Perengkahan Katalitik

Suatu barel minyak mentah menghasilkan beragam produk, tetapi tidak semuanya mempunyai nilai yang sama bagi kita. Bensin adalah produk minyak bumi yang paling banyak dibutuhkan. Fraksi bensin siap pakai yang langsung berasal dari minyak mentah dapat meringankan permintaan akan bensin.

Berdasarkan model OWEM (OPEC World Energy Model), permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (2002-2010) diperkirakan meningkat sebesar 12 juta barel per hari (bph) menjadi 89 juta bph atau tumbuh rata-rata 1,8% per tahun. Sedangkan pada periode berikutnya (2010-2020), permintaan naik menjadi 106 juta bph dengan pertumbuhan sebesar 17 juta bph.

Dengan permintaan bensin yang tinggi, seseorang mendapatkan gagasan yang cerdik, yaitu jika kamu mengambil suatu fraksi hidrokarbon yang bobot molekulnya lebih tinggi dan memecahkannya menjadi rantai-rantai yang lebih kecil, hidrokarbon-hidrokarbon dengan bobot molekul yang lenih rendah dapat digunakan untuk bensin. Gagasan perengkahan katalitik (catalytic cracking) telah lahir.

Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin. Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin (bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil pentana) yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon.

Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu :

a.    Cara panas (thermal cracking), yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah.

b.    Cara katalis (catalytic cracking), yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium

c.    Hidrocracking, merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi. Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.

Dalam suatu pabrik perengkahan katalitik (di Texas disebut “cat crackers”), fraksi-fraksi yang terletak dalam kisaran C₁₂ sampaiC₂₀dipanaskan dengan kondisi tanpa udara dengan menggunakan katalis. Proses ini menyebabkan alkana-alkana (senyawa-senyawa yang mengandung karbon dan hydrogen dengan hanya mempunyai ikatan tunggal karbon-karbon) berantai panjang pecah menjadi alkana dan alkena (hidrokarbon yang memiliki paling sedikit satu ikatan rangkap dua karbon-karbon) yang lebih kecil.

Sebagai contoh, misalkan C₂₀H₄₂ dan “merengkahnya” :

CH₃ – (CH₂ )₁₈ – CH₃ → CH₃ – (CH₂ )₈ – CH₃ + CH₃ ꞊ CH – (CH₂ )₇ – CH₃  

Proses ini menghasilkan hidrokarbon-hidrokarbon yang berguna dalam pembuatan bensin. Pada kenyataanya, ikatan-ikatan rangakap dua memberikannya nilai oktana yang lebih tinggi.

Perengkahan katalitik dilakukan pada fraksi yang digunakan untuk kerosen dan bahan bakar jet. Tetapi agar dapat menghasilkan lebih banyak bensin, perengkahan katalitik juga dilakukan pada fraksi yang digunakan untuk minyak bakar.