Makalah CDU 2 [PDF]

Citation preview

MAKALAH PETROLEUM DAN REFINERI CRUDE DISTILLATION UNIT (CDU) II



DISUSUN OLEH : NAMA



: ZENIA ZAL PUTRI



NIM



: 061640411941



KELAS



: 4 EGD



DOSEN PEMBIMBING : ZUROHAINA, S.T., M.T.



JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI DIV TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2018



KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, bahwa penulis telah menyelesaikan tugan mata kuliah petroleum dan refineri yang membahas crude didtillation oil (CDU II dalam bentuk makalah. Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak sedikit hambatan yang penulis hadapi. Namun penulis menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan, dorongan dan bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala yang penulis hadapi teratasi. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Zurohaina, S.T.,M.T yang telah memberikan tugas, petunjuk, kepada penulis sehingga penulis termotivasi dan menyelesaikan tugas ini. 2. Teman- teman yang telah turut membantu, membimbing, dan mengatasi berbagai kesulitan sehingga tugas ini selesai. Semoga materi ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai, Amin. Palembang, Maret 2018



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR …………………………………………………. DAFTAR ISI …………………………………………………………...



i i



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………………………………………………………



1



1.2 Rumusan Masalah …………………………………………………...



1



1.3 Tujuan ……….………………………………………………………. 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umpan dan Produk Crude Distillation Unit …………........................



2



2.2 Aliran Proses Crude Distillation Unit ……………...…………………. 3 2.3 Variabel Proses Crude Distillation Unit …………………………….



5



2.4 Permasalahan, Penyebab, dan Troubleshooting pada CDU …………



6



BAB III PEMBAHASAN 3.1 Crude Distillation Unit II di RU III Plaju …………………………… 8 BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan ………………………………………………………….. 10



ii



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Crude Distillation Unit (CDU) beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan berdasarkan



titik



didih



komponen



penyusunnya.



Kolom



CDU



memproduksi



produk LPG, naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 50-60% volume feed, sedangkan produk lainnya sebesar 40-50% volume feed berupa atmospheric residue. Distilasi Atmosferik berfungsi memisahkan minyak mentah (crude oil) atas fraksi-fraksinya berdasarkan



perbedaan



titik



didih



masing-masing



pada



keadaan



Atmosferik.



Atmospheric residue pada kilang lama, yang tidak memiliki Vacum Distillation Unit/VDU, biasanya hanya dijadikan fuel oil yang value-nya sangat rendah atau dijual ke kilang lain untuk dioleh lebih lanjut di VDU. Sedangkan pada kilang modern, atmospheric residue dikirim sebagai feed Vacuum Distillation Unit atau sebagai feed Residuel Catalytic Cracking (setelah sebagiannya di-treating di Atmospheric Residue Hydro Demetalization unit untuk menghilangkan kandungan metal atmospheric residue). CDU II yang terdapat di RU III Plaju terdiri dari 1 buah kolom Evaporator dan 5 buah kolom fraksionator. Fungsi CDU II ini adalah untuk memisahkan fraksi-fraksi tertentu pada minyak mentah. Produk unit CDU II berupa gas, Crude Butane, Straight Run-Tops (SR-Tops), Naphta II, Light Kerosene Distillate (LKD), dan Long Residue. Berdasarkan rancangan, CDU II dapat mengolah bahan baku dengan kapasitas 2000 ton/hari.



1.2 Rumusan Masalah 1.2.1 Bagaimanakah bentuk flowsheet dari CDU II? 1.2.2 Bagaimanakah proses yang terjadi dalam CDU II? 1.2.3 Apa sajakah produk yang dihasilkan oleh CDU II? 1.3 Tujuan 1.3.1 Menunjukkan bagaimana bentuk flowsheet dari CDU II. 1.3.2 Menjelaskan bagaimana proses yang terjadi dalam CDU II. 1.3.3 Mengetahui produk-produk yang diahsilkan oleh CDU II. 1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA Crude Distillation Unit (CDU) beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan berdasarkan



titik



didih



komponen



penyusunnya.



Kolom



CDU



memproduksi



produk LPG, naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 50-60% volume feed, sedangkan produk lainnya sebesar 40-50% volume feed berupa atmospheric residue. Distilasi Atmosferik berfungsi memisahkan minyak mentah (crude oil) atas fraksi-fraksinya berdasarkan perbedaan titik didih masing-masing pada keadaan Atmosferik. Atmospheric residue pada kilang lama, yang tidak memiliki Vacum Distillation Unit/VDU, biasanya hanya dijadikan fuel oil yang value-nya sangat rendah atau dijual ke kilang lain untuk dioleh lebih lanjut di VDU. Sedangkan pada kilang modern, atmospheric residue dikirim sebagai feed Vacuum Distillation Unit atau sebagai feed Residuel Catalytic Cracking (setelah sebagiannya ditreating di Atmospheric Residue Hydro Demetalization unit untuk menghilangkan kandungan metal atmospheric residue).



2.1 Umpan dan Produk Crude Distilaion Unit Jenis umpan CDU dapat berupa ”sour” crude (impurities tinggi) atau “sweet” crude (impurities rendah) tergantung dari desainnya. Penggunaan crude non-disain tetap dimungkinkan namun terlebih dahulu harus dilakukan uji coba pemakaian untuk mengetahui efeknya terhadap unit-unit dowstream. Adapun UP II dumai mempunyai bahan mentah minyak dari Sumatera Light Crude dan Duri Light Crude Tabel 1. Karakteristik Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah



2



Residu yang diperoleh akan rusak (terurai) jika terus didistilasi pada tekanan atmosferik dengan temperatur yang lebih tinggi lagi. Oleh karena itu, residu ini didistilasi lagi pada tekanan vakum.



2.2 Aliran Proses Crude Distillation Unit (Distilasi Atmosferik) Minyak mentah umpan masih mengandung kotoran garam dan pasir sehingga perlu dibersihkan terlebih dahulu karena kehadiran zat-zat ini dapat mempercepat laju korosi bahan konstruksi unit pengolahan, menyebabkan pengendapan kerak serta penyumbatan pada peralatan kilang. Pengolahan awal yang dilakukan adalah desalting atau pemisahan garam. Minyak bumi mentah dipompa dan dipanaskan lalu dicampur dengan air sebanyak 3-10% volume minyak mentah pada temperatur 90-150 oC. Garam-garam akan larut dan fasa air dan minyak akan memisah dalam tangki desalter. Minyak mentah yang tidak mengandung garam dan padatan tersebut dipanaskan lagi dengan minyak residu panas lalu heater sebelum diumpankan ke kolom distilasi atmosferik. Produk atas kolom distilasi utama (gas kilang dan straight run gasoline) ini umumnya masih perlu distabilkan agar tidak terlalu banyak mengandung hidrokarbon-hidrokarbon yang sangat mudah menguap seperti butana di dalam kolom distilasi lain yang disebut kolom stabilisasi. Produk samping dan bawah yang berupa cairan dilucuti oleh kukus dan diuapkan lagi untuk menyempitkan rentang titik didihnya. Pelucutan ini diselenggarakan dalam kolomkolom pelucut kecil yang disusun setelah kolom distilasi utama.



3



Peralatan utama: Crude Distillation Tower (CDU/ T-1), atmospheric sidestream stripper (T-2) terdiri dari T2A (kerosin), T-2B (LGO) dan T-2C (HGO). Peralatan Pendukung : Fraksionasi akumulator (D-1), KO drum (D-2, D-5 & D-3), heater (H-1 & H-2).



Gambar 5.Diagram Alir Proses Distilasi Atmosferik Pada diagram alir diatas crude oil pada tangki penyimpanan dialirkan dengan menggunakan pompa ke unit penukar panas E-1 sampai E-7 sehingga temperaturnya mencapai 210oC dan dialirkan ke tungku pemanas, heater H-1 untuk memanaskannya sampai dengan temperature 330oC. Kemudian umpan masuk ke kolom distilasi (T-1) untuk memisahkan crude oil tersebut berdasarkan fraksi-fraksi titik didihnya. Proses pemisahan ini dilakukan pada tekanan atmosferik. Produk atas menghasilkan fraksi minyak teringan berupa gas dan naphtha dan dialirkan melewati penukar panas E-8 lalu masuk ke tangki akumulator D-2, D-5 dan D-3 untuk memisahkan gas-gas yang ringan dengan naphtha. Gas-gas tersebut dibuang ke flare sedangkan fasa cairnya sebagian dikembalikan ke kolom distilasi dan sebagian lagi diambil sebagai produk naphtha (Straight Run Naphtha).



4



Dari tray 32, dengan menggunakan pompa ditarik side stream yang disebut TPA (Top Pump Around) yang setelah melalui penukar panas E-1 dan didinginkan dengan menggunakan pendingin air laut dalam E-10 dan dikembalikan ke puncak menara. Produk samping dari kolom distilasi tersebut dimasukkan ke kolom stripper, T-2. Fraksi kerosene diambil dari tray 24 dan mengalir ke stripper T-2A secara gravitasi. LGO (Light Gas Oil) diambil dari tray 12 dan mengalir ke stripper T-2B secara gravitasi untuk dihilangkan fraksi ringannya. Sedangkan HGO (Heavy Gas Oil) mengalir ke stripper T-2C. Di kolom ini, fraksi-fraksi tersebut di-stripping dengan steam untuk mengambil fraksi-fraksi ringannya sehingga diperoleh kerosin, LGO, dan HGO. Sebagian dari setiap aliran samping ini dikembalikan ke kolom distilasi sebagai refluks dan sebagian lagi diambil sebagai produk untuk komponen blending (pencampuran). Produk bawah (bottom product) berupa long residu (LSWR) sebanyak 56% yang diumpankan ke dalam Heavy Vacuum Unit( HVU -110 ).



2.3 Variabel Proses Crude Distillation Unit 1. Flash Zone Temperature Semakin tinggi flash zone temperature maka semakin banyak yield produk yang dihasilkan, dan sebaliknya semakin sedikit yield bottom CDU. Namun flash zone temperatue tidak



boleh



terlalu



tinggi



karena



dapat



mengakibatkan



terjadinya



thermal



decomposition/cracking umpan. Temperature thermal decomposition/cracking tergantung jenis umpan. Pada umumnya temperature thermal decomposition/cracking crude adalah sekitar 370oC (UOP menyebutkan 385oC). Flash zone temperature diatur secara tidak langsung, yaitu dengan mengatur Combined Outlet Temperatur/COT fired heater.



2. Temperature Top Kolom CDU Temperature top kolom CDU diatur dengan mengembalikan sebagian naphtha yang telah dikondensasi sebagai reflux kembali ke top kolom CDU. Jika temperature flash zone dinaikkan, maka reflux rate harus dinaikkan untuk menjaga temperature top tetap. Temperature top kolom merupakan salah satu petunjuk endpoint naphtha. Untuk memperoleh endpoint overhead produk yang lebih rendah maka top temperature harus diturunkan dengan cara menambah jumlah top reflux.



5



3. Tekanan Top Kolom CDU Meskipun tekanan top kolom tidak pernah divariasikan, namun perubahan kecil pada tekanan top kolom akan menghasilkan perubahan besar pada temperature pada komposisi umpan yang tetap. Jika tekanan top kolom tidak dapat dijaga tetap dan operasi CDU hanya mengandalkan quality control produk hanya berdasarkan pengaturan temperature tray/temperature draw off, maka komposisi produk akan berubah cukup signifikan. Pressure swing yang sangat sering akan membuat operasi CDU menjadi tidak stabil. Untuk menjaga stabilitas tekanan top kolom maka dipasang temperature controller yang dicascade dengan flow top reflux.



4. Stripping Steam Jumlah stripping steam (superheated) yang dimasukkan ke bottom tiap side cut product stripper digunakan untuk menghilangkan uap ringan yang terlarut dalam produk, yang akan menentukan flash point produk. Stripping steam dapat juga dimasukkan ke bagian bawah/bottom kolom CDU sebagai pengganti reboiler dengan fungsi sama, yaitu menghilangkan fraksi ringan yang ada dalam produk bottom kolom CDU. 2.4 Permasalahan, Penyebab, dan Troubleshooting yang terjadi di Crude Distillation Tabel 2. Permasalahan, Penyebab, dan Troubleshooting yang terjadi di Crude Distilation Permasalahan Endpoint tinggi.



produk



Penyebab



Trobleshooting



naphtha Adanya fraksi kerosene terikut dalam produk naphtha.



Turunkan



temperture



top



kolom CDU dengan menambah jumlah top reflux. -



Turunkan temperature draw off kerosene dengan tidak sampai mengganggu spesifikasi produk kerosene.



Derajat pemisahan naphtha-- Perubahan komposisi umpan. -



Atur temperature flash zone.



kerosene atau kerosene-diesel- Perubahan temperature flash -



Atur temperature



rendah.



masing-masing produk.



zone. - Perubahan temperature draw off produk.



draw



off



Korosi pada overhead line-



Senyawa - senyawa garam -



kolom CDU.



tidak



terpisahkan



Evaluasi pemakaian corrosion



dengan inhibitor/filming amine.



sempurna di desalter. Supply air laut pendingin top- Pompa supply di unit utilities -



Turunkan



feed



hingga



kolom CDU bermasalah/tidak bermasalah.



temperature/ tekanan top kolom



ada supply air laut.



tidak terlalu tinggi. Jika tidak dapat terkontrol, maka unit harus di-shutdown.



Pompa feed kavitasi.



- Terikutnya air dari tangki crude oil ke dalam umpan.



Cek dan drain tangki umpan untuk mengurangi air yang mungkin ada di bagian bawah tangki.



-



Over tangki umpan.



-



Jika tidak dapat terkontrol, maka unit harus di-shutdown.



Fraksi-fraksi yang diperoleh dengan distilasi minyak mentah umumnya memiliki dua kelemahan yaitu : a. Distribusi kuantitas fraksi-fraksi yang diinginkan tidak sesuai dengan kebutuhan pasar. Contohnya volume total fraksi-fraksi ringan (bensin, nafta, kerosin dan minyak gas ringan) biasanya lebih kecil daripada volume total campuran minyak gas atmosferik dan residu, padahal kebutuhan pasar akan bensin dan BBM distilat jauh lebih besar daripada BBM residu. b. Kualitas fraksi-fraksi tersebut sangat rendah dibandingkan dengan kualitas yang disyaratkan oleh pasar. Contohnya bilangan oktan straight run gasoline yang diperoleh langsung dari proses distilasi berkisar 67-70, sedangkan bilangan oktan yang disyaratkan pasar minimal 87 (premium).



7



BAB III PEMBAHASAN



3.1 CDU II (Crude Distillation Unit II) di RU III Plaju CDU II terdiri dari 1 buah kolom Evaporator dan 5 buah kolom fraksionator. Fungsi CDU II ini adalah untuk memisahkan fraksi-fraksi tertentu pada minyak mentah. Produk unit CDU II berupa gas, Crude Butane, Straight Run-Tops (SR-Tops), Naphta II, Light Kerosene Distillate (LKD), dan Long Residue. Berdasarkan rancangan, CDU II dapat mengolah bahan baku dengan kapasitas 2000 ton/hari. Minyak mentah dipompa dari tanki penyimpanan dengan menggunakan pompa P31/32/33 ke dalam kolom Evaporator yang sebelumnya telah melewati tungku-I (furnace-I). Untuk mengurangi beban tungku, minyak dilewatkan melalui pemanas awal (Pre-Heater) 65/6 dan 6-1/2/3/4 terlebih dahulu hingga mencapai temperature 138oC. Pemanasan awal ini memanfaatkan panas produk Long Residue



kolom-IV. Minyak mentah panas tersebut



dipanaskan lagi dalam tungku hingga mencapai temperature operasi Flash Zone



dari



Evaporator , yaitu 255oC, lalu diumpankan ke Evaporator bertekanan 1,8 kg/cm2g. Pada Evaporator, terjadi pemisahan yang menghasilkan produk atas yang mengandung komponen C1-C16 dan produk bawah yang mengandung komponen C17-C50. Produk atas Evaporator diumpankan ke dalam kolom-I pada Tray 10. Pada kolom-I, terjadi pemisahan lebih lanjut sehingga menghasilkan produk atas (C1-C14) sebagai umpan kolom-II, dan produk bawah (C14-C16) yang digabungkan dengan aliran Side-Stream kolomIV menuju Light Gas Oil Stripper 2-1. Produk bawah Stripper didinginkan di pendingin sehingga di dapatkan produk LCT (C21-C30), sedangkan produk atas Stripper masuk ke kolom-IV. Produk bawah Evaporator dipanaskan dalam tungku-II hingga mencapai temperature 344oC, lalu dimasukkan ke dalam kolom-IV pada Tray 4. Produk atas kolom-IV dikondensasi, lalu dikembalikan kedalam kolom-IV sebagai refluks, sedangkan produk bawah kolom-IV yang berupa Long Residue dikirim ke HVU Sungai Gerong. 8



Pada kolom-II, terjadi pemisahan lebih lanjut produk Side Stream kolom-I. Produk atas kolom-II yang mengandung komponen C11-C12 di kondensasikan dalam kondensor dan dimasukkan ke dalam akumulator, lalu digunakan sebagai refluks kolom-I dan kolom-II. Produk bawah kolom-II didinginkan dalam pendingin 4-9/10 dan diambil sebagai LKD. Produk atas kolom-I diumpankan ke dalam kolom-V pada Tray 3. Produk atas kolomV dikondensasikan dalam kondensor parsial 5-3/4/5/6/7 dan 8-20. Aliran gas kondensor dibagi dua, dimana aliran pertama langsung diumpankan ke SRMGC, sedangkan aliran kedua dikondensasi lagi dalam kondensor 4-7/8, lalu di-flash dalam tangki 8-9. Gas dari 8-9 yang tidak terkondensasi dialirkan ke SRMGC, sedangkan cairannya diambil sebagai Crude Butane. Cairan kondensor 8-20 di-flash dalam tangki 8-8, dimana gas dialirkan ke SRMGC, sedangkan cairan hasil flash ada yang dialirkan sebagai refluks kolom-V dan ada yang diambil sebagai SR Tops (C5-C7). Sebagian produk bawah kolom-V dialirkan sebagai refluks kolom-I dan sebagian lagi kekolom-V. Side Stream kolom V diumpamakan ke dalam kolomIII, dimana terjadi pemisahan yang lebih lanjut. Produk atas kolom-III dikembalikan kekolom-V, sedangkan produk bawahnya di dinginkan sehingga diperoleh produk Nafhta-II Tabel 1. Kondisi Operasi Kolom CDU II Peralatan



Temperatur Top Bottom



Kolom-I Kolom-II Kolom-IV Kolom-V Outlet F-1



95 145 230 71 266



155 141 350 169 -



Tekanan(kg/cm2) 2 0,5 1,2 0,3 -



Tabel 2. Produk CDU II Produk Gas (ke unit SRMGC) Crude Butane SR Tops Naphta II LKD LCT Long Residue



%wt 0,9 1,2 1,14 10,40 7,35 23,02 50,91



BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Crude Distillation Unit (CDU) beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan berdasarkan titik didih komponen penyusunnya. 2. CDU II terdiri dari 1 buah kolom Evaporator dan 5 buah kolom fraksionator. 3. Variabel-variabel proses pada CDU adalah Flash Zone Temperature, Top Temperature Colomn CDU, Top Pressure Colomn CDU, Stripping Steam. 4. Produk dari CDU ini adalah Gas ke SRMGC, Crude Butane, SR-Tops, Naphtha II, LKD, LCT, dan Long Residue.



10



DAFTAR PUSTAKA



Fasya Ismail, Ali. 2003. Teknologi Minyak dan Gas Bumi. Palembang : Universitas Sriwijaya. Harris, George. 2009. Crude Distillation Unit. www.inspectioneering.com. Diunduh pada tanggal 4 Maret 2017. Risnawati, Desi. 2013. Laporan Kerja Praktek RU III Plaju. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.



Anonim. 2008. Distilasi.http://wikipedia.com. [15 Maret 2013]



Budhiarto, Adhi, 2008. Buku Pintar Migas Indonesia.



Junita. 2008. Evaluasi Performance Furnace Reformer 702 di Hidrogen Plant.



Hani, Ummu. 2008. Evaluasi Kinerja Kolom Fraksinasi Crude Distillasion Unit (CDU) pada berbagai Operasi Over Kapasitas dengan Simulasi Hysis. Putra, Zulfan Adi. 2008. Buku Pintar Migas Indonesia.



11