PROSES KONVERSI CATALYTIC CRACKING

Jenis katalis adalah Silica Alumina dan bentuk katalis CATALYTIC CRACKING Katalisator dalam proses cracking mempunyai peranan yang penting, oleh karena itu disamping pengembangan teknologi proses, juga dikembangkan mutu katalisator. Jenis katalis adalah Silica Alumina dan bentuk katalis

Produk dari Catalytic Cracking antara lain : a.      C1 dan C2 untuk Fuel gas b.      C3 poly propyline c.       C4 LPG d.      Catalitic Naphtha. e.       LCGO f.        HCGO g.       Slurry

CATALYTIC CRACKING Catalytic cracking adalah suatu proses perengkahan atas bantuan panas dan katalis. Dikenal pada tahun 1923 oleh EWELPTLY dan pada saat teknologi dan mutu pada saat itu berkembang sangat pesat dari proses fixed bed sampai fluid bed demikian juga pembentukan katalis.

CATALYTIC CRACKING Pada mulanya adalah proses boundry dan unit ini merupakan fixed bed, reaktor yang menggunakan pil-pil dari alam sebagai katalis Coke yang menempel tadi diregenerasi, ini memerlukan waktu + 20 menit, sehingga dalam 1 cyclus dan regenerasi serta reaksi dibutuhkan waktu 30 menit

KEUNGGULAN CATALYTIC CRACKING Keunggulan Catalitic Cracking dengan Thermal Cracking : Hasil gasoline thermal cracking umumnya RON 68 - 78 sedangkan catalitic cracking ON 90-95. Service faktor rendah, catalytic service faktor lama. Produk banyak mengandung olefine yang dapat menimbulkan gum bila teroksidasi, catalitic banyak mengandung aromat.

KEUNGGULAN CATALYTIC CRACKING Banyak menghasilkan gas C1 dan C2 yang kurang menguntungkan, catalytic mengandung C3 dan C4 yang lebih menguntungkan. Kecepatan reaksi rendah karena hanya mengandalkan panas saja, catalytic kecepatan tinggi karena mengandalkan panas dan katalis. Relatif menggunakan tekanan tinggi, catalytic tidak begitu tinggi. Banyak membutuhkan panas, catalytic pembakaran carbon pada regenerator dapat digunakan panas reaksi.

MEKANISME REAKSI Hydrocarbon yang berada dalam feed karena adanya catalysator yang bersifat asam akan memberikan H ion dan ini penting sekali pada pemecahan hydrocarbon yang mengikuti pemecahan carbonium ion. Carbonium ion timbul karena energi yang hanya dihasilkan oleh proton H+ yang ditimbulkan oleh katalisator

Mekanisme carbon ion setara isomerisasi MEKANISME REAKSI Thermal C=C  C + C Catalytic C=C  C + C+ Mekanisme carbon ion setara isomerisasi C+-C-C-C-R  C-C+-C-C-R C-C+-C-C-R  C-C=C + C+-R Propylene

MEKANISME REAKSI Jadi ion carbonium yang terbentuk mengalami isomerisasi kemudian cracking membentuk propylene dan ion carbonium yang lebih pendek dan hal ini berjalan terus sehingga cyclus tidak dapat terpecah lagi menjadi dua bagian. CnH+2n+1 + CmH2m  CnH2n + CmH2m+1 CnH+2n+1 + CmH2m+2  CnH2n+2+ CmH+2m+1 Parafin Carbonium

C-C-C-C-R + H+  C+-C-C-C-R  C-C+-C-C-R MEKANISME REAKSI Sifat utama ion carbonium : Terbentuk karena proton dari katalisator. Isomerisasi carbon primer ke secunder dapat juga tertiare juga aktivasi katalis sangat kuat. C-C-C-C-R + H+  C+-C-C-C-R  C-C+-C-C-R C-C+-C-C-R  C-C+-C-R I C

Untuk hydrocarbon yang jenuh siklus atau rantai bercabang MEKANISME REAKSI c. Pemecahan menjadi olefin dan suatu ion yang lebih pendek. Untuk hydrocarbon yang jenuh siklus atau rantai bercabang Mula-mula terbentuk olefin karena cracking kemudian terbentuk ion carbonium karena adanya katalisator. Ini semua adalah reaksi primer, reaksi secunder berupa polymerisasi dan penjenuhan dari senyawa-senyawa uang tidak jenuh.

CRACKING TERHADAP OLEFINE Olefin yang bercampur dengan katalis yang bersifat asam akan membentuk ion carbonium. R-C-C=C+ + H+  R-C-C-C+ b. Isomerisasi R-C-C-C+  R-C-C+-C  R-C+-C l C

CRACKING TERHADAP OLEFINE c. Pemecahan carbonium ion R-C-C+-C  C-C=C + R+ d. Isomerisasi ion carbonium R+ dst.

REAKSI TERHADAP PARAFINE Membentuk carbonium ion. R-C-C-CH3 + H+  R-C-C+-CH3 + H2 Setelah terjadi carbonium ion maka langkah selanjutnya sama dengan olefin yaitu carbonium ion mengalami isomerisasi menjadi ion carbonium.

CRACKING TERHADAP NAPHTHENE Disini hydrocarbon akan pecah membentuk olefine dan aromat. H CH3 l l CH3-C-CH3 + H+  CH3-C+=CH3 l CH3

REAKSI TERHADAP AROMAT a. Untuk aromat yang tidak ter substitusi sukar sekali crack. b. Untuk aromat yang ter substitusi maka pemecahan akan terjadi pada rantai cabang makin besar cabangnya makin mudah pecah.

REAKSI TERHADAP AROMAT Kecepatan reaksi pemecahan tergantung pada macam rantai cabang yang ada misalnya cabang yang lain itu methyl, ini akan mudah dicrack dari pada semula C3H8 C3H8 C3H8 Lebih sulit di crack Lebih mudah di crack

KATALIS Dalam pengembangan penggunaan katalisator ada beberapa generasi diantaranya : Generasi pertama :Natural clay (clay alam) Bentonit component utama montmorilonite Hydrat Silica Alumina mengandung Magnesia. 2. Generasi kedua (1940) Katalisator Synthetis. Silica Alumina Amorp. 3. Generasi ketiga Catalysator zeolite Sodalite, zeolite A, Faujasite dan lain-lain.

Bentuk-bentuk katalis antara lain : 1. Natural clay 2. Amorph 3. Zeolit

Katalis yang baik harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut : Aktivitas yang tinggi, dalam jumlah yang kecil dapat memenuhi keinginan pemakai. 2. Selectivitas yang baik, mempunyai daya menghasilkan produk yang diinginkan/berharga. 3. Stabil (mantap), aktivitasnya tidak akan turun dengan cepat karena pengaruh kondisi fisis, mechanis dan racun katalis. 4. Mudah mengoprasikan dan ekonomis.

KATALIS BUTIR Sifat Katalis Amorp Zeolite Fresh Equilibrium Komposisi, % wt Al2O3 SiO2 Berat jenis Bulk, g/cm3 Diameter partikel rata-rata Luas permukaan, m2/g Volume pori, cm3 12 88 0,74 0,14 200 0,46 0,81 0,12 135 0,37 13 87 0,82 140 0,44 0,86 102

KATALIS BUBUK Sifat Katalis Amorp Zeolite Fresh Equilibrium Komposisi, % wt Al2O3 SiO2 Luas permukaan, m2/g Berat jenis Bulk, g/cm3 Ukuran partikel,% wt 0 – 20 0 – 40 0 – 80 Ukuran partikel rata-rata 28 72 415 0,39 2 17 68 66 26 140 0,70 8 63 31 69 336 0,62 19 62 97 0,68 6 75

Syarat-syarat Umpan Catalytic Cracking : Gravity oAPI : 28 - 30 Boilling range 600 - 1100oF ASTM Distilasi recovery 700oF = 10 % max Conradsion carbon residue weight = 0,5 % max Water content 0,05 % max khusus cold.

PRODUK CATALITIC CRACKING Produk-produk Catalytic Cracking antara lain : C1 dan C2 untuk Fuel gas C3 poly propyline C4 LPG Catalitic Naphtha. LCGO HCGO

Kelebihan O2 dalam flue gas dapat serendah 0,1 – 0,2% vol. REGENERASI Dalam unit-unit didesain baik coke dalam katalis dapat dikurangi dari 1% menjadi kira-kira 0,2 s/d 0,3 % wt pada spent katalis. Kelebihan O2 dalam flue gas dapat serendah 0,1 – 0,2% vol. Pada kondisi reaktor 620 – 700oC dan pada kelebihan oksigen yang rendah, karbon hanya sebagian terbakar menjadi CO2, CO2/CO ratio normalnya = 1,5 – 2,0.

REGENERASI Salah satu problem sering ditemukan didalam regenerasi adalah : After Burning, adalah pembakaran CO dengan kelebihan oksigen pembakaran CO menjadi CO2 didalam delute fase diatas katalis bed.

KONDISI OPERASI FCCU Parameter Operasi Kondisi Suhu, oF Reactor dense bed Regenerator dense bed Regenerator stock Regenerator Cat. U-bend Spent. Cat. U-bend Furnace inlet Furnace outlet Feed riser Reactor vapor line Top fractionator Bottom fractionator HAB discharge 890 1140 1115 1120 895 670 736 975 870 250 710 305

KONDISI OPERASI FCCU Parameter Operasi Kondisi Tekanan, psig Reactor Regenerator P Reactor/regenerator MAB discharge Top fractionator Flow : Fresh feed, B/D Total feed, B/D MAB rate, SCFM Stripping steam ke reaktor, lb/hr Sirkulasi katalis, ton/menit Level Katalis, % 12,0 11,8 0,2 18,0 6,5 14122 17716 21956 3942 11,02 40 57

Variable-variable prosesnya adalah sebagai berikut : VARIABEL PROSES Variable-variable prosesnya adalah sebagai berikut : Combine Feed Ratio (CFR) Crackbility Suhu Reaktor Reaktor hold up Kecepatan sirkulasi katalisator Catalyst to Oil Ratio (C/O ratio) Reactor Holding Time Space Velocity Catalyst Particle Size Tekanan Reaktor Konversi.

VARIABEL PROSES CFR Dapat dirumuskan :

VARIABEL PROSES 2. Crackbility Urutan crackbility dari jenis persenyawaan tersebut adalah : Olefin Akyl benzene dengan rantai cabang lebih besar dari C3 Naphthene Poly methyl aromatic Parafine Aromatic tanpa substitusi.

VARIABEL PROSES 3. Suhu Reaktor. Proses berjalan lebih hebat dan reaksi perengkahan lebih cepat. Pada normal operasi, suhu didense bed reaktor berkisar 890oF. Pengaruh kenaikan suhu terhadap produksi adalah : Kenaikan produksi gas Kenaikan konversi. Pembentukan coke bertambah.

Dalam operasinya, reaktor hold up adalah 15 ton maximum. VARIABEL PROSES 4. Reaktor Hold Up. Reaktor Hold Up ialah suatu angka yang menunjukkan jumlah katalisator yang terdapat didalam dense bed pada setiap saat. Kenaikan reaktor Hold Up akan menaikkan waktu kontak antara umpan dan katalisator, sehingga akan menaikkan konversi. Dalam operasinya, reaktor hold up adalah 15 ton maximum.

Pengaruh lain dari kenaikan sirkulasi katalisator ini adalah : VARIABEL PROSES 5. Kecepatan Sirkulasi Katalisator. Pengaruh lain dari kenaikan sirkulasi katalisator ini adalah : Keseimbangan panas antara reaktor dan regenerator makin baik. Deaktifasi katalisator akan terlambat.

VARIABEL PROSES 6. Catalyst to Oil Ratio (C/O ratio). Kenaikan C/O ratio akan menaikkan konversi. Dalam operasi sehari-hari, C/O ratio ini dapat bervariasi antara 3-7 lbs catalyst/lb oil feed.

Reactor holding time akan turun, akibatnya : Konversi akan naik. VARIABEL PROSES 7. Reactor Holding Time. Reactor holding time ialah waktu tinggal yang menyatakan lamanya katalisator berada didalam reaktor, diukur dalam satuan menit. Reactor holding time akan turun, akibatnya : Konversi akan naik. Deaktivasi katalisator akan berjalan lambat. Pada normal operasi, reactor holding time berkisar 2 – 4 menit.

Pada normal operasi, space velocity adalah sebesar 17,7 jam-1 VARIABEL PROSES 8. Space Velocity. Space velocity ialah total feed rate (dalam lb/jam) dibagi dengan reactor hold up. Kenaikan space velocity disebabkan oleh terlalu banyaknya total feed rate atau terlalu kecilnya reactor hold up akan mengakibatkan penurunan konversi. Pada normal operasi, space velocity adalah sebesar 17,7 jam-1

Hal ini akan menaikkan konversi. VARIABEL PROSES 9. Catalyst Particle Size. Catalyst particle size ialah ukuran partikel katalisator, diukur dengan satuan mikron. (1 mikron = 1/1000 mm). Makin kecil partikel katalisator, makin luas permukaan aktifnya sehingga kontak dengan umpan akan semakin besar. Hal ini akan menaikkan konversi.

VARIABEL PROSES 10. Tekanan Reaktor. Tekanan reaktor bukanlah merupakan suatu variable dalam operasi FCCU, walaupun perubahan tekanan ini dapat mempengaruhi intensitas reaksi. Kenaikan tekanan reaktor akan mengakibatkan terjadinya reaksi sekunder yang tidak dikehendaki, sehingga produksi gasoline akan turun dan produksi gas akan naik

Pada normal operasi, konversi 430 = 70 vol % on fresh feed. VARIABEL PROSES 11. Konversi. Di FCCU salah satu parameter yang menunjukkan mutu operasi adalah Konversi 430. Konversi 430 ini adalah prosentase dari fresh feed yang dapat direngkah menjadi produk lain yang mempunyai titik didih dibawah 430oF. Pada normal operasi, konversi 430 = 70 vol % on fresh feed.

FCCU Sungai gerong dibagi 3 seksi utama yaitu : PERALATAN UTAMA FCCU Sungai gerong dibagi 3 seksi utama yaitu : Seksi Cracking dan Regenerasi. Seksi Fraksinasi. Seksi Light End/Gas Compressor.

Naphtha (Belum Stabil) Udara Pembakaran Steam REGENERATOR REAKTOR FRAKSIONATOR Gas Oil (Feed) Slurry Heavy Cat. Gas Oil Light Cat. Naphtha (Belum Stabil) Gas (Basah) Recycle Water

TERIMA KASIH