Ditulis oleh Amansyah Muhammad
Paper ini membahas tentang kebutuhan pemodelan yang maju dalam industri petrokimia, khususnya ketika harus memperhitungkan senyawa belerang. Para peneliti telah mengembangkan suatu metode berdasarkan maksimisasi entropi Shannon yang dapat merekonstruksi komposisi molekular dari minyak gas vakum dan minyak gas atmosfer termasuk senyawa belerang, bahkan jika hanya sedikit informasi global yang tersedia. Pekerjaan unik dari penelitian ini adalah hasil rekonstruksi dibandingkan dengan komposisi yang ditentukan secara analitis menggunakan kromatografi gas 2D yang komprehensif, yang dihubungkan dengan detektor ionisasi nyala dan detektor chemiluminescence belerang selektif, di samping properti global seperti kurva titik didih dan kepadatan. Distribusi jumlah karbon yang direkonstruksi untuk kelompok global (n-parafin, isoparafin, naften, dan aromatik) serta distribusi senyawa belerang menunjukkan kesesuaian yang baik dengan data analitis, dengan deviasi standar maksimum 1% atau kurang. Sangat penting bahwa perpustakaan molekular yang digunakan untuk mewakili bahan bakar berbasis pada database yang cukup besar dari bahan bakar yang telah dicirikan secara ekstensif.
Pabrik kimia dan kilang minyak biasanya memproses aliran yang mengandung campuran dari ratusan bahkan ribuan spesies hidrokarbon. Aliran ini digunakan sebagai bahan baku dalam reaktor dan operasi unit seperti hydrocracker, delayed coker, steam cracker, gasifier, dan banyak lagi. Dalam upaya memodelkan unit-unit ini menggunakan model simulasi yang berbasis fundamental, komposisi rinci dari bahan baku adalah prasyarat yang penting. Beberapa teknik analitis saat ini tersedia, yang dapat menyediakan jenis komposisi terperinci ini. Sebagai contoh, GC GC komprehensif yang ditingkatkan dengan beberapa jenis detektor yang berbeda, FID, SCD, NCD, dan TOF-MS, mampu mengkuantifikasi hidrokarbon murni serta hidrokarbon yang mengandung belerang dan nitrogen dengan membagi senyawa berdasarkan nama kelompok, yaitu kelas senyawa, dan nomor karbon. Kelemahan utama dari teknik analitis ini adalah bahwa mereka memakan waktu dan rentan terhadap kesalahan. Akibatnya, teknik-teknik ini jarang digunakan dalam operasi dan penjadwalan pabrik.
Eksperimental dan Metodologi:
Tidak banyak data eksperimental rinci yang tersedia tentang komposisi terperinci minyak gas dan minyak gas vakum (VGO). Karena itu, analisis komposisi bahan baku beberapa feedstock industri yang termasuk dalam keluarga minyak gas dan VGO telah dilakukan. Minyak gas A, B, dan C dianalisis dengan komposisi terperinci yang sebelumnya dipublikasikan oleh Dijkmans et al. Komposisi unsur VGO ditentukan menggunakan Flash EA2000 yang dilengkapi dengan TCD. Densitas ditentukan menggunakan densimeter DA-100M dari Mettler Toledo dan kurva titik didih ASTM-D1160 ditentukan menggunakan alat distilasi vakum B/R 1100 dari B/R Instrument Corporation. Untuk analisis komposisi terperinci, digunakan pengaturan GC GCFID dari Thermo Scientific. Kita dapat melihat bahwa metode yang digunakan melibatkan pengumpulan data eksperimental dari berbagai sumber dan menggunakan berbagai alat pengukuran untuk mendapatkan komposisi bahan baku. Peneliti telah menggunakan data yang sudah diterbitkan dan melengkapi dengan analisis mereka sendiri menggunakan teknologi seperti kromatografi gas dan distilasi vakum.
Hasil dan Diskusi:
Hasil rekonstruksi hidrokarbon untuk minyak gas vakum (VGO) diverifikasi dan dibandingkan dengan hasil analitis. Rekonstruksi dilakukan berdasarkan analisis PINA, kurva titik didih ASTM-D2887, densitas, dan rasio H/C dari bahan baku. Metode yang sebelumnya dijelaskan digunakan untuk merekonstruksi tiga VGO yang dianalisis menggunakan pengaturan GC GCFID. Misalnya, Tabel 4 menunjukkan indeks komersial analitis dan yang direkonstruksi dari VGO A, di mana algoritma dapat memprediksi semua indeks komersial yang ditentukan dengan akurat. Perbedaan yang lebih besar terkait dengan titik didih awal dan akhir dari kurva distilasi disebabkan oleh deviasi standar yang lebih besar dan kesalahan analitis yang lebih besar. Figur 1 menunjukkan distribusi karbon analitis dan yang direkonstruksi dari berbagai grup (n-parafin, isoparafin, naften, dan monoaromatik).
Kesimpulan:
Metode rekonstruksi berdasarkan maksimisasi entropi Shannon diperkenalkan, yang dapat merekonstruksi komposisi terperinci dari bahan baku hingga minyak gas vakum termasuk hidrokarbon yang mengandung belerang. Perpustakaan metode mencakup hidrokarbon hingga nomor karbon 45 dan dibagi menjadi 15 keluarga kimia: n-parafin, isoparafin, olefin, mononaften, dinaphten, trinaphten, monoaromatik, naphthenoaromatik, diaromatik, naphthenodiaromatik, triaromatik, tetraaromatik, tiol/sulfida, benzotiofen, dan dibenzotiofen. Untuk semua bahan baku yang diuji, distribusi nomor karbon yang direkonstruksi dari semua bahan baku sesuai dengan data analitis, meskipun ada jutaan komposisi yang memenuhi semua spesifikasi yang ditetapkan oleh batas kondisi. Rekonstruksi VGO menunjukkan bahwa fraksi massa yang direkonstruksi dari grup global (n-parafin, isoparafin, naften, dan aromatik) sesuai dengan yang diukur secara analitis.
