modul migas lcc 2014

LOMBA CERDAS CERMAT - STEM AKAMIGAS SEMANGAT 1

BAB I

SEKILAS TENTANG MINYAK BUMI

Asal Minyak Bumi

Minyak mentah atau crude oil adalah campuran dari berbagai macam senyawa

hidrokarbon yang berupa cairan kental berwarna coklat kehijauan sampai hitam,

dan mempunyai specific gravity antara 0,80 s.d 0,99. Teori yang umum

digunakan untuk menjelaskan asal-usul minyak bumi adalah “organic source

materials”. Teori ini menyatakan bahwa minyak bumi merupakan produk

perubahan secara alami dari zat-zat organik yang berasal dari sisa-sisa

tumbuhan dan hewan yang mengendap selama ribuan sampai jutaan tahun.

Akibat dari pengaruh tekanan, temperatur, kehadiran senyawa logam dan

mineral serta letak geologis selama proses perubahan tersebut, maka minyak

bumi akan mempunyai komposisi yang berbeda di tempat yang berbeda.

Komposisi Minyak Bumi

Minyak bumi memiliki campuran senyawa hidrokarbon sebanyak 50-98% berat,

sisanya merupakan persenyawaan kimia lain yang mengandung belerang,

oksigen, dan nitrogen serta senyawa-senyawa anorganik seperti vanadium, nikel,

natrium, besi, aluminium, kalsium, dan magnesium dalam jumlah yang relative

sedikit. Secara umum, komposisi minyak bumi dapat dilihat pada tabel berikut :

Komposisi Persen

Karbon (C) 84 – 87

Hidrogen (H) 1 – 14

Sulfur (S) 0 – 3

Nitrogen (N) 0 – 1

Oksigen (O) 0 – 2

Tabel 1.1. Komposisi Elemental Minyak Bumi

Berdasarkan kandungan senyawanya, minyak bumi dapat dibagi menjadi

golongan hidrokarbon dan non-hidrokarbon serta senyawa-senyawa logam.


1. Hidrokarbon

Senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi dapat digolongkan

menjadi beberapat tipe yaitu parafin, olefin, naften, dan aromat.

a. Parafin

adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh berantai lurus (alkana),

dengan rumus umum senyawa CnH2n+2. ada dua jenis parafin, yaitu normal

parafin (n-parafin) dan iso parafin (i-parafin). Normal parafin memiliki

susunan rantai carbon lurus dan tidak bercabang, sedangkan iso parafin

memiliki susunan rantai karbon yang bercabang. 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.

Contoh senyawa parafin 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). Iso oktan adalah

komponen untuk membuat gasoline beroktan tinggi

b. Olefin

Olefin adalah kelompok senyawa hidrokarbon tidak jenuh, yang ditandai

dengan adanya ikatan rangkap dalam rantai karbonnya. Rumus umum

senyawa ini adalah CnH2n. Merupakan senyawa ini sangat mudah bereaksi

dengan zat lain. Contoh senyawa olefin adalah etilena (C2H4), propena

(C3H6), dan butena (C4H8).

Senyawa tidak jenuh ini biasanya banyak terdapat pada hasil minyak bumi

dari proses cracking, dan hanya sedikit yang terdapat pada minyak

mentah.

c. 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.

C5H10

Siklopentana Td 49,3oC

C6H12

Sikloheksana Td 80,7oC

Gambar 1.1. Senyawa Naftena

d. Aromatik

Aromatik adalah hidrokarbon-hidrokarbon tak jenuh yang ditandai dengan

ikatan atom-atom karbon yang membentuk cincin benzen (C6H6).

Contohnya benzen (C6H6), metilbenzen (C7H8), dan naftalena (C10H8).

C6H6

benzena

C7H8

Toluena

Gambar 1.2. Senyawa Aromat

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, oksigenyang 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.

a. 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 :

menimbulkan bau tidak sedap dan sifat korosif pada produk

pengolahan.

mengurangi efektivitas zat-zat bubuhan pada produk pengolahan.

meracuni katalis-katalis perengkahan.

menyebabkan pencemaran udara (pada pembakaran bahan bakar

minyak, senyawa belerang teroksidasi menjadi zat-zat korosif yang

membahayakan lingkungan, yaitu SO2 dan SO3).

Gambar 1.3. Beberapa jenis senyawa sulfur organik

b. 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.

Gambar 1.4. Beberapa jenis senyawa nitrogen organik

c. Oksigen

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 minyak atau dalam bentuk senyawa organometal 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.

Klasifikasi 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 mengklasifikasikan minyak bumi berdasarkan

hasil-hasil pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia yang mudah ditentukan.

1. Klasifikasi menurut basisnya

Klasifikasi ini merupakan klasifikasi yang paling tua digunakan. Pada

prinsipnya klasifikasi ini mendasarkan pada residue yang tertinggal selama

distilasi.

Minyak mentah dasar parafin, yaitu pada residuenya banyak mengandung

wax.

Minyak mentah dasar campuran, yaitu pada residunya mengandung

asphalt dan parafin wax.

Minyak mentah dasar asphalt, yaitu pada residunya banyak mengandung

asphalt.


2. Klasifikasi berdasarkan UOP

Universal Oil Product, mengelompokkan minyak mentah dengan

menggunakan dasar hubungan antara trayek didih molal (molal average

boiling point) dengan spesific gravity pada 60oF. Hubungan tersebut ditandai

dengan harga characterization factor UOP (K UOP),

K UOP =

Dari harga KUOP hasil perhitungan minyak bumi bisa diklasifikasikan sebagai

berikut :

12,90 s.d. 12,15 Parafinik

12,10 s.d. 11,50 Intermediate

11,45 s.d. 10,50 Naphtenik

Tabel 1.2. Klasifikasi minyak bumi berdasar KUOP

3. Klasifikasi berdasarkan SG

Pada klasifikasi ini, minyak mentah diukur spesific gravitiynya

Minyak mentah ringan, mempunyai SG lebih kecil dari 0,830

Minyak mentah medium ringan, mempunyai SG antara 0,830 s.d. 0,850

Minyak mentah medium berat, mempunyai SG antara 0,850 s.d. 0,865

Minyak mentah berat, mempunyai SG antara 0,865 s.d. 0,905

Minyak mentah sangat berat, mempunyai SG lebih besar dari 0,905

4. Klasifikasi berdasarkan kadar belerang (S)

Prinsip klasifikasi ini adalah berdasarkan pada kandungan belerang yang

terdapat dalam minyak mentah.

Rendah, jika kandungan belerangnya lebih kecil dari 0,10% wt

Sedang, jika kandungan belerangnya antara 0,10% s.d. 2% wt

Tinggi, jika kandungan belerangnya lebih besar dari 2% wt


5. Klasifikasi berdasarkan U.S. Berau of Mine

Departemen Pertambangan Amerika Serikat membagi minyak mentah ke

dalam berbagai jenis, dengan mendasarkan pada trayek didih distilasi

atmosferik pada suhu 250o – 275oC yang dianggap mewakili fraksi ringan,

yang selanjutnya disebut fraksi kunci nomor 1 (satu), dan fraksi yang

mempunyai trayek didih antara 275o – 300oC pada distilasi hampa

(bertekanan 40 mmHg) yang mewakili fraksi berat, yang selanjutnya disebut

fraksi kunci nomor 2 (dua)

Kedua fraksi kunci tersebut diukur oAPI gravitinya, kemudian dikelompokkan

sebagai berikut :

Kelompok Fraksi Kunci No. 1

oAPI Gravity Fraksi Kunci No. 2

oAPI Gravity

Parafine 40 30

Intermediate 33,1 s.d. 39,9 20,1 s.d. 29,9

Naphthene 33 20

Tabel 1.3. Klasifikasi minyak bumi berdasar USBM

Berdasarkan pengelompokkan di atas, maka minyak mentah diklasifikasikan

sebagai berikut :

No Fraksi Kunci no. 1 Fraksi Kunci no. 2 Jenis Crude Oil

1. Parafin Parafin Parafin – Parafin

2. Parafin Intermediate Parafin – Intermediate

3. Parafin Naphtene Parafin – Naphtene

4. Intermediate Intermediate Intermediate - Intermediate

5. Intermediate Parafin Intermediate – Parafin

6. Intermediate Naphtene Intermediate – Naphtene

7. Naphtene Naphtene Naphtene – Naphtene

8. Naphtene Parafin Naphtene – Parafin

9. Naphtene Intermediate Naphtene – Intermediate

Tabel 1.4. Klasifikasi minyak bumi berdasar USBM


Cara-cara pengelompokkan di atas ini akan mempermudah untuk mengawasi

jenis-jenis minyak yang beraneka ragam sifatnya.

Hasil-Hasil Minyak Bumi dan Penggunaannya

Dari pengolahan crude oil dihasilkan berbagai macam produk yang berupa

minyak cair maupun gas. Minyak dan gas hasil pengolahan didapatkan dari

rangkaian proses-proses pengolahan dan proses pencampuran untuk

mendapatkan produk minyak sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan

oleh sarat-sarat penggunaannya.

Adapun produk yang dihasilkan dari pengolahan crude oil adalah:

1. Liquified Petroleum Gas (LPG)

Liquified Petroleum Gas (LPG) pada umumnya terdiri dari komponen-

komponen utama propana dan butana yang dicairkan pada suhu kamar dan

tekanan sedang (95 psi). LPG mengandung sejumlah kecil zat aroma yang

sengaja diberikan untuk mengetahui adanya kebocoran. LPG banyak

digunakan untuk:

Bahan bakar rumah tangga dan industri.

Bahan bakar mesin-mesin internal combustion.

Bahan baku industri petrokimia.

2. Motor gasoline (mogas)

Motor gasolin (mogas) yang sehari-hari disebut bensin adalah campuran

kompleks senyawa hidrokarbon yang mempunyai trayek titik didih antara 40 -

200oC dan dipergunakan sebagai bahan bakar motor-motor yang

menggunakan busi (spark ignation engines).

Indonesia menghasilkan 2 macam gasoline:

Bensin premium dengan angka oktan minimum 87 dan diberi warna

kuning sebagai warna pengenalnya.

Premix sebagai pengganti bensin super dengan angka oktan minimum 98

dan diberi warna merah sebagai warna pengenalnya.


Sifat-sifat yang paling penting untuk bensin adalah sifat kemudahannya untuk

menguap (volatility) dan sifat anti ketukan.

Sifat penguapan

Sifat penguapan diukur dari pemeriksaan distilasi dan pemeriksaan tekanan

uap Reid (Reid Vapour Pressure Test), Sifat penguapan ini mengontrol sifat

bensin dalam pemakaiannya seperti:

- Mudah dinyalakan pada waktu dingin (cold starting).

- Mudah mencapai panas operasi (warm up).

- Penghalangan uap (vapour lock).

- Pembentukan es dalam karburator (carburator icing).

- Distribusi campuran didalam silinder.

Jika penguapan bensin terlalu rendah, maka bensin sulit menguap sehingga

sulit dinyalakan waktu dingin dan sukar mencapai panas operasi. Jika

penguapan terlalu tinggi, maka terlalu banyak bensin yang teruapkan

sehingga kesulitan-kesulitan seperti vapour lock dan carburator icing mungkin

akan terjadi.

Sifat anti ketukan

Setiap bensin mempunyai kemampuan untuk melakukan sejumlah kerja

tertentu dalam sebuah mesin. Kalau bensin dipaksa untuk melakukan kerja

yang melampaui kemampuan kerja maksimum mesin, maka bensin akan

memberikan reaksi yaitu daya yang diberikan menjadi berkurang serta timbul

suara ketukan dalam mesin. Keadaan seperti ini sering dialami sewaktu mobil

dipakai untuk memberikan tenaga dengan cepat dan dapat diketahui dari

bunyi mesin menggelitik atau knocking.

Bensin mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menahan ketukan.

Kemampuan untuk menahan terjadinya ketukan dinyatakan sebagai mutu anti

ketukan (anti knock quality) dan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi

kwalitas anti ketukan bensin, maka makin tinggi kemampuan bensin untuk

menahan terjadinya ketukan, dan semakin tinggi pula daya maksimum yang

dapat dihasilkan.


3. Aviation gasoline (Avgas)

Aviation gasoline (avgas) adalah jenis bahan bakar yang digunakan untuk

mesin pesawat terbang yang berbaling-baling (piston engine) yang pada

prinsipnya seperti mesin motor biasa.

Ada sedikit perbedaan antara mesin pesawat terbang dengan mesin motor

yang mempengaruhi sarat-sarat dari spesifikasi bahan bakarnya, yaitu:

- Pesawat terbang bekerja dengan kondisi yang berubah-ubah dimana pada

saat tinggal landas (take off) diperlukan tenaga yang sangat besar dan

pada keadaan jelajah (cruising) bekerja dengan sedkit tenaga.

- Pesawat terbang bekerja pada atmosfir yang tinggi, dimana kepadatan

dan temperatur udara cukup rendah sehingga memerluka supercharging

yaitu sistem pemompaan campuran udara-bahan bakar dari karburator

kedalam silinder yang lebih besar.

4. Aviation turbo fuel (Avtur)

Avtur adalah jenis bahan bakar untuk pesawat terbang yang bermesin jet

(turbo jet). Pada turbo jet proses pembakarannya tidak terjadi pada tekanan

yang tinggi seperti pada pesawat terbang baling-baling. Karena mesin jet

bekerja pada suhu biasa sampai sekitar 95oF, maka fraksi kerosene

merupakan bahan yang paling sesuai untuk mesin jet.

5. Kerosene

Kerosene adalah fraksi minyak bumi yang lebih berat dari pada bensin dan

mempunyai daerah titik didih 150 - 250oC. Kerosene dipakai sebagai bahan

bakar lampu penerangan dan bahan bakar kompor untuk rumah tangga.

Karena penggunaa utamanya untuk bahan bakar lampu penerangan, maka

kerosene harus memberikan intensitas nyala yang baik dan sedikit mungkin

timbulnya asap.

6. Minyak diesel

Minyak diesel adalah fraksi minyak bumi yang mempunyai trayek titik didih

antara 200 - 350oC dan digunakan untuk bahan bakar mesin diesel. Mesin


diesel sistem penyalaannya tidak menggunakan busi, tetapi penyalaannya

terjadi karena suhu tinggi yang dihasilkan dari pemampatannya dengan udara

didalam silinder mesin. Oleh karena itu mesin diesel dirancang dengan

perbandingan kompresi (compression ratio) yang tinggi (diatas 12 : 1).

Tekanan kompresi bisa mencapai 400 - 700 psi dan suhu udara setelah

dimampatkan mencapai 1000oF atau lebih. Supaya bahan bakar diesel dapat

masuk kedalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi, maka bahan

bakar harus ditekan dengan pompa injektor sampai 20000 psi.

7. Minyak bakar residu

Minyak bakar residu terdiri dari residu-residu yang berasal dari hasil distilasi

dan proses perengkahan (cracking). Minyak bakar jenis ini terutama

digunakan untuk furnace industri.

8. Minyak pelumas

Minyak pelumas berfungsi untuk mencegah keausan pada bagian-bagian

mesin yang bergerak satu sama lainnya. Karena jenis mesin dan kondisi

operasinya berbeda-beda maka minyak pelumas juga disediakan dalam

berbagai jenis sesuai dengan kebutuhannya.

Pembagian minyak pelumas dilakukan oleh SAE (Society of Automotive

Engineers) berdasarkan bilangan indeks viskositas pelumas tersebut.

Kedalam pelumas ditambahkan beberapa additive dengan tujuan tertentu,

misalnya:

- Anti oksidan: untuk mencegah terjadinya oksidasi minyak pelumas dan

pembentukan asam-asam.

- Detergent dispersant: untuk mendispersikan lumpur dan mencegah

terjadinya penggumpalan kotoran.

- Viscosity index improver: untuk mencegah terjadinya penurunan viskositas

karena kenaikan suhu.

- Foam inhibitor: untuk mencegah terjadinya buih.

- Alkaline reserve: untuk menetralkan asam yang terbentuk karena oksidasi.

- Deemulsifier: untuk mempermudah pemisahan air dari minyak pelumas.


9. Minyak gemuk (greas)

Banyak bagian-bagian mesin yang dirancang sedemikian rupa sehingga

pelumas tidak dapat tinggal pada tempatnya. Untuk itu maka minyak pelumas

dipertebal dengan mendispersikan sabun, clay atau bahan penebal lainnya.

Gemuk untuk keperluan ini dapat dibuat dengan jalan memanaskan

campuran minyak dan sabun pada suhu sekitar 300 - 600oF di dalam sebuah

ketel gemuk.

10. Malam (wax)

Senyawa hidrokarbon yang terdapat didalam minyak bumi dengan jumlah

atom karbon antara 20 - 75 buah mempunyai titik lebur sekitar 90 - 200oF.

Malam (wax) dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:

- Malam parafin.

- Malam mikro kristal.

Malam parafin diperoleh dari hasil distilasi parafin ringan, sedangkan malam

mikro kristal diperoleh dari hasil distilasi parafin berat.

11. Aspal

Aspal adalah bitumen setengah padat atau padat yang berwarna hitam yang

berasal dari minyak bumi. Aspal terdiri dari partikel-partikel koloid yang

disebut aspalten yang terdispersi didalam resin dan konstituen minyak. Aspal

dapat dipisahkan dengan jalan melaritkan nafta. Aspalten yang tidak larut

akan mengendap sebagai serbuk berwarna coklat atau hitam. Aspal

mempunyai sifat adhesif/lengket dan kohesif (melawan tarikan), tahan

terhadap air, tidak terpengaruh oleh asam maupun basa. Aspal digunakan

untuk perekat pada konstruksi pengerasan jalan, untuk atap, melapisi saluran

pipa sebagai bahan pelindung.

12. Bahan-bahan Petrokimia

Banyak bahan petrokimia yang dapat dihasilkan untuk menunjang industri-

industri lain seperti textil, pertanian dan lain sebagainya.

Hasil-hasil minyak bumi yang baru saja dikeluarkan dari kilang minyak belum

tentu dapat langsung digunakan. Agar hasil-hasil tersebut dapat digunakan


dengan baik sesuai dengan fungsinya, maka harus diproses lebih lanjut sehingga

menghasilkan finished product atau hasil-hasil siap pakai.


BAB II

PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Maksud dan Tujuan Proses Pengolahan Minyak Bumi

Proses pengolahan minyak bumi bertujuan untuk mengolah mentah menjadi

hasil-hasil yang lebih berguna dan bermanfaat sesuai dengan keperluannya serta

memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan.

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.

Penggolongan Proses pengolahan minyak bumi

Secara umum teknologi proses dan operasi pengolahan minyak bumi dapat

dikelompokkan menjadi 5 macam proses, yaitu :

1. Proses fraksinasi atau distilasi

Proses distilasi adalah proses pemisahan komponen-komponen minyak bumi

berdasarkan perbedaan rentang titik didihnya ke dalam kelompok hidrokarbon

yang disebut fraksi. Proses ini terdiri dari Crude Distillation Unit/CDU dan

Vacuum Distillation Unit/VDU.

2. Konversi

Proses yang menghasilkan perubahan ukuran dan atau struktur molekul

hidrokarbon, yang meliputi :

Dekomposisi (pemutusan rantai karbon) dengan cara thermal cracking

atau Catalytic Cracking

Kombinasi atau penggabungan senyawa hidrokarbon melalui polimerisasi

atau alkilasi


Penataan rantai hidrokarbon dengan isomerisasi atau catalytic cracking

3. Proses Treating

Merupakan proses tambahan yang bertujuan untuk mengurangi kontaminan

yang terdapat pada minyak mentah atau produk-produk minyak bumi hingga

sampai batas-batas yang diijinkan atau sesuai batasan yang terdapat dalam

spesifikasi.

Proses treating dapat dilakukan secara kimia atau secara fisika. Beberapa

contoh proses treating antara lain seperti pelarutan, absorpsi, pengendapan,

serta beberapa kombinasi proses seperti desalting, drying, hydrodesulfurisasi,

sweetening, solvent extraction, solvent dewaxing, dll.

4. Proses Blending & Formulating

Adalah proses pencampuran dan kombinasi dari berbagai fraksi hidrokarbon,

additive serta berbagai komponen lainnya untuk memperoleh produk akhir

yang memiliki sifat dan spesifikasi tertentu.

5. Proses dan Operasi Pengolahan Lainnya

Termasuk di dalamnya light end recovery, sour water stripping, waste water

treatment, storage and handling, acid and tail gas treatment, Hydrogen

production, sulfur recovery.


Gambar 2.1. Skema proses pengolahan (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)


Gambaran Singkat Proses Pengolahan Minyak Bumi

1. Crude Oil Pretreatment (Desalting)

Minyak mentah seringkali mengandung air, garam anorganik, suspended

solid, air yang terlarut dalam logam. Langkah pertama dalam proses

pengolahan, untuk mengurangi resiko korosi, plugging, fouling dari peralatan

dan untuk mencegah terjadinya racun katalis dalam unit proses kontaminan-

kontaminan ini harus dihilangkan dengan cara desalting (dehidrasi)

Terdapat dua metode desalting minyak bumi, yaitu pemisahan secara kimia

dan elektrostatik dengan menggunakan air panas sebagai media ekstraksi.

Pada proses desalting secara kimia, air dan surfaktan (demulsifier)

ditambahkan ke dalam crude kemudian dipanaskan, sehingga garam dan

impurities lainnya larut ke dalam air, atau terikat dalam air, kemudian

mengendap pada dasar tangki. Electrical desalting merupakan aplikasi dari

muatan listrik statik tegangan tinggi untuk mengkonsentrasikan butiran-butiran

air yang tersuspensi ke dasar tangki. Surfaktan ditambahkan hanya pada saat

crude mempunyai suspended solid dalam jumlah besar

Umpan minyak mentah yang masuk dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu

150o s.d 350oF untuk menurunkan viskositas dan tegangan permukaan,

sehingga mempermudah proses pencampuran dan pemisahan dengan air.

Beberapa bahan kimia yang ditambahkan antara lain amonia untuk

mencegah korosi. Caustic atau asam untuk mengatur pH air pencuci. Air

buangan dan kontaminan dikeluarkan dari dasar tangki dan dibawa ke

fasilitas pengolahan air limbah. Desalted crude selanjutnya dibawa dari atas

settling tank menuju kolom distilasi.


Gambar 2.2. Electrostatic desalting unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

2. Distilasi Minyak Mentah (Fraksinasi)

Distilasi adalah suatu proses pemisahan secara fisis berdasarkan besar dan

kecilnya titik didih dari suatu campuran zat cair. Pada prinsipnya proses

disitilasi ini terdiri atas proses penguapan dan proses pengembunan.

Berdasarkan tekanan operasinya, maka proses distilasi dapat dibedakan

menjadi tiga, yaitu : proses distilasi atmosferik, proses distilasi hampa, proses

distilasi bertekanan. Pada proses distilasi atmosferik, penguapan maksimum

terjadi pada titik didih yang sama atau sedikit lebih tinggi dari titik didih

normalnya. Tekanan operasi adalah 1 (satu) atmosfer atau sedikit di atasnya.

Minyak mentah akan dipisahkan berdasarkan rentang titik didih fraksi-fraksi

hidrokarbonnya pada Crude Distillation Unit (CDU). Kolom CDU memproduksi

produk LPG, naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 50-60% volume feed,

sedangkan produk lainnya sebesar 40-50% volume feed berupa atmospheric

residue. Kolom CDU beroperasi pada tekanan atmosferik, yaitu pada tekanan

1 s.d. 1,5 atm.


Gambar 2.3. Atmospheric Distillation Unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

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 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.


Menara fraksinasi merupakan silinder baja dengan tinggi sekitar 120 ft, yang

terdiri dari tray horisontal untuk memisahkan dan menampung liquid. Pada setiap

tray, uap dari bawah akan masuk melalui perforasi dan bubble cap. Uap dan

gelembung akan bertumbukan dengan liquid yang terdapat pada tray,

menyebabkan pengembunan. Liquid yang overflow dari setiap tray, akan jatuh

pada tray di bawahnya, yang mempunyai suhu lebih tinggi, sehingga

menyebabkan penguapan kembali. Penguapan dan pengembunan akan terjadi

berulang-ulang sehingga derajat kemurnian produk tercapai.

Tabel 2.1. Karakteristik Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah

3. Distilasi Vakum

Pada awalnya kilang hanya terdiri dari suatu Crude Distillation Unit (CDU)

yang beroperasi dengan prinsip dasar pemisahan berdasarkan titik didih

komponen penyusunnya. Dengan hanya memiliki CDU, maka CDU hanya

memproduksi produk LPG, naphtha, kerosene, dan diesel sebesar 50-60%

volume feed, sedangkan 40-50% volume feed yang berupa atmospheric

residue biasanya hanya dijadikan fuel oil yang value-nya sangat rendah.

Secara umum temperatur cracking minyak mentah/crude adalah sekitar 370oC

(UOP menyebut 385oC) pada tekanan 1 atmosfer (sebenarnya bervariasi

tergantung jenis crude, tetapi secara umum rata-rata pada temperatur

tersebut). Oleh karena itu pemisahan minyak yang dilakukan di Crude

Distillation Unit tidak boleh melebihi temperature 370oC agar minyak tidak

mengalami cracking.


Ide dasar operasi VDU adalah bahwa titik didih (boiling point) semua material

turun dengan menurunnya tekanan. Sebagai contoh, pada tekanan 1

atmosfer, air mempunyai titik didih 100oC, sedangkan pada tekanan 10

atmosfer air mempunyai titik didih 180oC. Jika tekanan dikurangi hingga 1

psia maka titik didih air akan menjadi 39oC.

Sebagaiman terlihat pada tabel 2.1., crude oil mengandung komponen yang

mempunyai titik didih > 370oC. Jika bottom CDU (atau biasa disebut

atmospheric residue atau long residue atau reduced crude) pada tekanan

atmosferis dipanaskan hingga temperature > 370oC untuk dapat menguapkan

komponen vacuum gas oil yang terkandung dalam long residue, maka akan

terjadi thermal decomposition.

Dengan menurunkan tekanan, hingga < 1 psia, maka komponen vacuum gas

oil tersebut dapat dipisahkan dari bottom VDU (atau biasa disebut vacuum

residue atau short residue) tanpa mengalami thermal decomposition.

Kemudian keduanya (vacuum gas oil dan vacuum residue) dapat dipisahkan

menjadi 2 stream yang bebeda untuk dapat meningkatkan margin kilang.

Tabel 2.2. Karakteristik Produk Distilasi Vakum Minyak Residu

Terdapat 2 jenis Vacuum Distillation Unit, yaitu :

a. Fuel type

Vacuum Distillation Unit fuel type merupakan fraksinasi terbatas, yang

biasanya menghasilkan 3 macam produk, yaitu Light Vacuum Gas Oil,

Heavy Vacuum Gas Oil, dan Vacuum Residue. Produk Light Vacuum Gas

Oil biasanya sudah memenuhi spesifikasi diesel dan dapat langsung

dikirim ke tangki penyimpanan. Produk Heavy Vacuum Gas Oil biasanya

dikirim ke unit Hydrocracker atau Fluid Catalytic Cracking / FCC.

Sedangkan vacuum residue dapat diolah di Delayed Coking Unit atau


Visbraker atau sebagai komponen blending Low Sulfur Waxy Residue

(LSWR) atau sebagai komponen blending fuel oil.

b. Lubes type

Vacuum Distillation Unit lubes type memerlukan pemisahan yang baik

diantara lube cuts. Umpan VDU jenis ini sudah sangat tertentu karena

produk-produk lubes cut mempunyai spesifikasi yang sangat sempit. VDU

lubes type biasanya mempunya pressure drop yang lebih tinggi dan cut

point yang lebih rendah daripada VDU fuel type. VDU lubes type biasanya

memproduksi 3-4 macam lube base oil dengan spesifikasi yang jauh lebih

ketat jika dibandingkan produk VDU fuel type (terutama dalam hal

spesifikasi viscosity dan viscosity index).

Gambar 2.4. Vacuum Distillation Unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

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 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.

4. Ekstraksi dan Dewaxing

Treating dengan pelarut merupakan metode yang banyak digunakan untuk

pengolahan minyak pelumas. Dengan distilasi produk-produk minyak bumi

dipisahkan ke dalam fraksi-fraksi berdasarkan rentang titik didihnya, namun

masih menyisakan impurities. Termasuk di dalamnya senyawa-senyawa

organic yang mengandung sulfur, nitrogen, oksigen, garam-garam anorganik,

dan logam-logam yang tidak terlarut yang terdapat dalam umpan minyak

bumi. Sebagai tambahan, kerosene dan distilat kemungkinan masih terdapat

sejumlah aromat dan naphthene, lubricating oil base-stocks kemungkinan

masih mengandung wax.

Pelarut dalam proses pengolahan termasuk pelarut untuk ekstraksi dan

pelarut untuk dewaxing, biasanya berguna untuk menghilangkan kandungan

senyawa-senyawa intermediate sebelum produk di kirim ke tangki

penampung.

Ekstraksi dengan pelarut

Tujuan dari ekstraksi ini adalah untuk mencegah korosi, melindungi katalis

pada proses lanjut, dan memperbaiki produk akhir dengan menghilangkan

kandungan senyawa hidrokarbon tidak jenuh, aromat dari lubricant dan

grease stocks. Dalam proses ini aromat, naphten dan berbagai impurities

dipisahkan dari aliran produk dengan pelarutan atau pengendapan. Umpan

pertama kali dikeringkan kemudian ditreating menggunakan solvent yang

beroperasi secara kontinyu dan countercurrent. Pada salah satu jenis proses,

umpan dicuci dengan liquid, dimana zat-zat yang akan dihilangkan lebih

mudah larut dibandingkan dengan produk yang diinginkan. Pada proses yang

lain pelarut tertentu ditambahkan yang menyebabkan impurities terpisah dari

produk dan terendapkan.


Pelarut dipisahkan dari aliran produk dengan pemanasan, penguapan atau

fraksinasi, dan sejumlah residu yang tersisa dihilangkan secara bertahap dari

rafinat dengan stripping steam atau vacuum flashing. Electric precipitation

kadang-kadang digunakan untuk senyawa-senyawa anorganik. Pelarut

kemudian diregenerasi dan digunakan kembali dalam proses.

Gambar 2.5. Furfural Extraction Unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

Pelarut yang banyak digunakan dalam ekstraksi adalah phenol, furfural dan

cresylic acid. Pelarut lain yang jarang digunakan adalah sulfur dioksida,

nitrobenzene dan 2,2-dikloroethel ether. Pemilihan jenis proses dan bahan

kimia bergantung pada sifat umpan yang akan ditreatment, keberadaan

kontaminan serta produk akhir yang diinginkan.

Solvent Dewaxing

Solvent dewaxing bertujuan untuk menghilangkan wax dari distilat atau dari

residual basestock dalam proses pengolahan. Terdapat beberapa jenis

proses solvent dewaxing, tetapi semua mempunyai tahapan proses yang

sama, yaitu : (1) pencampuran umpan dengan pelarut, (2) pengendapan wax

dari campuran dengan chiller, dan (3) recovery pelarut dari wax dan dewaxed

oil dengan distilasi dan stripping steam. Biasanya ada dua macam pelarut

yang digunakan, yaitu : toluene yang akan melarutkan minyak dan menjaga

fluiditas pada suhu yang rendah, serta metil etil ketone (MEK) yang

melarutkan wax dalam jumlah kecil pada suhu yang rendah serta berfungsi

untuk membantu mempercepat proses pengendapan wax. Pelarut lain yang


kadang-kadang digunakan adalah benzene, metil isobutilketone, propana,

nafta, ethylene diklorida, metilena klorida, dan sulfur dioksida.

Gambar 2.6. Solvent Dewaxing (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

5. Thermal Cracking

Karena distilasi minyak bumi menghasilkan sejumlah produk yang kurang

diperlukan di pasaran, maka diperlukan proses tambahan untuk

meningkatkan nilai tambah produk, dengan cara mengubah struktur molekul

hidrokarbon. Salah satu caranya adalah dengan cracking (perengkahan),

yaitu proses pemecahan fraksi berat minyak bumi yang memiliki titik didih

yang tinggi menjadi produk yang lebih bernilai seperti gasoline, fuel oil dan

gas oil. Terdapat dua jenis cracking yaitu thermal cracking dan catalytic

cracking.

Proses perengkahan panas (thermal cracking process) adalah suatu proses

pemecahan rantai hydrocarbon dari senyawa rantai panjang menjadi

hydrocarbon dengan rantai yang lebih pendek dengan bantuan panas. Proses

perengkahan panas bertujuan untuk mendapatkan fraksi minyak bumi dengan

boiling range yang lebih rendah dari feed (umpannya). Dengan melalui proses

ini dihasilkan gas, LPG, gasoline (naphtha), gas oil (diesel), residue atau

coke. Feednya dapat berupa gas oil atau residue.


Proses thermal cracking pertama kali dikembangkan sekitar tahun 1913.

minyak distilat dan minyak berat dipanaskan dengan tekanan tertentu dalam

suatu tangki yang besar hingga mengalami perengkahan menjadi molekul-

molekul yang lebih kecil, dengan sifat antiknock yang lebih baik. Namun

demikian, metode ini juga menghasilkan sejumlah besar padatan yang tidak

diinginkan yaitu coke. Proses thermal cracking ini berevolusi menjadi

beberapa aplikasi yaitu : visbreaking, steam cracking dan coking.

Visbreaking

Visbreaking Unit merupakan mild thermal cracking, yang bertujuan untuk

menurunkan viskositas residu supaya menjadi produk yang memenuhi

spesifikasi minyak bakar. Untuk memperoleh minyak bakar yang sesuai

spesifikasi, kadang-kadang residu yang telah diturunkan viskositasnya

diblending dengan produk minyak yang lebih ringan lainnya. Dengan

menurunkan viskositas residu, akan mengurangi jumlah light heating oil yang

diperlukan sebagai komponen blending untuk memperoleh minyak baker.

Produk yang dihasilkan sebagian besar berupa fuel oil, produk lainnya adalah

gas oil dan gasoline. Gasoil digunakan sebagai umpan tambahan pada unti

catalytic cracking atau sebagai heating oil.

Residu diumpankan ke dalam furnace yang akan dipanaskan hingga

mencapai suhu 480oC dengan tekanan 100 psi, residu mengalami reaksi

visbreaking pada soaker drum. Produk yang telah terengkahkan dipisahkan

dalam kolom fraksinasi (flash distillation chamber). Pada proses ini juga

dihasilkan gasoline, gas oil dan tar.


Gambar 2.7. Visbreaking Unit dengan Soaker Drum (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

Coking

Proses Coking merupakan salah satu metode thermal cracking yang

digunakan untuk meningkatkan nilai heavy residu menjadi produk yang lebih

ringan atau distilat. Coking menghasilkan straight run gasoline dan berbagai

jenis fraksi distilat yang digunakan sebagai umpan untuk catalytic cracking.

Proses yang terjadi adalah penghilangan hydrogen sehingga residu

membentuk karbon yang disebut coke. Terdapat dua proses utama yaitu

delayed coking dan continuous coking. Dari proses ini dapat diperoleh tiga

jenis coke yaitu sponge coke, honeycomb coke dan needle coke, bergantung

pada mekanisme reaksi, waktu suhu dan umpan yang masuk.

Pada delayed coking, residu biasanya berasal dari kolom distilasi atmosferik.

Residu yang telah dipanaskan akan dialirkan menuju coke drum yang

berukuran besar, sehingga tersedia cukup waktu tinggal untuk terjadinya

reaksi cracking. Pertama kali umpan akan dipanaskan ke dalam furnace

sampai suhu 480o – 515oC pada tekanan 25 – 30 psi. Furnace didesain dan

dikontrol untuk mencegah terbentuknya coke prematur pada permukaan tube.

Setelah dipanaskan umpan akan dialirkan menuju coke drum, dimana


material yang masih panas akan didiamkan selama kurang lebih 24 jam

(delayed) pada tekanan 25 – 75 psi sehingga ter-crack menjadi produk yang

lebih ringan. Uap yang berasal dari coke drum akan dikembalikan ke kolom

fraksinasi, dimana gas, naphta, dan gas oil akan dipisahkan. Fraksi berat

yang dihasilkan dalam kolom fraksinasi akan direcycle kembali menuju

furnace.

Setelah coke yang terbentuk mencapai level ketinggian tertentu di dalam

drum, aliran akan dibelokkan menuju drum yang lain untuk menjaga operasi

supaya tetap kontinyu. Drum yang telah terisi penuh dengan coke akan

dilakukan proses decoking dengan prosedur sebagai berikut :

Stripping steam, untuk melucuti senyawa hidrokarbon yang tidak

tercrack

Deposit coke didinginkan dengan air

Proses decoking secara mekanik atau dengan metode hidrolik.

Proses decoking secara hidrolik dilakukan dengan Membor lubang di tengah-

tengah deposit coke, kemudian menghancurkan coke dengan water jet yang

berputar dengan tekanan tinggi, melalui lubang yang berada di tengah deposit

coke.


Gambar 2.8. Delayed Coker (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

6. Catalytic Cracking

Dalam proses ini akan terjadi reaksi perengkahan katalis yang akan

memecah rantai hidrokarbon komplek menjadi molekul hidrokarbon yang

lebih sederhana. Proses ini bertujuan untuk meningkatkan jumlah dan kualitas

produk ringan, serta menurunkan jumlah residu. Dalam proses ini struktur

molekul hidrokarbon fraksi ringan akan ditata ulang, sehingga diperoleh

produk seperti kerosen, gasoline, LPG, heating oil dan umpan petrokimia.

Reaksi yang terjadi pada catalytic cracking sama dengan reaksi yang terjadi

pada thermal cracking, hanya saja dalam proses ini reaksi cracking dibantu

dengan katalis. Penggunaan katalis dalam reaksi perengkahan, akan

meningkatkan yield dan kualitas produk, serta menurunkan kondisi operasi

dibandingkan dengan thermal cracking. Suhu operasi berkisar antara 850 –

950oF, dengan tekanan 10 – 20 psi lebih rendah. Katalis yang digunakan

biasanya berupa material padat (seperti zeolit, alumunium hidrosilikat,

bentonite clay, bauksit, silica alumina) yang berbentuk bubuk, pellet, atau

extrudat


Terdapat tiga fungsi dasar pada proses catalytic cracking :

Reaksi : umpan bereaksi dengan katalis dan direngkahkan menjadi

senyawa hidrokarbon yang lebih sederhana

Regenerasi : katalis diaktivasi kembali dengan membakar coke yang

menempel pada permukaan katalis

Fraksinasi : aliran hidrokarbon yang telah terengkahkan dipisahkan

menjadi berbagi jenis produk.

Ada tiga jenis proses catalytic cracking yaitu fluid catalytic cracking (FCC),

moving bed catalytic cracking dan Thermofor Catalytic Cracking (TCC).

Proses catalytic cracking sangat fleksibel, dan parameter operasi dapat diatur

untuk memperoleh perubahan produk yang diinginkan. Disamping proses

cracking, akan terjadi proses lain yang termasuk aktivitas dari katalis yaitu

dehidrogenasi, hidrogenasi dan isomerisasi.

Dari ketiga jenis proses catalytic cracking diatas yang paling banyak

digunakan adalah fluid catalytic cracking. Proses ini menggunakan katalis

dalam bentuk powder (fine powder) yang difluidisasi dengan udara atau uap

hidrokarbon, katalis akan berkelakuan seperti liquid yang mengalir melalui

pipa. FCC terdiri dari bagian katalis dan bagian fraksinasi yang beroperasi

bersama. Bagian katalis terdiri dari reaktor dan regenerator yang dilengkapi

dengan standpipe dan riser, membentuk catalyst circulation unit. Katalis yang

difluidisasi akan disirkulasikan secara kontinyu antara reaktor dan regenerator

menggunakan udara, uap hidrokarbon dan steam sebagai media pengangkat.

Campuran minyak berat dengan katalis bersama-sama masuk ke reaktor

melalui riser, dimana reaksi cracking mulai terjadi. Reaksi berlanjut hingga

uap minyak hasil cracking dipisahkan dari katalis dalam cyclone reaktor.

Produk yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan dalam kolom fraksinasi ke

dalam fraksi-fraksinya, minyak berat yang dihasilkan sebagian akan direcycle

kembali melewati riser.


Gambar 2.9. Fluid Catalytic Cracking (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

7. Catalytic Reforming

Catalytic reforming (atau UOP menyebut Platforming) telah menjadi bagian

penting bagi suatu kilang di seluruh dunia selama bertahun-tahun. Fungsi

utama proses catalytic reforming adalah meng-upgrade naphtha yang

memiliki octane number rendah menjadi high octane komponen blending

mogas (motor gasoline) yang disebut reformat (UOP menyebut Platformat).

Naphtha yang dijadikan umpan catalytic reforming harus di-treating terlebih

dahulu di unit naphtha hydrotreater untuk menghilangkan impurities seperti

sulfur, nitrogen, oksigen, halide, dan metal yang merupakan racun berbahaya

bagi katalis catalytic reformer yang tersusun dari platina.

Selain itu, catalytic reforming juga memproduksi by-product berupa hydrogen

yang sangat bermanfaat bagi unit hydrotreater maupun hydrogen plant atau

jika masih berlebih dapat juga digunakan sebagai fuel gas. Reformat yang

dihasilkan mengandung sejumlah besar senyawa aromat seperti benzene,

toluene, xylene yang juga berguna sebagai umpan atau komponen blending

di proses petrokimia


Feed naphtha yang masuk ke unit catalytic reforming biasanya mengandung

senyawa hidrokarbon rantai C6 s/d C11, dalam bentuk senyawa paraffin,

naphthene, dan aromatic. Tujuan proses catalytic reforming adalah

memproduksi aromatic dari naphthene dan paraffin.

Reaksi catalytic reforming sangat ditentukan oleh kandungan paraffin,

naphthene, dan aromatic dalam umpan. Aromatic hydrocarbon yang

terkandung dalam umpan tidak berubah oleh proses catalytic reforming.

Sebagian besar napthene bereaksi sangat cepat dan efisien berubah menjadi

senyawa aromatic (reaksi ini merupakan reaksi dasar catalytic reforming).

Paraffin merupakan senyawa paling susah untuk diubah menjadi aromatic.

Gambar berikut menggambarkan konversi hydrocarbon yang terjadi pada

operasi typical catalytic reforming, yaitu untuk lean naphtha (high paraffin, low

naphtha content) dan untuk rich naphtha (lower paraffin, higher naphthene

content) :

Gambar 2.10. Konversi Hidrokarbon Pada Proses Catalytic Reforming


Gambar 2.11. Platforming Unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)

8. Proses Treating dan Sweetening

Treating berarti menghilangkan kontaminan seperti senyawa organic yang

mengandung sulfur, nitrogen dan oksigen, logam-logam yang terlarut atau

gram-garam anorganik, garam-garam yang terlarut dalam emulsi air, dari

fraksi minyak bumi. Pada sebagian besar pengolahan minyak bumi, tujuan

utama dari proses treating adalah menghilangkan kandungan sulfur yang

tidak dikehendaki. Sweetening merupakan treatment kandungan sulfur untuk

memperbaiki warna, bau dan kestabilan oksidasi. Sweetening juga

merupakan cara untuk menurunkan kandungan karbondioksida.

Treating dapat dilakukan pada tahap intermediate pada proses pengolahan,

atau pada saat sebelum pengiriman produk akhir menuju tangki storage.

Beberapa jenis treating antara lain : treating dengan asam, basa, pelarut,

oksidasi, dan adsorpsi.

Dengan adanya proses treating akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu :

Menghindarkan terjadinya korosi pada peralatan yang digunakan

Memperpanjang umur katalis

Meningkatkan mutu hasil.


Proses treating yang menggunakan bahan kimia dapat dibedakan menjadi

lima, yaitu : (1) treating dengan asam, (2) treating dengan basa, (3) treating

dengan pelarut, (4) treating dengan oksidator, (5) treating dengan adsorbsi.

Pemilihan proses treating yang digunakan tergantung pada sifat minyak yang

akan dibersihkan dan spesifikasi hasil yang diinginkan.

Treating dengan asam, basa dan clay

Komponen yang digunakan dalam proses treating dengan asam dibedakan

menjadi dua, yaitu asam anorganik dan asam organik. Asam anorganik yang

digunakan antara lain adalah asam sulfat, asam fluoride, asam klorida, asam

nitrat dan asam fosfat, sedangkan asam organic yang digunakan antara lain

asam asetat dan asam laktat

Proses treating dengan asam sulfat berguna untuk mengambil senyawa

hidrokarbon tidak jenuh, sulfur, nitrogen, oksigen, senyawa resin dan

asphaltic material. Proses ini berfungsi untuk memperbaiki warna, bau,

kestabilan dan sifat-sifat minyak lainnya. Pada industri, proses dengan asam

sulfat ini banyak digunakan pada pemurnian kerosene dan special solvent.

Clay treatment merupakan proses treating berdasarkan penyerapan atau

adsorpsi, dimana zat-zat yang tidak dikehendaki dalam minyak akan diserap

oleh padatan clay. Dalam proses adsorpsi ini tidak terjadi reaksi kimia. Proses

ini bertujuan untuk mengurangi kandungan asphaltic material, kadar air,

senyawa nitrogen, belerang, olefin dan senyawa-senyawa lain yang mudah

teroksidasi. Proses ini juga berguna untuk memperbaiki warna dan bau.

Proses treating dengan clay ini dapat dilakukan pada fasa cair maupun fasa

uap. Untuk hasil-hasil minyak bumi yang berupa lube oil, wax dan distilat

berat , prosesnya dilakukan pada fasa cair. Sedangkan untuk gasoline dan

distilat ringan proses treating dilakukan pada fasa uap.

Treating basa dengan natrium atau kalium hidroksida digunakan untuk

memperbaiki bau dan warna dengan menghilangkan senyawa asam organik


(asam naphten dan fenol) serta senyawa sulfur (mercaptan, H2S) dengan

caustic wash. Kombinasi antara caustic soda dengan berbagai jenis pelarut

promotor (metil alkohol dan cresol), dapat melarutkan mercaptan dan

persenyawaan nitrogen, oksigen hingga 99% dari fraksi minyak bumi.

Sulfur Recovery

Sulfur recovery bertujuan untuk mengubah hidrogen sulfida dalam gas asam

dan aliran hidrokarbon menjadi unsur (elemen) sulfur. Sebagian besar

menggunakan proses Clauss, yang memakai reaksi konversi thermal –

catalytic. Pada proses ini akan dihasilkan elemen sulfur dengan membakar

hidrogen sulfida dan mengatur pada kondisi operasi tertentu. Knockut pot

berguna untuk menghilangkan air dan hidrokarbon dari aliran umpan gas.

Selanjutnya gas akan diekspose dengan bantuan katalis untuk menghasilkan

sulfur. Sulfur hasil proses pembakaran dan konversi dikondensasi dan

direcoveri.

Amine Plant

Amine plant merupakan unit yang berguna untuk menghilangkan kontaminan

yang bersifat asam dari gas asam dan aliran hidrokarbon. Dalam amine plant

aliran hidrokarbon fase gas ataupun liquid yang mengandung gas CO2 dan

H2S akan dikontakkan dengan senyawa amine dalam suatu menara absorpsi,

dimana senyawa-senyawa ini serta kontaminan lain yang bersifat asam akan

diserap oleh larutan amine.

Senyawa amine biasanya digunakan untuk menghilangkan senyawa sulfur

(terutama H2S) yang terkandung dalam recycle gas, light end, atau LPG

streams di Vacuum Gas Oil Hydrotreating unit (VGO HDT), Fluid Catalytic

Cracking Unit Unsaturated Gas Plant (FCC USGP), dan di Sour Water

Stripping unit (SWS). Larutan amine yang telah digunakan untuk mengabsorp

senyawa asam tadi akan diregenerasi di amine regeration unit. Produk

regenerated amine hasil regenerasi kemudian dikembalikan lagi untuk

digunakan sebagai absorbent penyerap sulfur. Selain itu di unit regenerasi

amine ini juga diproduksi acid gas yang kaya kandungan H2S yang dikirim ke

Sulphur Recovery Unit untuk di-recover sulfurnya.


9. Proses Hydrotreating

Hydrotreating atau disebut juga hydroprocessing adalah proses hidrogenasi

katalitik untuk menjenuhkan hidrokarbon dan menghilangkan sulfur, nitrogen,

oksigen, dan logam dari aliran proses. Hydrotreating biasa dilakukan untuk

umpan naptha sebelum dialirkan ke unit platforming, karena katalis

platforming (platina) sangat sensitif terhadap impurities seperti sulfur,

nitrogen,oksigen, dan logam. Hydrotreating biasa juga dilakukan untuk umpan

diesel untuk perbaikan kualitas diesel terutama untuk mengurangi kandungan

sulfur dalam diesel (spesifikasi produk diesel dari tahun ke tahun semakin

ketat terutama dalam hal kandungan sulfur maksimum) dan juga untuk

mengurangi kandungan nitrogen dalam diesel yang dapat menyebabkan

terjadinya color unstability produk diesel

Umpan naphtha hydrotreater adalah naphtha yang dapat berupa straight run

naphtha, naphtha dari tangki penyimpan, ataupun cracked naphtha. Jika

umpan naphtha berasal dari tangki maka harus diyakinkan bahwa tangki

dilengkapi dengan gas atau nitrogen blanketing. Jika tangki tidak dilengkapi

dengan gas atau nitrogen blanketing, maka naphtha kemungkinan akan

bereaksi dengan oksigen (yang berasal dari udara; biasanya tangki naphtha

adalah floating roof yang sangat mungkin terdapat kebocoran seal sehingga

dapat menyebabkan udara luar masuk ke dalam tangki) yang kemudian akan

menyebabkan terbentuknya gums. Gums ini biasanya terbentuk pada

preheater atau bahkan pada permukaan katalis.

Sedangkan umpan distillate/diesel hydrotreater adalah straight run diesel atau

cracked diesel. Jika mengolah cracked diesel, maka perlu diketahui batasan

maksimumnya karena cracked diesel membawa cracked material/olefin yang

akan mempengaruhi operasi hydrotreater. Selain itu cracked diesel sangat

mungkin mengandung nitrogen yang tinggi. Kandungan nitrogen yang tinggi

akan mempengaruhi tingkat color stability produk diesel.

Produk unit hydrotreating dapat berupa hydrotreated heavy naphtha atau

hydrotreated diesel. Hydrotreated heavy naphtha merupakan intermediate


product yang kemudian merupakan umpan unit platforming. Hydrotreated

heavy naphtha harus mempunyai kandungan sulfur dan nitrogen maksimum

0,5 ppmwt dan kandungan logam maksimum 2 ppmwt. Sedangkan

hydrotreated diesel merupakan produk jadi siap dipasarkan dengan

kandungan sulfur antara 10 ppmwt, 30 ppmwt, atau 500 ppmwt.

Gambar 2.12. Distilat Hydrotreating Unit (diambil dari OSHA Technical Manual, Section IV, chapter 2, Petroleum Refining Process)


LAMPIRAN A

TABEL PRODUK PENGOLAHAN MINYAK BUMI

No Nama Hasil Penggunaan Utama

1.

Gas Bumi

LPG

(Liquefied Petroleum Gas)

LNG

(Liquefied Natural Gas)

NGL

(Natural Gas Liquid)

BBG (Bahan Bakar Gas)

Dulu CNG (Compressed Natural)

Refinery Gas

- Bahan bakar untuk rumah

tangga, kendaraan dan industri (

penggunaan BBG bisa digunakan

Dual Fuel )

- Bahan baku industri kimia dan

petrokimia

- Media pendingin, media carier

- Pelarut

2.

Bensin Penerbangan

Aviation Gasoline (Avgas).

Bahan bakar pesawat berbaling-

baling, Helikopter.

3. Motor Gasoline

Mogas

Bahan bakar kendaraan dengan

Internal Combustion Engine (untuk

motor, mobil dll).

4.

Jet Fuel

Aviation turbo fuel (Avtur)

Bahan bakar pesawat jet

5.

Naphtha Pembersih, pelarut, gas kota,

bahan baku industri petrokimia.

6. Kerosene (minyak tanah) Bahan bakar untuk rumah tangga

dan industri. (memasak,

penerangan, pembersih)

7. Solar dan minyak diesel

High Speed diesel (HSD)

Automotive diesel oil (ADO)

MDF, IDF dan lain-lain

Bahan bakar mesin diesel untuk

kendaraan darat, laut, industri, alat-

alat berat, pertanian, pembangkit

tenaga dll.

8. Minyak bakar. (Fuel Oil)

Residual Fuel Oil (bisa campuran)

Bahan bakar industri, dan

pembangkit tenaga.


9. Base stock minyak pelumas

Lubricating Oil

Minyak lumas ringan (Neutral Oil)

Minyak lumas berat (bright stock)

Pelumas padat (grease)

Bahan pelumas bagi mesin-mesin

dimana ada gesekan antara dua

logam.

Berfungsi sebagai :

- menahan aus

- menahan korosi

- pendingin

- seal

- mengurangi polusi suara

- isolator

10. Lilin

Parafin wax

Petroleum wax mikro kristal

Batik, korek api, kertas,

penerangan, kosmetik, tekstil

Bahan gemuk pelumas, bahan

kosmetik

11. Aspal

Aspal

Ter

Aspal jalan, cat, seal

12. Kokas

Petroleum Coke

Green Coke

Calcine Coke

Bahan bakar industri, elektroda,

bahan baku dan bahan tambahan

industri.

13. Bahan-bahan petrokimia Beraneka ragam sesuai dengan

jenisnya masing-masing


LAMPIRAN B

SEJARAH PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Kurun Waktu Jenis perkembangan

proses

Tujuan/pemenuhan

kebutuhan

1860 – 1885 Distilasi atmosferic

secara batch

Fraksi kerosen untuk

penerangan dan

pemanas ruangan (fraksi

gasoline yang ada

merupakan masalah

pemanfaatannya

1885 – 1990 Distilasi atmosferik

secara kontinyu

Bahan pelumas dari

minyak bumi mulai

mendesak pelumas dari

jenis nabati

1900 – 1914 Peningkatan produksi

minyak bumi dari

penemuan lapangan-

lapangan minyak baru

Pembuatan natural

gasoline secara

kompresi (dari gas

alam)

Eksperimentasi

thermal cracking

Motor gasoline mulai

banyak dibutuhkan

1914 – 1925 Distilasi atmosferik

secara kontinyu

Penggunaan heat

exchanger

Proses Thermal

Cracking

Kebutuhan gasoline,

bahan pelumas dan BBM

makin meningkat,

termasuk fuel oil untuk

keperluan pembangkit

tenaga

1925 – 1929 Distilasi vakum secara

kontinyu

Peningkatan jumlah dan

mutu bahan pelumas


Proses Edeleanu Memperbaiki mutu

kerosen sekaligus

meningkatkan produksi

solvent untuk industri

1929 – 1935 Proses cracking pada

fasa uap

Proses reforming

Penggunaan TEL

Peningkatan kapasitas

distilasi vakum

Solvent dewaxing dan

solvent treating

Peningkatan mutu anti

knock produk gasoline

Pembuatan aspal untuk

jalanan

Peningkatan mutu (V.I)

bahan pelumas

1935 – 1941 Proses catalytic

cracking

Proses polymerisasi

(dari gas hasil

cracking), hydrogenasi

dan alkilasi

Penggunaan berbagai

macam additive bahan

pelumas

Pemanfaatan gas buang

dari proses cracking,

sekaligus meningkatkan

produksi gasoline O.N.

tinggi

Peningkatan mutu (P.P,

V.I, extreme pressure)

bahan pelumas

1941 – 1947 Penggunaan additive

jenis lain

Awal perkembangan

industri petrokimia

Penyempurnaan proses

catalytic cracking

Perbaikan mutu pelumas

(tahan korosi/ooksidasi,

tidak berbuih dan

meninggikan tingkat

detergency)

Pembuatan aromat,

isooktan dan alkylat

untuk avgas dan karet

sintetis dalam jumlah

besar

Peningkatan produksi

gasoline dan juga gasoil


(solar)

1947 – 1957 Perkembangan pesat

industri petrokimia

Tangki penimbunan

alami bawah tanah

Penggunaan udara pada

alat pendingin sebagai

ganti cooling water

Catalytic reforming

dengan logam platina

sebagai catalyst

Pesawat terbang jenis

jet/jet turbo dikomersilkan

Proses coking

Proses hydrogenasi


karet sintetis dan

petrokimia

Untuk menimbun natural

gasoline dan LPG

Peningkatan efisiensi dari

segi teknoekonomi


gasoline O.N. tinggi

Kebutuhan jet fuel (fraksi

kerosen) meningkat

Peningkatan hasil

produksi ringan dari

surplus fraksi residue

Penurunan kadar

belerang dalam fraksi

gasoil

1957 - Penemuan berbagai

catalyst baru untuk

proses :

Reforming

Catalytic cracking

Merox

Hydrocracking

Proses reforming dengan

regenerasi catalyst

secara kontinyu

Pembuatan gasoline O.N

tinggi

Lebih aktif dan lebih

selektif sehingga bias

dicapai fleksibilitas dalam

proses produksinya

Penurunan kadar

belerang untuk fraksi

kerosene


fraksi ringan dari umpan

fraksi berat

Peningkatan produksi per

hari pada proses tersebut


LAMPIRAN C

RESUME PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Nama Proses

Action

Metode

Tujuan

Feedstock

Produk

PROSES FRAKSINASI

Distilasi

Atmosferik

Separasi

(pemisahan)

Thermal Memisahkan

berdasarkan

fraksi

Desalted crude

oil

Gas, gas oil,

distilat, residul

Distilasi Vacuum Separasi

(pemisahan)

Thermal Memisahkan

tanpa terjadi

cracking

Residu dari

distilasi

atmosferik

Gas oil, lube

stock, residual

PROSES CONVERSI — DEKOMPOSISI

Catalytic cracking Perengkahan Catalytic Upgrade

gasoline

Gas oil, coke

distilat

Gasoline,

petrochemical

feedstock

Coking Polymerisasi Thermal Convert vacuum

residuals

Gas oil, coke

distillate

Gasoline,

petrochemical

feedstock

Hydro-cracking Hidrogenasi Catalytic Mengkonversi

menjadi fraksi

ringan

hidrokarbon

Gas oil, cracked

oil, residual

Lighter, higher-

quality products

*Hydrogen steam

reforming

Dekomposisi Thermal/

catalytic

Produksi

hidrogen

Gas yang telah

didesulfurisasi,

O2, steam

Hydrogen, CO,

CO2

*Steam cracking Dekomposisi Thermal Memutus

molecules rantai

panjang

Atm tower heavy

fuel/ distillate

Cracked

naphtha, coke,

residual

Visbreaking Dekomposisi Thermal Menurunkan Residu distilasi Distillate, tar


viskositas atmospheric

PROSES KONVERSI—PENGGABUNGAN

Alkilasi Kombinasi Catalytic menggabungkan

olefin &

isoparaffin

Tower

isobutane/

cracker olefin

Iso-octane

(alkylate)

Polymerisasi Polymerisasi Catalytic Menggabungkan

dua atau lebih

senyawa olefin

Cracker olefins High-octane

naphtha,

petrochemical

stocks

PROSES KONVERSI --ALTERATION OR REARRANGEMENT

Catalytic

reforming

Alterasi/

dehidrasi

Catalytic Upgrade

naphtha

beroktan rendah

Coker/ hydro-

cracker naphtha

High oct.

Reformate/

aromatic

Isomerisasi Rearrange Catalytic Mengubah HC

rantai lurus

menjadi

bercabang

Butane,

pentane, hexane

Isobutane/

pentane/ hexane

TREATMENT PROCESSES

*Amine treating Treatment Absorpsi Menghilangkan

kontaminan

asam

Gas asam,

Hidrokarbon

yang

mengandung

CO2 & H2S

Acid free gases

& liquid HCs

Desalting Dehidrasi Absorpsi Menghilangkan

kontaminan

Crude oil Desalted crude

oil

Drying &

sweetening

Treatment Absorpsi/

thermal

Menghilangkan

H2O & senyawa

sulfur

Liq Hcs, LPG,

alky feedstk

Sweet & dry

hydrocarbons

*Furfural

extraction

Solvent extr. Absorpsi Upgrade mid

distillate & lubes

Cycle oils & lube

feed-stocks

High quality

diesel & lube oil


Hydrodesulfurisasi Treatment Catalytic Menghilangkan

sulfur,

kontaminan

High-sulfur

residual/ gas oil

Desulfurized

olefins

Hydrotreating Hydrogenasi Catalytic Menghilangkan

impuritis,

saturate HC's

Residuals,

cracked HC's

Cracker feed,

distillate, lube

*Phenol extraction Solvent extr. Abspt/

therm

Memperbaiki

visc. index, color

Lube oil base

stocks

High quality lube

oils

Solvent

deasphalting

Treatment Absorpsi Menghilangkan

asphalt

Vac. tower

residual,

propane

Heavy lube oil,

asphalt

Solvent dewaxing Treatment Cool/

filter

Menghilangkan

wax dari lube

stocks

Vac. tower lube

oils

Dewaxed lube

basestock

Solvent extraction Solvent extr. Abspt/

precip.

Memisahkan

unsat. oils

Gas oil,

reformate,

distillate

High-octane

gasoline

Sweetening Treatment Catalytic Menghilangkan

H2S, convert

mercaptan

Untreated

distillate/gasoline

High-quality

distillate/gasoline


DAFTAR PUSTAKA

1. Kardjono S.A, Ir., M.T, Proses Pengolahan Migas

2. Djoko Suprapto, Ir., M.Si, Diktat Proses Pengolahan Migas Untuk

Jurusan Pengolahan Tingkat I. 1998

3. Kusmartono, Ir, Diktat Proses Pengolahan Migas Untuk Jurusan

Pengolahan Tingkat III. 1998

4. Speight G., James , The Chemistry and Technology of Petroleum,

5. OSHA Technical Manual, Petroleum Refining Process

6. Adhi Budiarto, KBK Pengolahan, Buku Pintar Migas, Komunitas

Migas Indonesia

7. Kilang Minyak Bumi


Penjualan BBM di Indonesia termasuk penjualan dalam valuta asing pada tahun

2009 berjumlah … kiloliter mengalami … dibandingkan dengan tahun …

Dilihat secara rata-rata terjadi peningkatan penjualan

Peningkatan konsumsu BBM terutama disebabkan meningkatnya pemakaian

BBM yang dikonsumsi pada sektor transportasi

Untuk mengantisipasi kebutuhan BBM dalam negeri perlu diadakan fasilitas

pendukung yang memadai

modul migas lcc 2014

Documents