Distilasi Vakum

PROSES DISTILASI VAKUM

Proses distilasi vakum adalah suatu proses lanjutan dari distilasi atmospheric dimana minyak bumi dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih dari masing-masing komponen dalam suatu campuran. Distilasi vakum ini dimaksudkan untuk memisahkan minyak yang terkandung dalam produk long residu dari distilasi atmospheric yang tidak dapat dipisahkan dalam kondisi atmospheric, karena minyak-minyak tersebut mempunyai titik didih diatas suhu crack nya sehingga dengan tekanan vakum minyak tersebut titik didihnya akan turun dan dapat dipisahkan pada suhu dibawah suhu crack dalam tekanan dibawah atmospheric (tekanan vakum). Residue yang didapat dari distilasi atmosferik ini tidak dapat dipisahkan dengan distilasi atmosferik, apabila dipanaskan pada tekanan atmosfir akan terjadi cracking sehingga akan merusak mutu produk dan menimbulkan tar (coke) yang kemudian dapat memberikan kebuntuan pada tube dapur. Dengan cara penyulingan dibawah tekanan atmosfir atau tekanan vakum fraksi-fraksi yang terkandung didalam long residue dapat dicovery. Prinsip ini didasarkan pada hukum fisika dimana zat cair akan mendidih dibawah titik didih normalnya apabila tekanan pada permukaan zat cair itu diperkecil atau vakum. Untuk memperkecil tekanan permukaan zat cair dipergunakan dengan alat jet ejector dan barometric condensor. Pada prinsipnya proses vakum ini tidak jauh dari proses distilasi atmosferik. Proses distilasi vakum pada sistim vakum proses berlangsung dibawah kondisi normal + 30 - 35 mmHg dengan tujuan untuk menurunkan titik didihnya.

Seperti halnya pada distilasi atmosferik, maka pemisahan fraksi menyangkut dua kegiatan yaitu :

1.      Evaporation.

Yaitu memanaskan cairan hingga menjadi uap.

2.      Condensasi.

Proses pengembunan uap menjadi cair kembali.

Secara umum proses distilasi vakum untuk long residue  ditujukan untuk :

1.      Pemisahan distilate vacum untuk menghasilkan lube base stock dan distilasi covery misal : untuk feed cracking.

2.      Rate distilasi produk-produk setelah proses ekstraksi.

3.      Rate distilasi produk spesial.

                           

1.  Proses Alir.

Long residue dari tangki penimbun dengan menggunakan pompa dimasukkan ke unit Hight Vacuum Unit (HVU) yang mana sebelum masuk kolom dilewatkan dulu kedalam preheater untuk mendapatkan pemanasan awal, kemudian masuk ke dapur (furnace) untuk mendapatkan pemanasan yang dikehendaki pada temperatur + 370^oC. Long residue keluar dapur dimasukkan kedalam kolom distilasi dibagian flash zone, disini akan terjadi pemisahan antara uap dan cairannya. Uap naik keatas yang terdiri dari uap distilate dan uap air dari steam stripping dan cross over steam. Steam croos over adalah steam yang diinjeksikan kedalam umpan sebelum memasuki ke seksi readiasi didalam dapur yang berfungsi untuk mengurangi waktu tinggal feed didalam dapur. Sedangkan steam stripping dari dasar kolom untuk membantu penguapan fraksi ringan yang terikut pada fraksi beratnya.

Uap yang naik keatas akan terpisah-pisah sebagai produk :

-       LVGO

-       SPO

-       LMO

-       MMO

-       Black Oil.

Adapun produk-produk diambil dari top puncak kolom adalah gas dan light oil, kemudian dari tray atas kebawah adalah LVGO, SPO, LMO, MMO dan black oil kemudian masuk ke stripper untuk dipisahkan fraksi-fraksi ringannya yang masih terikut. Sedangkan produk bottom coloum adalah short residue dan dioleh kembali di unit Cracking atau di Unit Asphalt Plant.

2.  Produk-Produk dan Kualitasnya.

Dalam proses Hight Vacuum Unit kualitas produk yang diutamakan adalah kekentalan (viscositas) disamping % yield produk. Untuk menjaga kekentalan yang diharapkan setiap produk dengan cara menaikkan reflux ke tray diatas draw offnya.

Dari distilasi vakum didapatkan hasil-hasil sebagai berikut :

a.        LVGO (Light Vacum Gasoil)

LVGO yang dihasilkan dari distilasi vakum diproses secara lanjut di unit Cracking.

b.      SPO (Spindel Oil).

Secara umum kekentalan dijaga antara 12,5 - 14 Cst pada 140^oF, diproses lebih lanjut untuk bahan baku Lube Base Stock SAE 10.

c.        LMO (Light Mechine Oil).

Viscositas LMO dijaga antara 26 - 27 Cst pada 140^oF diproses lebih lanjut untuk bahan baku Lube Base Stock SAE 20.

d.       MMO (Medium Mechine Oil).

Viscositas MMO dijaga antara 62 - 65 Cst pada 140^oF diproses lebih lanjut untuk bahan baku Lube Base Stock SAE 30.

e.        Short Residue.

Viscositas Short Residue dijaga minimum 460 Cst pada 210^oF diproses lebih lanjut untuk Asphal atau coke.

Pemeriksaan kualitas produk.

a.       Specifig Gravity 60/60^oF

b.      Viscositas Kinematik

c.       Viscositas Redwood I

d.      Flash Point

e.       Pour Point

f.       Colour

g.      Refractive Index

h.      Water Content

i.        Sulphure Content

j.        Distillation ASTM D.1160

3.  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-penyimpangan dari variable proses.

Variable proses yang pokok yang perlu untuk dikendalikan secara cermat didalam proses distilasi vakum adalah :

 

a.       Temperatur.

Suhu merupakan dasar dari pemisahan di dalam distilasi vakum, 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 rendah maka produk yang dihasilkan jumlahnya akan sedikit (penurunan yield) karena fraksi-fraksi yang teruapkan jumlahnya sedikit. Apabila temperatur terlalu tinggi menghindari terjadi perengkahan dari umpan.

b.      Kevakuman.

Pada distilasi vakum tekanan vakum dijaga konstant, bila tekanan jatuh mempengaruhi proses fraksinasi. Pada dasarnya bila tekanan makin rendah penguapan makin baik jumlah steam yang dipergunakan makin besar, bila  tekanan makin tinggi penguapan tidak sempurna akibatnya fraksi berat banyak mengandung fraksi ringan. Kevakuman di Flash Zone sekitar 100 - 200 mm Hg absolute.

c.    Kualitas Umpan.

High Vacuum Unit ini dirancang untuk mengolah long residue dengan kekentalan pada 100^oF visc. Sec RI yaitu sekitar 1800 - 2800.

Jika kekentalan residue lebih rendah akan berakibat antara lain :

1).    Produk vakum gas oil berlebihan.

2).    Beban dapur naik.

3).    Beban pemisah naik

4).    Beban jet ejector naik

d.   Aliran Reflux.

Pengaturan aliran reflux disamping untuk mengatur gradient suhu dalam menara juga secara otomatis digunakan untuk mengatur kekentalan dari produk.

Menaikkan aliran reflux akan menaikkan ketajaman fraksinasi, tetapi juga akan menaikkan beban menara.

4.   Peralatan Proses

 Didalam proses distilasi vakum peralatan-peralatan yang digunakan 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.

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 yang dikehendaki.

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.

Kolom tersebut dilengkapi perlengkapan yang dipasang didalamnya antara lain :

1).      Plate.

Plate berfungsi sebagai alat kontak antara uap dan cairan.

2).      Scoupentuter.

Yaitu suatu alat yang berfungsi agar uap dan cairan dari umpan yang masuk ke menara terpisah dengan baik. Alat ini dipasang didaerah flash zone.

3).      Demister wire mesh.

Alat ini berfungsi untuk mencegah terikutnya cairan berat ke fraksi yang ringan dan dipasang dibawah draw off.

4).      Reflux distributor.

Reflux distributor ini fungsinya untuk penyebaran cairan yang masuk agar lebih merata dan dipasang pada reflux masuk menara.

5).       Vortex breaker.

Gunanya untuk mencegah pusingan aliran, agar uap tidak ikut oleh pompa dan alat ini dipasang pada dasar menara.

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.

k.      Jet Ejector.

Jet ejector adalah suatu alat untuk membuat kevakuman yang tinggi didalam HVU  (Hight Vacum Unit).

Ada 2 macam ejector yang umum dioperasikan :

1.      Dengan steam.

2.      Dengan air yang disebut proses cair.

Ejector cair dipakai untuk membuat kevakuman yang sedang atau proses pencampuran cairan, sedangakn ejector dengan steam yang penting untuk membuat dan mempertahankan kevakuman suatu system dan dapat dilaksanakan dengan single atau multi ejector. Kadang-kadang dikombinasikan dengan suatu condensor misal Barometric condensor.

Ejector tidak mempunyai bagian yang bergerak dan beroperasi dengan pemasukan aliran udara/steam atau cairan dengan tekanan tinggi.

Hal-hal yang mempengaruhi tekanan vakum didalam Hight Vacum Unit dari suatu kolom adalah :

1.      Tekanan steam pada jet ejector.

2.      Flow dari cooling atau bahan-bahan ringan didalam feed.

3.      Adanya kebuntuan jet orifice.

4.      Kandungan air atau bahan-bahan ringan di dalam feed.

         

Jet ejector, mempunyai beberapa keistimewaan sehingga dipilih untuk menghasilkan kondisi vakum secara kontinyu dan ekonomis.

1.         Dapat digunakan campuran uap basah, kering juga korosif.

2.         Menghasilkan kevakuman yang layak yang diperlukan dalam operasi industri.

3.         Tersedia dalam semua ukuran untuk keperluan semua kapasitas kecil maupun besar.

4.         Effisiensi sedang sampai dengan tinggi.

5.         Tidak mempunyai bagian-bagian yang bergerak sehingga maintenancenya relatif rendah.

6.         Operasi cukup stabil bila korosi bukan faktor masalah.

7.         Beroperasi stabil dalam ring perencanaan.

8.         Biaya instalasi relatif rendah dibanding dengan pompa vakum.

9.         Operasinya sederhana.

                             

Fungsi Jet Ejector.

Dengan steam sebagai daya penggeraknya, disini tenaga potensial dari steam dirubah menjadi tenaga kinetik sehingga terjadi kevakuman didalam ruangan.

Jika kevakuman dirasa kurang maka dapat dilaksanakan dengan kombinasi dengan Barometric Condensor.