ALKILASI

Reaksi Alkilasi

Reaksi alkilasi dengan katalis asam dimulai dengan pembentukan ion karbonium (C+4H9 ) dengan mentransfer proton (H+) dari katalis asam ke molekul umpan olefin, dan kemudian ion karbonium tersebut berkombinasi dengan molekul  jumpan isobutana untuk menghasilkan kation tertier butil (iso C+ 8H9). Reaksi antara kation tertier butil tersebut dengan umpan butilena-1 dan butilena-2 akan membentuk masing-masing ion karbonium oktil (iso C+8H17) dengan dua cabang (dimetil) dan tiga cabang (trimetil) yang selanjutnya akan bereaksi dengan molekul umpan isobutana untuk menghasilkan produk alkilat isooktana yaitu masing-masing bercabang dua dan tiga metal.

Mekanisme Reaksi Alkilasi

Dengan isomerisasi umpan butilena-1 menjadi butilena-2 yang kemudian berkombinasi dengan umpan isobutana, maka produk alkilasi akan menghasilkan isooktana bercabang tiga metil, berangka oktana lebih tinggi. Salah satu reaksi penting dalam proses alkilasi propilena adalah terbentuknya isobutilena dari hasil kombinasi kedua molekul umpan propilena dan isobutana, dan berkombinasinya molekul isobutilena tersebut dengan umpan isobutana akan menghasilkan produk isooktana bercabang tiga metil yang berangka oktana -RON -100. Isobutilena tersebut terbentuk dengan timbulnya transfer hidrogen dari isobutana ke propilena. Reaksi alkilasi adalah eksotermis dengan pelepasan panas reaksi sekitar 124.000–140.000 BTU per barel isobutana bereaksi.

Alkilasi Asam Sulfat

                       

            Pada proses alkilasi asam sulfat, komponen gasoline dengan angka oktan tinggi dibuat melalui reaksi isobutana dengan olefin. Butilena merupakan senyawa yang paling umum dipakai, karena produk yang dihasilkan mempunyai kualitas tinggi dan dapat diperoleh hanya dengan sedikit asam sulfat dibandingkan dengan olefin lainnya, jika diproses pada kondisi operasi yang sama.

Didalam industri minyak bumi, umpan isobutana dan butilena sebagian besar berasal dari hasil perengkahan berkatalis. Isobutana sebagian kecil juga terdapat dalam minyak mentah bersama-sama dengan normal butane. Reaksi yang terjadi pada alkilasi dengan asam sulfat sebagai katalis adalah :

           

            Umpan Butana-butilena (BB) yangberasal dari berbagai operasi perengkahan adalah suatu campuran isobutilena, butilena-1, butilena-2, isobutana dan normal butane dengan sedikit butadiene. Semua olefin-olefin ini termasuk kedalam reaksi yang akan menghasilkan alkilat. Alkilat tersebut esensinya merupakan campuran 2,2,4 trimetil pentane : 2,2,3 trimetil pentane dan 2,3,4 trimetil pentane.

Secara garis besar unit alkilasi itu terdiri menjadi 3 bagian yaitu :

1.            Bagian Reaktor dan Treating

2.            Bagian Pendingin

3.            Bagian Fraksionasi

Umpan masuk reactor adalah isobutana yang konsentrasinya tinggi dengan kemurnian 85-90 % (berat), stok olefin yang biasanya campuran BB dari berbagai hasil operasi perengkahan dan reforming. Kedua jenias umpan tersebut bila diperlukan dipanaskan dengan larutan soda untuk memisahkan H2S dan merkaptan yang terdapat didalam umpan. Kadar soda dalam larutan dicuci. Pencucian soda (soda setter) dijaga 5-6 ^oBe atau 2 % NaOH. Untuk menekan terjadinya reaksi samping \, terutama polimerisasi, maka dipakai umpan isobutana dalam jumlah yang besar, sekitar 4-5 kali jumlah olefin. Didlam reactor terjadi daur-ulang antara isobutana dan asam sulfat jenuh dengan isobutana yang akan menaikkan nisbah isobutana/olefin didalam reactor menjadi 400-500.

Jika menggunakan asam sulfat sebagai katalis, maka reaksi harus terjadi pada suhu rendah untuk menekan terjadinya reaksi berkelanjutan atau polimerisasi. Suhu reactor biasanya dijaga sekitar 7C atau 45F, dimana suhu operasi beragam antara 0-20C atau 32-68F. Operasi pada suhu dibawah 0 derajat tidak menarik karena dapat menaikkan viskositas emulsi campuran asam/hidrokarbon dan memberi kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan dalam operasinya. Sebaliknya suhu diatas 20C juga tidak menarik karena samngat cenderung mempercepat reaksi polimerisasi yang akan menyebabkan kenaikan konsumsi asam dan menurunkan yield alkilat. Tekanan operasi tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi alkilasi. Tekanan system harus tinggi untuk menjaga hidrokarbon berada dalam fasa cairan dan perbedaan hidraulik cukup untuk mengatur fluida mengalir dalam system reactor.

Katalis asam sulfat dengan konsentrasi 98% (berat) dimasukkan secara terus-menerus atau dengan secara injeksi asam dari belakang. Nisbah asam dan hidrokarbon didalam reactor adalah 1:1. Penambahan asaam segar didalam reactor dilakukan apabila konsentrasinya kurang dari 88% (berat). Kualitas alkilat. Yoeld alkilat dan umur katalis asam merupakan fungsi daripada komposisi umpan masuk dan kondisi operasi dalam reactor.

Alkilasi Asam Fluorida

                                    Alkilasi dengan menggunakan asam fluoride sebagai katalis telaah dijumpai dalam 2 kelompok operasi pengilangan minyak. Pertama dalam pembuatan komponen dasar utnuk deterjen sintesis, yang diperoleh dari alkilasi benzene dengan olefin yang sesuai, seperti propilena tetramer, olefin yang diturunkan dari perengkahan lili, dan lain-lain. Alkilasi ini banyak dijumpai dalam bidang petrokimia. Kedua dalam pembuatan komponenen blending untuk avgas yang berkualitas tinggi melalui alkilasi isobutana dengan propilena, butilena dan pentilena (amilena).

                                    Proses alkilasi asam fluoride utnuk pembuatan komponen dasar avgas ini telah dikembangkan oleh Philips Petroleum Company dan oleh UOP Company. Operasi proses ini sangan sama dengan operasi alkilasi asam sulfat. Perbedaannya yang sangat penting adalah terletak adalah pada pengolahan asam bekas yang siap dan terus-menerus dapat diregenerasi sehingga konsumsi asam flourida sangat sedikit. Regenerasi asam bekas ini dipengaruhi oleh cara destilasi yang sangat sederhana, dimana asam dapat dipisahkan dari caampurab azeotrop H2O-HF dan polimer yang terbentuk dari proses alkilasi. Titik didih HF pada tekana 1 atm adalah 19,4C dan berat jenisnya 0.988. Tanpa proses regenerasi, baik air maupun polimer akan terakumulasi didalam asam dan akan berpengaruh buruk terhadap yield dan kualitas produk. Asam yang sudah diregenerasi didaur ulang kedalam reactor.