Penyebab Deaktivasi Katalis Pada Unit Hydrocracking

8/19/2019 Penyebab Deaktivasi Katalis Pada Unit Hydrocracking

1/18


2/18

PENGERTIAN CRACKING

• Cracking merupakan proses perengkahan ataudekomposisi, penyusunan kembali hidrokarbonmenjadi molekul hidrokarbon yang lebih ringan.

• Cracking terdiri dari dua tipe: Thermal Crackingdan Catalytic Cracking.


3/18


4/18

Hydrocracking merupakan proses mengubah umpan berupa

minyak berat menadi produk-produk minyak yang lebih ringan

dengan kehadiran hydrogen dengan bantuan katalis dan

menggunakan tekanan tinggi (hingga "## s$d %## kg$cm%&

umumnya "' kg$cm%! dan temperatur medium (%)# s$d **

+C!. Catalyst yang digunakan berbasis silica alumina dengankombinasi nikel, molybdenum, tungsten. Feed hydrocracking

yang umum adalah heay atmospheric gas oil, heay acuum

gas oil, catalytically gas oil, atau thermally cracked gas oil.

Feedstock ini diubah menadi produk-produk dengan beratmolekul yang lebih ringan dan biasanya dengan

memaksimalkan produk naphtha atau distillates (kerosene atau

diesel!.


5/18

REAKS K!A"#$R%CRACK&'

Reaksi yang terjadi pada proses hydrocracking adalah :

Reaksi utama

• Hydrogenasi PNA (Poly Nucleic Aromatic)

• Ring opening dan pemisahan rantai samping• Reaksi cracking paraffine

Reaksi lain

• Isomerisasi (enya!a cincin" rantai samping" paraffine)

• Penjenuhan olefin

• Penghilangan sulfur" nitrogen" oksigen

• #on$ersi polynaphthene dan PNA

• Akumulasi parafin di uncon$erted oil%&'


6/18

ersamaan dengan proses hydrocracking, impurities yang terkandung dalam eed, seperti senyawa

sulur, nitrogen, oksigen, halide, dan metal uga dihilangkan. Selain itu senyawa olein uga dienuhkan.

• /enghilangan sulur dilakukan dengan cara mengubah senyawa sulur organic menadi hydrogen

sulide dan hydrocarbon.

• /enghilangan nitrogen dilakukan dengan cara mengubah senyawa nitrogen organic menadi ammonia

dan hydrocarbon.

• /enghilangan oksigen dilakukan dengan cara mengubah senyawa oksigen organic menadi air dan

hydrocarbon.

• /enghilangan halida dilakukan dengan cara mengubah senyawa halide menadi chloride acid danhydrocarbon.

• /enenuhan olein dilakukan dengan cara meng-hydrogenasi senyawa olein menadi parain. 0uuan

penenuhan olein adalah untuk peningkatan stabilitas produk saat penyimpanan (warna dan

sediment!.

• /enghilangan metal 1 senyawa organik metal akan terdekomposisi dan metal akan secara permanen

diserap atau beraksi dengan katalis. 2etal ini merupakan racun katalis yang permanen (tidak dapat

dihilangkan!.

Semua reaksi di atas bersiat eksotermis sehingga temperatur akan naik saat eed melewati unggun

katalis (catalyst bed!.


7/18

3rutan kemudahan reaksi yang teradi di hydrocracking adalah sebagai berikut

(mulai dari yang paling mudah hingga yang paling susah! 1• /enghilangan logam

• /enenuhan olein

• /enghilangan sulur

• /enghilangan nitrogen

• /enghilangan oksigen• /enenuhan cincin (heteroaromatic 4 multiring aromatic 4 monoaromatic!

• Cracking naphthene (multiring naphthene 4 mono naphthene!

• Cracking parain


8/18

3rutan reaksi hydrocracking pada reaktor hydrocracker1


9/18

Catalyst Properties

5atalis yang digunakan dalam proses hydrocracking adalah bi-unctional catalyst

(mempunyai dua ungsi, yaitu metal unction dan acid unction!. 2etal unction digunakan

untuk sulur remoal, nitrogen remoal, olein saturation, dan aromatic saturation.

Sedangkan acid unction digunakan untuk hydrocracking. erkaitan dengan katalis

hydrocracking, dikenal istilah supports dan promoters.

Supports 6 menyediakan acid unction

• 7morphous

• 8eolite

/romoters 6 menyediakan metal unction

• 9rup :; 7 (2o$2olybdenum, W$0ungsten!

• 9rup :;;; 7 (Co$Cobalt,


10/18

3mumnya katalis hydrocracking dikelompokkan menadi % tipe berdasarkan support-nya, yaitu

amorphous dan >eolite. 0ipe amorphous digunakan ika diinginkan maksimasi produk distilat

(kerosene dan diesel!, sedangkan tipe >eolite digunakan ika diinginkan maksimasi produk

naphtha. /erbandingan antara tipe amorphous dan >eolite adalah sebagai berikut 1

erdasarkan ta*el di atas" katalis tipe +eolite mempunyai *anyak keunggulan

di*andingkan tipe amorphous, Namun tipe +eolite mempunyai kelemahan utama" yaitu

le*ih sedikit memproduksi distilat (kerosene dan diesel), leh karena itu *e*erapa tahun

*elakangan ini diproduksi katalis tipe semi-+eolite" yaitu katalis yang mempunyai

keunggulan seperti tipe +eolite dan mempunyai kemampuan produksi distilat (kerosene

dan diesel) mendekati kemampuan tipe amorphous,


11/18

(E!)"A& *E&S KATA)SSecara umum pemilihan katalis adalah berdasarkan pada aktor utama sebagai berikut 1•;nitial actiity (temperature!.

•Selectiity (produk yang diinginkan!.

•Stability (deactiation rate!.

•/roduct ?uality (desired speciication!.

•Regenerability (kemudahan untuk diregenerasi!.

Faktor-aktor yang mempengaruhi peningkatan aktiitas katalis 1

Catalyst properties

•2eningkatkan acid site strength

•2eningkatkan acid site concentration

•2eningkatkan metal site strength

Kondisi operasi

•Hydrogen partial pressure yang lebih tinggi

•CFR$Combined Feed Ratio yang lebih tinggi

•@nd point produk yang lebih tinggi

•AHS:$Ai?uid Hourly Space :elocity yang lebih rendah

•Feed components (7romatic s /arainic!


12/18

edangkan faktor-faktor yang mempengaruhi peningkatan selekti$itas katalis :

'atalyst properties

• .engurahi acid site concentration

• .etal-acid *alance yang sesuai• truktur pori yang sesuai

•

#ondisi operasi

• Hydrogen partial pressure yang le*ih tinggi

• '/R%'om*ined /eed Ratio yang le*ih tinggi

• 0nd point produk yang le*ih tinggi

• 1H2%1i3uid Hourly pace 2elocity yang le*ih rendah

/aktor-faktor yang mempengaruhi peningkatan sta*ilitas katalis :

'atalyst properties

• .etal-acid *alance yang sesuai

• Initial metal dispersion yang tinggi

#ondisi operasi

• PNA%Poly Nucleic Aromatic concentration yang rendah

• .etal content yang rendah

• alt concentration yang rendah


13/18

.ekanisme deakti$asi katalis hydrocracking dan faktor pengendalinya dapat dilihat pada

ta*el *erikut :

entuk katalis hydrocracking *ermacam-macam seperti dapat dilihat pada gam*ar di

*a!ah ini :


14/18

K&ER*A KATA)S

5inera katalis dapat diketahui atau diukur dengan beberapa parameter sebagai berikut 1

• /eak temperature, yaitu temperature bed maksimum. /eak temperature biasanya dibatasi oleh desain

reactor atau dibatasi oleh kecenderungan kemungkinan teradinya temperature runaway. Reaktor yang

didesain menggunakan katalis amorphous mempunyai mechanical design reactor maksimum ** oC.

• B0 reaktor, yaitu selisih antara temperature bed reaktor tertinggi dengan temperature inlet reaktor.

3ntuk katalis amorphous B0 maksimum agar tidak teradi temperature runaway adalah % oC (resh

eed reactor! dan "* oC (recycle eed reactor!. Sedangkan untuk katalis >eolite, B0 maksimum agartidak teradi temperature runaway adalah *% oC (resh eed reactor! dan %" oC (recycle eed reactor!.

• B/ (pressure drop! reaktor, yaitu penurunan tekanan reaktor akibat adanya impurities yang

mengendap pada katalis.

• Dumlah produk gasoline ataupun middle distillate (kerosene atau diesel!.

• Radial temperature dierence, yaitu perbedaan temperature radial. Radial temperature dierence

yang tinggi dapat teradi karena teradi channeling, yaitu distribusi aliran dalam reaktor yang tidakmerata. Channeling dapat teradi pelaksanaan loading katalis yang tidak baik, rekuensi start-stop

yang sering, rekuensi emergency stop yang sering (terutama saat depressuring reaktor!, pelaksanaan

prewetting yang kurang sempurna, atau perubahan komposisi eed yang mendadak yang

menyebabkan temperature bed reaktor menadi lebih tinggi daripada kebutuhan dan menyebabkan

teradinya coking pada katalis.


15/18

$EAKT+AS KATA)S4eakti$asi katalis atau penurunan akti$itas katalis dapat dise*a*kan oleh *e*erapa

faktor yaitu :

Umur katalis

&mur katalis hydrocracker diukur *erdasarkan kemampuan setiap satuan *erat katalis

hydrocracker untuk mengolah feed, &mur katalis hydrocracker dapat mencapai 56 m7

feed%kg katalis,

Akumulasi senyawa ammonia pada katalis

Reaksi hydrotreating yang terjadi di dalam reaktor hydrocracker akan mengu*ah

senya!a nitrogen organic yang ada dalam umpan menjadi ammonia, Ammonia akan

*ere*ut tempat dengan umpan untuk mengisi acti$e site katalis, 8ika acti$e site katalis

tertutup oleh ammonia maka akti$itas katalis akan langsung menurun, &ntuk

menghindari terjadinya akumulasi ammonia pada permukaan katalis" diinjeksikan !ash!ater pada effluent reactor" sehingga ammonia akan larut dalam air dan tidak menjadi

impurities *agi recycle gas, Ammonia *ersifat racun sementara *agi katalis, 8ika injeksi

!ash !ater dihentikan atau kurang maka akan terjadi akumulasi ammonia pada

permukaan katalis" namun setelah injeksi !ash !ater dijalankan kem*ali maka

akumulasi ammonia pada permukaan katalis akan langsung hilang,


16/18

Coke

Coke dapat teradi karena beberapa hal sebagai berikut 1

• 0eradi reaksi kondensasi H/


17/18

Kandungan air dalam katalis

7ir dapat masuk ke dalam katalis ika pemisahan air dari eed hydrocracker di

dalam tangki penyimpanan tidak sempurna ataupun teradi kerusakan steam

coil pemanas tangki penyimpanan. 7ir dapat dicegah masuk ke dalam reactor

dengan memasang ilter % micron.

Severity operasi

Seerity operasi yang melebihi disain akan menyebabkan lau pembentukan

coke meningkat, sehingga akan meningkatkan lau deaktiasi katalis.


18/18

Regenerasi Katalis

Seiring dengan beralannya waktu, maka katalis akan mengalami deaktiasi karena alasan-

alasan seperti yang telah disebutkan di atas. 3ntuk mengembalikan keaktian katalis, maka

dapat dilakukan regenerasi katalis. Regenerasi katalis yaitu proses penghilangan karbon,

nitrogen, dan sulur dari permukaan katalis dengan cara pembakaran. Regenerasi katalis dapat

dilakukan secara in-situ (dilakukan di dalam hydrocracking plant! atau secara eE-situ

(dilakukan diluar hydrocracking plant oleh endor regenerasi katalis!.

Seiring dengan meningkatnya margin hydrocracker maka pada beberapa tahun belakangan ini

sudah tidak pernah lagi dilakukan in-situ catalyst regeration karena memakan waktu operasi

dan biaya yang tinggi. @E-situ catalyst regeneration menadi pilihan utama, karena dapat

menghilangkan potential loss operasi dan biaya lebih murah serta resiko yang auh lebih kecil.

engan semakin tingginya margin hydrocracker bahkan banyak kilang hydrocraker yang

sudah tidak lagi melakukan regenerasi katalis& sebagai gantinya kilang hydrocracker tersebut

selalu menggunakan katalis baru untuk operasinya. /ola seperti ini dapat dilakukan untuk

hydrocracker yang mengolah umpan yang tidak banyak impurities-nya, sehingga umur katalis

tidak dibatasi oleh pressure drop reactor tetapi sepenuhnya disebabkan oleh aktiitas katalis.

Penyebab Deaktivasi Katalis Pada Unit Hydrocracking

Documents

Transcript of Penyebab Deaktivasi Katalis Pada Unit Hydrocracking