MINYAK BUMI Oleh : 1. Indah Budiani (08) 2. Nia Nurul H. (21) 3. Resita Nanda P. (27) 4. Sri Bimo Y. (30) 5. Teuku Adit R.D. (32) 6. Via Valentia (33) content Minyak Bumi Minyak bumi merupakan campuran kompleks dari senyawa-senyawa hidrokarbon, baik senyawa alifatik, alisiklik, dan aromatik yang sebagian terdiri atas alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya, dengan sedikit senyawa nitrogen (0,01-0,9%), belerang (0,1-7%), oksigen (0,06-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sangat kecil. Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Lalu, minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi: • Light crude oil (Minyak mentah ringan) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah). • Heavy crude oil (Minyak mentah berat) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh. • Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama alkana dan sebagian kecil alkena, alkuna, sikloalkana, aromatik, dan senyawa anorganik. Meskipun kompleks, untungnya terdapat cara mudah untuk memisahkan komponenkomponennya, yakni berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya. Proses ini disebut distilasi bertingkat. Untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan, maka sebagian hasil dari distilasi bertingkat perlu diolah lebih lanjut melalui proses konversi, pemisahan pengotor dalam fraksi, dan pencampuran fraksi. Komponen Minyak Bumi • Golongan alifatik Termasuk dalam golongan ini adalah alkana, baik dengan rantai lurus maupun rantai bercabang. Alkana dengan rantai lurus merupakan komponen utama dalamminyak bumi. • Golongan alisiklik Termasuk golongan alisiklik adalah golongan sikloalkana (metil siklopentana dan etil sikloheksana). • Golongan aromatik Termasuk golongan ini adalah benzena dan turunannya. Pengolahan Minyak Bumi TAHAP 1 Eksplorasi TAHAP 2 Eksploitasi TAHAP 3 Pemisahan TAHAP 4 Finishing Tahap 1 Tahap Eksplorasi Dalam tahap ini, para ahli minyak bumi akan melakukan eksplorasi yang bertujuan untuk informasi-informasi keberadaan dan perkiraan cadangan minyak bumi yang akan ditemukan melalui peninjauan kondisi geologi dan batuan yang ada di tempat tersebut, setelah itu dilanjutkan dengan proses penyelidikan geofisika yang menggunakan metode memberikan getaran kecil atau gempa kecil yang diarahkan menuju bawah bumi dan akan memantul kembali ke permukaan bumi sehingga memungkinkan untuk mengetahui lokasi minyak bumi secara ilmiah. • • • • • • Distilasi bertingkat Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi komponen-komponen murni, melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yakni kelompok-kelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomerisomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan. Proses distilasi bertingkat ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air bertekanan tinggi sampai suhu ~600oC. Uap minyak mentah yang dihasilkan kemudian dialirkan ke bagian bawah menara/tanur distilasi. Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat (tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup gelembung (bubble cap) yang memungkinkan uap lewat. Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang diperoleh dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi. Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah akan terkondensasi di bagian atas menara. Tahap 2 Tahap Eksploitasi Tahap ini merupakan tahap dimana minyak bumi mulai dikeluarkan dari bawah bumi untuk selanjutnya diproses menjadi bahan yang dapat dimanfaatkan menjadi beberapa produk yang bermanfaat. Umumnya pengambilan minyak bumi menggunakan sebuah alat rig pengeboran yang memiliki tekanan mulai dari 2000psi-15000psi. Penggunaan akan rig pengeboran dapat dilakukan di atas tanah (on shore) atau di atas laut (off shore). Rig pengeboran memiliki alat utama yaitu rotating system dimana drilling rig akan berputar dan membuat lubang pada tanah memungkinkan untuk pengambilan minyak bumi. Tahap 3 Tahap Pemisahan Minyak bumi merupakan campuran hidrokarbon yang memiliki susunan senyawa kompleks, terdiri dari senyawa alkana, alkuna, alkena, senyawa aromatik, naftalena. Senyawa tersebut memiliki rantai dengan panjang yang berbeda serta titik didih yang berbeda. Semakin panjang rantai yang dimiliki oleh suatu senyawa maka titik didihnya akan semakin tinggi pula. Oleh sebab itu minyak bumi mentah harus dipisahkan berdasarkan titik didihnya. Proses distilasi bertingkat merupakan proses kimia yang paling cocok digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa minyak bumi berdasarkan fraksinya. Mengapa berdasarkan fraksinya? Karena kita tahu bahwa minyak bumi tersusun atas beberapa senyawa-senyawa hidrokarbon dan senyawa lainnya, sangat tidak praktis dan membutuhkan dana ekonomi yang tinggi bila memisahkan minyak bumi berdasarkan persenyawaanya. Oleh sebab itu pemisahan minyak bumi dilakukan berdasarkan fraksinya. Dalam pemisahan minyak bumi terdapat fraksi ringan dan fraksi berat. Proses distilasi bertingkat memiliki suhu yang berbeda pada setiap tingkatannya, semakin tinggi tingkatannya maka semakin rendah suhu dan fraksinya. Minyak mentah akan dialirkan melalui tingkatan yang paling bawah dan dipanaskan dengan suhu mencapai lebih dari 375o C, fraksi yang lebih rendah akan menguap ke tingkatan selanjutnya berdasarkan suhu fraksinya dan terus selanjutnya hingga tingkatan yang paling atas dimana fraksi paling ringan akan keluar. Berikut tabel suhu pada distilasi bertingkat (2011, How Stuff Works) : Nama Suhu Pada Tray (Celcius) Gas (LNG & LPG) 20 Nafta / Petroleum Eter 40 Bensin 70 Minyak Tanah/Kerosin 120 Diesel 200 Pelumas 300 Paraffin/lilin 300 Aspal/Residu 600 • Hasil Fraksi Minyak Bumi : Fraksi Satu, fraksi ini merupakan fraksi paling ringan dan berbentuk gas. Gas yang dihasilkan adalah LNG (Propana & Butana) dan LPG (Metana dan Etana). • Fraksi Dua, fraksi ini merupakan petroleum eter. Fraksi yang memiliki suhu titik didih yang lebih kecil dari fraksi petroleum eter akan terus menguap ke tray/tingkatan selanjutnya. Sedangkan fraksi petroleum eter akan dialirkan menuju tempat penampungan. • Fraksi Tiga, fraksi bensin/gasolin. Fraksi ini merupakan susunan dari campuran alkana. • Fraksi Empat, fraksi Minyak tanah yang merupakan campuran alkana yang memiliki panjang rantai C12H26-C15H32. • Fraksi Lima, fraksi Diesel dimana merupakan campuran alkana yang memiliki panjang rantai C15H32-C16H34. • Fraksi Enam, fraksi Pelumas dan fraksi Paraffin. • Fraksi Tujuh, fraksi ini merupakan residu yang keluar dari tray distilasi bertingkat paling bawah. Fraksi ini merupakan fraksi berat dimana merupakan campuran sisa yang tidak menguap dengan pemanasan suhu lebih dari 375o Celsius. Umumnya merupakan campuran yang dimafaatkan sebagai aspal. Tahap 4 • • • Tahap Finishing Tahap finishing merupakan tahap proses lanjutan untuk menghasilkan produk sesuai dengan permintaan konsumen dalam jumlah yang besar dan memiliki kualitas yang tinggi. pada proses ini minyak bumi yang telah dipisahkan berdarkan fraksinya akan diubah struktur kimia, molekul, dan bentuk. Proses yang digunakan meliputi : Cracking atau perengkahan, merupakan proses kimia yang memecah molekul hidrokarbon menjadi lebih kecil sehingga memiliki titik didih yang lebih rendah dan stabil. Ada 3 metode perengkahan yaitu, Perengkahan Termal (suhu dan tekanan tinggi), Perengkahan Katalitik (menggunakan panas dan katalisator), dan Perengkahan dengan Hidrogen. Dengan cara perengkahan maka minyak bumi dapat dibuat menjadi elpiji, avtur, kerosin, solar, dengan mutu yang baik. Alkilasi, proses penggabungan isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai oktan yang tinggi. Polimerisasi, pembentukan polimer dari penggabungan dua molekul atau lebih menjadi suatu molekul tunggal. Seperti contoh etilen menjadi polietilen yang digunakan sebagai bahan plastik. • Reformasi, proses perengkahan termal agar mendapatkan produk yang mudah menguap seperti olefin dan memiliki nilai oktan yang tinggi. seperti contoh konversi komponen nafta menjadi senyawa aromatik. Isomerisasi, perubahan susunan dasar suatu molekul tanpa adanya tambahan atau pengurangan molekul asal. Contoh molekul garis lurus diubah menjadi garis bercabang. Proses Ekstraksi, proses pemisahan berdasarkan perbedaan daya larut dengan menggunakan pelarut seperti furfural, dll. Sehingga dihasilkan produk bermutu baik dalam jumlah yang banyak. Proses Kristalisasi, proses pembentukan kristal dengan metode pendinginan, penekanan, dan penyaringan dapat menghasilkan suatu produk yang dapat digunakan sebagan bahan utama dalam industri petrokimia yang diperlukan dalam membuat produk seperti lilin, plastik, dll. Treating, proses pembersihan hasil proses minyak dari zat-zat kontaminan seperti tanah liat, soda api, dan senyawa pengotor lainnya. Keberadaan senyawa pengotor dapat merugikan produk hasil seperti pengkorosifan, pentidakstabil molekul, dll. Mutu Bensin • Angka oktan menyatakan mutu bensin (bahan bakar) yang dibandingkan dengan bensin standar yang berisi isooktan dan n-heptana. • Bensin dengan angka oktan tinggi mempunyai mutu yang baik. • Jika suatu bahan bakar, mempunyai angka oktan 80, artinya kualitasnya setara dengan kualitas bensin standar yang mengandung isooktan (2,2,4trimetil pentana) 80 % dan n-heptana. • Bahan aditif pada bensin yang berguna untuk menaikkan angka oktan adalah TEL (Tetra Etyl Lead). Dampak Pembakaran Penggunaan TEL Pembakaran Tidak Sempurna Belerang Penggunaan TEL (Tetra Etyl Lead) • TEL mengandung logam berat timbal (Pb) yang terbakar dan akan keluar bersama asap kendaraan bermotor melalui knalpot. • Hal ini menyebabkan pencemaran udara. • Senyawa timbal merupakan racun dengan ambang batas kecil, artinya pada konsentrasi kecil pun dapat berakibat fatal. Pembakaran Tidak Sempurna • Pembakaran tidak sempurna dengan reaksi sebagai berikut: CxHy + O2(g) C(s) + CO(g) + CO2(g) + H2O(g) • Menghasilkan: Karbon (arang) yang berupa asap hitam yang mengganggu pernapasan. Gas karbonmonoksida yang merupakan gas beracun yang tidak berbau, tidak berasap, tetapi dapat mematikan. Gas karbondioksida menyebabkan perubahan komposisi kimia lapisan udara dan mengakibatkan terbentuknya efek rumah kaca (treibhouse effect), yang memberi kontribusi pada peningkatan suhu bumi. Belerang • Adanya belerang dalam minyak bumi, akan terbakar menghasilkan belerang dioksida. S(s) + O2(g) SO2(g) • Gas belerang dioksida (SO2) merupakan oksida asam yang dapat merusak zat hijau daun (klorofil), sehingga mengganggu proses fotosintesis pada pohon. • Apabila SO2 bercampur dengan air hujan menyebabkan terjadinya hujan asam bersama-sama dengan NOx. • NOx secara umum dapat menumbuhkan sel-sel beracun dalam tubuh mahluk hidup, serta meningkatkan derajat keasaman tanah dan air jika bereaksi dengan SO2.
