1. PROSES PEMBENTUKAN
MINYAK BUMI DAN GAS ALAM
Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau
kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area
di kerak bumi. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan,
tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa
organisme tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur.
Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh
tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan
suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik tersebut dan
mengubahnya menjadi minyak dan gas.
Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap.
Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap.
Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
Dewasa
ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya
minyak bumi, antara lain:
1. Teori Anorganik
(Abiogenesis)
Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas
dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena.
Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan
bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada
karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan
bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi
terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan
tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa
batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan
seperti dibawah ini:
Berdasarkan
teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu :
a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot)
Reaksi yang
terjadi:
alkali metal +
CO2 
karbida
karbida
karbida + H2O ocetylena
ocetylena
C2H2 C6H6 komponen-komponen lain
C6H6 komponen-komponen lain
Dengan kata lain
bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu
tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan
terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi.
Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi.
b. Teori karbida
panas dengan air (Mendeleyef)
Asumsi yang
dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan
dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di
alam.
2.Teori
Organik (Biogenesis)
 |
Berdasarkan teori Biogenesis, minyak
bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus
karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi,
yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon
diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon
dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh
organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan
kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan
mikroorganisme).
|
P.G. Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan.
Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak bumi berasal dari zat organik yaitu:
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.
- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.
- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.
- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.
- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
Proses pembentukan minyak bumi
terdiri dari tiga tingkat, yaitu:
1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
Proses kimia
organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun
berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta
penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh
Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah:
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai.
Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan.
Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang.
Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi.
Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai.
Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan.
Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang.
Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi.
Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
Ada beberapa hal yang mempengaruhi peristiwa
diatas, diantaranya:
1. Degradasi thermal
Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis
Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi
Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri.
Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
1. Degradasi thermal
Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis
Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi
Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri.
Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
Zat organik
sebagai bahan sumber
Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
2. KOMPOSISI
PENYUSUN MINYAK BUMI dan GAS ALAM
Minyak bumi dan
gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa organik lain.
Komponen hidrokarbon adalah komponen yang paling banyak terkandung di dalam
minyaak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri dari alkana suku rendah, yaitu
metana, etana, propana, dan butana. Selain alkana juga terdapat berbagai gas
lain seperti karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), beberapa sumur
gas juga mengandung helium.
Sedangkan
hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan
sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya
adalah Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen
logam terutama Nikel, Besi dan Tembaga. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi
dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari daerah ke daerah lainnya.
Perbandingan
unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi.
Berdasarkan hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :
·
Karbon
: 83,0-87,0 %
·
Hidrogen
: 10,0-14,0 %
·
Nitrogen
: 0,1-2,0 %
·
Oksigen
: 0,05-1,5 %
·
Sulfur
: 0,05-6,0 %
Struktur
hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:
1. Alkana (parafin) CnH2n + 2 , alkana
ini memiliki rantai lurus dan bercabang,
fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak
mentah.
2. Sikloalkana (napten) CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu
siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
1. Alkana (parafin)
CnH2n + 2 , alkana
ini memiliki rantai lurus dan bercabang,
fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak
mentah.2. Sikloalkana (napten)
CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu
siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
siklopentana
|
sikloheksana
|
3. Aromatik CnH2n -6
CnH2n -6
aromatik memiliki cincin 6
|
Aromatik
hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi
sangat diperlukan dalam bensin karena :
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit.
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit.
Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak
bumi:
1.
Senyawaan Sulfur
Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.
Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.
2.
Senyawaan Oksigen
Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam alifatik.
Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam alifatik.
3.
Senyawaan Nitrogen
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral encer.
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral encer.
4.
Konstituen Metalik
Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline, menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace (bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan refractory itu.
Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline, menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace (bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan refractory itu.
TAMBAHAN :
Komponen
Penyusun Minyak Bumi:
1 Senyawa
Hidrokarbon Alifatik Rantai Lurus
Disebut
juga alkana atau normal parafin. Senyawa ini banyak terdapat dalam gas alam dan
minyak bumi yang memiliki rantai karbon pendek
2 Senyawa
Hidrokarbon Bentuk Siklik
Senyawa
hidrokarbon siklik adalah senyawa hidrokarbon golongan sikloalkana atau
sikloparafin. Senyawa hidrokarbon ini memiliki rumus molekul sama dengan
alkena, tetapi tidak memiliki ikatan rangkap dua dan membentuk struktur cincin.
Pada umumnya, senyawa hidrokarbon siklik dalam minyak bumi berupa campuran
siklopentana dan sikloheksana yang disebut naften. Dalam minyak bumi,
antarmolekul siklik tersebut kadang – kadang bergabung membentuk suatu molekul
yang terdiri atas beberapa senyawa siklik.
3 Senyawa
Hidrokarbon Alifatik Rantai Bercabang
Contoh :
isoalkana atau isoparafin
Jumlah
senyawa hidrokarbon ini tidak sebanyak senyawa hidrokarbon alifatik rantai
lurus dan senyawa hidrokarbon bentuk siklik.
4 Senyawa
Hidrokarbon Aromatik
Merupakan
senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segienam, berikatan rangkap dua
selang – seling, dan senyawa hidrokarbon tak jenuh. Jumlah senyawa hidrokarbon
ini paling sedikit di antara jenis lainnya. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon
aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar
Tabel ini
menyatakan komposisi senyawa hidrokarbon dalam beberapa komponen minyak bumi
|
Komponen
Minyak Bumi
|
% Volume
|
||||
|
n-alkana
|
Sikloalkana
|
Isoalkana
|
Aromatik
|
Residu
|
|
|
Gas
|
100
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Bensin
|
38
|
43
|
20
|
9
|
-
|
|
Kerosin
|
23
|
43
|
15
|
19
|
-
|
|
Solar
|
22
|
48
|
9
|
21
|
-
|
|
Minyak Pelumas
|
16
|
52
|
6
|
24
|
-
|
|
Residu
|
13
|
51
|
1
|
27
|
8
|
Berdasarkan
tabel tersebut, pada umumnya komponen utama senyawa hidrokarbon dalam minyak
bumi adalah sikloalkana. Jenis – jenis minyak bumi yang dijual di pasar,
memiliki komposisi yang berbeda dengan komposisi pada tabel di atas. Hal ini
disebabkan minyak yang dipasarkan telah mengalami proses peningkatan kualitas.
FRAKSI
3. PROSES
PENGOLAHAN MINYAK BUMI
Minyak bumi
biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan
membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal
tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.
Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Secara umum Proses Pengolahan Minyak Bumi
digambarkan sebagai berikut:
1. DESTILASI
Destilasi
adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik
didihnya. Dalam hal ini
adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran
pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah
yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada
bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom
fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan
dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi).
Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Fraksi minyak bumi yang
dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut :
1. Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
2. Gasolin (Bensin)
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
3. Kerosin (Minyak Tanah)
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
4. Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
5. Minyak Berat
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
6. Residu
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
Fraksi-fraksi
minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang
sesuai dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang
meliputi proses cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.
2.CRACKING
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.
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.
Contoh
reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :
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
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.
3. REFORMING
Reforming
adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai
karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua jenis bensin ini memiliki rumus
molekul yang sama bentuk strukturnya yang berbeda. Oleh karena itu, proses ini
juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan
pemanasan.
Contoh reforming adalah sebagai berikut :
Contoh reforming adalah sebagai berikut :
Reforming juga dapat merupakan pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon
parafin menjadi senyawa aromatik dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini
digunakan katalis molibdenum oksida dalam Al2O3 atauplatina dalam
lempung.Contoh reaksinya :
4. ALKILASI dan POLIMERISASI
Alkilasi
merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih
panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl, AlCl3
(suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”
R-CH2-CHR’R”
Polimerisasi
adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut :
M CnH2n Cm+nH2(m+n)
Cm+nH2(m+n)
Contoh
polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana
menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
5. TREATING
Treating adalah pemurnian minyak bumi dengan cara
menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara proses treating adalah sebagai berikut :
·
Copper
sweetening dan doctor treating, yaitu proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak
sedap.
·
Acid
treatment, yaitu proses
penghilangan lumpur dan perbaikan warna.
·
Dewaxing yaitu proses penghilangan wax (n parafin)
dengan berat molekul tinggi dari fraksi minyak pelumas untuk menghasillkan
minyak pelumas dengan pour point yang rendah.
·
Deasphalting yaitu penghilangan aspal dari fraksi yang
digunakan untuk minyak pelumas
·
Desulfurizing
(desulfurisasi), yaitu
proses penghilangan unsur belerang.
Sulfur merupakan
senyawa yang secara alami terkandung dalam minyak bumi atau gas, namun
keberadaannya tidak dinginkan karena dapat menyebabkan berbagai masalah,
termasuk di antaranya korosi pada peralatan proses, meracuni katalis dalam
proses pengolahan, bau yang kurang sedap, atau produk samping pembakaran berupa
gas buang yang beracun (sulfur dioksida, SO2) dan menimbulkan polusi udara
serta hujan asam. Berbagai upaya dilakukan untuk menyingkirkan senyawa sulfur
dari minyak bumi, antara lain menggunakan proses oksidasi, adsorpsi selektif,
ekstraksi, hydrotreating, dan lain-lain. Sulfur yang disingkirkan dari minyak
bumi ini kemudian diambil kembali sebagai sulfur elemental.
Desulfurisasi merupakan proses yang digunakan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi. Pada dasarnya terdapat 2 cara desulfurisasi, yaitu dengan :
Desulfurisasi merupakan proses yang digunakan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi. Pada dasarnya terdapat 2 cara desulfurisasi, yaitu dengan :
1. Ekstraksi
menggunakan pelarut, serta
2. Dekomposisi
senyawa sulfur (umumnya terkandung dalam minyak bumi dalam bentuk senyawa
merkaptan, sulfida dan disulfida) secara katalitik dengan proses hidrogenasi
selektif menjadi hidrogen sulfida (H2S) dan senyawa hidrokarbon asal dari
senyawa belerang tersebut. Hidrogen sulfida yang dihasilkan dari dekomposisi
senyawa sulfur tersebut kemudian dipisahkan dengan cara fraksinasi atau pencucian/pelucutan.
Akan tetapi
selain 2 cara di atas, saat ini ada pula teknik desulfurisasi yang lain yaitu
bio-desulfurisasi. Bio-desulfurisasi merupakan penyingkiran sulfur secara
selektif dari minyak bumi dengan memanfaatkan metabolisme mikroorganisme, yaitu
dengan mengubah hidrogen sulfida menjadi sulfur elementer yang dikatalis oleh
enzim hasil metabolisme mikroorganisme sulfur jenis tertentu, tanpa mengubah
senyawa hidrokarbon dalam aliran proses. Reaksi yang terjadi adalah reaksi
aerobik, dan dilakukan dalam kondisi lingkungan teraerasi. Keunggulan proses
ini adalah dapat menyingkirkan senyawa sulfur yang sulit disingkirkan, misalnya
alkylated dibenzothiophenes. Jenis mikroorganisme yang digunakan untuk proses
bio-desulfurisasi umumnya berasal dari Rhodococcus sp, namun penelitian lebih
lanjut juga dikembangkan untuk penggunaan mikroorganisme dari jenis lain.
Proses ini mulai dikembangkan dengan adanya kebutuhan untuk menyingkirkan kandungan sulfur dalam jumlah menengah pada aliran gas, yang terlalu sedikit jika disingkirkan menggunakan amine plant, dan terlalu banyak untuk disingkirkan menggunakan scavenger. Selain untuk gas alam dan hidrokarbon, bio-desulfurisasi juga digunakan untuk menyingkirkan sulfur dari batubara.
Proses ini mulai dikembangkan dengan adanya kebutuhan untuk menyingkirkan kandungan sulfur dalam jumlah menengah pada aliran gas, yang terlalu sedikit jika disingkirkan menggunakan amine plant, dan terlalu banyak untuk disingkirkan menggunakan scavenger. Selain untuk gas alam dan hidrokarbon, bio-desulfurisasi juga digunakan untuk menyingkirkan sulfur dari batubara.
Proses
Shell-Paques Untuk Bio-Desulfurisasi Aliran Gas
Salah satu lisensi proses bio-desulfurisasi untuk aliran gas adalah Shell Paques dari Shell Global Solutions International dan Paques Bio-Systems. Proses ini sudah diterapkan secara komersial sejak tahun 1993, dan saat ini kurang lebih terdapat sekitar 35 unit bio-desulfurisasi dengan lisensi Shell-Paques beroperasi di seluruh dunia.
Proses ini dapat menyingkirkan sulfur dari aliran gas dan menghasilkan hidrogen sulfida dengan kapasitas mulai dari 100 kg/hari sampai dengan 50 ton/hari, menggunakan mikroorganisme Thiobacillus yang sekaligus bertindak sebagai katalis proses bio-desulfurisasi. Dalam proses ini, aliran gas yang mengandung hidrogen sulfida dilewatkan pada absorber dan dikontakkan pada larutan soda yang mengandung mikroorganisme. Senyawa soda mengabsorbi hidrogen sulfida, dan kemudian dialirkan ke bioreaktor THIOPAQ berupa tangki atmosferik teraerasi dimana mikroorganisme mengubah hidrogen sulfida menjadi sulfur elementer secara biologis dalam kondisi pH 8,2-9. Sulfur hasil reaksi kemudian melalui proses dekantasi untuk memisahkan dengan cairan soda. Cairan soda dikembalikan ke absorber, sedangkan sulfur diperoleh sebagai cake atau sebagai sulfur cair murni. Karena sifatnya yang hidrofilik sehingga mudah diabsorpsi oleh tanah, maka sulfur yang dihasilkan dari proses ini dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan baku pupuk.Tahapan reaksi bio-desulfurisasi dapat digambarkan sebagai berikut :
Salah satu lisensi proses bio-desulfurisasi untuk aliran gas adalah Shell Paques dari Shell Global Solutions International dan Paques Bio-Systems. Proses ini sudah diterapkan secara komersial sejak tahun 1993, dan saat ini kurang lebih terdapat sekitar 35 unit bio-desulfurisasi dengan lisensi Shell-Paques beroperasi di seluruh dunia.
Proses ini dapat menyingkirkan sulfur dari aliran gas dan menghasilkan hidrogen sulfida dengan kapasitas mulai dari 100 kg/hari sampai dengan 50 ton/hari, menggunakan mikroorganisme Thiobacillus yang sekaligus bertindak sebagai katalis proses bio-desulfurisasi. Dalam proses ini, aliran gas yang mengandung hidrogen sulfida dilewatkan pada absorber dan dikontakkan pada larutan soda yang mengandung mikroorganisme. Senyawa soda mengabsorbi hidrogen sulfida, dan kemudian dialirkan ke bioreaktor THIOPAQ berupa tangki atmosferik teraerasi dimana mikroorganisme mengubah hidrogen sulfida menjadi sulfur elementer secara biologis dalam kondisi pH 8,2-9. Sulfur hasil reaksi kemudian melalui proses dekantasi untuk memisahkan dengan cairan soda. Cairan soda dikembalikan ke absorber, sedangkan sulfur diperoleh sebagai cake atau sebagai sulfur cair murni. Karena sifatnya yang hidrofilik sehingga mudah diabsorpsi oleh tanah, maka sulfur yang dihasilkan dari proses ini dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan baku pupuk.Tahapan reaksi bio-desulfurisasi dapat digambarkan sebagai berikut :
·
Absorpsi
H2S oleh senyawa soda
·
Pembentukan
sulfur elementer oleh mikroorganisme
Keunggulan dari proses Shell-Paques adalah :
·
dapat
menyingkirkan sulfur dalam jumlah besar (efisiensi penyingkiran hidrogen
sulfida dapat mencapai 99,8%) hingga menyisakan kandungan hidrogen sulfida yang
sangat rendah dalam aliran gas (kurang dari 4 ppm-volume)
·
pemurnian
gas dan pengambilan kembali (recovery) sulfur terintegrasi dalam 1 proses- gas
buang (flash gas/vent gas) dari proses ini tidak mengandung gas berbahaya, sehingga
sebelum dilepas ke lingkungan tidak perlu dibakar di flare. Hal ini membuat
proses ini ideal untuk lokasi-lokasi dimana proses yang memerlukan pembakaran
(misalnya flare atau incinerator) tidak dimungkinkan.
·
menghilangkan
potensi bahaya dari penanganan solvent yang biasa digunakan untuk melarutkan
hidrogen sulfida dalam proses ekstraksi
·
sifat
sulfur biologis yang hidrofilik menghilangkan resiko penyumbatan (plugging atau
blocking) pada pipa
·
Bio-katalis
yang digunakan bersifat self-sustaining dan mampu beradaptasi pada berbagai
kondisi proses
·
Konfigurasi
proses yang sederhana, handal dan aman (antara lain beroperasi pada suhu dan
tekanan rendah) sehingga mudah untuk dioperasikan
·
Proses
Shell-Paques ini dapat diterapkan pada gas alam, gas buang regenerator amine,
fuel gas, synthesis gas, serta aliran oksigen yang mengandung gas limbah yang
tidak dapat diproses dengan pelarut.
6. BLENDING
Proses
blending adalah penambahan bahan-bahan aditif kedalam fraksi minyak bumi dalam
rangka untuk meningkatkan kualitas produk tersebut. Bensin yang memiliki
berbagai persyaratan kualitas merupakan contoh hasil minyak bumi yang paling
banyak digunakan di barbagai negara dengan berbagai variasi cuaca. Untuk
memenuhi kualitas bensin yang baik, terdapat sekitar 22 bahan pencampur yang
dapat ditambanhkan pada proses pengolahannya.
Diantara bahan-bahan pencampur yang terkenal adalah tetra ethyl lead (TEL). TEL berfungsi menaikkan bilangan oktan bensin. Demikian pula halnya dengan pelumas, agar diperoleh kualitas yang baik maka pada proses pengolahan diperlukan penambahan zat aditif. Penambahan TEL dapat meningkatkan bilangan oktan, tetapi dapat menimbulkan pencemaran udara.
Diantara bahan-bahan pencampur yang terkenal adalah tetra ethyl lead (TEL). TEL berfungsi menaikkan bilangan oktan bensin. Demikian pula halnya dengan pelumas, agar diperoleh kualitas yang baik maka pada proses pengolahan diperlukan penambahan zat aditif. Penambahan TEL dapat meningkatkan bilangan oktan, tetapi dapat menimbulkan pencemaran udara.
BENSIN
4.
Mutu dan Kualitas Bensin
Angka oktana suatu bensin adalah salah satu karakter yang menunjukkan
mutu bakar bensin tersebut, yang dalam prakteknya menunjukkan ketahanan
terhadap ketukan (knocking). Suatu bensin harus mempunyai mutu bakar yang baik
agar mesin dapat beroperasi dengan mulus, efisien dan bebas dari pembakaran
tidak normal selama pemakaianya.
Setiap kendaraan mempunyai kebutuhan angka oktana tertentu. Kebutuhan angka
oktana kendaraan bermotor bensin tidak sama antara satu merek dengan merek
lainnnya atau antara satu tipe dengan tipe lainnya untuk merek yang sama,
tergantung pada perbandingan kompresi mesin dan faktor-faktor lainnya yang
berpengaruh terhadap kebutuhan angka oktana. Pengujian kebutuhan angka oktana
kendaraan bertujuan untuk mengetahui tingkat angka oktana suatu kendaraan.
Dengan diketahuinya kebutuhan angka oktana suatu kendaraan, maka secra teknis
dapat ditentukan level angka oktana bensin yang akan digunakan untuk kendaraan
tersebut.
Utk menentukan nilai oktan, ditetapkan 2 jenis senyawa
sbg pembanding yaitu isooktana dan n-heptana.Suatu campuran yg
terdiri 80% isooktana dan dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan 80.Jadi untuk
melihat mutu bensin yg baik, dilihat dari nilai oktannya. Semakin tinggi nilai
oktannya, mutu bensin semakin baik.
Bensin yang digunakan oleh suatu kendaraan harus mempunyai angka oktana
yang sesuai dengan kebutuhan angka oktana mesin kendaraan. Angka oktana yang
lebih rendaha dari kebutuhan angka oktana mesin kendaraan akan menyebabkan
terjadinya ketukan atau detonasi pada mesin. Ketukan yang terjadi pada mesin
menimbulkan bunyi yang tidak enak dan membuang energi bahan bakar sehingga
terjadi pemborosan. Terjadinya ketukan dalam waktu yang cukup lama akan
menyebabkan piston, katup-katup dan busi terlalu panas (overhead) Hal ini dapat
memperpendek umur mesin.
Cara Menaikkan Angka Oktan
1. Salah satu cara (banyak cara yg lain) untuk menaikkan
nilai oktan adalah penambahan TEL (tetra ethyl lead) kedalam bensin yg
bernilai oktan rendah. Caranya sederhana, mixing saja. Namun kemudian diketahui
penambahan aditif penambah nilai oktan ini berbahaya dari segi kesehatan dan
lingkungan.
Pada intinya bensin beroktan tinggi ini bisa didapatkan
dengan merubah struktur molekul hidrokarbon penyusun bahan bakar. Sehingga
dengan bantuan katalis pada kondisi operasi tertentu, struktur molekul
parafinik (bernilai oktan rendah), bisa diubah menjadi struktur naftenik, dan
naftenik menjadi aromatik. Dimana nilai oktan aromatik > naftenik >
parafinik.
2. Menambahkan Naphtalene pada bensin. Naphtalene merupakan suatu
larutan kimia yang memberikan pengaruh positif untuk meningkatkan angka oktan
dari bensin. Besarnya angka oktan ini dapat diukur dengan mesin CFR.
Dalam hal ini terlihat bahwa naphthalene merupakan bahan yang mampu
meningkatkan angka oktan tetapi naphtalene sendiri bukan bahan bakar sehingga
panas pembakaran campuran akan lebih rendah dari pada bensin murni.
Karena bentuk struktur kimia serta sifat kearomatisan tersebut naphtalene
seperti halnya benzena, mempunyai sifat antiknock yang baik. Oleh sebab
penambahan naphtalene pada bensin akan meningkatkan mutu antiknock dari bensin
tersebut.
3. Menambahkan MTBE (Metil tersier-butileter).
Bensin jenis premix menggunakan campuran MTBE tanpa TEL
0 komentar:
Poskan Komentar