babii tinjauan pustaka ru ii dumai
TRANSCRIPT
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Minyak Bumi
II.1.1 Definisi Minyak Bumi
Minyak bumi atau minyak mentah merupakan cairan kompleks yang disusun oleh
berbagai macam zat kimia organik yang berubah secara alamiah dan tersimpan dalam
lapisan bumi selama ribuan tahun lamanya. Material ini ditemukan dalam jumlah besar
di bawah permukaan bumi dan digunakan sebagai bahan bakar atau sebagai bahan
mentah dalam berbagai industri kimia. Saat ini, minyak bumi dan turunannya telah
dikenal penggunaannya dalam berbagai industri, seperti pabrik obat-obatan, makanan,
plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain.
II.1.2 Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk di bawah permukaan bumi oleh dekomposisi organisme
laut. Sisa mikroorganisme yang hidup di dalam laut, sampai tingkatan yang lebih tinggi
seperti organisme permukaan, terbawa ke dalam laut melalui arus sungai, serta tanaman
yang tumbuh di dasar laut, terjebak bersama pasir dan lumpur, kemudian mengendap di
dasar basin laut. Deposit yang kaya akan zat organik ini menjadi sumber daya batuan
untuk pembangkitan minyak mentah. Prosesnya dimulai jutaan tahun yang lalu.
Endapan tersebut kemudian menebal sedikit demi sedikit dan tenggelam ke dasar laut.
Sejalan dengan penambahan massa deposit, tekanan di bawah lapisan ini
meningkat ribuan kali disertai dengan kenaikan temperatur. Lumpur dan pasir
mengalami pengerasan menjadi serpihan dan batu pasir, endapan karbonat dan shells
skeleton mengeras menjadi limestone, sementara sisa organisme yang telah mati
mengalami perubahan menjadi minyak mentah dan gas alam. Pada saat minyak bumi
terbentuk, minyak ini mengalir ke atas lapisan bumi karena kerapatannya yang rendah
dibandingkan dengan air laut yang menjenuhkan celah serpih, pasir, dan batuan
karbonat serta mengangkat lapisan bumi. Minyak bumi dan gas alam naik ke dalam pori
mikroskopik pada sedimen yang lebih kasar yang terbentang di atasnya. Kerap kali zat
yang mengalami kenaikan ini bertemu dengan serpihan kedap air atau lapisan batuan
yang rapat yang mencegah migrasi lebih lanjut. Minyak menjadi terperangkap, dan
terbentuklah penampungan minyak. Sejumlah besar minyak yang bermigrasi ke atas
tidak bertemu dengan lapisan batuan kedap air tetapi mengalir keluar permukaan bumi
atau menuju ke dasar lautan.
II.1.3 Karakteristik Minyak Bumi
Minyak bumi memiliki campuran yang sangat kompleks dan mengandung ribuan
senyawa tunggal seperti gas metana yang ringan, hingga bahan aspal yang berat dan
padat. Komposisi kimia minyak bumi pada dasarnya adalah hidrokarbon. Meskipun
demikian, sejumlah kecil belerang dan senyawa oksigen kerap kali hadir dalam minyak
bumi. Kandungan senyawa belerang ini biasanya bervariasi mulai kisaran 0,1 sampai
0,5 % berat. Minyak bumi mengandung gas, cairan, dan elemen-elemen padat.
Reliabilitas minyak bumi bervariasi mulai dari cairan setipis bensin sampai cairan yang
cukup tebal dan sulit mengalir. Ketika senyawa ini hadir dalam jumlah yang besar,
deposit minyak bumi bergabung dengan deposit gas alam. Kondisi lingkungan seperti
temperatur, tekanan, senyawa logam dan mineral, serta letak geologis selama proses
perubahan alamiah senyawa penyusun minyak bumi, mengakibatkan komposisi minyak
bumi yang terdapat di setiap daerah berbeda-beda pula. Namun demikian, minyak
mentah dapat digolongkan ke dalam empat kelas utama sebagai berikut :
1. Minyak bumi tipe paraffin, disusun oleh atom karbon dan atom hidrogen
yang jumlahnya selalu dua lebih banyak dari dua kali jumlah atom
karbonnya (parrafine-base crude oil).
2. Minyak bumi tipe asphaltic (naphthenes), disusun oleh atom karbon dan
atom hidrogen yang kuantitasnya dua kali jumlah atom karbonnya
(naphthene-base crude oil).
3. Minyak bumi tipe aromatik, disusun oleh atom karbon dan hidrogen yang
melingkar (aromate-base crude oil).
4. Minyak bumi tipe campuran (mixed crude oil), disusun oleh minyak bumi
tipe paraffin , tipe asphaltic dan aromatik.
II.1.4 Komposisi Minyak Bumi
Hampir semua senyawa dalam minyak bumi disusun dari hydrogen dan karbon.
Bahan-bahan ini disebut hydrocarbon, juga terdapat senyawa-senyawa lain yang
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 20
mengandung sejumlah kecil belerang, oksigen, dan nitrogen. Dalam pengilangan,
operasi fisik seperti penguapan, fraksionasi, dan pendinginan terutama ditentukan oleh
sifat-sifat hidrokarbon dalam minyak mentah. Operasi treating dan penyaringan
ditentukan oleh adanya senyawa belerang, oksigen, nitrogen dan selebihnya sejumlah
kecil hidrokarbon reaktif yang mungkin ada.
Komposisi kimia dan sifat-sifat fisik minyak mentah sangat bervariasi, tetapi
komposisi elemental pada umumnya adalah tetap, yaitu :
Tabel II.1 Komposisi elemental minyak bumi
Komposisi Persentase (%)
Carbon (C) 84-87
Hydrogen (H) 11-14
Sulfur (S) 0-3
Nitrogen (N) 0-1
Oksigen 0-2
II.1.4.1 Senyawa Hidrokarbon
Seri Paraffin (CnH2n+2)
Seri parafin memiliki kestabilan yang besar. Karakteristik kestabilan
ini terjadi akibat struktur paraffin dengan rumus molekul CnH2n+2 memiliki
ikatan tunggal jenuh. Pada temperatur kamar paraffin tidak bereaksi
dengan asam kromat yang sangat oksidatif, kecuali yang mengandung
atom karbon tersier. Akan tetapi, parafin bereaksi dengan gas klor secara
perlahan-lahan pada sinar matahari dan bereaksi dengan klor dan brom jika
terdapat katalis. Parafin ringan terkandung dalam semua minyak bumi,
sedangkan parafin terberat dalam minyak bumi adalah parafin dengan 70
atom C. Contoh parafin adalah metana, etana, heksana, dan heksadekan.
Seri Olefin atau Etilen (CnH2n)
Olefin terdiri dari hidrokarbon rantai tak jenuh, yaitu hidrokarbon
yang memiliki ikatan rangkap. Seri ini umumnya tidak diinginkan berada
dalam produk karena ikatan rangkapnya yang sangat reaktif serta mudah
teroksidasi dan terpolimerasi. Olefin tidak secara alami terdapat pada
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 21
minyak bumi, namun terbentuk selama proses pengolahan. Hidrokarbon
yang termasuk dalam seri ini dapat bereaksi langsung dengan klor, brom,
asam klorida, dan asam sulfat, tanpa menggantikan atom hydrogen. Olefin
dengan titik didih rendah kemungkinan tidak ditemukan dalam minyak
mentah, tetapi berada dalam produk perengkahan. Contoh Olefin adalah
Etena (Etilen), Propena, dan Butena.
Seri Naften (CnH2n)
Naften mempunyai formula yang sama dengan Olefin, namun
memiliki sifat yang jauh berbeda. Naften adalah senyawa hydrokarbon
siklis yang merupakan senyawa jenuh. Sebelumnya naften disebut dengan
Methylene, sekarang senyawa tersebut disebut siklobutan, siklopentan, dan
sikloheksan. Naften tidak memiliki ikatan rangkap sehingga tidak dapat
bereaksi secara langsung, serta tidak larut dalam asam sulfat. Naften
dijumpai pada hampir semua minyak mentah. Contoh naften adalah
tetramethylene, pentamethylene, dan heksamethylene.
Seri Aromatik (CnH2n-6)
Seri Aromatik disebut juga sebagai seri benzene. Seri ini bersifat
aktif karena adanya tiga ikatan rangkap. Hidrokarbon ini terutama dapat
dioksidasi dan membentuk asam organik. Seri aromatik merupakan produk
adisi atau substitusi, bergantung pada kondisi reaksi. Sebagian minyak
mentah di Sumatera dan Kalimantan kaya akan aromatik. Seri ini banyak
ditemukan di dalam reformate gasoline secara katalis. Aromatik ringan
meningkatkan kualitas knocking gasoline.
Seri polynuclear aromatic terdapat dalam fraksi berat minyak
mentah, beberapa contoh polynuclear aromatic yang diisolasi dari
petroleum pitch adalah methylphenanthrenes, pyrene, methylphyrenes,
chrysene, methylchrysene, dimethylchrysene, 1,2-benzopyrene, dan 3,4-
benzopyrene.
II.1.4.2 Senyawa non-Hidrokarbon
Senyawa Sulfur
Senyawa belerang dalam minyak bumi umumnya kompleks dan
tidak stabil oleh panas. Untuk minyak mentah dengan oAPI Gravity tinggi,
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 22
nilainya mendekati nol sedangkan untuk minyak mentah berat, nilainya
mencapai 7,5 %. Minyak mentah diklasifikasikan asam jika mengandung
hiodrogen sulfida terlarut sebesar 0,005 ft3 per seratus galon minyak.
Semakin tinggi kandungan senyawa belerang dalam minyak bumi,
semakin tinggi pula densitasnya. Senyawa belerang dalam bentuk hidrogen
sulfide merupakan kontributor terbesar terjadinya korosi dalam unit-unit
proses pengilangan. Karena sifat-sifatnya yang merugikan proses
pengilangan inilah keberadaan senyawa sulfur dalam umpan unit perlu
dihilangkan.
Pembakaran produk pengilangan yang mengandung senyawa sulfur
menghasilkan material yang tidak diinginkan seperti hidrogen sulfida dan
sulfur dioksida. Proses hydrotreating katalitik seperti hidrodesulfurisasi,
serta sweetening mampu menghilangkan senyawa sulfur dari aliran produk
pengilangan. Belerang biasanya terdapat dalam minyak mentah dan dalam
aliran produk pengilangan dalam bentuk senyawa hydrogen sulfide,
mercaptan alifatik, aromatik, sulfida alifatik, siklik, desulfida alifatik,
desulfida aromatik, polisulfida, thiopene, dan homolognya.
Senyawa Nitrogen
Kandungan nitrogen hampir dalam semua minyak mentah biasanya
kurang dari 0,1 % berat. Kandungan nitrogen dalam fraksi dengan titik
didih tinggi adalah tinggi. Senyawa nitrogen stabil terhadap panas,
sehingga kandungan nitrogen dalam fraksi ringan sangat rendah. Ada
beberapa tipe utama senyawa hydrokarbon-nitrogen dan mempunyai
struktur lebih kompleks dibandingkan dengan senyawa hydrokarbon-
sulfur.
Senyawa nitrogen dalam minyak bumi dapat diklasifikasikan
menurut sifat basa atau tidak. Beberapa tipe senyawa nitrogen yang dapat
diisolasi antara lain adalah pyridines, quinolines, isoquinolines, acridines,
pyroles, dan indoles. Proses hydrotreating digunakan untuk menurunkan
kandungan nitrogen untuk umpan pada proses katalitis, karena senyawa
nitrogen merupakan racun bagi katalis.
Senyawa Oksigen
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 23
Dalam minyak mentah senyawa oksigen terdapat dalam jumlah yang
bermacam-macam dan umumnya lebih kompleks dari pada senyawa
belerang. Senyawa oksigen bersifat asam sehingga mudah terpisah dari
minyak mentah. Kandungan total asam dalam minyak bumi bervariasi
mulai 0,03-3 %. Senyawa oksigen tidak menyebabkan masalah serius
dalam proses katalitik seperti halnya senyawa nitrogen dan belerang.
Senyawa oksigen tersebut biasanya berupa phenol, kresol, asam
karboksilat, amida, benzofural dan keton.
Senyawa Logam
Logam dalam minyak mentah berada dalam bentuk garam terlarut
dalam air yang tersuspensi dalam minyak atau dalam bentuk senyawa
organometalik dan sabun logam (metal soap). Sabun logam kalsium dan
magnesium adalah zat aktif permukaan (surface active agent) dan
bertindak sebagai penstabil emulsi (emulsion stabilizer). Elemen logam
yang sering terdapat dalam minyak bumi, antara lain Fe, Al, Ca, Mg, Ni,
dan V. Vanadium tidak dikehendaki berada dalam umpan untuk proses
katalitik karena dapat meracuni katalis. Adanya vanadium dapat dimonitor
dengan teknik emission dan atomic absorption.
Garam-garam
Minyak mentah seringkali mengandung garam-garam inorganik
seperti natrium klorida, magnesium klorida, dan kalsium klorida dalam
bentuk suspensi atau terlarut dalam air laut. Garam-garam ini harus
dihilangkan atau dinetralisasi sebelum diolah untuk mencegah peracunan
katalis, korosi pada peralatan, dan fouling. Korosi garam disebabkan oleh
hidrolisis beberapa logam klorida dan pembentukan asam hidroklorik pada
saat minyak mentah dipanaskan. HCl juga dapat bergabung dengan
ammonia membentuk amonium klorida (NH4Cl).
Karbon dioksida
Karbon dioksida bisa dihasilkan dari dekomposisi bikarbonat yang
hadir atau ditambahkan dalam minyak mentah, atau berasal dari uap yang
digunakan selama proses distilasi.
Asam Naftenik
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 24
Beberapa minyak mentah mengandung asam naftenik organik yang
menjadi korosif pada temperatur di atas 450 oF.
II.1.5 Sifat Fisik dan Kimia Minyak Bumi (Crude Oil)
II.1.5.1 Specific Gravity Density (Berat Jenis)
Klasifikasi jenis minyak mentah dalam ukuran kasar dinyatakan dalam
Specific Gravity (SG), dan umumnya dinyatakan sebagai API Gravity. Kenaikan API
Gravity sebanding dengan penurunan Specific Gravity.
Bentuk dari API Gravity adalah oAPI yang dapat dikorelasikan melalui persamaan
berikut:
oAPI = - 131,5
Tabel II.2 Klasifikasi minyak bumi berdasarkan berat jenisnya
Jenis Minyak Bumi SG (60/60 oF) oAPI Gravity
Ringan 0,830 39,0
Medium Ringan 0,830-0,850 39,0-35,0
Medium Berat 0,850-0,865 35,0-32,1
Berat 0,865-0,905 32,1-24,0
Sangat Berat 0,905 24,0
Minyak bumi memiliki rentang 10-50 oAPI, tapi umumnya berkisar antara 20-45 oAPI.
II.1.5.2 Pour Point (Titik Tuang)
Titik tuang suatu minyak mentah atau produknya adalah temperatur terendah
dimana suatu minyak bumi yang diinginkan mengalami perubahan sifat dari bisa
dituang menjadi tidak bisa dituang. Titik tuang merupakan indikasi terhadap kadar
senyawa aromat dan parafin dalam minyak. Semakin rendah titik tuang, maka semakin
rendah kadar paraffinnya, dan semakin tinggi kadar senyawa aromatnya. Pengujian
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 25
titik tuang ini sangat penting untuk produksi minyak diesel dan minyak pelumas yang
digunakan di daerah beriklim dingin.
II.1.5.3 Kandungan Belerang
Semakin rendah kandungan belerang, maka semakin banyak minyak bumi
tersebut. Kandungan belerang yang tinggi dapat meracuni katalis yang digunakan
dalam proses, mengurangi efektifitas produk, menimbulkan bau tak sedap dan bersifat
korosif pada produk-produk pengolahan serta menyebabkan pencemaran udara.
Kandungan belerang dinyatakan dalam persen berat dan memiliki kisaran nilai 0,1-5
%. Minyak bumi dengan kandungan belerang lebih dari 0,5 % memerlukan
pemrosesan yang lebih rumit untuk mendapatkan produk yang memuaskan. Stok
dengan belerang tinggi disebut asam, sedangkan stok dengan belerang rendah disebut
sweet.
Tabel II.3 Klasifikasi Minyak Bumi Berdasarkan Kandungan Sulfur
Jenis Minyak Bumi % Berat Sulfur
Non-sulfurik 0,01-0,03
Sulfur rendah 0,03-1
Sulfurik 1,3-3,0
Sulfur tinggi >3
II.1.5.4 Kandungan Nitrogen
Senyawa-senyawa nitrogen dapat mengganggu kelancaran pemrosesan
katalitik minyak bumi dan jika sampai terbawa ke dalam produk, akan berpengaruh
buruk terhadap bau, kestabilan, warna, serta sifat produk. Batas maksimum kandungan
nitrogen adalah 0,025 %.
II.1.5.5 Karbon Residu
Minyak bumi dengan residu karbon rendah biasanya lebih berharga karena
memiliki kandungan yang lebih baik untuk pembuatan pelumas. Karbon residu
ditentukan dengan cara distilasi sampai tertinggal residu kokas tanpa adanya air. Pada
umumnya residu karbon berkisar antara 0,1-5 %, meskipun dapat mencapai 15 %.
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 26
Residu karbon secara kasar menyatakan kandungan aspal dan jumlah fraksi pelumas
yang dapat diambil.
II.1.5.6 Kandungan Garam
Minyak bumi dapat mengandung garam sampai dengan 0,6 lb/barel minyak
bumi. Deposit garam dalam tungku dan penukar panas dapat menurunkan kapasitas
minyak mentah karena adanya penyumbatan pada peralatan tersebut. Sedangkan
senyawa klorida dapat membebaskan asam klorida yang menyebabkan korosi. Jika
kandungan garam (sebagai NaCl) dalam minyak bumi lebih besar dari 10 lb/1000 bbl,
umumnya diperlukan proses penghilangan garam sebelum masuk proses pengolahan.
II.1.5.7 Viskositas
Viskositas minyak bumi pada umumnya berada dalam selang 40-60 SSU
pada 100 oF, tetapi dapat juga mencapai 6000 SSU pada 100 oF pada minyak bumi
tertentu.
II.1.5.8 Rentang Distilasi
Pengukuran rentang distilasi merupakan hal yang penting dalam industri
kilang minyak bumi karena menghasilkan petunjuk mengenai kualitas dan kuantitas
berbagai fraksi atau produk yang ada dalam suatu minyak bumi. Distilasi yang lazim
dilakukan dalam skala laboratorium adalah sebagai berikut:
a. Distilasi ASTM/Distilasi Engler (ASTM D-86)
Distilasi ASTM merupakan distilasi diferensial yang sederhana,
dimana sampel minyak bumi dididihkan sampai habis menguap. Uap
yang terjadi diembunkan dalam kondensor dan distilat ditampung dalam
gelas ukur. Temperatur uap yang bergerak ke kondensor dan volum cairan
distilat diukur pada saat bersamaan.
b. Distilasi Hempel (ASTM D-285)
Prosedur pengujian model distilasi ini mirip dengan distilasi Engler,
namun dengan kuantitas sampel lebih banyak. Selain itu peralatan distilasi
Hempel dilengkapi dengan column packing yang dipasang antara labu
didih dengan saluran uap ke kondensor.
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 27
c. Distilasi TBP/True Boiling Point (ASTM D-2892)
Distilasi TBP dilakukan dengan menggunakan peralatan yang
menghasilkan derajat fraksionasi maksimal. Hal ini dapat dicapai dengan
menggunakan:
Kolom yang menghasilkan kontak sangat baik antara uap dan cairan
refluks.
Sarana pembangkit cairan refluks yang memungkinkan pengaturan
laju alir refluks.
Tabel II.4 Karakteristik Produk-Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah
No. Rentang Pendidihan Rentang Kasar Atom C Nama Fraksi/Produk
1 <30 C1-C4 Gas Kilang
2 30-100 C4-C7 Naphtha Ringan
3 80-200 C7-C11 Naphtha Berat
4 165-280 C10-C16 Kerosene
5 215-340 C12-C19 Minyak Gas Ringan
6 290-340 C16-C28 Minyak Gas Atmosferik
7 >440 >C25 Residu
II.1.6 Sifat Fisik dan Kimia Produk-Produk Pengilangan Minyak Bumi
II.1.6.1 LPG (Liquified Petroleum Gas)
1. RVP (Reid Vapor Pressure)
RVP menunjukkan kandungan fraksi ringan (C2) yang terdapat dalam LPG.
Kadar C2 maksimum yang diijinkan adalah 0,2 % volume.
Tabel II.5 Klasifikasi LPG Berdasarkan Tekanan Uapnya
KualitasTekanan Uap Maksimum
pada 100 oFKomposisi
A 80 Butana
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 28
B 100 Butana, sedikit Propana
C 125 Butana, Propana
D 175 Propana, sedikit Butana
E 200 Propana
2. Kandungan Fraksi C5 dan Fraksi yang lebih berat
Kandungan i-C5, n-C5, dan fraksi yang lebih berat dalam LPG maksimum 2%
vol. Apabila kandungan fraksi tersebut melebihi 2 % vol, maka nilai kalor LPG
menjadi lebih rendah dari yang seharusnya.
II.1.6.2 Bensin (motor gasoline)
1. Octane Number (ON)
Octane Number atau bilangan oktan adalah tolak ukur kualitas antiknocking
bensin. Knocking atau peletupan prematur adalah peledakan campuran uap
bensin dan udara dalam silinder mesin Otto sebelum busi menyala, dimana
peristiwa ini mengurangi daya mesin tersebut. Skala ON didasarkan pada
konvensi bahwa n-Heptana (n-C7H16) memiliki ON nol (rentan terhadap
knocking) dan i-Octane (2,2,4-trimetilpentana) memiliki ON 100 (tahan
terhadap knocking). Bensin dikatakan berbilangan oktan x (0<x<100), apabila
karakteristik antiknocking campuran x % vol i-octane dengan (100-x) % vol n-
heptan. Bensin Premium mempunyai spesifikasi bilangan oktan minimum 88
dan untuk Premix minimum 94. Untuk skala bilangan oktan yang lebih besar
dari 100, didefinisikan sebagai berikut :
ON = 100 +
dimana : PN = Performance Number
2. Engine Deposit
Deposit yang terbentuk dalam ruang pembakaran dipengaruhi oleh angka
oktan bensin, sehingga tendensi pembentukan deposit merupakan faktor yang
sangat penting. Penambahan aditif deposit modifying agent diperlukan untuk
mengubah sifat deposit menjadi kurang merusak.
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 29
II.1.6.3 Kerosene
1. Smoke Point (Titik Asap)
Tolak ukur kualitas pembakaran kerosene adalah kemampuan untuk
terbakar tanpa menghasilkan asap. Smoke Point adalah tinggi nyala maksimal
(dalam mm) yang dapat dihasilkan oleh pembakaran kerosene tanpa
membangkitkan asap hitam. Tolak ukur ini berhubungan dengan kadar senyawa
aromatik, makin tinggi kadar senyawa aromatik, makin rendah titik asapnya.
Kerosene yang baik memiliki titik asap minimal 17 mm.
2. Flash Point
Flash Point adalah temperatur terendah yang membuat uap diatas minyak
mulai berkilat saat disodori api kecil. Spesifikasi flash point dari kerosene
adalah 100 oC.
II.1.6.4 Jet Fuel (Bakar Bakar Pesawat Jet)
1. Smoke Point, nilai minimum yang diperbolehkan 25 mm
2. Flash Point, nilai minimum yang diperbolehkan 38 oC
3. Rentang Pendidihan/Distilasi
4. Titik beku (Freezing Point)
Titik beku dispesifikasi karena bahan bakar mengalami penurunan temperatur
(temperatur rendah) pada penerbangan tinggi sehingga dapat membeku. Titik beku
maksimal yang diperbolehkan adalah -47 oC.
II.1.6.5 Minyak Diesel/Solar
Cetane Number (CN)
Dalam mesin diesel peletupan dapat terjadi, disebabkan nyala minyak diesel
panas yang disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara panas bertekanan.
Oleh karena itu, minyak diesel diharapkan memiliki kecenderungan cukup kuat
untuk menyala sendiri. Tolak ukur kualitas ini adalah bilangan setana. Suatu
minyak diesel dikatakan memiliki bilangan setana S(0S100), jika kinerja
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 30
minyak tersebut setara dengan kinerja campuran S %-volume n-setana (n-
heksadekana=n-C16H34) dengan (100-S) %-volume D-metil naphtalena. n-setana
bekerja sangat baik dalam mesin diesel, karena langsung terbakar segera setelah
disemprotkan kedalam silinder. Sedangkan D-metil naphtalena bekerja sangat
buruk dalam mesin diesel. Minyak diesel/solar memiliki bilangan setana minimal
50, sedangkan minyak diesel untuk kereta api umumnya berbilangan setana lebih
rendah (40-50).
II.2 Proses Pengolahan Minyak Bumi
Pengilangan minyak bumi berfungsi untuk mengubah atau mengkonversikan
minyak mentah dengan berbagai proses menjadi suatu produk yang ekonomis dan dapat
dipasarkan. Proses pengolahan dalam kilang minyak bumi dapat dikategorikan sebagai
berikut :
1. Primary process.
2. Secondary process.
3. Treating process.
Proses pemisahan dan perlakuan secara fisis pada umumnya merupakan proses pengolahan
pertama (primary process), sedangkan proses konversi dan perlakuan yang disertai dengan
perubahan kimia dari senyawa-senyawa merupakan proses lanjutan (secondary process).
II.2.1 Pengolahan Pertama (Primary Process)
Proses pengolahan pertama yang utama adalah distilasi atmosferik, distilasi
vakum, ekstraksi, absorpsi, dan kristalisasi.
1. Distilasi atmosferik
Distilasi atmosferik merupakan tahap pemisahan yang sangat penting.
Operasi pemisahan ini didasarkan atas volatilitas komponennya menggunakan
suplai panas pada tekanan atmosferik, sehingga komponen ringan (yang lebih
volatil) akan terpisah dan terbawa distilat, sedangkan komponen berat (yang
kurang volatil) akan tertinggal di dasar (bottom). Pemisahan dilakukan pada
temperatur 300-350 oC.
2. Distilasi vakum
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 31
Distilasi vakum dioperasikan dengan menurunkan tekanan operasi hingga
vakum untuk menurunkan temperatur didih masing-masing fraksi minyak
bumi. Tekanan vakum dihasilkan oleh sistem ejektor yang menurunkan
tekanan menjadi sekitar 40 mmHg.
3. Ekstraksi
Ekstraksi dengan pelarut merupakan salah satu proses yang tertua dalam
pengilangan minyak bumi. Pada awalnya ekstraksi bertujuan untuk
meningkatkan kualitas kerosene. Akan tetapi pada perkembangannya ekstraksi
lebih banyak digunakan untuk peningkatan kualitas minyak pelumas.
4. Absorpsi
Absorpsi adalah proses pemisahan campuran gas dengan menyerapnya
dan melarutkannya ke dalam cairan atau gas pelarut. Absorpsi biasanya
dilakukan untuk mendaur ulang uap yang terkondens dari gas basah.
Contoh reaksi :
K2CO3 + CO2 + H2O 2 KHCO3
5. Kristalisasi
Kristalisasi adalah suatu proses pemisahan berdasarkan titik leleh.
Contoh proses ini adalah dewaxing dari minyak pelumas, pembuatan lilin
(wax).
II.2.2 Pengolahan Lanjut (Secondary Process)
Proses pengolahan lanjut yang utama adalah perengkahan termis, dan katalitis
(thermal/catalytic cracking), hydrocracking, pengubahan termis dan katalitis
(thermal/catalytic reforming), polimerisasi dan alkilasi.
1. Perengkahan Termis dan katalis (thermal/catalytic cracking)
Minyak yang berantai panjang mempunyai nilai oktan yang rendah.
Untuk itu perlu dilakukan cracking agar diperoleh minyak beroktan tinggi.
Cracking bertujuan untuk memecah/memutus rantai panjang molekul
hidrokarbon menjadi rantai yang lebih pendek dengan menggunakan panas
dan katalis.
2. Hydrocracking
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 32
Hydrocracking merupakan unit perengkahan minyak bumi (umpan
berupa gas oil yang merupakan hidrokarbon berantai panjang) menjadi
hidrokarbon berantai pendek menggunakan hidrogen dan katalis.
Contoh Reaksi :
C10H22 + H2 C6H14 + C4H10
Katalis
3. Pengubahan Termis dan Katalitis
Proses pengubahan (reforming) merupakan proses upgrading naphta
oktan rendah menjadi naphta oktan tinggi (reformate/platformate) melalui
penataan ulang struktur molekul hidrokarbon dengan menggunakan katalis
tanpa terjadi perengkahan hidrokarbon.
Contoh Reaksi :
CH3
CH3- (CH2)5 -CH3 + H2
n-heptana metilsikloheksana hidrogen
4. Polimerisasi
Polimerisasi bertujuan mentransformasi hidrokarbon dengan berat
molekul kecil menjadi hidrokarbon dengan berat molekul besar tanpa merubah
komposisi hidrokarbon tersebut. Polimerisasi dapat dilakukan secara termal
maupun katalitik.
Contoh reaksi :
2 C2H4 C4H8
2 C3H6 C6H12
5. Alkilasi
Alkilasi bertujuan untuk mencapai nilai oktan yang lebih tinggi dengan
cara menggabungkan olefin atau parafin dengan iso-butana, sehingga
dihasilkan produk alkylate. Alkylate merupakan parafin bercabang yang
memiliki nilai oktan tinggi.
Contoh Reaksi : CH3
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 33
CH2 = CH2 + CH 3 – CH – CH3 CH – CH2 – CH2 – CH3
CH3 CH3
Etena Isobutana Isoheksana
II.2.3 Proses Treating
Proses treating yang utama hydrotreating, mercaptan oxidation, acid/caustic
treating, doctor treating dan aminetreating.
1. Hydrotreating
Hydrotreating bertujuan untuk menghilangkan pengotor pada umpan.
Pada umumnya umpan masih banyak mengandung sulfur, hidrogen dan
oksigen. Dalam reaktor, kandungan sulfur dihilangkan dengan cara
membentuk H2S, dan senyawa yang mengandung nitrogen diubah menjadi
amonia. Sedangkan fenol akan diubah menjadi senyawa aromatik dan air.
2. Mercaptan Oxidation
Mercaptan oxidation bertujuan untuk menghilangkan kandungan
merkaptan. Di dalam reaktor, merkaptan dioksidasi oleh udara menjadi
disulfida dengan bantuan katalis.
3. Acid/caustic treating
4. Doctor treating
5. Amine treating
Reaksi-reaksi yang terjadi pada pengolahan minyak bumi :
1. Desulfurisasi
Keberadaan sulfur pada umpan platforming dapat mengganggu selektifitas
dan kestabilan katalis. Kandungan maksimum yang diizinkan 0,5 ppm (sering
digunakan 0,2 ppm). Reaksi desulfurisasi berlangsung baik pada temperatur
315-340 oC dan sulfur terpisah dalam bentuk H2S.
Reaksi yang terjadi adalah :
Merkaptan R – S – H + H2 R – H + H2S
Sulfida R – S – R + H2 2 R – H + H2S
Disulfida R – S – S – R + H2 2 R – H + 2 H2S
Tiofen C6H8S + 4 H2 C6H14 + H2S
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 34
C
C
N
Apabila temperatur reaksi terlalu tinggi dapat menyebabkan reaksi samping :
C – C – C – C = C – C +H2S C – C – C – C– C – S + CH4
2. Denitrifikasi
Kandungan nitrogen maksimum adalah 0,5 ppm, dimana kelebihan
kandungan nitrogen akan mengganggu recycle gas dan kestabilan pada aliran
overhead akibat pembentukan NH4Cl. Penyingkiran senyawa nitrogen lebih
sulit dibandingkan senyawa sulfur karena kecepatan reaksi denitrifikasi hanya
seperlima dari kecepatan desulfurisasi. Contoh reaksi yang berlangsung :
Piridin
3. Hidrogenasi Olefin
Olefin mengganggu kestabilan temperatur dalam platformer karena akan
terpolimerisasi dan menyebabkan fouling dalam reaktor dan unit HE. Selain itu
senyawa ini akan menimbulkan endapan karbon pada katalis.
Contoh reaksi yang terjadi :
C – C – C – C = C – C + H2 C – C – C – C – C + CH4
4. Penghilangan Senyawa Oksigen
Oksigen yang berada dalam bentuk senyawa phenol dapat menyebabkan
fouling pada reaktor dan unit HE.
Senyawa oksigen dapat diubah menjadi air seperti tergambar dalam reaksi
berikut :
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 35
C
C + 5 H2 C – C – C – C– C NH3
C
+
5. Dekomposisi Halida
Dekomposisi senyawa halida jauh lebih sedikit dibanding dekomposisi
sulfur. Senyawa halida maksimum yang dapat dihilangkan hanya sampai 90%,
akan tetapi sulit tercapai pada kondisi reaksi desulfurisasi. Penghilangan
senyawa halida terjadi sesuai reaksi berikut ini :
6. Penghilangan Senyawa Logam
Logam yang terkandung antara lain logam arsenik, besi, fosfor, silikon,
timah, tembaga, dan natrium. Logam-logam ini akan terkumpul dan melekat
pada katalis, sehingga katalis perlu diganti bila kandungan logam telah
mencapai 2 % berat katalis. Untuk menghilangkan senyawa logam tersebut,
reaktor harus berada pada temperatur hingga 315 oC.
7. Proses Pengubahan Struktur Molekul (Reformasi Katalitik)
Reformasi katalitik adalah reaksi perubahan struktur molekul yang
diperlancar dengan bantuan katalis. Proses ini merubah naphta dan bensin yang
memiliki rentang didih 100-180 oC dan berbilangan oktan rata-rata dibawah 60
menjadi bensin berbilangan oktan diatas 85. Karena komponen aktif katalis
adalah platina, maka salah satu proses reformasi katalik yang terkenal bernama
platforming.
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 36
+ H2 + H2O
OH
phenol benzene
R – Cl + H2 HCl + R - H
Reaksi-reaksi terpenting yang terjadi pada proses reformasi katalitik ini adalah :
a. Dehidrogenasi naftena menjadi aromat
b. Isomerisasi naftena
c. Dehidrosiklisasi
d. Hydrocracking parafin berantai panjang
8. Proses Kombinasi Molekul
Molekul-molekul hidrokarbon yang molekulnya kecil digabungkan menjadi
senyawa yang bermolekul agak besar dan memiliki titik didih pada rentang
yang diinginkan. Jika senyawa yang dirangkai adalah dari molekul yang sama,
maka prosesnya diberi nama umum polimerisasi.
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 37
+ 3 H2
CH3
1,2 - dimetilsikloheksana o - xylena
CH3
CH3
CH3
metilsiklopentana sikloheksana
+ H2
n- heptana metilsikloheksana
CH3
CH3 – (CH2)5 - CH3
+ H2
n- dekana heksana
C10H22
C10H22 + C4H10
butana
CH3
Contoh proses polimerisasi adalah :
Jika yang digabungkan adalah molekul alkana ke molekul hidrokarbon tak
jenuh, maka nama prosesnya adalah alkilasi. Contoh reaksi alkilasi olefin
adalah:
9. Steam Reforming
Secara Umum reaksi yang terjadi adalah :
10. Reaksi Penggeseran CO
CO + H2O CO2 + H2
11. Absorbsi CO2
K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3
Dimana reaksi tersebut berlangsung dalam 2 tahap :
a. H2O + K2CO3 KOH + KHCO3
b. KOH + CO2 KHCO3
Sedangkan CO2 removal yang dilakukan oleh DEA berdasarkan reaksi :
CO2 + R2NH R2NCOOH
R2NCOOH + KOH KHCO3
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 38
2C2H4 C4H8
2C3H6 C6H12
CH3
CH2 = CH2 + CH3 – CH – CH3
CH3
CH3 – C – CH2 – CH3
CH3
Etena Isobutana Isobutana
CnHm + n H2O
(2n+m) nCO + 2
H2
12. Reaksi Metanasi
Proses Metanasi adalah konversi CO dan CO2 sisa menjadi metana. Reaksi
yang terjadi adalah :
CO + 3H2 CH4 + H2O (eksoterm)
CO2 + 3H2 CH4 + 2H2O (eksoterm)
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 39