Isomerisasi Pada Produk Migas

Proses isomerisasi adalah proses dimana paraffin rantai lurus dikonversi menjadi senyawa-senyawa rantai cabang yang sinambung dengan menggunakan katalis. Misalnya normal hexane menjadi iso hexane :

1. Proses Isomerisasi 

Proses isomerisasi katalitik ditujukan untuk mengkonversi umpan nafta ringan (C5–C6) berangka oktana rendah (RON 65–70) menjadi produk isoparafin berangka oktana tinggi RON 87–92 dengan sensitivitas (RON–MON) rendah (baik) dengan bantuan katalis bifungsional. Umpan normal parafin dan isoparafin bercabang tunggal mengalami isomerisasi menjadi isoparafin bercabang banyak, berangka oktana tinggi.

Angka oktana produk isomerat dengan proses isomerisasi langsung (satu tahap) hanya mencapai RON 82–84, tetapi dengan pemisahan normal parafin dari isoparafin bercabang satu dari produk campuran isomerat dan mensirkulasikannya kembali bersama umpan nafta ringan (proses isomerisasi dua tahap) akan diperoleh kenaikan angka oktana produk isomerat sekitar 6–8 angka, yaitu RON 92.(1,6,28) Proses isomerisasi dapat pula dipakai untuk pembuatan produk isobutana yang merupakan salah satu umpan proses alkilasi dengan penambahan satu kolom deisobutanizer pada unit proses tersebut. Katalis isomerisasi adalah identik dengankatalis reformasi bifungsional yang mengandung inti aktif logam platina dan inti aktif asam alumina klor dan/atau zeolit yang juga berfungsi sebagai penyangga katalis.

Proses isomerisasi pentana (C5) dengan sirkulasi umpan dapat menaikkan angka oktana dari umpan RON 70–75 menjadi produk isomerat RON 92. Peningkatan angka oktana dari proses isomerisasi heksana (C6) adalah lebih rendah daripada proses isomerisasi pertama tersebut, yaitu sekitar 10–15 saja. Kenaikan angka oktana dari proses isomerisasi C5/C6 dipengaruhi oleh komposisi C5 dan C6 dari umpan nafta ringan. Isomerisasi heptana hanya memberikan isoparafin rendah bercabang satu yang angka oktananya tidak begitu besar. Pada isomerisasi C6 dan C7 dapat terjadi reaksi samping hidrorengkah. Angka oktana produk isomerat dari berbagai jenis umpan disajikan pada Tabel.

Dapat dicatat bahwa isomerat yang dihasilkan berkadar paraffin tinggi dengan angka oktan tinggi dan sensitivitas yang rendah (ROM = MON) (baik). Sehubungan dengan dua komponen utama bensin lainnya (bensin perengkahan katalitik dan reformat) berkadar aromatic tinggi mempunyai sensitivitas yang lebih tinggi (MON << RON) (kurang baik), maka hal ini membuat isomerat menjadi komponen bensin berharga didalam industri pembuatan bensin ramah lingkungan.

1.1. Reaksi Isomerisasi Parafin

Reaksi isomerisasi parafin dengan bantuan katalis biofungsional yang terdiri dari inti aktif logam dan inti aktif asam mempunyai mekanisme reaksi sebagai berikut :

senyawa antara molekul ion karbonium. Selanjutnya senyawa antara ion isokarbonium tersebut berisomerisasi menjadi isomer ion karbonium dan dengan melepas kembali proton (H+) ke inti asam katalis kemudian dihidrogenasi dengan bantuan inti aktif logam menjadi produk iso-parafin.

Gambar 1. Isomerisasi menggunakan katalis AlCl3 dan HCl

1.2. Umpan Isomerisasi Parafin

Umpan proses isomerisasi adalah nafta ringan 30–75°C yang mengandung sebagian besar pentana (C5) dan heksana (C6) dengan sedikit campuran siklopentana dan metil siklopentana. Umumnya parafin adalah normal parafin dan sedikit isoparafin bercabang satu sehingga angka oktana umpan nafta ringan ini adalah rendah, yaitu sekitar RON 65–70.

1.3. Katalis isomerisasi paraffin

Katalis isomerisasi adalah katalis bifungsional yang identik dengan katalis proses reformasi katalitik, yaitu terdiri atas dua jenis inti aktif: inti aktif logam (platina) dan inti aktif asam (Al2O3-Cl dan Al2O3-SiO2), yaitu antara lain :

1. Platina–klor alumina, Pt/Al2O3-Cl
2. Platina–zeolit, Pt/Al2O3-SiO2
3. Sulfated metal oxide platina – alumina, Al2O3

1.4. Unit Proses Isomerisasi

Proses isomerisasi umpan nafta dengan menggunakan katalis biofungsional terdiri dari dua jenis yaitu

1.4.1. Isomerisasi 1 tahap (Proses Isomerisasi TIP)

Umpan digabung dengan sirkulasi gas hydrogen dan dipanasi sampai temperature panas reaksi lalu dimasukkan kedalam reaktor . Produk keluar dari bagian bawah reactor, didinginkan dan dilewatkan pada satu separator dan dari atas separator keluar gas hidrogen yang disirkulasikan kembali ke unit. Isomerat cair yang keluar dari bawah separator dimasukkan ke kolom stabilizer untuk menghilangkan produk gas LPG dari produk isomerat tersebut. Benzena di dalam umpan nafta ringan dihidrogenasi menjadi siklo-heksana yang selanjutnya terkonversi sebagian menjadi parafin. Jika proses zeolit satu tahap ini digabung dengan sistem Iso Sieve Molecular diperoleh proses isomerisasi dua tahap Zeolitic Process/TIP. Pada proses ini normal parafin (yang tidak terkonversi) dari produk isomerat dipisahkan dalam kolom absorben berisi pengayak molekul (molecular sieve) berukuran pori tertentu, dan selanjutnya normal-parafin yang telah dipisahkan dari produk disirkulasikan kembali ke dalam reaktor. Proses isomerisasi dua tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana tinggi RON 88 yaitu lebih tinggi sekitar 8 angka daripada proses zeolit satu tahap tersebut.

1.4.2. Tahap isomerisasi 2 tahap (Proses PENEX UOP)

Proses Penex UOP memakai katalis yang lebih aktif yang dioperasikan pada temperatur lebih rendah (120–180oC) dengan dua reaktor, dan temperatur reactor kedua lebih rendah daripada reaktor pertama yang akan meningkatkan derajat isomerisasi umpan parafin. Untuk temperatur operasi rendah ini tidak diperlukan suatu pemanasan khusus dan begitu juga dengan kebutuhan hidrogen yang rendah tidak diperlukan suatu sistem sirkulasi gas hidrogen. Proses Penex satu tahap ini dapat menghasilkan produk isomerat berangka oktana 82–85 dengan perolehan isomerat mencapai 100% volume.

Gambar 2. Proses UOP Penex

Proses Penex dapat pula dioperasikan dengan sirkulasi umpan, yaitu :

Proses Penex UOP dengan Sirkulasi Deisoheksaniser

Unit proses isomerisasi dengan sirkulasi umpan dapat menghasilkan isomerat berangka oktana RON 91 dan MON 90 yang mendekati angka oktana dari komponen utama bensin alkilat; kedua komponen bensin tersebut sama-sama bebas dari kandungan olefin dan aromatik. Peranan isomerat ini dalam pembuatan bensin ramah lingkungan cukup penting, yaitu sekitar 11% vol pada pembuatan bensin ramah lingkungan. Produk isomerat dari proses isomerisasi satu tahap dan dua tahap disajikan pada table.

Proses isomerisasi katalitik telah dioperasikan pada UP VI Pertamina Balongan. Unit pengolahan yang telah mengoperasikan proses refomasi katalitik mempunyai potensi untuk memenuhi kebutuhan gas hidrogen pada unit pemurnian umpan nafta ringan dan proses isomerisasinya sehingga memungkinkan untuk dibangun suatu unit proses isomerisasi nafta ringan pada unit pengolahan Pertamina lainnya yaitu pada UP II Dumai, UP IV Pertamina Cilacap, UP V Balikpapan dan UP VII Kasim, agar supaya dapat ditingkatkan potensi untuk pembuatan bensin ramah lingkungan.