kimia - copy (2)
TRANSCRIPT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Makalah mengenai “Minyak Bumi” kami susun sebagai tugas untuk melengkapi
pelajaran kimia. Meteri yang terdapat dalam makalah ini berdasarkan informasi-informasi
yang telah kami susun dari Internet dan koran-koran.
Makalah yang berisi minyak bumi terdiri dari beberapa bagian:
1) Asal minyak bumi
2) Cara pengolahan minyak bumi
3) Fraksi-fraksi minyak bumi dan
4) Manfaat minyak bumi
1.2 Pembatasan Masalah
Adapun yang menjadi permasalahan adalah bagaimana proses dalam pencarian
minyak bumi yang tidak setiap orang tahu.
1.3 Tujuan Pembahasan
Untuk pemenuhan tugas mata pelajaran kimia. Juga sebagai pembelajaran bagi
pihak-pihak yang membutuhkan informasi-informasi mengenai minyak bumi ini.
1
BAB 2
PEMBAHASAN
Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori
pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak
bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi
lainnya. Karena saya adalah seorang chemist, maka pendekatan yang saya lakukan lebih
banyak kepada aspek kimianya daripada dari aspek geologi. Pemahaman tentang proses
pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan pertimbangan untuk
menginterpretasikan hasil identifikasi. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak
bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :
1. Teori Biogenesis (Organik)
Macqiur (Perancis, 175 merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat
bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow
(Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh
sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (193 dan
Hofer. Mereka menyatakan bahwa: “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut
yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut
bumi.”
2. Teori Abiogenesis (Anorganik)
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 2).
2
Dari sekian banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori
Biogenesis, karena lebih bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring
dengan berkembangnya teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian
pada tahun 1984 G. D. Hobson dalam tulisannya yang berjudul The Occurrence and
Origin of Oil and Gas menyatakan bahwa : “The type of oil is dependent on the position
in the depositional basin, and that the oils become lighter in going basinward in any
horizon. It certainly seems likely that the depositional environment would determine the
type of oil formed and could exert an influence on the character of the oil for a long time,
even thought there is evolution” 2).
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).
Dalam proses ini,
terjadi kebocoran kecil
yang memungkinkan
satu bagian kecil
karbon yang tidak
dibebaskan kembali ke
atmosfir dalam bentuk
CO2, tetapi mengalami
transformasi yang
akhir-nya menjadi fosil
yang dapat terbakar.
Bahan bakar fosil ini
jumlahnya hanya kecil
3
sekali. Bahan organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian
utama dari karbon organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam
batuan sedimen.
Pada mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak)
diproduksi oleh makhluk hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk
mempertahankan diri, untuk berkembang biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk
hidup itu. Komponen yang dimaksud dapat berupa konstituen sel, membran, pigmen,
lemak, gula atau protein dari tumbuh-tumbuhan, cendawan, jamur, protozoa, bakteri,
invertebrata ataupun binatang berdarah dingin dan panas, sehingga dapat ditemukan di
udara, pada permukaan, dalam air atau dalam tanah.
Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka 99,9 % senyawa karbon dan makhluk
hidup akan kembali mengalami siklus sebagal rantai makanan, sedangkan sisanya 0,1 %
senyawa karbon terjebak dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang merupakan cikal
bakal senyawa-senyawa fosil atau dikenal juga sebagai embrio minyak bumi. Embrio ini
mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah satu tempat yang kemungkinan
menjadi reservoar dan ada yang hanyut bersama aliran air sehingga menumpuk di bawah
dasar laut, dan ada juga karena perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan
lalu menumpuk di permukaan dan ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam
yang arusnya kecil.
Embrio kecil ini menumpuk dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau
tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar yang
dikenal dengan geopolimer. Senyawa-senyawa organik yang terpendam ini akan tetap
dengan karakter masing-masing yang spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan
pembentukannya. Selanjutnya senyawa organik ini akan mengalami proses geologi dalam
perut bumi. Pertama akan mengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan
makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di
bawah permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.
4
Pada kondisi ini senyawa-senyawa
organik yang berasal dan makhluk hidup
mulai kehilangan gugus beroksigen akibat
reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi.
Semakin dalam pemendaman terjadi,
semakin panas lingkungannya, penam-
bahan kedalaman 30 - 40 m akan menaik-
kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih
dan 600 m sampai 3000 m, suhu
pemendaman akan berkisar antara 50 -
150 °C, proses geologi kedua yang
disebut katagenesis akan berlangsung,
maka geopolimer yang terpendam mulal
terurai akibat panas bumi.
Komponen-komponen minyak bumi pada proses ini mulai terbentuk dan
senyawa–senyawa karakteristik yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali
5
dibebaskan dari molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke arah pusat bumi, temperatur
semakin naik, dan jika kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka bahan-
bahan organik dapat terurai menjadi gas bermolekul kecil, dan proses ini disebut
metagenesis.
Setelah proses geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk bersama-sama
dengan bio-marka. Fosil molekul yang sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan
(migrasi) karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata se-
jauh 5 cm per tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau
selanjutnya akan bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan
yang memenjara minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga
bu-mi, akan ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang
diten-tukan strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat
menerangkan asal-usul fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan
antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan
batuan induk.
6
2.1 Asal Usul Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan campuran berbagai macam zat organik, tetapi
komponen pokoknya adalah hidrokarbon. Minyak bumi disebut juga minyak mineral
karena diperoleh dalam bentuk campuran dengan mineral lain. Minyak bumi tidak
dihasilkan dan didapat secara langsung dari hewan atau tumbuhan, melainkan dari fosil.
Karena itu, minyak bumi dikatakan sebagai salah satu dari bahan bakar fosil. Beberapa
ilmuwan menyatakan bahwa minyak bumi merupakan zat abiotik, yang berarti zat ini
tidak berasal dari fosil tetapi merupakan zat anorganik yang dihasilkan secara alami di
dalam bumi. Namun, pandangan ini diragukan secara ilmiah karena hanya memiliki
sedikit bukti yang mendukung.
2.2 Komposisi Minyak Bumi
Minyak bumi memiliki campuran senyawa hidrokarbon sebanyak 50-98% berat, sisanya
terdiri atas zat-zat organik yang mengandung belerang, oksigen, dan nitrogen serta senyawa-
senyawa anorganik seperti vanadium, nikel, natrium, besi, aluminium, kalsium, dan magnesium.
Secara umum, komposisi minyak bumi dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1. Komposisi Elemental Minyak Bumi
Komposisi Persen
Karbon (C) 84 – 87
Hidrogen (H) 11 – 14
Sulfur (S) 0 – 3
Nitrogen (N) 0 – 1
Oksigen (O) 0 – 2
Berdasarkan kandungan senyawanya, minyak bumi dapat dibagi menjadi
golongan hidrokarbon dan non-hidrokarbon serta senyawa-senyawa logam.
1. Hidrokarbon
Golongan hidrokarbon-hidrokarbon yang utama adalah parafin, olefin, naften, dan
aromat.
7
1.1. Parafin
adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh berantai lurus (alkana), CnH2n+2.
Contohnya adalah metana (CH4), etana (C2H6), n-butana (C4H10), isobutana (2-metil
propana, C4H10), isopentana (2-metilbutana, C5H12), dan isooktana (2,2,4-trimetil
pentana, C8H18). Jumlah senyawa yang tergolong ke dalam senyawa isoparafin jauh
lebih banyak daripada senyawa yang tergolong n-parafin. Tetapi, di dalam minyak bumi
mentah, kadar senyawa isoparafin biasanya lebih kecil daripada n-parafin.
1.2. Olefin
Olefin adalah kelompok senyawa hidrokarbon tidak jenuh, CnH2n. Contohnya
etilena (C2H4), propena (C3H6), dan butena (C4H8).
1.3. Naftena
Naftena adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang membentuk struktur cincin
dengan rumus molekul CnH2n. Senyawa-senyawa kelompok naftena yang banyak
ditemukan adalah senyawa yang struktur cincinnya tersusun dari 5 atau 6 atom karbon.
Contohnya adalah siklopentana (C5H10), metilsiklopentana (C6H12) dan sikloheksana
(C6H12). Umumnya, di dalam minyak bumi mentah, naftena merupakan kelompok
senyawa hidrokarbon yang memiliki kadar terbanyak kedua setelah n-parafin.
1.4. Aromatik
Aromatik adalah hidrokarbon-hidrokarbon tak jenuh yang berintikan atom-atom
karbon yang membentuk cincin benzen (C6H6). Contohnya benzen (C6H6), metilbenzen
(C7H8), dan naftalena (C10H8). Minyak bumi dari Sumatera dan Kalimantan umumnya
memiliki kadar aromat yang relatif besar.
8
2. Non Hidrokarbon
Selain senyawa-senyawa yang tersusun dari atom-atom karbon dan hidrogen, di
dalam minyak bumi ditemukan juga senyawa non hidrokarbon seperti belerang, nitrogen,
oksigen, vanadium, nikel dan natrium yang terikat pada rantai atau cincin hidrokarbon.
Unsur-unsur tersebut umumnya tidak dikehendaki berada di dalam produk-produk
pengilangan minyak bumi, sehingga keberadaannya akan sangat mempengaruhi langkah-
langkah pengolahan yang dilakukan terhadap suatu minyak bumi.
2.1. Belerang
Belerang terdapat dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S), belerang bebas (S),
merkaptan (R-SH, dengan R=gugus alkil), sulfida (R-S-R’), disulfida (R-S-S-R’) dan
tiofen (sulfida siklik). Senyawa-senyawa belerang tidak dikehendaki karena :
a. menimbulkan bau tidak sedap dan sifat korosif pada produk pengolahan.
b. mengurangi efektivitas zat-zat bubuhan pada produk pengolahan.
c. meracuni katalis-katalis perengkahan.
d. menyebabkan pencemaran udara (pada pembakaran bahan bakar minyak, senyawa
belerang teroksidasi menjadi zat-zat korosif yang membahayakan lingkungan, yaitu SO2
dan SO3).
2.2. Nitrogen
Senyawa-senyawa nitrogen dibagi menjadi zat-zat yang bersifat basa seperti 3-
metilpiridin (C6H7N) dan kuinolin (C9H7N) serta zat-zat yang tidak bersifat basa seperti
pirol (C4H5N), indol (C8H7N) dan karbazol (C12H9N). Senyawa-senyawa nitrogen
dapat mengganggu kelancaran pemrosesan katalitik yang jika sampai terbawa ke dalam
produk, berpengaruh buruk terhadap bau, kestabilan warna, serta sifat penuaan produk
tersebut.
2.3. Oksigen
9
Oksigen biasanya terikat dalam gugus karboksilat dalam asam-asam naftenat
(2,2,6-trimetilsikloheksankarboksilat, C10H18O2) dan asam-asam lemak (alkanoat),
gugus hidroksi fenolik dan gugus keton. Senyawa oksigen tidak menyebabkan masalah
serius seperti halnya senyawa belerang dan senyawa nitrogen pada proses-proses
katalitik.
3. Senyawa logam
Minyak bumi biasanya mengandung 0,001-0,05% berat logam. Kandungan logam
yang biasanya paling tinggi adalah vanadium, nikel dan natrium. Logam-logam ini
terdapat bentuk garam terlarut dalam air yang tersuspensi dalam mimyak atau dalam
bentuk senyawa organomental yang larut dalam minyak. Vanadium dan nikel merupakan
racun bagi katalis-katalis pengolahan minyak bumi dan dapat menimbulkan masalah jika
terbawa ke dalam produk pengolahan.
2.3 Karakterisasi Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan campuran yang sangat kompleks dari hidrokarbon-
hidrokarbon penyusunnya. Oleh karena itu, analisis kadar senyawa-senyawa
penyusunnya yang bukan saja amat sulit dilakukan, juga kurang berguna dalam praktek.
Analisis elemental yang menentukan kadar-kadar unsur karbon, hidrogen, belerang,
nitrogen, oksigen dan logam-logam juga tidak memberi gambaran mengenai karakter dan
sifat minyak bumi yang dihadapi. Padahal, dalam merancang proses pengolahan minyak
bumi mentah, informasi-informasi tersebut sangat dibutuhkan. Mengingat hal itu, orang
mulai mengembangkan metode-metode semi empirik untuk mengkarakterisasi minyak
bumi berdasarkan hasil-hasil pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia yang mudah
ditentukan.
1. Berat jenis
10
Berat jenis minyak bumi umumnya dinyatakan dalam satuan oAPI, yang
didefinisikan sebagai berikut : 0API= 141,5 s 131,5
dengan s = berat jenis 60/60 = densitas minyak pada 60 oF (15,6 oC) dibagi dengan
densitas air pada 60 oF. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa oAPI akan semakin
besar jika berat jenis minyak makin kecil. Berat jenis (specific gravity) kadang-
kadang digunakan sebagai ukuran kasar untuk membedakan minyak mentah, karena
minyak mentah dengan berat jenis rendah biasanya adalah parafinik. Perkiraan jenis
minyak bumi ditunjukkan sebagai berikut:
Tabel 2. Perkiraan Jenis Minyak Bumi Berdasarkan OAPI
Jenis minyak bumi Specific gravity (s) oAPI
Ringan 0,830 39
Medium ringan 0,830-0,850 39-35
Medium berat 0,850-0,865 35-32,1
Berat 0,965-0,905 32,1-24
Sangat berat 0,905 24,8
2. Pour point
Pour point atau titik tuang adalah harga temperatur yang menyebabkan minyak
bumi yang didinginkan mengalami perubahan sifat dari bisa menjadi tidak bisa
dituangkan atau sebaliknya. Makin rendah titik tuang, berarti kadar parafin makin
rendah sedangkan kadar aromatnya makin tinggi.
3. Distilasi/Rentang pendidihan
Pengukuran rentang pendidihan menghasilkan petunjuk tentang kualitas dan
kuantitas berbagai fraksi yang terdapat dalam minyak bumi. Pengujian rentang
pendidihan yang lazim dilakukan di laboratorium-laboratorium karakterisasi minyak
bumi antara lain
11
distilasi ASTM atau distilasi Engler (distilasi sederhana), distilasi Hempel, dan
distilasi TBP (True Boiling Point).
Salah satu penggunaan terpenting hasil pengukuran berat jenis dan rentang
pendidihan suatu minyak bumi adalah untuk menentukan faktor karakterisasi Watson
atau UOP (Universal Oil Products Co.) dan index korelasi (CI) USBM (United States
Bureau of Mines).
2.4 Faktor karakterisasi Watson
Klasifikasi berdasarkan K-UOP sebagai berikut :
Tabel 3. Perkiraan Tipe Minyak Bumi Berdasarkan K-UOP
K Tipe minyak bumi
12,5-13 Parafinik
11-12 Naftenik
9,8-11,8 Aromatik
12
Index korelasi USBM
Indeks korelasi ini didasarkan pada pengamatan bahwa n-parafin memiliki nilai
CI=0 dan CI=100 untuk benzen. CI didefinisikan sebagai :
Tabel 4. Perkiraan Tipe Minyak Bumi Berdasarkan Indeks Korelasi USBM
CI Tipe minyak bumi
10 Ultra parafinik
30 Parafinik
30-
40
Naftenik
40-
60
Aromatik
Produk-produk Utama yang Bisa Diperoleh
1. Gas-gas hidrokarbon ringan
Komponen-komponennya adalah senyawa-senyawa parafinik dengan titik didih
normal < 30 oC dan pada tekanan atmosfer berwujud gas, yaitu metana (CH4), etana
(C2H6), propana (C3H8), isobutana (i-C4H10) dan n-butana (n-C4H10). Gas-gas
tersebut lazim
disebut sebagai gas kilang. Propana dan butana biasanya dipisahkan dari gas kilang dan
dicairkan untuk dijual sebagai LPG (Liquefied Petroleum Gases). LPG digunakan
sebagai bahan bakar rumah tangga atau sebagai bahan bakar motor yang telah
disesuaikan penggunaannya.
Pemisahan komponen gas kilang berupa campuran etana, propana dan butana
digunakan sebagai bahan mentah pembuatan olefin dalam proses perengkahan kukus
(steam cracking).
Selain itu, gas kilang dapat dimanfaatkan langsung tanpa mengalami proses pemisahan
sebagai :
13
a. bahan mentah dalam reformasi kukus (steam reforming) untuk pembuatan gas
sintesis (campuran CO dan H2)
CnHm+nH2O nCO+(n+m/2)H2
b. dijadikan bahan bakar untuk ketel-ketel kukus, turbin-turbin gas, dan tungku-
tungku pemanas di dalam kilang.
2. Bensin (gasolin)
Mulanya bensin adalah produk utama dalam industri minyak bumi yang
merupakan campuran kompleks dari ratusan hidrokarbon dan memiliki rentang
pendidihan antara 30-200 oC. Bensin adalah bahan bakar mesin siklus Otto yang banyak
digunakan sebagai bahan bakar alat transportasi darat (mobil). Kinerja yang dikehendaki
dari bensin adalah anti knocking. Knocking adalah peledakan campuran (uap bensin
dengan udara) di dalam silinder mesin dengan siklus Otto sebelum busi menyala.
Peristiwa knocking ini sangat mengurangi daya mesin. Hidrokarbon rantai lurus
cenderung membangkitkan knocking. Sementara, hidrokarbon bercabang, siklik maupun
aromatik cenderung bersifat anti knocking. Tolok ukur kualitas anti knocking sering
disebut sebagai bilangan oktan (octane number). Skalanya didasarkan kepada n-heptana
memiliki bilangan oktan nol dan isooktana memiliki bilangan oktan seratus. Bensin
dikatakan memiliki bilangan oktan X, dengan 0 < X > 100, jika kualitas pembakaran
bensin tersebut setara dengan kualitas pembakaran campuran X% volum isooktan dan
(100-X)% volum n-heptana. Untuk skala bilangan oktan yang lebih besar dari 100.
Dalam pengujiannya, terdapat dua jenis bilangan oktan yaitu bilangan oktan riset
RON (Research Octane Number) dan bilangan oktan motor MON (Motor Octane
Number). RON diukur pada kondisi pengujian yang mewakili kondisi di dalam kota,
kecepatan rendah dan frekuensi percepatan/perlambatan tinggi. Sedangkan MON diukur
pada kondisi pengujian yang mewakili kondisi di jalan raya bebas hambatan, kecepatan
tinggi dan frekuensi percepatan/perlambatan rendah. Bilangan oktan yang diumumkan
14
adalah rata-rata aritmatik kedua bilangan oktan tersebut yang kemudian disebut sebagai
PON(PostedOctaneNumber).
Senyawa aromatik dan parafin bercabang mempunyai angka oktan paling tinggi,
sedangkan n-parafin memiliki biilangan oktan yang paling rendah. Naftenik, olefin dan
parafin bercabang sedikit memiliki bilangan oktan yang sedang. Kenaikan panjang rantai
hidrokarbon parafin menurunkan angka oktan.
Penambahan senyawa-senyawa organik logam berat dapat meningkatkan bilangan
oktan bensin. Senyawa yang paling efektif dalam meningkatkan bilangan oktan adalah
TEL (Tetra Ethyl Lead, Pb(C2H5)4). Senyawa ini larut dalam bensin dan dapat
mengakibatkan kenaikan yang besar pada bilangan oktan bensin yang ditambahkan.
Kenaikan bilangan oktan karena penambahan TEL semakin kecil jika bilangan oktan
semula semakin besar. Tetapi, penambahan TEL atau senyawa-senyawa logam berat
lainnya dapat mencemari atmosfir dan menjadi racun bagi orang yang menghirupnya,
maka digunakanlah senyawa-senyawa pengganti logam berat tersebut yaitu senyawa
alkohol dan eter seperti metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), Metil Tersier Butil Eter
(MTBE), Etil Tersier Butil Eter (ETBE) dan Tersier Amil Metil Eter (TAME). Aditif
yang berasal dari eter memiliki afinitas terhadap air yang lebih kecil daripada aditif yang
berasal dari alkohol. Bensin yang dicampuri eter lebih tidak menarik air dari udara bebas
(adanya air akan merusak mutu bensin).
3. Kerosin, bahan bakar pesawat jet, dan minyak diesel
Ketiga kelompok ini memiliki rentang pendidihan yang mirip. Kerosin disebut
juga dengan minyak tanah dan digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga. Rentang
pendidihannya antara 175-275 oC. Tolok ukur kualitas ketiga kelompok ini adalah
“smoke point”. Smoke point adalah titik nyala tertinggi (dalam mm) yang dapat
dihasilkan tanpa membangkitkan asap. Semakin tinggi kadar senyawa aromat dalam
minyak bumi tersebut, maka smoke point-nya pun semakin rendah. Tolok ukur lainnya
adalah “flash point” yang merupakan temperatur terendah yang membuat uap minyak
15
bumi mulai meletup jika disodori api kecil. Kerosin yang bagus memiliki smoke point 17
dan flash point > 40 oC.
Bahan bakar pesawat jet dibedakan untuk kebutuhan sipil dan militer. Untuk
keperluan sipil, rentang pendidihannya 175-290 oC, kadar aromat maksimum 20%
volum, dan flash point >40 oC. Sedangkan untuk keperluan militer rentang
pendidihannya 65-290 oC dengan kadar aromat maksimum 25% volum.
Minyak diesel adalah bahan bakar untuk mesin siklus diesel. Mesin dengan siklus
diesel tidak menggunakan busi, tetapi menggunakan penyalaan mandiri minyak diesel
panas ke dalam silinder berisi udara bertekanan tinggi. Oleh karena itu, minyak diesel
diharapkan memiliki kecenderungan untuk menyala sendiri. Tolok ukurnya adalah
bilangan setan (cetane number). Minyak diesel memiliki bilangan setan X jika performa
minyak diesel tersebut memiliki kualitas yang setara dengan campuran X% volume n-
heksadekan (n-C16H34) dan (100-X)% volume α-metil naftalena (C10H7CH3). Minyak
diesel untuk kenderaan otomotif biasa disebut solar dengan rentang pendidihan 175-340
oC dengan bilangan setan > 50. Sedangkan minyak diesel untuk kereta api memiliki
bilangan setan 40 s/d 45 dengan rentang pendidihan 180-370 oC.
4. Minyak bakar
Minyak bakar terbagi atas lima jenis, yaitu minyak bakar no. 1, no. 2, no. 4, no. 5 dan no.
6. Minyak bakar no. 1 sangat mirip kerosin tetapi memiliki titik tuang dan titik akhir
rentang pendidihan yang lebih tinggi. Minyak bakar no. 2 (IDO=Industrial Diesel Oil)
sangat mirip dengan minyak diesel otomotif. Minyak bakar no. 1 dan no. 2 serta kerosin,
bahan bakar pesawat jet dan minyak diesel biasa disebut sebagai BBM distilat (distillate
fuels). Minyak bakar no. 4, no. 5 dan no. 6 disebut BBM residu karena berasal dari sisa
distilasi minyak bumi mentah pada tekanan atmosferik. Minyak bakar no. 4 adalah yang
paling ringan di antara ketiganya dan memiliki titik tuang -7 oC. Minyak bakar no. 5
masih berupa fluida pada temperatur di atas 10 oC sedangkan minyak bakar no. 6 harus
16
dipanaskan terlebih dahulu untuk bisa mengalir. Makin besar nomor minyak bakar,
makin tinggi nilai kalornya.
5. Produk-produk lain
Produk-produk lainnya seperti minyak pelumas, petroleum waxes (lilin),
petroleum greases (gemuk), aspal dan kokas.
2.4 Konsep-konsep Pengolahan di dalam Kilang
Pengolahan minyak bumi didasarkan kepada kebutuhan masyarakat akan produk-
produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak bumi. Volume permintaan terhadap
bensin dan BBM lainnya (dari bensin sampai minyak bakar) sangatlah besar. Sedangkan
kebutuhan akan produk-produk lainnya seperti minyak pelumas, lilin, gemuk, dan kokas
relatif kecil. Oleh karena itu, konsep utama pengolahan minyak bumi mentah didasarkan
untuk menyediakan BBM secara umum dan memaksimumkan produksi BBM tertentu
yang paling dibutuhkan oleh masyarakat sebagai konsumen.
Minyak mentah dapat dipisahkan dengan proses distilasi menghasilkan berbagai
fraksi yang berbeda rentang pendidihannya. Pelaksanaan distilasi pada tekanan atmosfer
menghasilkan fraksi-fraksi minyak bumi yang dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 5. Karakteristik Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah
No. Rentang Pendidihan (oC) Rentang kasar atom C
n-parafin
Nama fraksi/produk
ASTM TBP
1 <30 <30 C1 - C4 Gas kilang
2 30-100 30-90 C4 - C7 Nafta ringan (straight run
gasoline)
3 80-200 85-
190
C7 - C11 Nafta
17
4 165-280 190-
270
C10 - C16 Kerosin
5 215-340 270-
320
C12 - C19 Minyak gas ringan (light
gas oil)
6 290-440 320-
430
C16 - C28 Minyak gas atmosferik
(heavy gas oil)
7 >400 >430 > C25 Residu (topped crude)
Residu yang diperoleh akan rusak (terurai) jika terus didistilasi pada tekanan
atmosferik dengan temperatur yang lebih tinggi lagi. Oleh karena itu, residu ini didistilasi
lagi pada tekanan vakum sehingga menghasilkan fraksi-fraksi berikut:
Tabel 6. Karakteristik Produk Distilasi Vakum Minyak Residu
No
.
Rentang pendidihan normal
(perkiraan), oC
Rentang kasar
atom C n-parafin
Nama
fraksi/produk
ASTM TBP
1 400-570 430-
570
C25-C50 Minyak gas
vakum
2 >540 >570 >C45 Minyak residu
vakum
Fraksi-fraksi yang diperoleh dengan distilasi minyak mentah umumnya memiliki dua
kelemahan yaitu :
a. Distribusi kuantitas fraksi-fraksi yang diinginkan tidak sesuai dengan kebutuhan
pasar. Contohnya volume total fraksi-fraksi ringan (bensin, nafta, kerosin dan
minyak gas ringan) biasanya lebih kecil daripada volume total campuran minyak
gas atmosferik dan residu, padahal kebutuhan pasar akan bensin dan BBM distilat
jauh lebih besar daripada BBM residu.
b. Kualitas fraksi-fraksi tersebut sangat rendah dibandingkan dengan kualitas yang
disyaratkan oleh pasar. Contohnya bilangan oktan straight run gasoline yang
18
diperoleh langsung dari proses distilasi berkisar 67-70, sedangkan bilangan oktan
yang disyaratkan pasar minimal 87 (premium).
Oleh karena itu, fraksi-fraksi yang diperoleh dari distilasi tersebut perlu dilakukan
pengolahan lebih lanjut untuk memaksimalkan perolehan produk-produk yang diinginkan
pasar. Proses-proses pengolahan yang umum dilakukan adalah sebagai berikut :
a. fraksi-fraksi yang terdiri atas hidrokarbon-hidrokarbon dengan molekul besar
(jumlah atom C banyak) direngkahkan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil
dan mendidih pada rentang pendidihan yang dikehendaki. Proses ini disebut
perengkahan (cracking) dan umumnya dilakukan pada minyak gas serta residu.
b. fraksi-fraksi yang sudah memiliki jumlah atom C yang sesuai, tetapi kualitasnya
masih rendah, dibentuk ulang sehingga memiliki struktur yang berbeda seperti
menjadi bercabang, siklik atau aromatik. Proses ini disebut reformasi (reforming)
jika berat molekulnya berbeda sedikit dari berat molekul semula. Dan jika hanya
mengalami perubahan struktur tanpa mengalami perubahan berat molekul, maka
prosesnya disebut isomerisasi.
c. molekul-molekul hidrokarbon yang terlalu kecil dirangkaikan dengan molekul-
molekul lainnya menjadi hidrokarbon bermolekul besar dan mendidih pada
rentang yang diinginkan. Jika senyawa-senyawa yang dirangkaikan adalah
senyawa-senyawa yang sama maka prosesnya disebut polimerisasi (meskipun
yang terjadi di dalam kilang hanyalah dimerisasi, trimerisasi dan oligomerisasi).
Jika yang dirangkaikan adalah senyawa alkana dengan molekul hidrokarbon tak
jenuh, prosesnya disebut dengan alkilasi.
d. produk-produk dari konversi kimia di atas beserta produk distilasi minyak
mentahnya dimurnikan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak dikehendaki,
memperbaiki warna, meningkatkan kejernihan dan diramu menjadi produk-
produk yang kualitas maupun kuantitasnya sesuai dengan permintaan pasar.
2.5 Konfigurasi Kilang
19
Langkah-langkah pemrosesan minyak bumi (konfigurasi kilang) bergantung
kepada jenis minyak bumi mentah yang akan diolah serta jenis BBM yang akan
dihasilkan dan dijual ke masyarakat. Perbedaan jenis minyak mentah dan jenis BBM
yang akan dihasilkan akan memberikan konfigurasi kilang yang berbeda
Gambar berikut menunjukkan konfigurasi kilang minyak yang memaksimumkan
produksi minyak bakar distilat dan minyak bakar residu yang dikenal sebagai kilang tipe
“skimming”.
Gambar 1. Kilang Minyak Bumi Tipe Skimming
Minyak bumi yang diolah diandaikan memiliki kadar belerang tinggi. Minyak
mentah didistilasi pada tekanan atmosferik untuk menghasilkan gas dan straight run
gasoline sebagai distilat ringan. Nafta, kerosin dan minyak gas sebagai distilat menengah
dan minyak residu sebagai topped crude atau produk bawah yang langsung dipasarkan
sebagai minyak bakar berat. Proses penghilangan belerang tergantung kepada reaktivitas
senyawa belerang yang dikandung masing-masing fraksi. Gas biasanya mengandung
senyawa belerang yang paling ringan dan reaktif yaitu gas hidrogen sulfida (H2S), yang
20
bisa dihilangkan dengan absorbsi oleh cairan yang bersifat basa seperti monoetanolamina
(MEA, HO-C2H4-NH2) atau dietanolamina (DEA, (HO-C2H4)2NH). Setelah
dibersihkan, gas tersebut didistilasi untuk menghasilkan gas kilang dan LPG.
H2S yang diserap pelarut dilucuti dan dikirim ke pabrik Claus, yaitu pabrik yang
mengubah H2S menjadi belerang murni via reaksi :
Belerang cair yang terbentuk kemudian dibekukan dan dijual dalam bentuk padatan.
Senyawa belerang yang terkandung dalam straight run gasoline biasanya adalah
kelompok merkaptan (R-SH) dan proses peghilangan senyawa merkaptan ini disebut
proses sweetening. Proses sweetening yang paling banyak digunakan saat ini adalah
proses MEROX (Mercaptan Oxidation). Senyawa merkaptan diekstraksi dari bensin
dengan larutan basa kuat, cairan ekstraknya dioksidasi dengan udara menjadi senyawa
disulfida yang, karena tidak larut dalam air, akan memisah kembali dalam bentuk
minyak. Bensin straight run gasoline yang sudah tidak mengandung merkaptan, dikirim
ke unit peramuan produk BBM.
Senyawa belerang yang terdapat di dalam distilat menengah umumnya kurang
reaktif seperti tiofen, fenil merkaptan dan disulfida. Oleh karena itu, proses penghilangan
senyawa-senyawa ini memerlukan proses yang berkondisi lebih berat seperti hidrogenasi
katalitik pada temperatur 320-420 oC pada tekanan 25-70 bar. Katalis padat yang
digunakan adalah senyawa kobalt molibdat. Pada proses hidrodesulfurisasi ini, senyawa-
senyawa tersebut dikonversi menjadi H2S dan hidrokarbon jenuh. H2S yang terbentuk
akan terencerkan oleh hidrokarbon ringan produk samping yang, karena berwujud gas,
dapat berpisah langsung dari cairan distilat menengah yang diolah dan bisa langsung
dikirim ke unit penghilangan H2S.
Kerosin dan minyak gas yang sudah didesulfurisasi dikirim ke unit pengolahan
lain (peramuan), sedangkan nafta (fraksi minyak bumi yang memiliki rentang titik didih
antara bensin dan kerosin) direformasi menjadi bensin beroktan tinggi yang disebut
bensin reformat. Proses reformasi ini menghasilkan produk samping gas H2 yang
berguna untuk keperluan proses penghilangan belerang di unit hidrodesulfurisasi.
21
Dalam unit peramuan, berbagai komponen BBM mulai dari butana sampai minyak gas
dicampur-campur dan ditambahkan berbagai aditif untuk menyempurnakan kualitasnya
menjadi BBM yang memenuhi standar kualifikasi pasar.
Kuantitas minyak residu atmosferik umumnya selalu di atas 30% volume dari
minyak mentah. Sehingga untuk memaksimumkan perolehan produk yang lebih ringan,
fraksi-fraksi berat harus diubah menjadi fraksi-fraksi yang lebih ringan dengan cara
perengkahan.
Perbedaan utama skema pengolahan kilang minyak BBM motor dengan kilang
tipe skimming adalah dilangsungkannya proses distilasi vakum terhadap minyak residu
atmosferik. Proses ini menghasilkan minyak gas vakum ringan (LVGO, Light Vaccuum
Gas Oil) untuk bahan campuran solar dan minyak bakar distilat serta minyak gas vakum
berat (HVGO, Heavy Vacuum Gas Oil) untuk dikonversi menjadi bensin rengkahan,
minyak gas rengkahan dan gas hidrokarbon ringan dalam proses perengkahan katalitik
(catalytic cracking). Produk bawah distilasi vakum bisa dijadikan komponen minyak
bakar berat atau diolah menjadi aspal. Jika produk yang hendak diambil bukan minyak
bakar melainkan BBM motor, maka konfigurasi kilang minyak yang cocok digambarkan
sebagai berikut :
22
Gambar 2. Konfigurasi Kilang Minyak Tipe BBM Motor
Proses Pemisahan
Gambar di bawah ini menunjukkan diagram alir sederhana pabrik distilasi atmosferik.
Gambar 3. Diagram Alir Sederhana Distilasi Atmosferik
Minyak mentah umpan masih mengandung kotoran garam dan pasir sehingga
perlu dibersihkan terlebih dahulu karena kehadiran zat-zat ini dapat mempercepat laju
korosi bahan konstruksi unit pengolahan, menyebabkan pengendapan kerak serta
penyumbatan pada peralatan kilang. Pengolahan awal yang dilakukan adalah desalting
atau pemisahan garam. Minyak bumi mentah dipompa dan dipanaskan lalu dicampur
dengan air sebanyak 3-10% volume minyak mentah pada temperatur 90-150 oC. Garam-
garam akan larut dan fasa air dan minyak akan memisah dalam tangki desalter.
Minyak mentah yang tidak mengandung garam dan padatan tersebut dipanaskan
lagi dengan minyak residu panas lalu heater sebelum diumpankan ke kolom distilasi
atmosferik. Produk atas kolom distilasi utama (gas kilang dan straight run gasoline) ini
umumnya masih perlu distabilkan agar tidak terlalu banyak mengandung hidrokarbon-
hidrokarbon yang sangat mudah menguap seperti butana di dalam kolom distilasi lain
yang disebut kolom stabilisasi. Produk samping dan bawah yang berupa cairan dilucuti
23
oleh kukus dan diuapkan lagi untuk menyempitkan rentang titik didihnya. Pelucutan ini
diselenggarakan dalam kolom-kolom pelucut kecil yang disusun setelah kolom distilasi
utama.
Minyak residu atmosferik biasanya dikeluarkan dari bagian bawah kolom distilasi
utama pada temperatur 350-400 oC. Ini adalah batas temperatur tertinggi yang bisa
dialami minyak tanpa mengalami degradasi. Agar dapat dipisahkan menjadi fraksi-fraksi
utuh tanpa mengalami degradasi, distilasi selanjutnya dilaksanakan pada tekanan vakum
(lebih rendah dari tekanan atmosferik, 30-50 mmHg).
Produk atas kolom distilasi vakum adalah minyak gas vakum ringan (LVGO)
untuk bahan campuran peramuan minyak bakar distilat. Produk sampingnya adalah
minyak gas vakum berat (HVGO) yang digunakan sebagai umpan perengkahan katalitik
atau dijadikan bahan mentah pembuatan minyak pelumas. Produk bawah disebut minyak
residu vakum dan umumnya dijadikan bahan baku pembuatan aspal.
Gambar 4. Diagram Alir Sederhana Distilasi Vakum
Proses pemisahan lainnya yang umum digunakan dalam pengolahan minyak bumi adalah
sebagai berikut :
24
1. Ekstraksi
Awalnya, ekstraksi digunakan untuk meningkatkan kualitas kerosin, akan tetapi pada
perkembangannya proses ini lebih banyak digunakan untuk meningkatkan kualitas
minyak pelumas. Minyak pelumas digunakan untuk melapisi dua permukaan keras
yang bergesekan untuk memperkecil kerusakan dan kehilangan energi. Bahan baku
minyak mentah adalah fraksi minyak mentah dengan titik didih di atas 500 oC. Dalam
fraksi tersebut juga terdapat lilin, aspal dan senyawa polisiklis yang jika berada dalam
jumlah yang cukup dapat mengganggu sehingga harus dihilangkan. Penghilangan zat-
zat tersebut dilakukan dengan dewaxing, prophane deasphalting dan fulfural
extraction.
2. Dewaxing
Pada proses ini, minyak didinginkan (chilled) untuk mengkristalkan lilin. Pemisahan
lilin dari minyak dilakukan dengan penyaringan dan pengendapan. Proses yang lain
adalah dengan menggunakan pelarut selektif yang dapat melarutkan stok minyak dan
menolak lilin. Senyawa yang sering digunakan untuk melakukan proses ini adalah
metil etil keton, propan atau urea.
3. Propane deasphalting
Propan dapat melarutkan minyak pelumas dengan baik. Pada proses ini, kenaikan
temperatur akan mengurangi kemampuan melarutkan tetapi selektivitasnya
bertambah.
4. Fulfural extraction
Hidrokarbon polisiklik dalam minyak pelumas tidak dikehendaki karena memiliki
indeks viskositas yang rendah. Oleh karena itu, senyawa polisiklik ini dihilangkan
dengan proses ekstraksi menggunakan fulfural. Fulfural stabil, tidak beracun, relatif
murah dan mudah didapat dan selektif pada temperatur tinggi. Oleh karena
25
selektivitas fulfural rusak karena keberadaan air, maka dalam sirkulasi pelarut harus
dilakukan dehidrasi.
2.6 Proses Dekomposisi Molekul
Perengkahan adalah reaksi pemecahan senyawa hidrokarbon molekul besar pada
temperatur tinggi menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Hidrokarbon akan
merengkah jika dipanaskan jika temperaturnya melebihi 350-400 oC dengan atau tanpa
bantuan katalis. Parafin adalah hidrokarbon yang paling mudah merengkah, disusul
dengan senyawa-senyawa naftena. Sedangkan senyawa aromatik sangat sukar
merengkah. Proses perengkahan yang terjadi hanya karena pemanasan dinamakan
perengkahan termal (thermal cracking). Sedangkan proses perengkahan yang terjadi
dengan bantuan katalis disebut perengkahan katalitik (catalytic cracking).
1. Perengkahan termal
Perengkahan termal dilakukan untuk mendapatkan nafta dari fraksi vakum gas oil
atau residu. Gasoline yang dihasilkan memberikan angka oktan yang lebih tinggi
daripada gasoline hasil distilasi awal. Perengkahan termal yang masih dilakukan adalah
visbreaking dan coking. Visbreaking bertujuan untuk menurunkan viskositas dan pour
point umpan minyak dan bahan bakar minyak. Stok umpan yang digunakan pada
umumnya adalah residu yang dihasilkan dari destilasi vakum. Coking dilakukan untuk
menghasilkan kokas (coke). Beberapa proses coking adalah fluid coking, delayed coking,
decarbonizing dan lain-lain. Proses yang terjadi dalam delayed coking adalah thermal
cracking dan polimerisasi.
Radikal bebas ini tidak stabil dan sangat reaktif sehingga membentuk olefin–
olefin dengan hidrokarbon lain. Reaksi radikal bebas berakhir jika dua radikal bebas
bergabung.
2. Perengkahan katalis
Perengkahan katalis terdiri dari dua jenis reaksi, yaitu perengkahan aromatik dan
reaksi perpindahan hidrogen dan pembentukan kokas. Pada perengkahan aromatik, cincin
26
aromatik stabil pada kondisi perengkahan katalis, tetapi rantai panjang alkil reaktif.
Kemudahan perengkahan alkil aromatik bertambah dengan kenaikan panjang rantai alkil.
Produk parafinik hasil perengkahan katalis bercabang lebih banyak dari yang
diperkirakan. Penjelasan atas hal tersebut diberikan dari reaksi hidrogen transfer seperti
berikut :
Karena reaksi isomerisasi olefin dan hidrogen transfer antara i-olefin dan decalin
jauh lebih cepat dari pada reaksi lain, maka i-parafin dihasilkan lebih cepat dari parafin.
Berlawanan dengan perengkahan termis yang terjadi karena adanya reaksi rantai
dari radikal bebas, produk reaksi antara yang terdapat dalam perengkahan katalis adalah
fragmen-fragmen bermuatan positif yang disebut ion karbonium. Ion karbonium berbeda
dengan radikal bebas karena mengandung elektron minus satu.
Oleh karena reaksi pertukaran ini, parafin dan naftenik menjadi reaktif.
Katalis yang digunakan adalah katalis padat yang bersifat asam dengan porositas
tinggi dan tahan abrasi maupun perubahan temperatur. Bahan katalis terdiri dari silika
dan alumina. Semakin banyak umpan, semakin tinggi hasil gasolin yang diperoleh.
Sebagai contoh, suatu Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU) merengkah hidrokarbon
MVGO dan HVGO menjadi produk-produk berupa gas ringan, LPG, nafta dan Light
Cycle Oil (LCO).
Suatu FCCU terdiri dari tiga unit yang berfungsi antara lain :
a. unit cracking dan regenerasi yang berfungsi untuk merengkah umpan menjadi gas
yang akan difraksinasi di kolom distilasi serta meregenerasi katalis di regenerator.
b. unit fraksinasi untuk memisahkan produk gas, LCO dan slurry.
c. unit light end untuk memisahkan gas LPG dan nafta dalam gas yang berasal dari
bagian atas kolom fraksinasi.
3. Hydrocracking
27
Hydrocracking adalah proses untuk mengubah bahan dasar yang tak dapat
dipergunakan untuk umpan unit perengkahan dan reformasi katalis karena kandungan
logam, nitrogen dan belerang yang tinggi. Proses ini juga cocok untuk umpan dengan
kandungan aromatik yang tinggi yang tidak dapat diproses secara perengkahan katalis.
Dari bahan dasar berkualitas rendah ini dapat dihasilkan gasolin, kerosin, minyak distilat
tengah, minyak pelumas, umpan perengkahan katalis, umpan dasar petrokimia dan LPG.
Reaksi utama proses hydrocracking dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :
a. Reaksi hydrocracking parafin
b. Reaksi hidrodealkilasi
c. Reaksi hidrodesiklisasi
Reaksi samping yang terjadi secara paralel adalah reaksi dekomposisi senyawa
sulfur, nitrogen dan oksigen serta reaksi hidrogenasi olefin dan aromat.
a. reaksi dekomposisi
b. reaksi hidrogenasi
Katalis yang digunakan pada proses ini adalah katalis yang memiliki dua jenis
pusat aktif, yaitu inti metal yang berfungsi untuk melangsungkan reaksi hidrogenasi/
dehidrogenasi dan inti asam yang berfungsi untuk melangsungkan reaksi perengkahan/
isomerisasi.
Hidro Cracker (HC) Unibon di UP II Dumai merengkah umpan HVGO (Heavy
Vacuum Gas Oil) dan HCGO (Heavy Coking Gas Oil) untuk menghasilkan produk LPG,
Light Naphtha, Light Kerosene, Heavy Kerosene dan Diesel. Kondisi reaksinya 290-495
oC, 35-175 kgf/cm2 dengan katalis DHC-6 yang merupakan silika alumina amorf sebagai
base metal dengan kombinasi nikel, molibdenum, dan tungsten.
4. Proses pengubahan struktur molekul
Proses pengubahan struktur molekul menjadi molekul baru yang berat molekulnya
tidak jauh berbeda disebut dengan reformasi. Sedangkan proses pengubahan struktur
molekul tanpa mengubah berat molekul disebut isomerisasi. Proses reformasi yang
telah berkembang dan digunakan untuk menaikkan angka oktan adalah catalytic
reforming. Tujuan utamanya adalah mengubah hidrokarbon lain menjadi hidrokarbon
28
aromatik sehingga diperoleh senyawa hidrokarbon dengan angka oktan yang lebih
tinggi. Reaksi catalytic reforming ini endotermik sehingga diperlukan tambahan kalor
untuk menjaga kelangsungan reaksinya.
Contohnya :
a. sikloheksan langsung dihidrogenasi menjadi aromat
b. siklopentan harus mengalami isomerisasi dahulu menjadi sikloheksan
Parafin harus terlebih dahulu mengalami proses siklisasi.
Supaya dapat melangsungkan reaksi tersebut, parafin harus memiliki paling
sedikit 6 buah atom karbon agar dapat diubah langsung menjadi aromatik. Katalis
platina yang digunakan dalam proses ini disebut katalis platforming yang memiliki
dua fungsi, yaitu bagian yang mengandung platina sebagai bahan dehidrogenasi dan
bagian yang asam seperti klor, fluor atau alumina-promoted silika berguna dalam
proses isomerisasi. Sejumlah platina digunakan untuk memastikan bahwa aktivitas
dehidrogenasi cukup besar dibandingkan aktivitas isomerisasi.
5. Proses kombinasi molekul
Dengan berkembangnya proses perengkahan yang menghasilkan produksi gas
ringan yang kaya akan olefin aktif, diciptakan proses-proses baru untuk
memanfaatkannya. Polimerisasi adalah reaksi penggabungan olefin yang satu dengan
olefin lainnya. Proses alkilasi adalah reaksi antara olefin dengan isoparafin. Produk
gasolin yang dihasilkan dari proses alkilasi memiliki angka oktan yang lebih tinggi
dibandingkan gasolin yang dihasilkan dari proses polimerisasi. Polimerisasi dengan
menggunakan katalis juga dapat dijelaskan dengan teori ion karbonium. Ion karbonium
yang terbentuk dapat bergabung dengan olefin lain dan membentuk ion karbonium yang
lebih besar. Setiap ion karbonium dapat kehilangan proton untuk membentuk olefin.
Mekanisme reaksinya dapat dijelaskan melalui teori ion karbonium. Ion
karbonium dihasilkan dari penggabungan olefin dengan proton yang dilengkapi dengan
katalis asam. Ion karbonium bereaksi dengan i-butan membentuk i-butil ion karbonium.
i-butil ion karbonium bereaksi dengan olefin membentuk ion karbonium yang lebih besar.
29
Ion karbonium yang besar bereaksi dengan isobutan menghasilkan i-parafin. Ion i-butil
karbonium diregenerasi dan reaksi berantai berlangsung.
***
30
2.7 Tabel Fraksi-fraksi Minyak Bumi
Permasalahan terjadi ketika produk minyak bumi yang dimanfaatkann
manusia memunculkan efek yang tidak diinginkan bagi manusia itu sendiri ataupun
bagi lingkungan sekitar. Sebagai contoh adalah produk minyak bumi plastik, yang
menimbulkan masalah pencemaran lingkungan karena sulit didegradasi (memerlukan
waktu yang lama untuk menghancurkannya). Belum lagi bahaya tumpahan minyak
bumi dalam jumlah besar di laut seperti yang terjadi pada bulan Maret 1989 di dekat
Prince William Sound, Alaska (11 juta galon minyak bumi dari super tanker Exxon
Valdex tumpah ke laut) yang menimbulkan kerusakan berat ekosistem laut. Bahkan
menurut catatan, biaya yang diperlukan untuk membersihkan tumpahan minyak
tersebut diduga mencapai 1,5 milyar dolar Amerika Serikat.
Oleh karena itu perlu dilakukan tindakan yang lebih efektif dan efisien dalam
mengatasi limbah yang ditimbulkan oleh produk minyak bumi. Salah satu metode
paling cepat adalah dengan degradasi minyak bumi yang memanfaatkan
mikroorganisme atau yang sering disebut biodegradasi.
2.8 Dekomposisi Minyak Bumi
Degradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan
mikroorganisme seperti bakteri, beberapa khamir, jamur, sianobakteria, dan alga biru.
Mikroorganisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena
kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai
donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan tumpahan
minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2).
Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk
seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan
porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila
bakteri ini menguraikan minyak bumi.
31
Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi
berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak
bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit
didegradasi oleh mikroorganisme.
Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan
komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat
lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah
bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang
melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi
ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal.
Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang
jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini
menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh
lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki
substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak
bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen
minyak bumi yang mudah didegradasi.
2.9 Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba1. Hidrokarbon Alifatik
Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini
jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di
antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan
jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk
pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik
(menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh
mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).
Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi
oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen
ke dalam hidrokarbon teroksidasi. Reaksi lengkap dalam proses ini terlihat pada
gambar 1.
32
Gambar 1. Reaksi degradasi hidrokarbon alifatik
2. Hidrokarbon Aromatik
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh
mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini
oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa
yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya
didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam
sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi
perubahan senyawa benzena menjadi catechol.
33
Gambar 2. Reaksi degradasi hidrokarbon aromatic
2.10 Faktor Pembatas Biodegradasi
Kemampuan sel mikroorganisme untuk melanjutkan pertumbuhannya sampai minyak
bumi didegradasi secara sempurna bergantung pada suplai oksigen yang mencukupi
dan nitrogen sebagai sumber nutrien. Seorang ilmuwan bernama Dr. D. R. Boone
menemukan bahwa nitrogen tetap merupakan nutrien yang paling penting untuk
degradasi bahan bakar. Selain itu keaktifan mikroorganisme pendegradasi
hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH.
Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikroba ini tidak aktif bekerja
mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti
fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan
bioremediasi secara signifikan.
34
1. Pendahuluan
Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama terdiri
dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung
sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam.
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. Siklo alkana (napten) CnH2n
Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6
(enam) yaitu sikloheksana. Sikloheksana Siklopentana
3. Aromatik CnH2n -6
Aromatik memiliki cincin 6 (enam)
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.
Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses perubahan minyak mentah
menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses
fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan
tersebut antara lain:
1. Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil.
35
a. Gasoline (Amerika Serikat) atau motor spirit (Inggris) atau bensin (Indonesia)
memiliki titik didih terendah dan merupakan produk kunci dalam penyulingan
yang digunakan sebagai bahan pembakar motor (:t 45% dari minyak mentah
diproses untuk menghasilkan gasolin.
b. Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerasin.
Beberapa naphta digunakan sebagai :
- Pelarut dry cleaning (pencuci)
- Pelarut karet
- Bahan awal etilen
- Dalam kemileteran digunakan sebagai bahan bakar jet dikenanl sebagai jP-4
c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai :
- Minyak tanah
- Bahan bakar jet untuk air plane
2. Intermediate destilates merupakan minyak gas atau bahan bakar diesel yang
penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi truk-truk berat, kereta api,
kapal kecil komersial, peralatan pertanian dan lain-lain.
3. Heavy destilates merupakan komponen dengan berat molekul tinggi. Fraksi ini
biasanya dirubah menjadi minyak pelumas (lubricant oils), minyak dengan berat
jenis tinggi dari bahan bakar, lilin dan stock cracking.
4. Residu termasuk aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum.
2.11 Fraksi Minyak Bumi
Proses pertama dalam pemrosesan minyak bumi adalah fraksionasi dari
minyak mentah dengan menggunakan proses destilasi bertingkat, adapun hasil yang
diperoleh adalah sebagai berikut:
Jangka titik Didih (ºC)
Banyaknya atom karbon
Nama Penggunaan
Dibawah 30 1 - 4 Fraksi Gas Bahan Bakar Pemanas
30 – 180 5 – 10 Bensin Bahan bakar mobil
180 – 230 11 – 12 Minyak Tanah Bahan bakar jet
230 – 305 13 – 17 Minyak Gas Bahan bakar diesel,
pemanas
36
305 – 405 18 - 25 Minyak Gas Berat Bahan bakar pemanas
Sisa: 1. Minyak bisa menguap : Minyak-minyak pelumas, lilin, parafin dan vaselin.
2. Bahan yang tidak bisa menguap : aspal dan arang minyak bumi.
A. Fraksi Gas
Gas alam dapat diperoleh secara terpisah maupun bersama-sama dengan
minyak bumi. Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana berantai karbon rendah
yaitu antara lain metana, etana, propana, butana dan iso-butana. Gas alam dapat
dipergunakan sebagai:
1. Bahan bakar rumah tangga atau pabrik
Gas alam merupakan bahan bakar yang paling bersih dan praktis, tetapi gas
alam mempunyai keburukan yaitu sifatnya yang tidak berbaun (bila dibandingkan
dengan gas dari batubara) sehingga sering terjadi kecelakaan karena bocor. Oleh
karena itu kadang-kadang gas ini diberi "bau" yaitu sedikit zat yang berbau sekali.
Propana yang merupakan salah satu fraksi gas pada perusahaan biasanya Butana
mempunyai batas meledak yang lebih kecil bila dibandingkan dengan propana.
2. Karbon hitam (Carbon Black)
Karbon hitam (Carbon black) adalah arang harus yang dibuat oleh pembakaran yang
tidak sempurna. Pegunaannya antara lain sebagai :
- Bahan dalam pembuatan cat, tinta cetak dan tinta Gina.
- Zat pengisi pada karet terutama dalam pembuatan ban-ban mobil dan sepeda.
Karbon hitam dibuat dengan membawa nyala gas bumi ke sebuah bidang datar
yang didinginkan, arang yang terbentuk kemudian dipisahkan dari bidang ini dan
dibagi berdasarkan kehalusannya. Metana yang mengandung 75% karbon akan
menghasilkan 4 atau 4,5% zat penghitam dan sisanya hilang sebagai asap, zat asam
arang dan sebagainya.
3. Tujuan-tujuan Sintesis
Hasil sintesis dibuat dengan oksidasi zat-zat hidrokarbon dari gas alamo
Proses pembuatan lainnya, yaitu :
- Pembuatan zat cair dari metana.
- Pembuatan bensin-bensin untuk kapal terbang yang bernilai tinggi dengan cara
menggandeng (alkylering) iso-butana dengan butena-butena.
37
B. Bensin
Bensin dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain yaitu ;
1. Penyulingan langsung dari minyak bumi (bensin straight run), dimana
kualitasnya tergantung pada susunan kimia dari bahan-bahan dasar. Bila
mengandung banyak aromatik-aromatik dan napthen-naphten akan
menghasilkan bensin yang tidak mengetok (anti knocking).
2. Merengkah (cracking) dari hasil-hasil minyak bumi berat, misalnya dari
minyak gas dan residu.
3. Merengkah (retor ming) bensin berat dari kualitas yang kurang baik.
4. Sintesis dari zat-zat berkarbon rendah.
Bensin biasanya digunakan sebagai :
1. Bahan bakar motor
Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk
menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut.
Keadaan terbang (titik embun)
Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalam
karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu tinggi
dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama disebabkan oleh
terlalu banyaknya propana dan butana yang berasal dari bensin. Gelembung-
gelembung gas yang terdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup lubang-lubang
perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti.
Kecendrungan mengetok (knocking)
Ketika rasio tekanan dari motor relatif tinggi, pembakaran bisa menyebabkan
peletusan (peledakan) didalam sijinder, sehingga :
- Timbulnya kebisingan knock
- Kekuatan berkurang
- Menyebabkan kerusakan mesin
Hidrokarbon rantai bercabang dan aromatik sangat mengurangi kecendrungan
dari bahan bakar yang menyebabkan knocking, misalnya 2,2,4 -trimetil pentane (iso-
oktan) adalah anti knock fuels. Harga yang tinggi dari bilangan oktan mengakibatkan
makin baik melawan knocking. Mesin automibil modern memerlukan bahan bakar
dengan bilangan oktan antara 90 dan 100, semakin tinggi rasio penekanan
(compression) maka diperlukan bilangan oktan yang tinggi pula.
38
Bilangan oktan dapat dinaikkan dengan menambahkan beberapa substansi,
antara lain fefraefyl lead (TEL) dan feframefyl lead (l-MI) yang ditambahkan da!am
bensin dengan kuantitas yang kecil karena dikuatirkan apabila ditambahkan terlalu
banyak efek timah bagi lingkungan. TEL (Pb(C2Hs)4) dibuat dari campuran timah
hitam dengan natrium dan eti!klorida, reaksinya :
Pb + 4Na + 4C2H5CI Pb (C2H5 )4 + 4 NaCI
TEL
Keadaan "damar" dan stabilitas penyimpanan
Damar dapat terbentuk karena adanya alkena-alkena yang mempunyai satu
ikatan ganda sehingga berpotensi untuk berpolirherisasi membentuk molekulmolekul
yang lebih besar. Pembentukan damar ini dipercepat oleh adanya zat asam di udara,
seperti peroksiden. Kerugian yang disebabkan oleh pembentukan damar ini antara
lain;
- Bahan ini dapat menempel pada beberapa tempat dalam motor, antara lain
saluran-saluran gas dan pada kutub yang dapat mengakibatkan kerusakan pada
motor.
- Menurunkan bilangan oktan karena hilangnya alkena-alkena dari bensin.
Pembentukan damar dapat dicegah dengan penambahan senyawa-senyawa
dari tipe poliphenol dan aminophenol, seperti hidroquinon dan p-aminophen.
Titik beku
Jika dalam bensin terdapat prosentasi yang tinggi dari aromatik-aromatik
tertentu maka pada waktu pendinginan, aromatik itu akan mengkristal dari
mengakibatkan tertutupnya lubang-lubang alai penyemprotan dalam karburator. Titik
beku ini terutama dipengaruhi oleh benzen (titik beku benzen murni ± 5ºC).
Kadar belerang
Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi, adalah :
- Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas yang dihasilkan.
- Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya silinder-silinder
yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding silinder.
- Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan.
39
2. Bahan Ekstraksi, Pelarut dan Pembersih
Sebelum digunakan sebagai pengekstraksi bensin di fraksinasi dengan destilasi
bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin biasanya digunakan untuk
mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai, minyak kacang tanah, minyak
kelapa dan bahan-bahan alam lain.
Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik didih antara 80 -130°C
dan 100 -130°C. Larutan karet ini biasanya digunakan untuk :
Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban.
Melekatkan karet.
Perekat-perekat untuk industri sepatu.
Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan tenunan.
Bensin juga dapat digunakan sebagai bahan pembersih yaitu membersihkan
secara kimia dengan cara diuapkan. Keuntungan menggunakan bensin sebagai bahan
pembersih adalah:
Bensin memiliki titik didih rendah sehingga barang-barang yang dicuci lekas
menjadi kering dan baunya cepat hilang.
Tidak mudah terbakar di ruang terbuka.
Kualitas dari bahan wol tahan terhadap ini.
3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan
Bensin digunakan pada lampu-lampu tambang dimana tidak terdapat tenaga
listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada:
- Lampu soldir dan lampu pembakar cat.
- Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol dari tenunan dan
rambut kulit.
C. Kerosin
Pemakaian kerasin sebagai penerangan di negara-negara maju semakin
berkurang, sekarang kerasin digunakan untuk pemenasan. Pemakaian terpenting dari
kerasin antara lain:
1. Minyak Lampu
Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan langsung,
sifat sifat yang harus diperhatikan bila kerosin digunakan sebagai minyak lampu
adalah :
40
Warna
Kerosin dibagai dalam berbagai kelas warna:
- Water spirit (tidak berwarna)
- Prime spirit
- Standar spirit
Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih karena
mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo matang
saja yang dapat membakar dengan baik.
Sifat bakar
Nyala kerasin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah :
Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat dibesarkan
karena apinya mulai berarang.
Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik.
Sifat bakar napthen terletak antara aromatik dan alkana.
Viskositas
Minyak dalam lampu kerasin mengalir ke sumbu karena adanya gaya kapiler
dalam saluran-saluran sempit antara serat-serat sumbu.
Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair kental dan
lampu mempunyai tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah dan
sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan minyak.
Kadar belerang
Sama seperti kadar belerang pada bensin.
2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak
Macam-macam alat pembakar kerosin:
Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak.
Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang
dipusatkan.
Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primus
3. Bahan bakar motor
Motor-motor yang menggunakan kerosin sebagai bahan bakar adalah :
- Alat-alat pertanian (traktor).
41
- Kapal perikanan.
- Pesawat penerangan listrik kecil.
Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat penguap
untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan dengan
kerosin kalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan dengan baik
bila kadar aromatik didalam bensin tinggi.
4. Bahan pelart untuk bitumen
Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk bitumen
aspal.
5. Bahan pelarut untuk insektisida
Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum cinerarieotollum)
yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut digunakan kerosin.
Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak atau biasanya obat
semprot itu mengandung bahan pengharum.
D. Minyak Gas
Minyak gas pada awalnya banyak digunakan sebagai penerangan dalam
gerbong kereta api, tetapi sekarang sebagian telah diganti oleh listrik karena lebih
mudah dipakai dan sedikit bahaya kebakaran jika ada kecelakaan kereta api.
Minyak gas juga digunakan sebagai :
- Bahan bakar untuk motor diesel.
- Pesawat-pesawat pemanasan pusat otomatis dengan nama minyak bakar untuk
keperluan rumah tangga, biasanya adalah minyak gas tanpa bagian-bagian
residual. Seperti pada bensin untuk menaikkan bilangan oktan pada minyak gas maka
perlu ditambahkan :
Persenyawaan yang mengandung banyak sekali zat asam, misalnya amilnitrit
dan etilnitrit. Untuk memperoleh hasil yang nyata maka persentasenya harus
besar yaitu kira-kira 5% sehingga pemakaian senyawa ini menjadi mahal.
Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida (peroxyden) dan
berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10 atau 15
titik bilangan oktan.
E. Minyak Bakar
42
Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar tetapi
nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk bahan
bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara mengentalkan
minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah.
Bahan bakar digunakan sebagai :
- Motor diesel tipe besar.
- Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang digunakan
untuk :
o Memproduksi uap
o Pengerjaan panas dari logam
o -Mencairkan hasil perindustrian
o Membakar batu, emaile, dan sebagainya.
Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar adalah :
Memiliki batas viskositas tertentu
Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas yaitu kira-kira 4 cs
= 1,30E pada 50°C dan kira-kira 550/650 cs = 75/850E pada 50°C. Minyak bakar
yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih kecil, misalnya untuk
alat pemanasan sentral otomatis dalam rumah.
Banyaknya panas yang diberikan
Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kira-kira 10.000 dan 10.550 cal/g.
Kadar belerang
Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada minyak
disesi belerang dapat menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari sistem
buang.
Titik beku
Mempunyai titik beku maksimal tertentu.
Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang
dikerjakan terhadap bahan. Misalnya minyak bakar sebagian terdiri dari
residu cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000C memiliki titik didih –
43
210C, tetapi sesudah dibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi
1500C.
2.12 Pemrosesan Minyak Bumi
Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu :
1. Proses pemisahan (separation processes)
2. Proses konversi (convertion processes)
Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah komponen
minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe dari destilasi.
Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk memperbaiki kualitas dari
produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada tahun 1912 permintaan gasolin
melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan tersebut maka digunakan proses
"pemanasan" dan "tekanan" yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak
diharapkan. Molekul besar menjadi yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin,
proses ini disebut cracking.
a. Proses Pemisahan (Separation Processes)
Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana
tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan interaksinya.
Proses pemisahan tersebut adalah :
1. Destilasi
Bensin, kerasin dan minyak gas biasanya disuling pada tekanan atmosfer,
fraksi-fraksi minyak pelumas akan mencapai suhu yang lebih tinggi dimana zat-zat
hidrokarbon mulai terurai (biasanya kira-kira antara suhu 375 -400°C) karena itu lebih
baik jika minyak pelumas disuling dengan tekanan yang diturunkan. Pengurangan
tekanan diperoleh dengan menggunakan sebuah pompa vakum (vacuum pump).
2. Absorpsi
Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan
gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin alami dari gas-gas basah. Gasgas
dikeluarkan ari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang
kemudian diserap ulang oleh tanaman. Steam stripping pada umumnya digunakan
untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi
minyak gas.
Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut:
44
Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada
bensin.
Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan
(misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang
lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi.
Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas
ampas dari suatu instalasi penghalus.
3. Adsorpsi
Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas.
Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah :
Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gas-
gas buni, dalam hal ini digunakan arang aktif.
Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain
yang tidak dikehendaki dari minyak, digunakan tanah liat untuk
menghilangkanwarna dan bauxiet (biji oksida-aluminium).
4. Filtrasi
Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung
destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunakan untuk decolorisasi fraksi.
5. Kristalisasi
Sebelum di filtrasi lilin harus dikristalisasi untuk menyesuaikan ukuran Kristal
dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipindahkan dan menjadi lilin
mikrokristalin yang diperdagangkan.
6. Ekstraksi
Pengerjaan ini didasarkan pada pembagian dari suatu bahan tertentu dalam dua
bagian yang mempunyai sifat dapat larut yang berbeda.
Proses Konversi (conversion processes)
Hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi di USA, mekanisme yang
terjadi berupa pembentukan "ion karbonium" dan "radikal bebas".
Dibawah ini ada beberapa contoh reaksi konversi dasar yang penting:
Cracking atau Pyrolisis
Cracking atau pyirolisis merupakan proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon
besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan adanya pemanasan atau
katalis.
45
C7H15C15H30C7H15 C7H16 + C6H12CH2 + C14H28CH2
minyak gas berat gasolin gasalin (anti knock) recycle stock
Dengan adanya pemanasan yang cukup dan katalis maka hidrokarbon paraffin akan
pecah menjadi dua atau lebih fragmen dan salah satunya berupa olefin. Semua reaksi
cracking adalah endotermik dan melibatkan energi yang tinggi. Proses cracking
meliputi:
*Proses cracking thermis murni
Proses ini merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dari zat
hidrokarbon yang dilakukan pada suhu tinggi yang bekerja pada bahan awal selama
waktu tertentu.
Pada pelaksanaannya tidak mungkin mengatur produk yang dihasilkan pada
suatu proses crackingi, biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline) juga
mengandung molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih
besar (memiliki titik didih yang lebih tinggi dari bensin). Proses cracking dilakukan
untuk menghasilkan fraksi-fraksi bensin yang berat yaitu yang mempunyai bilangan
oktan yang buruk karena umunya bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya
turun. Maka pada cracking bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas
bahan pembakarnya yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu:
- Penurunan titik didih rata-rata
- Terbentuknya alken
Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat tinggi, misalnya dari
45-50 hingga 75-80.
* Proses cracking thermis dengan katalisator
Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada suhu yang lebih
rendah. Keuntungan dari proses thermis-katalisator adalah:
Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik karena
disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah.
Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik.
Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana
alkenaalkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya
terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat
mempengaruhi bilangan oktan.
46
* Proses cracking dengan chlorida-aluminium (AlCl3) yang bebas air
Bila minyak dengan kadar aromatik rendah dipanaskan dengan AlCl3 bebas
air pada suhu 180-2000C maka akan terbentuk bensin dalam keadaan dan waktu
tertentu. Bahan yang tidak mengandung aromatik (misalnya parafin murni) dengan 2
atau 5% AlCl3 dapat merubah sebagian besar (90%) dari bahan itu menjadi bensin,
bagian lain akan ditingga/ sebagai arang dalam ketel. Anehnya pada proses ini bensin
yang dihasilkan tidak mengandung alkena-alkena tetapi masih memiliki bilangan
oktan yang lumayan, hal ini mungkin disebabkan kerena sebagian besar alkena
bercabang. Kerugian dari proses ini adalah :
- Mahal karena AlCl3 yang dipakai akan menyublim dan mengurai.
- Bahan-bahan yang dapat dikerjakan terbatas.
- Pada saat reaksi berlangsung, banyak sekali gas asam garam maka harus memakai
alat-alat yang tahan korosi.
2. Polimerisasi
Terbentuknya polimer antara ikatan molekul yang sama yaitu ikatan bersama dari
light gasoline.
C C katalis C C
C – C = C + C – C = C C – C – C – C = C+ C - C- C- C = C - C
suhu /tekanan C C C
rantai pendek tidak jenuh rantai lebih panjang
Proses polimerisasi merubah produk samping gas hirokarbon yang dihasilkan
pada cracking menjadi hidrokarbok liquid yang bisa digunakan sebagai:
- Bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi.
- Bahan baku petrokimia.
Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adalah olefin (hidrokarbon tidak
jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya: Propilen, n-butilen, isobutilen.
CH3 CH3 CH3 H3PO4
2CH3 – C - CH2 CH3 - C - CH2 - C = CH2 C12H24
CH3 tetramer atau tetrapropilen
Isobutelin diisobutilen (campuran isomer)
3. Alkilasi
Proses alkilasi merupakan proses penggabungan olefin dari aromat atau
hidrokarbon parafin.
47
C katalis C
C = C + C - C - C C - C - C - C
C
etilen isobutan 2,2-dimetilbutan atau neoheksan
(unsaturated) (isounsaturated) ( saturated branched chain)
Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan
polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be
unsaturated. Sebagai hasilnya adalah produk alkilat yang tidak mengandung olefin
dan memiliki bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari
karbon tersier dari isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen.
4. Hidrogenasi
Proses ini adalah penambahan hidrogen pada olefin. Katalis hidrogen adalah
logam yang dipilih tergantung pada senyawa yang akan di reduksi dan pada kondisi
hidrogenasi, misalnya Pt, Pd, Ni, dan Cu.
C H2 C
C – C – C = C - C C - C – C – C - C
C katalis C C
diisobutilen isooktan
Disamping untuk menjenuhkan ikatan ganda, hidrogenasi dapat digunakan
untuk mengeliminasi elemen-elemen lain dari molekul, elemen ini termasuk oksigen,
nitrogen, halogen dan sulfur.
5. Hydrocracking
Proses hydrocracking merupakan penambahan hidrogen pada proses cracking.
C17H15C15H30C7H15 + H2 C7H16 + C7H16 + C15H32
heavy gas oil straight chain branched chain recycle stock gasoline gasoline (no
unsaturated formed)
6. Isomerisasi
Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa adanya
perubahan nomor atom.
3000C
48
C - C - C - C C - C - C
AlCl3
Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana yang dibutuhkan
untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline penerbangan.
CH3
CH3 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - CH - CH3
n-butana iso-butana
7. Reforming atau Aromatisasi
Reforming merupakan proses konversi dari naptha untuk
memperoleh produk yang memiliki bilangan oktan yang tinggi,
dalam proses ini biasanya menggunakan katalis rhenium, platinum
dan chromium.
CH3
panas
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 + 4H2
Cr2O3 dlm Al2O3
Toluene
Seperti yang pernah saya tulis tentang komposisi minyak bumi disini dan
disini, minyak bumi bukan merupakan senyawa homogen, tapi merupakan campuran
dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing,
baik sifat fisika maupun sifat kimia.
Proses pengolahan minyak bumi sendiri terdiri dari dua jenis proses utama,
yaitu Proses Primer dan Proses Sekunder. Sebagian orang mendefinisikan Proses
Primer sebagai proses fisika, sedangkan Proses Sekunder adalah proses kimia. Hal itu
bisa dimengerti karena pada proses primer biasanya komponen atau fraksi minyak
bumi dipisahkan berdasarkan salah satu sifat fisikanya, yaitu titik didih. Sementara
pemisahan dengan cara Proses Sekunder bekerja berdasarkan sifat kimia kimia,
seperti perengkahan atau pemecahan maupun konversi, dimana didalamnya terjadi
proses perubahan struktur kimia minyak bumi tersebut.
49
Rantai Hidrokarbon Minyak Bumi
Seperti kita kitahui dalam Kimia Organik bahwa senyawa hidrokarbon,
terutama yang parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing,
dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan
densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya
semakin besar. Nah, sifat fisika inilah yang kemudian menjadi dasar dalam Proses
Primer.
Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat
dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau
tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut :
1. Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.
2. Gasolin (Bensin)
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin piston,
umpan proses petrokomia
3. Kerosin (Minyak Tanah)
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin jet,
bahan bakar rumah tangga, bahan bakar industri, umpan proses petrokimia
4. Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri
5. Minyak Berat
Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40
Trayek didih dari 130 sampai 300°C
Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia
50
6. Residu
Rentang rantai karbon diatas C40
Trayek didih diatas 300°C
Peruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan
pelapis anti bocor.
Melihat daftar trayek hidrokarbon diatas nampak ideal sekali, dimana perbedaan
jumlah atom karbonnya sangat jelas. Tapi pada kenyataannya dengan teknologi
sekarang kondisi diatas teramat sangat sulit dicapai… oops, maaf menggunakan baya
bahasa pleonasme
Kondisi ideal diatas sulit dicapai karena senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi
banyak mengandung isomernya juga.
Ya…., isomer hidrokarbon, terutama isomer yang parafinik memiliki titik
didih dan densitas yang lebih ringan dibandingkan dengan rantai lurusnya. Misal,
normal-oktan (n-C8H1 titik didih dan densitasnya akan lebih besar dari pada iso-
oktan (2,2,4-trimetil pentan), begitu juga untuk isomer-isomer lainnya.
Atas dasar kondisi seperti itulah kemudian pada kenyataannya dalam
pengolahan minyak bumi lebih memegang patokan kepada trayek titik didih daripada
komposisi atau rentang rantai karbonnya. Sehingga pada batas antara fraksi pasti akan
terjadi overlap (tumpang tindih) fraksi. Overlap ini kemudian disebut sebagai minyak
slops yang nantinya akan berfungsi sebagai bahan pencampur untuk mengatur produk
akhir sehingga memenuhi spesifikasi atau baku mutu yang ditentukan.
Proses Primer
Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi
(kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur)
sampai dengan suhu ± 350°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
51
tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan
bertekanan tinggi).
Karena perbedaan titik didih setiap komponen hidrokarbon maka komponen-
komponen tersebut akan terpisah dengan sendirinya, dimana hidrokarbon ringan akan
berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Pada
tray (sekat dalam kolom) komponen itu akan terkumpul sesuai fraksinya masing-
masing.
52
Pada setiap tingkatan atau fraksi yang terkumpul kemudian dipompakan
keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tanki
produknya masing-masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai, karena masih
harus ditambahkan aditif (zat penambah) agar dapat memenuhi spesifikasi atau
persyaratan atau baku mutu yang ditentukan oleh Dirjen Migas RI untuk masing-
masing produk tersebut.
Proses Sekunder
Seperti yang pernah saya tulis tentang jenis minyak bumi disini, disini dan
disini juga, pada kenyataannya minyak bumi tidak pernah ada yang sama, bahkan
untuk sumur minyak yang berdekatan sekalipun. Kenyataannya banyak sumur minyak
yang menghasilkan minyak bumi dengan densitas (specific gravity) yang lebih berat,
terutama untuk sumur minyak yang sudah udzur atau memang jenis minyak dalam
sumur tersebut adalah jenis minyak berat. Pada pemompaan minyak dari dalam sumur
(reservoir) biasanya yang akan terpompakan pada awal-awal produksi adalah bagian
yang ringannya. Sehingga pada usia akhir sumur yang dipompakan adalah minyak
beratnya.
Untuk pengolahan minyak berat jenis ini maka bisa dipastikan produk yang dihasilkan
akan lebih banyak fraksi beratnya daripada fraksi ringannya.
Maksudnya gini lho, kalo yang dimasak tuh minyak bumi jenis minyak berat
seperti penjelasan diatas maka produk yang dihasilkan akan lebih banyak fraski solar,
minyak berat atau residunya daripada gas, bensin atau minyak tanahnya. Sementara
konsumsi produk minyak bumi di Indonesia kan lebih banyak dari fraksi bensin dan
solarnya, terutama untuk otomotif.
Jadi, jika yang dimasak oleh proses primer adalah minyak bumi jenis minyak
berat maka hasilnya akan lebih banyak fraksi beratnya (solar, minyak berat dan
residu) daripada fraksi ringannya. Sementara tuntutan pasar lebih banyak produk dari
fraksi ringan dibandingkan fraksi beratnya. Maka untuk menyiasatinya adalah dengan
melakukan perubahan struktur kimia dari produk fraksi berat.
53
Teknologi yang banyak digunakan adalah dengan cara melakukan cracking
(perengkahan atau pemutusan) terhadap hidrokarbon rantai panjang menjadi
hidrokarbon rantai pendek, sehingga bisa menjadi fraksi ringan juga. Misal, dengan
cara merengkah sebuah molekul hidrokarbon C30 yang merupakan produk dari fraksi
solar atau minyak berat menjadi dua buah molekul hidrokarbon C15 yang merupakan
produk dari fraksi minyak tanah atau kerosin, atau menjadi sebuah molekul
hidrokarbon C10 yang merupakan produk dari fraksi bensin dan sebuah molekul
hidrokarbon C20 yang merupakan produk dari fraksi solar.
Proses perengkahan ini sendiri ada dua dua cara, yaitu dengan cara
menggunakan katalis (catalytic cracking) dan cara tanpa menggunakan katalis atau
dengan cara pemanasan tinggi menggunakan suhu diatas 350°C (thermal cracking).
Perbedaan dari kedua jenis perengkahan tersebut adalah pada kemudahan
“mengarahkan” produk yang diinginkan. Pada cara thermal cracking sangat sulit
untuk mengatur atau mengarahkan produk fraksi ringan mana yang diinginkan.
Dengan cara ini jika kita menginginkan membuat bensin yang lebih banyak
dibandingkan minyak tanah akan sulit dilakukan, padahal keduanya masih termasuk
fraksi ringan. Sementara jika menggunakan catalytic cracking kita akan lebih mudah
mengatur mood operasi. Misal kita hanya ingin memperbanyak produk bensin
dibandingkan minyak tanahnya, atau sebaliknya. Ilustrasinya kira-kira seperti jika kita
akan memecah sekeping kaca lebar. Jika menggunakan cara thermal cracking kita
ibarat memecahkan kaca tersebut dengan cara dibanting, ukurannya tidak akan teratur.
Sedangkan jika menggunakan cara catalytic cracking ibarat memecahkan kaca
dengan menggunakan pisau kaca, lebih teratur dan bisa sesuai keinginan kita.
Minyak hasil rengkahan tersebut kemudian dipisahkan kembali berdasarkan
fraksi yang lebih sempit dalam kolom fraksinasi dengan proses seperti halnya proses
primer, untuk selanjutnya didinginkan dan ditampung dalam tanki produk setengah
jadi dan selanjutnya ditambahkan aditif sesuai spesifikasi produk akhir yang
diinginkan.
54
2.13 Jenis-jenis minyak
Dilihat dari asalnya terdapat dua golongan besar minyak:
minyak yang dihasilkan tumbuh-tumbuhan (minyak nabati) dan hewan
(minyak hewani), dan minyak yang diperoleh dari kegiatan penambangan (minyak
bumi).
Minyak tumbuhan dan hewan
Minyak tumbuhan dan hewan semuanya merupakan lipid. Dari sudut pandang
kimia, minyak kelompok ini sama saja dengan lemak. Minyak dibedakan dari lemak
berdasarkan sifat fisiknya pada suhu ruang: minyak berwujud cair sedangkan lemak
berwujud padat. Penyusunnya bermacam-macam, tetapi yang banyak dimanfaatkan
orang hanya yang tersusun dari dua golongan saja:
Gliserida dan atau asam lemak, yang mencakup minyak makanan (minyak
masak atau minyak sayur serta minyak ikan), bahan baku industri sabun, bahan
campuran minyak pelumas, dan bahan baku biodiesel. Golongan ini biasanya
berwujud padat atau cair pada suhu ruang tetapi tidak mudah menguap.
Terpena dan terpenoid, yang dikenal sebagai minyak atsiri, atau minyak eteris,
atau minyak esensial (BUKAN asam lemak esensial!) dan merupakan bahan dasar
wangi-wangian (parfum) dan minyak gosok. Golongan ini praktis semuanya berasal
dari tumbuhan, dan dianggap memiliki khasiat penyembuhan ("aromaterapi").
Kelompok minyak ini memiliki aroma yang kuat karena sifatnya yang mudah
menguap pada suhu ruang (sehingga disebut juga minyak "aromatik").
2.14 Pengolahan minyak
Minyak yang dijumpai di pasaran dapat berupa zat murni, tetapi umumnya
adalah larutan/campuran. Proses pengolahan minyak murni (penyulingan / kilang
minyak) biasanya mencakup pemisahan dari bahan-bahan residu diikuti dengan
55
pendinginan (kondensasi). Proses pencampuran dengan bahan-bahan tertentu jika
diperlukan dapat dilakukan setelahnya.
Parafin dan aspaltin adalah deposit organic yang dapat menyebabkan terjadinya
penyumbatan pada formasi atau pada jaringan pengangkut. Keduanya serupa tapi
tak sama. Parafin adalah senyawa hidrokarbon rantai lurus, N-alkana dengan rantai
sangat panjang (C > 100) yang membentuk struktur kristal. Parafin memiliki titik
didih lebih dari 240oF.
Alpalten merupakan struktur benzen bermuatan, memiliki densitas yang tinggi,
membentuk molekul amorf (biasanya padatan britle/getas) . Parafin dapat meleleh
sedangkan asphalten terdekomposisi, Deposit keduanya mengambang di air dan larut
di air. Parafin larut dalam heptane dan crude oil sedangkan aspalten tidak.
Sebagian besar yang ditulisnya adalah benar, tapi ada beberapa hal yang mungkin
perlu diluruskan.
Jadi yang namanya minyak bumi atau sering juga disebut crude oil adalah
merupakan campuran dari ratusan jenis hidrokarbon dari rentang yang paling kecil,
seperti metan, yang memiliki satu atom karbon sampai dengan jenis hidrokarbon yang
paling besar yang mengandung 200 atom karbon bahkan lebih.
Secara garis besar minyak bumi dikelompokkan berdasarkan komposisi kimianya
menjadi empat jenis, yaitu :
1. Parafin
2. Olefin
3. Naften
4. Aromat
Tetapi karena di alam bisa dikatakan tidak pernah ditemukan minnyak bumi
dalam bentuk olefin, maka minyak bumi kemudian dikelompokkan menjadi tiga jenis
saja, yaitu Parafin, Naften dan Aromat.
56
Kandungan utama dari campuran hidrokarbon ini adalah parafin atau senyawa
isomernya. Isomer sendiri adalah bentuk lain dari suatu senyawa hidrokarbon yang
memiliki rumus kimia yang sama. Misal pada normal-butana pada gambar berikut
memiliki isomer 2-metil propana, atau kadang disebut juga iso-butana. Keduanya
memiliki rumus kimia yang sama, yaitu C4H10 tetapi memiliki rumus bangun yang
berbeda seperti tampak pada gambar.
Jika atom karon (C) dinotasikan sebagai bola berwarna hitam dan atom
hidrogen (H) dinotasikan sebagai bola berwarna merah maka gambar dari normal-
butan dan iso-butan akan tampak seperti gambar berikut :
57
Senyawa hidrokarbon ‘normal’ sering juga disebut sebagai senyawa
hidrokarbon rantai lurus, sedangkan senyawa isomernya atau ‘iso’ sering juga disebut
sebagai senyawa hidrokarbon rantai cabang. Keduanya merupakan jenis minyak
bumi jenis parafin.
Sedangkan sisa kandungan hidrokarbon lainnya dalam minyak bumi adalah
senyawa siklo-parafin yang disebut juga naften dan/atau senyawa aromat. Berikut
adalah contoh dari siklo-parafin dan aromat.
58
‘Keluarga hidrokarbon’ terebut diatas disebut homologis, karena sebagian
besar kandungan yang ada dalam minyak bumi tersebut dapat dipisahkan kedalam
beberapa jenis kemurnian untuk keperluan komersial. Secara umum, di dalam kilang
minyak bumi, pemisahan perbandingan kemurnian dilakukan terhadap hidrokarbon
yang memiliki kandungan karbon yang lebih kecil dari C7. Pada umumnya
kandungan tersebut dapat dipisahkan dan diidentifikasi, tetapi hanya untuk keperluan
di laboratorium.
59
Campuran siklo parafin dan aromat dalam rantai hidrokarbon panjang dalam
minyak bumi membuat minyak bumi tersebut digolongkan menjadi minyak bumi
jenis aspaltin.
Minyak bumi di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk parafin murni
maupun aspaltin murni, tetapi selalu dalam bentuk campuran antara parafin dan
aspaltin. Pengelompokan minyak bumi menjadi minyak bumi jenis parafin dan
minyak bumi jenis aspaltin berdasarkan banyak atau dominasi minyak parafin atau
aspaltin dalam minyak bumi. Artinya minyak bumi dikatakan jenis parafin jika
senyawa parafinnya lebih dominan dibandingkan aromat dan/atau siklo parafinnya.
Begitu juga sebaliknya.
Dalam skala industri, produk dari minyak bumi dikelompokkan berdasarkan
rentang titik didihnya, atau berdasarkan trayek titik didihnya. Pengelompokan produk
berdasarkan titik didih ini lebih sering dilakukan dibandingkan pengelompokan
berdasarkan komposisinya.
Minyak bumi tidak seluruhnya terdiri dari hidrokarbon murni. Dalam minyak
bumi terdapat juga zat pengotor (impurities) berupa sulfur (belerang), nitrogen dan
logam. Pada umumnya zat pengotor yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah
senyawa sulfur organik yang disebut merkaptan. Merkaptan ini mirip dengan
hidrokarbon pada umumnya, tetapi ada penambahan satu atau lebih atom sulfur dalam
molekulnya, seperti pada gambar berikut :
60
Senyawa sulfur yang lebih kompleks dalam minyak bumi terdapat dalam
bentuk tiofen dan disulfida. Tiofen dan disulfida ini banyak terdapat dalam rantai
hidrokarbon panjang atau pada produk distilat pertengahan (middle distillate).
Selain itu zat pengotor lainnya yang terdapat dalam minyak bumi adalah
berupa senyawa halogen organik, terutama klorida, dan logam organik, yaitu natrium
(Na), Vanadium (V) dan nikel (Ni).
Titik didih minyak bumi parafin dan aspaltin tidak dapat ditentukan secara
pasti, karena sangat bervariasi, tergantung bagaimana komposisi jumlah dari rantai
hidrokarbonnya. Jika minyak bumi tersebut banyak mengandung hidrokarbon rantai
pendek dimana memiliki jumlah atom karbon lebih sedikit maka titik didihnya lebih
rendah, sedangkan jika memiliki hidrokarbon rantai panjang dimana memiliki jumlah
atom karbon lebih banyak maka titik didihnya lebih tinggi.
61
BAB 3
MANFAAT MINYAK BUMI DAN GAS ALAM DAN
PRODUKNYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-
HARI
Percayakah Anda jika suatu saat nanti botol plastik bekas dapat digunakan
sebagai bahan baku pembuatan minyak pelumas untuk kendaraan bermotor? Jika
tidak percaya, tanyakan saja pada Stephen J. Miller, Ph.D., seorang ilmuwan senior
dan konsultan peneliti di Chevron. Bersama rekan-rekannya di Pusat penelitian
Chevron Energy Technology Company, Richmond, California, Amerika Serikat dan
University of Kentucky, ia berhasil mengubah limbah plastik menjadi minyak
pelumas. Bagaimana caranya?
Sebagian besar penduduk di dunia memanfaatkan plastik dalam menjalankan
aktivitasnya. Berdasarkan data Environmental Protection Agency (EPA) Amerika
Serikat, pada tahun 2001, penduduk Amerika Serikat menggunakan sedikitnya 25 juta
ton plastik setiap tahunnya. Belum ditambah pengguna plastik di negara lainnya.
Bukan suatu yang mengherankan jika plastik banyak digunakan. Plastik memiliki
banyak kelebihan dibandingkan bahan lainnya. Secara umum, plastik memiliki
densitas yang rendah, bersifat isolasi terhadap listrik, mempunyai kekuatan mekanik
yang bervariasi, ketahanan suhu terbatas, serta ketahanan bahan kimia yang
bervariasi. Selain itu, plastik juga ringan, mudah dalam perancangan, dan biaya
pembuatan murah.
Sayangnya, di balik segala kelebihannya, limbah plastik menimbulkan
masalah bagi lingkungan. Penyebabnya tak lain sifat plastik yang tidak dapat
diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasinya, para pakar lingkungan dan ilmuwan dari
berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah
satunya dengan cara mendaur ulang limbah plastik. Namun, cara ini tidaklah terlalu
efektif. Hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang, sisanya menggunung di tempat
penampungan sampah. Mungkinkah tumpukan sampah plastik ini dapat diubah
menjadi minyak pelumas?
62
Masalah itulah yang mendasari Miller dan rekan-rekannya melakukan
penelitian ini. Sebagian besar plastik yang digunakan masyarakat merupakan jenis
plastik polietilena. Ada dua jenis polietilena, yaitu high density polyethylene (HDPE)
dan low density polyethylene (LDPE). HDPE banyak digunakan sebagai botol plastik
minuman, sedangkan LDPE untuk kantong plastik. Dalam penelitiannya yang akan
dipublikasikan dalam Jurnal American Chemical Society bagian Energi dan Bahan Bakar
(Energy and Fuel) edisi 20 Juli 2005, Miller memanaskan polietilena menggunakan metode
pirolisis, lalu menyelidiki zat hasil pemanasan tersebut.
Kegunaan lain dari minyak bumi ini adalah untuk bahan baku petrokimia seperti
solven, kimia organic, plastic dan lainnya.
Substitusi minyak bumi sebenarnya telah banyak dijumpai di sekeliling kita.
Biji-bijian seperti jagung dan kedelai mempunyai potensi besar untuk menggantikan
minyak tanah sebagai motor penggerak ekonomi baru. Dan itu kemungkinan tidak
lama lagi akan terjadi dalam beberapa dekade mendatang, menurut Tao. Dengan
bahan bakar berbasis bio, kita bisa memproduksinya tiap tahun tanpa harus khawatir
suatu ketika akan kehabisan. Berbicara masalah biofuel, yang sering disebut adalah
etanol. Tetapi ini bukanlah satu-satunya alternatif. Pengganti minyak tanah yang
paling dekat justru minyak tumbuhan dan lemak, karena keduanya mempunyai basis
struktur kimiawi yang sama. Etanol adalah merupakan salah satu jenis alkohol yang
dibuat melalui fermentasi bahan tumbuhan yang mengandung zat tepung. BPP
Teknologi mengembangkan bahan bakar jenis ini dengan mencampurkannya pada
bensin untuk membuat bahan bakar baru yang disebut gasohol (gasoline dan alkohol).
Akan tetapi meskipun mampu bekerja sebagai bahan bakar secara baik, etanol
mempunyai kelemahan karena tidak mempunyai ledakan sekuat bensin, dan
mempunyai sifat menyerap air yang bisa mengakibatkan korosi (perkaratan pada
benda logam).
Minyak tumbuhan melalui manipulasi secara kimiawi bisa berubah menjadi bahan
bakar baru yang menggantikan minyak. Bahan bakar fossil sendiri jutaan tahun yang
lalu awalnya juga tumbuhan. Sehingga bisa difahami bahwa bahan bakar fossil yang
kita pakai sekarang dan minyak yang dibuat dari tumbuhan mempunyai sifat kimiawi
yang mirip. Keduanya terbuat dari rantai gugus kimia yang disebut hidrokarbon.
63
Hidrokarbon adalah sebuah gugus kimia yang terdiri dari atom karbon (C) yang
dikelilingi oleh atom hidrogen (H). Metan adalah jenis hidrokarbon yang paling
sederhana yang terdiri dari satu atom C dan empat atom H. Bensin mempunyai atom
karbon antara 7 sampai 10 buah. Kata 'oktan' yang digunakan untuk menunjukkan
kadar polusi yang dihasilkan oleh pembakaran bensin sendiri mempunyai arti 8 atom
karbon dalam rantainya.
Semakin pendek rantai karbonnya, yang sering disebut secara salah semakin kecil
angka oktannya, semakin tinggi tingkat ledakannya dan semakin besar power yang
diberikan kepada mesin, juga semakin rendah tingkat polusi yang dihasilkan.
Akan tetapi minyak tumbuhan apabila digunakan untuk menggantikan minyak
bumi begitu saja mempunyai masalah karena rantainya terlalu panjang, yaitu antara
14 sampai 18 atom karbon. Minyak solar yang dipakai untuk mesin diesel mempunyai
panjang atom karbon 15, sehingga secara struktur kimia paling mendekati minyak
tumbuhan. Itulah mengapa aplikasi pertama minyak tumbuhan adalah untuk bahan
bakar biodiesel. Oleh karena itu tanpa melalui manipulasi minyak tumbuhan tidak
bisa digunakan untuk mesin bermotor yang berbasis bensin yang ada sekarang.
Masalahnya apakah mungkin membuat bahan bakar pengganti bensin dari
minyak tumbuhan yang mempunyai rantai atom karbon yang lebih pendek?
Kemungkinan itu ada. Minyak kelapa dan minyak-minyak tumbuhan lain yang mirip
berpotensi untuk dibuat menjadi bahan bakar mirip bensin, kata Tao. Menurutnya,
melalui modifikasi transgenetika biji-bijian yang mengandung minyak tumbuhan
dengan panjang rantai atom karbon yang lebih pendek bisa dibuat.
Pada masa mendatang para ilmuwan akan mampu melakukan rekayasa
genetika terhadap jagung dan kedelai, dua jenis biji-bijian penghasil minyak terbesar,
untuk menghasilkan minyak tumbuhan yang bisa dikonversi menjadi jenis bensin,
kata Tao. Kombinasi antara minyak tumbuhan dan etanol kelihatannya akan sangat
cocok dengan struktur mesin bermotor yang ada sekarang, karena secara rata-rata
rantai karbonnya akan mendekati bensin.
64
Bahan bakar bukanlah satu-satunya kegunaan minyak bumi. Kegunaan lain
yang paling besar adalah untuk tinta, cat dan coating. Para ahli kimia sejak puluhan
tahun yang lalu telah mengetahui cara merubah rantai hidrokarbon pada minyak bumi
(petroleum) dengan cara yang disebut 'cracking' dan 'reforming'. Industri yang
melakukan proses ini dikenal sebagai petrokimia yang merupakan inti utama industri
kimia dan merupakan motor utama penggerak ekonomi dunia pertengahan terakhir
abad 20.
Senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai hidrokarbon yang lebih pendek banyak
dipakai untuk pelarut cat serta berbagai macam bahan-bahan kimia yang kita pakai
sehari-hari dari bahan-bahan sintesis sampai obat-obatan. Senyawa yang lebih
panjang yang panjang rantai karbonnya mencapai 200-an dijumpai pada berbagai
macam jenis plastik yang dipakai untuk berbagai macam keperluan. Bisa dikatakan
minyak bumi adalah penopang utama kehidupan sehari-hari kita selama ini.
Akan tetapi bahan-bahan kimia itu semua bisa diproduksi dari tumbuh-
tumbuhan. Sebelum industri petrokimia diketahui, yaitu sebelum Perang Dunia kedua,
kebanyakan cat, bahan-bahan coating dan perekat dibuat dari minyak tumbuhan dan
produk-produk dari tumbuhan lain. Kemudian setelah para ilmuwan kimia
menemukan cara praktis dan murah untuk memproduksi bahan-bahan itu dari minyak
bumi, hampir seluruh bahan-bahan yang tadinya dibuat dari bahan-bahan natural
digantikan oleh minyak bumi. Pada masa yang akan datang kita akan kembali lagi
menggunakan bahan-bahan natural dari tumbuhan untuk menggantikan minyak.
Hal ini bukanlah ide yang baru. Henry Ford terkenal karena membuat
berbagai macam barang dari pakaian sampai bumper mobil dari minyak tumbuhan.
Kemudian mulai bulan Januari yang lalu, perusahaan Dow Chemical Co. dan Cargill
Inc. telah memulai memproduksi plastik dari jagung.
Sehingga bukanlah mustahil beberapa dekade mendatang kita akan
mengalami transformasi dari 'black economy' menuju 'green economy' yang selain
'sustainable' juga ramah terhadap lingkungan. Akan tetapi untuk itu semua kita
memerlukan para engineer yang memahami bagaimana membuat produk-produk itu
dari bahan-bahan yang sama dengan yang kita makan sehari-hari.
65
BAB 4
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari informasi-informasi di atas, kami dapat menyimpulkan bahwa minyak
bumi terdiri dari beberapa bagian-bagian yang sangat penting dan dalam pembuatan
minyak bumi harus melewati banyak proses. Minyak bumi juga merupakan bahan
yang tidak dapat lepas dari kehidupan manusia, misalnya: tanpa minyak bumi
manusia tidak dapat melakukan transportasi, karena bahan bakar alat transportasi
adalah minyak bumi dan banyak lagi yang lainnya.
3.2 Saran
Dalam pembuatan makalah ini, alahamdulillah kami tidak memerlukan kesulitan.
Tapi kerjasama antar kelompok memang sangat diperlukan. Untuk itu kami
menghimbau bagi anggota kelompok yang kurang berpartisipasi mengenai pengerjaan
tugas-tugas agar ikut serta. Sehingga pengerjaannya lebih mudah dan cepat.
66