BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

a. Untuk melakukan destilasi fraksinasi minyak mentah (crude oil)

b. Menentukan karakteristik dari fraksi gasoline, kerosene, dan solar dengan cara mengukur

specific gravity dari masing-masing fraksi tersebut

1.2 Dasar Teori

1.2.1 Minyak Bumi

Minyak mentah atau minyak bumi yang merupakan cairan kental, berwarna coklat gelap,

atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area

di kerak bumi. Penyusun utama crude oil adalah komponen hidrokarbon, karena senyawa ini

dominan oleh unsure karbon ( C ) dan hydrogen ( H ) dan sebagai kecil unsur lain seperti : Oksigen (O), Nitrogen

( N ), sulfur ( S ) dan logam dalam bentuk senyawa garam. Unsur selain hidrokarbon tersebut

disebut sebagai impurities.

Minyak Bumi diambil dari sumur minyak di pertambangan-pertambangan minyak.

Lokasi sumur-sumur minyak ini didapatkan setelah melalui proses studi geologi, analisis

sedimen, karakter dan struktur sumber, dan berbagai macam studi lainnya. Setelah itu, minyak

Bumi akan diproses di tempat pengilangan minyak dan dipisah-pisahkan hasilnya berdasarkan

titik didihnya sehingga menghasilkan berbagai macam bahan bakar, mulai dari bensin dan

minyak tanah sampai aspal dan berbagai reagen kimia yang dibutuhkan untuk membuat plastik

dan obat-obatan. Minyak Bumi digunakan untuk memproduksi berbagai macam barang dan

material yang dibutuhkan manusia. (Imami, 2013)

Untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar maka hasil destilasi crude oil dikelompokkan

menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut :

1. Gas memiliki rentang rantai karbon C1 sampai C5 dan rentang titik didih 0oC sampai

50oC.

2. Gasoline (Bensin) memiliki rentang rantai karbon C6 sampai C11 dan rentang titik didih

50oC sampai 180oC.

3. Kerosene (Minyak Tanah) memiliki rentang rantai karbon C12 sampai C14 dan rentang

titik didih 180oC sampai 250oC.

4. Solar memiliki rentang rantai karbon C15 sampai C17 dan rentang titik didih 250oC

sampai 300oC.

5. Minyak Pelumas memiliki rentang rantai karbon C18 sampai C20 dan rentang titik didih

300oC sampai 350oC.

6. Lilin memiliki rentang rantai karbon C20 ke atas dan titik didih diatas 350oC.

7. Minyak Berat memiliki rentang rantai karbon C31 sampai C40 dan titik didih di atas

350oC.

8. Residu memiliki rentang rantai karbon C40 dan 50oC. Titik didih di atas 350oC.

(Tim Laboratorium POLNES, 2015)

1.2.2 Produk Minyak Bumi

Pada umumnya produk kilang minyak bumi dapat dibagi beberapa golongan sebagai

berikut:

a. Bensin (Gasoline)

Bensin adalah salah satu produk hasil pengolahan minyak bumi dan merupakan

zat cair yang memiliki kemampuan untuk menguap pada suhu 50-180oC yang rendah

dan tersusun dari hidrokarbon rantai lurus, mulai dari C6 (heptana) sampai dengan C11,

komponen utama yang terkandung di dalam bensin yaitu oktana dan n-heptana,

molekul-molekul yang terdapat pada bensin memiliki kecenderungan untuk lepas dari

permukaan bila dibandingkan dengan zat cair yang lain, makin tinggi temperatur yang

terdapat pada lingkungan sekitar bensin maka semakin tinggi pula proses pelepasan

molekul-molekul dari permukaan. Bensin dihasilkan dari unit pengolahan minyak

bumi dengan cara destilasi bertingkat, selanjutnya fraksi tersebut akan akan di

konversi untuk memecahkan fraksi-fraksi berat pada proses hydrocracking misalnya

fraksi kerosen (minyak tanah) setelah dikonversi akan menghasilkan fraksi bensin.

Umumnya bensin sering juga disebut sebagai gasoline atau petrol yang digunakan

sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. (jazz, 2015)

b. Minyak Tanah (Kerosene)

Minyak tanah atau kerosene adalah cairan hidrokarbon yang tak berwarna dan

mudah terbakar. Dia diperoleh dengan cara distilasi fraksional dari petroleum pada

180 °C and 250 °C (rantai karbon dari C12 sampai C14). Pada suatu waktu banyak

digunakan dalam lampu minyak tanah tetapi sekarang utamanya digunakan sebagai bahan

bakar mesin jet (lebih teknikal Avtur, Jet-A, Jet-B, JP-4 atau JP-8). Sebuah bentuk dari

minyak tanah dikenal sebagai RP-1 dibakar dengan oksigen cair sebagai bahan bakar

roket. Biasanya, minyak tanah didistilasi langsung dari minyak mentah dan

membutuhkan perawatan khusus, dalam sebuah unit Merox atau hidrotreater, untuk

mengurangi kadar belerang dan pengaratannya. Minyak tanah dapat juga diproduksi

oleh hidrocracker, yang digunakan untuk memperbaiki kualitas bagian dari minyak

mentah yang akan bagus untuk bahan bakar minyak.

Setelah melalui proses penyulingan seperlunya dan masih tidak murni dan bahkan

memilki pengotor. Avtur (bahan bakar mesin jet) adalah minyak tanah dengan spesifikasi

yang diperketat, terutama mengenai titik uap dan titik beku.Proses Minyak mentah

menjadi minyak tanah terjadi pada fraksi ke 5 ini dihasilkan kerosene (minyak tanah).

(pratono, 2013)

c. Solar

Solar adalah salah satu jenis bahan bakar yang dihasilkan dari proses pengolahan

minyak bumi, pada dasarnya minyak mentah dipisahkan fraksi-fraksinya pada proses

destilasi sehingga dihasilkan fraksi solar dengan titik didih 250°C sampai 300°C.

Kualitas solar dinyatakan dengan bilangan cetane (pada bensin disebut oktan), yaitu

bilangan yang menunjukkan kemampuan solar mengalami pembakaran di dalam mesin

serta kemampuan mengontrol jumlah ketukan (knocking), semakin tinggi bilangan cetane

ada solar maka kualitas solar akan semakin bagus. ada umumnya solar digunakan sebagai

bahan bakar kendaraan bermesin diesel ataupun peralatan-peralatan industri lainnya.

(jazz, 2015)

1.2.3 Specific Gravity

Spesific Gravity minyak merupakan perbandingan berat jenis minyak pada suhu tertentu

dengan berat jenis air pada suhu tertentu yang diukur pada tekanan dan temperature standar (60

℉ dan 14,7 psia). Pada umumnya, suhu yang digunakan adalah 15℃ atau 60℉ (5). Pengukuran

specific gravity dilakukan untuk menentukan jenis minyak berdasarkan perbedaan sifat-sifat

minyak dan juga untuk menentukan kualitas dari minyak tersebut. Gravitas American Petroleum

Institue (API) yang sangat mirip dengan gravitas baume adalah suatu besaran yang merupakan

fungsi dari kerapatan relative yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

ρ = mv ………..................................................... (Persamaan 1)

SG=ρo

ρw.......................................................….. (Persamaan 2)

APIo = 141,5SG60 /60℉−131,5 …………............... (Persamaan 3)

SG= 141,5131,5+ APIo …………............................…. (Persamaan 4)

Kerapatan relative dan gravitas API minyak bumi ditentukan dengan menggunakan cara

hydrometer ASTM D 1298-99. Uji ini dilakukan dengan menempatkan hydrometer yang

mempunyai skala hydrometer pada contoh sebagai kerapatan relative atau gravitas API contoh

pada suhu 15℃ (60℉), dengan menggunakan Petroleum Measurement Tabel yang disiapkan

oleh ASTM (American Society for Testing Materials) dan IP (Institute of Petroleum). Pada

percobaan tidak harus dilakukan pada suhu 15℃ atau 60℉ , tetapi disesuaikan dengan keadaan

contoh. Temperatur yang lebih dari 60℉ , perlu dilakukan koreksi dengan chat yang ada.

1.2.4 Destilasi Fraksinasi pada Crude Oil

Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa, memiliki titik

didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari suhu yang sangat rendah

sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik didih hidrokarbon meningkat dengan

bertambahnya atom C dalam molekulnya.

Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen minyak bumi,

maka dilakukanlah pemisahan minyak mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses

distilasi bertingkat. Destilasi bertingkat (fraksinasi) adalah proses distilasi (penyulingan) dengan

menggunakan tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang

diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa fraksi tadi. Cara

seperti ini disebut fraksionasi. (Ardiansyah, 2014)

Destilasi batch fraksional adalah pemisahan campuran secara batch menjadi beberapa

fraksi dengan cara memisahkan senyawa kimia tersebut berdasarkan perbedaan titik didihnya

dengan pemanasan hingga temperatur tertentu dimana satu atau beberapa fraksi akan menguap.

(Tim Laboratorium, 2015)

Secara umum, proses destilasi fraksinasi yang dilakukan yaitu, 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).

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. (Sari E.L, 2013)

Gambar 1.1 Destilasi Fraksinasi Crude Oil

1.2.4. Alat Destilasi

1. Bubble Tray Column

Bubble cup tray merupakan jenis tray yang paling tua dibandingkan dengan jenis tray

yang lain. Pada bubble cup tray cairan (feed) akan turun ke bawahkolom melalui tray-tray,

dengan adanya weir pada setiap tray maka cairan yang turun akan mengisi tray dengan

ketinggian tertentu dan cairan yang melebihi weir ini akan turun melalui downcomer ke tray

dibawahnya. Uap naik ke atas melalui riser kemudian oleh bubble cup dibelokkan melalui slot-

slot dan menembus cairan. Aliran uap berfungsi untuk menurunkan tekanan parsial senyawa

hidrokarbon. Kelebihan bubble cup tray ini yaitu pada penggunaan riseryang memastikan

banyaknya cairan yang tertahan di tray adalah tetap, berapapun kecepatan aliran uapnya.

(Coulson, 1983)

Gambar 1.2 Bubble Tray Column

2. Destilation Bridge

Destilation Bridge memiliki ukuran diameter sebesar 25 mm dengan dua sambungan

yakni dengan dua sambungan yakni dengan kolom destilasi dan kondensor. Perangkat ini juga

memiliki koneksi untuk dipasangkan thermometer atau termokopel di bagian atasnya.

Destilation Bridge berfungsi sebagai penghubung antara kolom fraksinasi dengan kondensor

sekaligus memperbesar waktu tinggal uap sebelum masuk ke dalam kondensor. (Tim

laboratorium POLNES, 2015)

Gambar 1.3 Destilation Bridge

3. Pemanas

Pemanas yang digunakan dalam unit destilasi ini adalah jenis heating mold dengan

dimensi panjang 80 cm, lebar 70 cm dan tinggi 90 cm. Autoclave pada pemanas ini bekerja

pada tegangan 220 V dan kuat arus 10 A. karena tidak dilengkapi dengan motor pengaduk yang

berfungsi sebagai pemutar magnetic, stirrer bar, maka dalam praktiknya dianjurkan

menggunakan batu didih untuk menyeragamkan temperatur di dalam labu leher dua sehingga

menghindari terjadinya letupan. Batu didih dapat berupa pecahan silica. (Tim Laboratorium

POLNES, 2015)

Gambar 1.4 Pemanas

4. Unit Vakum dan Unit Sirkulasi Air Pendingin

Pengoperasian unit destilasi ini berada dibawah kondisi vakum yang dikondisikan dengan

double jet vakum. Pengkondisian ini dimaksudkan untuk membantu proses destilasi dalam

mengalirkan komponen-komponen ringan ke puncak kolom destilasi kemudian masuk ke

dalam kondensor dan tempat penampungan. Unit vakum terdiri dari sebuah pompa sirkulasi,

double jet vaccum, dan bak penampungan sirkulasi. Pompa sirkulasi mengalirkan air dari bak

penampungan menuju ke dalam dua unit jet vakum ke dalam koil kondensor sebagai air

pendingin. Unit sirkulasi air pendingin merupakan suatu kesatuan dengan unit vakum dimana

air yang dipompakan dari bak penampungan akan dialirkan juga menuju kondensor. Hal yang

perlu diperhatikan adalah kestabilan dari laju air pendingin agar tidak memperngaruhi proses

destilasi saat berjalan. (Tim Laboratorium POLNES, 2015)

5. Kondensor

Kondensor adalah suatu alat yang terdiri dari jaringan pipa dan digunakan untuk

mengubah uap menjadi zat cair (air). dapat juga diartikan sebagai alat penukar kalor (panas)

yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida.  Dalam penggunaanya kondensor diletakkan

diluar ruangan yang sedang didinginkan supaya panas yang keluar saat pengoprasiannya dapat

dibuang keluar sehingga tidak mengganggu proses pendinginan.

Gambar 1.5 kondensor

6. Hydrometer

Hydrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis (atau kepadatan

relatif) dari suatu cairan, yaitu rasio kepadatan cairan dengan densitas air. Hydrometer biasanya

terbuat dari kaca dan terdiri dari sebuah batang silinder dan bola pembobotan dengan merkuri

(raksa) untuk membuatnya mengapung tegak. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair,

bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca

dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hydrometer lebih besar. Dengan

demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hydrometer dapat mengapung di dalam

zat cair.

Cara kerja hydrometer didasarkan pada prinsip Archimedes dimana benda padat yang

tersuspensi pada fluida akan terkena gaya ke atas sebesar gaya berat fluida yang dipindahkan.

Dengan demikian, semakin rendah kerapatan zat tersebut, semakin jauh hydrometer tenggelam.

Ketika hidrometer dicelupkan ke dalam fluida, maka fluida akan memberikan gaya ke atas yang

besarnya sama dengan berat hydrometer. Gaya ini terkonversi menjadi berat jenis zat cair yang

diukur, karena di dalam hidrometer terdapat zat cair yang berat jenisnya sudah diketahui

diketahui dan tertuang dalam skala yang tertera pada hidrometer. Seberapa jauh hydrometer

tersebut teggelam dapat dilihat dari skala pembacaan yang terdapat dalamhydrometer itu sendiri

(Ginanjar. W, 2014).

Gambar 1.6 Hydrometer

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi ketepatan test dengan menggunakan

hydrometer diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Ukuran hydrometer yang dapat mendeterminasikan gravity minyak mentah yang bebas air

dengan ketelitian yang tinggi

2. Adanya campuran fluida lain seperti air

Hal ini akan menyebabkan kekurangan ke akuratan, sebab gelembung-gelembung gas yang

sering timbul pada suspense akan menempel pada hydrometer dan cenderung menahan

instrument, sehingga sulit mencapai posisi yang diharapkan.

3. Titik air pada permukaan hydrometer

Hal ini menyebabkan instrument tenggelam melewati posisi sebenarnya (Puspasari. R, 2012).