Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin (Dirjen Migas)

Bensin merupakan bahan bakar mesin piston pembakaran dalam (internal combustion engine). Bensin dihasilkan dari fraksi naphta hasil distilasi minyak bumi. Dalam menghasilkan produk bensin, straight run naphta (hasil proses distilasi atmosferis) tidak hanya langsung keluar sebagai produk bensin namun masih akan mengalami  proses lanjutan yang pada dasarnya bertujuan untuk meningkatkan angka oktan dan kualitas pembakaran lainnya agar memenuhi spesifikasi yang dipersyaratkan. Salah satu proses yang jamak terdapat di berbagai unit pengolahan termasuk di kilang Pertamina adalah unit platforming. Pada unit platforming tersebut terjadi proses konversi komponen sweet naphta (naphta yang telah melalui proses hydrotreating) menjadi HOMC (High Octane Mogas Component) yang memiliki angka oktan hingga 98. Produk dari unit ini pada akhirnya akan dicampur (blending) dengan komponen mogas (bensin) lainnya yang memiliki oktan lebih rendah hingga diperoleh produk bensin sesuai grade yang telah ditetapkan oleh Dirjen Migas.

Pada perkembangannya, spesifikasi bahan bakar minyak jenis bensin di Indonesia mengalami beberapa perubahan khususnya untuk kandungan sulfur dan timbal. Berikut ini adalah data perkembangan spesifikasi bensin di Indonesia.

Berdasarkan keputusan Dirjen Migas Nomor: 3674 K/24/DJM/2006 standar dan mutu (spesifikasi) Bahan Bakar Minyak (BBM) jenis bensin terdiri atas Bensin 88, Bensin 91, dan Bensin 95. Semua spesifikasi bensin yang dimaksud merupakan bensin TT (Tanpa Timbal). Jenis bensin yang ada di pasaran saat ini meliputi Premium (setara dengan bensin 88), Pertamax (memiliki ON=92), dan Pertamax Plus (setara Bensin 95). Ketiga jenis bensin yang beredar di pasaran merupakan produk PT Pertamina (Persero) yang tentunya mengacu pada spesifikasi yang telah ditetapkan oleh Dirjen Migas. Berikut adalah spesifikasi lengkap dari ketiga jenis bensin tersebut.

Berikut ini adalah perbandingan spesifikasi bensin di Indonesia dengan negara-negara lain di dunia.

Perkembangan spesifikasi di Indonesia tak lepas dari spesifikasi mogas dunia (terutama produk non-PSO) meskipun belum sama persis untuk saat ini. Perkembangan yang nyata dari spesifikasi tersebut adalah aspek eco-friendly yang semakin meningkat. Hal ini terlihat dari pembatasan pada beberapa kandungan mogas antara lain timbal, sulfur, benzena, aromatik, dan olefin. Pada saat ini, bensin yang beredar di Indonesia baru memiliki batasan untuk kandungan timbal, sulfur, dan aromatiknya. Benzena yang ditengarai bersifat karsinogenik untuk saat ini belum dibatasi. Begitu juga dengan kandungan olefin. Dari tabel di atas dapat terlihat bahwa spesifikasi bahan bakar minyak jenis bensin di dunia semakin ketat. Hal ini tentunya perlu didukung dengan teknologi pengolahan minyak bumi yang semakin canggih guna menghasilkan produk dengan spesifikasi yang telah ditetapkan.



Sumber:
http://prokum.esdm.go.id/kepdirjen/kepdjm-3674-2006.pdf
http://www.kpbb.org/makalah_ind/Kebijakan%20Penyediaan%20&%20Mutu%20Bahan%20Bakar%20Minyak%20untuk%20Kendaraan%20Bermotor.pdf

Read more »

Nelson Complexity Index

Nelson Complexity Index (NCI) merupakan ukuran relatif jumlah dan biaya relatif unit upgrading terhadap kapasitas unit distilasi. Indeks ini dikembangkan oleh Wilbur L. Nelson pada tahun 1960an guna mengukur biaya relatif komponen untuk mengembangkan suatu kilang. NCI membandingkan biaya pada berbagai unit upgrading, misalnya catalytic cracker ataupun reformer yang merupakan unit andalan kilang modern terhadap biaya yang diperlukan oleh Crude Distillation Unit (CDU).

Setelah minyak umpan diproses di CDU, sebagian komponen minyak akan diproses pada berbagai unit upgrading maupun unit-unit proses lainnya. Kapasitas kilang ditentukan berdasarkan kapasitas CDU-nya. NCI tersebut digunakan untuk menghitung biaya relatif berbagai unit upgrading berdasarkan kapasitas kilang.

Kapasitas kilang dinyatakan dalam dua jenis satuan, yakni Barrels per Calendar Day (BCD) dan Barrels per Stream Day (BSD). BCD menggunakan dasar jumlah hari kalender selama setahun kilang beroperasi. BSD menggunakan dasar 330 hari. Sehingga, pada umumnya nilai BSD 6% lebih besar dibandingkan BCD. Kapasitas kilang, pada berbagai situasi lebih lazim dinyatakan dalam BSD, meskipun jika disebutkan kapasitas kilang pada satuan BPD (Barrels per Day) kita tidak akan tahu apakah perhitungannya menggunakan calendar day atau stream day.

Pengaruh NCI Terhadap Biaya

Sebagai contoh di Amerika, rata-rata NCI kilang di sana adalah berkisar 10. Kilang dengan NCI sebesar 10 merupakan kilang dengan fasilitas unit konversi menengah. Kilang dengan NCI 12% membutuhkan biaya pembangunan 20% dibandingkan unit dengan kapasitas yang sama. Namun pada kenyataannya, NCI tidak memperhitungkan penggunaan kapasitas operasi dan juga usia kilang yang sebenarnya sangat mempengaruhi biaya dan operasional kilang itu sendiri. Setidaknya dengan adanya NCI, estimasi biaya dan value suatu kilang dapat dilakukan dengan mudah.

Duplikasi dan Skala Ekonomi

Nelson sangat berhati-hati dalam menentukan biaya kilang berkapasitas 50 MBSD dengan NCI sebesar 12%, tidak akan sama dengan kilang berkapasitas 100 MBSD dengan NCI sebesar 6%. Masih banyak faktor yang diperhitungkan. Informasi yang ada tidak menunjukkan jumlah unit yang dibutuhkan untuk proses tertentu. Unit proses yang kecil memiliki biaya konstruksi perunit yang relatif lebih tinggi. Nelson memperkirakan duplikasi dua buah unit dengan masing-masing kapasitas 40 MBSD dengan satu unit berkapasitas 80 MBSD akan meningkatkan biaya konstruksi sebesar 25%. Empat buah unit dibandingkan satu unit meningkatkan biaya konstrukis hingga 60% nya.

Berikut ini adalah perbandingan kompleksitas kilang di beberapa region. 

Nelson Complexity Index Kilang di Beberapa Regional

Berikut ini adalah perbandingan kompleksitas kilang di dunia.

Nelson Complexity Index Kilang di Dunia

Off Sites

Perhitungan kompleksitas di sini tidak memperhitungkan fasilitas off sites, seperti tangki timbun, tanah, perpipaan, terminal, dan utilities. Informasi-informasi tersebut jarang dipublikasikan. Meskipun sebenarnya Nelson telah mengevaluasi hubungan antara berbagai kilang yang berbeda dan fasilitas off sites yang terkait dan dikembangkan suatu hubungan agar secara empiris  dapat diperkirakan kompleksitas total suatu kilang termasuk di dalamnya kompleksitas proses dan juga off sites. Untuk itu, Nelson menambahkan faktor pengali terhadap sejumlah nilai kompleksitas sebagai berikut.

• Untuk kompleksitas 3, gunakan faktor pengali 3,25 untuk total kompleksitas sebesar 9,8.
• Untuk kompleksitas 4, gunakan faktor pengali 2,70 untuk total kompleksitas sebesar 10,8.
• Untuk kompleksitas 6, gunakan faktor pengali 2,26 untuk total kompleksitas sebesar 13,6.
• Untuk kompleksitas 10, gunakan faktor pengali 1,96 untuk total kompleksitas sebesar 19,6.   
• Untuk kompleksitas 16, gunakan faktor pengali 1,77 untuk total kompleksitas sebesar 28,3.

Meskipun demikian kompleksitas total seperti ini jarang digunakan, kebanyakan kilang masih fokus terhadap kompleksitas proses yang disebut sebagai indeks kompleksitas Nelson tersebut (NCI). Perhitungan tersebut berimplikasi pada suatu kilang grassroots dengan indeks 10, biaya untuk off sites akan bersaing dengan unit proses (unit distilasi dan upgrading).

Produk Kilang

Salah satu kelebihan dari kilang dengan tingkat konversi yang tinggi (ditunjukkan dengan NCI yang tinggi) adalah menghasilkan produk dengan nilai yang lebih tinggi. Residue dan produk lain yang secara ekonomis dan pemanfaatannya rendah, dikonversi menjadi produk-produk dengan fraksi hidrokarbon yang lebih rendah dengan nilai produk yang lebih tinggi.

Sementara kilang dengan indeks kompleksitas 3-5 mengalami defisit produk secara volumetrik, misalnya dari intake sebesar 100 MBCD, diperoleh hasil produk sejumlah 95 MBCD. Nilai tambah dan pertambahan kuantitas volumetrik produk merupakan basis penetapan dan pemilihan proses konversi dengan unit upgrading.

Berikut ini adalah tipikal produk berdasarkan klasifikasi NCI.

• Konversi Rendah (NCI = 2-3)-20% gasolin, 35% middle distillates, 30% fuel oil, 10% produk lainnya (termasuk refinery gas, LPG, solvent, coke, lubes, wax, dan bitumen), dan 5% loss
• Konversi Menengah (NCI = 5-6)-30% gasolin, 30% middle distillates, 30% fuel oil, 15% produk lain, dan 5% gain
• Konversi tinggi (NCI = 9-10+)-50% gasolin, 30% middle distillates, 15% fuel oil, 15% produk lain, 10% gain

Pengembangan di Masa Mendatang

Melihat perkembangan di dunia refining selama ini, diketahui bahwa total kapasitas kilang di seluruh dunia mencapai kurang lebih 74 juta BCD dengan Indeks Kompleksitas Keseluruhan berkisar 5,9. Tren peningkatan kemampuan konversi pada berbagai kilang akan meningkatkan indeks kompleksitas tersebut sehingga pemenuhan kebutuhan pasar dunia akan produk dengan fraksi hidrokarbon ringan dapat terpenuhi. Penggunaan kapasitas kilang (kurang dari 70% pada awal 1980-an) sudah mencapai 87% pada awal 1990-an. Hal ini ke depannya akan terus meningkat seiring meningkatnya efisiensi produksi kilang. Namun tetap saja permasalahan yang dihadapi kilang grassroots adalah rendahnya margin produksi. Inilah tantangan ke depannya bagi dunia refining.

source: Reliance Industries Limited – Nelson Complexity Index

contoh perhitungan Nelson Complexity Index

 Source: En*Vantage & OGJ presented in the 16th Annual PFAA Conference November 12, 2009

References:

David C. Johnston,Daniel Johnston, Intorduction To Oil Company Financial Analysis

Reliance Industries Limited – Nelson Complexity Index

http://www.ogj.com/articles/print/volume-94/issue-12/in-this-issue/general-interest/refining-report-complexity-index-indicates-refinery-capability-value.html

Catatan Kuliah Refinery IV

Read more »

Hydrocracking Catalysts

Katalis yang digunakan pada reaksi hydrocracking adalah bifunctional catalysts yang secara kimiawi memicu terjadinya reaksi-reaksi sebagai berikut.

         ·         Cracking, dengan mekanisme reaksi yang sama dengan catalytic cracking

         ·         Hidrogenasi hidrokarbon tidak jenuh hasil reaksi cracking

         ·         Hidrogenasi cincin aromatik

         ·         Hidrogenolisis struktur naftenik

Pada reaksi pertama, sisi logam berperan dalam memicu reaksi dehidrogeniasi menghasilkan senyawa alkena yang kemudian menjadi ion pada sisi asam. Reaksi kedua dan ketiga terjadi pada sisi logam. Reaksi keempat terjadi pada kedua sisi katalis (sisi asam dan logam).

Kesetimbangan fungsi asam dan logam yang tepat diperlukan untuk mencegah terbentuknya coke. Oleh karena itu, reaksi hidrogenasi alkena hasil reaksi cracking harus berlangsung dalam jangka waktu yang singkat guna menghindari terjadinya reaksi polimerisasi maupun kondensasi lebih lanjut yang menghasilkan senyawa prekursor coke. Kesetimbangan ini selain dipengaruhi oleh karakteristik katalis juga sangat dipengaruhi oleh pengaturan kondisi operasi.

         Ø  Temperatur yang tinggi menunjang reaksi pada sisi asam

         Ø  Meningkatkan tekanan parsial hidrogen dapat meningkatkan reaksi hidrogenasi pada sisi logam

Pemilihan Katalis

Katalis untuk hydrocracking didesain dengan sifat bifunctional dengan alasan:

         ·         Dapat diatur jumlah dan kekuatan dari sisi asamnya

         ·         Dapat diatur kekuatan hidrogenasinya

         ·         Sangat sesuai dengan tujuan proses (fleksibel)

Pemilihan struktur logam pada katalis harus memenuhi minimal 3 dari 4 jenis reaksi pada mekanisme reaksi hydrocracking. Oleh karena itu pemilihan jenis logam harus dilakukan dengan teliti karena sangat menentukan kinerja katalis. Menurut studi yang dilakukan Raseev, NiMo dan NiW merupakan pasangan logam yang paling cocok digunakan sebagai sisi logam katalis hydrocracking dibandingkan katalis dengan logam mulia lainnya seperti Pt dan Pd. Meskipun keduanya juga direkomendasikan untuk digunakan dalam membuat katalis hydrocracking.

Katalis dengan NiMo dan NiW banyak digunakan pada unit hydrocracking dengan sistem single stage dan selalu digunakan untuk stage pertama pada unit dengan sistem two stages. Sedangkan untuk stage keduanya menggunakan Pt maupun Pd. Untuk memaksimalkan stability dan efficiency katalis terhadap reaksi tertentu, digunakan promoters. Namun sebenarnya efficiency itu sendiri tidak hanya bergantung pada proporsi asam dan logam, serta karakter promoters saja tetapi juga dipengaruhi oleh dispersi promoters tersebut pada support katalis. Dispersi yang baik juga sangat penting khususnya pada katalis dengan Pt dan Pd.

Pada kondisi tertentu, pemilihan fungsi logam ditentukan berdasarkan tekanan parsial H₂S pada zona reaksi. Sebagai contoh Pd memiliki toleransi yang rendah terhadap H₂S. NiMo tidak memiliki batasan toleransi terhadap H₂S. Sementara NiW memiliki toleransi di antara keduanya.

Pada mulanya, amorphous aluminosilica digunakan sebagai support  pada sejumlah reaktor hydrocracking sebagaimana digunakan juga pada katalis untuk catalytic cracking. Selanjutnya, katalis dengan support zeolite pun mulai banyak dikembangkan. Dari penggunaannya pada reaksi catalytic cracking, diketahui sejumlah keunggulan zeolite dalam hal ini Y-zeolite dibandingkan amorphous. Salah satu katalis yang dikembangkan secara komersial oleh Shell dan sudah digunakan sejak 1983 adalah NiW dalam struktur Y-zeolite dengan nama HTY. Katalis jenis ini kemudian dikembangkan dengan nama S-753.

Kelebihan katalis tipe ini adalah:

         ·         Pembentukan coke yang rendah

         ·         Stabilitas yang baik

         ·         Siklus regenerasi lebih lama

         ·         Membutuhkan temperatur yang lebih rendah untuk mencapai tingkat konversi yang diinginkan

Kekurangan katalis Y-zeolite ada pada selektivitasnya. Katalis ini memiliki tingkat konversi yang tinggi terhadap gasoline dan gas, serta konversi yang rendah terhadap produk kerosine dan gasoil. Hal ini ditengarai merupakan dampak reaksi hydrocracking yang berlebih pada katalis zeolit yang merupakan dampak dari tingginya jumlah sisi asam. Molekul yang telah terdekomposisi pada reaksi inisiasi teradsorbsi kembali oleh sisi asam lainnya dan terrengkah menjadi gasoline maupun gas.

Untuk mengatasi efek reaksi berlebihan ini, telah dilakukan pengembangan katalis zeolit pada generasi keduanya dengan menghilangkan sebagian aluminum dari pori-pori zeolit. Proses ini menghasilkan katalis zeolit untuk hydrocracking yang memiliki jumlah sisi asam lebih rendah. Pada kasus tertentu, komposisi support zeolit juga dimodifikasi (sebagai contoh S-703). Pengurangan ukuran crystallite ternyata menghubungkan dampak yang signifikan terhadap kenaikan volume fraction  mesopori. Hal ini memicu kenaikan selektivitas (konversi terhadap kerosin) dan stabilitasnya juga.

 Sebagai contoh, perubahan struktur pori pada katalis IFP HYC-642. Ditunjang dengan turunnya jumlah sisi asam menghasilkan selektivitas katalis yang lebih tinggi.

Pengembangan lebih lanjut yang dilakukan oleh Shell adalah menggunakan dua bed catalystsI untuk sistem reaktor single stage atau pada reaktor pertama pada sistem two stages. Pretreatment catalyst (misalnya C-424) digunakan pada bagian atas reaktor dan katalis hydrocracker pada bagian bawahnya. Sistem reaksi seperti ini dimungkinkan dengan pengembangan katalis yang tidak sensitif terhadap efek racun dari nitrogen, salah satunya adalah katalis Z-713. Pada stage kedua digunakan katalis yang dikembangkan dengan support yang terbuat dari campiran amorphous dan Y-zeolite (misalnya Z-603). Kinerja katalis tipe ini meningkat khususnya untuk pembukaan cincin naftenik. Secara keseluruhan, dampak positif dari pengembangan sistem reaksi dengan katalis tersebut adalah panjang siklus dan kualitas produknya.

Pengembangan Support Katalis

Pengembangan support katalis merupakan salah satu tugas utama dalam mengembangkan katalis hydrocracking dan telah dipublikasikan dalam sejumlah paten. Sebagai contoh pengembangan stabilitas katalis hydrocracking dengan tipe support Y-zeolite terdispersi dalam matriks oksida anorganik yang memberikan stabilitas ultra pada katalis hydrocracking oleh William A. Welsh, Fulton, Md. yang dipublikasikan dalam publikasi dengan nomor paten U.S. Pat. Nos. 4,456,693.

Pada tahun 1990, UOP telah mengembangkan amourphous support dengan peningkatan kinerja katalis dengan nama produk DHC-8 dan berlanjut dengan pengembangan katalis zeolit DHC-100. Katalis zeolit ini memiliki stabilitas yang tinggi dan bekerja pada temperatur kurang lebih 10^o celcius lebih rendah dibandingkan DHC-8.

Dengan memoderasi fungsi asam DHC-100 mampu menghasilkan produk middle distillate dengan jumlah yang hampir sama dengan yang dihasilkan DHC-8. 

(dalam persen volume produk terkonversi)

IFP menggunakan promoted catalyst NiMo pada support alumina HR-360 pada stage pertama untuk hydrotreating diikuti dengan reaktor yang menggunakan katalis HYC-642 untuk hydrocracking dengan basis zeolit. Katalis zeolit HYC-642 menghasilkan sejumlah distilat yang sebanding dengan yang dihasilkan amorphous.

[dirangkum dari berbagai sumber]

Read more »