Off‑gas jadi listrik, coke jadi bahan bakar: cara kilang memonetisasi residu cracking

Unit cracking—terutama fluid catalytic cracking/FCC (pemecahan katalitik fraksi berat) dan coker (delayed coking)—menghasilkan dua “produk samping” yang bernilai jika dikelola cerdas: fuel gas ringan dan petroleum coke. Fuel gas ini miskin nilai kalor untuk dijual namun berharga sebagai bahan bakar internal; coke yang kaya karbon, meski tinggi sulfur dan logam, jadi andalan industri semen dan listrik.

Praktiknya sudah lama berjalan. Studi di kilang Kaduna, Nigeria, mencatat fuel gas menyumbang rerata sekitar ~9% bauran energi kilang sepanjang 2000–2011 (sumber: researchgate.net). Sumber industri menegaskan fuel gas “umumnya dibakar di berbagai process heater dan steam boiler di kilang” (ogj.com).

Fuel gas: komposisi dan nilai kalor

Off‑gas ringan dari cracking (fuel gas) kaya hidrokarbon C1–C4, hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), dan komponen ringan lain. Nilai kalor rendahnya (low heating value, LHV) sering hanya “beberapa ratus” BTU/ft³—BTU/ft³ adalah satuan energi per volume gas—sehingga tidak menarik sebagai produk jual, namun sangat bernilai untuk bahan bakar on‑site.

Dalam praktiknya, fuel gas kilang diblending dan dibakar di process heater, steam boiler, serta turbin gas untuk memasok panas dan daya. Rujukan industri menyebutnya “umumnya digunakan sebagai bahan bakar di berbagai process heater dan steam boiler” (ogj.com).

Membersihkan (cleaning) lalu mencampur (blending) fuel gas adalah praktik rutin sebelum pembakaran. Contoh opsi pembersihan di hulu adalah penghilangan CO2/H2S berbasis pelarut amina seperti amine solvent untuk CO2/H2S removal, yang sejalan dengan kebutuhan “cleaned/blended” sebelum masuk burner.

Turbin gas, CHP, dan skema kombinasi

Turbin pembakaran modern mampu membakar refinery gas berkalor rendah: ada unit yang menangani bahan bakar serendah sekitar ~235 Btu/ft³ dan menghasilkan daya 3–50 MW untuk power/CHP (combined heat and power/kogenerasi), memanfaatkan off‑gas kilang (solarturbines.com). Menggunakan fuel gas untuk daya dan uap on‑site—misalnya melalui cogeneration—secara nyata meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi pembelian bahan bakar atau listrik dari luar (solarturbines.com).

Integrasi fuel gas ke skema combined‑cycle atau IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle—pembangkit yang menggabungkan turbin gas dan penghasil uap pemanfaat panas buang/HRSG) mengubah off‑gas yang tadinya “limbah” menjadi sumber panas dan listrik andal. Di utilitas panas/uap tersebut, pengkondisian kimia kerap didukung perangkat akurasi dosis seperti dosing pump. Pada sisi air/steam, paket pengendali kerak seperti scale inhibitors dan proteksi material seperti corrosion inhibitors tersedia luas di pasar untuk menjaga keandalan peralatan.

Secara agregat, optimalisasi penggunaan fuel gas on‑site—dari sistem blending yang dioptimasi, pembakaran di turbin/boiler, hingga diarahkan ke produksi H2—dapat memasok sekitar 5–15% atau lebih dari kebutuhan energi kilang (rujukan: researchgate.net, solarturbines.com), seraya menekan flaring dan pembelian energi eksternal.

Hidrogen dari fuel gas dan LPG

Karena upgrading kaya hidrogen (hydrocracking, hydrotreating, coker) cenderung meningkatkan keluaran fuel gas, banyak kilang mengejar nilai tambah lebih tinggi. Studi menyarankan mengalihkan fuel gas (dan produk samping LPG) ke steam‑reforming untuk memenuhi kenaikan kebutuhan H2 (hidrogen) di kilang bersih (ogj.com). Tinjauan yang sama menekankan bahwa “refiner dengan permintaan hidrogen yang meningkat” sebaiknya “mempertimbangkan produksi hidrogen tambahan dari arus fuel gas” (ogj.com).

Memproses crude yang lebih berat cenderung menghasilkan surplus fuel gas dan bahkan “sesekali membatasi pengolahan crude” jika tidak dimanfaatkan efisien (ogj.com).

Skala dan sifat petroleum coke

Cracking yang lebih berat—terutama delayed coking—menghasilkan padatan petroleum coke (petcoke) berkadar karbon sangat tinggi, sekitar ~90% C. Produksinya kira‑kira 31 kg per ton crude yang diproses (sciencedirect.com), yang mengimplikasikan skala sekitar 70 juta ton per tahun secara global pada 2015 (sciencedirect.com).

Coke ini sangat tinggi sulfur (5–7 wt%) dan logam (Ni, V hingga ratusan ppm) (sciencedirect.com, sciencedirect.com), sehingga pembakaran langsung menantang akibat fouling abu dan emisi.

Opsi pemanfaatan ulang coke

• Bahan bakar kiln semen: Sekitar 80% produksi petcoke dunia dibakar sebagai bahan bakar di industri berintensitas energi (utamanya semen dan pembangkit) (cwgrp.com). Pabrik semen Nesher Israel (Rabigh) didesain menembakkan 80% kebutuhan energinya dari petroleum coke, dan laporan operasi menunjukkan pembakaran stabil 100% petcoke setelah penyesuaian parameter (id.scribd.com). (Sulfur dikelola via kiln scrubber atau blending.)
• Pembangkit listrik/gasifikasi: Petcoke dapat menggantikan batubara di boiler konvensional atau digasifikasikan. IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) mampu mengonversi petcoke menjadi syngas untuk turbin gas, menghasilkan listrik dan steam bertekanan tinggi untuk penggunaan dalam pabrik (sciencedirect.com). (Steam menggerakkan kompresor/pompa atau memasok panas proses.) Saat co‑firing di boiler konvensional, petcoke bisa memasok baseload, namun logam tinggi di abu (Ni, V) memicu korosi dan polutan di ujung cerobong (sciencedirect.com). Gasifikasi/IGCC sebagian mengatasi ini melalui pembersihan gas. Dalam praktik, sebagian kilang dan utilitas membakar campuran petcoke‑batubara atau mengoperasikan boiler petcoke dedicated untuk membebaskan gas alam.
• Kalsinasi untuk elektroda: Sebagian petcoke (calcined petroleum coke/CPC) dijual ke smelter aluminium untuk anoda; petcoke mentah dikalsinasi sekitar ~1300°C untuk menghilangkan volatile matter. Ini pasar by‑product yang umum, meski biasanya terpisah dari pengelolaan limbah kilang.

Pembuangan dan kontrol dampak

Jika opsi reuse terbatas, coke ditangani sebagai limbah—umumnya dikategorikan sebagai non‑hazardous industrial fuel alih‑alih ditimbun. Coke pada katalis FCC yang “terbakar habis” di regenerator jarang masuk aliran limbah. Tumpukan petcoke yang dihancurkan harus mencegah emisi debu karena debu lepas berpotensi mencemari udara lokal. Pembuangan di bawah regulasi ketat kemungkinan menuntut landfill aman (mengacu kandungan logam berat), namun ini jarang karena tingginya permintaan petcoke sebagai bahan bakar murah (cwgrp.com).

Ringkasan temuan dan implikasi

Fuel gas dari cracking—setelah dibersihkan/diblending—lazim dibakar di boiler, heater, atau turbin (dan semakin diarahkan ke produksi H2) untuk memenuhi sekitar 5–15% atau lebih kebutuhan energi kilang (researchgate.net; ogj.com; solarturbines.com). Petroleum coke hampir tak pernah “dibuang” begitu saja—sekitar 80% dibakar sebagai bahan bakar di kiln semen atau pembangkit (cwgrp.com), sisanya diproses untuk elektroda atau digasifikasikan untuk memasok listrik dan steam (sciencedirect.com). Jalur pemanfaatan ini mengubah residu kilang menjadi energi dan bahan baku yang bernilai, memangkas pembuangan dan pembelian energi eksternal—memperbaiki margin.

Sumber dan catatan metodologi

Industry studies dan laporan (Applied Petrochem. Res., Oil & Gas J.) serta analisis global menyediakan data yield dan pemanfaatan (researchgate.net, ogj.com). Statistik reuse (mis. 80% petcoke dibakar di semen/pembangkit) berasal dari analisis pasar (cwgrp.com). Metrik teknis (mis. 31 kg coke/ton crude) bersumber dari ulasan analitik bahan bakar (sciencedirect.com, sciencedirect.com). Tautan inline mengidentifikasi semua data dan klaim.