REFINERY: MENELUSURI INTELIGENSI PENGOLAH HIDROKARBON (PART II)
Haloo... Setelah diselingi dengan beberapa posting yang lain, sekarang kita lanjutkan perjalanan/pembahasan mengenai proses pertama di dalam refinery yaitu, CDU. Setelah bahasan yang lalu, kita sudah mengerti seperti apa proses di dalam CDU dan proses lain yang ikut mendukungnya sekarang kita akan membahas mengenai proses-proses tambahan dan parameter-parameter di dalam CDU. (baca : REFINERY: MENELUSURI INTELIGENSI PENGOLAH HIDROKARBON (PART I))
 |
| CDU Tower di Jerman |
Yang akan kita bahas pertama adalah refluxing. Apa itu refluxing? Kenapa diperlukan proses refluxing di dalam CDU?
Bila distilation tower bekerja dengan sempurna, maka akan dihasilkan hasil akhir yang "murni". Tapi, yang namanya dunia pasti ga ada yang sempurna. Begitu juga dengan CDU ini, gan. Produk-produk yang "ringan" (lebih dulu menguap) biasanya masih mengandung komponen-komponen fraksi yang lebih berat dan begitu juga sebaliknya. Produk-produk yang lebih "berat" masih mengandung fraksi-fraksi ringan. Ini biasanya disebut OVERLAP.
Distillation tower menggunakan beberapa metode untuk membantu proses agar produk yang dihasilkan bisa maksimal. Salah satu metodenya adalah REFLUXING. Awalnya, uap yang keluar dari puncak tower akan dikondensasi di dalam kondensor dan dikumpulkan di dalam receiver. Liquid di dalam receiver tadi sebagian akan dikirim untuk disimpan atau digunakan sebagai bahan di proses yang lain. Dan sebagian lagi akan dipompa masuk dari atas tower. Liquid yang diumpankan lagi ke dalam tower disebut Eksternal Reflux. Karena liquid ini sudah mengalami proses pendinginan di dalam kondensor, secara jelas, suhunya pasti akan lebih dingin dibandingkan dengan liquid yang ada di dalam puncak tower.
 |
| External Reflux dari Overhead Products |
External reflux yang memiliki suhu lebih dingin akan mempengaruhi uap panas yang telah sampai ke puncak tower. Pengaruh seperti apa? External reflux akan membuat fraksi-fraksi berat yang masih terkandung di dalam uap menjadi lebih dingin (dan mengembun) dan akan turun lagi ke CDU. Bentuk liquid dari fraksi berat tadi akan turun kembali ke bawah tower dan ini disebut Internal Reflux. Tetapi, sekalipun daerah top tower diumpanbalik dengan external reflux, suhu di sana masih cukup panas untuk menjaga fraksi-fraksi ringan tetap dalam wujud uap yang akan keluar dari tower menuju kondensor.
 |
| Fraksi yang lebih berat terkondensasi dan turun dalam bentuk liquid |
 |
| Internal Reflux |
Proses refluxing meningkatkan kemurnian hasil overhead product (produk fraksi ringan) karena mengkondensasi uap di dalam CDU dengan external relux akan membuat fraksi-fraksi berat yang terkandung dalam uap tidak ikut terbawa keluar dari tower.
Metode lain untuk memaksimalkan kemurnian produk adalah reboiling. Bottom product di dasar tower dipompa masuk ke dalam re-boiler dan sebagian dari bottom product dialirkan keluar menuju proses selanjutnya di dalam refinery. Re-boiler memanaskan liquid yang diterima sehingga terbentuk campuran antara uap dengan liquid. Selanjutnya, baik uap maupun campuran uap dengan liquid dari re-boiler akan diumpankan kembali ke dalam tower dari sisi bawah.
 |
| Re-Boiling Process untuk Meningkatkan Kualitas Proses Distilasi |
Uap panas tersebut membuat fraksi-fraksi ringan dalam
liquid di dasar
tower kembali menguap dan bergerak ke atas
tower. Penguapan ini akan mengurangi konsentrasi fraksi ringan yang terkandung di
bottom product.
Re-boiler memberikan panas yang sangat cukup untuk membuat proses distilasi di dalam CDU bekerja.
Jadi, sebenarnya di awal proses, panas yang diberikan oleh
pre-heater saat
feeding minyak mentah tidak cukup untuk menjalankan proses distilasi dengan baik. Dan,
re-boiler-lah yang berperan untuk memberikan panas tambahan untuk menguapkan sebagian besar fraksi-fraksi ringan sehingga produk pun dapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
Apa hal-hal atau parameter-parameter krusial dalam operasi CDU? Betul!! Temperatur dan tekanan. Kedua hal ini wajib hukumnya untuk selalu diperhatikan dan dikontrol. Kita bahas mengenai temperatur terlebih dahulu. Temperatur yang tepat sangat diperlukan untuk menguapkan semua fraksi-fraksi ringan dalam
liquid dan menjaga fraksi-fraksi berat tetap dalam konsentrasi yang rendah di dalam
overhead product (uap). Bila temperatur terlalu tinggi atau terlalu rendah, produk yang dihasilkan tidak akan mencapai kualifikasi yang diharapkan.
Mari kita bahas mengenai temperatur pada masing-masing bagian
distillation tower. Kita bisa mulai dari
rectification section di puncak
tower. Temperatur di sini harus sedikit di atas titik didih
overhead product yang diinginkan dengan tekanan operasional. Ada dua hal yang mungkin terjadi bila temperatur di area ini tidak sesuai yaitu:
1. Bila temperatur
rectification section terlalu tinggi: maka akan ada begitu banyak fraksi-fraksi berat yang ikut menguap dan menjadi kontaminasi bagi
overhead product. Yang mana seharusnya, fraksi-fraksi berat ini harus tetap dalam wujud
liquid.
2. Bila temperatur
rectification section terlalu rendah: maka fraksi-fraksi ringan yang seharusnya diuapkan akan tetap berada dalam wujud
liquid dan akan mengalir turun ke bawah
tower.
 |
| Fraksi-fraksi berat akan menguap bila suhu rectification section terlalu tinggi |
 |
| Fraksi-fraksi ringan akan turun bila suhu rectification section terlalu rendah |
Temperatur pada bagian
stripping section (bagian bawah CDU) juga penting. Temperatur di bagian ini seharusnya sedikit di bawah titik didih fraksi-fraksi berat. Dua kemungkinan kejadian juga terjadi pada
stripping section yaitu:
1. Bila temperatur
stripping section terlalu tinggi: maka akan banyak komponen fraksi-fraksi berat yang ikut menguap menuju puncak
tower yang seharusnya fraksi tersebut tetap dijaga dalam wujud
liquid.
2. Bila temperatur
stripping section terlalu rendah: maka fraksi-fraksi ringan tidak banyak yang berhasil diuapkan. Fraksi ini akan tetap tercampur di dalam
liquid.
 |
| Fraksi-fraksi berat akan menguap bila suhu stripping section terlalu tinggi |
Hal lain yang perlu diperhatikan mengenai temperatur yang harus dikontrol adalah pada bagian
feed point atau
flash zone. Temperatur pada
feed point harus berada dalam rentang temperatur/titik didih dari bahan mentah sekaligus memiliki selisih yang sangat kecil dengan temperatur
feed tray yang bergantung pada posisi fisiknya di dalam
tower. Contohnya,
bila
feed tray berada di posisi yang lebih rendah, temperaturnya akan semakin tinggi.
 |
| Fraksi-fraksi berat akan menguap bila suhu feeding point terlalu tinggi |
Bila temperatur pada
feed point lebih tinggi dari semestinya, maka fraksi yang lebih berat akan banyak yang menguap dan bergerak ke atas. Padahal semestinya, fraksi-fraksi tersebut tetap dalam wujud
liquid dan bergerak ke bawah. Dan sebaliknya, bila temperatur pada
feed point terlalu rendah maka akan banyak fraksi ringan yang tidak menguap dan malah ikut bergerak ke bawah bersama
liquid.
 |
| Fraksi-fraksi ringan akan turun bila suhu feeding point terlalu rendah |
Jika temperatur menjadi parameter yang sangat penting dalam proses fractionisation distillation, maka hubungan di antara temperatur-temperatur tersebut juga sangat penting. Temperatur akan turun bila semakin banyak material yang menguap dan bergerak ke atas. Penurunan perlahan temperatur dari dasar tower ke sisi atas tower disebut temperature gradient. Temperature Gradient diukur berdasarkan perbedaan temperatur di dasar tower dengan temperatur di atas tower.
Sekarang, kita dapat melihat begitu pentingnya kestabilan dan akurasi temperatur sangat mempengaruhi proses dan produk dari CDU. Pada proses ini, temperatur dapat dikontrol dengan 3 (tiga) cara:
1. Dengan menggunakan pre-heater pada feed point. Pre-heater ini yang mengatur temperatur pada feed point tersebut.
2. Dari dasar tower, temperatur diatur oleh jumlah uap panas yang diumpankan oleh re-boiler.
3. Dari puncak tower, temperatur diatur oleh temperatur atau jumlah dari liquid dingin yang dipompa masuk kembali setelah ditambung di overhead receiver. Ini disebut sebagai Reflux Rate. Menaikkan reflux rate akan menurunkan temperature pada puncak tower.
Beberapa unit sistem distillation tower dilengkapi dengan Pump Around. Pump around membantu mengkontrol temperatur dari internal reflux. Caranya adalah dengan memompa keluar liquid panas dari dalam tower lalu didinginkan di dalam kondensor. Liquid yang sudah dingin ini akan kembali diumpankan ke dalam tower namun ke posisi yang lebih tinggi dari tempat liquid tadi diambil.
 |
| Pump Around untuk membantu mengkontrol temperatur |
Hal kedua yang berperan dalam proses distilasi bertingkat adalah tekanan. Tekanan juga mempengaruhi suhu pendidihan liquid di dalam tower. Bila tekanan dalam proses distilasi kurang tepat, maka kemurnian produk juga akan menurun. Tekanan dalam tower biasanya dikontrol oleh pressure control valve yang terletak di overhead receiver. Valve ini mengendalikan tekanan dengan melepaskan uap dari gas yang dapat terkondensasi (condensable gases) yang terkumpul di dalam receiver. Dalam beberapa kasus, vacuum system yang diaplikasikan mampu mengendalikan gas-gas dalam receiver untuk mengkontrol tekanan dalam tower.
 |
| Posisi pressure control valve |
Tekanan lain yang perlu untuk diperhatikan di dalam distillation tower adalah differential pressure. Differential pressure adalah perbedaan tekanan di dasar dan di puncak tower. Perbedaan tekanan ini muncul dikarenakan aliran uap di dalam tower dan tanpa aliran uap tidak akan ada differential pressure.
 |
| Tower Differential Pressure |
Secara umum, bila aliran uap yang menuju ke puncak tower menurun maka differential pressure juga akan menurun begitu juga sebaliknya. Perubahan nilai pada differential pressure dapat mengindikasikan ada masalah yang sedang terjadi. Misalnya, bila nilai differential pressure meningkat bisa dikarenakan salah satunya karena feed rate terlalu panas. Terlalu banyak masukan dari feed point akan membuat material overflow. Bila ini terjadi, differential pressure akan meningkat dan tower tidak akan dapat melakukan pemisahan materi sesuai yang diharapkan. Mengurangi nilai feed rate bisa menjadi solusi untuk mengatasi masalah ini.
Kondisi lain yang memungkinkan menjadi sebab perubahan nilai dari differential pressure adalah jumlah aliran dari reboiler di dasar tower. Bila reboiler flow rate terlalu tinggi, maka menyebabkan kenaikan differential pressure. Dengan kata lain, reboiler memasukkan terlalu banyak uap panas ke dalam tower. Hal ini dapat diperbaiki bila flow rate dari reboiler dikurangi.
Faktor lain yang juga mampu mempengaruhi perubahan differential pressure adalah penurunan efisiensi dari kondensor di overhead yang bisa jadi disebabkan karena tidak cukupnya pasokan air pendingin. Maka, karena sebab itu tekanan di dalam kondensor akan meningkat. Sebagai akibatnya, aliran uap dari dalam tower akan berkurang begitu juga aliran dari bawah tower yang menuju ke puncak. Efek selanjutnya adalah tekanan di puncak tower akan meningkat dan nilai differential pressure akan menurun. So, when condensor is the cause, corrective action should be taken.
Nah, sudah panjang lebar penjelasan mengenai parameter-parameter
proses di CDU. Yang perlu diingat adalah bahwa temperatur dan tekanan
tidak bekerja terpisah. Keduanya saling mempengaruhi. Lakukan evaluasi
dari semua symptom, sebelum mengambil tindakan corrective.
Dan inilah produk-produk yang bisa didapatkan setelah minyak mentah diproses di CDU.
 |
| Produk CDU Refinery |
Beberapa dari produk di atas masih harus diolah lagi pada proses berikutnya yang lebih rumit. Termasuk proses blending atau pencampuran untuk menghasilkan bahan bakar dengan nilai oktan (RON) tertentu.
Ada satu topik lagi yang tertinggal. Mengenai bubble cap dan packing tray. Masih ingat komponen yang bernama sieve tray? Perhatikan gambar di bawah ini.
 |
| Sieve tray dengan bubble cap |
Gambar di atas adalah penampang dari sieve tray yang dilengkapi dengan bubble cap. Apa itu bubble cap?
Bubble cap dibuat untuk memperbesar kontak antara uap dengan liquid selama proses distilasi fraksionisasi berlangsung. Pada sekeliling badan bubble cap terdapat slot sebagai jalan keluar uap yang mengalir masuk dari bawah bubble cap. Coba kita bayangkan bila ada banyak slot pada badan bubble cap dan ada banyak bubble cap yang terpasang pada sieve tray, maka uap panas yang naik dari bawah akan tersebar merata di dalam liquid. Ini memperbesar kontak antara uap dengan liquid. Dampaknya adalah transfer panas dari uap ke liquid akan maksimal, dan ini penting untuk membantu fraksi-fraksi ringan yang masih terkandung di dalam liquid untuk bisa menguap.
 |
| Skema aliran uap pada bubble cap |
 |
| Bentuk fisik bubble cap |
 |
| Bubble cap di dalam proses Distilasi |
Selain menggunakan sieve tray yang dilengkapi bubble cap, packing grid juga sering digunakan dalam distillation tower. Namun, tentu saja dengan desain yang tidak sama bila menggunakan sieve tray.
 |
| Perbedaan desain distillation tower dengan packing grid |
Sebenarnya, sekalipun menggunakan packing grid, prinsip yang digunakan adalah sama. Bagaimana supaya uap dan liquid mendapatkan kontak secara maksimal agar penguapan fraksi-fraksi ringan juga maksimal. Packing grid memiliki banyak tipe. Namun hanya dua yang dipakai secara umum yaitu dengan pola raschig ring dan berl saddle.
 |
| Raschig Ring |
 |
| Berl Saddle |
Packing grid seperti memecah aliran liquid sehingga alirannya mencakup area permukaan grid yang lebar. Hal ini akan mempermudah liquid untuk berubah menjadi uap sekaligus membantu transfer panas yang lebih maksimal dari uap ke liquid. Packing grid dapat dibuat dari berbagai material termasuk porselin, tembaga, aluminium, dan besi tergantung material mana yang compatible dengan bahan liquid yang akan diproses.
 |
| Packing Grid |
 |
| Berbagai macam bentuk raschig ring dan berl saddle |
 |
| Salah satu packing grid |
Jadi, selesai sudah perjalanan pertama kita menelusuri
Crude Distillation Tower. Cukup panjang memang, tapi semoga ini bisa menambah wawasan pembaca mengenai proses pengolahan hidrokarbon. Jangan lupa untuk baca artikel-artikel lain di web blog ini..
Baca juga:
No comments:
Post a Comment