Proses pembentukan minyak bumi

PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI
Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas
hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di
lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik
lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme
tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut
lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu,
dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik
tersebut dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.
Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas
yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan
gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang
oleh lapisan yang kedap.
Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi
yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan
menjadi daratan.
Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak
bumi, antara lain:
1. Teori Anorganik (Abiogenesis)
Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali,
yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk
asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat
adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi
adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak
zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya
bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa
batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti dibawah
ini:
Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu :
a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot)
Reaksi yang terjadi:
alkali metal + CO2
karbida + H2O
C2H2
karbida
ocetylena
C6H6
komponen-komponen lain
Dengan kata lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan
bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk
ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini
adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi.
b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef)
Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan
dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.
PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI
2.Teori Organik (Biogenesis)
Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya
kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini
terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan
dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon
diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama,
karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari
atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang
kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk
hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme).
P.G. Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari
tumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak bumi
berasal dari zat organik yaitu:
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya
kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam
darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan
unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang
terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.
- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.
- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat, yaitu:
1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi
akumulasi komersial.
Proses kimia organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium,
namun berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta penyebarannya
didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh Cox yang kemudian di kenal
sebagai pagar Cox diantaranya adalah:
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine,
fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai. Minyak bumi
memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon. Temperatur reservior rata-rata 107°C dan
minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak
bertahan. Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan
belerang.
Minyak
bumi
dapat
tahan
pada
perubahan
tekanan
dari
8-10000
psi.
Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi
peristiwa diatas, diantaranya:
1. Degradasi thermal
Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan
suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis
Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi
Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon
parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri.
Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan
memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta
menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
5. Zat organik sebagai bahan sumber
Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan
bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat
organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis,
yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
KOMPOSISI PENYUSUN MINYAK BUMI dan GAS ALAM
Minyak bumi dan gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa
organik lain. Komponen hidrokarbon adalah komponen yang paling banyak terkandung di dalam
minyaak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri dari alkana suku rendah, yaitu metana, etana,
propana, dan butana. Selain alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbondioksida (CO2)
dan hidrogen sulfida (H2S), beberapa sumur gas juga mengandung helium.
Sedangkan hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan
sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya adalah Sulfur,
Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel,
Besi dan Tembaga. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya
dan dari daerah ke daerah lainnya.
Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan
hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :

Karbon : 83,0-87,0 %

Hidrogen : 10,0-14,0 %

Nitrogen : 0,1-2,0 %

Oksigen : 0,05-1,5 %

Sulfur : 0,05-6,0 %
Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:
1. Alkana (parafin)
CnH2n + 2 , alkana ini memiliki rantai lurus dan bercabang,
fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah.
2. Sikloalkana (napten)
CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu
siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
siklopentana
sikloheksana
3. Aromatik
CnH2n -6
aromatik memiliki cincin 6
Aromatik hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi sangat diperlukan dalam bensin karena
:
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi.
Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut
sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan
aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit.
Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi:
1. Senyawaan Sulfur
Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu
pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat,
misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin
atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil
pembakaran gasoline) dan air.
2. Senyawaan Oksigen
Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan
naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama
berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan
sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo
dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam
alifatik.
3. Senyawaan Nitrogen
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %.
Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun
terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen
terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai
berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan
yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral
encer.
4. Konstituen Metalik
Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic
cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline,
menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur
tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat
membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang
mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace
(bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan
refractory itu.
5. PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI
6. Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh
dengan membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal
tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.
Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap.
Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan
lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500
jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat
seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu,
pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah
dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
7. Secara umum Proses Pengolahan Minyak Bumi digambarkan sebagai berikut:
8.
9.
10. Klik ikon dibawah untuk melihat proses pengolahan minyak bumi:
1.
lihat selengkapnya
2.
lihat selengkapnya
3.
lihat selengkapnya
4.
lihat selengkapnya
5.
lihat selengkapnya
6.
lihat selengkapnya
1. DESTILASI
Destilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik
didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan
dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang
sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash
chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu
dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan
tinggi).
Menara destilasi
Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan
selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih
tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah
akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup
gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah,
sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan
komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian
selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar
berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan
disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi
parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai
berikut :
1. Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
2. Gasolin (Bensin)
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
3. Kerosin (Minyak Tanah)
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
4. Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
5. Minyak Berat
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
6. Residu
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
Fraksi-fraksi minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai
dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang meliputi proses
cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.
Referensi :
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6
.0/halaman_7.html
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6
.0/halaman_8.html
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6
.0/halaman_9.html
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6
.0/halaman_10.html