alkilasi fix.docx
TRANSCRIPT
MAKALAH TEKNOLOGI MINYAK BUMI
Proses Alkilasi
Disusun Oleh :
Kelompok 1 / 5 EG A
Melly Agustia Fortienawati 061140411504
Dyan Mentary Dwi Octaria 061140411498
Mahatir Marliansyah 061140411503
Mutiara Putri 061140411507
Instruktur : Zurohaina, S.T, M.T
TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI S1 (TERAPAN) TEKNIK ENERGI
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Minyak bumi dan gas alam diduga berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan
hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Dugaan tersebut didasarkan pada
kesamaan unsur-unsur yang terdapat dalam bahan tersebut dengan unsur-unsur yang
terdapat pada makhluk hidup. Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar laut, kemudian
ditutupi oleh lumpur yang lambat laun mengeras karena tekanan lapisan diatasnya sehingga
berubah menjadi batuan. Sementara itu bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa organisme itu
sehingga menjadi minyak bumi dan gas yang terperangkap di antara lapisan-lapisan kulit
bumi. Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini membutuhkan waktu yang sangat lama.
Bahkan sepanjang umur kita pun belum cukup untuk membuat minyak bumi dan gas. Jadi
kita harus melakukan penghematan dan berusaha mencari sumber energi alternatif.
Proses pengolahan minyak bumi sangat berbeda antara satu kilang dengan kilang
yang lain disebabkan karena perbedaan jenis dan sumber minyak mentahnya. Walaupun cara
pengolahannya tersebut prosesnya sama namun metodanya tergantung pada Jenis minyak
yang diolah, Permintaan produk dan daerah pemasaran,Peralatan yang tersedia dan Faktor-
faktor pertimbangan ekonomis lainnya.
Minyak bumi biasanya berada pada 3-4 km di bawah permukaan. Untuk mengambil
minyak bumi tersebut harus dibuat sumur bor yang telah disesuaikan kedalamannya. Minyak
mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tangker atau dialirkan ke kilang minyak
dengan menggunakan pipa. Minyak mentah yang tadi diperoleh belum bisa dimanfaatkan
sebagai bahan bakar maupun keperluan lainnya.
Minyak mentah tersebut haruslah diolah terlebih dahulu. Mengetahui proses
pengelolahan minyak bumi sangat penting karena pada prosesnya terdapat Produk-produk
yang diharapkan dari suatu kilang dapat berupa bahan bakar minyak (BBM) dan non BBM
yang menunjukkan perbedaan pemakaian metoda untuk memprosesnya. Untuk mahasiswa
jurusan teknik kimia progam studi teknik energi setidaknya harus mengetahui proses
pengolahan minyak bumi secara kimia, yang terdiri dari Proses Perengkahan (Cracking),
Proses Pembentukan Kembali (Reforming), Proses Penggabungan molekul, terdiri dari
Polimerisasi dan Alkilasi.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini, sebagai berikut :
1. Bagaimana proses alkilasi pada pengolahan minyak bumi ?
2. Bagaimana reaksi alkilasi dalam katalis dan termis ?
3. Apa saja katalis alkilasi yang di gunakan pada proses pengolahan minyak bumi
dan beberapa zat pengalkilat yang terdapat pada proses tersebut ?
4. Apa saja zat yang di alkilasi pada proses pengolahan minyak bumi?
5. Menjelaskan Unit proses alkilasi yang di gunakan pada proses ?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan dan manfaat yang ingin dicapai, sebagai berikut :
1. Dapat mengetahui proses dan reaksi pengolahan minyak bumi dengan
menggunakan proses Alkilasi dalam pengolahan minyak bumi.
2. Dapat menjelaskan perbedaan antara alkilasi katalis dan alkilasi termis
3. Mengetahui unit proses alkilasi, zat-zat yang berhubungan untuk alkilasi dan zat
pengalkilatnya.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Alkilasi
Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang
lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti
H2SO4, HCl, AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Pada proses yang umum dilakukan di
pengilangan minyak, isobutana di alkilasi menggunakanalkena alkena yang memilik MR
rendah (biasanya campuran dari propilena dan butilena) dan menggunakan katalis yang
bersifat asam kuat, antara asam sulfat (H2SO4) atau asam fluorida (HF).Pada pengilangan
minyak proses tersebut biasa disebut unit alkilasi asam sulfat (SAAU) atau unitalkilasi
fluorida (HFAU). Katalis tersebut memprotonasi alkena (campuran propilena dan
butilena)untuk memproduksi karbokation ang reaktif, yaitu isobutana teralkilasi. Reaksi
tersebut terjadi padatemperatur menengah (0 dan 300C) pada reaksi 2 fasa.
Sangatlah penting untuk menjaga kadar isobutan terhadap alkena tetap tinggi. Hal
tersebut dilakukan untuk mencegah reaksi samping yang menghasilkan produk dengan nilai
oktan rendah. Kedua fasa tersebut dipisahkan secara spontan,sehingga fasa asam tersebut
tercampur secara cepat dengan fasa hidrokarbon untuk menghasilkan luas permukaan kontak
yang cukup.Produk yang dihasilkan disebut zat turunan alkil dan terkandung dalam campuran
yangmengandung oktana yang tinggi, ikatan cabang dari hidrokarbon jenis parafin
( kebanyakanisopentana dan isooktana). Zat turunan alkil adalah perpaduan didalam bensin
pada umumnya karena zat ini memiliki sifat anti-knocking dan terbakar secara bersih. Zat
turunan alkil juga merupakan komponen utama didalam avgas (bahan bakar pesawat).
Bilangan oktan dari zat turunan alkil bergantung dari alkana turunan yang digunakan dan
pada kondisi operasi tertentu. Sebagai contoh,isooktana yang diperoleh dari pencampuran
butilena dengan isobutena akan memiliki bilangan oktansebesar 100.
Pada umumnya minyak mentah hanya memiliki kandungan 10 sampai 40 persen
unsur hidrokarbon, oleh karena itu pengilangan menggunakan proses FCC untuk
mengkonversi hidrokarbon dengan MR yang tinggi menjadi hidrokarbon yang lebih rendah
MR-nya dan menjadi zat yang mudah menguap, yang setelah itu dikonversi lagi menjadi
cairan kembali. Proses alkilasi mengubah alkena dan molekul iso-parafin dengan MR rendah
menjadi iso-parafin dengan MR yang lebih besar dan memiliki nilai oktan yang tinggi
pula.Penggabungan antara perengkahan, polimerisasi, dan alkilasi akan memberikan hasil
pada perolehan bensin hingga 70 persen dari minyak mentah awal. Proses yang lebih lanjut,
seperti sklikisasi dari parafin dan dehidrogenasi dari naftena membentuk hidrokarbon
aromatik di dalam pembaruan secara katalitik (catalytic reformer), juga telah dikembangkan
untuk meningkatkan nilai oktan dari bensin. Pengilangan yang moderen dapat memproduksi
banyak jenis bahan bakar dengan spesifik performa dengan satu jenis umpan mentah.Pada
seluruh rentang proses pengilangan, alkilasi sangatlah penting karena dapat meningkatkan
perolehan bensin dengan bilangan oktan tinggi. Tetapi, tidak semua pengilangan memiliki
pabrik alkilasi.
Pengilangan memeriksa apakah akan ada peningkatan yang siknifikan apabila pada
pengilangan tersebut dipasang unit alkilasi. Hal ini disebabkan karena unit alkilasi sangatlah
kompleks, dengan skala ekonomi. Produk alternatif dari pengilangan alkilasi dapat berupa
LPG, pencampuran dari lajuC-4 secara langsung kedalam bensin dan bahan baku untuk
pabrik zat kimia.Ketersediaan dari katalis yang cocok juga merupakan faktor pentinga untuk
menentukanapakah perlu didirikan pabrik alkilasi. Jika asam sulfat yang digunakan, volume
yang dignifikansangat diperlukan. Jalur masuk yang cocok dengan pabrik juga dibutuhkan
untuk memasok asam yangmasih segar dan pembuangan asam yang telah dipakai. Jika pabrik
asam sulfat dibangun untuk mendukung unit alkilasi, konstruksi harus memiliki dampak yang
siknifikan terhadap persyaratan- persyaratan dasar untuk modal dan biaya operasi.
Secara alternatif sangatlah mungkin untuk memasang proses WSA (Wet Sulfuric
Acid) untuk meregenasi asam yang telah jenuh. Tidak ada pengeringan dari gas. Ini berarti
tidak akan ada kehilangan asam, tidak ada material bersifat asamyang terbuang dan tidak ada
panas yang hilang pada proses pemanasan kembali gas. Kondensasi yang selektif pada
kondensor WSA menjamin asam yang teregenasi akan memiliki adar 98% w/w
bahkandengan gas proses yang lembab. Sangatlah mungkin untuk menggabungkan regenerasi
asam yangterpakai dengan pembuangan asam sulfat dengan menggunakan asam sulfat
sebagai bahan bakar.Katalis kedua yang biasa digunakan dalam proses alkilasi ini adalah
asam fluorida. Lajukonsumsi HF pada pabrik alkilasi jauh lebih rendah dibandingkan bila
menggunakan asam sulfat.Pabrik yang menggunakan HF dapat memproses campuran bahan
baku dengan rentang yang lebar dandicampur dengan propilena dan butilena.
Pabrik dengan HF juga memproduksi zat turunan alkildengan nilai oktan yang lebih
baik daripada pabrik dengan asam sulfat. Tetapi, karena sifat yang berbahaya dari material,
HF digunakan pada lokasi tertentu dan transportasinya harus dilakukansecara ketat. Alkilasi
dengan menggunakan HF memiliki 2 cara yaitu dengan cara phillips dan UOP.Berikut ini
ditampilkan contoh proses dengan kedua cara tersebut.
Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”
Secara kimia reaksi alkilasi dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu :
1. Alkilasi Katalis
Suhu reaksi berkisar antara 30 – 1050F dan tekanan 1 atm – 150 psig. Katalis yang
banyak digunakan, yaitu :
a. Proses Alkilasi Asam Fluorida diperkenalkan oleh Phillips Petroleum
Company pada tahun 1942.
b. Proses Alkilasi Aluminium Khlorida di operasikan oleh Phillip selama Perang
Dunia.
c. Proses Alkilasi Katalis Asam Sulfat telah di mulai di Amerika Serikat pada
tahun 1938 oleh Shell Oil Company. Pada proses ini, komponen gasolin
dengan angka oktan tinggi dibuat melalui reaksi isobutana dengan olefin.
Butilen merupakan senyawa yang paling umum dipakai, karena produk yang
dihasilkan mempunyai kualitas tinggi dan dapat diperoleh hanya dengan
sedikit Asam Sulfat dibandingkan dengan olefin lainnya, jika diproses pada
kondisi operasi yang sama.
2. Alkilasi Termis
Alkilasi termis adalah alkilasi yang mengolah Etilen yang diikuti oleh Propilene,
Butane dan Isobutilene dengan bantuan panas. Suhu reaksi berkisar 9500F dan tekanan
sekitar 3000-5000 psia. Proses Alkilasi termis yang komersil telah di bangun oleh
Phillips Petroleum Co untuk membuat neoheksana. Alkilasi ini menggunakan Etilene
dan Isobutana sebagai reaktan untuk membuat neoheksana.
Zat-zat Pengalkilasi :
1. Olefin : etilena, propilena, butilena.
RH harus banyak karena olefin mudah mengalami polimerisasi.
2. Alkohol ROH : metanol dan etanol.
Digunakan pada pembuatan eter, isopropil eter, etil eter, naphtil metil eter.
3. Alkil Halogenida : R’X , sangat reaktif tetapi mahal.
RH + R11X RR1 + HX
RNa + R1X RR1 + NaX
Pb(Na)y + y R1X Pb(R1)y + yNaX
4. Alkil sulfat
- Yang sering digunakan adalah dimetil sulfat, metil hidrogen sulfat dan
dietilsulfat.
- Alkil sulfat rantai panjang digunakan pada beberapa hal saja.
- Dimetil sulfat sangat beracun dan harus ditangani secara hati-hati.
- Alkil sulfat digunakan untuk mendapatkan senyawa dialkil eter, alkil aril eter, etil
selulosa dan polivinil eter.
Zat-zat yang dialkilasi
1. Alkana
Pada umumnya alkana hanya dapat dialkilasi dengan olefin. Dalam alkilasi alkana, perlu
dibedakan dua kelompok :
a. alkana lurus : hanya bisa dilakilasi dengan mekanisme radikal bebas, pada suhu
tinggi
b. alkana bercabang : lebih mudah dialkilasi dengan mekanisme ion.
2.2 Proses alkilasi
Proses alkilasi dari umpan campuran antara molekul olefin C3/C4/C5 dan isoparafin
C4 dengan bantuan katalis asam, adalah untuk pembuatan produk alkilat berangka oktana
tinggi yang merupakan salah satu komponen utama bensin
Umpan olefin yaitu propilena, butilena dan amilena diperoleh dari proses rengkahan
baik termal (coking dan visbreaker) maupun katalitik (rengkahan katalitik). Sumber
isoparafin seperti isobutana dan isopentana dihasilkan dari proses perengkahan katalitik,
reformasi katalitik, penghidrorengkahan dan proses isomerisasi butana dan pentana.
Isobutana lebih banyak dipakai pada proses alkilasi daripada isopentana yang dapat langsung
dipakai sebagai komponen bensin. Umpan olefin dan iso-parafin harus kering dengan
kandungan sulfur rendah untuk mengurangi kebutuhan katalis asam dan menjaga mutu
produknya. Rasio tinggi antara iso-butana dan olefin menghasilkan produk alkilat berangka
oktana tinggi dengan titik didih akhir rendah. Angka oktana (RON) produk alkilat dari
berbagai jenis umpan olefin propilena, butilena, isobutilena, amilena dan propilena/ butilena
adalah sekitar 88–97. Karakteristik produk alkilat dari berbagai jenis umpan olefin disajikan
pada Tabel 3.25.
Pada temperatur tinggi, reaksi akan menghasilkan produk alkilat berangka oktana
tinggi dengan titik didih akhir rendah, tetapi reaksi alkilasi tidak berjalan baik pada
temperatur <35oC. Proses alkilasi dengan katalis asam sulfat lebih sensitive terhadap
temperatur reaktor daripada dengan katalis asam fluorida. Tekanan operasi harus cukup untuk
menjaga hidrokarbon umpan dan katalis asam dalam keadaan cair. Pada kondisi operasi yang
sama, karakteristik produk alkilat tidak berbeda banyak bila menggunakan katalis asam baik
asam sulfat maupun asam fluoride.
2.3 Reaksi Alkilasi
Reaksi alkilasi dengan katalis asam dimulai dengan pembentukan ion karbonium
(C+4H9 ) dengan mentransfer proton (H+) dari katalis asam ke molekul umpan olefin, dan
kemudian ion karbonium tersebut berkombinasi dengan molekul umpan isobutana untuk
menghasilkan kation tertier butil (iso C+ 8H9). Reaksi antara kation tertier butil tersebut
dengan umpan butilena-1 dan butilena-2 akan membentuk masing-masing ion karbonium
oktil (iso C+8H17) dengan dua cabang (dimetil) dan tiga cabang (trimetil) yang selanjutnya
akan bereaksi dengan molekul umpan isobutana untuk menghasilkan produk alkilat isooktana
yaitu masing-masing bercabang dua dan tiga metal.
Mekanisme Reaksi Alkilasi
Dengan isomerisasi umpan butilena-1 menjadi butilena-2 yang kemudian
berkombinasi dengan umpan isobutana, maka produk alkilasi akan menghasilkan isooktana
bercabang tiga metil, berangka oktana lebih tinggi. Salah satu reaksi penting dalam proses
alkilasi propilena adalah terbentuknya isobutilena dari hasil kombinasi kedua molekul umpan
propilena dan isobutana, dan berkombinasinya molekul isobutilena tersebut dengan umpan
isobutana akan menghasilkan produk isooktana bercabang tiga metil yang berangka oktana -
RON -100. Isobutilena tersebut terbentuk dengan timbulnya transfer hidrogen dari isobutana
ke propilena. Reaksi alkilasi adalah eksotermis dengan pelepasan panas reaksi sekitar
124.000–140.000 BTU per barel isobutana bereaksi.
2.4 Katalis Alkilasi
Katalis asam sulfat dan asam fluorida kuat digunakan pada proses alkilasi umpan
olefin dan isoparafin. Kekuatan asam kedua katalis tersebut harus dijaga di atas 88% berat
agar supaya tidak terbentuk reaksi polimerisasi. Asam sulfat mengandung SO3 bebas atau
berkonsentrasi di atas 99,3% berat dapat menimbulkan reaksi samping polimerisasi.
Kekuatan optimal asam fluorida adalah sekitar 82–93% berat dengan kadar air 1% volume.
Untuk menjaga kekuatan asam sulfat >88% berat, maka sebagian katalis yang telah dipakai
diganti dengan katalis baru asam sulfat 99,3 % berat. Pemakaian katalis asam fluorida adalah
sekitar 18–30 lb per barel produk alkilat.
Kelarutan isobutana di dalam fase asam hanya sekitar 0,1% berat di dalam katalis
asam sulfat, dan 3% berat di dalam katalis asam fluorida. Terlarutnya sebagian kecil polimer
bersama olefin di dalam katalis asam akan dapat menaikkan kelarutan isobutana di dalam
katalis asam tersebut. Olefin lebih mudah larut daripada isobutana di dalam fase asam. Rasio
antara katalis asam dan umpan hidrokarbon dapat mengontrol derajat kontak antara katalis
dan hidrokarbon.
Rasio rendah akan menghasilkan produk alkilat berangka oktana rendah dengan titik
didih akhir tinggi, sedang kelebihan katalis asam di dalam reaktor akan terjadi pada rasio
tinggi. Berdasarkan hasil penelitian, pada suatu kondisi proses alkilasi tertentu dapat
diperoleh rasio optimal antara katalis asam dan hidrokarbon umpan. Karakteristik produk
alkilat dengan katalis asam sulfat dan asam fluorida disajikan pada.
2.4.1 Alkilasi Asam Sulfat
Pada proses alkilasi asam sulfat, komponen gasoline dengan angka oktan tinggi dibuat
melalui reaksi isobutana dengan olefin. Butilena merupakan senyawa yang paling umum dipakai,
karena produk yang dihasilkan mempunyai kualitas tinggi dan dapat diperoleh hanya dengan
sedikit asam sulfat dibandingkan dengan olefin lainnya, jika diproses pada kondisi operasi yang
sama.
Didalam industri minyak bumi, umpan isobutana dan butilena sebagian besar berasal dari
hasil perengkahan berkatalis. Isobutana sebagian kecil juga terdapat dalam minyak mentah
bersama-sama dengan normal butane. Reaksi yang terjadi pada alkilasi dengan asam sulfat
sebagai katalis adalah :
Umpan Butana-butilena (BB) yangberasal dari berbagai operasi perengkahan adalah suatu
campuran isobutilena, butilena-1, butilena-2, isobutana dan normal butane dengan sedikit
butadiene. Semua olefin-olefin ini termasuk kedalam reaksi yang akan menghasilkan alkilat.
Alkilat tersebut esensinya merupakan campuran 2,2,4 trimetil pentane : 2,2,3 trimetil pentane dan
2,3,4 trimetil pentane.
Secara garis besar unit alkilasi itu terdiri menjadi 3 bagian yaitu :
1. Bagian Reaktor dan Treating
2. Bagian Pendingin
3. Bagian Fraksionasi
Umpan masuk reactor adalah isobutana yang konsentrasinya tinggi dengan kemurnian 85-
90 % (berat), stok olefin yang biasanya campuran BB dari berbagai hasil operasi perengkahan
dan reforming. Kedua jenias umpan tersebut bila diperlukan dipanaskan dengan larutan soda
untuk memisahkan H2S dan merkaptan yang terdapat didalam umpan. Kadar soda dalam larutan
dicuci. Pencucian soda (soda setter) dijaga 5-6 oBe atau 2 % NaOH. Untuk menekan terjadinya
reaksi samping \, terutama polimerisasi, maka dipakai umpan isobutana dalam jumlah yang besar,
sekitar 4-5 kali jumlah olefin. Didlam reactor terjadi daur-ulang antara isobutana dan asam sulfat
jenuh dengan isobutana yang akan menaikkan nisbah isobutana/olefin didalam reactor menjadi
400-500.
Jika menggunakan asam sulfat sebagai katalis, maka reaksi harus terjadi pada suhu
rendah untuk menekan terjadinya reaksi berkelanjutan atau polimerisasi. Suhu reactor biasanya
dijaga sekitar 7oC atau 45oF, dimana suhu operasi beragam antara 0-20 oC atau 32-68 oF. Operasi
pada suhu dibawah 0 o tidak menarik karena dapat menaikkan viskositas emulsi campuran
asam/hidrokarbon dan memberi kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan
dalam operasinya. Sebaliknya suhu diatas 20oC juga tidak menarik karena samngat cenderung
mempercepat reaksi polimerisasi yang akan menyebabkan kenaikan konsumsi asam dan
menurunkan yield alkilat. Tekanan operasi tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi alkilasi.
Tekanan system harus tinggi untuk menjaga hidrokarbon berada dalam fasa cairan dan perbedaan
hidraulik cukup untuk mengatur fluida mengalir dalam system reactor. Untuk maksud tersebut
reactor biasanya beroperasi pada tekanan sekitar 7 kg/cm2.
Katalis asam sulfat dengan konsentrasi 98% (berat) dimasukkan secara terus-menerus
atau dengan secara injeksi asam dari belakang. Nisbah asam dan hidrokarbon didalam reactor
adalah 1:1. Penambahan asaam segar didalam reactor dilakukan apabila konsentrasinya kurang
dari 88% (berat). Kualitas alkilat. Yoeld alkilat dan umur katalis asam merupakan fungsi daripada
komposisi umpan masuk dan kondisi operasi dalam reactor.
Tabel dibawah ini memperlihatkan beberapa data yield yang diperoleh apabila alkilasi
isobutana dilaksanakan dengan berbagai olefin yang berbeda. Yield tersebut secara luas
dipengaruhi oleh kondisi operasi, tetapi mudah melihat bahwa perbedaan yang sangat besar
dalam yield alkilat terjadi karena menggunakan umpan olefin yang berbeda. Umur katalis
dipertimbangkan dipengaruhi oleh umpan olefin. Berbagai umur katalis dapat diharapkan terlihat
pada table dibawah. Pengaruh umpan olefin terhadap kualitas alkilat dapat juga terlihat pada table
diatas. Harga-harga yang diberikan untuk propilena,butilena dan amilena saja, karenaproduk yang
deperoleh langsung dari butilena.
Proses lain yang juga merupakan modifikasi proses alkilasi asam sulfat adalah alkilasi
keluaran refrigerasi (Effluent Refrigeration Alkylation) dimana dijaga nisbah umpan yang tinggi
antara isobutana dan olefin-olefin seperti propilena, butilena dan amilena untuk mendapatkan
alkilat yang lebih banyak untuk digunakan sebagai komponen avgas dan bahan bahan baker
motor. Proses ini dikembangkan oleh Stratford Engineering Corp. keluaran reactor dipakai
sebagai refrigerant utnuk mengendalikan suhu reactor (45-50o) dan pada waktu yang sama
memisahkan isobutana sebagai daur ulang.
2.4.2 Alkilasi Asam Fluorida
Alkilasi dengan menggunakan asam fluoride sebagai katalis telaah dijumpai dalam 2
kelompok operasi pengilangan minyak. Pertama dalam pembuatan komponen dasar utnuk
deterjen sintesis, yang diperoleh dari alkilasi benzene dengan olefin yang sesuai, seperti propilena
tetramer, olefin yang diturunkan dari perengkahan lili, dan lain-lain. Alkilasi ini banyak dijumpai
dalam bidang petrokimia. Kedua dalam pembuatan komponenen blending untuk avgas yang
berkualitas tinggi melalui alkilasi isobutana dengan propilena, butilena dan pentilena (amilena).
Proses alkilasi asam fluoride utnuk pembuatan komponen dasar avgas ini telah
dikembangkan oleh Philips Petroleum Company dan oleh UOP Company. Operasi proses ini
sangan sama dengan operasi alkilasi asam sulfat. Perbedaannya yang sangat penting adalah
terletak adalah pada pengolahan asam bekas yang siap dan terus-menerus dapat diregenerasi
sehingga konsumsi asam flourida sangat sedikit. Regenerasi asam bekas ini dipengaruhi oleh cara
destilasi yang sangat sederhana, dimana asam dapat dipisahkan dari caampurab azeotrop H2O-HF
dan polimer yang terbentuk dari proses alkilasi. Titik didih HF pada tekana 1 atm adalah 19,4 oC
dan berat jenisnya 0.988. Tanpa proses regenerasi, baik air maupun polimer akan terakumulasi
didalam asam dan akan berpengaruh buruk terhadap yield dan kualitas produk. Asam yang sudah
diregenerasi didaur ulang kedalam reactor.
Pada alkilasi isobutana dengan butilena, proses alkilasi HF memproduksi suatu alkilat
yang mengeandung 2,2,3 trimetil pentane yang persentasenya lebih besar daripada proses alkilasi
asam sulfat. Angka oktan alkilat yang dihasilkan sangat tergantung pada jenis olefin sebagai
berikut :
i-C4H10 + i-C4H8 iso Oktana (ON = 92-94 )
i-C4H10 + i-C5H10 iso Nonana (ON = 90-92 )
i-C4H10 + i-C3H6 iso Oktana (ON = 89-91 )
2.4.3 Alkilasi Asam Posfat
Alkilasi menggunakan asam posfat dimaksudkan untuk memprodukasi isopropyl
benzene atau kumen dengan mereaksikan propilena dengan benzene. Katalis asam posfat
berbentuk padatan dapat mengendung campuran kieselguhr, tepung, magnesia, seng khlorida,
seng oksida dan lain-lain yang dikalsinasi pada suhu 180-250 oC. Nisbah benzene dan
propilena dijaga pada 6/1 atau lebih besar, dan yield yang diperoleh sekitar 96%(V) kumen
dan 4% (v) adalah alkilat aromatic berat.
2.5 Unit Proses Alkilasi
Umpan olefin dan isobutana harus kering dengan kadar sulfur rendah untuk
mengurangi kelebihan katalis asam dan menjaga mutu produk alkilat. Umpan kering olefin
dan isobutana bersama sirkulasi isobutana dimasukkan ke dalam reactor melalui beberapa
pipa untuk menjaga temperatur sepanjang reaktor. Reaksinya bersifat eksotermik dan panas
reaksi tersebut dibuang melalui penukaran panas dengan sejumlah besar air bertemperatur
rendah untuk menjaga temperatur optimal reaksi sekitar 350C. Keluaran dari reaktor masuk
ke dalam pengendap (settler) dan dari situ endapan asam (Gravitas Spesifik = 1 dan alkilat =
0,7) disirkulasikan ke reaktor. Fase hidrokarbon berkadar HF 1–2% mengalir melalui penukar
panas ke pelucut isomer (isostripper).
Butana jenuh (make up) juga dimasukkan ke isostripper. Produk alkilat dikeluarkan
dari bawah isostripper. Isobutana yang belum bereaksi ditampung dari samping isostripper
dan disirkulasikan kembali ke reaktor. Semua produk dibebaskan dari HF dengan pemurnian
KOH sebelum meninggalkan unit. Pada bagian atas isostripper keluar isobutana, propana dan
HF dikirim ke dalam depropanizer. Keluaran dari atas depropanizer dibersihkan dari HF, dan
akan dihasilkan produk propana bermutu tinggi dari bawah stripper. Dari bagian bawah
depropanizer dihasilkan isobutana untuk disirkulasikan kembali ke reaktor. Sirkulasi HF
diregenerasi secara kontinu pada suatu tingkat yang diinginkan untuk mengontrol mutu
alkilat dan menurunkan konsumsi HF. Bagian kecil dari polimer dan azeotrop HF (constant
boiling mixture – CBM) dikeluarkan dari regenerator HF untuk dinetralisasi.
Alkilat berangka oktana tinggi dengan distribusi angka oktana baik dan sensitivitas
rendah (baik) memberikan keuntungan di negara-negara Eropa yang mensyaratkan angka
oktana motor (MON) dan Amerika Serikat dengan persyaratan knock performance, yaitu
(RON + MON)/2 pada spesifikasi bensin. Angka oktana alkilat dari berbagai jenis umpan
olefin disajikan pada
Alkilat mengandung isoparafin dan bebas dari hidrokarbon tak jenuh (olefin dan
aromatik). Pemakaian alkilat pada pembuatan bensin ramah lingkungan di Amerika Serikat
pada tahun 2000[10] sekitar 15% volume. Komposisi molekul isoparafin dari alkilat disajikan
pada.
Sehubungan dengan katalis asam bekas dapat mencemari lingkungan, maka sejak
tahun 200 an beberapa industri katalis sedang mengembangkan katalis baru yaitu suatu
katalis butir padat identik telah katalis heterogen industri lainnya, tetapi belum ada informasi
lengkap yang dipublikasikan. Kondisi operasi identik dengan proses alkilasi dengan memakai
katalis HF, yaitu: temperatur reaktor 10–40oC, dan rasio isobutana/olefin sekitar 10–
15:1.Unit pengolahan Pertamina mengolah berbagai jenis minyak bumi sebesar 1.063 MBCD
pada tujuh unit yang mengoperasikan 12 unit proses konversi yang berpotensi dalam
pembuatan umpan proses alkilasi isobutana dan olefin (propilena dan butilena).
Unit pengelolahan Pertamina mengoperasikan baru satu unit proses alkilasi dengan
katalis asam sulfat di UP III Plaju/S. Gerong. UP VI Balongan memakai produk gas olefin
dari proses perengkahan katalitik untuk proses polimerisasi (kondensasi) untuk pembuatan
komponen bensin polimer. UP II Dumai/S. Pakning dan UP IV Cilacap mempunyai potensi
untuk pembangunan suatu proses alkilasi agar supaya dapat ditingkatkan potensi kilang
tersebut dalam pembuatan bensin ramah lingkungan.
2.6 Alkilasi Termis
Alkilasi termis adalah alkilasi yang mengolah etilena yang diikuti oleh propilena,
butena, dan isobutilena dengan bantuan panas. Kondisi operasi proses ini tinggi, suhu sekitar
950oF dan tekanan sekitar 3000-5000 psia. Umpan olefin yang diperkaya seperti tersebut
diatas dapat diproduksi dari proses dekomposisi hidrokarbon yang beroperasi pada suhu
1200-1425 oF dan tekanan 1 atm. Kondisi sedemikian sangat memungkinkan untuk
pembentukan etilena. Etilena diserap didalam isobutana untuk dimasukkan kedalam dapur
melalui zona perendaman. Sedikit ter atau material yang mempunyai titik didih diatas
gasoline dapat dihasilkan karena konsentrasi etilennya rendah dalam zona reaksi. Diperlukan
waktu 2-7 detik unutk mencapai suhu 950oF, tergantung pada jumlah hidrokarbon yang
diolah dan jumlah isobutilena yang didaur ulang.
Campuran etana dan propane direngkah pada suhu sekitar 1400 oF dan tekanan 6-8
psig utnuk pembentukan propilena yang optimum. Gas-gas yang terbentuk dibebaskan dari
material yang lebih besar dari C2 melalui scrubber, lalu diikuti dengan kompresi dan
pendinginan. Etilena kemudian diserap oleh cairan isobutana pada suhu -30oF, sedangkan gas
hydrogen dan metana dipisahkan dari system. Campuran etilena dan isobutana pada dapur
alkilasi melalui preheater pada suhu 950oF. Nisbah isobutana daan etilena pada 9/1 atau lebih
pada zona reaksi. Yield yangdikirim kemenara depropanizer berupa cairan pada bagian
bawah yang menghabiskan 7% (berat etana, propane dan isobutanayang mengandung kira-
kira 30-40% neoheksana. Neoheksana dikarakterisasi sebagai bahan campuran avgas dengan
sifat-sifat yang sempurna dan sangat mudah menerima TEL. Senyawa ini mempunyai RVO
9,5 psi ; titik didh 121oF dan angka oktan 95.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Pada makalah ini dapat disimpulkan bahwa pengolahan minyak bumi secara kimia,
disebut juga sebagai proses konversi terdiri dari berbagai proses, yaitu
- Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang
lebih panjang dan bercabang yang menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4,
HCl, dan AlCl3.
- Proses Alkilasi terdiri dari :
Alkilasi katalis
Alkilasi termis
- Proses alkilasi dari umpan campuran antara molekul olefin C3/C4/C5 dan isoparafin
C4 dengan bantuan katalis asam, adalah untuk pembuatan produk alkilat berangka
oktana tinggi yang merupakan salah satu komponen utama bensin
- Katalis alkilasi dibedakan menjadi tiga katalis yaitu alkilasi asam sulfat, alkilasi asam
flourida, dan alkilasi asam fosfat.
3.2 Saran
Makalah ini hanya membahas proses alkilasi secara umum tentang dasar pengolahan
minyak bumi secara kimia, reaksi alkilasi, proses alkilasi, zat pengalkilat dan macam-macam
katalis yang di gunakan dalam proses alkilasi serta pengertian umum mengenai alkilasi
termis. Makalah ini jauh dari kesempurnaan maka dari itu penulis membutuhkan saran yang
membangun sehingga makalah ini dapat menjadi lebih baik ke depannya dan dapat
bermanfaat.
DAFTAR PUSTAKA
http://doanddoo.blogspot.com/2011/12/minyak-bumi-alkilasi-polimerisasi.html (diakses pada
7 november 2013)
http://sherchemistry.wordpress.com/kimia-x-2/minyak-bumi/ (diakses pada 7 november
2013)
https://www.google.com/search?
newwindow=1&biw=1281&bih=707&q=alkilasi+termis+minyak+bumi&oq=alkilasi
+termis+minyak+bumi&gs_l=serp.3...5463.10345.0.10693.14.13.1.0.0.0.223.1512.5j
7j1.13.0....0...1c.1.31.serp..13.1.126.91GQmywPsu4 (diakses pada 7 november 2013)
http://batalyonchamistr.blogspot.com/2012/09/penerapan-laju-reaksi-dalam-bidang.html.
(diakses pada 7 november 2013)
http://www.google.com/imgres?
newwindow=1&sa=X&tbm=isch&tbnid=wVRMaFAVMKvsgM:&imgrefurl=http://
catatanabimanyu.wordpress.com/category/oil-knowledge/page/2/
&docid=IWLlfnbPNPuHKM&imgurl=http://www.chem-is-try.org/wp-content/
uploads/2009/09/table_19_2-
300x262.jpg&w=300&h=262&ei=5tSAUtb9B4iMrQewloHgBg&zoom=1&ved=1t:3
588,r:13,s:0,i:122&iact=rc&page=1&tbnh=160&tbnw=184&start=0&ndsp=16&tx=5
7&ty=33 (diakses pada 7 november 2013)