dcu thermal cracking

ROHMADIPUSDIKLAT MIGAS CEPU

Oleh :

DELAYED COKING UNIT DELAYED COKING UNIT

BIODATA

NAMA : ROHMADIPENDIDIKAN : D4 AKAMIGAS-STEMRIWAYAT PEKERJAAN : KILANG

PUSDIKLAT MIGASALAMAT RUMAH : MENGGUNG RT 06/07

KARANGBOYO-CEPUEMAIL : rohmadi@pusdiklatmigas.comHP : 081390196170

CDUDMI

CDUSPK

NRU HBNPLF

NHDT PLFCCR

BLD

LPGREC

H2P

HCU

HVU

DCU DHDT

CALC

FG

PREMIUM

HOMCLPG

KEROSENE

ADO

AVTUR

LSWR

FO

G. COKE

C. COKE

CRUDE

NAPHTHA

LN

L.RES LVGO

HVGO

S..RES HCGO

LCGO

G.COKE

H2

H2

L.RES

Secondary Processing :Secondary Processing : Delayed Coking Unit Delayed Coking Unit

Calcining Unit Calcining Unit

Pendahuluan Delayed Coking Unit (DCU), lisensi

Universal Oil Product Company (UOP) Des Plaines, Illinois, USA.

Unit DCU UP II mulai beroperasi th 1984, dg kapasitas 234 M3/J (35 MBSD)

Unit DCU UP II mengkonversi secara thermal minyak berat (heavy oil/residue) menjadi coke, gas oil, diesel, naphtha, LPG dan gas

Diskripsi Proses Reaksi Thermal cracking :

Reaksi perengkahan dg bantuan panasC10H22 C8H17* + C2H5*C8H17* C4H8 + C4H9*C4H9* C4H8 + H*

Reaksi rantai radikal bebas berhenti ketika dua radikal berkombinasi atau bereaksi dg logam atau racun (poison)

C8H17* + H* C8H18

Reaksi polimerisasi dan kondensasi: membentuk tar aromatik

xC4H8 + yC4H6 + zC3H6

Diskripsi Proses Properties Feed & Product : Coke yield tergantung pd karakteristik Feed Stock dan kondisi operasi Kandungan asphaltene, resin dan aromatik, serta conradson carbon dari

residue merupakan faktor yang mempengaruhi coke yield. Properties yg menjadikan superior coke :

low sulfur, low volatile matter, low metals and ash content, low porosity, low CTE (coefficient of thermal expansion) serta konduktifitas.

Tiga Klasifikasi Coke :Sponge coke (bunga karang)Honeycomb (sarang madu)Needle (jarum)

Sponge coke dihasilkan dari high resin asphaltene feedstockHoneycomb coke dihasilkan dari low resin-asphaltene feedsNeedle coke dihasilkan dari highly aromatic thermal tar atau decanted oil stocks.

Produk : Gas 11202 kg/hr ( 5.1 %Vol) LPG 8556 kg/hr ( 3.9 %Vol) Naphtha 24266 kg/hr ( 11.1 %Vol) LCGO 67581 kg/hr ( 30.8 % Vol) HCGO 63368 kg/hr ( 28.9 % Vol) Coke 44292 kg/hr ( 20.2 % Vol)

Feed properties : (Shord Residue = 219265 kg/hr) :

• API 18.8

• K 12.2

• S, wt% 0.17

• Con Carbon, wt% 9.79

• V, wt ppm 0.6

• Ni, wt ppm 4.4

• Pour point, °C 50

Aliran Proses 1. Seksi coking 2. Seksi fraksionasi 3. Seksi konsentrasi gas 4. Seksi pembangkit steam 5. Seksi water handling dan blowdown

Aliran Proses Seksi Coking Terdiri dari :

4 coking heater

4 coke chamber

1 condensate receiver Seksi Fraksionasi terdiri dari :

Fraksionator

LCGO & HCGO Stripper

Charge surge drum

Seksi Gas Konsentrasi terdiri dari :Off Gas CompressorHP SeparatorKolom AbsorberKolom DebutanizerLPG Splitter

Seksi Pembangkit Steam terdiri dari :LP, MP dan HP steam generator

Seksi Water handling & Blowdown terdiri dari :

Coke Pit dan Settling Basin

Clarifier

Jet Water Storage tank

Blowdown condenser KO Drum

Variabel Proses Sumber & Type feed stock, mempengaruhi yield dan kualitas coke. Feed dg Con. Carbon tinggi akan memberikan yield coke yg tinggi pula, disamping itu impurities (sulfur dll) mempengaruhi kualitas coke.

Coke yg dibentuk oleh feedstock dg kadar aromatik yg tinggi dan resin-asphaltene yg rendah menghasilkan premium grade carbon anode.

Variabel Proses

Temperatur coke chamber :Temp mempunyai pengaruh yg penting thd yield dan kualitas cokeTemp outlet heater hrs dipertahankan 485°C - 510°C (bila lebih rendah maka coke yg terbentuk akan lunak, sebaliknya bila terlalu tinggi maka coking di tube heater menjadi lebih cepat).

Variabel Proses

Tekanan coke chamber :

Tekanan drum menentukan derajat penguapan. Reaksi thermal cracking merupakan fungsi waktu dan temperatur.

Umumnya lebih disukai menjaga tekanan konstan dan memvariasikan temperatur seperti yg diinginkan.

Tekanan top coke chamber disain 4.22 kg/cm2g.

Variabel Proses Combined feed ratio (CFR) :

Rasio volume bottom fract (fresh feed + recycle) dibagi volume fresh feed.CFR turun, kec. produk heavy coking gas oil naik , coke yg dihasilkan lebih lunak dan impurities lebih tinggi CFR divariasikan dg mengubah-ubah kec. Penarikan gas oilCFR disain 1.2 – 1.4

Start Up Umum :1. Menjalankan penggerak dan pompa-pompa (tanpa beban)2. Water flushing (line dan vessel)3. Test hydrostatic (HE, tube heater, vessel, dll) 1.5 kali

tekanan operasi.4. Boiling out dan steaming out5. Persiapan utility system (fuel, steam, air dll)6. Dry Out heater7. Jalankan compressor8. Kalibrasi instrumentasi.

Start Up DCU :1. Line up dan check blind list2. Masukkan utilities (sea water, plant water, plant air, steam

fuel)3. Leak test (periksa kebocoran)4. Steaming out (vessel, piping, dll)5. Periksa O2 content (< 0.2 % Vol)6. Sirkulasi dingin7. Sirkulasi panas8. Cut in feed

Start Up

Shut Down Normal shutdown :

1. Beritahu unit lain yg berkaitan

2. Kurangi feed sampai 60%

3. Turunkan temperatur outlet heater

4. Stop compressor

5. Stop Heater

6. Stop pompa-pompa

7. Steaming out

Foaming Foaming sering muncul saat low boiling point

material dipisahkan dari viscous oil di coke chamber. Foaming dp menyebabkan coke carry over ke

fractionator (mengganggu proses fraksinasi). Foaming dapat diatasi dg menginjeksikan antifoam

(5-20 ppm)

Decoking

Coke Removal (decoking):

Coke dikeluarkan dari chamber menggunakan drill steam yang berputar 5-10 rpm, yang dilengkapi dengan mata boring/cutting dan hydraulic jet water pump (tekanan 200-250 kg/cm2).

S A D Steam Air Decoking (SAD) :

Pada periode tertentu (6-8 bulan operasi) maka inside tube heater harus dibersihkan dari coke yang menempel.

Caranya adalah dengan mengalirkan steam dan udara kedalam tube (Steam Air Decoking) sambil dipanaskan.

Setiap 1-2 jam diperiksa kandungan O2 dan CO2 pada effluent heater

SAD selesai apabila CO2 nil dan O2 mendekati 20%

DELAYED COKER

1. Basic & Chemistry2. Proses, PFD & Lisensor 3. Feed & Produk 4. Variabel proses5. Operasi Coke Chamber6. Peralatan & kehandalan7. Prosedure Operasi8. Permasalahan operasi

1. Basic & Chemistry

DELAYEDCOKER

SHORT RESID

Gas

Lpg

Cracked

LCGO

HCGO

Green Coke

Reaksi pada proses Delayed Coker :

1. Thermal cracking 2. Reaksi Polimerisasi

Pada saat hidrokarbon ditahan pada temperatur yang tinggi untuk periode waktu tertentu, ia akan pecah menjadi dua atau lebih radikal bebas.

Radikal bebas sebagian bereaksi menghasilkan produk dengan rentang molekul yang lebih besar.

C10H22 C8H17* + C2H5*

C8H17* C4H8 + C4H9*

C4H9* C4H8 + H*

xC4H8 + yC4H6 + zC3H6

2. Proses, PFD & Lisensor

A. Proses-proses thermal cracking

- Delayed Coking

- Visbreaking

- Deep Thermal Coversion (Shell)

- Flexicoking

- SYDEC

- LR Coking

C. Licensor

- Bechel & Conoco - M.W Kellogg - Foster Wheeler - Lurgi - UOP - Exxon - Lummus Crest

KONDISI OPERASI DCU

Feed = 233 m3/jam. Temp outlet heater = 493 C Temp chamber = 430 C Press chamber = 4.2 kg/cm2g Press inlet heater = 16.6 kg/cm2g Coking cycle = 48 jam / chamber

4. Variabel-Variabel ProsesProses Variabel Unit Delayed Coker :

1. Jumlah dan Kualitas Feed2. Temperatur Coke Chamber3. Tekanan Coke Chamber 4. Combined Feed Ratio

Variabel proses akan mempengaruhi :

1. Jumlah liquid yield 2. Jumlah dan kualitas coke

Jumlah dan Jenis Feed :

- Feed dng Conradson Carbon Ratio /CCR tinggi akan memberikan yield liquid

rendah dan menghasilkan coke yg tinggi. - Feed dengan kadar aromatik yg tinggi akan

lebih tahan terhadap precracking di pass heater dan menghasilkan coke dengan

kualitas yang lebih baik.

Temperatur coke chamber :Temp mempunyai pengaruh yg penting thd yield dan kualitas coke. Temp outlet

heater hrs dipertahankan 485°C - 510°C

Jika T rendah : yield rendah, coke akan lunak (VCM tinggi), demikian sebaliknya.

Tekanan coke chamber :

Tekanan drum menentukan penguapan. Umumnya lebih disukai menjaga tekanan konstan dan memvariasikan temperatur seperti yg diinginkan.

Tekanan top coke chamber disain 4.22 kg/cm2g.

Tekanan yang lebih rendah akan lebih banyak menghasilkan liquid, namun akan menyulitkan operasi di kolom pemisahan.

Combined feed ratio (CFR) :Rasio volume bottom fract (fresh feed + recycle) dibagi volume fresh feed. CFR disain 1.2 – 1.4

CFR turun, produk gas oil naik , coke yg dihasilkan lebih lunak dan impurities lebih tinggi

5. Peralatan dan Kehandalan

1. Heater

2. Pompa drilling water

3. Gantry Crane

4. Chamber’s level detector

5. Pompa-pompa bottom

6. Prosedure Operasi

A. Start up B. Normal Operasi C. Normal Shurt Down D. Emergency Shut Down

A. Start up1. 1. Safety, persiapan utility, blind list, mechanical check,

instrumentation check, koordinasi.2. Air test.3. Purging & gas blanketing.4. Water handling & blowdown section inventory5. Compressor commisioning.6. Light gas oil circulation.7. Persiapan di steam generation section8. Fresh feed introduction9. Fx start up10. Gas concentration start up

B. Normal OperasiOPERASI CHAMBER

(1 cycle = 48 jam)

1. Head up (penutupan) : 1 jam2. Purging steam : 1 jam3. Warm up : 5 jam4. Switching : 1 jam5. Coking : 24 jam6. Steamout ke Fx : 1 jam7. Steam out blow down : 1.5 jam8. Water quench to blowdown : 6 jam9. Water filling : 1 jam10. Vent, drain : 2 jam11. Decoking / drilling : 4.5 jam

C. Normal Shut Down

1. Koordinasi

2. Kurangi feed ke 60%, masukkan steam ke heater.

3. Kurangi T di heater , ganti feed dengan LGO

4. Line up flow ke start up line

5. Sirkulasikan Fx section , stop heater

6. Stop compressor dan pompa-pompa

D. Emergency Shut Down

1. Blok feed2. Matikan heater3. Shutdown Fx bottom pump4. Steam out5. Stop compressor6. Stop pompa-pompa7. Flushing & seam out minyak-minyak berat

-Power failure - Steam failure-Instrument air failure - Cooling water failure- Sea water failure

7. Permasalahan Operasi Coking di tube Stop, SAD Switching valve & valve-valve problem Stop

Repair/ganti. Gantry Crane problem repair Level detector repair, rule of thumb Fraksionator problem Stop, cleaning, repair Compressor performance problem Cleaning Mechanical seal pompa Preventif, ganti