PROSES PENGOLAHAN PETROKIMIA REF 1A
KELOMPOK
Ghafar Hamid A. 211420041
Lenny Marlina F. 211420036
Nadia Fayza A. 211420036
Raihan Fakhri 211420018
Sri Rejeki 211420063
INDUSTRI PETROKIMIA A.
Definisi dan Bahan Baku UtamaIndustri petrokimia merupakan industri yang menghasilkan produk industri kimia organik yang merupakan bahan baku industri polymer. Bahan baku yang digunakan di industri petrokimia adalah senyawa hidrokarbon hasil pengolahan minyak dan gas bumi, maupun pencairan batubara dengan kandungan utama unsur kimia atom C dan H beserta turunannya.
B. Bahan Dasar Industri Petrokimia
Ada 3 bahan dasar industri petrokimia, antara lain olefin, aromatika, dan gas sintesis. Terdapat 3 tahapan untuk memperolehnya, yaitu:
o Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia o Mengubah bahan dasar menjadi produk antara
o Mengubah produk antara menjadi produk akhir 1. Olefin (Alkena-Alkena)
Olefin merupakan bahan dasar utama dari industri petrokimia. Diproduksi hingga milyaran kilogram per tahun.
o Etilen glikol : Digunakan sebagai bahan antibeku dalam radiator mobil di daerah beriklim dingin.
o Etanol : Digunakan sebagai bahan bakar atau bahan antara untuk pembuatan produk lain, misalnya pembuatan asam asetat.
o Polietilen : Digunakan sebagai kantong plastik dan sampul.
o PVC : Digunakan pada pembuatan pipa paralon dan pelapis lantai.
2. Aromatika
Produk petrokimia dari bahan aromatika adalah benzena, toluena dan xilena.
Benzena Toluena dan Xilena
Stirena, digunakan untuk membuat karet sintetis.
Trinitrotoluena (TNT), digunakan sebagai bahan peledak
Kumena, digunakan untuk membuat fenol. Asam tereftalat, merupakan bahan dasar pembuatan serat.
Sikloheksana, digunakan untuk membuat nilon.
3. Gas Sintesis
o Metanol (CH3OH) : Dibuat dari gas sintetis melalui pemanasan pada suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis. Digunakan dalam pembuatan formaldehida dan campuran bahan bakar.
o Formaldehida (HCHO) : Dibuat dari metanol melalui oksidasi dengan katalis.
Digunakan sebagai pengawet spesimen biologi ketika dilarutkan dalam air dan menjadi formalin.
o Amonia (NH3) : Dibuat dari gas nitrogen dan gas hidrogen.
o Urea (CO(NH2)2) : Dibuat dari amonia dan gas karbon dioksida. Digunakan dalam pembuatan pupuk, industri perekat, plastik, dan resin.
C. Bahan Baku Utama Petrokimia (Minyak dan Gas Bumi, Batubara) o Minyak Mentah :
1. Minyak mentah ringan (light crude oil) 2. Minyak mentah berat (heavy crude oil) o Proses Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi dan gas alam diduga berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar laut, kemudian ditutupi oleh lumpur yang lambat laun mengeras karena tekanan lapisan di atasnya sehingga berubah menjadi batuan. Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini membutuhkan waktu yang sangat lama. Bahkan, sepanjang umur kita pun belum cukup untuk membuat minyak bumi dan gas. Jadi, kita harus melakukan penghematan dan berusaha mencari sumber energi alternatif.
o Komposisi minyak bumi:
a. Alkana, fraksi yang terbesar di dalam minyak mentah b. Hidrokarbon aromatis (CnH2n-6)
c. Sikloalkana (CnH2n) d. Belerang (0,01-0,7%) e. Nitrogen (0,01-0,9%) f. Oksigen (0,06-0,4%) g. Karbondioksida (CO2) h. Hidrogen sulfida (H2S)
o Proses Umum Pengolahan Minyak Bumi
Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen murni, tetapi ke dalam fraksi- fraksi (kelompok-kelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu).
1. Proses Primer
Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace sampai suhu ± 350°C, kemudian masuk ke dalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi).
Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom, maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi). Pada setiap tingkatan atau fraksi yang
terkumpul kemudian dipompakan keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tangki produknya masing- masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai karena masih harus ditambahkan aditif (zat penambah).
2. Proses sekunder
Cara melakukan cracking (perengkahan atau pemutusan) terhadap hidrokarbon rantai panjang menjadi hidrokarbon rantai pendek. Proses perengkahan ini sendiri ada dua dua cara :
- Menggunakan katalis (catalytic cracking)
- cara tanpa menggunakan katalis atau dengan cara pemanasan tinggi menggunakan suhu diatas 350°C (thermal craking)
o Proses Polimerisasi
Polimerisasi adalah proses penggabingan molekul-molekul kecil menjadi molekul- molekul besar, dengan mempertahankan bentuk dan susunan atom dalam molekul dasarnya.
o Proses Pemurnian
Treating adalah pemurnian produk hasil pengolahan untuk menghilangkan senyawa- senyawa yang tidak diinginkan, seperti, sulfur, mercaptan,nitrogen,dll.
Jenis treating : 1. Caustic treating 2. Doctor treating o Proses Pencampuran
Blending adalah proses pencampuran beberapa produk untuk mendapatkan produk yang diinginkan, misalnya:
1. Penambahan TEL pada mogas untuk menaikkan angka oktan)
2. Kerosene yang smoke pointnya 12 (di bawah spesifikasi) di-blend dengan kerosene yang smoke point nya 23 (di atas spesifikasi) untuk mendapatkan kerosene yang smoke point nya 17 (memenuhi spesifikasi)
D. NATURAL GAS PROCESSING
Natural Gas Processing merupakan proses untuk membersihkan gas alam mentah dengan memisahkan kotoran dan berbagai non-metana hidrokarbon dan cairan untuk menghasilkan dry natural gas. Bahan utama dari gas alam adalah metana (berasal dari fosil tanaman dan tumbuhan). Tekanan dan panas mengubah sebagian bahan organik menjadi minyak dan gas alam.
o Pembentukan Fosil
Petroleum & Natural Gas Formation
- 300—400 Jutaan tahun lalu, makhluk laut kecil dan hewan mati terkubr di dasar laut yang tertutupi oleh lapisan lumpur dan pasir
- 50—100 Jutaan tahun lalu, organisme yang mati terkubur lebih dalam, karena panas yang sangat besar dan tekanan mengubahnya menjadi minyak dan gas - Lapisan pasir, lumpur, dan batu untuk mencapai formasi batuan yang
mengandung endapan minyak dan gas.
o Proses Pengolahan Gas Alam
Berawal dari gas alam mentah yang diekstrak dari sumur bor. Gas alam dari sumur minyak diklasifikasikan sebagai associated-dissolved.
o Kandungan gas alam:
- Metana 𝐶𝐻4
- Benzena 𝐶6𝐻6 - Butana 𝐶6𝐻6 - Kondensat NGLs
Gas alam dari tambang batu bara dan tambang pada dasarnya campuran dasi sebagian metana dan 𝐶𝑂2 . Gas alam mentah dimurnikan dari ladang gas bawah tanah, kemudian didistribusikan lewat pipa-pipa yang digunakan sebagai bahan bakar. Kontaminan akan dihilangkan.
o Jenis sumur gas alam
- Sumur Associated gas - Sumur Non-associated gas - Sumur kondensat
o Gas alam merupakan sweet gas karena bebas dari H2S o Kontaminan gas alam mentah
- Gas Hidrokarbon yang lebih berat dari metana. Jika terkandung saat diproses dan dimurnikan menjadi produk jadi.
- Gas asam - Gas lain - Uap air
o Gas alam mentah harus dimurnikan untuk memenuhi standar kualitas di bawah ini.
- Nilai heating value Di Amerika Serikat, harus sekitar 1.035 +/- 5% BTU per kaki kubik gas pada 1 atmosfer dan 60 derajat Fahrenheit (41 MJ +/- 5% per meter kubik gas pada 1 atmosfer dan 15,6 derajat Celsius).
- Penyesuaian dew-point untuk mengurangi kandungan air dan hidrokarbon berat di gas alam sehingga tidak terjadi kondensasi selama proses transportasi dalam pipa.
- Kandungan H2 S = 0.25 grain H2 S per 100 cubic feet gas atau sekitar 4 ppm.
- Kandungan CO2 tidak lebih dari 2 – 3 % per 100 cubic feet gas.
o Dalam pengolahannya, gas alam mentah memiliki beberapa tahapan, yaitu:
1. Gas alam mentah yang berasal dari beberapa sumur yang berdekatan dikumpulkan dan dilakukan proses pengolahan yang pertama, yaitu penghilangan kandungan air dan gas alam kondensat. Hasil kondensasi biasanya dialirkan kilang minyak dan air dibuang sebagai waste water.
2. Gas alam mentah kemudian dialirkan ke pabrik pengolahan di mana pemurnian awal biasanya menghilangkan kandungan asam (H2S dan CO2). Proses yang dipakai pada umumnya adalah Amine Treating (biasa disebut Amine Plant).
3. Proses berikutnya yaitu untuk menghilangkan uap air menggunakan proses penyerapan dalam trietilen glikol cair (TEG).
4. Proses berikutnya yaitu untuk mengubah menjadi fase gas alam cair (NGL) yang merupakan proses paling kompleks dan menggunakan pabrik pengolahan gas modern.
o Proses di atas menghasilkan beberapa produk, yaitu gas alam kondensat, sulfur, etana, dan gas alam cair (terdiri atas propana, butana, dan C5+)
o Gas alam sendiri dapat diaplikasikan dalam beberapa hal, contohnya sebagai bahan bakar untuk industrial heating, operasi pembangkit listrik, kendaraan ramah lingkungan, dsb.
o Gas alam cair (NGL) yang didapatkan dari pengolahan gas alam mentah akan diolah melalui beberapa tahapan, yaitu:
1. Bahan baku gas alam dari ladang dilewatkan melalui knock out drum untuk memisahkan kondensat cair sebelum memasuki kilang LNG.
2. Karbon dioksida dipisahkan oleh penyerapan kimia dengan amine proses
3. Pemisahan air dengan molecular sieve.
4. Propana, butana, dan kondensat dipisahkan dari feed LNG dalam kolom fraksinasi.
5. Pendinginan LNG dengan propane refrigeration.
6. Pendinginan tahap akhir dan pencairan LNG yang dilakukan di Kriogenik Utama pada Heat Exchanger menggunakan komponen pendingin multi sebagai media pendingin.
E. Proses Pengolahan Batubara
o Gasifikasi batubara : Coal + H2O + O2 → H2 + CO
o Proses Fisher Tropsch : (2n+1)H2 + nCO → CnH(2n+2) + nH2O o Proses Hidrogenasi
Merupakan reaksi batubara dengan gas hidrogen bertekanan tinggi. Proses ini merupakan alternatif untuk mengolah batubara menjadi bahan bakar cair pengganti produk minyak bumi, proses ini dikenal dengan proses Bergius, disebut juga proses pencairan batubara (coal liquefaction).
o Pencairan Batubara (Coal Liquefaction)
Pencairan Batubara (Coal Liquefaction) biasanya didapat dari proses batubara menjadi BBM sintetik (synthetic fuel). Yang lebih kearah proses pirolisis, pencairan batubara secara langsung (Direct Coal Liquefaction - DCL) ataupun melalui gasifikasi terlebih dahulu (Indirect Coal Liquefaction - ICL).
Faktor penting dalam pengolahan batubara menjadi bahan bakar minyak sintetik yaitu efisiensi proses yang mencakup keseimbangan energi dan masa, nilai investasi, kemudian analisa terkait emisi gas buang apakah prosesnya ramah lingkungan. Efisiensi pencairan batubara menjadi BBM sintetik adalah 1-2 barrel/ton batubara. Dengan perkiraan 10% dari deposit batubara dunia yang dapat dikonversikan menjadi BBM sintetik yang sanggup menghasilkan beberapa juta/barel, maka produksi minyak dunia dari batubara maksimal adalah beberapa juta barrel/hari sehingga minyak dunia tidak dapat menjadikan batu bara sebagai energi alternatif bagi seluruh konsumsi. Walaupun faktanya demikian, bukan berarti batubara tidak bisa menjadi jawaban alternatif energi. Faktor yang menjadi penentu untuk kebutuhan domestik suatu negara dapat berupa analisis apakah negara tersebut memilki cadangan minyak yang cukup dan teknologi yang dibutuhkan untuk meng-konversi-kannya.
o Pencairan batubara metode langsung (DCL)
DCL (Pencairan batubara metode langsung) merupakan metode langsung (Direct Coal Liquefaction-DCL), yang dikembangkan oleh Jerman dalam menyediakan bahan bakar pesawat terbang dengan nama proses yang kenal dengan Bergius Process, yaitu proses hydrocracking dengan bantuan katalisator, lalu memerintahkan gas hydrogen masuk dalam struktur batubara agar rasio yang didapat antara C/H menjadi kecil sehingga terbentuk senyawa-senyawa hidrokarbon berbentuk cair berantai pendek yang berwujud sintetik cair dan telah mencapai rasio konversi 70% batubara (berat kering).
o Low Emission Brown Coal Liquefaction (Proses Pencairan Batubara Muda rendah emisi):
1. Pengeringan/penurunan kadar air secara efficient 2. Reaksi pencairan dengan limonite katalisator
3. Tahapan hidrogenasi untuk menghasilkan produk oil mentah 4. Deashing Coal Liquid Bottom/heavy oil (CLB)
5. Fraksinasi/pemurnian light oil (desulfurisasi, pemurnian gas, destilasi produk) o Pengembangan uji coba produksi (pilot scale) proses pencairan batubara adalah:
1. Produk liquid oil yang dihasilkan harus mencapai lebih dari 50%
2. Proses pengoperasian harus berjalan dengan kontinuitas lebih daripada 1500 jam.
3. Tahapan proses deashing harus mencapai kadar ash (abu) < 500 ppm.
4. Optimalisasi/pengembangan proses pengeringan (dewatering) baru.
