Reaksi-Reaksi Pada Proses Catalytic Reforming

Reaksi Dehydrogenasi

Reaksi dehydrogenasi sangat endothermis atau memerlukan panas, dipromote oleh fungsi metal dari katalis dan mudah terjadi pada suhu tinggi dan tekanan rendah. Reaksi ini bisa terlihat pada penurunan/beda temperatur reaktor terutama reaktor pertama.

Bila penurunan temperatur reaktor yang besar, produksi hidrogen tinggi per bbl feed dan kemurnian hidrogen tinggi menunjukkan reaksi dehidrogenasi yang baik. Reaksi dehidrogenasi merupakan reaksi yang paling cepat dalam reaksi reforming, maka diperlukan penggunaan interheater di antara catalyst bed untuk menjaga suhu yang tetap cukup tinggi agar reaksi berlangsung lebih cepat.

Contoh reaksi dehydrogenasi yang terjadi :
Alkyl cyclo hexane → aromatic

Reaksi Dehidrosiklisasi

Siklisasi dari paraffin ke naphthene adalah reaksi yang paling sulit. Reaksi ini lebih baik pada tekanan rendah, temperature tinggi dengan metal/acid function. Naphthene dengan ring lebih kecil dari 6 atom karbon (misal 5) akan diisomerisasi menjadi 6 terlebih dahulu sebelum didehirogenasi ke aromatic.

Contoh :
Reaksi : dehidrosiklisasi Heptane → metyl cyclohexane + H2

Reaksi Isomerisasi

Formula molekulnya sama tetapi berbeda dalam struktur internalnya, lebih mudah terjadi pada temperatur rendah. Isomerisasi paraffin dan cyclopentane biasanya menghasilkan produk dengan angka oktan yang lebih rendah selain terbentuknya aromatic.

Contoh :
Methyl cyclopentane (RON 91) → cyclohexane (RON 83) (isomerisasi dengan bantuan Cl-)

Cyclohexane (RON 83) → Benzene (RON >100>(dehidrogenasi dengan bantuan Pt)

Reaksi Hidrokraking

Reaksi hidrokraking adalah eksotermis yaitu reaksi memecah paraffin dengan molekul besar menjadi paraffin yang lebih ringan dan gas. Reaksinya memerlukan hidrogen sehingga menyebabkan penurunan kemurnian hidrogen, memperkecil penurunan delta temperatur pada reaktor terakhir serta menurunkan jumlah produk reformat.

Reaksi yang terjadi tergantung pada jenis paraffin yang terdapat dalam feed dan kondisi operasi.

Reaksi hidrokraking akan bertambah dengan :
- Kenaikan temperatur
- Kenaikan tekanan
- Low space velocity

Untuk mendapatkan jumlah aromatic yang lebih banyak, pengaturan kondisi operasi Catalytic Reforming akan berkontribusi untuk tujuan ini. Umumnya aromatic dapat diaakan bertambah dengan :

1. Kenaikan temperatur (menaikkan kecepatan reaksi tetapi sebaliknya akan mempengaruhi keseimbangan reaksi)
2. Tekanan rendah (menggeser keseimbangan reaksi ke kanan)
3. Low space velocity (mempercepat pencapaian keseimbangan)
4. Rasio H2/HC rendah (menggeser keseimbangan reaksi ke kanan, tetapi tekanan partial H2 harus dijaga untuk mencegah pembentukan coke yang berlebihan)

Catalytic Reforming Process

REAKSI-REAKSI YANG TERJADI

Komponen aromatic dalam feed stock biasanya cukup stabil melewati reaktor dan tidak berubah, sedangkan komponen Olefin biasanya terdapat dalam jumlah kecil (trace), sehingga sebagian besar reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah perubahan struktur molekul dari Paraffins dan Naphthenes yaitu melalui reaksi cyclization dan isomerization akan diubah menjadi komponen-komponen yang beroktan tinggi.

Reaksi akan mudah terjadi bila jumlah atom karbon dalam satu molekulnya banyak/rantai panjang, oleh karena itu dipilih Heavy Straight Run (HSR) sebagai feed stock reformer. Fraksi C5 – 80oC dalam feed stock akan terurai menjadi Butane, atau fraksi yang lebih ringan, sedangkan bila feed stock mempunyai EP > 204oC akan mudah terhidrokraking dan akan menyebabkan terbentuknya coke yang berlebihan di katalis.

Prinsip reaksi yang terjadi pada platforming adalah:
1. Dehydrogenasi, reaksinya adalah endothermic (membutuhkan panas)
2. Dehydrocyclisasi, reaksinya adalah endothermic (membutuhkan panas)
3. Isomerisasi, reaksinya adalah exothermic (mengeluarkan panas)
4. Hydrocracking, reaksinya adalah exothermic (mengeluarkan panas)

Proporsi reaksi yang terjadi tergantung pada kwalitas feed stock, type katalis yang digunakan dan severity dari operasi.

Reaksi yang diinginkan terjadi pada proses catalytic reforming adalah :

1. Paraffin diisomerisasi menjadi naphthene dan selanjutnya dihydrogenasi menjadi aromatic.
2. Olefin dijenuhkan menjadi paraffin dan selanjutnya akan mengalami reaksi isomeriasasi dan dehydrogenasi.
3. Naphthene diisomerisasi menjadi lingkaran 6 atom karbon dan dehydrogenasi menjadi aromatic.
4. Aromatic tidak terjadi perubahan.

Reaksi yang tidak diinginkan adalah:

1. Dealkilasi dari rantai cabang pada naphthene dan aromatic menjadi butane dan paraffin yang lebih ringan.
2. Cracking pada paraffin dan naphthene menjadi butane/paraffin ringan.

Bersambung ..

Catalytic Reforming

Catalytic Reforming adalah salah satu proses konversi yang digunakan untuk mengkonversikan low quality hydrotreated naphtha atau straight run gasoline menjadi komponen gasoline dengan angka oktan yang tinggi atau High Octane Mogas Component(HOMC).

Ada beberapa reforming proses yang telah dikembangkan dan dipakai yaitu antara lain:

• Platforming process --> lisensi UOP
• Powerforming --> lisensi Esso Reasech & Eng
• Ultraforming --> Lisensi Standard Oil, Ind
• Houdriforming & Isoplus Houdriforming --> Lisensi Houdry
• Catalytic Reforming --> Lisensi Chevron

Reforming process diklasifikasikan berdasarkan cara regenerasi katalis sebagai : Continuous, Cyclic, Semi regenerative.

Saat ini di Indonesia terdapat 2 type catalytic reforming atau lebih dikenal dengan platforming, yaitu :

• Fixed bed catalytic reforming
• Continuous Catalytic Regeneration (CCR) reforming.

Yang membedakan kedua type tersebut adalah dari segi cara regenerasi katalisnya. Pada type pertama, regenerasi dilakukan harus dengan menghentikan operasi, sedangkan pada type kedua, regenerasi dilakukan sementara unit masih tetap beroperasi.

Keuntungan CCR adalah unit tetap mampu beroperasi ada aktivitas katalis yang tinggi.
Cyclic process adalah merupakan penggabungan dari keduanya, dimana dalam cyclic process dipasang tambahan swing reactor untuk mempertahankan unit tetap beroperasi selama regenerasi berlangsung. Bila akitivitas katalis dari salah satu reactor menurun maka reactor ini kemudian diisolate dari system dan fungsinya digantikan oleh swing reactor.

Typical feed stock untuk catalytic reformer biasanya adalah Treated Naphtha atau Straight Run gasoline yang mempunyai cut boiling range 80 – 190 oC.
Di dalam umpan biasanya mengandung/terdiri dari campuran komponen-komponen yang diklasifikasikan seperti tabel berikut ini.