MAKALAH COKE(KOKAS) MINYAK BUMI

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Kokas minyak bumi, coke atau yang disingkat Petcoke adalah bahan padat karbon yang berasal dari penyulingan minyak bumi paling akhir, dan merupkan salah satu jenis kelompok bahan bakar yang di dapatkan pada proses perekahan proksi. Coke berasal dari proses Cracking terakhir dari sebuah rekayasa kimia berbasis Termo yang membagi rantai panjang hidrokarbon minyak menjadi rantai yang lebih pendek yang terjadi dalam unit yang disebut unit coker (Coker Units)

Jenis lainnya dapat ditemukan pada Batubara, dinyatakan secara ringkas kokas adalah produk karbonisasi fraksi hidrokarbon yang mendidih dalam keadaan suhu tinggi yang diperoleh dalam pengolahan minyak bumi (residu berat). Coke juga di produksi dalam produksi minyak mentah sintesis atau disinkronkn dari bitumen yang di ekstrak dari minyak kanada dan dari minyak Orinoco ,Venezuela.

1.2.Tujuan Penulisan

1. Sebagai media sosialisasi dan informasi tentang manfaat dan bebrbagai proses yang terjadi pada coke units

2. Sebagai referensi bagi mahasiswa untuk membuat makalah tentang coke units

1.3. Ruang Lingkup

Ruang lingkup dari penulisan makalah ini adalah mencakup aspek tentang coke units dan pengolahannya

1.4 Sumber Data

1. Referensi pengertian dan jenis-jenis Coke

2. Referensi Proses dan pemanfaatan coke

1.5. Metode

Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah dengan menggunakan metode tinjauan dari beberapa sumber yang berkompeten dalam coke Units

BAB II

TINJAUAN SECARA TEORITIS

2.1 Defenisi Kokas

Kokas merupakan hasil pirolisis dari bahan organik dengan kandungan karbon yang sangat tinggi yang mana setidaknya bagian di dalam kokas tersebut telah melewati fase cair atau kristal-cair selama proses karbonisasi dan terdiri dari karbon non-grafit.

Kebanyakan bahan-bahan pembentuk kokas adalah karbon yang dapat berbentuk grafit. Struktur mereka adalah campuran dari tekstur optik dengan berbagai ukuran, dari isotropik optik hingga anisotropi (-200um diameter). (Bahan Bacaan OJT CE Meter)

Kokas merupakan produk yang terbesar tonasenya hasil destilasi batubara. Kebutuhan akan kokas bergantung pada kebutuhan akan baja. Kira-kira 98 persen produksi ter batubara didapat dari tanur hasil sampingan. Dewasa ini, dengan banyaknya aromatik yang dihasilkan industri migas, hasil utama distilasi batubara beralih menjadi penyediaan kokas untuk industri baja. Walaupun kokas dapat juga dibuat dari migas, ada dua macam prosedur pengkokasan batubara, yaitu proses sarang tawon (bee – hive) dan proses hasil samping (by – product). Proses sarang tawon merupakan proses yang sangat kuno. Pada tabor hasil sampingan, muatan berupa batubara, yang campurannya diatur dengan teliti, dipanaskan dari dua sisi sehingga kalor mengalir ke tengah, dengan demikian menghasilkan kokas yang lebih kecil dan lebih padat dari yang dihasilkan pada tanur sarang tawon. (George T. Austin, 1985).

Bila batubara dipirolisis atau di destilasi dengan memanaskannya tanpa kontak dengan udara, ia akan terkonversi menjadi zat padat, cair, dan gas. Dalam prakteknya, suhu tanur dijaga diatas 900º C, tetapi bisa juga berkisar antara 500º C sampai 1000º C. Produk utamanya (menurut beratnya) adalah kokas. Jika unit itu menggunakan suhu 450º C sampai 700º C, proses tersebut disebut karbonisasi suhu rendah (low- temperature carbonization), sedangkan pada suhu diatas 900º C, disebut karbonisasi suhu tinggi ( high- temperature carbonization). Kokas merupakan bahan baku dalam pembuatan anoda karbon yang akan digunakan dalam proses elektrolisis sebagai kutub positif. (Bahan bacaan OJT CE Meter)

2.2 Jenis-jenis kokas

Jenis-jenis kokas dapat dijabarkan sebagai berikut :

a. Green Coke adalah hasil karbonisasi padatan yang utama yang dihasilkan dari pemanasan fraksi karbon pada temperatur dibawah 9000K (juga disebut kokas baku)

b. Calcined Coke adalah kokas yang berasal dari minyak bumi atau kokas dari hasil pengolahan batubara dengan sebuah fraksi massa dari hidrogen kurang dari 0,1% berat. Kokas jenis ini dihasilkan melalui pemanasan dari Green Coke hingga suhu kira-kira 1600 K.

c. Petroleum Coke adalah hasil karbonisasi dari fraksi didih karbon yang terbentuk dalam proses pengolahan minyak bumi

d. Coal Derived Pitch Coke adalah hasil karbonisasi padatan yang paling utama dalam industri yang dihasilkan dari coal-tar-pitch atau ter (aspal).

e. Metallurgical Coke yang dihasilkan melalui karbonisasi batubara atau campuran batubara pada temperatur hingga diatas 1400 K untuk menghasilkan bahan karbon makroporos yang kuat.

f. Delayed Coke adalah bentuk yang paling umum digunakan untuk hasil karbonisasi utama pada fraksi didih hidrokarbon melalui proses pemasakan kokas. Delayed Coke memiliki tingkat grafit yang lebih baik dibandingkan dengan kokas yang dihasilkan dengan proses lain bahkan dengan bahan dasar yang sama. Hasil utama dari delayed coke ini adalah sponge coke dan needle coke. Shot coke juga dihasilkan seperti timbunan bola dengan diameter 1-2 mm, tapi tidak memiliki nilai jual.

g. Sponge Coke memiliki tekstur optik yang tak-terorientasi (tak-terarah) dan digunakan sebagai pengisi untuk elektroda pada industri aluminium.

h. Needle Coke adalah bentuk umum yang digunakan untuk kokas jenis khusus dengan tingkat grafit yang tinggi yang dihasilkan dari struktur mikrokristal yang dimilikinya. (Harry Marsh, 1989)

2.3 Pengotor Kokas dan Pengaruhnya

Kualitas dan bahan-bahan dari green coke sangat erat hubungannya dengan sumber bahan mentah dan proses pemasakan kokas. Umumnya minyak mentah yang berasal dari Cina mengandung sulfur dan vanadium yang rendah tapi tinggi kandungan kalsium, silikon, dan nikel. 70% sulfur dan 90% dari pengotor logam terkonsentrasi dalam green coke.

Yang menarik perhatian bagi para pengguna petroleum coke adalah kadar pengotor di dalamnya dan struktur fisika dari kokas tersebut. Pengotor tersebut dapat terbentuk dari elemen-elemen yang terikat secara kimia dalam membentuk kokas. Molekul-molekul seperti sulfur, vanadium, dan nikel.

Kotoran (impurities) tersebut juga dapat terbentuk dari elemen-elemen yang memang ada di dalam kokas tersebut seperti silikon, besi, natrium, dan kalsium.

1. Sulfur : adalah elemen yang paling umum dijumpai di dalam minyak mentah. Jumlah sulfur dalam petroleum coke sangat diperhatikan bagi para pengguna. Konsentrasi yang tinggi di dalam kokas yang membentuk anoda dapat menyebabkan masalah lingkungan pada produksi anoda karena semua sulfur tersebut dilepaskan dalam bentuk SO2/SO3 ke atmosfer.

2. Vanadium : terkandung di dalam minyak mentah dan residunya hampir secara kuantitatif ditemukan sebagai senyawa kompleks purin di dalam kokas. Jumlah vanadium yang ada sangat diperhatikan dalam pembuatan anoda karena konsentrasi yang tinggi meningkatkan reaktifitas udara pada anoda. Dalam produksi aluminium (proses peleburan) vanadium dikurangi dan ditemukan, sebagai pengotor dalam logam tersebut.

3. Nikel : terkandung di dalam minyak mentah dan seperti vanadium hampir secara kuantitatif dapat ditemukan di dalam kokas. Layaknya vanadium, nikel akan berakhir di dalam aluminium.

4. Natrium : terjadi sebagai kontaminan dalam produksi minyak mentah. Jika ini tidak dihilangkan maka natrium akan berakhir di dalam kokas. Sodium (natrium) memiliki dampak terhadap reaktifitas karboksi dari anoda.

5. Besi : terjadi sebagai kontaminan yang masuk kedalamnya dan seperti vanadium dan nikel yang akan berakhir sebagai pengotor dalam aluminium

6. Kalsium : muncul sebagai senyawa organik maupun anorganik. Senyawa anorganik ada dalam bentuk CaCl2, CaCO3 dan CaSO4, sementara senyawa organik Ca terikat kepada asam naftenik dan asam fenolik. Ca memiliki dampak negatif terhadap reaktifitas CO2 dari kokas. (Liu Fengqin, 2004)

Unsur-unsur di dalam petroleum coke yang dapat mempengaruhi kinerja anoda dalam proses elektrolisis dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini :

Elements		Typ. Values	Metal Quality	Anodes Consumption/ Energy Consumption	Current Efficiency	Pollution

S %		0.5 - 3.5				O
H %		0.05 - 0.10				O
Si	ppm	50 – 250	O
Fe	ppm	50 – 400	O
Ti	ppm	5 – 10	O
Pb	ppm	1 – 10	O			O
Ni	ppm	50 – 220	O	O
V	ppm	30 – 350	O	O	o
Na	ppm	30 – 120		O
K	ppm	5 – 10		O
Ca	ppm	20 – 100		O
P	ppm	1 – 10			o

(Werner K. Fischer, 1995)

Memproduksi kokas dari bahan baku dengan konsentrasi aspal dan resin yang tinggi akan menghasilkan kokas dengan konsentrasi pengotor yang tinggi pula seperti sulfur dan vanadium, menjadikan kokas tersebut tidak sesuai lagi peruntukkannya dalam produksi batangan anoda. Sebuah bahan baku dengan kandungan molekul aromatik yang tinggi, seperti residu vakum dengan kira-kira 50% berat karbon aromatik, menghasilkan kokas yang sesuai untuk elektroda pada proses aluminium. Membuat kokas dari bahan baku dengan kandungan karbon aromatik yang tinggi akan menghasilkan sebuah kokas dengan kualitas yang baik, yang dikenal sebagai needle coke.

Beberapa jenis bahan-bahan dari kokas hasil kalsinasi minyak bumi yang digunakan dalam produksi elektroda dapat dilihat pada tabel 2 berikut : (Markus W. Meier, 1996)

Property	Unit	Typical Value
Water content Oil content Grain size > 8 mm 8 - 4 mm 4 - 2 mm 2 - 1 mm 1 - 0.5 mm 0.5 - 0.25 mm < 0.25 mm Tapped bulk dens. 2 - 1 mm Grain stability 8 - 4 mm Density in xylene Specific electrical resistance	wt. % wt. % wt. % wt. % wt. % wt. % wt. % wt. % wt. % kg/dm³ wt. % kg/dm³ µΩm	0.0 – 0.2 0.10 – 0.30 10 – 20 15 – 25 15 – 25 10 – 20 5 – 15 5 – 15 2 – 8 0.80 – 0.86 75 - 90 2.05 – 2.10 460 - 540

CO₂ reactivity loss 1000 C	wt. %	3 – 15
Air reactivity at 525 C	%/min	0.05 - 0.3
Crystallite size Lc	Ǻ	25 – 32
Ash content	wt. %	0.10 – 0.20
Unsur S	wt. %	0.5 – 3.5
V	ppm	30 - 350
Ni	ppm	50 - 220
Si	ppm	50 - 250
Fe	ppm	50 - 400
Al	ppm	50 - 250
Na	ppm	30 - 120
Ca	ppm	20 - 100
Mg	ppm	10 – 30

(Markus W. Meier, 1996)

2.4 Kegunaan Lain dari Kokas

Berdasarkan pada jenis yang akan diproduksi dan kadar pengotor yang spesifik yang ada dalam hasil akhir, petroleum coke pada dasarnya digunakan untuk tiga jenis pekerjaan.

Jenis pekerjaan ini dapat diklasifikasikan sebagai bahan bakar, elektroda, dan metalurgi. Klasifikasi yang keempat masih relatif baru digunakan, yaitu gasifikasi, yang masih dalam tahap evaluasi bagi perusahaan-perusahaan tapi tidak memberikan hasil yang cukup signifikan pada saat ini.

Penggunaan sebagai bahan bakar

Penggunaan petroleum coke sebagai bahan bakar umumnya masuk kepada dua kategori, bahan bakar untuk pembangkit tenaga uap dan bahan bakar untuk pabrik semen. Untuk penggunaan ini, kokas biasanya dicampur dengan batubara bitumen atau digunakan dalam kombinasi dengan minyak atau gas. Pada umumnya, kokas sebagai bahan bakar digunakan dalam kombinasi dengan batubara bitumen memiliki keuntungan sebagai berikut disamping batubara bitumen itu sendiri :

1. Grinding (penggilingan). Kokas lebih mudah untuk digiling daripada batubara bitumen, dihasilkan dengan biaya penggilingan yang lebih murah dan tidak perlu perawatan yang lebih.

2. Nilai Pemanasan (Heating Value). Nilai pemanasan dari petroleum coke adalah lebih dari 14.000 Btu/lb, dibandingkan dengan 9000 sampai 12.500 Btu/lb untuk batubara.

3. Kandungan abu. Kandungan abu yang sangat rendah (kurang dari 0,5 persen berat) dari kokas menghasilkan biaya pengolahan yang lebih murah.

Penggunaan Untuk Elektroda

Kadar sulfur yang rendah, sponge coke dengan kadar logam yang rendah, setelah proses kalsinasi, dapat digunakan untuk membuat anoda pada industri aluminium. Industri aluminium merupakan industri satu-satunya yang mengkonsumsi kokas paling banyak. Untuk setiap pon dari aluminium yang dihasilkan melalui proses peleburan hampir ½ lb dari kokas hasil kalsinasi yang digunakan.

Needle coke merupakan petroleum coke yang paling banyak dipesan yang dihasilkan dari bahan aromatik dengan kandungan sulfur yang rendah. Penggunaan utama dari needle coke yang dkalsinasi adalah pada pembuatan elektroda grafit untuk dapur elektrik pada industri baja. (Robert A. Meyers, 1986)

Pada dasarnya, anoda prapanggang untuk produksi aluminium terdiri dari sekurang- kurangnya 65% petroleum coke, 20% batang anoda yang didaur ulang, dan 15% coal tar pitch sebagai perekat. Bahan dasar lainnya juga digunakan, atau masih digunakan, sebagai contoh cairan kokas, kokas dari batubara, dan pitch minyak bumi. Dikarenakan jumlahnya yang relatif kecil, tidak ada satu pun dari bahan ini yang sangat mempengaruhi dalam produksi anoda. Petroleum coke yang digunakan untuk pembuatan anoda yang berkualitas dihasilkan dari fraksi minyak berat (heavy residual) dari minyak mentah, melalui sebuah proses yang dikenal dengan istilah delayed coking. Viskositas dari cairan hidrokarbon yang terbentuk pada proses melalui fase transisi dari cairan ke bentuk padat diperoleh dengan cara cracking, dehidrogenasi, dan polimerisasi.

Kokas yang “baru” atau green coke yang dihasilkan belum sesuai sebagai kokas pengisi di dalam elektroda. Kokas ini merupakan sebuah amorf, struktur yang sangat lemah, termasuk di dalam jenisnya 8 – 15 % berat merupakan hidrokarbon yang mudah menguap. Kokas ini juga memiliki reaktifitas yang tinggi dan konduktivitas listrik yang lemah. Sebagai proses lanjutan green coke tadi dilakukan pemanasan yang ditujukan menjadi kokas pengisi dalam elektroda, proses tersebut dikenal sebagai kalsinasi. Selama proses kalsinasi hingga mencapai suhu 13500C, kokas mengecil hingga kira-kira 10 – 14

% berat dan kandungan senyawa volatil berkurang sampai 0,5% berat. Senyawa-senyawa yang mudah menguap ini dilepaskan sebagai gas, seperti CH4, C2H6, H2, H2S, dan CH3SH. Kualitas kokas yang dihasilkan dari kalsinasi dikendalikan oleh komposisi kimia dari bahan baku sebagaimana parameter operasional selama proses coking dan kalsinasi. (Markus W. Meyer, 1996)

Penggunaan metalurgi

Petroleum coke dengan kandungan sulfur yang rendah (2.5% berat atau kurang) dapat digunakan dalam metalurgi besi ketika dicampurkan dengan batubara yang rendah kemampuan menguapnya. Petroleum coke yang digunakan dalam penuangan besi atau untuk pembuatan baja meningkatkan bahan-bahan dari batubara melalui penurunan jumlah zat yang mudah menguap dan meningkatkan nilai rata-rata pemanasan. Kandungan logam dalam kokas tidak menjadi masalah dalam industri metalurgi.

BAB III

PROSES SECARA AKTUAL

Sebagai bentuk komitmen Pertamina untuk memdukung pertumbuhan industri logam alumunium di indonesia, Pertamina turut menyediakan produk Green Coke dengan kadar sulfur rendah dan nilai kalori 7.500- 8.500 Kcal/Kg

Green coke diproses dari senyawa karbon berbentuk padat menggunakan Delayed Cooking Unit yang mampu mengubah minyak berat (Short residue) menjadi Green Coke dengan keunggulan

- Nilai kalori lebih tinggi dari batubara

- Penimbunan mudah dan kurang polusi

- Proses pemecahan (grading) lebih rendah

- Kandungan abu lebih rendah

Green coke banyak digunakan untuk bahan baku pembuatan calcined coke sebagai bahan proses penguraian alumina, selain itu juga digunaan untuk aplikasi bahan bakar pabrik semen, peleburan logam, dan pembangkit listrik, aplikasi reduktor peleburan timah

Product Specification - GREEN COKE

Specification	Test Method	Unit Measurement	Min	Max
Moisture Content	SNI 13-3476-94	% wt	-	-
Volatile Matter	SNI 13-3999-95	% wt (dry)	-	14,5
Ash Content	SNI 13-3476-94	% wt (dry)	-	-
Carbon Content (Fixed)	SNI 13-3479-94	% wt (dry)	80	-
Heating Value	SNI 13-3486-94	Kcal/K	7500	-
Sulfur Content	SNI 13-3481-94	% wt (dry)	-	0,7

Particle Size + 4 Mesh GLC C18 - 30 -

http://www.pertamina.com/

Green petroleum coke.

Proses pengolahan niinyak di Pertainina Unit II Dumai. Melalui dua tahapan, tahapan pertama menghasikkan produk naphta 8%, kerosene dan solar 29 ^%. serta long residu 63%. Long residu sekitar 63 % itu terdiri dari I leavy Vacum Gas oil (HVGO) dan Short Residu. Heavy Vaccum Gas Oil (HVG()) direngkah rnenjadi kerosene, avtur dan solar. Sedangkan short residu direngkah secara termal noenjadi LPG. Naphta. Solar. dan green petroeum coke. Pertamina UP Il Dumai merupakan kilang minyak terbesar yang mengolah short residu menjadi green petroleum coke.

Green petrolezun coke dengan unsur kandungan utama adalah karbon banyak dimanfaatkan sebagai carbon aktif dan sebagai bahan semikonduktor. Green petroleum coke yang dihasilkan Pertamina UP Il Dumai melalui kilang Delayed Coking Unit (DCU) dengan kapasitas 35.200 barel per hari mengubah fraksi-fraksi niinyak yang lebih ringan dengan cara thermal cracking. Dalam termal cracking terjadi perengkahan hidrokarbon berat menjadi hidrokarbon rantai pendek pada temperatur tinggi. Padatan green petroleum coke terbentuk dari reaksi polimerisasi rantai karbon sebagai reaksi samping dari proses endotermik bertemperatur tinggi dan dikalsinasi pada temperature 1250 ^oc

Kadar kalori yang dimiliki oleh green petroleum coke lebih tinggi dari kadar kalori yang miliki oleh batu bara. Kadar kalori green petroleum coke adalah 7.500 —8.500 k kal/kg scdangkan batu bara 5.000 - 6.000 k kal/kg dan juga abu Sisa pembakaran yang dihasilkan oleh green pelroleum coke lebih kecil dari batu bara.

Blog Sazili

Search This Blog