Per Eng Kahan

TEKNOLOGI MINYAK BUMI

PROSES PERENGKAHAN

Disusun oleh :

Septiana Anggraini 0609 3040 0380

Tri Apriza 0609 3040 0382

Yulia Eka Windra S 0609 3040 0384

Kelas : 5KC

Kelompok : I

Instruktur : Ir. Fadarina, M.T

Teknik Kimia

Politeknik Negeri Sriwijaya

2011

BAB I

1.1. Pendahuluan

Pada tahun 1855, metode perengkahan petroleum ditemukan oleh prof. Benjamin

silliman dari Univesitas Yale. Metode cracking pertama kali ditemukan oleh vladimir

Shukov pada tanggal 27 November 1891. Perengkahan secara katalitik didasarkan pada

proses yang diperkenalkan oleh Alex Golden Oblad sekitar tahun 1936.

Pada geologi minyak bumi dan kimiawi, perengkahan adalah proses dimana

molekul organik komplekx terkonversi menjadi molekul sederhana (contoh : hidrokarbon

ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C pada awalnya. laju perengkahan dan

produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan keberadaan katalis.

Dalam proses perengkahan penyulingan minyak digunakan produksi produk

ringan ( seperti LPG dan bensin ) dari fraksi distilasi minyak murni yang lebih berat dan

residu seperti gas oil. perengkahan katalitik fluida (fluid catalytic cracking, FCC)

memproduksi hasil yang tinggi dari bensin dan LPG. sekarang ini thermal cracking

banyak digunakan untuk mengupgrade fraksi yang sangat berat atau untuk memproduksi

fraksi berat atau distilasi, bahan bakar dan kokas petroleum. dua hal yang penting dari

thermal cracking dalam hal range produk diwakili oleh proses temperatur tinggi yang

disebut steam cracking atau pirolisis ( 750-900 C, bahkan lebih) yang mena memproduksi

etilen berharga dan umpan lainnya untuk industri petrokimia dan temperatur lunak

meperlambat pembuatan kokas.

1.2. Rumusan Masalah

1.2.1 Apa itu proses perengkahan ?

1.2.2 Menunjukan reaksi yang terjadi, uraian proses, diagram alir,sifat fisik dan

kimia bahan baku serta produk

1.2.3 Apa kegunaan dari produk hasil proses perengkahan ?

1.3. Tujuan

1.3.1 Dapat menjelaskan apa itu perengkahan

1.3.2 Dapat memberikan gambar diagram alir dari proses perengkahan

1.3.3 Dapat menunjukan reaksi yang terjadi, sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk

1.3.4 Dapat memberikan informasi kegunaan dari produk hasil perengkahan

BAB II

2.1 Perengkahan

Perengkahan adalah proses dimana molekul organik kompleks terkonversi menjadi

molekul sederhana (contoh : hidrokarbon ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C

pada awalnya. laju perengkahan dan produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan

keberadaan katalis. Proses perengkahan ada 2 jenis yaitu ; perengkahan termis dan

perengkahan katalis.

2.1.1 Proses perengkahan Termis

2.1.1.1 Definisi Proses Perengkahan Termis

Thermal (thermal Cracking) adalah suatu proses pemecahan rantai hydrocarbon dari

senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbon dengan rantai yang lebih kecil melalui bantuan

panas. Suatu proses perengkahan thermal bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi

dengan boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya). Dalam proses ini dihasilkan:

gas, gasoline (naphtha), gas oil (diesel), residue atau coke. Feednya dapat berupa gas oil atau

residue. Setelah mengalami pemanasan awal dan ditampung dalam akumulator, proses

pemanasan selanjutnya dilakukan dalam suatu furnace (dapur) sampai mencapai temperatur

rengkahnya. Keluar dari furnace, minyak yang sudah pada suhu rengkah tadi dimasukkan

dalam suatu soaker, yaitu suatu alat berbentuk drum tegak yang berguna untuk

memperpanjang reaksi perengkahan yang terjadi. Selanjutnya hasil perengkahan dimasukkan

kedalam suatu menara / kolom pemisah (fractionator) dimana berikutnya akan dipisahkan

masing-masing fraksi yang dikehendaki. Ada juga bagian yang dikembalikan lagi untuk

direngkah lebih lanjut yang disebut recycle stock. Selain menghasilkan produk BBM (bahan

bakar minyak) dan gas, dalam proses perengkahan thermal juga dihasilkan cokes. Cokes yang

diharapkan hanya terbentuk di dalam chamber (coke drum) dapat pula terbentuk di dinding

tubes heater/furnace dan transfer line (pipa transfer). Cokes tersebut terbentuk sedikit demi

sedikit dan pada akhirnya akan terakumulasi. Jika akumulasi sudah dianggap mengganggu

jalannya operasi, maka unit perengkahan thermal tersebut harus dihentikan untuk proses

penghilangan akumulasi cokes atau SAD (Steam Air Decoking).

Macam – macam proses perengkahan Termis

1. Pemecahan viskositas

2. Perengkahan fasa campuran

3. Perengkahan fasa uap

4. Perengkahan nafta

2.1.1.2 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

- Sifat fisik dan kimia bahan baku

Minyak mentah

Crude oil mengandung sejumlah senyawaan non hidrokarbon, terutama

senyawaan Sulfur, senyawaan Nitrogen, senyawaan Oksigen, senyawaan

Organo Metalik (dalam jumlah kecil/trace sebagai larutan) dan garam-garam

anorganik (sebagai suspensi koloidal).

- Sifat fisik dan kimia produk

Gasoline

- Rentang rantai karbon : C6 sampai C11

- Trayek didih : 50 sampai 85°C

- Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin

piston, umpan proses petrokomia

LGO

LGO merupakan komponen Automotive Diesel Oil (ADO) atau

dimasyarakat dikenal dengan ”Solar”.

- Specific Gravity 60/60 oF, ASTMD 1298

- Density 15 oC, ASTMD 1298

- Trayek didih antara 260–315 oC.

- Minyak solar adalah campuran kompleks hidrokarbon C15 – C20

- Putaran tinggi di atas 1000 rpm

HGO

HGO juga komponen Automotive Diesel Oil (ADO). Umumnya

produk LGO dan HGO langsung di-blending menjadi ADO atau solar.

2.1.1.3 Reaksi Yang Terjadi

2.1.1.4 Diagram Alir (Flowsheet)

a. Diagram Alir Proses Vibreaking

b. Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Campuran

c. Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Uap

2.1.1.5 Uraian Proses

a. Proses pemecahan viskositas

Fungsi utama flash chamber adalah memisahkan residue dari recycle untuk

menghindari coking dalam heater/furnace. Agar residue tidak overcracking, maka dapat

dilakukan quenching dari inlet flash chamber agar tempeaturnya menjadi kurang lebih 450

degC saja. Kadang-kadang hal ini dihilangkan jika sudah dilengkapi dengan sistem washing

di top column dari flash chamber, karena dianggap cukup membantu mendinginkan bottom

temperature. Sistem washing ini mempunyai keuntungan antara lain :

Mencuci atau menahan residue yang akan ikut keatas bersama uap.

Residue tidak terlalu melekat dengan coke terutama sepanjang dinding chamber.

Bahan pencuci biasanya adalah sidecut yang dingin dari fractionator. Untuk mengurangi

residence time dari residue didalam flash chamber, dibuat suatu bentuk leher yang

memanjang pada bagian bottom dengan menjaga level kurang lebih 50%. Typical bottom

temperature didalam first stage flash chamber adalah 425 oC dengan overhead temperature

390 oC. Sedangkansecond stage flash chamber bottom suhunya 400 oC dan overheadnya 296 oC.

Reaction Chamber membantu fungsi furnace agar tidak terlalu besar. Dalam reaction

chamber proses perengkahan terjadi tanpa harus menambah panasan. Temperatur keluar

furnace kira-kira 480 oC dan keluar reaction chamber akan turun menjadi kurang lebih 465 oC. Tekanan reaction chamber dijaga kurang lebih 16.2 kg/cm2g untuk menjaga agar semua

material masih dalam fase liquid hingga pembentukan coke minimum. Reaction chamber

juga membantu berfungsi sebagai surge chamber yang dapat menahan fluktuasi operasi.

Proses variabel seperti dijelaskan didepan bahwa visbreaker ini menghasilkan light

dan haeavy fraction. Yang diutamakan sebenarnya bukan light fractionnya tetapi heavy heavy

fractionnya diinginkan seminimum mungkin tetapi masih memenuhi spec fuel oil. Variabel-

variabel utamanya adalah :

Charge stock properties

Cracking temperature

Residence time

Secara umum dapat dikatakan bahwa kenaikan baik temperatur maupun residence time maka

visbreaking severity akan naik. Kenaikan dari severity of cracking akan menaikkan produksi

gas dan gasoline dan mengurangi viscosity dari cracked residu. Feed stock dengan harga K

rendah, hasil gas dan gasoline makin rendah, tetapi makin tinggi viscosity residuenya dan

makin tinggi BS&W pada cracking temperature dan residence time tertentu.

b. Proses perengkahan fasa campuran

Semakin tinggi temperatur yang keluar heater akan menaikkan proses cracking dan

reaksi coking sehingga akan menaikkan pula jumlah gas dan coker naptha yang dihasilkan

dan sebaliknya produksi coker gas oil yang berkurang. Menaikkan tekanan di fractionator

mempunyai pengaruh yang sama dengan menaikkan temperatur outlet heater, karena dengan

kenaikan tekanan di fractionator akan menambah jumlah vapor yang terkondensasi termasuk

gas oil yang akan dikembalikan sehingga di-recycle bersama feed ke heater. Temperatur dari

uap hydrocarbon ex coke drum yang semakin tinggi akan menaikkan end point dari produk

coker gas oil sehingga jumlah gas oil yang direcycle menjadi berkurang akibatnya produksi

coke akan berkurang pula. Dalam operasi delayed coker secara umum dapat dinyatakan

bahwa semakin banyak gas oil yang direcycle akan menaikkan cracking yang selanjutnya

akan menghasilkan gas, coker naphtha, dan coke yang lebih banyak dan menurunnya

produksi coker gas oil.

c. Perengkahan Fasa Uap

Pada awalnya proses perengkahan fasa uap, umpan masuk kedalam heater dimana

didalam itu minyak mentah dipanaskan terlebih dahulu, setelah minyak panas maka minyak

akan masuk kedalam flash drum, didalam fals drum terjadi pemisahan antara fraksi berat

(Heavy Phase) dan fraksi ringan(light Phase). Fraksi berat akan bergerak ke bawah dan

masuk kedalam stabilisator, didalam stabilsator minyak mentah dalam fraksi berat ini

dinetralkan terlebih dahulu, sehingga produk akhir yang keluar dari stabilisator adalah

minyak berat. Untuk fraksi ringan bergerak ketas dan masuk keldam super heater, didalam

super heater ini minyak fraksi ringan tadi dipanaskan lagi , setelah itu masuk kedalam gas

heater, dimana dalam gas heater ini, dipompakan gas. Hasil pada kolom gas heater masuk ke

fracinator, didalam frasinator ini dipisahkan pula, fasa ringan berupa gas (fuel) dan fase berat

berupa gasoline.

2.1.2 Perengkahan Katalis

2.1.2.1 Definisi Proses Perengkahan Katalis

Metode ini menggunakan katalis asam padat dan menggunakan temperatur yang

tinggi untuk menghasilkan proses untuk menguraikan molekul hidrokarbon yang besar

menjadi yang kecil. katalis yang biasa digunakan adalah alumina, silica, zeolit, dan beberapa

jenis lainnya seperti clay. selama proses ini, kereaktifan berkurang, oleh karena itu lebih

stabil dan kation sementara dapat bertahan lebih lama, lalu terakumulasi pada sisi aktif katalis

yang menyebabkan penumpukan produk karbon yang lebih dikenal dengan kokas. beberapa

tumpukan perlu dipindahkan yang biasanya dilakukan dengan pembakaran yang bertujuan

untuk meregenarasi katalis.

Macam-macam Proses Perengkahan Katalis

1. Perengkahan Katalis Unggun Terfluidisasi

Pada proses sistem unggun terfluidisasi katalis berbentuk bubuk halus diangkat ke

dalam zone reaksi oleh minyak yang masuk dan menguap pelan-pelan karena kontak dengan

katalis yang panas. Setelah reaksi berlangsung sempurna, katalis diangkat ke dalam zona

regenerasi oleh udara atau steam. Pada zona-zona reaksi generasi katalis dijaga dalam

keadaan tersuspensi dengan mengalirkan gas-gas melalui debu katalis dan sejumlah kecil

katalisdialirkan dari reaktor kegenerator dan sebaliknya. Dimana produk yang dihasilkan dari

perengkahan ini adalah gasolin,olefin ringan,isoparafin,kokas,fuel oil, dan gas.

Dalam perengkahan katalis unggun terfluidisasi terdapat 4 jenis proses yakni sebagai berikut :

a. FCCU Model IV

b. Proses Orthoflow

c. Proses UOP

d. Proses Shell 2 Tingkat

2. Proses Perengkahan Katalis Unggun Bergerak

Pada proses-proses unggun bergerak, katalis mengalir pada zona minyak sehingga

terjadi reaksi, dan kemudian terus ke zona regenerasi dimana udara secara terus-menerus

membakar kokas yang menempel pada katalis. Katalis dalam bentuk butir ataupun pelet

diangkat oleh udara ke posisi yang lebih tinggi lalu mengalir ke bawah secara gravitasi

melalui zoa-zona reaksi dan regenerasi.

3. Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap

Proses ini menggunakan sejumlah chamber yang berisi katalis. Chamber ini dipasang

secara seri. Dimana chamber ini digunakan secara bergantian untuk reaksi dan regenerasi.

Dimana umpan dari heater dimasukan ke chamber-chamber yang disusun secara seri tersebut.

Lalu dimasukan juga udara bersamaan dengan umpan tadi ke chamber-chamber tersebut.

Sehingga produk akan keluar dari bagian atas bersamaan dengan flue gas. Dimana produk

tadi akan diproses lagi ke fraksinator untuk memisahkan berdasarkan fraksi-fraksinya.

2.1.2.2 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

- Sifat fisik dan kimia bahan baku

Minyak mentah

Crude oil mengandung sejumlah senyawaan non hidrokarbon, terutama

senyawaan Sulfur, senyawaan Nitrogen, senyawaan Oksigen, senyawaan

Organo Metalik (dalam jumlah kecil/trace sebagai larutan) dan garam-

garam anorganik (sebagai suspensi koloidal).

Katalis yang mengandung magnesia silika dalam bentuk butir

Rumus Molekul : MgO3Si

Berat Molekul : 100,39 g·mol−1

Densitas : 2,51 g·cm−3

- Sifat fisik dan kimia produk

Minyak berat

- Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40

- Trayek didih dari 130 sampai 300°C

- Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia

Gasoline

- Rentang rantai karbon : C6 sampai C11

- Trayek didih : 50 sampai 85°C

- Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin

piston, umpan proses petrokomia

Minyak ringan

Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam

dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas

rendah).

Flue gas

- Rentang rantai karbon : C1 sampai C5

- Trayek didih : 0 sampai 50°C

- Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.

2.1.2.3 Reaksi Yang Terjadi

2.1.2.4 Diagram Alir ( Flowsheet)

a. Diagram Alir Proses Perengkahan Shell 2 tingkat

b. Diagram Alir Proses Perengkahan Hodresid

c. Diagram Alir Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap

d. Diagram Alir Proses Perengkahan Suspensoid

2.1.2.5 Uraian Proses

A. Uraian Proses Perengkahan Shell 2 tingkat

Umpan dimasukan kedalam stage reaktor pertama, dimana pada reaktor ini

dimasukan katalis berupa magnesia silika, didalam reaktor ini akan terjadi reaksi,

dimana hasil pada bagian atas reaktor masuk kedalam stage fraksinator pertama,

dimana hasil produk fraksi ringan beruapa minyak ringan. Sedangkan hasil produk dari

reaktor pada bagian bawah masuk kedalam reaktor ke 2, sama halnya dengan reaktor

pertama, disini hasil reaktor pada bagian atas masuk kedalam kolom fraksinator 2,

sedangkan pada bagian bawah reaktor masuk kedalam stripper. Pada kolom fraksinator

2, produk fraksi ringan yang dihasilkan berupa minyak ringan dan destilat, pada bagian

fraksi berat masuk kedalam stripper. Didalam stripper terjadi terdapat steam yang

digunakan untuk memanaskan produk yang ada dalam stripper, selanjutnya hasil dari

stripper masuk kedalam regenerator, hasil yang didapat berupa gas (fuel), selanjutnya

dari kolom regulator ini, hasil dapat digunakan lagi sebagai umpan.

B. Uraian Proses Perengkahan Houdresid

Proses perengkahan houdresid, pertama – tama umpan dimasukkan kedalam

crude tower, dimana umpan yang dipakai yaitu minyak mentah (crude oil) setelah itu

umpan dimasukkan kedalam houdresid reaktor, dimana furnace ini digunakan untuk

membakar minyak mentah yang masuk kedalam houdresid reaktor, didalam houdresid

katalis itu kita menggunakan katalis yang mengandung magnesia silika, setelah itu

masuk kedalam crude synthesis tower,disini produk terbagi menjadi tiga bagian, yaitu

produk ringan yang berupa minyak ringan dan destilat, sedangkan produk bawah

berupa fuel oil, hasil dari crude synthesis tower yang tak keluar sebagai produk,

direcycle kembali ke furnace dan masuk lagi kedalam houdresid reaktor.

C. Uraian Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap

Umpan masuk kedalam reaktor 1, 2 dan 3. Hasil dari reaktor pertama keluar

sebagai flue gas. Sedangkan hasil dari reaktor 2 dan 3 berupa produk fase ringan, yaitu

minyak ringan, yang dialirkan menuju ke kolom fraksinator. Diman pada masing –

masing reaktor ini dipompakan udara. Sehingga udara yang berasal dari bawah tadi

menyebabkan reaksi yang ada direaktor tadi terangkat ke atas, dan masuk kedalam

fraksinator.

D. Uraian Proses Perengkahan Suspensoid

Umpan dan katalis yang berasal dari hopper katalis, masuk kedalam furnace,

didalam furnace terjadi proses pembakaran. Setelah itu masuk kedalam kolom

fraksinator, disini terjadi proses pemisahan fraksi ringan dan fraksi berat. Fraksi ringan

berupa minyak ringan dan fraksi berata berupan minyak berat.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Perengkahan adalah proses dimana molekul organik kompleks terkonversi menjadi

molekul sederhana (contoh : hidrokarbon ringan) dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C

pada awalnya. laju perengkahan dan produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan

keberadaan katalis. Proses perengkahan ada 3 jenis yaitu ; perengkahan termis dan

perengkahan katalis.

Thermal (thermal Cracking) adalah suatu proses pemecahan rantai hydrocarbon dari

senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbon dengan rantai yang lebih kecil melalui bantuan

panas. Suatu proses perengkahan thermal bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi

dengan boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya).

Metode ini menggunakan katalis asam padat dan menggunakan temperatur yang

tinggi untuk menghasilkan proses untuk menguraikan molekul hidrokarbon yang besar

menjadi yang kecil. katalis yang biasa digunakan adalah alumina, silica, zeolit, dan beberapa

jenis lainnya seperti clay.

3.2 Saran

Menurut kami, makalah yang kami buat belum seutuhnya pantas untuk dijadikan

bahan referensi untuk teknologi pengolahan minyak bumi, karena pada makalah ini kami

tidak menjelaskan seluruh proses yang terjadi pada masing – masing jenis perengkahan

katalis dan termal. Selain itu reaksi kimia yang kami buat dalam makalah ini adalah reaksi

kimia keseluruhan untuk perengkahan katalis dan termal.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/minyak-bumi/proses-konversi/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/minyak-bumi/pengolahan-

minyak-bumi/

http://www.scribd.com/doc/4466066/MINYAK-BUMI-AMY

Fadarina. 2011. Teknologi Minyak Bumi. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan

Teknik Kimia