Hydrocracking Process

Hydrocracking merupakan suatu proses yang mengkonversi umpan menjadi produk yang lebih ringan dengan bantuan katalis dan gas hidrogen. Selain itu hydrocracking dapat didefinisikan sebagai proses produksi fraksi-fraksi ringan berkualitas tinggi dari minyak berat dengan bantuan hidrogen.

Proses hydrocracking (unicracking) memiliki aplikasi yang cukup luas antara lain untuk konversi :

- Naphtha ==> propane dan butane (LPG) - Kerosene ==> naphtha - Straight run diesel ==> naphtha – jet fuel - Atm. gas oil ==> naphtha, jet fuel, distillates - Natural gas condensate ==> naphtha - Vacuum gas oil ==> naphtha, jet fuel, distillates, lube oil - Deasphalted/Demetalized oil ==> naphtha, jet fuel, distillates, lube oil - Cat. cracked light cycle oil ==> naphtha - Cat. cracked heavy cycle oil ==> naphtha, distillates - Coker distillates ==> naphtha - Coker heavy gas oil ==> naphtha, distillates Semua aplikasi ini secara umum memiliki kesamaan kondisi operasi yaitu : - Mengkonsumsi hidrogen - Beroperasi pada tekanan tinggi (100 – 200 kg/cm2) - Beroperasi pada temperatur tinggi (300 – 450 oC) - Secara keseluruhan, reaksi adalah eksotermik - Menggunakan katalis

I. TEORI HYDROCRACKING

Hydrocracking merupakan proses yang dikembangkan oleh Universal Oil Product untuk merengkahkan minyak fraksi berat menjadi fraksi yang lebih ringan dan bernilai ekonomi tinggi secara katalitik. Pada umumnya umpan proses hydrocracking adalah heavy atmospheric gas oil, heavy vacuum gas oil, atau cracked gas oil (catalytic maupun thermal). Umpan ini kemudian dikonversikan menjadi produk dengan berat molekul lebih rendah (pada umumnya naphtha atau middle distillates). Bersamaan dengan terjadinya reaksi perengkahan, terjadi pula reaksi hydrotreating yaitu reaksi untuk menghilangkan senyawa sulfur, nitrogen, oksigen dan penjenuhan olefin.

Berdasarkan penjelasan di atas, reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses konversi dapat dibeadakan menjadi dua, yaitu :

- Hydrotreating : penghilangan senyawa nitrogen, oksigen, sulfur, logam, halida, penjenuhan olefin dan aromatik

- Hydrocracking : perengkahan parafin, naphthene, aromatik

Reaksi hydrotreating terjadi pada metal site katalis sedangkan reaksi hydrocracking terjadi pada acid site katalis. Reaksi hydrotreating memiliki laju reaksi yang lebih cepat dari reaksi hydrocracking.

1.1. Reaksi Penghilangan Sulfur

Senyawa sulfur yang terdapat dalam umpan biasanya berbentuk merkaptan, sulfida, disulfida, sulfida siklik dan thiophene. Senyawa-senyawa tersebut mengalami hidrogenasi dan sulfur terkonversi menjadi H2S.

1.2. Reaksi Penghilangan Nitrogen

Senyawa-senyawa nitrogen yang terdapat dalam umpan biasanya berupa pyridine, quinoline dan pyrrole. Reaksi denitrogenasi lebih sulit daripada reaksi desulfurisasi. Reaksi denitrogenasi diawali dengan penjenuhan ikatan aromatik kemudian pemutusan rantai kemudian diakhiri dengan denitrogenasi. Dari proses denitrogenasi ini dihasilkan ammonia.

1.3. Reaksi Penghilangan Oksigen

Senyawa oksigen organik dihilangkan dengan reaksi hidrogenasi ikatan hidroksil karbon dan menghasilkan air.

1.4. Reaksi Penjenuhan Olefin

Penjenuhan olefin berlangsung sangat cepat dan menghasilkan panas reaksi yang besar.

1.5. Reaksi Penghilangan Logam

Pada dasarnya mekanisme dekomposisi senyawa organometalik tidak diketahui dengan pasti. Walaupun demikian diketahui bahwa logam yang terdekomposisi akan tertinggal di permukaan katalis.

1.6. Reaksi Penjenuhan Aromatik

Reaksi penjenuhan senyawa aromatik paling sulit dilakukan karena keterbatasan kesetimbangan. Reaksi ini menghasilkan panas yang sangat besar.

1.7. Reaksi Penghilangan Senyawa Halida

Senyawa halida organik terdekomposisi dan membentuk garam ammonium halida. Garam tersebut kemudian dilarutkan dengan injeksi wash water.

1.8. Reaksi Hydrocracking

Reaksi hydrocracking dari parafin, naphthene dan aromatik dapat dibagi menjadi tahap pembentukan olefin di pusat metal katalis, kemudian pembentukan dan perengkahan ion karbonium serta hidrogenasi pada pusat acid katalis.

II. KATALIS

Katalis adalah substansi yang mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi reaksi tersebut tanpa ikut bereaksi. Kemampuan atau kinerja katalis dapat diukur dari aktivitas, selektivitas, stabilitas dan kualitas produk yang dihasilkan. Aktivitas merupakan ukuran terhadap tingkat konversi umpan, yang diukur dengan temperatur bed katalis. Selektivitas merupakan ukuran kemampuan katalis untuk menghasilkan produk yang diinginkan, biasanya dinyatakan dalam %-yield (perolehan). Kinerja katalis ini dapat ditingkatkan dengan mengatur kondisi operasi antara lain meningkatkan tekanan parsial hidrogen, menaikkan combined feed ratio, endpoint produk yang lebih tinggi dan LHSV yang rendah.