Cara Mendesign Vacuum Gas Oil Distilasi pada Proses Pembuatan White Oil

Desain distilasi Vacuum Gas Oil (VGO) untuk proses pembuatan white oil adalah bagian krusial karena menentukan kualitas feed ke unit hydrotreating. Kita bahas secara engineering approach (step-by-step) supaya bisa langsung dipakai untuk perancangan.

---

1. Tujuan Distilasi Vacuum Gas Oil Distilasi dalam White Oil

VGO diambil dari Vacuum Distillation untuk:

• Memisahkan fraksi berat tanpa cracking

• Menghasilkan lube oil fraction

• Menghindari degradasi termal

Rentang boiling point:

• ± 350°C – 550°C (at atmospheric equivalent)

---

2. Prinsip Dasar Vacuum Distillation

Tekanan diturunkan agar:

• Titik didih turun

• Mencegah thermal cracking

Contoh:

• Pada 1 atm: 500°C

• Pada vakum (~50 mmHg): bisa turun ke ±350°C

➡️ Ini menjaga struktur hidrokarbon tetap stabil

---

3. Komponen Utama Sistem

A. Vacuum Distillation Column

• • Tipe: Packed column (lebih umum dari tray)

  • Tinggi: 20–40 meter (tergantung kapasitas)

  • Diameter: ditentukan dari vapor load

B. Vacuum System

Menggunakan:

• • Steam ejector atau vacuum pump

C. Furnace (Heater)

• • Memanaskan feed sebelum masuk kolom

  • Temperatur: 350–400°C

D. Condenser & Cooler

• • Mengkondensasikan overhead vapor

---

4. Langkah-Langkah Design

STEP 1 – Data Feed

Contoh data:

• • Flow rate: 100 ton/jam

  • Komposisi: campuran C20–C50

  • TBP curve (True Boiling Point) → WAJIB

---

STEP 2 – Tentukan Cut Point

Target produk:

• • Light VGO

  • Heavy VGO

  • Residue

Contoh:

• • LVGO: 350–450°C

  • HVGO: 450–550°C

---

STEP 3 – Neraca Massa

Gunakan:

$$F=D+B$$

Dimana:

• • F = feed

  • D = distillate

  • B = bottom

Jika multi-cut:

F=D1+D2+BF=D1​+D2​+B

---

STEP 4 – Neraca Energi

Gunakan:

Q=m⋅Cp⋅ΔTQ=m⋅Cp​⋅ΔT

Untuk furnace duty

Dan:

Qcond=m⋅λQcond​=m⋅λ

Untuk condenser

---

STEP 5 – Desain Kolom (Kunci)

Pilihan: Packed Column

Kenapa?

• • Pressure drop rendah (penting untuk vakum)

  • Efisiensi tinggi

Hitung Height of Packing:

$$H=NTU\times HTU$$

Dimana:

• • NTU = Number of Transfer Units

  • HTU = Height Transfer Unit

---

STEP 6 – Diameter Kolom

Gunakan konsep flooding velocity:

V=KρL−ρVρVV=KρV​ρL​−ρV​​​

Dimana:

• • K = konstanta (dari packing)

  • ρL = densitas liquid

  • ρV = densitas vapor

➡️ Diameter:

D=4QπVD=πV4Q​​

---

STEP 7 – Sistem Vakum

Target tekanan:

• • 10 – 50 mmHg

Kebutuhan steam ejector:

• • Ditentukan dari vapor load

---

STEP 8 – Heat Integration

Gunakan:

• • Feed preheater

  • Heat exchanger network

➡️ Menghemat energi furnace

---

5. Parameter Operasi Penting dalam Vacuum Gas Oil Distilasi

• Pressure: 10–50 mmHg

• Temperature inlet: 350–400°C

• Reflux ratio: rendah (karena vakum)

• Residence time: harus pendek

---

6. Tantangan Desain

A. Thermal Cracking

➡️ Solusi:

• • Jaga waktu tinggal rendah

  • Gunakan film evaporator jika perlu

B. Pressure Drop

➡️ Solusi:

• • Gunakan structured packing

C. Fouling & Coke

➡️ Solusi:

• • Material tahan suhu tinggi

  • Cleaning schedule

---

7. Integrasi dengan Proses White Oil

Output VGO akan masuk ke:

• Hydrotreating

• Hydrogenation

Kualitas VGO menentukan:

• Konsumsi H₂

• Umur katalis

• Warna produk akhir

---

8. Rule of Thumb Design

• Diameter awal:

  • 1–3 m (pilot)

  • 5–10 m (industri)

• Tinggi packing:

  • 10–20 m

• Pressure drop:

  • < 5 mmHg

---

9. Insight Engineering (Praktis)

Dalam industri:

• Software yang dipakai:

  • Aspen HYSYS

  • Aspen Plus

• Model:

  • Peng-Robinson EOS

---

Kesimpulan – Vacuum Gas Oil Distilasi

Desain distilasi VGO untuk white oil berfokus pada:

1. Operasi vakum untuk mencegah cracking

2. Kolom dengan pressure drop rendah

3. Kontrol suhu & residence time