2diktat Rcc Bkjt Teori Cracking

  • Published on
    21-Dec-2015

  • View
    6

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Cracking

Transcript

<p>PENGERTIAN</p> <p>Diktat RCC untuk program BKJT VI</p> <p>II. CRACKINGMerupakan satu teknologi proses yang digunakan di pengilangan yang berfungsi untuk merengkah/memotong rantai hydrocarbon dengan molekul rantai panjang menjadi light hydrocarbon pada kondisi temperatur dan tekanan tertentu.</p> <p>Perengkahan yang dilakukan dapat dicapai dengan High pressure dan temperature tinggi dalam bentuk reaksi konvensional akan tetapi dengan keberadaan katalis maka perengkahan tersebut dapat dilaksanakan pada temperature lebih rendah dan tekanan operasi moderat.</p> <p>Sumber molekul hydrocarbon berantai panjang berasal dari fraksi hasil distilasi crude oil yang di umpankan ke system setelah di re-vaporized.</p> <p>Proses pemecahan rantai hydrocarbon rantai panjang menjadi hydrocarbon berantai lebih pendek terjadi secara random dengan bentuk ikatan rantai yang bermacam-macam . Sebagai contoh sederhana dapat dilihat seperti dibawah ini :</p> <p>Dalam bentuk ikatan kimia (Bond) dapat dituliskan :</p> <p>Hal yang perlu dicatat bahwa peristiwa perengkahan (cracking) secara global memerlukan pasokan energi yang sangat besar karena energi tersebut diperlukan untuk memotong rantai hydrocarbon panjang.</p> <p>2.1 Thermal Cracking</p> <p>Proses thermal cracking biasanya terjadi pada range temperature 450 750 C dan tekanan yang bias mencapai 70 Atm dengan produk yang dihasilkan biasanya memiliki bentuk double bond (alkene) dalam proporsi yang besar.Peristiwa Thermal Cracking tidak terjadi dalam bentuk ionic intermediates seperti halnya Catalytic Cracking, tetapi dalam bentuk ikatan Carbon Carbon (Carbon bond) yang pecah membentuk atom carbon dengan ujung rantai sebuah electron tunggal (mekanisme homolitic), hal ini dikenal sebagai bentuk Free Radical</p> <p> R1-CH 2-CH 2-R 2 R1-CH 2 + CH 2-R 2Karena reaktifitas radikal bebas tersebut maka mekanisme reaksi beerlangsung dalam waktu yang sangat singkat Energy aktivasi untuk reaksi thermal cracking diperkirakan empat kali energy aktifasi reaksi catalytic cracking. Tahap-tahapan utama proses thermal cracking adalah :Initiation :</p> <p>Molekul tunggal hydrocarbon pecah menjadi 2 buah radikal bebas, hanya sebagian kecil dari molekul feed yang terlibat secara actual dalam proses ini akan tetapi reaksi ini sangat berperanan dalam pembentukan radikal bebas yang men drive reaksi cracking secara keseluruhan.Proses pecahnya chemical bond antara 2 buah atom carbon dapat dituliskan : </p> <p>CH3CH3 2 CH3</p> <p>Hydrogen Abstraction </p> <p>Mekanisme dimana radikal bebas mengambil sebuah atom hydrogen dari molekul hydrocarbon lain dan menyebabkan molekul tersebut menjadi radikal bebas. </p> <p>CH3 + CH3CH3 CH4 + CH3CH2</p> <p>Radical Decomposition</p> <p>Free radical kemudian pecah menjadi dua molekul yakni alkene (olefin) dan free radikal yang lain. Olefin atau alkene tersebut selanjutnya dapat menjadi produk hasil cracking </p> <p>CH3CH2 CH2=CH2 + H</p> <p>Radical Addition</p> <p>Reaksi kebalikan dari radical Decomposition dimana radical bereaksi dengan alkene (olefin) membentuk satu free radical berukuran besar, mekanisme ini merupakan langkah pembentukan produk aromatic bila feed stock yang digunakan bersifat heavier. </p> <p>CH3CH2 + CH2=CH2 CH3CH2CH2CH2</p> <p>Termination</p> <p>Merupakan tahap akhir dari mekanisme cracking dimana 2 buah radikal bebas bereaksi membentuk produk yang tidak mengandung radikal bebas lain. CH3 + CH3CH2 CH3CH2CH3CH3CH2 + CH3CH2 CH2=CH2 + CH3CH3Dalam tahap terminasi ini dikenal dua macam istilah yakni :</p> <p> Recombination : merupakan kombinasi 2 macam radikal bebas membentuk satu macam molekul berukuran besar</p> <p> Disproportionation : Mekanisme dimana satu radikal melepas satu atom hydrogen membetuk hydrocarbon berantai tunggal (alkana) dan rantai ganda (alkene)</p> <p>2.2 Catalytic Cracking</p> <p>Pada saat ini peristiwa perengkahan katalitik tidak bisa dilepaskan dari peran Acid katalis atau Zeolite yang mempromote mekanisme heterolytic. Acid katalis tersebut memiliki komposisi katalis yang kompleks secara umum mengandung Aluminosilicates Oil yang di evaporasi akan contact dengan zeoilte catalyst pada temperature 520 C dan tekanan operasi rendah (moderat)</p> <p>Dalam catalytic cracking distribusi produk yang terbesar diberikan dalam bentuk rantai atom yang memiliki jumlah atom carbon 5 10 atom, khususnya petrol atau gasoline dan bentuk ikatan alkana serta aromatics tinggi.Site zeolite katalis mengambil pasangan electron dari hydrocarbon sehingga oil memiliki ujung carbon ber ion positif, ion ini dikenal sebagai Carbocation</p> <p>Teori lain menyatakan bahwa Carbocation tersebut terbentuk dari olefin pada feed atau terjadi akibat efek panas akibat kontak katalis dengan oil saat pertama, kaliCarbocation selanjutnya dapat terbagi menjadi Carbenium dan Carbonium ion.Carbenium Ion R-CH2+ berasal dari penambahan ion positif pada olefin (Bronsted acid site) atau karena lepasnya hydrogen beserta pasangan electron dari molekul hydrocarbon (Lewis acid site)</p> <p>R-CH=CH-CH2-CH2 -CH3 + H+ R-C+H-CH 2-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2 -CH2-CH3 R-C+H-CH 2-CH2 -CH3Bronsted site memiliki proton yang bias disumbangkan ke molekul olefin sedangkan Lewis site akan mengambil electron pada molekul hydrocarbon paraffinic. Kedua site inilah (Bronsted &amp; Lewis) pada katalis merupakan pembangkit ion Carbenium dan merupakan bagian dengan proporsi terbesar dalam catalytic cracking.Sedangkan ion Carbonium CH5+ terbentuk karena adanya penambahan ion H+ pada molekul paraffin, bersifat kurang stabil dan terikat lemah pada sisi acid site katalis.</p> <p>2.3 Residue Catalytic CrackingReduced Crude merupakan campuran hydrocarbon yang sangat kompleks terdiri atas unsure parafinic, olefinic, Naphthene dan aromatic digunakan sebagai feed unit RCU dan merupakan bottom produk unit CDU (primary processing) yang memiliki rentang titil didih diatas 350 C. Sebagaian besar materialnya mengandung mono/polynuclear naphtenes, mono/polynuclear aromatic, resin dan asphaltenes. Residu memiliki density, Viskositas serta kandungan Conradson Carbon,sulphur, Nitrogen dan Metal yang tinggi.</p> <p>Sebagai suatu reaksi Catalytic, mekanisme reaksi sangatlah kompleks dan di drive oleh pembetukan Carbocation.. Reaksi terjadi dalam kondisi temperature tinggi (520 5540 C) dan tekanan moderat dengan pencampuran hydrocarbon dan katalis yang harus baik dan waktu kontak yang pendek, apabila kondisi tersebut tidak terpenuhi maka proses thermal cracking bisa terjadi Reaksi-reaksi penting yang terjadi pada RFCC adalah sebagai berikut :</p> <p>1. Cracking.</p> <p>a. Paraffin terengkah menjadi olefin dan paraffin yang lebih kecil.</p> <p>Cn H 2 n + 2 Cm H 2 m + Cp H 2 p + 2 dimana n = m + P</p> <p> paraffin olefin paraffin</p> <p>b. Olefin terengkah menjadi olefin yang lebih kecil.</p> <p> Cn H 2n CmH2m + CpH2p dimana n = m + P</p> <p>olefin olefin olefinc. Aromatik (rantai samping) terengkah menjadi Aromatik dan Olefin.</p> <p>ArCnH2n + 1 Ar CmH 2 m-1 + Cm H 2m dimana n = 2 m</p> <p>aromatic olefin</p> <p>d.Naphthene (cycloparaffin) terengkah menjadi olefin.</p> <p>Cyclo-CnH2n+1 Cyclo CmH2m + CpH2pdimana n = m + P</p> <p> Naphthene olefin</p> <p>Cyclo-CnH2n CmH2m + CpH2p dimana n = m + P</p> <p> olefin olefin</p> <p>cycloparaffin mengandung cincin cyclohexane,</p> <p>Cyclo-Cn H 2 n C6 H 12 + Cm H 2 m + Cp H 2 p dimana n = m+p+6</p> <p>cyclohexane olefin olefin</p> <p>2. Isomerisasi.</p> <p>a. n-Olefin menjadi iso-Olefin</p> <p>1- CnH2n trans-2-CnH2n</p> <p>b. n-Paraffin menjadi iso-Paraffin.</p> <p>n-CnH2n iso-CnH2n3. Hydrogen transfer.</p> <p>a. Naphthene + Olefin Aromatik + Paraffin</p> <p>b. Cyclo aromatisasi.</p> <p>C6 H 12 + 3C5 H 10 C6 H 6 + 3C5 H 12 c. Olefin menjadi paraffin dan aromatik.</p> <p>4C6 H 12 3C6 H 14 + C6 H 6 4. Alkyl grup transfer/transalkylation.</p> <p>C6 H 4 (C6 H 4) C6 H 12 + Cm H 2 m + Cp H 2 p5. Cyclisasi olefin menjadi naphthene.</p> <p>C7 H 14 CH 3-cyclo-C6 H 11 </p> <p>6. Dealkylasi.Iso-C3H 7-C6H 5 C6H 6 + C 3H 6</p> <p>7. Dehydrogenasi.</p> <p>n-C8H 18 C8H 16 + H 2</p> <p>8. Reaksi kondensasi.</p> <p>CH = CH 2 + R 1CH = CH R 2 + 2 H 2 </p> <p>R 2</p> <p> R 1Secara total, reaksi resids catalytic cracking memerlukan pasokan energi karena bersifat Endothermik walaupun pada tahap tertentu dari sebagian reaksi berlangsung secara Eksothermik (isomerisasi).Resids Catalytic cracking memiliki selectivity yang tinggi untuk menghasilkan produk utamanya gasoline serta low yields dalam menghasilkan off gas bila dibandingkan dengan proses coking ataupun hydroconversion.</p> <p>PAGE 28Teori Cracking</p>