TUGAS 7 ISOMERISASI
7.1 Definisi Isomerisasi Isomerisasi
Proses isomerisasi adalah proses dimana paraffin rantaia lurus dikonversi menjadi senyawa-senyawa rantai cabang yang sinambung dengan menggunakan katalis.alumunium kloida adalah katalis yang tidak dapat diregenerasi berada dalam unggun tetap. Kondisi operasi beragam tergantung pada prosesnya sendiri dan umpan masuk, yaitu 100-950 0F dan tekanan 150-1000 psig. Dewasa ini menggunakan proses isomerisasi dalam kilang minyak bumi dimaksudkan untuk menyediakan tambahan umpan untuk alkilasi atau fraksi dengan angka oktan tingi untuk blending gasolin. Proses Isomerisasi dalam dunia industri berlangsung sangat lambat, hal ini disebabkan karena tingginya biaya penanganan katalis yang korosif korosif dan biaya pemisahan isomer – isomer isomer hidrokarbon yang mengandung 5 atau lebih atau karbon.
7.2 Proses Isomerisasi
Proses isomerisasi katalitik ditujukan untuk mengkonversi umpan nafta ringan (C5 – C6) C6) berangka oktana rendah (RON 65 – 70) 70) menjadi produk isoparafin berangka oktana tinggi RON 87 – 92 92 dengan sensitivitas (RON – MON) MON) rendah (baik) dengan bantuan katalis bifungsional. Umpan normal parafin dan isoparafin bercabang tunggal mengalami isomerisasi menjadi isoparafin bercabang banyak, berangka oktana tinggi. Angka oktana produk isomerat dengan proses isomerisasi langsung (satu tahap) hanya mencapai RON 82 – 84, 84, tetapi dengan pemisahan normal parafin dari isoparafin bercabang satu dari produk campuran isomerat dan mensirkulasikannya kembali bersama umpan nafta ringan (proses isomerisasi dua tahap) akan diperoleh kenaikan angka oktana produk isomerat sekitar 6 – 8 angka, yaitu RON 92.(1,6,28) Proses isomerisasi dapat pula dipakai untuk pembuatan produk isobutana yang
merupakan salah satu umpan proses alkilasi dengan penambahan satu kolom deisobutanizer pada unit proses tersebut. Katalis isomerisasi adalah identik dengankatalis reformasi bifungsional yang mengandung inti aktif logam platina dan inti aktif asam alumina klor dan/atau zeolit yang juga berfungsi sebagai penyangga katalis. Proses isomerisasi pentana (C5) dengan sirkulasi umpan dapat menaikkan angka oktana dari umpan RON 70 – 75 menjadi produk isomerat RON 92. Peningkatan angka oktana dari proses isomerisasi heksana (C6) adal ah lebih rendah daripada proses isomerisasi pertama tersebut, yaitu sekitar 10 – 15 saja. Kenaikan angka oktana dari proses isomerisasi C5/C6 dipengaruhi oleh komposisi C5 dan C6 dari umpan nafta ringan. Isomerisasi heptana hanya memberikan isoparafin rendah bercabang satu yang angka oktananya tidak begitu besar.Dapat dicatat bahwa isomerat yang dihasilkan berkadar paraffin tinggi dengan angka oktan tinggi dan sensitivitas yang rendah. Sehubungan dengan dua komponen utama bensin lainnya (bensin perengkahan katalitik dan reformat) berkadar aromatic tinggi mempunyai sensitivitas yang lebih tinggi ( MON << RON ) ( kurang baik ), maka hal ini membuat isomerat menjadi komponen bensin berharga didalam industri pembuatan bensin ramah lingkungan.
7.3 Macam-macam proses isomerisasi katalis 7.3.1. Isomerisasi dengan Katalis aluminium Khlorida.
Proses yang biasa dilakukannya adalah Isomerisasi Butana menjadi Isobutana, Pentana menjadi Isopentana, Nafta atau fraksi n-Heksana menjadi Isoheksana. Pada proses-proses tersebut alumunium klorida digunakan dalam beberapa cara yaitu : a. Bersama dengan asam klorida anhidrat membentuk slurry atau cairan kompleks. b. Berada dalam butiran alumina atau bauksit. c. Dilarutkan dalam PbCl 3 cair.
Katalis
alumunium
klorida
adalah
katalis
yang
tidak
dapat
diregenerasi,tetapi dapat diperoleh kembali dalam sistem cairan. Salah satu proses isomerisasi dengan katalis alumunium klorida dapat dilihat pada gambar.
Kondisi operasi 240-250 0F, tekanan 200-300 psig dan space velocity adalah 1-2 /jam. Waktu tinggal didalam reaktor adalah 10-40 menit,sehingga dicapai konversi 50% untuk butana, 55-60% untuk pentana.
7.3.2. Isomerisasi dengan Katalis logam mulia
Katalis yang digunakan adalah platina atau logam-logam lain berada dalam unggun tetap dan dapat diregenerasi. Kondisi operasi bervariasi tergantung pada proses dan umpan yang dipakai, yaitu suhu 100 – 900 0F dengan tekanan 150 – 1000 psig. Proses ini dikenal dengan nama Isomerisasi Penex. Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
7.3.3 Isomerisasi dengan Katalis parafin
Reaksi isomerisasi paraffin dengan bantuan katalis biofungsional yang terdiri dari inti aktif logam dan inti aktif asam mempunyai mekanisme reaksi senyawa antara molekul ion karbonium. Selanjutnya senyawa antara ion isokarbonium tersebut berisomerisasi menjadi isomer ion karbonium dan dengan melepas kembali proton (H+ ) ke inti asam katalis kemudian dihidrogenasi dengan bantuan inti aktif logam menjadi produk iso-parafin. a. Umpan Isomerisasi Parafin Umpan proses isomerisasi adalah nafta ringan 30 – 75oC yang mengandung sebagian besar pentana (C5) dan heksana (C6) dengan sedikit campuran siklopentana dan metil siklopentana. Umumnya parafin adalah normal parafin dan sedikit isoparafin bercabang satu sehingga angka oktana umpan nafta ringan ini adalah rendah, yaitu sekitar RON 65 – 70.
b. Katalis isomerisasi paraffin Katalis isomerisasi adalah katalis bifungsional yang identik dengan katalis proses reformasi katalitik, yaitu terdiri atas dua jenis inti aktif: inti aktif logam (platina) dan inti aktif asam (Al2O3-Cl dan Al2O3-SiO2), yaitu antara lain : - Platina – klor alumina -Pt/Al2O3-Cl - Platina – zeolit-Pt/Al2O3-SiO2 - Sulfated metal oxide -platina – alumina (Al2O3)
7.3.4 Isomerisasi proses Penex.
Proses ini dilisesensi oleh UOP Co yang merupakan suatu proses isomerisasi yang non regeneratif C5 dan/atau C6. Reaksi terjadi karena adanya hidrogen dan katalis platina. Kondisi reaktor adalah selektif dimana umur katalis panjang dan tidak memerlukan regenerasi. Suhu reaktor 500-900 0F dan tekanan 300-1000 psig. Kebutuhan hidrogen rendah yaitu 49 per barel pentan yang diisomerisasi dan sedikit lebih besar untuk isomerisasi heksan.
Unit pertama proses ini telah dibangun pada kilang philips petroleum Co di texas pada bulan maret 1958 untuk isomerisasi C 5. Sedangkan unit untuk isomerisasi C6 pertama kali dibangun untuk kilang Atlas processing Co di loussiana pada bulan juli 1958.
7.3.5 Proses I somerate.
Proses ini diliensi oleh pure oil Co (suatu divisi dari Union Oil Co of California) merupakan proses isomerisasi kontinyu dirancang untuk merubah pentan dan heksan menjadi isomer bercabang banyak. Katalis yang berat dan kasar berfungsi ganda berada dalam sistem reaktor unggun tetap. Kondisi operasi sedang yaitu kurang dari 750 psig dan 750 0F. Hidrogen dari luar ditambahkan kedalam umpan selama gas di recycle.
7.3.6 Proses I so-K el.
Proses ini diliensi oleh M.W.kellog Co adalah proses isomerisasi fasa uap, unggun tetap menggunakan katalis logam dan penambahan hidrogen dari luar. Umpan masuk bervariasi mengandung gasolin alam dimana potongan pentan dan/atau heksan dapat diproses pada unit ini. Kondisi operasi pada reaktor adalah 650-850 0F dan tekanan 350-600 psig.
7.3.7 Proses isomate.
Proses isomate dalah proses isomerisasi C5 dan C6, atau nafta C6 merupakan proses yang non regeneratif menggunakan katalis campuran AlCl3 – hidrokarbon dengan promotor HCl anhidrat. Reaksi berlangsung pada suhu 240-250 0F dan tekanan 700-800 psig. Umpan dijenuhkan dengan HCl anhidrat di dalam absorber reaksi dini (prereactor absorber) kemudian dipanaskan dan digabung dengan hidrogen lalu dimasukkan kedalam reaktor. Katalis dimasukkan kedalam reaktor secara terpisah, dan reaksi berlangsung dalam fasa cair. Produk yang dihasilkan dicuci dengan kaustik dan air, lalu
asamnya di stabilisasi. Untuk memelihara recycle guna mendapatkan prosuk beroktan tinggi maka isomer dipisahkan didalam produk spliter. Nafta C6 dan material yang lebih berat dipisahkan dari recycle di dalam rerun tower. Proses ini dikembangkan oleh standar Oil Co dimana 2 unit komersil telahb beroperasi selama perang dunia kedua untuk memproduksi komponen avgas beroktan tinggi.
7.3.8 Proses pentafining.
Proses ini dikembangkan oleh Atlantic refining Co dan diliensi oleh Engelhard Industries Inc. Proses ini adalah proses isomerisasi pentan yang dapat diregenerasi menggunakan katalis platina dalam silika-alumina sebagai support dan memerlukan hidrogen dari luar. Sejumlah proses dapat dikombinasikan. Sebagai contoh, gasolin alam sebagai material masuk mulamula, umpan minyak lalu di-depentanisasikan dan material berat dialirkan ke reformer tekanan rendah. Aliran pentana di split, dan fraksi-fraksi rantai lurus (normal) digabung dengan recycle, dipanaskan dan diumpamakan kedalam reaktor pada 300-700 psig dan 800-900 0F.
7.3.9 Proses Butamer.
Proses ini dilisensi oleh UOP Co, dirancang untuk merubah n-butana menjadi isomer pada kondisi operasi sedang. Katalis yang digunakan adalah platina dalam material kasar dan keras sebagai support dalam sistem reaktor unggun tetap. Diperlukan sedikit H 2 yang berasal dari gas buang reformer. Operasi dapat dirancang untuk sekali jalan ataupun dengan recycle dan dapat dioperasikan bersama dengan unit deisobitanzier pada proses alkilasi untuk memperbanyak umpan dan menghemat biaya peralatan mekanik. Umpan buatan dicampur dengan hidrogen, dipanaskan dan dimasukkan kedalam reaktor pada tekanan sedang. Efluen reaktor didinginkan untuk stabilisasi dan pemisahan gas ringan. Hasil campuran butan lalu dimasukkan
kedalam deisobutanizer untuk memisahkan aliran recycle dari produk isobutan.
7.3.10 Proses Butomerate.
Proses ini dilisensi oleh Pure Oil Co (suatu divisi dari Union Oil Co of California) khusus dirancang untuk isomerisasi n-butan yang dimaksudkan untuk menghasilkan tambahan umpan bagi proses alkilasi. Katalis dinyatakan sebagai suatu formula khusus dan komposisi yang diaktifkan mengandung sejumlah kecil logam tidak mulia yang mempunyai area kontak yang besar. Proses beroperasi dengan recycle H2 untuk menghilangkan deposit kokas pada katalis, tetapi reaksi isomerisasi berlangsung lama tanpa adanya hidrogen. Kondisi operasi pada suhu 300-500 0F dan tekanan 10-450 psig.
7.3.11 Proses isomerisasi fasa cair.
Proses ini dilisensi oleh Shell deelopment Co merupakan proses isomerisasi buatan atau pentan dimana umpan cair dikontakkan dengan katalis yang mengandung AlCl 3 yang dilarutkan dalam SbCl 3 cair. Proses ini dapat juga mengolah heksan. Umpan dikeringkan, dipanaskan dan dilewatkan dalam kolom scrubber katalis dimana katalis secara kontinyu dimasukkan sehingga membentuk reaksi samping senyawa komplek campuran AlCl 3 – HK. Katalis yang ditarik dari samping reaktor secara kontinyu bertemu dengan umpan yang mengekstrak materialaktif dan carrier katalis dibelakang reaktor. Senyawa komplek secara periodik dikeluarkan dan dipisahkan di scrubber sebagai lumpur (sludge). Dengan adanya air, sulfur, dan olefinolefin semuanya akan menyebabkan kenaikan konsumsi katalis, untuk mengatasinya dijaga supaya umpan tetap meminum. Recycle HCl ditambahkan kedalam umpan lalu campuran ini dilewatkan kedalam reaktor sehingga terjadi kontak dengan katalis cair campuran AlCl 3 – SbCl3.
7.4 Unit Proses Isomerisasi
Proses isomerisasi umpan nafta dengan menggunakan katalis biofungsional terdiri dari dua jenis yaitu : 7.4.1
Isomerisasi 1 tahap (Proses Isomerisasi TIP)
Umpan digabung dengan sirkulasi gas hydrogen dan dipanasi sampai temperature panas reaksi lalu dimasukkan kedalam reactor . Produk keluar dari bagian bawah reactor, didinginkan dan dilewatkan pada satu separator dan dari atas separator keluar gas hidrogen yang disirkulasikan kembali ke unit. Isomerat cair yang keluar dari bawah separator dimasukkan ke kolom stabilizer untuk menghilangkan produk gas LPG dari produk isomerat tersebut. Benzena di dalam umpan nafta ringan dihidrogenasi menjadi sikloheksana yang selanjutnya terkonversi sebagian menjadi parafin. Jika proses zeolit satu tahap ini digabung dengan sistem Iso Sieve Molecular diperoleh proses isomerisasi dua tahap Zeolitic Process/TIP. Pada proses ini normal parafin (yang tidak terkonversi) dari produk isomerat dipisahkan dalam kolom absorben berisi pengayak molekul (molecular sieve) berukuran pori tertentu, dan selanjutnya normal-parafin yang telah dipisahkan dari produk disirkulasikan kembali ke dalam reaktor. Proses isomerisasi dua tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana tinggi RON 88 yaitu lebih tinggi sekitar 8 angka daripada proses zeolit satu tahap tersebut.
7.4.2 Tahap isomerisasi 2 tahap (Proses PENEX UOP)
Proses Penex UOP memakai katalis yang lebih aktif yang dioperasikan pada temperatur lebih rendah (120 – 180oC) dengan dua reaktor, dan temperatur reactor kedua lebih rendah daripada reaktor pertama yang akan meningkatkan derajat isomerisasi umpan parafin. Untuk temperatur operasi rendah ini tidak diperlukan suatu pemanasan khusus dan begitu juga dengan kebutuhan hidrogen yang rendah tidak diperlukan suatu sistem sirkulasi gas hidrogen. Proses Penex satu tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana 82 – 85 dengan perolehan isomerat mencapai 100% volume.
Unit proses isomerisasi dengan sirkulasi umpan dapat menghasilkan isomerat berangka oktana RON 91 dan MON 90 yang mendekati angka oktana dari komponen utama bensin alkilat; kedua komponen bensin tersebut sama-sama bebas dari kandungan olefin dan aromatik. Peranan isomerat ini dalam pembuatan bensin ramah lingkungan cukup penting, yaitu sekitar 11% vol pada pembuatan bensin ramah lingkungan. Proses isomerisasi katalitik telah dioperasikan pada UP VI Pertamina Balongan. Unit pengolahan yang telah mengoperasikan proses refomasi katalitik mempunyai potensi untuk memenuhi kebutuhan gas hidrogen pada unit pemurnian umpan nafta ringan dan proses isomerisasinya sehingga memungkinkan untuk dibangun suatu unit proses isomerisasi nafta ringan pada unit pengolahan Pertamina lainnya yaitu pada UP II Dumai, UP IV Pertamina Cilacap, UP V Balikpapan dan UP VII Kasim, agar supaya dapat ditingkatkan potensi untuk pembuatan bensin ramah lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Doando.2011.Minyak
Bumi
Alkilasi
dan
Polimerisasi.
Online.
(http://doanddoo.blogspot.co.id/2011/12/minyak-bumi-alkilasi polimerisasi.html) diakses pada 21 Maret 2017.
Sari,Novita.2011.Isomerisasi. Online.(https://www.scribd.com/doc/131241983/isomerisasi) diakses pada 21 maret2017.
Novitasari,Anita.2010.Alkilasi,Polimerisasi,danIsomerisasi. Online.(http://dokumen.tips/documents/alkilasi-polimerisasi-danisomerisasi.html) diakses pada 21 maret 2017.
Zurohaina, S.T., M.T.,dkk. 2017. Teknologi Minyak dan Gas Bumi.Progam Studi Teknik Energi. Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang.
Ali Fasya Ismail, Ir. Meng., 1998. Minyak dan Gas Bumi Sebagai Sumber Energi . Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya: Palembang.
PROSES ISOMERISASI
Makalah Dibuat Sebagai Tugas Mata Kuliah Teknologi Minyak dan Gas Bumi.
OLEH :
Nama
: Nurul Komariah
Nim
: 061540411563
Kelas
: 4 EG.A
Dosen Pembimbing
: Zurohaina, S.T., M.T
PROGRAM STUDI DIV TEKNIK ENERGI JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2017