DAFTAR TABEL
TINJAUAN PUSTAKA II-6
mencapai ini dibutuhkan kenaikan tekanan parsial hidroge n (biasanya dengan menaikkan tekanan reaktor) bersamaan dengan kenaikan temperatur reaktor. Kenaikan temperatur reaktor yang tidak diimbangi dengan kenaikkan tekanan reaktor akan menyebabkan penurunan konsentrasi C8
Naphtane dan pada akhirnya menyebabkan penurunan konversi konversi ethylbenzene (EB)
menjadi Xylene melalui “Naphthene Bridge”.
Berdasarkan hal di atas, operasi pada tekanan yang yang lebih tinggi akan memberikan keuntungan karena bisa menghasilkan lebih banyak C8N yang akan memperbesar konversi konversi
ethylbenzene (EB). Hal ini memang terjadi, tetapi terdapat suatu kond isi di mana kenaikan tekanan
reaktor (kenaikan tekanan parsial hidrogen) menyebabkan kandungan C8N meningkat lebih cepat
dibandingkan dengan konsumsi ethylbenzene (EB).
Kerugian megoperasikan raktor pada tekanan tinggi antara lain:
a) Lebi banyak C8N ring loss di deheptanizer
b) Peningkatan kebutuhan utilitas (compressor, pompa, fraksinator)
c) Peningkatan ring loss akibat cracking C8N
Secara ekonomi sebaiknya dipertimbangkan untuk menentukan mode operasi yang lebih menguntungkan.
II.3.2 Tekanan Parsial Hidrogen
Tekanan parsial hidrogen merupakan variabel yang paling berpengaruh terhadap mekanisme reaksi konversi ethylbenzene (EB), bukan tekanan system (reaktor). Tekanan parsial hidrogen dapat dihitung sebagai berikut :
Dimana :
H2/HC : Rasio molar antara hidrogen dengan feed Isomer (liquid)
PT : Tekanan outlet reactor (absolut)
H2 purity : H2 purity di recycle gas (mol fraksi)
Berdasarkan persamaan diatas, maka peningkatan hydrogen purity di recycle gas dan rasio hidrogen hidrokarbon dapat meningkatkan tekanan parsial hidrogen.
Maka dari itu saat EOR (End of Run), konversi ethylbenzene (EB) akan menurun sebagai akibat dari menurunnya tingkat aktivitas katalis. Penurunan aktivitas konversi ethylbenzene (EB) ini
dapat dikompensasi dengan menaikkan konsentrasi C8N. Konsentrasi C8N dapat ditingkatkan
TINJAUAN PUSTAKA II-7
reaktor kekurangan PPH2 (Partial Pressure H2) maka akan terjadi cracking yang tinggi dan konversi
ethylbenzene (EB) menjadi Xylene berkurang.
II.3.3 Space Velocity (LHSV)
Space velocity tidak seperti variabel normal pada umumnya, karena konfigurasi internal
reaktor sudah ditentukan, maka jumlah katalis yang akan diloading tidak akan mengalami perubahan. Space velocity ditentukan oleh kebutuhan produksi dan jumlah katalis yang di loading.
Saat temperatur reaktor yang tetap, pengurangan LHSV akan menaikkan severity reaktor,
mendekati titik keseimbangan Xylene dan akibatnya C8A ring loss juga meningkat. Pada LHSV
yang rendah, waktu kontak antara feed dan katalis di dalam reactor akan meningkat, sehingga untuk menjaga keadaan keseimbangan Xylene yang konstan, maka temperatur reactor harus diturunkan.
Untuk penurunan feed rate yang sedang, tidak terjadi kehilangan efisiensi unit yang signifikan. Peningkatan feed rate tidak berpengaruh pada kerugian yang signifikan di operasi pada
space velocity di atas 120% dari desain. Jika operasi diteruskan di luar 120% dari design maka
rumit, loading katalis yang lebih besar sebaiknya dipertimbangkan, jika mungkin, dalam vessel reaktor yang beroperasi.
Pada saat suhu reactor tertentu, pengurangan space velocity berakibat pada lebih tingginya
severity reaktor, lebih dekat xylene mencapai titik kesetimbangan dan C8 Aromatic ring loss
meningkat. Pengurangan space velocity mengakibatkan waktu kontak dalam reaktor antara feed dan katalis meningkat, maka dari itu untuk menjaga kestabilan xylene mendekati kesetimbangan dibutuhkan temperature reaktor yang lebih rendah. LHSV yang rendah membuat reaksi lebih dekat dengan titik konvergensi xylene. LHSV bukan variabel operasi yang independent melainkan variabel yang dependent terhadap kebutuhan produksi paraxylene dan orthoxylene. Maka dari itu, jika LHSV meningkat, suhu reaktor harus dinaikkan untuk menjaga severity reaksi agar konstan atau mencapai titik kesetimbangan.
Hubungan antara LHSV dan EB Conversion pada xylene sama halnya dengan menggambarkan LHSV dengan isomerisasi xylene. Pada saat suhu reaktor konstan, penurunan LHSV mengakibatkan meningkatnya EB Conversion. Sehingga dapat dikatakn jika LHSV meningkat maka kontak berlangsung cepat dan EB Conversion menurun, sebaliknya jika LHSV menurun maka kontak berlangsung lama dan EB Conversion meningkat.
II.3.4 Rasio Hidrogen/Hidrokarbon (H2/HC)
Rasio Hidrogen/Hdrokarbon adalah rasio antara hydrogen dengan C6+ hidrokarbon. Rasio molar H2/HC, bersama dengan tekanan reactor dan H2 purity, sangat menentukan tekanan parsial
TINJAUAN PUSTAKA II-8
hydrogen. Pada rasio H2/HC di bawah 4.0, terjadi perubahan yang merugikan terhadap selektivitas katalis. Pada kondisi kesetimbangan xylene yang konstan (pada severity reactor yang tetap), penurunan rasio H2/HC akan menyebabkan kenaikan C8A ring loss. Selain itu, pada rasio H2/HC dibawah 4.0, life time katalis akan menurun.
Gambar 2.4. Perubahan Ethyl Benzene menjadi Xylene yang memerlukan H2
Pada gambar diatas dijelaskan bahwa konversi Ethyl Benzene menjadi Xylene memerlukan H2, jika H2 kurang maka konversi Ethyl Benzene tidak dapat menjadi xylene, namun hanya terkonversi menjadi C8N, oleh karena itu C8A ring los meningkat.
II.3.5 Operasi Deheptanizer Column
Fungsi utama dari Deheptanizer column adalah untuk membuang hidrokarbon ringan di overhead dan memisahkannya dengan C8A & C8N yang keluar dari bottom. Ketika C8N terbawa pada overhead product, maka kehilangan C8N ini akan dikompesasi dengan pembentukan C 8N dari C8A di reactor, sehingga kehilangan C8N di overhead Deheptanizer pada akhirnya akan mengakibatkan penurunan produksi PX.
Volatilitas beberapa senyawa C8 alkylcyclopentane (naftenik) sangat dekat dengan volatilities toluene. Bahkan 1,1,3-trimethyl-cyclopentane (salah satu C8N) yang jumlanya cukup signifikan di outlet reactor, memiliki volatilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan toluene pada kondisi operasi Deheptanizer column. Kehilangan senyawa C8N yang memiliki volatilitas lebih tinggi dari toluene ke Deheptanizer overhead, dapat dikurangi dengan menekan keluarnya toluene dari overhead. Pada umumnya, operasi Deheptanizer column adalah meminimalkan kehilangan toluene dari overhead dan sekaligus juga meminimalkan kehilangan Benzene dari Column bottom.
II.3.6 C8A Ring Loss
Reaksi kimia utama memberikan kontribusi terhadap C8A ring loss adalah C8A yang mengalami trans-alkilasi menjadi C9A, toluene dan benzene. Sedangkan reaksi lainnya yang berkontribusi terhadap C8A ring loss adalah dealkilasi, c racking, dan pembentukan senyawa naftenik. C8A ring los melalui reaksi yang terakhir (pembentukan senyawa naftenik) dapat terjadi ketika Deheptanizer column tidak beroperasi dengan baik sehingga C8N terbawa ke overhead dan harus di sintesis kembali melalui C8A.
Sumber lain C8A ring loss adalah Clay treater di aliran bottom Deheptanizer column, Clay berfungsi untuk menghilangkan olefin dengan reaksi alkilasi dengan senyawa aromatic. Reaksi sekunder yang juga terjadi adalah trans-alkilasi C8A menjadi senyawa C15A-C17A yang kemudian akan dipisahkan bersama dengan senyawa heavy arimatik lainnya di Xylene Fractionation Unit.
TINJAUAN PUSTAKA II-9
Sehingga 3 penyebab C8A Ring Loss yang irreversible adalah : Ring Loss di rekator Isomar
C8N loss di overhead Deheptanizer coloumn Trans-alkilasi di clay treater
Sehingga cara yang sesuai untuk meminimalkan C8A ring loss di atas akan dibahas berikut ini :
a. Reactor Loss
Semakin dekat dengan keadaan kesetimbangan Xylene, konsentrasi PX dan OX di outlet reactor akan meningkat dan mengurangi alira n recycle Xylene (recycle feed) ke Xylene Fractionation column. Walaupun penurunan recycle Xylene ini menyebabkan penurunan kebutuhan utilitas, tapi tidak sebanding dengan akibat loss produksi PX karena meningkatnya C8 ring loss dan kerugian akibat meningkatnya konsumsi fresh feed per satuan produk.
Sebaliknya, jika unit beroperasi jauh dari titik kesetimbangan Xylene, maka konsumsi fresh feed per satuan produk menjadi lebih rendah (karena menurunnya C8 ring loss). Konsentrasi PX dan OX di outlet rekator juga akan turun dan aliran recycle Xylene akan meningkat. Aliran recycle Xylene ke Xylene Fractionation Unit sering dikaitkan dengan aliran fresh feed ke unit yang sama yaitu pada parameter „Combined Feed Ratio (CFR)‟. CFR adalah rasio kandungan C8A di feed Isomer dibagi dengan kandungan C8A di fresh feed. Pada laju alir fresh feed yang tetap, nilai CFR yang lebih tinggi akan mengkonsumsi utilitas yang lebih tinggi di seksi Fraksinasi. Selain itu, terdapat beberapa peralatan proses yang dapat membatasi besarnya laju alir recycle Xylene.
b. C8 Naphthene Loss
Ketika C8N hilang melalui Deheptanizer column overhead product, maka C8N akan terbentuk kembali di reactor Isomar dengan reaksi hidrogenasi C8A, sehingga menaikkan C8A loss yang lebih merugikan disbanding C8N loss. C8A loss ini dapat diminimalkan tapi tidak dapat dihilangkan sama sekali, dengan mengoperasikan Deheptanizer column sehingga sebagian besar Toluene terbawa di bottom product dan meningkatkan efisiensi ekstraksi unit Parex untuk dapat membuang sebagian besar Toluene yang terbentuk di Finishing column overhead product. Sehingga, hal ini akan menurunkan sirkulasi Toluene ke Unit Isomar. Toluene dipilih sebagai komponen kunci (key component) karena komponen ini lebih mudah dianalisa dibandingkan dengan C8N.
c. Higher Alkylbenzene
Senyawa alkyl- Benzene dengan Berat Molekul yang tinggi dapat terbentuk di Clay Treater. Fungsi dari Clay Treater adalah untuk menghilangkan secara selektif senyawa olefin yang dapat mengalami polimerisasi di Parex molecular sieve (adsorbent bed). Hal ini dapat menyebabkan fouling dan menurunkan adsorbent life.
TINJAUAN PUSTAKA II-10
Clay bekerja dengan melakukan reaksi oligomerisasi olefin. Sayangnya, terjadi juga sedikit reaksi alkilasi antara senyawa C8A dengan olefin untuk membentuk senyawa alkyl-Benzene dengan Berat molekul yang tinggi.
Untuk meminimalkan loss C8A ini, Clay treater di Unit Isomar beroperasi pada kondisi
yang moderat, yaitu pada 4 LHSV (hr-1) dan CIT (Clay Inlet Temperature) 1770C-2000C serta jenis
clay yang digunakan tipe moderat (high selectivity). Selain itu CIT juga harus dijaga serendah mungkin selama Bromine Index di outlet Clay treater masih < 20. Sejalan dengan waktu, clay akan ter-deaktivasi, sehingga CIT harus dinaikkan untuk menjaga Bromine Index di outlet reactor.
II.3.7 Ethyl Benzene Ate
Ethyl Benzene ate merupakan variabel yang menunjukkan sejumlah ethyl benzene yang terkonsumsi selama reaksi di dalam reactor Isomar dalam persen berat. Ethyl Benzene ate hanya memperhatikan aspek pengurangan jumlah ethyl benzene dalam feed dan tidak memperhatikan selektivitas.
II.3.8 Ethyl Benzene Conversion
Ethyl Benzene conversion merupakan salah satu variabel yang memiliki pengaruh paling besar terhadap jumlah produksi paraxylene. Konversi ethyl benzene artinya jumlah ethyl benzene yang berubah menjadi paraxylene setelah reaksi berlangsung.
II.3.9 PX/X
PX/X merupakan variabel yang menunjukan fraksi paraxylene yang terdapat di dalam mixed xylene yang dihasilkan oleh reaksi. Variabel ini amat bergantung pada kesetimbangan yang terdapat antaraparaxylene, metaxylene, dan orthoxylene.
II.3.10 Perhitungan “D” Approach to Convergence
Parameter “D” dikenalkan oleh UOP dan digunakan untuk menunjukan tingkat severity reactor yang ditunjukkan dengan kedekatan terhadap titik konvergen mixed- xylene. Titik konvergen mixed-xylene terletak pada koordinat PX/X=25% dan OX/X=23%. Semakin dekat dengan titik konvergen (semakin kecil nilai “D”), maka semakin tinggi severity reactor.
II.4. Spesikasi Feed Quality
Spesifikasi utama dari feed Isomar dan make up gas adalah sebagai berikut :
a. Feed Isomar
Color (Pt,-Co) 10 max ASTM D 1209
Arsenic, wt.ppb 1 max UOP 296
Lead, wt.ppb 10 max UOP 350
Copper, wt.ppb 5 max UOP 144