THERMAL CRACKING
B. THERMAL CRACKING UNTUK PEMBUATAN BENSIN 1 Reaksi Thermal Cracking.
1. Delayed Coking.
2. Fluid Coking.
1. Delayed Coking.
Proses delayed Coking adalah proses continue, base stock dipanaskan kemudian dipindahkan ke soaker drum untuk memperoleh waktu yang cukup dalam reaksi cracking. Proses delayed coking telah dikembalikan untuk meminimize hasil-hasil refinery dari bahan-bahan residue dengan thermal cracking yang keras dari stock seperti residue vakum dan tar. Mula-mula craking yang keras terhadap suatu bahan dihasilkan dekomposisi yang tidak diinginkan dari coke didalam heater. Dengan perubahan-perubahan ditemukan heater yang dapat didesain untuk menaikkan suhu residual stock diatas coking point tanpa pembentukan coke yang berarti didalam heater. Ini memerlukan kecepatan tinggi (minimum retention time) didalam heater. Dengan menyediakan suatu surge drum terisolasi pada efluent heater mungkinkan waktu yang cukup untuk terjadi coking sebelum langkah pemrosesan berikutnya sehingga disebut “Delayed Coking”. Dari sudut reaksi kimia coking dapat dipandang sebagai proses thermal cracking yang keras dalam produk-produk akhir adalah karbon.
Sesungguhnya coke terbentuk mengandung beberapa bahan yang mudah menguap atau bahan hydrokarbon titik didih tinggi. Untuk menghilangkan semua bahan-bahan volatile dari coke, harus dicolsinasi pada suhu 2000 – 2300 oF. Sejumlah kecil sisa hydrokarbon tetap mantap dalam coke sesudah clasinasi yang memberikan dukungan terhadap teori bahwa coke sesungguhnya suatu polymer.
Selama periode 1940 – 1960 delayed coking dipakai mengolah awal residue vakum untuk mempersiapkan gasoil yang cocok untuk feed catalytic cracking. Ini mengurangi pembentukan coke dan karena itu memungkinkan capasitas cracker dinaikkan. Ini juga mengurangi hasil netto refinery oleh harga residue yang rendah. Tambahan keuntungan diperoleh dengan penurunan kandungan metal dari feed stock catalytic cracker. Dalam tahun-tahun belakangan ini coking juga telah dipakai untuk persiapan hydrocracker feed stock dan untuk menghasilkan Nedle coke kwalitas tinggi dari stock seperti catalytic cracker slury coalter pitch juga diproses dalam delayed coking unit. Kebanyakan variasi coking proses diketahui sebagai fluid coking dan convensional delayed coking seperti flow diagram.
Umpan cairan segar panas dimasukkan fraksionator dua sampai 4 tray diatas zone uap dasar.
Pengerjaan sebagai berikut :
a. Uap panas dari coke di quence dengan cairan feed pendingin sehingga mencegah terjadinya pembentukan coke didalam fraksionator dan secara simultan mengkondensasikan suatu bagian fraksi berat yang direcycle.
b. Bahan-bahan sisa lebih ringan kemudian coke drum feed distrip dari cairan- cairan segar.
c. Umpan segar selanjutnya dipanaskan awal.
Sisa umpan cairan segar dikombinasikan dengan recycle yang terkondensasi dipompa dari dasar kolom melalui heater dimana sebagian teruapkan dan kemudian masuk kesalah satu coke drum.
Steam diinjeksikan ke tube heater untuk mengontrol kecepatan sehingga meminimize pengendapan coke.
Bagian yang tak teruapkan dari aliran keluar heater masuk ke coke drum dimana pengaruh retention time dan suhu menyebabkan pembentukan coke.
Uap ini terdiri dari steam dan hasil-hasil dari reaksi thermal cracking, gas, naphtha dan gasoil. Uap mengalir keatas melalui quench tray seperti digambarkan sebelumnya. Diatas feed masuk kolom biasanya ada dua atau tiga tambahan tray dibawah gasoil draw off tray. Tray-tray ini di reflux dengan sebagian gasoil dingin agar dapat mengontrol end point dan meminimize entraiment cairant feed atau recylce kedalam produk gasoil.
Steam menguapkan fraksi ringan dikembalikan dari top stripper ke fraksionator satu atau dua diatas draw tray. Satu system pump around reflux disediakan pada draw tray untuk merocover panas pada level suhu tinggi dan meminimize level suhu rendah memindahkan panas dengan overhead condensor.
Level suhu rendah ini biasanya tidak dapat direcover dengan heater exchange dan dibuang ke udara melalui coking tower atau areal coker.
Flow schema sederhana proses delayed coking untuk memproduksi coke adalah sebagai berikut :
a. Pemindahan Coke.
Bila coke drum dalam pengisian mendekati penuh, aliran keluar heater dipindah ke coke drum yang kosong, coke drum yang penuh diisolasi, disteam untuk menghilangkan uap hydrokarbon, dinginkan dengan mengisi air, dibuka didrain dan coke dipindahkan.
Decoking dilaksanakan dalam beberapa plant dengan pengeboran mekanis atauy reamer, tetapi kebanyakan plant memakai sistim hydrolic. Sistim hydrolic sederhana besarnya tekanan 2000 – 25000 psig water jets yang diturunkan kedalam coke bed pada suatu rotating drill stem.
Sebuah lobang diameter kecil disebut rat hole adalah pertama memotong semua jalan melalui bed melalui atas kedasar memakai jets khusus. Ini dikerjakan untuk memungkinkan pemindahan melalui bed dari coke dan air serta stem drill utama. Gumpalan coke kemudian dipotong dari drum, biasanya memulai pada bagian dasar. Beberapa operator memilih mulai pada top untuk mencegah kemungkinan lempengan besar coke jatuh yang dapat
menyebabkan problem-problem dalam fasilitas penanganan selanjutnya. Coke yang jatuh dari drum dikumpulkan langsung dalam rail road car, alternatip lain disayat-sayat atau dipompa sebagai water slurry ke stock penimbunan.
Prosedur pengambilan coke dari coke drum adalah sebagai berikut : - Coke deposit didinginkan dengan air.
- Tutup coke drum dibuka untuk membuat lubang melalui center.
- Alat pemotong hydrolic dengan tekanan tinggi dengan water jet dimasukkan kedalam lubang dan coke basah dikeluarkan dari drum kemudian dikeringkan.
- Pembersihan untuk persiapan on stream untuk coke drum memerlukan waktu 24 jam.
b. Sifat –Sifat dan Pemakaian Coke.
Kebanyakan coke diproduksi dengan sifat-sifat dan bentuk sebagai berikut : - Keras
- Porous
- Bentuk tak teratur
- Ukuran dari debu halus sampai dengan 20” - Type ini disebut sponge coke
Penggunaan dari sponge coke adalah sebagai berikut :
- Pembuatan Electroda dipakai dalam furnace listrik, pembuatan element phosphors, titanium dioksida, baja, calcium carbide dan silicon carbide.
- Pembuatan anoda untuk cell electrolytic pereduksi alumina.
- Langsung dipakai sebagai sumber kimia carbon untuk pembuatan element phosphors, calcium, carbide dan silicon carbide.
Tabel : 9 - 9 Analysa Sponge Coke
% wt sebagai produk % wt sesudah calcinasi Air Bahan mudah menguap Carbon Ash 2 – 4 7 – 10 91 – 85 0,5 – 1,0 - Nol 2 – 3 95+ 1 – 2 -
Kandungan sulphur dalam coke bervariasi tergantung kandungan sulphur feed stock. Biasanya antara 0,3 – 1,5 % wt, kadang-kadang dapat setinggi 6% kandungan sulphur tidak berarti dikurangi dengan calcining.
Bentuk kedua coke yang diproduksi adalah Needle Coke.
Needle coke dihasilkan dari feed stock kandungan aromatic tinggi bila coking unit dioperasikan pada tekanan tinggi (1000 psig) dan recycle ratio tinggi (1 : 1). Needle coke lebih disukai dari pada sponge coke untuk pembuatan electrode karena rendahnya electrical resistivity dan coefision thermal exspansi yang lebih rendah.
c. Operasi Coking.
Telah digambarkan, pemindahan coke, drum coke diisi dan dikosongkan pada siklus waktu. Fasilitas fraksinasi dioperasikan secara kontinyu.
Berikut ini typical schedule waktu operasi :
Operasi Jam
Pengisian drum dengan coke 24
Pemindahan dan steam out 2
Pendinginan 3 Drain 2 Pengambilan coke 5 Test 2 Memanaskan 7 Waktu cadangan 2 Total 48
Variable bebas operasi delayed coking adalah sebagai berikut : - Suhu keluar heater
- Tekanan fraksionator
- Suhu dari kenaikan uap untuk gasoil draw off tray
- Carbon content bebas dari feed stock jika ditentukan dengan conradson test.
Diharapkan suhu keluar heater tinggi menaikkan reaksi-reaksi cracking dan coking, sehingga meningkatkan hasil : gas, naphtha, coke dan menurunkan hasil gasoil.
Kenaikan tekanan fraksinasi pengaruhnya sama dengan kenaikan suhu keluar heater, ini karena lebih banyak recycle terkondensasi dalam fraksionator dan kembali ke fraksionator dan coke drum.
Kenaikan suhu uap untuk gas oil draw off tray dikontrol untuk memproduksi gasoil dengan end point yang diperlukan, bila temperatur dinaikkan, banyak fraksi berat masuk ke gasoil dan mengurangi bahan harus direcylcle sehingga hasil gasoil meningkat dan hasil gas, naphtha dan coke turun. Kenaikan
conradson carbon content dari feed menghasilkan kenaikan : gas, naphtha, coke dan hasil gasoil turun. Bahan boilling point tinggi dalam coke drum uap terkondensasi didasar fraksinator dinyatakan recycle. Ini kadang-kadang dinyatakan bahwa kenaikan recycle menaikkan reaksi cracking, dengan demikian didalam produk lebih banyak gas, naphtha, coke dan gasoil berkurang.
Ini suatu pernyataan yang benar, namun demikian, hal ini agak menyesatkan karena jumlah recycle ditentukan oleh tekanan fraksinator adalah bukan variable bebas. Untuk feed yang diberikan jumlah recycle ditentukan oleh tekanan fraksinator dan suhu kenaikan uap gasoil draw off tray.