BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Reforming

Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang

bermutu kurang baik ( rantai karbon lurus ) menjadi bensin yang bermutu

baik (rantai karbon bercabang). Karena  kedua jenis bensin ini memiliki

molekul yang sama tetapi bentuk struktur berbeda, maka proses ini disebut

juga isomerisasi. Reforming di lakukan dengan menggunakan katalitas dan

pemanasan.

Tujuan proses reforming adalah untuk merubah senyawa

hidrokarbon menjadi aromatik sehingga diperoleh bensin dengan bilangan

oktan yang lebih tinggi. Dengan kata lain reforming bertujuan untuk

meningkatkan bilangan oktan. Bilangan oktan merupakan angka yang

menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin

terbakar secara spontan.

2.2. Jenis – Jenis Reforming

1.2.1. Reforming Termis

Proses secara termis yang sinambung digunakan untuk mengubah

molekul melalui penyusunan kembali nafta dan gasolin berkualitas anti

ketuk yang rendah menjadi komponen gasolin yang mempunyai angka

oktan tinggi. Produk sekunder dari proses ini meliputi gas-gas olefin untuk

umpan polimerisasi dan tar yang digunakan untuk minyak bakar berat.

Peralatan reforming termis mirip dengan peralatan perengkahan termis,

dengan sedikit modifikasi para ahli kilang menggunakan peralatan yang sama

untuk kedua proses tersebut. Diagram alir sederhana proses reforming termis

dapart dilihat pada Gambar 10.1. Sama dengan umpan reforming katalis, tipe

umpan reforming adalah nafta ringan (virgin nafta) yang mempunyai IBP 200 –

250 oF dan FBP 300 – 400 oF. Gasolin alam dan fraksi perengkahan dapat

3

4

digunakan sebagai umpan. Suhu keluar seksi pemanas adalah 950 – 1100 oF pada

tekanan 400 – 1000 psig. Nafta dari aliran samping fraksionator ditambahkan ke

effluent heater untuk menahan reaksi dekomposisi yang sangat ekstensif. Proses

reforming termis masuk ke dalam kilang secara komersil pada tahun 1930.

Proses ini dirancang oleh UOPCo.

Gambar 1. Diagram Alir Proses Reforming Termis

Proses polyforming

Proses ini merupakan proses termis yang sinambung

merubah nafta ringan (straight run) dan/atau gas oil bersama-sama

dengan gas-gas hidrokarbon sangat ringan (dominan C3 dan C4)

menjadi mogas yang mempunyai oktan tinggi dan fuel oil.

Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.

5

Gambar 2. Diagram Alir Proses Polyforming

Operasi dari proses ini meliputi pemasukan umpan nafta (virgin) ke

dalam absorber untuk mengambil propana (recovery C380 – 90 %) dan

gas-gas berat. Tekanan pada aliran campuran umpan adalah 1000 – 1500

psig. Aliran quench di bagian bawah evaporator adalah 1020 – 1120 oF

turun menjadi 650 – 700 oF. Tekanan evaporator sekitar 400 psig. Bagian

lain dari bawah evaporator di-flash untuk mendapatkan fuel oil dan gas,

sedangkan overhead evaporator dikirim ke stabilizer dimana gas-gas yang

dapat dikondensasi dipisahkan dari produk gasolin untuk dipakai kembali

di absorber bersama dengan umpan gas cair. Proses polyforming ini

dikembangkan oleh Gulf Oil Corp pada tahun 1940. Proses ini sudah tidak

digunakan lagi dan diganti oleh reforming katalis.

6

2.2.2. Reforming Katalis

Reforming katalis merupakan suatu proses untuk meningkatkan

kualitas berbagai macam nafta (virgin, thermal dan catalytic cracking)

yang mempunyai oktan rendah menjadi komponen-komponen yang

mempunyai oktan tinggi untuk blending mogas atau avgas, atau digunakan

untuk bahan baku petrokimia yaitu pengolahan aromatik untuk

memproduksi BTX (benzene-toluene-xylene).

Katalitikreforming dikembangkankhususnyauntuk memproduksi

bensindengannilaioktan tinggidanhidrokarbonnon-aromatik C6-C

8. Proses

katalitikreforming terdiri darisejumlahreaksi yang

mengkonversihidrokarbonyang mengandungfraksi nafta menjadiaromatik

monosiklik

Pada proses reforming ini volatility minyak dinaikkan dan

kandungan sulfurnya dikurangi. Perbaikan bilangan oktan virgin naphta

adalah dari 20 menjadi 50 RON tanpa menggunakan pengungkit timbal.

Proses reforming katalis yang komersil dapat diklasifikasikan sebagai

proses sinambung, semi regeneratif dan siklus tergantung pada metoda dan

frekuensi regenerasi katalis, yang secara luas dikelompokkan menjadi :

1. Proses katalis unggun bergerak.

2. Proses katalis unggun diam.

3. Proses katalis unggun terfluidisasi.

Proses unggun bergerak dan terfluidisasi menggunakan

katalis tipe logam oksida yang tidak murni (katalis platina dan

molibdenum), dilengkapi dengan unit regenerasi terpisah,

sedangkan proses unggun diam menggunakan katalis tipe platina

dalam unit yang dilengkapi untuk sirkulasi, tanpa regenerasi atau

kadang-kadang dengan regenerasi. Pada kenyataannya hampir 95

% kilang minyak menggunakan unggun diam.

7

A. Proses Reforming Unggun Bergerak

Proses unggun bergerak ini menggunakan reaktor tunggal

yang berisi katalis yang dapat diregenerasi secara sinambung.

Katalis yang dipakai adalah campuran oksida logam berbentuk butir

atau pelet yang dapat dipindahkan dari reaktor ke regenerator atau

sebaliknya. Umpan yang dapat diolah tergantung pada jenis katalis

yang digunakan, yaitu mempunyai jarak didih (IBP) sekitar 150 –

175 oF dan FBP 400 – 500 oF. Proses pendahuluan terhadap umpan

biasanya tidak menjadi faktor yang dipertimbangkan kecuali kalau

mengandung air yang akan menurunkan aktifitas katalis.

Diagram alir sederhana proses ini dapat dilihat pada gambar di

bawah ini.

Gambar 3. Diagram Alir Proses Reforming Unggun Bergerak

B. Proses Reforming Unggun Terfluidisasi

Proses reforming katalis menggunakan unggun

terfluidisasi dari katalis padat, merupakan suatu proses regenerasi

yang sinambung dengan reaktor terpisah ataupun terintegrasi untuk

8

menjaga aktifitas katalis dengan cara memisahkan kokas dan sulfur.

Sebagai umpan adalah nafta ringan hasil perengkahan atau nafta

ringan dicampur dengan gas daur ulang yang kaya hidrogen. Katalis

yang digunakan adalah molibdat 10 % dalam alumina yang secara

material tidak dipengaruhi oleh arsen, besi, nitrogen atau sulfur

dalam jumlah yang normal. Kondisi operasi dalam reaktor sekitar

200 – 300 psig dan suhu 900 – 950 oF pada space velocity 0,3 –

0,8/jam. Kecepatan gas daur ulang adalah 4000 – 6000 scf/barel

umpan dengan nisbah berat antara katalis dan minyak adalah 0,5 –

1,5. Kondisi regenerasi yang digunakan adalah 210 – 310 psig dan

suhu 1000 – 1100 oF. Pengolahan pendahuluan terhadap umpan

biasanya tidak dilakukan kecuali untuk menyesuaikan jarak didih

dalam memproduksi aromatik. Keunggulan proses reforming ini,

dapat menghasilkan yield reformat sekitar 70 – 80 % (v) dengan

RON 93 – 98. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar di

bawah ini.

Gambar 4. Diagram Alir Proses Unggun Terfluidisasi

9

2.2.3. Mekanisme Reaksi yang terjadi dalam Reforming Katalis

a. Dehydrogenation & Dehydrocyclization

Bersifat :

- Endotermis

- MenyebabkanpenurunanSuhu

- Laju reaksipalingtinggi

Kondisi :

- Suhutinggi

- Tekananrendah

- Kecepatantinggalrendah

- PerbandinganH2/HC rendah

1. Dehydrogenasidari naphtamenjadi aromatic

Produk dengan nilai oktanyangpalingtinggi. Contoh : pada

konversi methylcyclohexane (naphthene) menjadibenzena.

Reaksi :

C6H12 C6H6 + 3 H2

Sikloheksana Benzena

2. Dehydrogenasidan aromatisasiparaffins

menjadiaromatics(biasanyadisebut dehydrocyclization).

Contohnyapadakonversi normalheksanamenjadibenzena.

Reaksi :

H3C - (CH2)4 - CH3 C6H6 + 4 H2

Heksana Benzena

3. Dehidrosiklisasi parafin

Reaksi :

H3C - (CH2)4 - CH3 C6H6 + 4 H2

10

Heksana Benzena

b. Isomerisasi

Bersifat :

- Isomer bercabang meningkatkan bilanganoktan

- Pengaruhpanas rendah

- Reaksicukup cepat

Kondisi :

- Suhutinggi

- Tekananrendah

- Waktu tinggalrendah

- RatioH2/HC tidak terlalu signifikan

Isomerisasi Parafin

n –parafinmenjadiisoparafin. Contoh:konversinormaloctanemenjadi

2,5-Dimethylhexane.

Reaksi :

H3C – (CH2)5 – CH3 H3C – CH – (CH2)3 – CH3

Heptana │

CH3

2-Metil Heksana

c. Hydrocracking

Bersifat :

- Reaksieksotermal

- Reaksilambat

- Mengkonsumsi Hidrogen

- Menghasilkangas ringan

11

- Menghasilkankarbon

Kondisi :

- Suhudan tekanantinggi

- Waktutinggalrendah

Hydrocrakingparaffinsmenjadimolekullebihkecil.

Contohnyacrackingdarinormalheptanemenjadi isopentanedanethane.

Reaksi :

CH3

│

C10H22 + H2 H3C – (CH2)3 – CH3 + H3C – CH2 – CH – CH3

n-Dekana Pentana Isopentana

d. Dehidro-isomerisasi naftena

Reaksi :

H3C – C5H8 – CH3 H11C6 – CH3 H5C6 – CH3 + 3 H2

1,2-Dimetil Siklopentana Metil Sikloheksana Toluena

e. Desulfurisasi

Reaksi :

H4C4S + 4 H2 C4H10 + H2S

Tiofen Butana

f. Penjenuhan olefin (hidrogenasi olefin)

Reaksi :

C5H10 + H2 C5H12

Pentena Pentana

Reaksi dehidrogenasi naftena terjadi sangat cepat dan reaksi

isomerisasi parafin dan dehidro-isomerisasi naftena juga berlangsung

cepat, dengan demikian reaksi-reaksi tersebut sangat menonjol,

12

sedangkan reaksi-reaksi yang lambat seperti siklisasi dan hydrocracking

menjadi penting terutama pada kondisi-kondisi yang keras seperti space

velocity yang rendah, tekanan tinggi dan suhu tinggi. Reaksi

hydrocracking sebagaimana juga reaksi-reaksi dehidrogenasi dan

isomerisasi biasanya tidak diinginkan karena akan menyebabkan deposit

karbon (kokas), penurunan produk hidrogen dan yield produk cair rendah,

dengan umpan yang kaya parafin dapat dilakukan hydrocracking secara

besar-besaran. Tekanan yang rendah dapat mendorong reaksi-reaksi

dehidrogenasi dan siklisasi, tetapi pada kondisi yang sedang dapat

menekan terjadinya reaksi hydrocracking. Operasi pada 900 psi akan

menyebabkan sekitar dua kali lebih banyak terjadi hydrocracking seperti

terjadi pada tekanan 500 psi.

Meskipun hidrogen lebih banyak dihasilkan pada tekanan rendah

(200 psig), tekanan parsiel hidrogen relatif lebih rendah yang memberi

kemungkinan kecenderungan terjadinya reaksi hydrocracking yang

menghasilkan kokas. Ditinjau dari cara meregenerasi katalis maka

reforming katalis diklasifikasikan menjadi proses sinambung, semi

regeneratif dan siklus. Pertumbuhan yang cepat terhadap pemakaian

reforming katalis dalam industri minyak bumi terjadi pada kurun waktu

1953 - 1959. Namun mulai tahun 1970-an seiring dengan perbaikan

terhadap angka oktan bensin menjadi RON 98, maka katalispun

mengalami perubahan tidak lagi hanya berbasis platina tetapi juga

mengandung renium (katalis UOP R-16 dan R-20). Pada saat ini

kenaikan yang pesat dari produksi reforming katalis disebabkan karena

adanya pemakaian umpan baru selain daripada virgin naphta, yaitu light

naphta dari Timur Tengah.

2.3. Isomerisasi

Proses isomerisasi adalah proses dimana parafin rantai lurus

dikonversi menjadi senyawa-senyawa rantai cabang secara sinambung

dengan menggunakan katalis. Aluminium khlorida adalah katalis yang

13

tidak dapat diregenerasi dipakai dengan berbagai atau logam lain adalah

katalis padat yang dapat diregenerasi berada dalam unggun tetap. Kondisi

operasi beragam tergantung pada prosesnya sendiri dan umpan masuk,

yaitu 100 – 950 oF dan tekanan 150 – 1000 psig.

2.4. Jenis – Jenis Proses Isomerisasi

2.4.1. Isomerisasi dengan Katalis Aluminium Khlorida

Proses yang biasa dilakukan adalah isomerisasi butana menjadi

isobutana, pentana menjadi isopentana, nafta atau fraksi n-heksana

menjadi isoheksana.

Pada proses-proses tersebut aluminium khlorida digunakan dalam

beberapa cara yaitu :

a. Bersama dengan asam khlorida anhidrat membentuk slurry atau cairan

kompleks.

b. Berada dalam butiran alumina atau bauksit.

c. Dilarutkan dalam PbCl3 cair.

Katalis aluminium khlorida adalah katalis yang tidak dapat

diregenerasi, tetapi dapat diperoleh kembali dalam sistem cairan. Salah

satu proses isomerisasi dengan katalis aluminium khlorida dapat dilihat

padaGambar 5.

14

Gambar 5.Diagram Alir Proses Isomerisasi Aluminium Khlorida

Kondisi operasi 240 – 250 oF, tekanan 200 – 300 psig dan space

velocity adalah 1 – 2 /jam. Waktu tinggal di dalam reaktor adalah 10 – 40

menit, sehingga dicapai konversi 50 % untuk butana, 55 – 60 % untuk

pentana.

2.4.2. 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 oF dan tekanan 150 – 1000 psig. Proses ini dikenal dengan nama

Isomerisasi Penex. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 6.

15

Gambar 6. Diagram Alir Proses Isomerisasi Logam Mulia