PENGILANGAN MINYAK BUMI DAN NABATI “VACUUM DISTILLATION UNIT (VDU)” (VDU)”
Oleh Kelompok 2: Maihenda !ini D"i A#$%&ian&i Adam 'adillah Gani% Khai%ma (ian&i )e$ Ki%&ian&o
P!OG!AM *A!+ANA TEKNIK KIMIA 'AKULT 'AKULTA* A* TEKNIK UNI,E!*ITA UNI,E!* ITA* * !IAU PEKANBA!U 2-./
BAB I Pendah$l$an
Pada awalnya kilang hanya terdiri dari suatu Crude Distillation Unit (CDU) yang beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan berdasarkan titik didih komponen penyusunnya. Dengan hanya memiliki CDU, maka CDU hanya memproduksi produk LPG, naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 5!"# $olume %eed, sedangkan &!5# $olume %eed yang berupa atmospheri' residue biasanya hanya diadikan %uel oil yang $alue!nya sangat rendah. e'ara umum temperatur 'ra'king minyak mentah*'rude adalah sekitar + oC (U-P menyebut +5 oC) pada tekanan / atmos%er (sebenarnya ber$ariasi tergantung enis 'rude, tetapi se'ara umum rata!rata pada temperatur tersebut). -leh karena itu pemisahan minyak yang dilakukan di Crude Distillation Unit tidak boleh melebihi temperature + oC agar minyak tidak mengalami 'ra'king. 0de dasar operasi 1DU adalah bahwa titik didih (boiling point) semua material turun dengan menurunnya tekanan. ebagai 'ontoh, pada tekanan / atmos%er air mempunyai titik didih / oC, sedangkan pada tekanan / atmos%er air mempunyai titik didih / oC. 2ika tekanan dikurangi hingga / psia maka titik didih air akan menadi +3 oC.
1
BAB II Tin0a$an P$%&aka
21.
,a$$m Di%&illa&ion Uni& 3,DU4
Crude oil mengandung berbagai ma'am komponen yang mempunyai titik didih berbeda!beda, seperti tergambar dalam gambar berikut 4
Gam5a 21. omposisi Crude -il
eperti terlihat pada gambar di atas, 'rude oil mengandung komponen yang mempunyai titik didih 6 + oC. 2ika bottom CDU (atau biasa disebut atmospheri' residue atau long residue atau redu'ed 'rude) pada tekanan atmos%eris dipanaskan hingga temperature 6 + oC untuk dapat menguapkan komponen $a'uum gas oil yang terkandung dalam long residue, maka akan teradi thermal de'omposition. Dengan menurunkan tekanan, hingga 7 / psia, maka komponen $a'uum gas oil tersebut dapat dipisahkan dari bottom 1DU (atau biasa disebut $a'uum residue atau short residue) tanpa mengalami thermal de'omposition. emudian keduanya ($a'uum gas oil dan $a'uum residue) dapat dipisahkan menadi 8 stream yang bebeda untuk dapat meningkatkan margin kilang.
2
Gam5a 212 Perbedaan CDU dan 1DU
Proses destilasi $akum adalah proses pemisahan %raksi minyak bumi dengan menggunakan tekanan di bawah tekanan atmos%er (6/ atm) dengan tuuan mengolah minyak berat yang %raksi!%raksinya tidak dapat dipisahkan pada kolom CDU. 9uuan dari 1DU ini yaitu untuk menurunkan titik didih pada long residu sehingga produk!produknya dapat diperoleh. sebelumnya, pada unit destilasi atmos%erik suhu yang digunakan berkisar +5:C. ebenarnya mungkin bisa saa mengolah long residu tersebut pada kolom CDU dengan 'ara menaikkan suhunya, tetapi dalam prosesnya kemungkinan besar akan menghasilkan senyawa ole%in yang merupakan hidrokarbon yang tidak enuh, dimana produk ini tidak dikehendaki kehadirannya dalam produk minyak bumi karena si%atnya yang tidak stabil. ;aka untuk menyiasatinya digunakan proses destilasi $akum sehingga suhu yang digunakan hanya berkisar +&:C serta dengan tekanan kurang dari / atm (,& atm).
212
Po%e% Ke0a Di%&ila%i ,ak$m
Dalam prosesnya, long residu yang dihasilkan dari kolom CDU akan dipanaskan dengan temperatur +&:C, selanutnya long residu dimasukkan ke dalam kolom 1DU yang memiliki tekanan ,& atm, untuk mendapatkan tekanan yang rendah maka digunakan bantuan ee'tor dan kondensor. ama halnya dengan kolom CDU, di dalam kolom 1DU terdapat tray sebagai tempat tertampungnya %raksi yang menguap. Untuk memperluas kontak antara uap dan 'airan digunakan bubble 'ap dan kolom 1DU dibuat lebih lebar. aat minyak telah mengalami
3
penguapan, %raksi dengan titik didih terendah akan naik dan berada pada pun'ak kolom (L1G-), sedangkan %raksi terberat (short residu) tetap berada pada bagian bawah kolom.
Gam5a 216 Pro'ess
e'ara lengkap, proses dalam 1DU akan dielaskan sebagai berikut4 eterangan alat4 a) Vacuum tower (1!/), condensate receiver (1!8), b) Feed surge drum (1!+, 1!&), /st dan 8 nd ') Stage desalter intermediet blowdown (1!3), d) Steam disengaging drum (1!/), e) - drum (1!//), %) Vacuum (1!5=, 1!5>), g) Tempered Water expansion drum (1!"), h) Continue blowdown (1!), i) Heater (?!/=, ?!/>), ) Heat exchanger (@!/=>, @!8=>C, @!+=>CD, @!&=>, @!58=>C, @!5+, @!5&, @!5=>, @!"=>, @!=>CD, @!=>, @!3=!0, @!/, @!//=>CD, @! /8, @!/+=!2, @!/5, @!/") k) @ektor (2!5/, 2!58, 2!5+), l) ompresor (C!/=>),
4
m) Pompa (P!8=>, P!+=>C, P!&=>, P!5=>, P!"=>C, P!, P!=>, P!3=>, P!/=>, P!//=>, P!/8=>, P!/+=>, P!/&=>, P!/5=>).
Gam5a 217 Diagram alir proses di 1DU
LAB dari unit CDU ditampung di 1!+ untuk dihilangkan gasnya yang kemudian akan dibakar di flare. Umpan 1!+ dialirkan ke 1!5= dan 1!5>, lalu untuk menghilangkan kandungan garam digunakan air yang berasal dari unit A. ang telah ditampung di 1!&. eluaran 1!5=> yang berupa brine akan diolah kembali, sedangkan minyak yang sudah tidak mengandung garam akan dialirkan ke 1!/ yang sebelumnya telah dipanaskan dengan @!8, @!+, dan ?!/=>. Umpan masuk ke 1!/ pada temperatur & oC. ebelum masuk ke 1!8, Produk atas diserap dengan mengggunakan 2!5/, 2!58, dan 2!5+ kemudian didinginkan dengan @!58, @!5+, dan @!5&. eluaran yang masih bisa diolah sebagian dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi dialirkan ke slope tank . Gas yang dihasilkan dimurnikan dari minyak di 1!//. Produk samping berupa L1G- dan ?1G- yang masing!masing diambil pada suhu 8/3oC dan +&5 oC. L1G- dipompakan dengan P!3=> dari 1!/ dan didinginkan dengan @!3=. ebagian L1G- langsung diambil sebagai produk dan
5
sebagian lagi akan dikembalikan ke 1!/ setelah dipanaskan terlebih dahulu dengan @!/. ?1G- dipompakan dengan P!"=>C dari 1!/, sebagian dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi digunakan untuk memanaskan umpan melalui @!/=> dan @!8=>. emudian ?1G- dilewatkan ke @!=> untuk pendinginan lebih lanut. eluaran @!=> dibagi menadi tiga aliran yaitu aliran ke unit ?CU 8// dan 8/8, serta aliran ke tangki ?1G-. Produk bawah berupa short residue diambil pada suhu +35
o
C kemudan didinginkan dengan @!+.
ebagian residu dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi akan diumpankan ke unit DCU untuk diolah lebih lanut. Besidu uga sebagian dialirkan ke tangki penyimpanan serta sebagian lagi dipanaskan dan diolah kembali di 1!/.
216
Pod$k Di%&ila%i ,a$m
Proses 1DU akan menghasilkan berbagai ma'am enis produk, baik itu produk yang dapat diolah langsung sebagai bahan bakar maupun digunakan sebagai 'ampuran produk lain. >erikut ini adalah produk!produk hasil dari proses destilasi $akum4 /. Light 1a'um Gas -il (L1G-), produk ini dihasilkan dari area top kolom dan digunakan sebagai komponen blending solar. 8. Para%ine -il Distillate (P-D), produk ini digunakan pada unit wa plant sebagai bahan baku lilin. Pada dasarnya, setiap proses 1DU akan menghasilkan produk ini. +. ?igh 1a'um Gas -il (?1G-), produk ini biasanya digunakan untuk bahan baku proses 'ra'king di ?CU ( ?ydro Cra'king Unit). &. hort Besidu, produk ini dihasilkan dari area bottom kolom dan digunakan sebagai %uel oil di dapur (%urna'e) serta dapat diman%aatkan untuk pembuatan alan (aspal).
217
+eni%80eni% ,a$$m Di%&illa&ion
9erdapat 8 enis 1a'uum Distillation Unit, yaitu 4 /.
biasanya menghasilkan + ma'am produk, yaitu Light 1a'uum Gas -il, ?ea$y
6
1a'uum Gas -il, dan 1a'uum Besidue. Produk Light 1a'uum Gas -il biasanya sudah memenuhi spesi%ikasi diesel dan dapat langsung dikirim ke tangki penyimpanan. Produk ?ea$y 1a'uum Gas -il biasanya dikirim ke unit ?ydro'ra'ker atau
Gam5a 21/ 9ypi'al Produ't CDU dan 1DU
eperti telah dielaskan diatas, %eed 1DU %uel type adalah atmospheri' residue yang berasal dari CDU (boiling range + s*d 5& oCE), sedangkan produknya berupa Light 1a'uum Gas -il (boiling range 8&+ s*d +8 oC), ?igh 1a'uum Gas -il (boiling range +"5 s*d 58 oC), dan 1a'uum Besidue (boiling range 58 oCE). =liran proses 1DU
7
Gam5a 219 Pro'ess
8.
Lubes type 1a'uum Distillation Unit lubes type memerlukan pemisahan yang baik
diantara lube 'uts. Umpan 1DU enis ini sudah sangat tertentu karena produk! produk lubes 'ut mempunyai spesi%ikasi yang sangat sempit. 1DU lubes type biasanya mempunya pressure drop yang lebih tinggi dan 'ut point yang lebih rendah daripada 1DU %uel type. 1DU lubes type biasanya memproduksi +!& ma'am lube base oil dengan spesi%ikasi yang auh lebih ketat ika dibandingkan produk 1DU %uel type (terutama dalam hal spesi%ikasi $is'osity dan $is'osity inde).
ase -il plant yang memproduksi lube base oil grade rendah*non!sintetis) atau berupa un'on$erted oil yang berasal dari unit ?ydro'ra'ker (untuk Lube >ase -il plant yang memproduksi lube base oil grade tinggi*sintetis). Produk!produk 1DU lubes type tergantung enis grade lube base oil yang ingin dihasilkannya, biasanya ada + enis grade yang dapat dihasilkan oleh 1DU lubes type.
8
=liran proses 1DU Lubes 9ype se'ara umum dapat digambarkan sebagai berikut 4
Gam5a 21 Pro'ess
21/
Ala&8ala& ;an# Di#$nakan
=lat!alat yang digunakan pada pross destilasi $akum antara lain 4 /. Pompa adalah alat pemindahan %luida 'air dari suatu tempat ke tempat lain melalui suatu media pipa dengan memberikan energi dan dilakukan se'ara terus menerus*kontinyu. Pompa mempunyai berma'amFma'am enisnya misalnya pompa 'entri%ugal, pompa piston dan lainFlain. 8. olom distilasi merupakan alat yang paling $ital karea proses destilasi teradi pada alat ini. olom destilasi biasanya berbentuk silinder yang terbuat dari bahan baa dimana di dalamnya dilengkapai alat kontak (tray) yang ber%ungsi untuk memisahkan komponen 'ampuran larutan. Di dalam kolom tersebut dilengkapi dengan sambungan untuk saluran umpan, hasil samping re%lu, reboiler, produk dan produk bottom dan steam str ipping. +. olom stripper ber%ungsi untuk menaamkan pemisahan komponen! komponendengan 'ara mengusir atau melu'uti %raksi!%raksi yang lebih ringan didalam produk yang dikehendaki.
9
&. ?eat @'hanger >er%ungsi untuk berlangsungnya proses pemindahan panas antara %luida satu ke %luida lain yang saling mempunyai kepentingan. 5. Condensor ber%ungsi untuk mengembunkan uap yaitu mengubah %ase uap menadi %ase 'air, dan umumnya yang dipakai sebagai pendingin adalah air. ". eparator ber%ungsi untuk memisahkan dua at yang saling melarutkan, misalnya gas dan 'airan, minyak dan air dan sebagainya. .
Dengan team
H
Dengan =ir yang disebut proses 'air @ektor 'air yang dipakai untuk membuat ke$akuman yang sedang atau proses pen'ampuran 'airan, sedangkan eektor dengan steam yang penting untuk membuat dan mempertahankan ke$akuman suatu system dan dapat dilaksanakan dengan single atau multieektor.
10
219
,aia5el Po%e% ,a$$m Di%&illa&ion Uni&
1ariabel proses yang berpengaruh pada operasi 1a'uum Distillation Unit adalah tekanan kolom 1DU, temperature %lash one, temperature draw o%% produk (L1G-!?1G- untuk 1DU %uel type atau Lube Cut!/, Lube Cut!8, Lube Cut!+ untuk 1DU lubes type). /.
9ekanan 1ariabel proses utama yang mempengaruhi operasi 1DU dan yield produk
gas oil adalah tekanan kolom 1DU. emakin $a'uum tekanan kolom 1DU, maka semakin banyak yield produk gas oil dapat dihasilkan. 9ekanan kolom 1DU yang diadikan a'uan adalah tekanan top kolom 1DU. >iasanya tekanan top kolom 1DU diatur sekitar /5 mm?g untuk dapat memaksimalkan yield produk. emakin tinggi tekanan kolom maka yield produk gas oil akan semakin sedikit dan yield produk $a'uum bottom semakin banyak. Untuk tekanan top kolom 1DU sebesar /5 mm?g, maka tekanan bottom kolom 1DU*tekanan %lash one biasanya sekitar + mm?g (untuk kondisi tray yang bersih). 8.
yang penting. emakin tinggi %lash one temperature maka semakin banyak pula yield produk gas oil yang dihasilkan. Jamun %lash one temperature tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan ke'enderungan pembentukan 'oke pada sekitar %lash one (terutama di area slop wa) menadi tinggi. >est pra'ti'e yang biasa dipakai adalah temperature %lash one diaga agar temperature draw o%% slop wa tidak lebih dari + oC atau temperature sta'k slop wa tidak lebih dari & o
C. Jamun ika kondisi pa'king tray sangat kotor maka best pra'ti'e ini menadi
hampir tidak mungkin dipakai, karena dengan menaga kondisi operasi seperti ini yield gas oil akan sangat rendah dan yield $a'uum bottom akan menadi sangat tinggi. >est pra'ti'e ini dapat sedikit diabaikan sambil menunggu kedatangan pa'king tray dan plant stop untuk penggantian pa'king tray. enaikan temperature draw o%% slop wa sebesar / oC akan menaikkan ke'epatan pembentukan 'oking sebanyak 8 kali. >iasanya %lash one temperature diaga antara +3 s*d &/ oC.
11
9emperatur >ottom olom 1DU 9emperatur bottom kolom 1DU harus diaga antara +!+ oC dengan
alasan yang sama seperti telah dielaskan pada point 1.8. Pengendalian temperatur bottom kolom 1DU ini dilakukan dengan mengatur umlah produk bottom kolom 1DU yang dikembalikan lagi ke bottom kolom 1DU setelah sebagian panasnya diserap di %eed*bottom heat e'hanger. &.
Besiden'e 9ime Produk >ottom di >ottom olom 1DU emakin tinggi le$el bottom kolom 1DU maka semakin tinggi uga
residen'e time!nya. >iasanya le$el bottom kolom 1DU diaga sekitar 5 # yang merupakan optimasi antara residen'e time dan menghindari teradinya loss su'tion pada pompa bottom kolom 1DU. 5.
9emperatur lop Aa
lop wa se'tion pada kolom 1DU ber%ungsi untuk menghilangkan 5# gas oil terberat dari aliran uap yang mengalir ke atas dari %lash one. epentingan penghilangan 5# gas oil terberat adalah untuk menghilangkan kandungan metal dan asphaltene yang biasanya terkandung di dalam %raksi terberat gas oil. Pengaturan temperature slop wa tidak dilakukan se'ara langsung tetapi dengan 'ara mengatur temperature %lash one*'ombined outlet temperature %ired heater. ".
2umlah*9emperature ?ot Be%lu ?1G?ot re%lu ?1G- biasa disebut uga sebagai ?1G- wash karena aliran
re%lu ini ber%ungsi untuk men'u'i*membasahi pa'king tray yang berada pada bagian bawah ?1G- a''umulator agar pada pa'king tray tidak teradi 'oking. >est pra'ti'e U-P, umlah hot re%lu ?1G- adalah ,+!,5 gpm*%t8 luas permukaan pa'king tray.
.
2umlah*9emperature Cold Be%lu ?1GCold re%lu ?1G- ber%ungsi untuk mengatur spesi%ikasi produk ?1G-.
emakin tinggi temperature 'old re%lu ?1G- (dan*atau semakin banyak umlah 'old re%lu ?1G-) maka semakin banyak %raksi yang lebih berat yang
12
terkandung di dalam produk ?1G- sehingga akan bere%ek pada kualitas ?1Gseperti end point ?1G- dan kandungan metal meningkat. .
Gas -il Draw o%% 9emperature Gas oil draw o%% temperature diatur untuk dapat menghasilkan yield
produk gas oil (L1G-!?1G- untuk 1DU %uel type atau Lube Cut!/, Lube Cut!8, Lube Cut!+ untuk 1DU lubes type). Untuk 1DU %uel type dapat diatur dengan memaksimalkan produk L1G- atau dengan memaksimalkan produk ?1G-. 2ika spesi%ikasi produk L1G- sudah dapat memenuhi spesi%ikasi produk diesel, maka lebih baik unit 1DU dioperasikan dengan memaksimalkan produk L1G- dan meminimalkan produk ?1G-. Jamun ika spesi%ikasi produk L1G- tidak dapat memenuhi spesi%ikasi produk diesel dan hanya digunakan sebagai salah satu komponen blending diesel, maka lebih baik unit 1DU dioperasikan dengan memaksimalkan ?1G-, karena ?1G- dapat diolah di unit ?ydro'ra'ker yang akan meng!'ra'k ?1G- menadi produk!produk yang bernilai lebih tinggi, yaitu, LPG, Japhtha, erosene, dan Diesel.
13
BAB III T$#a% Kh$%$% 3Pe&amina !U II D$mai4
i a m u D 0 0 U B a n i m a t r e P . 9 P n a h a l o g n e p s e s o r p a n a h e d e s r i l a m a r g a i D . 1 6 a 5 m a G
14
61.
)ea<; Oil =omple> 3)O=4 agian ini termasuk dalam new plant, yang terdiri dari empat unit operasi, antara lain4 /. ?igh ?ea$y 1a'uum Distillation Unit (?1U) F unit // 8. Delayed Coking Unit (DCU) F unit /& +. Distillate ?ydrotreating Unit (D?D9) F unit 88 &. Coke Cal'iner Unit (CCU) F unit / ang akan dibahas dalam paper ini hanya mengenai ?igh ?ea$y 1a'uum Distillation Unit (?1U). High Heavy Vacuum Distillation Unit (HVU) !!" Unit ini ber%ungsi untuk memisahkan umpan berupa Low ulphur Aay Besidue (LAB) yang berasal dari unit CDU menadi %raksi yang lebih ringan berdasarkan titik didihnya. Prinsip dasar operasi unit ini adalah distilasi pada keadaan $akum. eadaan $akum diperoleh dengan 'ara menarik produk gas pada bagian atas kolom dengan menggunakan tiga buah steam et ee'tor yang disusun seri sehingga teradi penururunan tekanan reaktor. eadaan $akum ini diperlukan untuk menurunkan titik didih LAB sehingga pemisahan %raksi F %raksi minyak mentah dapat berlangsung dengan lebih baik tanpa teradi thermal 'ra'king. 0
Proses pemisahan berlangsung pada temperatur
400
C dan tekanan /!88
mm?g. apasitas pengolahan unit ini adalah 38." ;>D. Umpan LAB yang berasal dari unit CDU ditampung di 1!+ untuk dihilangkan gasnya yang kemudian akan dibakar di %lare. Umpan kemudian dialirkan ke 1!5=> untuk penghilangan kandungan garam (desalting) dengan menggunakan air yang berasal dari unit A. eluaran 1!5=> yang berupa brine akan diolah sehingga dapat digunakan kembali, sedangkan minyak yang sudah tidak mengandung garam akan dialirkan ke 1!/ setelah sebelumnya dipanaskan dengan @!8, @!+, dan ?!/=>. Umpan masuk ke 1!/ pada temperatur &oC. Produk atas diserap dengan mengggunakan 2!5/, 2!58, dan 2!5+ kemudian didinginkan dengan @!58, @!5+, dan @!5& sebelum masuk ke 1!8. Produk atas diserap dengan eektor yang meman%aatkan ;P steam kemudian akan dialirkan ke 1!8 setelah didinginkan dengan @!58=>C, @!5+, dan @!5&. eluaran yang masih bisa diolah sebagian dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi dialirkan ke slope tank. Gas yang dihasilkan dimrnikan dari minyak di 1!// kemudian sebagian digunakan sebagai %uel gas dan sebagian dibakar di %lare. ;P steam yang digunakan berasal dari 1!/ yang menggunakan air sebagai umpan. Produk samping berupa L1G- dan ?1G- yang masing F masing diambil 0
pada suhu
219 C
0
dan
345 C
. L1G- dipompakan dengan P!3=> dari 1!/
dan didinginkan dengan @!3=. ebagian L1G- langsung diambil sebagai produk
15
dan sebagian lagi akan dikembalikan ke 1!/ setelah dipanaskan terlebih dahulu dengan @!/. ?1G- dipompakan dengan P!"=>C dari 1!/, sebagian dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi digunakan untuk memanaskan umpan melalui @!/=> dan @!8=>. emudian ?1G- dilewatkan ke @!=> untuk pendinginan lebih lanut. eluaran @!=> dibagi menadi tiga aliran yaitu aliran ke unit ?CU 8// dan 8/8, serta aliran ke tangki ?1G-. Produk bawah berupa 0
short residue diambil pada suhu
395 C
kemudan didinginkan dengan @!+.
ebagian residu dikembalikan ke 1!/ dan sebagian lagi akan diumpankan ke unit DCU untuk diolah lebih lanut. Besidu uga sebagian dialirkan ke tangki penyimpanan serta sebagian lagi dipanaskan dan diolah kembali di 1!/.
16
Da?&a P$%&aka
=bbas, =. 8/8. K;akalah Destilasi 1akum. http4**akbar'ules&".blogspot. 'om*8/8*"*makalah!destilasi!$akum. / ;ei 8/5, /"45" A0>. >udhiarto, =. K>uku Pintar ;igas 0ndonesia. www.bpmigas.'om*>uku Pintar ;igas 0ndonesia. / ;ei 8/5, /343 A0>. hopkar, ;. 88. onsep Dasar imia =nalitik. 2akarta 4 U0 Press ;anurung, P. 8//. Laporan P 0nspeksi pengelasan, manaemen, dan Proses pengolahan ;inyak P9.Pertamina BU 00 Dumai. . uhendri. 8/+. K1a'uum Distillation Unit. http4**dynami'!epansion.blogspot. 'om*8/+**$a'uum!distillation!unit. / ;ei 8/5, 84/ A0>. 1ogel. /33. >uku 9eks =nalisis =norganik ualitati% ;akro dan emimikro. 2akarta 4 P9 alman ;edia.
17
