ASAL USUL MINYAK BUMI Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin
petrus – karang dan
oleum
– minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental,
coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan
atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari
campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana,
tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.
Beberapa
ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat
ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang
dihasilkan secara alami dalam perut bumi. Namun, pandangan ini diragukan
dalam lingkungan ilmiah.
1. Pembentukan Minyak Bumi, Gas Alam, dan Batu Bara
Sumber
energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor
danindustri berasal dari minyak bumi,gas alam dan batu bara. Ketiga
jenis tersebut bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa
organisme sehinggga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi dan gas alam
berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar
150 juta tahun yang lampau.Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar
lautan yang kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut
lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh suhu dan tekanan
lapisan di atasnya. Sementara itu,dengan meningkatnya tekanan dan suhu,
bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik itu dan mengubahnya
menjadi minyak dan gas.
Proses pembentukan minyak dan gas ini
memakan waktu jutaan tahun.Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam
batuan yang berpori bagaikan air dalam batu karang .Minyak dan gas dapat
pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian
terkonsentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap. Walaupun minyak
bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak dan
gas yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit
bumi, seingga sebagian lautan menjadi daratan.
Adapun batu bara
yang dipercaya berasal dari pohon-pohon dan pakis yang hidup sekitar 3
juta tahun yang lalu, kemudian terkubur mungkin karena gempa bumi atau
letusan gunung berapi.
2. Komposisi Gas Alam, Minyak Bumi, dan Batu Bara
Gas
alam terdiri dari alkana suhu rendah yaitu metana,etana,propana,dan
butana dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain itu alkana juga
terdapat berbagai gas lain seperti karbon dioksida (CO2) dan hidrogen
sulfida (H2S). Alkana adalah golongan senyawa yang kurang reaktif karena
sukar bereaksi sehinggga disebut parafin yang artinya afinitas kecil.
Reaksi penting dari alkana adalah pembakaran, substitusi, dan
perengkahan (Cracking). Pembakaran sempurna menghasilkan CO2 dan H2O
Reaksi pembakaran propana
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O Jika pembakaran tidak sempurna menghasilkan CO dan H2O,atau jelaga (partikel karbon )
Beberapa
sumur gas juga mengfandung helium. Etana dalam gas alam biasanya
dipisahkan untuk keperluan industri.Propana dan Butana juga dipisahkan
kemudian dicairkan yang dikenal dengan LPG. Metana terutama digunakan
sebagai bahan bakar,sumber hidrogen dan untuk pembuatan metanol.
Minyak
bumi adalah suatu capuran kompleks yang sebagian besar terdiri atas
hidrokarbon.Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama
alkana, kemudian sikloalkana. Komponen lainnya adalah hidrokarbon
aromatik, sedikit alkena dan berbagai senyawa karbon yang mengandung
oksigen, nitrogen, dan belerang. Komposisi minyak bumi sngat bervariasi
dari suatu sumur ke sumur lainnya dan dari suatu daerah ke daerah lain.
CARA PENAMBANGAN MINYAK BUMI
Minyak
bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh
dengan membuat sumur bor. Di Indonesia penambangan minyak terdapat di
berbagai tempat, misalnya Aceh, Sumatera Utara , Kalimantan , dan Irian
Jaya.Minyak mentah (crude oil ) berbentuk cairan kental hitam dan berbau
kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar
maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu.
Minyak
mentah (cruide oil ) mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan
jumlah atom C-1 hinggga 50, karena titik didih karbon telah meningkat
seiring bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya.Oleh karena itu
pengolahan (pemurnian =refining ) minyak bumi dilakukan melalui
distilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam
kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.Mula-mula
minyak mentah pada suhu sekitar 400°C, kemudian dialirkan ke dalam
menara fraksionasi.
Komponen yang titik didihnya tinggi akan
tetap berupa cairan dan turun ke bawah,sedangkan yang titik didihnya
lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup.
PROSES PENYULINGAN MINYAK BUMI DAN HASILNYA
Pengilangan/penyulingan
(refining) adalah proses perubahan minyak mentah menjadi produk yang
dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses fisika dan
kimia.
Ø Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan
tersebut antara lain:
1.
Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil.
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.
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-zathidrokarbon 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.
Gas-gas dikeluarkan dari 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:
- 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
menghilangkan warna 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.
b. 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:
1. Cracking atau Pyrolisis
Cracking
atau pyirolisis merupakan proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon
besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan adanya pemanasan
atau katalis.
C7H15C15H30C7H15 C7H16 + C6H12CH2 + C14H28CH2
Minyak
gas berat gasolin gasalin (anti knock) recycle stockDengan 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 alkena
alkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang,
selanjtnya terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih
tinggi yang juga dapat mempengaruhi bilangan oktan.
* 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 darilight 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.
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
6. Isomerisasi
Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa adanya perubahan nomor atom.
3000C
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
Penentuan Mutu Bensin
Jenis
Bahan Bakar Minyak Bensin merupakan nama umum untuk beberapa jenis BBM
yang diperuntukkan untuk mesin dengan pembakaran dengan pengapian. Di
Indonesia terdapat beberapa jenis bahan bakar jenis bensin yang memiliki
nilai mutu pembakaran berbeda. Nilai mutu jenis BBM bensin ini dihitung
berdasarkan nilai RON (Randon Otcane Number). Berdasarkan RON tersebut
maka BBM bensin dibedakan menjadi 3 jenis yaitu:
- Premium (RON 88) :
Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan
yang jernih. Warna kuning tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan
(dye). Penggunaan premium pada umumnya adalah untuk bahan bakar
kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti : mobil, sepeda motor, motor
tempel dan lain-lain. Bahan bakar ini sering juga disebut motor
gasoline atau petrol.
- Pertamax (RON 92) :
ditujukan untuk kendaraan yang mempersyaratkan penggunaan bahan bakar
beroktan tinggi dan tanpa timbal (unleaded). Pertamax juga
direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi diatas tahun 1990
terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan electronic fuel
injection dan catalytic converters.
- Pertamax Plus (RON 95) : Jenis BBM ini telah memenuhi standar performance
International World Wide Fuel Charter
(WWFC). Ditujukan untuk kendaraan yang berteknologi mutakhir yang
mempersyaratkan penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan ramah
lingkungan. Pertamax Plus sangat direkomendasikan untuk kendaraan yang
memiliki kompresi ratio > 10,5 dan juga yang menggunakan teknologi
Electronic Fuel Injection (EFI),
Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI),
Turbochargers dan catalytic converters.
http://artikeltugas.blogspot.com/2009/05/artikel-kimia-minyak-bumi.html