of 25/25
RCC CATALYST RCC CATALYST OLEH : OLEH : I NJOMAN SUBAKTI IRIANTO - 717306 I NJOMAN SUBAKTI IRIANTO - 717306

Rcc catalyst

  • View
    27

  • Download
    7

Embed Size (px)

DESCRIPTION

 

Text of Rcc catalyst

  • 1. RCC CATALYSTOLEH :I NJOMAN SUBAKTI IRIANTO - 717306

2. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC Katalis FCC yang banyak dipergunakan saat ini mempunyai komponen utamasilika dan alumina oxide. Selain itu juga terdapat kandungan Sodium, Calsium, Magnesium dan sedikit Lanthanum serta Cerium. Keaktifan suatu katalis terdapat pada sisi asam yang sangat memungkinkanuntuk melakukan pemecahan molekul dengan baik menjadi fraksi-fraksi ringanseperti yang diinginkan, tanpa banyak terjadi pengendapan coke padapermukaan katalis. Empat sifat-sifat yang menentukan performance katalitis zeolite adalah : 1. Zeolite mempunyai kemampuan pertukaran kation. 2. Kation dipertukarkan dengan H+, menghasilkan sejumlah besar sisi asam yang sangat kuat. 3. Zeolite mempunyai diameter pori tertentu dan rongga yang teratur dengan dimensi terbatas yang memungkinkan reaksi transisi dan intermedia sesuai batasan. 4. Diameter pori zeolite disesuaikan dengan dimensi molekul (< 10 ) yang membatasi akses molekul masuk-keluar sisi dalam tempat terjadinya transformasi katalitis. Page 2 3. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC Sifat pertama dan kedua berfungsi sebagai aktifitas katalis, sedangkansifat ketiga dan keempat berfungsi sebagai ketajaman selektifitas. Aktifitas katalis zeolite yang tinggi menguntungkan untuk menghasilkangasoline, tetapi untuk menghasilkan middle distillate masih dipakai katalistype amorphous. Keaktifan katalis yang tinggi dimanfaatkan dengan konsep waktu kontakyang singkat untuk perengkahan melalui riser. Waktu kontak yang singkat dipergunakan untuk mencegah seminimum mungkin terjadinya over cracking yang tidak diinginkan sehingga dapat dihasilkan konversi yang baik. Dalam proses perengkahan, molekul minyak memasuki rongga katalisuntuk bereaksi. Hasil reaksi perengkahan akan keluar meninggalkankatalis, sehingga reaksi dapat berlangsung tidak terbatas. Molekul yang mempunyai ukuran cukup kecil < 10 dapat masuk kedalampori Y zeolite, sedangkan molekul dengan struktur yang lebih besar (antara10 - 25 ) tergantung pada aromaticity dan rantai cabang serta kandungansulfur, senyawa nitrogen dan metal, tidak cukup untuk masuk kedalam porizeolite.Page 3 4. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC Perengkahan molekul residu pada katalis dilakukan dengan dua langkah 1. Pertama, precracking molekul berukuran besar dilakukan pada sisiactive matrix diluar permukaan kristal zeolite. 2. Kedua, perengkahan molekul intermediate dan kecil menjadi gasolinedapat terjadi pada sisi matrix maupun zeolite. Perengkahan pada sisi matrix memungkinkan terjadinya produk yang tidak diharapkan sedangkan perengkahan pada sisi zeolite akan menghasilkan produk yang berharga. Untuk mengurangi reaksi yang tidak diharapkan pada sisi matrix, katalis sebaiknya mempunyai aktifitas hydrogen transfer yang rendah. Polynuclear naphtene/aromatik, resin dan asphaltene dikonversi menjadi coke. Sebagian besar coke ini akan menempel pada permukaan zeolite katalis sehingga menurunkan aktifitasnya. Page 4 5. PRINSIP DASAR KATALIS RFCCKatalis RFCC berbentuk bubuk halus dengan ukuran diameter partikel rata-rata 75micron yang mempunyai 4 sistem komponen utama yaitu :1. ZEOLITE. Merupakan komponen kunci pada RFCC catalyst untuk menghasilkan selektifitas produk dan aktifitas katalitis yang tinggi. Performance katalis tergantung pada besarnya nature & quality zeolite. Disebut juga molecular sieve dan mempunyai struktur yang lebih dikenal dengan lattice structure yang berupa susunan dasar blok silica (SiO4) dan alumina (AlO4) tetrahedra yang terdiri dari satu atom silicon atau aluminium pada titik pusat dengan satu atom oksigen pada keempat sudutnya. Terdapat 2 type zeolite yaitu X dan Y yang umum dipergunakan dan identik dalam struktur namun berbeda pada Silica / Alumina ratio (SAR). Type Y mempunyai SAR dan kestabilan hydrothermal yang lebih besar dibanding type X . Zeolite memainkan peranan yang penting pada performance katalis secara keseluruhan.Page 5 6. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC2. MATRIX. Matrix adalah komponen lain selain zeolite yang juga mempunyai aktifitaskatalitis atau yang sering disebut dengan active matrix. Alumina merupakan sumber active matrix, sebagian besar active matrixyang dipergunakan pada katalis RFCC adalah amorphous. Active matrix secara significant berkontribusi pada performance RFCCkatalis. Pori-pori zeolite terlalu kecil dan tidak dapat melakukan perengkahanmolekul hydrocarbon yang mempunyai end point > 480 C, active matrixmempunyai struktur pori yang dapat melakukan difusi molekul hydrocarbontersebut keluar-masuk pori katalis. Sisi asam katalis terdapat pada matrix katalis sebagai primary cracking.Tidak mempunyai selektifitas seperti zeolite tetapi dapat merengkah molekul yang lebih besar yang tidak dapat masuk kedalam pori-pori zeolite. Active matrix juga berfungsi sebagai pelindung zeolite dari deaktifasi diniakibat impurities seperti vanadium dan basic nitrogen yang ditangkap padaactive matrix.Page 6 7. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC3. BINDER & FILLER. Filler yang dipergunakan adalah clay yang dicampurkan pada katalis untukmengendalikan aktifitas katalis. Binder yang dipergunakan adalah alumina polymer bertindak sebagaiperekat untuk mengikat zeolite, matrix dan clay menjadi satu. Fungsi binder menjadi lebih penting pada katalis yang mempunyaikonsentrasi zeolite tinggi. Kedua Filler dan Binder tersebut membentuk integritas phisik (ABD, AtritionIndex, PSD dll), mechanical strength, media heat transfer dan mediafluidisasi dari katalis.Page 7 8. PRINSIP DASAR KATALIS RFCC Page 8 9. REAKSI PERENGKAHAN KATALITIS Semua komponen crude oil yang mempunyai rentang titik didih diatas350 C dapat diklasifikasikan sebagai residu, termasuk HGO, VGO danvacuum bottom. Sebagian besar material ini mengandung mono/ polynuclear naphtenes,mono/ polynuclear aromatik, resin dan asphaltenes. Residu mempunyai densitas dan viskositas serta kandungan conradsoncarbon, sulfur, basic nitrogen dan metal yang lebih besar dibanding padagasoil. Reaksi cracking merupakan reaksi pemecahan ikatan C-C, yang reaksinyabersifat endothermis dan secara thermodinamika reaksi tersebut dapatberlangsung dengan baik pada temperatur tinggi. Serangkaian reaksi yang kompleks akan terjadi pada saat molekul umpandikontakan dengan katalis pada temperatur 500 - 760 C. Distribusi produk yang dihasilkan tergantung pada banyak faktor termasukkondisi umpan dan kekuatan sisi asam katalis. Meskipun reaksi yang terjadi adalah catalytic cracking, namun reaksithermal cracking juga terjadi akibat kurang idealnya kontak antara umpandengan katalis dalam riser.Page 9 10. REAKSI PERENGKAHAN KATALITISREAKSI-REAKSI PENTING YANG TERJADI PADA RFCC ADALAH :1. Cracking. a. Paraffin terengkah menjadi olefin dan paraffin yang lebih kecil.Cn H 2 n + 2Cm H 2 m + Cp H 2 p + 2 dimana n = m + P paraffinolefinparaffin b. Olefin terengkah menjadi olefin yang lebih kecil.Cn H 2nCmH2m + CpH2p dimana n = m + P olefinolefin olefin c. Perengkahan rantai samping aromatik.ArCnH2n + 1Ar CmH 2 m-1 + Cm H 2m+2dimana n = 2 m d. Naphthene (cycloparaffin) terengkah menjadi olefin.Cyclo-CnH2n CmH2m + CpH2p dimana n = m + Polefin olefin jika cycloparaffin mengandung cincin cyclohexane, Cyclo-Cn H 2 nC6 H 12 + Cm H 2 m + Cp H 2 p dimana n = m+p+6olefincyclohexane olefinolefinPage 10 11. REAKSI PERENGKAHAN KATALITIS2. ISOMERIZATION. a. n-Olefin menjadi iso-Olefin1- CnH2n trans-2-CnH2n b. n-Paraffin menjadi iso-Paraffin.n-CnH2niso-CnH2n3. HYDROGEN TRANSFER.a. Naphthene + Olefin Aromatik + Paraffinb. Cyclo aromatisasi. C6 H 12 + 3C5 H 10C6 H 6 + 3C5 H 12 c. Olefin menjadi paraffin dan aromatik. 4C6 H 12 3C6 H 14 + C6 H 6Page 11 12. REAKSI PERENGKAHAN KATALITIS4. ALKYL GROUP TRANSFER/TRANSALKYLATION.C6 H 4 (C6 H 4) C6 H 12 + Cm H 2 m + Cp H 2 p5. CYCLISASI OLEFIN MENJADI NAPHTHENE.C7 H 14 CH 3-cyclo-C6 H 116. DEALKYLASI.Iso-C3H 7-C6H 5C6H 6 + C 3H 67. DEHYDROGENASI.n-C8H 18C8H 16 + H 28. REAKSI KONDENSASI.CH = CH 2 + R 1CH = CH R 2 + 2H R2 R1Page 12 13. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC1. Particle Size Distribution (PSD - micron). PSD merupakan indikator sifat-sifat fluidisasi katalis, efisiensi cyclone dan atrition resistance katalis. Distribusi ukuran katalis umumnya adalah 0 40 micron : 22 % max, 40 80 micron : 65 % max & 80 120 micron : 13 % max. Peningkatan partikel halus menunjukkan tingginya catalyst atrition dan rendahnya partikel halus menunjukan turunnya efisiensi cyclone yang dapat diyakinkan pada MCB.2. Surface Area (SA - m2/g). Pori-pori katalis merupakan bagian tempat terjadinya reaksi perengkahan sehingga surface area rongga pori-pori menggambarkan keaktifan suatu katalis. Surface area berkorelasi langsung dengan aktifitas katalis. Surface area untuk fresh catalyst adalah > 200 m2/g, sedangkan untuk E-cat adalah 70 - 200 m2/g. Kondisi hydrothermal dapat merusak struktur zeolite dan menurunkan SA.3. Pore Volume (PV - ml/gr).PV mengindikasikan kwantitas rongga dalam partikel katalis dan merupakanpetunjuk deaktifasi suatu type katalis pada komersial unit.Page 13 14. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCCDeaktifasi hydrothermal kecil sekali pengaruhnya terhadap volume pori katalis,meskipun deaktifasi hydrothemal dapat mengakibatkan penurunan PV katalis.4. Apparent Bulk Density (ABD gr/cc).ABD merupakan perbandingan berat katalis per satuan volume dalam bentukcurah. ABD yg terlalu tinggi akan mempersulit fluidisasi katalis dan bila terlalurendah akan mengakibatkan katalis loss yang berlebihan. Fresh cat umumnyamempunyai ABD sekitar 0,7 1,0 gr/cc sedang E-cat mempunyai ABD antara0,8 1,0 gr/cc.5. Loss Of Ignition (LOI - %).LOI mengindikasikan banyaknya material yang hilang bersama katalis sesudahterjadi pemanasan pada temperatur (800 950 C) dan periode tertentu.Kandungan air, ammonia dan sulphate akan menguap pada temperaturtersebut. Kelembaban fresh catalyst umumnya 10 15 %, bila terlalu tinggimaka katalis akan menggumpal dan bila terlalu rendah (< 5 %) maka katalisakan kering sehingga dapat menimbulkan pengaruh listrik statis. Page 14 15. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC6. Micro Activity Test (MAT - % wt). MAT merupakan kemampuan konversi suatu katalis dengan mempergunakan umpan gasoil standard yang dihitung dengan mengukur keaktifan dan selektifitas katalis tersebut. Harga MAT fresh catalayst umumnya 72 min dan untuk E-cat antara 66 68.7. Rare Earth (RE2O3 - % wt). Element RE2O3 seperti cerium dan lanthanum bertindak sebagai jembatan untuk menstabilisasi atom aluminium dalam struktur zeolite, mencegah atom zeolite terpisah dari lactice zeolite saat katalis terekspose oleh steam pada temperatur tinggi di regenerator. RE2O3 meningkatkan aktifitas zeolite (MAT) dan selektifitas gasoline namun menurunkan ON. Penurunan ON ini akibat promosi reaksi hydrogen transfer. RE2O3 juga dapat meningkatkan kestabil an thermal dan hydrothermal pada zeolite.8. Alumina (Al2O3 - % wt). Al2O3 dalam e-cat merupakan persen berat total alumina (active & inactive) dalam katalis curah yang bertindak untuk menjaga kestabilan thermal dan hydrothermal baik pada zeolite maupun pada matrix katalis. Page 15 16. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC Kandungan alumina dalam e-cat berkorelasi langsung dengan kandungan alumina dalam fresh-cat, sehingga alumina level dalam e-cat dapat dipergu nakan sebagai perhitungan pada saat melakukan penggantian katalis dengan brand yang lain.9. Sodium (Na - %wt). Sodium dalam e-cat merupakan total sodium yang berasal dari fresh feed dan fresh katalis. Sodium dapat mendeaktifasi sisi asam katalis dan dapat meng akibatkan collapsnya struktur kristal zeolite. Sodium dapat juga menurunkan ON gasoline.10. Metals (Nickel Ni & Vanadium V ppm wt). Metal bila terdeposit pada katalis akan cenderung meningkatkan produk gas hydrogen dan coke sehingga membebani MAB dan WGC compressor. Logam- logam tersebut mengakibatkan reaksi dehydrogenasi yang akan meningkatkan produksi hydrogen dan menurunkan yield gasoline. V dapat merusak zeolite activity dan menurunkan konversi. Kwantitas metal pada e-cat ditentukan oleh level metal pada feed stock dan catalyst addition rate.Page 16 17. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC11. Carbon on Regenerated Catalyst (CRC - %wt). Deposit carbon pada e-cat yang terjadi selama perengkahan akan menutupi permukaan katalis dan akan menurunkan aktifitas katalis sehingga menurun kan konversi. Jika CRC naik, menunjukan kurang baiknya udara pembakaran atau spent catalyst distributor.12. Coke factor - CF dan Gas Factor GF (% wt). Menunjukan kecenderungan suatu e-cat untuk menghasilkan coke dan gas pada tingkat konversi yang sama. CF dan GF dipengaruhi oleh type fresh catalyst dan level metal yang terdeposit pada e-cat. CF dan GF dapat juga mengindikasikan aktifitas dehydrogenasi metal pada katalis. Penambahan alumina amorhpous pada katalis akan cenderung meningkatkan nonselective cracking yang mengahsilkan coke dan gas.13. Dynamic Activity (DA). Dua e-cat dengan MAT yang sama dapat menghasilkan konversi yang ber beda apabila dioperasikan dengan delta coke yang berbeda. DA diperguna kan untuk menentukan hubungan antara coke selectivity dengan coke yield yang dihasilkan.Page 17 18. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC Kinetic MAT ConversionsDA =Coke yield, wt % MAT Conv, wt %E-Cat MAT ConvKin. MAT Conv =MAT Conv =100 - MAT Conv, wt % Standard MAT Test14. Surface Area Kinetic (SA/K) Number.SA/K number mengindikasikan jumlah surface area katalis yang diperlukanuntuk menghasilkan satu unit konversi. Surface Area, m2/gr SA/K = Kinetic MAT Conversions15. Atrition Index (AI). AI merupakan indikasi kekuatan dan kekerasan suatu katalis. Makin besar AI katalis makin baik karena katalis tersebut tidak mudah hancur yg menimbul kan debu namun akan berakibat buruk pada bagian peralatan akan mudah terkikis. Page 18 19. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCC16. Sintering Index ( SI).SI merupakan indeks menurunnya keaktifan katalis akibat tertutupnya pori-pori katalis oleh lelehan katalis (aglomerasi) akibat panas yang berlebihan.Hal ini ditunjukan oleh persentase pori-pori katalis yang tertutup oleh lelehankatalis tersebut. Selain temperatur berlebihan, sintering juga dipromote olehadanya kandungan Na dalam feed yang dapat menurunkan titik leleh katalissehingga katalis akan menyatu dan kehilangan luas permukaan. Page 19 20. SIFAT-SIFAT FRESH CATALYST ITEMTYPICALCCICGRACEAKZO NGRACESPEC ELZ-4070Ramct 27 PT FOC90S Aurora1CHEM PROPa. LOI15 max 10.3 15.013.015,0b. Al2O,3 Wt %30 55 32 534946c. Na2O, Wt % 0.6 max0.4 0.5 0.30.3 0.35d. SO, Wt % 1.2 max 0.6 -- 2.5e. Fe, Wt % 1.2 max 0.3 0.85 -0.85f. RE2O3, Wt %1.2 1.8 1.21.81.33.3PHYS. PROPa. App Bulk Den, Gr/ml 0.70 0.790.7 0.780.770.75b. Surface Area, M2/gr 200 260 214 255210290c. Pore Volume, Ml/gr 0.15 min 0.15 0.380.470.40d. Attrition Index37 3.05.03.57.0e. Part Distribution< 20 Micron Wt % 2 max -1-1< 40 Micron Wt %20 max17 10- 12< 80 Micron Wt %-----< 150 Micron Wt %90 min 90 min 96- 96Avrg Part Size Wt % 69 80 58 767271MAT, Wt %72 min 74 76748276 Page 20 21. TERIMAKASIHATAS PERHATIANNYASEMOGA BERMANFAAT Page 21 22. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCCPage 22 23. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCCPage 23 24. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCCPage 24 25. SIFAT-SIFAT KATALIS RFCCPage 25