proyek Unit Distilasi Minyak Mentah Bertekanan Atmosferik & Vakum 100 TPD Nigeria 2023.

Unit Destilasi Atmosferik dan Vakum Minyak Mentah: Detail Teknis dan Keunggulan Kompetitif

Unit Destilasi Atmosferik dan Vakum (AVDU) merupakan langkah pertama yang mendasar dalam proses pengilangan minyak mentah. Sering disebut sebagai "jantung pengilang", fungsinya yang utama adalah memisahkan campuran kompleks hidrokarbon dalam minyak mentah menjadi fraksi-fraksi atau "potongan" yang berbeda berdasarkan titik didihnya. Pemisahan awal ini menyediakan blok bangunan penting bagi seluruh unit pengolahan berikutnya.

Artikel ini membahas secara mendalam kompleksitas teknis dan keunggulan signifikan dari infrastruktur pengilangan kritis ini.

Bagian 1: Detail Teknis

Proses ini secara logis terbagi menjadi dua tahap: destilasi atmosferik dan destilasi vakum.

1.1 Pra-Pengolahan: Penyulingan Garam

Sebelum memasuki kolom destilasi, minyak mentah harus melalui proses penyulingan garam. Minyak mentah umumnya mengandung air, garam anorganik (terutama klorida seperti natrium, kalsium, dan magnesium), serta sedimen.

Proses: Minyak mentah dipanaskan dan dicampur dengan air tawar segar untuk melarutkan garam-garamnya. Campuran tersebut kemudian dikirim ke dalam sebuah tangki desalter, di mana medan listrik elektrostatik bertegangan tinggi diterapkan. Medan tersebut mendorong penggabungan (koalesensi) tetesan air kecil menjadi tetesan yang lebih besar, yang kemudian mengendap di bagian bawah dan dialirkan keluar.

Tujuan: Penghilangan garam sangat penting untuk mencegah terjadinya fouling, korosi, dan keracunan katalis di unit-unit selanjutnya. Garam dapat membentuk asam klorida (HCl) ketika dipanaskan, yang menyebabkan korosi parah pada sistem overhead kolom distilasi.

1.2 Satuan Distilasi Atmosferik (ADU)

Minyak mentah yang telah melalui proses desalting selanjutnya dipanaskan hingga sekitar 350°C - 380°C dalam serangkaian penukar panas (pre-heat train) dan tungku pemanas langsung (dikenal sebagai pipestill heater atau furnace).

Minyak mentah yang panas dan sebagian telah menguap kemudian dimasukkan ke dalam Kolom Distilasi Atmosferik. Ini merupakan bejana silinder besar yang beroperasi pada tekanan sedikit di atas tekanan atmosfer untuk mencegah masuknya udara.

Struktur Internal: Kolom dilengkapi dengan beberapa tray horizontal atau pengemasan untuk memfasilitasi perpindahan massa dan panas antara uap yang naik dan cairan yang turun.

Fraksionasi: Saat uap naik, suhunya menurun. Komponen dengan titik didih lebih tinggi mengembun di tray-tray bawah, sementara komponen yang lebih ringan terus bergerak ke atas. Aliran samping dikeluarkan pada ketinggian tertentu untuk mengumpulkan fraksi-fraksi tertentu:

Light Ends: Gas (C1-C4) dan nafta ringan keluar melalui bagian atas kolom.

Heavy Naphtha: Dikeluarkan dekat bagian atas, sebagai bahan dasar bensin.

Kerosene /Jet Fuel: Dikeluarkan di bagian bawah, merupakan fraksi titik didih menengah.

Diesel /Gas Oil: Dikeluarkan lebih bawah lagi.

Refluks: Sebagian dari cairan hasil kondensasi di bagian atas dikembalikan ke puncak kolom sebagai refluks. Proses ini sangat penting untuk mengontrol suhu kolom dan meningkatkan efisiensi pemisahan produk di bagian atas.

Produk Bawah: Endapan dari bagian bawah kolom atmosfer, disebut Minyak Residu Atmosfer atau "long residue", terlalu berat untuk menguap pada tekanan atmosfer tanpa mengalami cracking (dekomposisi termal). Endapan ini dialirkan ke Unit Distilasi Vakum.

1.3 Unit Distilasi Vakum (VDU)

Untuk menguapkan molekul yang lebih berat dari residu atmosfer tanpa memecahnya, tekanan secara drastis dikurangi.

Proses: Residu atmosfer dipanaskan di dalam tungku vakum hingga sekitar 380°C - 420°C dan dialirkan ke dalam Kolom Distilasi Vakum. Kolom ini beroperasi di bawah vakum tinggi (tekanan absolut 10 hingga 40 mmHg), yang secara signifikan menurunkan titik didih hidrokarbon.

Membuat Vakum: Vakum terutama dipertahankan oleh serangkaian ejector uap (sering diikuti oleh pompa vakum cincin cair). Ejector uap menggunakan efek Venturi untuk menarik gas (udara dan hidrokarbon ringan) dari bagian atas kolom.

Struktur Internal: Untuk meminimalkan penurunan tekanan pada kolom, digunakan packing berstruktur dengan penurunan tekanan rendah sebagai pengganti tray. Diameter kolom juga lebih besar dibandingkan kolom atmosferik.

Fraksionasi: Kolom memisahkan residu menjadi:

Vacuum Gas Oils (VGO): Diambil sebagai side streams; ini merupakan bahan baku utama untuk unit Fluid Catalytic Cracking (FCC) dan hydrocracker.

Vacuum Residual Oil / "Short Residue": Produk bawah yang umumnya digunakan untuk produksi bitumen, pencampuran minyak bakar, atau sebagai umpan untuk unit coker.

Bagian 2: Keunggulan Teknis

Desain dan operasi AVDU modern memberikan beberapa keunggulan kritis:

1. Integrasi Energi Tinggi dan Efisiensi

AVDU modern merupakan contoh unggul dalam integrasi panas. Sebuah jaringan luas dari penukar panas ("pre-heat train") menggunakan aliran produk panas untuk memanaskan awal minyak mentah dingin yang masuk. Hal ini secara drastis mengurangi konsumsi bahan bakar pada tungku, menurunkan biaya operasional serta jejak karbon kilang. Penggunaan penukar panas jalur transfer (TLEs) tepat setelah tungku juga membantu menangkap panas berkualitas tinggi.

2. Fleksibilitas Operasional

AVDU yang dirancang baik mampu memproses berbagai jenis minyak mentah (dari minyak mentah ringan manis hingga minyak mentah berat asam). Operator dapat menyesuaikan parameter kunci—suhu keluaran tungku, rasio reflux, dan laju pengambilan—untuk mengoptimalkan hasil produk bernilai tinggi (misalnya memaksimalkan hasil diesel dibandingkan minyak bakar) berdasarkan permintaan pasar dan jenis minyak mentah yang digunakan.

3. Fondasi untuk Proses Hulu

AVDU menyediakan bahan baku yang telah dimurnikan dan terpisah untuk unit pengolahan hilir yang spesifik:

Naphtha ke Reformers Katalitik untuk menghasilkan bensin beroktan tinggi.

Gas Oil menuju Hydrotreaters untuk penghilangan sulfur.

VGO menuju FCC atau Hydrocrackers untuk memecah molekul berat menjadi bensin dan solar.

Pemisahan awal yang bersih ini sangat penting bagi efisiensi dan umur pakai unit sekunder kompleks ini.

4. Advanced Process Control (APC)

Unit modern dilengkapi dengan sistem kontrol terdistribusi (DCS) dan algoritma Advanced Process Control. APC memungkinkan:

Kontrol Kualitas Lebih Ketat: Memastikan spesifikasi produk (misalnya, titik nyala, kisaran titik didih) secara konsisten terjaga.

Throughput Dimaksimalkan: Mendorong batas hidrolis kolom secara aman untuk memaksimalkan laju pengolahan minyak mentah.

Penggunaan Energi Dioptimalkan: Menyesuaikan operasi secara dinamis untuk biaya energi yang terendah.

5. Peningkatan Hasil dan Nilai Produk

Unit vakum, khususnya, menambahkan nilai yang signifikan. Dengan menggunakan distilasi vakum sebagai ganti hanya atmosferik, sebuah kilang dapat mengubah minyak bakar bernilai rendah menjadi VGO bernilai tinggi, yang kemudian ditingkatkan menjadi bahan bakar transportasi (bensin, solar, bahan bakar jet). Hal ini secara drastis meningkatkan hasil keseluruhan produk bernilai tinggi dari setiap barel minyak mentah.

6. Keandalan dan Panjang Kampanye

Meskipun rentan terhadap korosi dan pengotoran, AVDU merupakan teknologi yang tangguh dan telah terbukti. Dengan pemilihan bahan yang tepat (misalnya, tray berlapis untuk ketahanan korosi), penggunaan bahan kimia yang efektif (misalnya, antifoulant, inhibitor korosi), serta pemeliharaan yang cermat, unit-unit ini dapat beroperasi secara kontinu selama 3 hingga 5 tahun di antara pemadaman besar (turnarounds), memastikan ketersediaan kilang yang tinggi.

Kesimpulan

Unit distilasi atmosferik dan vakum merupakan karya unggul dalam bidang teknik kimia yang menggabungkan prinsip-prinsip fisika dasar dengan teknologi yang sangat canggih. Keunggulan teknisnya—mulai dari efisiensi energi yang tak tertandingi dan fleksibilitas operasional hingga kemampuannya dalam menyediakan fondasi penting bagi seluruh kompleks kilang modern—menegaskan perannya yang tidak tergantikan dalam mengubah minyak mentah menjadi produk vital yang menggerakkan perekonomian global. Perkembangan terus-menerus dalam material, kontrol proses, dan integrasi panas memastikan unit ini tetap menjadi tolok ukur dalam efisiensi dan keandalan.