Distilasi Atmosferik

PROSES DISTILASI

Proses distilasi adalah proses pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih dari masing-masing komponen didalam campuran, makin besar perbedaan titik didih dari komponen-komponennya akan didapatkan kemurnian hasil pemisahan makin tinggi.

Didalam proses pengolahan minyak bumi ada 3 macam distilasi yang dikenal yaitu :

1.        Distilasi Atmospherik

2.        Distilasi Vakum

3.        Distilasi Bertekanan (Distilasi Light End).

1. PROSES DISTILASI ATMOSPHERIK.

Proses distilasi atmospheric adalah suatu proses pengolahan minyak mentah (crude oil)  menjadi produk-produk yang setengah jadi maupun produk jadi. Proses ini adalah suatu proses awal (primeri proses) dimana minyak bumi dalam hal ini crude oil dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih dari suatu komponen didalam suatu campuran.  Distilasi Atmospheric adalah proses pemisahan minyak bumi secara fisis dengan mengggunakan perbedaan titik didih. Karena crude oil adalah campuran dari komponen-komponen yang sangat komplek dan pemisahan berdasarkan fraksi-fraksinya sehingga distilasi ini pemisahan dengan berdasarkan trayek titik didihnya (jarak didih). Tekanan kerja dari distilasi atmospheric pada tekanan atmosfir yaitu tekanan operasi antara 1 atmosfir sampai dengan 1,5 atmosfir.

Dalam proses distilasi atmospheric akan didapatkan hasil sebagai berikut :

-            Gas

-            Light Naphtha

-            Heavy Naphtha

-            Kerosine

-            Solar dan Residue

a.        Proses Alir.

Crude oil setelah di proses di Desalter untuk dihilangkan kandungan garamnya atau dari tangki kemudian dipompa untuk menuju dapur/furnace. Sebelum masuk furnace dipanaskan pendahuluan di Heat Exchanger (HE) + 270^oF supaya tidak terjadi pemanasan mendadak di furnace. Dari HE kemudian crude oil masuk furnace untuk dipanaskan sampai temperatur yang diinginkan + 350^oC, kemudian masuk ke menara fraksinasi. Di furnace fraksi-fraksi gas, bensin, kerosine dan solar akan menguap tetapi fraksi-fraksi ini belum mengalami pemisahan. Kemudian crude oil masuk ke kolom fraksinasi ke dalam flash zone (daerah penguapan), di sini terjadilah pemisahan antara fraksi uap dan fraksi cair. Uap yang terdiri dari gas, bensin, kerosin dan solar di flash zone akan naik ke menara fraksinasi sedangkan fraksi cair yang berupa residu akan turun ke bottom kolom yang biasa disebut product bottom. Residu dari bottom kolom kemudian dipompa masuk ke HE untuk didinginkan kemudian masuk cooler untuk mendapatkan pendinginan lebih lanjut kemudian dimasukkan kedalam tangki timbun. Fraksi uap dari flash zone yang naik menuju ke puncak menara akan melewati tray-tray sehingga akan terjadi kontak antara uap yang naik dengan cairan yang ada pada tray. Karena terjadi kontak dengan cairan tersebut, maka uap yang mempunyai titik didih yang sama dengan titik didih liquid di tray akan mengembun. Dari hasil pengembunan di tray dikeluarkan melewati draw off yang kemudian sebagai hasil samping (side stream). Hasil-hasil dari side stream yang paling bawah adalah fraksi berat (solar), kemudian diatasnya kerosine, bensin dan produk yang paling atas adalah bensin dan gas yang biasanya disebut top produk.

Produk samping (side stream) kemudian dimasukkan ke dalam stripper untuk dipisahkan fraksi ringannya yang masih terikut pada produk tersebut dengan dibantu steam stripping kemudian dari stripper dimasukkan kedalam cooler untuk didinginkan baru kemudian dimasukkan kedalam tangki timbun. Produk paling atas (top product) kemudian dimasukkan kedalam condensor untuk diembunkan kemudian ditampung di accumulator. Di accumulator akan terpisah antara gas yang tidak dapat mencair naik ke accumulator kemudian dapat diproses lebih lanjut di LPG Plant.Sedangkan cairan yang tertampung di accumulator kemudian sebagian di tampung ke tangki timbun sebagian ada yang digunakan untuk reflux. Reflux ini dimaksudkan untuk mengatur suhu cairan tray di top kolom agar terjaga tetap sesuai dengan yang dikehendaki. Hasil pengolahan distilasi atmospheric ini adalah sebagai intermediate product (produk sementara) karena produk-produknya belum memenuhi spesifikasi pemakaiannya sehingga perlu untuk diolah lebih lanjut di secundary process.

b.    Seksi-Seksi.

Bagian-bagian yang ada dalam proses pengolahan Distilasi Atmospheris terdiri dari beberapa seksi antara lain :

a.   Heat Pick Up Suction (pemanfaatan panas)

Seksi ini memberikan sumber panas yang berasal dari produk-produk untuk memanaskan pendahuluan crude oil dengan harapan untuk tidak terjadi pemanasan mendadak dan juga penghematan energi panas. Panas ini berasal dari produk side stream maupun produk bottom, diharapkan panas mencapai se maksimum mungkin.

b.    Furnace (Dapur)

Dapur merupakan ruang bakar dimana hasil pembakaran memberikan panas dan panas ini akan digunakan untuk pemanasan crude oil.

Beberapa type dapur dapat digunakan misal : box, cabin, circular dll).

Sedangkan didalam dapur terdapat 2 seksi pemanasan yaitu :

-       Seksi Radiasi

-       Seksi Konveksi

Sedangkan fungsi dapur adalah untuk memanaskan crude oil tetapi disini belum terjadi penguapan.

c.    Kolom Fraksinasi.

Kolom fraksinasi ini berfungsi untuk pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi. Crude oil setelah melalui furnace dimasukkan dalam fraksinasi melalui seksi flash zone diharapkan temperatur di flash zone sama dengan temperatur waktu keluar dari dapur yaitu max 370^oC (tergantung jenis crudenya).Didaerah flash zone akan terjadi pemisahan yakni cair turun kebawah  sedangkan uapnya naik keatas. Didalam kolom dilengkapi dengan tray yang jumlahnya tergantung pada crude yang di olah dan ukuran tower. Adapun fungsi plate ini adalah bertujuan untuk pemisahan lebih tajam (sempurna).

Seksi fraksinasi ada 2 yaitu :

1).   Seksi Rectifiying terdiri dari :

-          Overhead Product

-          Side Stream

a)        Over Head Product.

Fraksi ringan dari pada minyak bumi akan tetap bersifat sebagai uap dan keluar dari puncak kolom sebagai over head product. Uap-uap ini kemudian dapat dicairkan dengan pengembunan melalui condensor dan gas yang tidak mencair akan keluar dari tangki sebagai gas kilang, sedangkan uap yang mencair kemudian dipisahkan kandungan airnya. Sedangkan sebagian produk ini dikembalikan ke tower sebagai reflux.

Fase uap yang mencair karena adanya plate-plate ini akan memberikan hasil dari hasil samping (side stream).

b).  Side Stream.

-     Produk Naphtha.

Produk ini akan dihasilkan pada hasil samping yang mana karena banyak pengembunan pada plate-plate, pada tray-tray dibawah tray puncak.

-     Produk Kerosine.

Produk Kerosine merupakan produk samping juga yang dihasilkan ditray-tray dibawah tray naphtha, hal ini disebabkan karena boilling ringnya lebih tinggi dari pada Naphtha.

-     Produk Solar/Gasoil.

Produk solar/gasoil merupakan produk paling berat dari hasil kondensasi crude oil yang masuk ke flash zone.

Sehingga mempunyai boilling range yang paling tinggi dari fraksi uap.

2).  Seksi Stripping : Bottom product

Bottom product merupakan produk cairan (tak teruapkan dalam dapur) sehingga jelas botom product ini mempunyai boilling range paling tinggi dari fraksi-fraksi minyak bumi. Kerap kali bottom product ini terkontaminasi oleh product yang ringan karena kondisi operasi.

Maka untuk menghilangkan kontaminasi-kontaminas ini dapat dilakukan dengan penguapan kembali melalui reboiler.

3).   Produk Samping.

Pada umumnya produk-produk samping yang diinginkan untuk disempurnakan karena adanya kontaminan-kontaminan. Penyempurnaan produk samping ini dalam toping unit dilakukan dalam stripper.

d.      Seksi Stabilizer.

Apabila produk-produk masih dalam keadaan tidak stabil karena perubahan kondisi misal suhu maka produk ini harus distabilkan melalui alat yang disebut stabilizer. Proses ini dilakukan dengan pemanasan sehingga terjadi penguapan fraksi ringan, pemisahan uap dan cairan dilakukan didalam kolom stabilizer yang juga sering dilengkapi dengan tray.

Fraksi ringan yang berupa uap akan keluar melalui puncak stabilizer yang selanjutnya akan diembunkan melalui kondensor.

e.       Seksi Splitter.

Apabila produk-produk yang sudah stabil ingin kita pisahkan menjadi 2 (dua) yaitu fraksi ringan atau light dan fraksi berat atau heavy, maka hal ini harus dilakukan dalam alat disebut splitter.

c.    Peralatan Utama.

Didalam proses distilasi atmopheric peralatan-peralatan yang digunakan cukup banyak, sehingga perlu dikenal peralatan-peralatan utamanya antara lain :

a.           Pompa.

Pompa digunakan untuk memindahkan feed maupun produk dari tangki ke tangki maupun dari tangki ke peralatan proses lainnya atau sebaliknya.

Pompa mempunyai bermacam-macam jenisnya misalkan pompa centrifugal, pompa piston dan lain-lainnya.

b.    Heat Exchanger.

Heat Exchanger atau alat penukar panas yang berfungsi untuk berlangsungnya proses perpindahan panas antara fluida satu ke fluida lainnya atau dari fluida panas ke fluida yang lebih dingin yang saling mempunyai berkepentingan.

Atau sering juga dikatakan Heat Axchanger adalah perpindahan panas antara umpan dengan produk sebagai media pemanasnya.

Sebagai contoh adalah crude oil dengan residu, dimana crude oil membutuhkan panas sedangkan residu perlu untuk melepaskan panas. Dengan demikian melalui pertukaran panas ini dapat dimanfaatkan panas yang seharusnya dibuang dan apabila ditinjau dari segi ekonomi hal tersebut ini akan memberikan penghematan biaya operasi dari segi pemanasan dan pendinginan.

c.         Furnace / Dapur.

Furnace disini yang dimaksud adalah berfungsi sebagai tempat mentransfer panas yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar. Didalam dapur terdapat pipa-pipa yang dipanaskan dengan tersusun sedemikian rupa sehingga proses pemindahan panas dapat berlangsung sebaik mungkin. Minyak yang dialirkan melalui pipa-pipa tersebut akan menerima panas dari hasil pembakaran didalam dapur hingga suhunya mencapai 300^oC - 370^OC tergantung dari jenis crude oilnya, yang kemudian masuk kedalam kolom distilasi untuk dipisahkan komponen-komponennya.

d.      Kolom Distilasi.

Kolom distilasi adalah bejana berbentuk silinder yang terbuat dari bahan baja dimana didalamnya dilengkapi dengan alat kontak (tray) yang berfungsi untuk memisahkan komponen-komponen campuran larutan. Didalam kolom tersebut dilengkapi dengan sambungan-sambungan untuk saluran umpan, hasil samping reflux, reboiler, produk puncak dan produk botom dan steam stripping.

e.       Kolom Stripper.

Kolom Stripper bentuk dan konstruksinya seperti kolom distilasi, hanya pada umumnya ukurannya lebih kecil. Peralatan ini berfungsi untuk menajamkan pemisahan komponen-komponen dengan cara mengusir atau melucuti fraksi-fraksi yang lebih ringan didalam produk yang dikehendaki.

Prosesnya adalah penguapan biasa, yang secara umum untuk membantu penguapan fraksi ringan tersebut dengan dibantu injeksi steam ada juga yang ditambah dengan reboiler.

f.       Condensor.

Hasil puncak kolom yang berupa uap tidak dapat ditampung dalam bentuk demikian rupa, oleh karena perlu untuk diembunkan sehingga bentuknya berubah menjadi cairan/condensat. Untuk mengubah uap menjadi cairan/condensat tersebut dilewatkan condensor agar terjadi pengembunan dengan media pendinginnya biasanya adalah air.

Panas yang diserap didalam condensor sebagaimana panas pengembunannya (untuk merubah fase uap menjadi fase cair) dalam hal ini setara dengan panas latennya. Secara teoritis penyerapan panas didalam condensor tanpa diikuti dengan perubahan suhu.

g.      Cooler.

Bentuk dan konstruksi cooler seperti halnya pada condensor, hanya fungsinya yang berbeda. Cooler berfungsi sebagai peralatan untuk mendinginkan produk yang masih panas yang mempunyai suhu tinggi yang tidak diijinkan untuk disimpan didalam tangki. Jika condensor berfungsi sebagai pengubah fase dari uap menjadi bentuk cair, maka cooler lain  halnya, yaitu hanya sebagai penurunan suhu hingga mendekati suhu sekitarnya atau suhu yang aman.

Jika didalam condensor yang diserap adalah panas latent, sedangkan untuk cooler yang diserap adalah panas sensible, yaitu panas untuk perubahan suhu tanpa diikuti perubahan fase.

h.      Separator.

Sesuai dengan namanya, peralatan ini berfungsi untuk memisahkan dua zat yang saling tidak melarut, misalnya gas dengan cairan, minyak dengan air dan sebagainya. Prinsip pemisahannya adalah berdasarkan pada perbedaan densitas antara kedua fluida yang akan dipisahkan. Semakin besar perbedaan densitas antara dua zat tersebut akan semakin baik/mudah dalam pemisahannya.

i.        Perpipaan.

Perpipaan adalah suatu sistim jaringan pipa yang menghubungkan dari peralatan satu dengan peralatan lainnya. Pipa berfungsi sebagai alat penyaluran/ mengalirkan cairan atau gas. Pipa dibuat dari bermacam-macam jenis bahan misalkan  dari baja, karet, PVC dan lain-lain tergantung dari keperluannya.

Untuk proses pengolahan minyak pipa yang digunakan biasanya jenis baja dengan paduan carbon.

j.        Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat kontrol yang digunakan didalam proses pengolahan minyak agar proses dapat terkendali dan aman sehingga apa yang diharapkan dalam proses pengolahan dapat tercapai.

Contoh yang dikontrol antara lain flow, temperatur, tekanan, level dan lain-lainya.

d. Variabel Proses.

Variable proses merupakan faktor-faktor (variable-variable) yang mempengaruhi terjadinya proses itu. Pengaturan variable proses amatlah penting karena untuk mendapatkan kualitas maupun kuantitas produk yang dikehendaki. Perubahan variable proses akan mengakibatkan penyimpangan yang menyeluruh terhadap kualitas maupun kuantitas produk. Oleh karena itu kontrol terhadap kualitas produk dilaboratorium sangat penting karena untuk mengetahui apakah ada penyimpangan-penyimpanagn dari variable proses. Variable proses yang pokok yang perlu untuk dikendalikan secara cermat didalam proses distilasi atmosferik adalah :

a.  Temperatur/Suhu.

Suhu merupakan dasar dari pemisahan di dalam distilasi atmosferik, suhu harus dicapai pada keadaan tertentu untuk memperoleh fraksi-fraksi yang dikehendaki. Pengaruh suhu di dalam suatu proses distilasi merupakan faktor yang sangat menentukan, karena pada proses ini terjadi pemisahan atas komponen-komponen campuran berdasarkan titik didihnya. Sebagai contoh suhu di dapur harus dicapai untuk menyelesaikan tugas pemanasan dan penguapan sehingga suhu itu memenuhi suhu di flash zone. Apabila suhu terlalu tinggi maka didalam dapur akan terjadi cracking (merengkah) didalam tube dapur kemudian dapat berkelanjutan pembentukan coke (coking) didalam tube yang efeknya dapat menghambat transfer panas dan bahkan akan merusak pipa dapur karena terjadi over heating kemungkinan pipa bengkok atau akan berakibat pipa pecah. Pengaruh suhu operasi terlalu tinggi akan berpengaruh pada beban reflux besar, beban condensor. Dengan suhu terlalu tinggi pengaruh terhadap produk, jumlah gas besar, FBP produk akan naik, IBP produk bottom produk naik dan warna produk akan jelek.

Apabila suhu terlalu rendah reflux yang diperlukan sedikit dan pemisahan tidak tajam.

b. Tekanan.

Pada distilasi atmosferik penurunan tekanan tidak begitu nampak pengaruhnya dibandingkan dengan distilasi vakum maupun distilasi bertekanan. Pengaruh tekanan didalam kolom fraksinasi terlalu tinggi, memberikan penguapan yang tidak sempurna sehingga akan mengakibatkan tidak sempurnanya fraksinasi didalam kolom dapat dilihat pada hasil pemeriksaan laboratorium bahwa FBP produk akan turun dan IBP produk bottom akan turun.

Dengan tidak sempurnanya penguapan, akan mengakibatkan fraksi ringan akan tercampur dengan fraksi beratnya ini berarti pemisahan tidak tajam. Pada tekanan lebih rendah penguapan akan lebih cepat sehingga fraksi ringannya akan kemasukan fraksi berat.

c.  Flow Rate.

Flow rate dari umpan pada umumnya sudah ditentukan dari desain, kemungkinan suatu proses terjadi operasi dengan flow rate umpan berbeda dengan perencanaan. Biasanya pengaruh flow rate berpengaruh terhadap tingginya permukaan cairan (level) di dalam kolom fraksinasi ataupun stripper. Jika aliran / flow rate terlalu besar akan menambah beban dapur sehingga kebutuhan bahan bakar lebih banyak karena untuk memanaskan umpan yang lebih besar. Pengaruh lain dengan naiknya flow rate terhadap kolom, level botom kolom naik dan level bottom stripper naik karena semakin besar jumlah produknya. Kalau kenaikan flow rate terlalu besar kemungkinan akan terjadi floading di kolom karena terlalu besar alirannya sehingga akan mengakibatkan pemisahan tidak sempurna/tajam. Terhadap produk samping (side stream) pengaruhnya adalah terhadap titik didih awal, titik didih akhir dan flash pointnya produk tersebut. Perubahan aliran juga mempengaruhi kestabilan temperatur, hal tersebut dapat dilihat pada aliran feed masuk ke dapur. Bila terlalu rendah alirannya sejumlah panas yang diterima oleh crude oil didalam tube akan menaikkan suhu yang cukup tinggi karena jumlah panas yang tidak sebanding dengan jumlah aliran crude yang dipanasi sehingga untuk aliran yang rendah akan menerima panas yang berlebihan. Jika peristiwa ini berlangsung dalam kurun waktu yang cukup lama dapat menimbulkan efek sampingan yaitu terjadinya perengkahan yang kemudian berlanjut terjadi pembentukan coke. Terbentuknya coke mengahalangi transfer panas sehingga membentuk pemanasan setempat (hot spot) yang selanjutnya panas yang berlebihan (over heating), bengkoknya tube (tube bending), bergesernya tube (tube sagging) yang semuanya itu dapat menimbulkan kerusakan fatal bahkan kebocoran dan kebakaran.

d.   Level.

Tinggi rendahnya permukaan cairan didalam kolom fraksinasi akan mempengaruhi keadaan cairan pada tiap-tiap tray. Bila permukaan cairan pada down comer suatu tray terlalu tinggi, maka hal ini akan menimbulkan peristiwa banjir (floading),  cairan akan meluap dan tumpah ke tray dibawahnya, dan mengakibatkan produk pada tray dibawahnya akan terkontaminasi oleh fraksi ringan dan mutunya rusak (off spec). Demikian pula bila permukaan cairan pada dasar kolom terlalu tinggi maka akan menimbulkan kemungkinan produk pada tray diatasnya akan menjadi off spec karena kemasukan fraksi berat. Bila permukaan cairan terlalu rendah di dalam tray kemungkinan uap tidak mampu menembus cairan sehingga fraksi ringan akan tercampur pada fraksi berat sehingga IBP produk turun dan produk menjadi off spec. Untuk menjaga kesetabilan level (permukaan cairan) pada dasar kolom biasanya digunakan sistim kontrol yang bekerja secara automatic.