refinery 11 visbreaking process

7/25/2019 Refinery 11 Visbreaking Process

1/11

BUKU PINTAR MIGAS INDONESIA

BAB XVISBREAKING PROCESS

I. Pendahuluan

Proses perengkahan panas (thermal cracking process) adalah suatu prosespemecahan rantai hydrocarbon dari senyawa rantai panjang menjadi hydrocarbondengan rantai yang lebih pendek dengan bantuan panas. Proses perengkahanpanas bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi dengan boiling rangeyang lebih rendah dari feed (umpannya). Dengan melalui proses ini dihasilkangas, LPG, gasoline (naphtha), gas oil (diesel), residue atau coke. Feednya dapatberupa gas oil atau residue.

Visbreaking Unit biasanya didisain untuk mengolah Vacuum Distillation Unit

residue (atau dapat juga untuk mengolah gas oil). Proses perengkahan residue inidimungkinkan dengan pemanasan umpan menggunakan visbreaking unit firedheater dan rapid quenching fluida keluar fired heater, yang memudahkanterjadinya perengkahan panas dan perubahan viscosity untuk proses lebih lanjut.Produk visbreaking unit adalah overhead tail gas, naphtha, dan bottom.

II. Teori Perengkahan Panas dan Proses Visbreaking

Saat hydrocarbon dipanaskan dan didekomposisi dalam kondisi perengkahanpanas, hydrocarbon dapat diasumsikan terpecah menjadi dua atau lebih radikalbebas. Radikal-radikal bebas tersebut kemudian bereaksi menghasilkan total

produk yang mencakup rentang berat molekul yang besar mulai dari hydrogenhingga bitumen dan coke. Terkait dengan teori perengkahan panas, reaksi-reaksinya, sebagai contoh, dapat digambarkan sebagai berikut :

C10H22C8H17* + C2H5* (1)

Radikal-radikal yang sangat reaktif tidak keluar sebagai effluent produkperengkahan panas, tetapi tergantung ukuran dan lingkungannya : (a) bereaksidengan hydrocarbon lain, (b) terdekomposisi menjadi olefin, (c) bergabung denganradikal-radikal lain, dan (d) bereaksi dengan permukaan logam.

Secara umum, radikal-radikal kecil lebih stabil daripada radikal-radikal yang lebihbesar, dan akan lebih siap bereaksi dengan hydrocarbon lain dengan menangkapsatu atom hydrogen, sebagai contoh :

C2H5* + C6H14C2H6 + C6H13* (2)

Radikal-radikal besar tidak stabil dan terdekomposisi untuk membentuk olefin danradikal-radikal yang lebih kecil, sebagai contoh :

Teknologi Proses Kilang Minyak Bumi Halaman 1 dari 11 Kontrib utor : Adhi Budhiarto


2/11


C6H13* C5H10+ CH3* (3)

C8H17* C4H8+ C4H9* (4)

C4H9*

C4H8 + H* (5)

Reaksi-reaksi rantai radikal bebas tersebut berakhir saat dua radikal bergabung,sebgai contoh :

C8H17* + H* C8H18 (6)

Atau saat sebuah radikal bereaksi dengan suatu logam atau racun.

Reaksi-reaksi kondensasi dan polimerisasi yang terjadi pada kondisi perengkahanpanas dapat menjadi aromatic tar, sebagai contoh :

xC4H8 + yC4H8 + zC3H6 multi-aromatic-ring (7)

Coke dan bitumen adalah jenis polimer utama. Molekul-molekul tersebut bisamenjadi sangat besar. Kekurangan hydrogen dan berat molekul yang besarmengurangi kelarutannya dalam hydrocarbon. Coke mempunyai rasio atomhydrogen-carbon sekitar 2:1.

III. Feed dan Produk Visbreaking

Spesifikasi produk visbreaking process unit harus disesuaikan dengan spesifikasiblending fuel oil dan sifat komponen blending lainnya. Jika viscosity visbroken

bottom tinggi, maka fuel oil blending memerlukan lebih banyak fuel dantemperature keluar fired heater yang lebih tinggi. Hal tersebut akan meningkatkankecenderungan terbentuknya coking pada tube fired heater. Oleh karena itu,spesifikasi produk harus disesuaikan berdasarkan maksimalisasi keuntunganuntuk keseluruhan kilang.

Sifat umpan visbreaker process unit yang berupa vacuum residue dengan cut point550 oC+ adalah sebagai berikut :

Parameter Value

TBP Cut Point, C 550

Gravity, API (SpGr) 7.80 (1.0158)Total Sulfur wt% 3.90

Conradson Carbon, wt% 16.800

Kinetic Viscosity @ 50C, cst 20,500

Kinetic Viscosity @100C ,cst 480

Nitrogen, wtppm 3,200

Normal Pentane Insolubles, wt% 11.3



3/11


Ni + V, wtppm 89

Sodium, wtppm 10 max

Visbreaking process unit biasanya didisain untuk memproduksi produk-produksebagai berikut :

Off gas yang akan diolah di Gas Concentration Process Unit Unstabilized naphtha yang juga akan dioleh di Gas Concentration Process Unit Visbroken bottom residue yang akan dikirim ke fuel oil blending (normal) atau

refinery fuel oil (jika diperlukan).

Produksi naphtha diminimumkan dengan tetap mempertahankan spesifikasi flashpoint fuel oil.

Spesifikasi off gas yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagai berikut :

Parameter Case1

Berat molekul (wet) 35.12H2S, wt% 6.75

Estimated Mercaptans in C3/C4 Fraction

Methyl Mercaptan, wtppm (Design) 1,200 (1,600)

Ethyl Mercaptan, wtppm (Design) 120 (150)

Propyl Mercaptan, wtppm (Design) 30 (35)

Perkiraan komposisi off gas yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagaiberikut :

Komponen Komposisi, %mol

H2O 2.31H2S 6.96

H2 4.01

C1 28.65

C2= 1.30

C2 17.43

C3= 5.07

C3 13.54

iC4 1.84

nC4 4.91

C4= 4.77

iC5 0.62

C5= 1.14

nC5 1.11

C6+ 6.34

Total 100.00



4/11


Spesifikasi unstabilized naphtha yang dihasilkan oleh visbreaker adalah sebagaiberikut :

Parameter Value

TBP Cut Points, C 21 - 150Gravity, API @ 15.5C 64.72

Sulfur, wt% 0.85

Nitrogen, wt% 0.00

Bromine Number 85.8

Octane Number, Clear 73.7

Paraffins, vol% 33.3

Olefins, vol% 38.1

Naphthenes, vol% 22.7

Aromatics, vol% 5.8

Sedangkan analisa distilasi (ASTM D-86) unstabilized naphtha tersebut adalahsebagai berikut :

Disti lasi, %LV Temperature, oC

IBP -59

5 -1

10 21

30 70

50 92

70 113

90 13495 148

FBP 159

Sedangkan spesifikasi visbroken bottom yang dihasilkan oleh visbreaking processunit adalah sebagai berikut :

Parameter Value

TBP Cut Points, C 150+

Gravity, API @ 15.5C 10.38

Sulfur, wt% 3.92

Nitrogen, wt% 0.34Concarbon, wt% 18.08

Ni + V, wtppm 94

Viscosity, cks @ 50C 1748

Viscosity, cks @ 100C 81

PMCC Flash Point, C 66



5/11



Analisa distilasi (ASTM D-1160 @ 760 mmHg) visbroken bottom tersebut adalahsebagai berikut :

Disti lasi, %LV Temperature, oC

IBP 120

10 30930 439

50 532

70 640

90 856

FBP 971


6/11

IV. Aliran Visbreaking Process Unit

Vacuum

Column

FUEL

PIC

FUEL

PC

TIC

FIC

PC

TIC

LIC

LIC

FIC

FIC

Gambar 1. Control Flow Plan Of Charge

E1A-D

HBM : Heater Burner Management

HBM

HBM

Pump

VisbreakerSurge Drum Visbreaker

Fired Heater

H1A/B/C

Pump



7/11

TIC

LIC

FIC

LICFIC

HEATER OUT

G.O PUMP AROUND

FIC

TIC

FIC

PumpGO Stripper

Pump

VisbreakerFractionator

G.O QU

FT

Gambar 2. Control Flow Plan Of Gas Oil Pumparo



8/11

TIC

FIC

FIC

G.O PROD

LIC

TIC

HEATER OUT

RESIDUEQUENCH

VisbreakerFractionator

BOTTOMQUENCH

TIC

Pump HE

HE

Co

Gambar 3. Control Flow Plan Of Fractionato

FT



9/11


LICTIC

PIC

LIC

FIC

PV

Fract OvhdDrum

PV

Pump

CoolerVisbreakerFractionator

HE

Gambar 4. Control Flow Plan Of Fractionator Overhead Pump

Pump


10/11


V. Variabel Proses Hydrocracking

V.1. Temperature

Fired heater memberikan panas reaksi visbreaking (endothermic). Semakin tinggi

temperature outlet fired heater, maka semakin tinggi juga konversi umpan menjadiyield liquid yang lebih ringan. Semakin rendah temperature outlet fired heater,maka semakin rendah juga yield liquid yang lebih ringan.

Pembentukan coke di dalam tube fired heater tidak terhindarkan saat prosespemanasan umpan dalam tube fired heater yang dapat menyebabkan unit harusturun feed. Jika feed ke fired heater dikurangi, maka steam injeksi tekanan tinggiyang mengalir di dalam tube harus dinaikkan untuk mengurangi residence time(waktu tinggal) minyak di dalam furnace. Kenaikan jumlah injeksi steam tersebut

juga harus dilakukan selama startup dan shutdown untuk mencegah pembentukancoke pada tube fired heater. Pada saat normal operasi pun steam ini diinjeksikan

untuk meningkatkan velocity umpan dan mengurangi residence time umpan didalam tube sehingga dapat menghindari pembentukan coke di dalam tube firedheater.

Inlet temperature fired heater adalah 316 oC, sedangkan temperature outlet firedheater sebelum quenching adalah 470 oC (maksimum outlet temperature = 496oC). Setelah quenching, umpan dialirkan ke kolom fraksinasi visbreaker padatemperature 385 oC.

V.2. Tekanan

Tekanan inlet fired heater didisain pada tekanan 14 kg/cm2saat tube fired heaterdalam kondisi clean dan 21 kg/cm2 saat tube fired heater dalam kondisi kotorakibat pembentukan coke pada permukaan bagian dalam tube fired heater. Akibatpembentukan coke pada permukaan bagian dalam tube fired heater adalahmeningkatnya tekanan inlet fired heater. Kenaikan tekanan inlet fired heater dari14 s/d 18 kg/cm2 biasanya berlangsung lambat (trendingnya landai), tetapi jikasudah mencapai 18 kg/cm2, tekanan bisa sewaktu-waktu naik mendadak hingga >21 kg/cm2. Jika hal tersebut terjadi maka visbraking process unit harus distop dantube fired heater harus dilakukan steam-air decoking (SAD) atau pigging.

V.3. Stripping Steam Kolom Fraksinasi dan Fractionator Side Stripper (Gas OilStripper)

Jumlah stripping steam normal yang di-supply ke kolom fraksinasi visbrakeradalah 1,9 kg steam setiap 100 kg jumlah gabungan quenching feed dan bottomkolom fraksinasi. Sedangkan jumlah stripping steam normal yang di-supply ke sidestream stripper (steam gas oil stripper) adalah 2,9 kg steam setiap 100 kg produkgas oil.

Teknologi Proses Kilang Minyak Bumi Halaman 10 dari 11 Kontri butor : Adhi Budhiarto


11/11


Teknologi Proses Kilang Minyak Bumi Halaman 11 dari 11 Kontri butor : Adhi Budhiarto

VI. Istilah-istilah

Fired heater : alat pemanas yang menggunakan bahan bakar berupa fuel oilatau fuel gas untuk menaikkan temperatur minyak ke temperature yang cukuptinggi, biasanya digunakan jika tidak memungkinkan memanfaatkan panasproduk menggunakan heat exchanger/alat penukar panas.

LPG / Liquified Petroleum Gas : Fraksi ringan hasil reaksi di unit proses yangkomponen utamanya adalah C3 dan C4. Pada kondisi ruang/atmosferik LPGberbentuk gas. Karena itu LPG biasanya diproses dan disimpan pada tekanantinggi.

Naphtha : Produk yang dihasilkan oleh CDU, HCU, FCC, atau DCU, yangmerupakan komponen blending bensin/gasoline/premium.

Quenching : pendinginan secara mendadak.

VII. Daftar Pustaka

Operation Manual for Unit : 130 Visbraking Process Unit Pakistan-Arab RefineryLimited (PARCO), Mid-Country Refinery Project, Mahmood Kot, Pakistan

refinery 11 visbreaking process

Documents