Aromatisasi Naphtha/Condensate menghasilkan peralatan bensin dengan bilangan oktan tinggi

Deskripsi

Pengantar Singkat: Produksi Bensin Berkualitas Tinggi dari Nafta/Kondensat

Tujuan: Meningkatkan kualitas nafta atau kondensat beroktan rendah menjadi komponen bensin bermutu tinggi untuk pencampuran, terutama melalui reformasi katalitik.

Karakteristik Bahan Baku Utama:

Nafta: Fraksi ringan hasil distilasi minyak mentah (Atmospheric Distillation Unit - ADU) atau unit lainnya, dengan kisaran titik didih sekitar 30°C hingga 200°C. Oktan rendah (RON 40-70).

Kondensat: Hidrokarbon cair yang sangat ringan dipisahkan dari produksi gas alam. Kisaran titik didih mirip dengan nafta tetapi umumnya lebih ringan, lebih murni (mengandung sedikit komponen berat), dan seringkali mengandung lebih banyak parafin/naftena. Oktan juga rendah.

Proses Inti: Perengkahan Katalitik

Jantung dari produksi bensin beroktan tinggi dari bahan baku ini adalah Unit Perengkahan Katalitik (Catalytic Reforming Unit/CRU). Proses ini secara kimiawi mengubah hidrokarbon beroktan rendah menjadi komponen beroktan tinggi.

Alur Proses Khas

1. Pra-perlakuan Bahan Baku (Penting):

Tujuan: Menghilangkan kontaminan (belerang, nitrogen, air, logam) yang dapat meracuni secara permanen katalis perengkahan berbasis platinum yang mahal.

Proses: Perlakuan Hidrogen (Hidrodesulfurisasi - HDS).

Langkah-langkah:

Bahan baku dicampur dengan gas kaya hidrogen (gas daur ulang).

Dialirkan melalui katalis (misalnya, CoMo/Al₂O₃) pada suhu tinggi (300-400°C) dan tekanan tinggi (20-50 bar).

Senyawa belerang (misalnya, mercaptan) diubah menjadi H₂S.

Senyawa nitrogen diubah menjadi NH₃.

Olefin adalah jenuh.

Logam terperangkap.

Keluaran: Naphtha/kondensat yang telah diproses dengan kadar belerang yang sangat rendah (<0,5 ppm, seringkali <0,1 ppm) dan nitrogen.

2. Perengkahan Katalitik:

Tujuan: Mengubah parafin dan naftena beroktan rendah menjadi aromatik dan parafin bercabang (isoparafin) beroktan tinggi.

Reaksi Utama:

Dehidrogenasi: Naftena -> Aromatik + Hidrogen (Sumber utama oktan tinggi)

Isomerisasi: Parafin rantai lurus (n-Parafin) -> Parafin rantai bercabang (i-Parafin)

Dehidrosiklisasi: Parafin -> Naftena -> Aromatik

Hidrokraking: (Tidak diinginkan, mengonsumsi bahan baku) Molekul besar -> Molekul lebih kecil + Gas (C1-C4)

Jenis Proses:

Perengahan Semi-Regeneratif (SRR): Bed katalis tetap. Unit dimatikan secara berkala (setiap 6-24 bulan) untuk regenerasi katalis. Beroperasi pada tekanan lebih tinggi (15-30 bar).

Perengahan Regenerasi Katalis Kontinu (CCR): Sirkulasi katalis terus-menerus antara reaktor dan regenerator terpisah. Beroperasi pada tekanan lebih rendah (3-10 bar), memungkinkan tingkat keparahan lebih tinggi (oktan lebih tinggi, hasil aromatik lebih tinggi, hidrogen lebih banyak). Desain modern yang paling umum.

Kondisi:

Suhu: 480-530°C

Tekanan: 3-30 bar (tergantung jenisnya)

Katalis: Platinum (Pt) yang didukung oleh alumina (Al₂O₃), seringkali dengan promotor seperti Rhenium (Re), Timah (Sn), atau Klorin (Cl) (bi- atau multi-logam).

Output:

Reformate: Produk cair beroktan tinggi (RON 95-106). Kaya akan aromatik (Benzena, Toluena, Xylena - BTX) dan parafin bercabang.

Gas Kaya Hidrogen: Produk samping bernilai (digunakan dalam hydrotreaters, hydrocrackers).

LPG: Gas ringan (C1-C4) dari hydrocracking.

3. Pemisahan Produk:

Tujuan: Memisahkan produk reformate dari gas ringan dan hidrogen.

Proses:

Stabilizer/Debutanizer: Menghilangkan ujung ringan (gas C4 dan lebih ringan - LPG) dari cairan reformate.

Unit Pemulihan Gas: Memisahkan gas kaya hidrogen dari gas hidrokarbon ringan (C1-C4). Hidrogen dimurnikan dan didaur ulang ke reaktor reformer dan hydrotreater.

4. Fraksionasi (Opsional tetapi Umum):

Tujuan: Membagi reformate yang distabilkan menjadi fraksi-fraksi dengan kisaran titik didih tertentu.

Proses:

Sebuah fraksionator memisahkan:

Reformate Ringan: Komponen berat molekul rendah dengan titik didih rendah dan oktan tinggi (seringkali kaya akan benzena/toluena). Mungkin memerlukan perlakuan pengurangan benzena sebelum dicampurkan ke dalam bensin karena regulasi lingkungan.

Reformate Berat: Komponen dengan titik didih lebih tinggi (kaya akan xilena dan aromatik lebih berat).

Produk Utama:

Reformate: Komponen utama campuran bensin beroktan tinggi (RON 95-106). Hal ini secara signifikan meningkatkan angka oktan dari campuran bensin akhir.

Pertimbangan Penting:

Kualitas Bahan Baku: Pra-pengolahan sangat kritis untuk melindungi katalis reforming yang sensitif.

Keparahan Proses: Keparahan yang lebih tinggi (suhu lebih tinggi, tekanan lebih rendah) meningkatkan hasil oktan dan aromatik tetapi juga meningkatkan laju deaktivasi katalis serta produksi gas (LPG) (mengurangi hasil cairan).

Katalis: Katalis berbasis platinum sangat penting untuk reaksi kompleks; regenerasi kontinu (CCR) memungkinkan kinerja optimal.

Hidrogen: Produk samping bernilai tinggi, sangat penting bagi unit hydroprocessing lainnya di kilang.

Manajemen Benzena: Reformat mengandung benzena. Peraturan seringkali mengharuskan konsentrasi benzena dalam bensin jadi diminimalkan, terkadang memerlukan pengolahan setelah reformer (misalnya, saturasi benzena, ekstraksi) atau pencampuran yang cermat.

Secara Singkat: Memproduksi bensin beroktan tinggi dari nafta/kondensat bergantung pada prapengolahan bahan baku secara ketat (hidrotreating) diikuti oleh reformasi katalitik, di mana molekul diubah oleh katalis platinum di bawah panas dan tekanan menjadi aromatik beroktan tinggi dan parafin bercabang. Pemisahan dan fraksionasi menghasilkan reformate, komponen utama untuk campuran bensin beroktan tinggi, bersama dengan gas hidrogen bernilai tinggi.

Distribusi produk (kebutuhan spesifik harus diuji sesuai sampel)

Sifat produk

Bensin beroktan tinggi

Catatan: Kadar benzena pada bensin dengan angka oktan tinggi & gt;1% (perkiraan)

Karakteristik gas cair khas

Sifat katalis

Sifat utama katalis

FAQ

1. Q: Apa itu nafta dan kondensat, serta mengapa keduanya digunakan untuk bensin?

A: Nafta adalah fraksi destilasi ringan dari hasil pengilangan minyak mentah (umumnya hidrokarbon C5-C12). Kondensat merupakan campuran hidrokarbon cair yang sangat ringan (C5-C10+) yang diperoleh dari produksi gas alam. Keduanya merupakan bahan baku yang sangat baik untuk produksi bensin karena mengandung hidrokarbon dengan berat molekul yang tepat yang dapat diubah menjadi komponen bensin bernilai tinggi.

2. Q: Mengapa nafta dan kondensat sangat cocok untuk membuat bensin beroktan tinggi?

A: Keduanya mengandung jumlah besar parafin (n-parafin & isoparafin), naftena, dan aromatik. Melalui proses katalitik seperti reforming, naftena dan parafin dapat diubah menjadi aromatik beroktan tinggi (seperti benzena, toluena, xilena - BTX) dan isoparafin bercabang, yang secara signifikan meningkatkan angka oktan.

3. Q: Apa proses utama yang digunakan untuk mengubah nafta/kondensat menjadi bensin beroktan tinggi?

A: Reformasi katalitik adalah proses utamanya. Proses ini menggunakan katalis (biasanya berbasis platinum) pada suhu tinggi dan tekanan sedang untuk merombak susunan molekul. Reaksi utama meliputi dehidrogenasi naftena menjadi aromatik, isomerisasi parafin menjadi isoparafin, dan dehidrosiklisasi parafin menjadi aromatik—semuanya secara signifikan meningkatkan angka oktan (RON > 90).

4. Q: Apakah seluruh nafta/kondensat langsung dialirkan ke reformer?

A: Biasanya tidak. Bahan baku terlebih dahulu melalui proses hidrotreating untuk menghilangkan kotoran seperti sulfur dan nitrogen yang dapat meracuni katalis reforming yang mahal. Fraksi nafta tertentu (misalnya Heavy Naphtha, kisaran titik didih ~90-200°C) sering menjadi pilihan untuk reforming karena kandungan naftena yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak aromatik. Fraksi kondensat yang lebih ringan mungkin dialihkan ke proses isomerisasi.

5. Q: Selain reforming, proses apa saja yang mungkin terlibat?

A: Isomerisasi: Mengubah parafin rantai lurus beroktan rendah (n-pentana, n-heksana) dalam fraksi nafta/kondensat ringan menjadi isomer bercabang beroktan tinggi.

Alkilasi: Menggabungkan olefin ringan (dari FCC, coker) dengan isobutana untuk membentuk parafin bercabang beroktan sangat tinggi (RON 90-98) (alkilat), yang sering dicampurkan ke dalam campuran bensin.

Pencampuran: Reformate (oktan tinggi, aromatik tinggi) dicampur dengan isomerate (oktan menengah, aromatik rendah), alkilat (oktan sangat tinggi), oksigenat (seperti etanol), dan potensial FCC gasoline yang telah diperlakukan untuk memenuhi persyaratan oktan akhir (RON/MON) dan spesifikasi.

6. Q: Bagaimana tepatnya proses reforming meningkatkan angka oktan?

A: Re-forming mengubah komponen beroktan rendah:

Naftena (misalnya, sikloheksana): Diubah menjadi aromatik beroktan tinggi (benzena - RON ~99).

Parafin: Diubah menjadi isoparafin beroktan lebih tinggi melalui isomerisasi, atau secara langsung menjadi aromatik melalui dehidrosiklisasi (misalnya, n-heptana RON 0 -> Toluena RON ~120).

Proses ini juga menghasilkan gas hidrogen, yaitu produk samping bernilai.

7. Q: Apa keuntungan utama menggunakan nafta/kondensat untuk bensin beroktan tinggi?

A: Bahan Baku Melimpah: Komponen utama minyak mentah dan produksi gas.

Hasil & Kualitas Tinggi: Re-forming secara efisien menghasilkan reformate beroktan tinggi, komponen utama dalam pencampuran bensin beroktan tinggi.

Fleksibilitas: Berbagai fraksi dapat diarahkan ke proses yang optimal (reforming, isomerisasi).

Ko-Produk Bernilai: Proses reforming menghasilkan hidrogen yang penting untuk unit desulfurisasi (hydrotreater, hydrocracker).

8. Q: Apa tantangan utama dalam memproduksi bensin beroktan tinggi dari bahan baku ini?

A: Kualitas Bahan Baku: Variasi komposisi (rasio naftena/parafin, pengotor) memerlukan pemilihan dan praproses yang cermat (hydrotreating).

Sensitivitas Katalis: Katalis reforming mahal dan sangat sensitif terhadap racun (S, N, logam, air).

Batas Aromatik/Benzena: Reformate memiliki kadar aromatik dan benzena tinggi, tunduk pada regulasi lingkungan ketat (memerlukan saturasi atau ekstraksi benzena).

Kekerasan Proses: Reforming dengan kekerasan tinggi meningkatkan oktan tetapi mempercepat deaktivasi katalis (koking) dan menurunkan hasil cairan.

Biaya Modal & Operasional: Reforming dan unit terkait (hydrotreater) membutuhkan investasi dan biaya operasional signifikan.