnya.

Minyak bumi tersebut dapat menghasilkan berbagai macam pelumas, juga sebagai

bahan industri yang ekonomis. Inilah sebabnya minyak bumi disebut memiliki

nilai strategis.

Minyak bumi mentah (crude oil) adalah cairan coklat kehijauan hingga

hitam yang terdiri dari karbon dan hidrogen. Minyak bumi merupakan campuran

yang sangat komplek, mengandung ribuan senyawa hidrokarbon tunggal mulai

dari yang paling ringan seperti gas metana sampai dengan aspal yang berat dan

berwujud padat. Produksi komersial minyak bumi dimulai pada tahun 1857 dan

sejak itu produksi terus meningkat.

Berbagai teori bermunculan untuk menjelaskan asal minyak bumi.

Teori yang paling popular adalah organic source materials. Teori ini menyatakan

bahwa binatang dan tumbuhan- tumbuhan berakumulasi dalam tempat yang

sesuai, jutaan tahun yang lalu, seperti dalam swamps, delta atau shallow dalam

laut. Disana bahan organik akan terdekomposisi secara parsial dengan bantuan

bakteri. Karbohidrat dan protein dipecah menjadi gas–gas atau komponen yang

larut dalam air dan terbawa pergi oleh air tanah. Sedangkan lemak- lemak yang

tertinggal dan bahan – bahan yang terlarut, diubah secara perlahan – lahan

menjadi minyak bumi melalui reaksi yang menghasilkan bahan- bahan dengan

titik didih rendah. Cairan minyak bumi yang dihasilkan kemudian dapat berpindah

ke pasir alam atau reservoir batu kapur. Pembentukan petroleum bearing

1

diperkirakan kurang dari 300 juta tahun. Katalis akan terdapat di alam, demikian

juga ditemui bahan radioaktif yang turut mempercepat reaksi. Berdasarkan

mekanisme ini, diduga minyak mentah yang lebih tua telah bereaksi secara

sempurna. Oleh karena itu minyak mentah tersebut akan mengandung lebih

banyak fraksi ringan seperti gasoline dan kerosin. Minyak yang diperoleh dalam

pembentukan yang lebih dalam cenderung lebih ringan.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak Bumi

Minyak dan gas bumi merupakan sumber energi utama yang sejak dulu

hingga saat ini dimanfaatkan oleh manusia di dunia dalam memenuhi

kebutuhannya baik kebutuhan primer, sekunder maupun tersier. Kebutuhan ini

terus meningkat sejalan dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi.

Peningkatan ini bukan hanya dari segi kuantitas tetapi juga dari segi kualitas dan

ragam kebutuhan. Untuk itu industri minyak dan gas memiliki peranan yang

sangat penting sebagai sarana dalam memenuhi kebutuhan energi tersebut.

Minyak bumi adalah campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon dengan

berbagai komposisi yang terdapat di dalam bumi. Dari beberapa ahli, diketahui

bahwa terdapat dua teori pembentukan minyak bumi, yaitu teori Biogenik dan

Abiogenik. Teori Biogenik menyatakan bahwa minyak bumi dihasilkan dari hasil

proses perubahan materi organik karena adanya tekanan dan pemanasan selama

kurun waktu tertentu sedangkan teori Abiogenik menyatakan bahwa minyak bumi

telah ada sejak terbentuknya bumi dan sifatnya mengalir serta terkumpul pada

tempat-tempat tertentu. Akan tetapi, teori Biogenik lebih dikenal karena sebagian

besar para ahli menyakini bahwa minyak bumi terbentuk dari binatang dan

tumbuhan laut yang tekubur selama jutaan tahun oleh pengaruh lingkungannya,

yaitu temperatur, tekanan, kehadiran senyawa logam dan mineral, letak geologis

serta waktu proses perubahan.

Pengaruh lingkungan pada proses pembentukan minyak bumi

menyebabkan minyak bumi akan mempunyai komposisi yang berbeda dari satu

tempat dengan tempat lainnya. Berdasarkan perbedaan komposisinya, minyak

bumi dapat diklasifikasikan menjadi minyak bumi parafinik (paraffinic-base

crude oil), minyak bumi naftenik (naphthene-base crude oil), dan minyak bumi

aromatik (aromate-base crude oil). Minyak bumi ini digunakan untuk

menghasilkan berbagai macam bahan bakar, diantaranya LPG, premium,

kerosene, avtur, solar serta bahan lainnya seperti aspal, pelumas, bahan pelarut,

lilin dan bahan baku petrokimia.

3

Pengilangan minyak bumi bertujuan untuk mengubah minyak mentah

dengan berbagai proses menjadi suatu produk yang ekonomis dan dapat

dipasarkan. Dalam kilang minyak bumi, dikenal beberapa proses pengolahan yang

dapat dikategorikan sebagai proses pemisahan fisis, proses konversi kimia dan

proses treating. Proses pemisahan dan treating secara fisis pada umumnya

merupakan proses pengolahan pertama atau dikenal dengan Primary Processing,

sedangkan proses konversi dan treating yang disertai dengan perubahan kimia

merupakan proses lanjutan atau Secondary Processing. Salah satu perusahaan

yang bergerak dalam bidang pengilangan minyak bumi ini adalah PT.

PERTAMINA (Persero).

2.2 Naphta

Naphta adalah produk hidrokarbon cair yang dihasilkan dari pengolahan

minyak bumi yang mempunyai sifat mudah menguap dan sangat mudah terbakar.

Naphta digunakan sebagai komponen pembuatan Mogas (Motor Gasoline), bahan

pelarut (solvent) dan sebagai bahan baku industri petrokimia. Naphta dihasilkan

dari proses distilasi minyak bumi dan hasil konversi (Reforming dan Cracking)

produk minyak bumi lainnya.

2.3 Hydrotreating

Treating adalah proses penghilangan sebagian atau seluruhnya, pemisahan

atau pengubahan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan dalam minyak mentah,

produk tengah dan produk akhir. Senyawa-senyawa tersebut dapat berupa unsur-

unsur, baik logam (besi, logam berat), maupun non-logam (phospor, natrium),

senyawa organik, asam neftik, maupun H2S, NaCl, dll.

Hydrotreating adalah operasi ringan untuk menstabilkan produk petroleum

atau menghilangkan elemen asing didalamnya. Satabilisasi dihasilkan dengan

mengubah bahan reaktif menjadi yang kurang reaktif yang mengacu pada variasi

proses hidrogenasi katalitik untuk menjenuhkan hidrokarbon yang tidak jenuh.

Elemen asing dihilangkan oleh hidrogenasi termasuk didalamnya sulfur, nitrogen,

oksigen, halida, dan trace metal. Hydrotreating dapat diterapkan pada stok dari

semua fraksi titik didih, yaitu dari nafta ringan sampai minyak pelumas. Saat ini

hydrotreating digunakan secara luas untuk mengkonversikan umpan fraksi berat

dan untuk meningkatkan kualitas produk akhir.

4

2.4 Impurities

Fungsi utama unit NHDT adalah untuk menghilangkan impurities dalam

fraksi naphta yang akan diolah dalam unit platforming. Dalam operasi platforming

kinerja katalis akan menurun seiring dengan umur katalis. Salah satu penyebab

penurunan kinerja ini adalah racun katalis (impurities naphta) yang menempel

pada permukaan katalis. Senyawa-senyawa yang dapat digolongkan sebagai racun

katalis platforming adala sulfur, nitrogen, air, dan logam. Terdapat enam jenis

reaksi pada unit pemrosesan hydrotreating, yakni:

a. Reaksi Pengusiran Belerang (Hydrodesulfurisasi)

Didalam umpan unit Platforming yang menggunakan ”bimetallic catalyst”

kandungan belerangnya tidak diperbolehkan melebihi 0,5 ppm. Untuk

menjaga keaktifan katalis dan operasi secara optimal. Bila kandungan

belerang makin rendah reaksi pada katalis di Platforming sangat efektif.

Oleh sebab itu dianjurkan kandungan belerang dijaga lebih kecil dari 0,5

ppm. Secara umum kandungan belerang dijaga mantap 0,2 ppm atau lebih

rendah.

Pada umumnya reaksi hydrogenasi belerang terjadi sebagai berikut :

Senyawa Mercaptan

Senyawa Sulfida

Senyawa Disulfida

Senyawa Sulfida pada Siklis

Senyawa Thiopenik.

b. Reaksi Pengusiran Nitrogen

Reaksi pengusiran nitrogen lebih sukar dibandingkan dengan pengusiran

Sulfur dalam Hydrotreating Naphta. Kecepatan reaksi denitrifikasi 1/5

dari desulfurisasi. Pada Straight Run Naphta umumnya kandungan

nitrogen lebih sedikit dibandingkan sulfur meskipun demikian apabila

katalis pada Platforming adalah bimetallic, pengusirannitrogen ini perlu

mendapat perhatian karena jumlahnya dibatasi maksimum 0,5 ppm

bahkan dianjurkan kurang dari 0,5 ppm. Setiap senyawa nitrogen yang

ikut dalam reaktor platforming akan bereaksi membentuk amonium

chlorida yang akan membentuk deposit pada lintasan edaran gas atau pada

5

Overhead Stabilizer. Oleh sebab itu proses pengusiran nitrogen menjadi

lebih penting terutama Unit Naphta Hydrotreating yang mengolah

Cracked Naphta. Pada umumnya Cracked Naphta lebih banyak

mengandung senyawa nitrogen dari pada Straight Run Naphta. Misalnya :

Pyridine

Quinoline

Pyrrole

Methylamine.

c. Reaksi Pengusiran Oksigen

Pada umumnya senyawa oksigen dalam senyawa organik mudah

dihidrogenasi membentuk air. Misalnya fenol bisa dihilangkan dalam

naphta hydrotreating melalui hidrogenasi ikatan karbon hidroksil

membentuk air dan molekul aromatis yang bersesuaian.

d. Penjenuhan Olefin

Pada Straight Run Naphta umumnya mengandung olefin dalam jumlah

yang sangat kecil, bahkan kadang-kadang tidak ada, tetapi Cracked

Naphta sangat banyak olefin yang dikandung. Kecepatan reaksi

penjenuhan olefin hampir sama dengan desulfurisasi. Dalam pengolahan

Cracked Naphta yang mengandung olefin sangat tinggi perlu

pertimbangan yang bijaksana, karena panas yang ditimbulkan sangat

tinggi, perlu pengamatan yang teliti.

e. Reaksi Pengusiran Halida

Reaksi pengusiran halida dengan hydrogen pada unit Naphta

Hydrotreating membentuk asam halida, yang kemudian akan larut

kedalam air pencuci yang diinjeksikan atau bersama-sama ke overhead

gas stripper. Reaksi pengusiran halida dari senyawa organik halide lebih

sukar jika dibandingkan dengan reaksi desulfurisasi. Pada kondisi operasi

yang biasa digunakan untuk pengusiran sulfur dan nitrogen, reaksi

pengusiran halida hanya mencapai hasil< 90 %.

Sedangkan pada kondisi operasi yang optimum maksimum mencapai

hasil 90%. Hal tersebut berarti bahwa umpan Platforming masih

mengandung halida, oleh sebab itu dianjurkan untuk memeriksa

6

kandungan halide padawaktu tertentu, apabila kandungan halide cukup

tinggi dalam umpan Platforming (tidak memenuhi persyaratan), maka

kondisi operasi harus dirubah. Perlu diketahui bahwa menaikkan suhu

operasi dengan tujuan meningkatkan reaksi pengusiran halide sangat

sukar dan hasilnya sangat korosif.

f. Reaksi Pengusiran Logam

Kandungan metal dalam naphtha pada umumnya sangat kecil (dalam

ppb). Katalis naphtha hydroterating dirangcang dapat mengurangi

kandungan logam sampai sebesar 5 ppm minimum, pada kondisi operasi

yang normal. Hampir semua logam-logam yang terusir dari naphtha

mengendap pada permukaan katalis.Apabila jumlah endapan metal makin

banyak maka dapat ditandai pada reaksi desulfurisasi akan menurun. Pada

analisaendapan logam pada katalis yang usang ternyata mengandung

logam-logam ;arsen, besi, kalsium, magnesium, phospor, timbal, silikon,

tembaga, natrium. Reaksi pengusiran logam dari umpan oleh katalis

umumnya terjadi pada plug flow. Endapan besi banyak menempel pada

katalis yang ditempatkan pada beds yang paling atas berupa senyawa pirit.

Logam arsen merupakan logam yang sangat meracuni keaktifan katalis

meskipun jumlahnya pada umumnya kecil (±1ppb) tetapi merupakan

racun platina yang jahat. Endapan arsenik sebanyak 3% berat atau lebih

sangat menghambat aktifititas terhadap desulfurisasi. Kontaminasi dari

timbal dapat disebabkan oleh umpan naphtha yang berasal dari

kapalataure processing slop yang mengandung timbal. Natrium, kalsium,

dan magnesium biasanya disebabkan oleh kontaminasi air laut atau

chemical addictive yang digunakan. Penggunaan chemical corrosion

inhibitor untuk overhead fraksional kolom atau antidfoaming atau

dipertimbangkan jumlah pospat atau silikon yang mungkin ada. Reaksi

pengusiran logam berjalan sangat baik pada suhu diatas 315°C (600°F),

pada kondisi ini 2-3% berat metal mengendap pada katalis, apabila jumlah

endapan tersebut makin bertambah maka katalis cenderung menjadi jenuh

secepatnya, dan logam akan menghalang terjadinya reaksi lebih lanjut.

Hal ini dapat menimbulkan suatu aliran yang tidak merata, sehingga

7

menimbulkan akibat beban katalis yang tidak sama. Bahkan mungkin

sebagian katalis akan menerima posisi yang lebih, sehingga panas yang

ditimbulkan akan lebih besar.

8

BAB III

NAPHTA HYDROTREATING UNIT (NHDT)

3.1. Naphta Hydrotreating Unit (NHDT)

NHDT Unit memiliki fungsi yang sama dengan unit hydrobon, yaitu

menghilangkan impurities pada naphta seperti sulfur, nitrogen, oksigen, dan

menjenuhkan olefin untuk mempersiapkan umpan CCR (Continuous Catalytic

Regeneration)-Platforming Unit. Kandungan maksimum sulfur dan nitrogen

dalam umpan adalah 0,5 ppm untuk mencegah terjadinya peracunan katalis.

Katalis yang digunakan adalah katalis Topsoe: TK-551 dan

TK-525.(CoMo/Al2O3). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Penghilangan sulfur : RSH + H2 RH + H2S

Penghilangan nitrogen : CH3NH2 + H2 CH4 + NH3

Penghilangan oksigen : C6H5OH + H2 C6H6 + H2O

Penghilangan olefin : R=R + H2 RH-RH

Penghilangan klorida : R-Cl + H2 RH + HCl

Umpan naphta untuk unit berasal dari:

o Straight Run Naphta (SRN) dari CDU

o Heavy Naphta dari HC Unibon

o Cracked Naphta dari DCU

Produk yang dihasilkan ini adalah:

o Off gas, dimanfaatkan sebagai fuel gas sistem

o Light Naphta, sebagai Low Octane Mogas Component (komponen

campuran gasoline)

o Heavy Naphta, sebagai umpan CCR-Platforming Unit

Peralatan-peralatan yang terlibat dalam proses di unit NHDT:

o Hydrotreating reactor (V-1): taempat terjadinya reaksi hydrotreating

o Naphta stripper (V-2): memisahkan fraksi ringan naphta keluaran reaktor

V-1

o Naphta splitter (V-3): memisahkan naphta menjadi light dan heavy

naphta

9

o Feed surge drum (V-4): menampung dan memisahkan feed dari cairan

pengotor

o Compressor suction drum (V-9): tempat menampung gas keluaran V-1

sebelum dipompakan oleh C-1A

o Drum (V-5, V-6, dan V-8)

o Naphta receiver (V-7): menampung produk atas V-3

o Heat exchanger (E-7, E-6, E-1)

o Pompa (P-1AB hingga P-6AB)

o Heater (H-1, H-2, dan H-3): memanaskan umpan hydrotreating

o Fan (E-2, E-8, dan E-10)

o Compressor (C-1AB)

3.2. Aliran Proses

Proses yang tejadi dalam NHDT ini diawali dengan umpan heavy naphta,

untreated naphta dari tangki penyimpanan, dan cracked naphta dari delayed coker

masuk ke V-4 hingga terjadi pemisahan antara gas, air, dan naphta. Gas menuju

ke fuel gas sistem, air menuju ke SWS (Sour Water Stripper), dan naphta

dialirkan ke ke V-1 oleh pompa P-1AB setelah melalui HE E-1ABCD dan heater

H-1. Bahan bakar pada H-1 merupakan campuran antara steam, fuel oil, pilot gas,

dan fuel gas. Temperatur naphta masuk V-1 adalah 300oC dan keluar dengan

temperatur 334oC. Di V-1 terjadi penghilangan pengotor. Naphta didinginkan

berturut-turut oleh heat exchanger E-1, E-2 (fan) dan heat exchanger E-3 (air

laut) kemudian masuk ke V-5.

Di dalam V-5, naphta dipisahkan menjadi air dan distilat, air menuju ke

SWS treating. Tekanan di V-5 cukup besar yaitu 50 kg/cm2.tekanan tersebut

diperoleh dari hight dan medium pressure steam setelah melalui compressor C-

1AB. Treated naphta yang keluar dari V-5 diumpankan ke kolom stripper V-2

setelah terlebih dahulu dipanaskan di E-7 dan E-6. Di kolom V-2, naphta

dipisahkan dari gas-gas. Produk atas V-2 didinginkan oleh fan E-8 dan pendingin

air laut E-9 kemudian masuk ke V-6 agar terjadi pemisahan antara off gas dan

LPG dengan air yang dibuang ke SWS, sedangkan fraksi yang lebih berat

dikembalikan lagi ke kolom V-2 oleh poma P-3AB. Sebagian produk bawah V-2

10

dikembalikan ke V-2 oleh pompa P-2AB setelah melewati heater H-2. Sebagian

lagi dialirkan ke splitter setelah didinginkan di E-6.

Di dalam naphta splitter, terjadi pemisahan antara light naphta, heavy

naphta, dan off gas. Produk atas V-3 merupakan light naphta yang masih

mengandung gas ringan sehingga harus dipisahkan di naphta splitter reciever V-7

setelah didinginkan oleh air laut E-11. Setelah dilewatkan ke splitter reboiler

heater (H-3) dan sebagian lagi didinginkan di E-7, produk bawah heavy naphta

sebagian direfluks oleh pompa P-4AB untuk selanjutnya direaksikan di unit

Platforming II.

Gambar 1. Diagram Alir Proses NHDT

11

DAFTAR PUSTAKA

Budhiarto, Adhi. 2008. Buku Pintar Migas IndonesiaNazwir. 2004. Evaluasi Kinerja Heater HCC Unibon Unit 212 H-3. Pekanbaru:

Universitas Riau.Nevado, Antonio. 2008. Temperature Optimization of a Naphtha Splitter Unit. NurAdha, Erdha. 2004. Evaluasi Kinerja Heater H 1 Unit 100 CDU .Pekanbaru:

Universitas Riau.Whikehart, Davit. 2007. Refinery and Processing Capasity and Demand.

12