BAB X VISBREAKING PROCESS

BUKU PINTAR MIGAS INDONESIA

BAB X VISBREAKING PROCESS I.

Pendahuluan Proses perengkahan panas (thermal cracking process) adalah suatu proses pemecahan rantai hydrocarbon dari senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbon dengan rantai yang lebih pendek dengan bantuan panas. Proses perengkahan panas bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi dengan boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya). Dengan melalui proses ini dihasilkan gas, LPG, gasoline (naphtha), gas oil (diesel), residue atau coke. Feednya dapat berupa gas oil atau residue. Visbreaking Unit biasanya didisain untuk mengolah Vacuum Distillation Unit residue (atau dapat juga untuk mengolah gas oil). Proses perengkahan residue ini dimungkinkan dengan pemanasan umpan menggunakan visbreaking unit fired heater dan rapid quenching fluida keluar fired heater, yang memudahkan terjadinya perengkahan panas dan perubahan viscosity untuk proses lebih lanjut. Produk visbreaking unit adalah overhead tail gas, naphtha, dan bottom.

II.

Teori Perengkahan Panas dan Proses Visbreaking Saat hydrocarbon dipanaskan dan didekomposisi dalam kondisi perengkahan panas, hydrocarbon dapat diasumsikan terpecah menjadi dua atau lebih radikal bebas. Radikal-radikal bebas tersebut kemudian bereaksi menghasilkan total produk yang mencakup rentang berat molekul yang besar mulai dari hydrogen hingga bitumen dan coke. Terkait dengan teori perengkahan panas, reaksireaksinya, sebagai contoh, dapat digambarkan sebagai berikut : C10H22 Æ C8H17* + C2H5*

(1)

Radikal-radikal yang sangat reaktif tidak keluar sebagai effluent produk perengkahan panas, tetapi tergantung ukuran dan lingkungannya : (a) bereaksi dengan hydrocarbon lain, (b) terdekomposisi menjadi olefin, (c) bergabung dengan radikal-radikal lain, dan (d) bereaksi dengan permukaan logam. Secara umum, radikal-radikal kecil lebih stabil daripada radikal-radikal yang lebih besar, dan akan lebih siap bereaksi dengan hydrocarbon lain dengan menangkap satu atom hydrogen, sebagai contoh : C2H5* + C6H14 Æ C2H6 + C6H13*

(2)

Radikal-radikal besar tidak stabil dan terdekomposisi untuk membentuk olefin dan radikal-radikal yang lebih kecil, sebagai contoh : Teknologi Proses Kilang Minyak Bumi

Halaman 1 dari 11

Kontributor : Adhi Budhiarto


C6H13* Æ

C5H10 + CH3*

(3)

C8H17* Æ

C4H8 + C4H9*

(4)

C4H8 + H*

(5)

C4H9*

Æ

Reaksi-reaksi rantai radikal bebas tersebut berakhir saat dua radikal bergabung, sebgai contoh : C8H17* + H* Æ

C8H18

(6)

Atau saat sebuah radikal bereaksi dengan suatu logam atau racun. Reaksi-reaksi kondensasi dan polimerisasi yang terjadi pada kondisi perengkahan panas dapat menjadi aromatic tar, sebagai contoh : xC4H8 + yC4H8 + zC3H6

Æ multi-aromatic-ring

(7)

Coke dan bitumen adalah jenis polimer utama. Molekul-molekul tersebut bisa menjadi sangat besar. Kekurangan hydrogen dan berat molekul yang besar mengurangi kelarutannya dalam hydrocarbon. Coke mempunyai rasio atom hydrogen-carbon sekitar 2:1. III.

Feed dan Produk Visbreaking Spesifikasi produk visbreaking process unit harus disesuaikan dengan spesifikasi blending fuel oil dan sifat komponen blending lainnya. Jika viscosity visbroken bottom tinggi, maka fuel oil blending memerlukan lebih banyak fuel dan temperature keluar fired heater yang lebih tinggi. Hal tersebut akan meningkatkan kecenderungan terbentuknya coking pada tube fired heater. Oleh karena itu, spesifikasi produk harus disesuaikan berdasarkan maksimalisasi keuntungan untuk keseluruhan kilang. Sifat umpan visbreaker process unit yang berupa vacuum residue dengan cut point 550 oC+ adalah sebagai berikut : Parameter TBP Cut Point, ºC Gravity, ºAPI (SpGr) Total Sulfur wt% Conradson Carbon, wt% Kinetic Viscosity @ 50ºC, cst Kinetic Viscosity @100ºC ,cst Nitrogen, wtppm Normal Pentane Insolubles, wt%

Teknologi Proses Kilang Minyak Bumi

Halaman 2 dari 11

Value 550 7.80 (1.0158) 3.90 16.800 20,500 480 3,200 11.3 Kontributor : Adhi Budhiarto


Ni + V, wtppm Sodium, wtppm

89 10 max

Visbreaking process unit biasanya didisain untuk memproduksi produk-produk sebagai berikut : • Off gas yang akan diolah di Gas Concentration Process Unit • Unstabilized naphtha yang juga akan dioleh di Gas Concentration Process Unit • Visbroken bottom residue yang akan dikirim ke fuel oil blending (normal) atau refinery fuel oil (jika diperlukan). Produksi naphtha diminimumkan dengan tetap mempertahankan spesifikasi flash point fuel oil. Spesifikasi off gas yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagai berikut : Parameter Berat molekul (wet) H2S, wt% Estimated Mercaptans in C3/C4 Fraction Methyl Mercaptan, wtppm (Design) Ethyl Mercaptan, wtppm (Design) Propyl Mercaptan, wtppm (Design)

Case1 35.12 6.75 1,200 (1,600) 120 (150) 30 (35)

Perkiraan komposisi off gas yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagai berikut : Komponen H2O H2S H2 C1 C2= C2 C3= C3 iC4 nC4 C4= iC5 C5= nC5 C6+ Total


Komposisi, %mol 2.31 6.96 4.01 28.65 1.30 17.43 5.07 13.54 1.84 4.91 4.77 0.62 1.14 1.11 6.34 100.00

Halaman 3 dari 11



Spesifikasi unstabilized naphtha yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagai berikut : Parameter TBP Cut Points, ºC Gravity, ºAPI @ 15.5ºC Sulfur, wt% Nitrogen, wt% Bromine Number Octane Number, Clear Paraffins, vol% Olefins, vol% Naphthenes, vol% Aromatics, vol%

Value 21 - 150 64.72 0.85 0.00 85.8 73.7 33.3 38.1 22.7 5.8

Sedangkan analisa distilasi (ASTM D-86) unstabilized naphtha tersebut adalah sebagai berikut : Temperature, oC -59 -1 21 70 92 113 134 148 159

Distilasi, %LV IBP 5 10 30 50 70 90 95 FBP

Sedangkan spesifikasi visbroken bottom yang dihasilkan oleh visbreaking process unit adalah sebagai berikut : Parameter TBP Cut Points, ºC Gravity, ºAPI @ 15.5ºC Sulfur, wt% Nitrogen, wt% Concarbon, wt% Ni + V, wtppm Viscosity, cks @ 50ºC Viscosity, cks @ 100ºC PMCC Flash Point, ºC


Halaman 4 dari 11

Value 150+ 10.38 3.92 0.34 18.08 94 1748 81 66



Analisa distilasi (ASTM D-1160 @ 760 mmHg) visbroken bottom tersebut adalah sebagai berikut : Distilasi, %LV IBP 10 30 50 70 90 FBP


Temperature, oC 120 309 439 532 640 856 971

Halaman 5 dari 11



IV.

Aliran Visbreaking Process Unit

Vacuum Column

Visbreaker Surge Drum

Visbreaker Fractionator

Visbreaker Fired Heater FIC

FIC TIC

H1A/B/C LIC

G.O QUENCH

PIC

LIC

TIC

PC HBM

E1A-D FIC

Pump

FUEL

Pump

FIC

TIC

PC HBM

HBM : Heater Burner Management

FUEL Gambar 1. Control Flow Plan Of Charge


Halaman 6 dari 11


FIC RESIDUE QUENCH


TIC HEATER OUT

FT

FIC

FIC

G.O QUENCH

G.O PUMP AROUND

TIC LIC FIC

Cooler FIC FIC

LIC

GO Stripper


Pump

Pump


Gambar 2. Control Flow Plan Of Gas Oil Pumparound

Halaman 7 dari 11


130-E7

FT BOTTOM


TIC HEATER OUT

FIC

FT


G.O PRODUCT

RESIDUE QUENCH

VISBROKEN BOTTOMS TO BLENDER

FIC LIC Cooler

TIC

Cooler

BOTTOM QUENCH

TIC

HE

Pump


Gambar 3. Control Flow Plan Of Fractionator Bottom

HE

Halaman 8 dari 11



PV

OFF GAS TO GASCON


Cooler

PIC

PV

HE

OFF GAS TO FLARE

TIC

Fract Ovhd Drum

LIC

FIC LIC UNSTAB NAPH TO GASCON

Pump

Pump

SOUR WATER Gambar 4. Control Flow Plan Of Fractionator Overhead


Halaman 9 dari 11

Pump



V.

Variabel Proses Hydrocracking

V.1.

Temperature Fired heater memberikan panas reaksi visbreaking (endothermic). Semakin tinggi temperature outlet fired heater, maka semakin tinggi juga konversi umpan menjadi yield liquid yang lebih ringan. Semakin rendah temperature outlet fired heater, maka semakin rendah juga yield liquid yang lebih ringan. Pembentukan coke di dalam tube fired heater tidak terhindarkan saat proses pemanasan umpan dalam tube fired heater yang dapat menyebabkan unit harus turun feed. Jika feed ke fired heater dikurangi, maka steam injeksi tekanan tinggi yang mengalir di dalam tube harus dinaikkan untuk mengurangi residence time (waktu tinggal) minyak di dalam furnace. Kenaikan jumlah injeksi steam tersebut juga harus dilakukan selama startup dan shutdown untuk mencegah pembentukan coke pada tube fired heater. Pada saat normal operasi pun steam ini diinjeksikan untuk meningkatkan velocity umpan dan mengurangi residence time umpan di dalam tube sehingga dapat menghindari pembentukan coke di dalam tube fired heater. Inlet temperature fired heater adalah 316 oC, sedangkan temperature outlet fired heater sebelum quenching adalah 470 oC (maksimum outlet temperature = 496 o C). Setelah quenching, umpan dialirkan ke kolom fraksinasi visbreaker pada temperature 385 oC.

V.2.

Tekanan Tekanan inlet fired heater didisain pada tekanan 14 kg/cm2 saat tube fired heater dalam kondisi clean dan 21 kg/cm2 saat tube fired heater dalam kondisi kotor akibat pembentukan coke pada permukaan bagian dalam tube fired heater. Akibat pembentukan coke pada permukaan bagian dalam tube fired heater adalah meningkatnya tekanan inlet fired heater. Kenaikan tekanan inlet fired heater dari 14 s/d 18 kg/cm2 biasanya berlangsung lambat (trendingnya landai), tetapi jika sudah mencapai 18 kg/cm2, tekanan bisa sewaktu-waktu naik mendadak hingga > 21 kg/cm2. Jika hal tersebut terjadi maka visbraking process unit harus distop dan tube fired heater harus dilakukan steam-air decoking (SAD) atau pigging.

V.3.

Stripping Steam Kolom Fraksinasi dan Fractionator Side Stripper (Gas Oil Stripper) Jumlah stripping steam normal yang di-supply ke kolom fraksinasi visbraker adalah 1,9 kg steam setiap 100 kg jumlah gabungan quenching feed dan bottom kolom fraksinasi. Sedangkan jumlah stripping steam normal yang di-supply ke side stream stripper (steam gas oil stripper) adalah 2,9 kg steam setiap 100 kg produk gas oil.


Halaman 10 dari 11



VI.

Istilah-istilah •

•

• •

VII.

Fired heater : alat pemanas yang menggunakan bahan bakar berupa fuel oil atau fuel gas untuk menaikkan temperatur minyak ke temperature yang cukup tinggi, biasanya digunakan jika tidak memungkinkan memanfaatkan panas produk menggunakan heat exchanger/alat penukar panas. LPG / Liquified Petroleum Gas : Fraksi ringan hasil reaksi di unit proses yang komponen utamanya adalah C3 dan C4. Pada kondisi ruang/atmosferik LPG berbentuk gas. Karena itu LPG biasanya diproses dan disimpan pada tekanan tinggi. Naphtha : Produk yang dihasilkan oleh CDU, HCU, FCC, atau DCU, yang merupakan komponen blending bensin/gasoline/premium. Quenching : pendinginan secara mendadak.

Daftar Pustaka Operation Manual for Unit : 130 Visbraking Process Unit Pakistan-Arab Refinery Limited (PARCO), Mid-Country Refinery Project, Mahmood Kot, Pakistan


Halaman 11 dari 11


BAB X VISBREAKING PROCESS

Recommend Documents