babii tinjauan pustaka ru ii dumai

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Minyak Bumi

II.1.1 Definisi Minyak Bumi

Minyak bumi atau minyak mentah merupakan cairan kompleks yang disusun oleh

berbagai macam zat kimia organik yang berubah secara alamiah dan tersimpan dalam

lapisan bumi selama ribuan tahun lamanya. Material ini ditemukan dalam jumlah besar

di bawah permukaan bumi dan digunakan sebagai bahan bakar atau sebagai bahan

mentah dalam berbagai industri kimia. Saat ini, minyak bumi dan turunannya telah

dikenal penggunaannya dalam berbagai industri, seperti pabrik obat-obatan, makanan,

plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain.

II.1.2 Pembentukan Minyak Bumi

Minyak bumi terbentuk di bawah permukaan bumi oleh dekomposisi organisme

laut. Sisa mikroorganisme yang hidup di dalam laut, sampai tingkatan yang lebih tinggi

seperti organisme permukaan, terbawa ke dalam laut melalui arus sungai, serta tanaman

yang tumbuh di dasar laut, terjebak bersama pasir dan lumpur, kemudian mengendap di

dasar basin laut. Deposit yang kaya akan zat organik ini menjadi sumber daya batuan

untuk pembangkitan minyak mentah. Prosesnya dimulai jutaan tahun yang lalu.

Endapan tersebut kemudian menebal sedikit demi sedikit dan tenggelam ke dasar laut.

Sejalan dengan penambahan massa deposit, tekanan di bawah lapisan ini

meningkat ribuan kali disertai dengan kenaikan temperatur. Lumpur dan pasir

mengalami pengerasan menjadi serpihan dan batu pasir, endapan karbonat dan shells

skeleton mengeras menjadi limestone, sementara sisa organisme yang telah mati

mengalami perubahan menjadi minyak mentah dan gas alam. Pada saat minyak bumi

terbentuk, minyak ini mengalir ke atas lapisan bumi karena kerapatannya yang rendah

dibandingkan dengan air laut yang menjenuhkan celah serpih, pasir, dan batuan

karbonat serta mengangkat lapisan bumi. Minyak bumi dan gas alam naik ke dalam pori

mikroskopik pada sedimen yang lebih kasar yang terbentang di atasnya. Kerap kali zat

yang mengalami kenaikan ini bertemu dengan serpihan kedap air atau lapisan batuan

yang rapat yang mencegah migrasi lebih lanjut. Minyak menjadi terperangkap, dan

terbentuklah penampungan minyak. Sejumlah besar minyak yang bermigrasi ke atas

tidak bertemu dengan lapisan batuan kedap air tetapi mengalir keluar permukaan bumi

atau menuju ke dasar lautan.

II.1.3 Karakteristik Minyak Bumi

Minyak bumi memiliki campuran yang sangat kompleks dan mengandung ribuan

senyawa tunggal seperti gas metana yang ringan, hingga bahan aspal yang berat dan

padat. Komposisi kimia minyak bumi pada dasarnya adalah hidrokarbon. Meskipun

demikian, sejumlah kecil belerang dan senyawa oksigen kerap kali hadir dalam minyak

bumi. Kandungan senyawa belerang ini biasanya bervariasi mulai kisaran 0,1 sampai

0,5 % berat. Minyak bumi mengandung gas, cairan, dan elemen-elemen padat.

Reliabilitas minyak bumi bervariasi mulai dari cairan setipis bensin sampai cairan yang

cukup tebal dan sulit mengalir. Ketika senyawa ini hadir dalam jumlah yang besar,

deposit minyak bumi bergabung dengan deposit gas alam. Kondisi lingkungan seperti

temperatur, tekanan, senyawa logam dan mineral, serta letak geologis selama proses

perubahan alamiah senyawa penyusun minyak bumi, mengakibatkan komposisi minyak

bumi yang terdapat di setiap daerah berbeda-beda pula. Namun demikian, minyak

mentah dapat digolongkan ke dalam empat kelas utama sebagai berikut :

1. Minyak bumi tipe paraffin, disusun oleh atom karbon dan atom hidrogen

yang jumlahnya selalu dua lebih banyak dari dua kali jumlah atom

karbonnya (parrafine-base crude oil).

2. Minyak bumi tipe asphaltic (naphthenes), disusun oleh atom karbon dan

atom hidrogen yang kuantitasnya dua kali jumlah atom karbonnya

(naphthene-base crude oil).

3. Minyak bumi tipe aromatik, disusun oleh atom karbon dan hidrogen yang

melingkar (aromate-base crude oil).

4. Minyak bumi tipe campuran (mixed crude oil), disusun oleh minyak bumi

tipe paraffin , tipe asphaltic dan aromatik.

II.1.4 Komposisi Minyak Bumi

Hampir semua senyawa dalam minyak bumi disusun dari hydrogen dan karbon.

Bahan-bahan ini disebut hydrocarbon, juga terdapat senyawa-senyawa lain yang

Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 20

mengandung sejumlah kecil belerang, oksigen, dan nitrogen. Dalam pengilangan,

operasi fisik seperti penguapan, fraksionasi, dan pendinginan terutama ditentukan oleh

sifat-sifat hidrokarbon dalam minyak mentah. Operasi treating dan penyaringan

ditentukan oleh adanya senyawa belerang, oksigen, nitrogen dan selebihnya sejumlah

kecil hidrokarbon reaktif yang mungkin ada.

Komposisi kimia dan sifat-sifat fisik minyak mentah sangat bervariasi, tetapi

komposisi elemental pada umumnya adalah tetap, yaitu :

Tabel II.1 Komposisi elemental minyak bumi

Komposisi Persentase (%)

Carbon (C) 84-87

Hydrogen (H) 11-14

Sulfur (S) 0-3

Nitrogen (N) 0-1

Oksigen 0-2

II.1.4.1 Senyawa Hidrokarbon

Seri Paraffin (CnH2n+2)

Seri parafin memiliki kestabilan yang besar. Karakteristik kestabilan

ini terjadi akibat struktur paraffin dengan rumus molekul CnH2n+2 memiliki

ikatan tunggal jenuh. Pada temperatur kamar paraffin tidak bereaksi

dengan asam kromat yang sangat oksidatif, kecuali yang mengandung

atom karbon tersier. Akan tetapi, parafin bereaksi dengan gas klor secara

perlahan-lahan pada sinar matahari dan bereaksi dengan klor dan brom jika

terdapat katalis. Parafin ringan terkandung dalam semua minyak bumi,

sedangkan parafin terberat dalam minyak bumi adalah parafin dengan 70

atom C. Contoh parafin adalah metana, etana, heksana, dan heksadekan.

Seri Olefin atau Etilen (CnH2n)

Olefin terdiri dari hidrokarbon rantai tak jenuh, yaitu hidrokarbon

yang memiliki ikatan rangkap. Seri ini umumnya tidak diinginkan berada

dalam produk karena ikatan rangkapnya yang sangat reaktif serta mudah

teroksidasi dan terpolimerasi. Olefin tidak secara alami terdapat pada


minyak bumi, namun terbentuk selama proses pengolahan. Hidrokarbon

yang termasuk dalam seri ini dapat bereaksi langsung dengan klor, brom,

asam klorida, dan asam sulfat, tanpa menggantikan atom hydrogen. Olefin

dengan titik didih rendah kemungkinan tidak ditemukan dalam minyak

mentah, tetapi berada dalam produk perengkahan. Contoh Olefin adalah

Etena (Etilen), Propena, dan Butena.

Seri Naften (CnH2n)

Naften mempunyai formula yang sama dengan Olefin, namun

memiliki sifat yang jauh berbeda. Naften adalah senyawa hydrokarbon

siklis yang merupakan senyawa jenuh. Sebelumnya naften disebut dengan

Methylene, sekarang senyawa tersebut disebut siklobutan, siklopentan, dan

sikloheksan. Naften tidak memiliki ikatan rangkap sehingga tidak dapat

bereaksi secara langsung, serta tidak larut dalam asam sulfat. Naften

dijumpai pada hampir semua minyak mentah. Contoh naften adalah

tetramethylene, pentamethylene, dan heksamethylene.

Seri Aromatik (CnH2n-6)

Seri Aromatik disebut juga sebagai seri benzene. Seri ini bersifat

aktif karena adanya tiga ikatan rangkap. Hidrokarbon ini terutama dapat

dioksidasi dan membentuk asam organik. Seri aromatik merupakan produk

adisi atau substitusi, bergantung pada kondisi reaksi. Sebagian minyak

mentah di Sumatera dan Kalimantan kaya akan aromatik. Seri ini banyak

ditemukan di dalam reformate gasoline secara katalis. Aromatik ringan

meningkatkan kualitas knocking gasoline.

Seri polynuclear aromatic terdapat dalam fraksi berat minyak

mentah, beberapa contoh polynuclear aromatic yang diisolasi dari

petroleum pitch adalah methylphenanthrenes, pyrene, methylphyrenes,

chrysene, methylchrysene, dimethylchrysene, 1,2-benzopyrene, dan 3,4-

benzopyrene.

II.1.4.2 Senyawa non-Hidrokarbon

Senyawa Sulfur

Senyawa belerang dalam minyak bumi umumnya kompleks dan

tidak stabil oleh panas. Untuk minyak mentah dengan oAPI Gravity tinggi,


nilainya mendekati nol sedangkan untuk minyak mentah berat, nilainya

mencapai 7,5 %. Minyak mentah diklasifikasikan asam jika mengandung

hiodrogen sulfida terlarut sebesar 0,005 ft3 per seratus galon minyak.

Semakin tinggi kandungan senyawa belerang dalam minyak bumi,

semakin tinggi pula densitasnya. Senyawa belerang dalam bentuk hidrogen

sulfide merupakan kontributor terbesar terjadinya korosi dalam unit-unit

proses pengilangan. Karena sifat-sifatnya yang merugikan proses

pengilangan inilah keberadaan senyawa sulfur dalam umpan unit perlu

dihilangkan.

Pembakaran produk pengilangan yang mengandung senyawa sulfur

menghasilkan material yang tidak diinginkan seperti hidrogen sulfida dan

sulfur dioksida. Proses hydrotreating katalitik seperti hidrodesulfurisasi,

serta sweetening mampu menghilangkan senyawa sulfur dari aliran produk

pengilangan. Belerang biasanya terdapat dalam minyak mentah dan dalam

aliran produk pengilangan dalam bentuk senyawa hydrogen sulfide,

mercaptan alifatik, aromatik, sulfida alifatik, siklik, desulfida alifatik,

desulfida aromatik, polisulfida, thiopene, dan homolognya.

Senyawa Nitrogen

Kandungan nitrogen hampir dalam semua minyak mentah biasanya

kurang dari 0,1 % berat. Kandungan nitrogen dalam fraksi dengan titik

didih tinggi adalah tinggi. Senyawa nitrogen stabil terhadap panas,

sehingga kandungan nitrogen dalam fraksi ringan sangat rendah. Ada

beberapa tipe utama senyawa hydrokarbon-nitrogen dan mempunyai

struktur lebih kompleks dibandingkan dengan senyawa hydrokarbon-

sulfur.

Senyawa nitrogen dalam minyak bumi dapat diklasifikasikan

menurut sifat basa atau tidak. Beberapa tipe senyawa nitrogen yang dapat

diisolasi antara lain adalah pyridines, quinolines, isoquinolines, acridines,

pyroles, dan indoles. Proses hydrotreating digunakan untuk menurunkan

kandungan nitrogen untuk umpan pada proses katalitis, karena senyawa

nitrogen merupakan racun bagi katalis.

Senyawa Oksigen


Dalam minyak mentah senyawa oksigen terdapat dalam jumlah yang

bermacam-macam dan umumnya lebih kompleks dari pada senyawa

belerang. Senyawa oksigen bersifat asam sehingga mudah terpisah dari

minyak mentah. Kandungan total asam dalam minyak bumi bervariasi

mulai 0,03-3 %. Senyawa oksigen tidak menyebabkan masalah serius

dalam proses katalitik seperti halnya senyawa nitrogen dan belerang.

Senyawa oksigen tersebut biasanya berupa phenol, kresol, asam

karboksilat, amida, benzofural dan keton.

Senyawa Logam

Logam dalam minyak mentah berada dalam bentuk garam terlarut

dalam air yang tersuspensi dalam minyak atau dalam bentuk senyawa

organometalik dan sabun logam (metal soap). Sabun logam kalsium dan

magnesium adalah zat aktif permukaan (surface active agent) dan

bertindak sebagai penstabil emulsi (emulsion stabilizer). Elemen logam

yang sering terdapat dalam minyak bumi, antara lain Fe, Al, Ca, Mg, Ni,

dan V. Vanadium tidak dikehendaki berada dalam umpan untuk proses

katalitik karena dapat meracuni katalis. Adanya vanadium dapat dimonitor

dengan teknik emission dan atomic absorption.

Garam-garam

Minyak mentah seringkali mengandung garam-garam inorganik

seperti natrium klorida, magnesium klorida, dan kalsium klorida dalam

bentuk suspensi atau terlarut dalam air laut. Garam-garam ini harus

dihilangkan atau dinetralisasi sebelum diolah untuk mencegah peracunan

katalis, korosi pada peralatan, dan fouling. Korosi garam disebabkan oleh

hidrolisis beberapa logam klorida dan pembentukan asam hidroklorik pada

saat minyak mentah dipanaskan. HCl juga dapat bergabung dengan

ammonia membentuk amonium klorida (NH4Cl).

Karbon dioksida

Karbon dioksida bisa dihasilkan dari dekomposisi bikarbonat yang

hadir atau ditambahkan dalam minyak mentah, atau berasal dari uap yang

digunakan selama proses distilasi.

Asam Naftenik


Beberapa minyak mentah mengandung asam naftenik organik yang

menjadi korosif pada temperatur di atas 450 oF.

II.1.5 Sifat Fisik dan Kimia Minyak Bumi (Crude Oil)

II.1.5.1 Specific Gravity Density (Berat Jenis)

Klasifikasi jenis minyak mentah dalam ukuran kasar dinyatakan dalam

Specific Gravity (SG), dan umumnya dinyatakan sebagai API Gravity. Kenaikan API

Gravity sebanding dengan penurunan Specific Gravity.

Bentuk dari API Gravity adalah oAPI yang dapat dikorelasikan melalui persamaan

berikut:

oAPI = - 131,5

Tabel II.2 Klasifikasi minyak bumi berdasarkan berat jenisnya

Jenis Minyak Bumi SG (60/60 oF) oAPI Gravity

Ringan 0,830 39,0

Medium Ringan 0,830-0,850 39,0-35,0

Medium Berat 0,850-0,865 35,0-32,1

Berat 0,865-0,905 32,1-24,0

Sangat Berat 0,905 24,0

Minyak bumi memiliki rentang 10-50 oAPI, tapi umumnya berkisar antara 20-45 oAPI.

II.1.5.2 Pour Point (Titik Tuang)

Titik tuang suatu minyak mentah atau produknya adalah temperatur terendah

dimana suatu minyak bumi yang diinginkan mengalami perubahan sifat dari bisa

dituang menjadi tidak bisa dituang. Titik tuang merupakan indikasi terhadap kadar

senyawa aromat dan parafin dalam minyak. Semakin rendah titik tuang, maka semakin

rendah kadar paraffinnya, dan semakin tinggi kadar senyawa aromatnya. Pengujian


titik tuang ini sangat penting untuk produksi minyak diesel dan minyak pelumas yang

digunakan di daerah beriklim dingin.

II.1.5.3 Kandungan Belerang

Semakin rendah kandungan belerang, maka semakin banyak minyak bumi

tersebut. Kandungan belerang yang tinggi dapat meracuni katalis yang digunakan

dalam proses, mengurangi efektifitas produk, menimbulkan bau tak sedap dan bersifat

korosif pada produk-produk pengolahan serta menyebabkan pencemaran udara.

Kandungan belerang dinyatakan dalam persen berat dan memiliki kisaran nilai 0,1-5

%. Minyak bumi dengan kandungan belerang lebih dari 0,5 % memerlukan

pemrosesan yang lebih rumit untuk mendapatkan produk yang memuaskan. Stok

dengan belerang tinggi disebut asam, sedangkan stok dengan belerang rendah disebut

sweet.

Tabel II.3 Klasifikasi Minyak Bumi Berdasarkan Kandungan Sulfur

Jenis Minyak Bumi % Berat Sulfur

Non-sulfurik 0,01-0,03

Sulfur rendah 0,03-1

Sulfurik 1,3-3,0

Sulfur tinggi >3

II.1.5.4 Kandungan Nitrogen

Senyawa-senyawa nitrogen dapat mengganggu kelancaran pemrosesan

katalitik minyak bumi dan jika sampai terbawa ke dalam produk, akan berpengaruh

buruk terhadap bau, kestabilan, warna, serta sifat produk. Batas maksimum kandungan

nitrogen adalah 0,025 %.

II.1.5.5 Karbon Residu

Minyak bumi dengan residu karbon rendah biasanya lebih berharga karena

memiliki kandungan yang lebih baik untuk pembuatan pelumas. Karbon residu

ditentukan dengan cara distilasi sampai tertinggal residu kokas tanpa adanya air. Pada

umumnya residu karbon berkisar antara 0,1-5 %, meskipun dapat mencapai 15 %.


Residu karbon secara kasar menyatakan kandungan aspal dan jumlah fraksi pelumas

yang dapat diambil.

II.1.5.6 Kandungan Garam

Minyak bumi dapat mengandung garam sampai dengan 0,6 lb/barel minyak

bumi. Deposit garam dalam tungku dan penukar panas dapat menurunkan kapasitas

minyak mentah karena adanya penyumbatan pada peralatan tersebut. Sedangkan

senyawa klorida dapat membebaskan asam klorida yang menyebabkan korosi. Jika

kandungan garam (sebagai NaCl) dalam minyak bumi lebih besar dari 10 lb/1000 bbl,

umumnya diperlukan proses penghilangan garam sebelum masuk proses pengolahan.

II.1.5.7 Viskositas

Viskositas minyak bumi pada umumnya berada dalam selang 40-60 SSU

pada 100 oF, tetapi dapat juga mencapai 6000 SSU pada 100 oF pada minyak bumi

tertentu.

II.1.5.8 Rentang Distilasi

Pengukuran rentang distilasi merupakan hal yang penting dalam industri

kilang minyak bumi karena menghasilkan petunjuk mengenai kualitas dan kuantitas

berbagai fraksi atau produk yang ada dalam suatu minyak bumi. Distilasi yang lazim

dilakukan dalam skala laboratorium adalah sebagai berikut:

a. Distilasi ASTM/Distilasi Engler (ASTM D-86)

Distilasi ASTM merupakan distilasi diferensial yang sederhana,

dimana sampel minyak bumi dididihkan sampai habis menguap. Uap

yang terjadi diembunkan dalam kondensor dan distilat ditampung dalam

gelas ukur. Temperatur uap yang bergerak ke kondensor dan volum cairan

distilat diukur pada saat bersamaan.

b. Distilasi Hempel (ASTM D-285)

Prosedur pengujian model distilasi ini mirip dengan distilasi Engler,

namun dengan kuantitas sampel lebih banyak. Selain itu peralatan distilasi

Hempel dilengkapi dengan column packing yang dipasang antara labu

didih dengan saluran uap ke kondensor.


c. Distilasi TBP/True Boiling Point (ASTM D-2892)

Distilasi TBP dilakukan dengan menggunakan peralatan yang

menghasilkan derajat fraksionasi maksimal. Hal ini dapat dicapai dengan

menggunakan:

Kolom yang menghasilkan kontak sangat baik antara uap dan cairan

refluks.

Sarana pembangkit cairan refluks yang memungkinkan pengaturan

laju alir refluks.

Tabel II.4 Karakteristik Produk-Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah

No. Rentang Pendidihan Rentang Kasar Atom C Nama Fraksi/Produk

1 <30 C1-C4 Gas Kilang

2 30-100 C4-C7 Naphtha Ringan

3 80-200 C7-C11 Naphtha Berat

4 165-280 C10-C16 Kerosene

5 215-340 C12-C19 Minyak Gas Ringan

6 290-340 C16-C28 Minyak Gas Atmosferik

7 >440 >C25 Residu

II.1.6 Sifat Fisik dan Kimia Produk-Produk Pengilangan Minyak Bumi

II.1.6.1 LPG (Liquified Petroleum Gas)

1. RVP (Reid Vapor Pressure)

RVP menunjukkan kandungan fraksi ringan (C2) yang terdapat dalam LPG.

Kadar C2 maksimum yang diijinkan adalah 0,2 % volume.

Tabel II.5 Klasifikasi LPG Berdasarkan Tekanan Uapnya

KualitasTekanan Uap Maksimum

pada 100 oFKomposisi

A 80 Butana


B 100 Butana, sedikit Propana

C 125 Butana, Propana

D 175 Propana, sedikit Butana

E 200 Propana

2. Kandungan Fraksi C5 dan Fraksi yang lebih berat

Kandungan i-C5, n-C5, dan fraksi yang lebih berat dalam LPG maksimum 2%

vol. Apabila kandungan fraksi tersebut melebihi 2 % vol, maka nilai kalor LPG

menjadi lebih rendah dari yang seharusnya.

II.1.6.2 Bensin (motor gasoline)

1. Octane Number (ON)

Octane Number atau bilangan oktan adalah tolak ukur kualitas antiknocking

bensin. Knocking atau peletupan prematur adalah peledakan campuran uap

bensin dan udara dalam silinder mesin Otto sebelum busi menyala, dimana

peristiwa ini mengurangi daya mesin tersebut. Skala ON didasarkan pada

konvensi bahwa n-Heptana (n-C7H16) memiliki ON nol (rentan terhadap

knocking) dan i-Octane (2,2,4-trimetilpentana) memiliki ON 100 (tahan

terhadap knocking). Bensin dikatakan berbilangan oktan x (0<x<100), apabila

karakteristik antiknocking campuran x % vol i-octane dengan (100-x) % vol n-

heptan. Bensin Premium mempunyai spesifikasi bilangan oktan minimum 88

dan untuk Premix minimum 94. Untuk skala bilangan oktan yang lebih besar

dari 100, didefinisikan sebagai berikut :

ON = 100 +

dimana : PN = Performance Number

2. Engine Deposit

Deposit yang terbentuk dalam ruang pembakaran dipengaruhi oleh angka

oktan bensin, sehingga tendensi pembentukan deposit merupakan faktor yang

sangat penting. Penambahan aditif deposit modifying agent diperlukan untuk

mengubah sifat deposit menjadi kurang merusak.


II.1.6.3 Kerosene

1. Smoke Point (Titik Asap)

Tolak ukur kualitas pembakaran kerosene adalah kemampuan untuk

terbakar tanpa menghasilkan asap. Smoke Point adalah tinggi nyala maksimal

(dalam mm) yang dapat dihasilkan oleh pembakaran kerosene tanpa

membangkitkan asap hitam. Tolak ukur ini berhubungan dengan kadar senyawa

aromatik, makin tinggi kadar senyawa aromatik, makin rendah titik asapnya.

Kerosene yang baik memiliki titik asap minimal 17 mm.

2. Flash Point

Flash Point adalah temperatur terendah yang membuat uap diatas minyak

mulai berkilat saat disodori api kecil. Spesifikasi flash point dari kerosene

adalah 100 oC.

II.1.6.4 Jet Fuel (Bakar Bakar Pesawat Jet)

1. Smoke Point, nilai minimum yang diperbolehkan 25 mm

2. Flash Point, nilai minimum yang diperbolehkan 38 oC

3. Rentang Pendidihan/Distilasi

4. Titik beku (Freezing Point)

Titik beku dispesifikasi karena bahan bakar mengalami penurunan temperatur

(temperatur rendah) pada penerbangan tinggi sehingga dapat membeku. Titik beku

maksimal yang diperbolehkan adalah -47 oC.

II.1.6.5 Minyak Diesel/Solar

Cetane Number (CN)

Dalam mesin diesel peletupan dapat terjadi, disebabkan nyala minyak diesel

panas yang disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara panas bertekanan.

Oleh karena itu, minyak diesel diharapkan memiliki kecenderungan cukup kuat

untuk menyala sendiri. Tolak ukur kualitas ini adalah bilangan setana. Suatu

minyak diesel dikatakan memiliki bilangan setana S(0S100), jika kinerja


minyak tersebut setara dengan kinerja campuran S %-volume n-setana (n-

heksadekana=n-C16H34) dengan (100-S) %-volume D-metil naphtalena. n-setana

bekerja sangat baik dalam mesin diesel, karena langsung terbakar segera setelah

disemprotkan kedalam silinder. Sedangkan D-metil naphtalena bekerja sangat

buruk dalam mesin diesel. Minyak diesel/solar memiliki bilangan setana minimal

50, sedangkan minyak diesel untuk kereta api umumnya berbilangan setana lebih

rendah (40-50).

II.2 Proses Pengolahan Minyak Bumi

Pengilangan minyak bumi berfungsi untuk mengubah atau mengkonversikan

minyak mentah dengan berbagai proses menjadi suatu produk yang ekonomis dan dapat

dipasarkan. Proses pengolahan dalam kilang minyak bumi dapat dikategorikan sebagai

berikut :

1. Primary process.

2. Secondary process.

3. Treating process.

Proses pemisahan dan perlakuan secara fisis pada umumnya merupakan proses pengolahan

pertama (primary process), sedangkan proses konversi dan perlakuan yang disertai dengan

perubahan kimia dari senyawa-senyawa merupakan proses lanjutan (secondary process).

II.2.1 Pengolahan Pertama (Primary Process)

Proses pengolahan pertama yang utama adalah distilasi atmosferik, distilasi

vakum, ekstraksi, absorpsi, dan kristalisasi.

1. Distilasi atmosferik

Distilasi atmosferik merupakan tahap pemisahan yang sangat penting.

Operasi pemisahan ini didasarkan atas volatilitas komponennya menggunakan

suplai panas pada tekanan atmosferik, sehingga komponen ringan (yang lebih

volatil) akan terpisah dan terbawa distilat, sedangkan komponen berat (yang

kurang volatil) akan tertinggal di dasar (bottom). Pemisahan dilakukan pada

temperatur 300-350 oC.

2. Distilasi vakum


Distilasi vakum dioperasikan dengan menurunkan tekanan operasi hingga

vakum untuk menurunkan temperatur didih masing-masing fraksi minyak

bumi. Tekanan vakum dihasilkan oleh sistem ejektor yang menurunkan

tekanan menjadi sekitar 40 mmHg.

3. Ekstraksi

Ekstraksi dengan pelarut merupakan salah satu proses yang tertua dalam

pengilangan minyak bumi. Pada awalnya ekstraksi bertujuan untuk

meningkatkan kualitas kerosene. Akan tetapi pada perkembangannya ekstraksi

lebih banyak digunakan untuk peningkatan kualitas minyak pelumas.

4. Absorpsi

Absorpsi adalah proses pemisahan campuran gas dengan menyerapnya

dan melarutkannya ke dalam cairan atau gas pelarut. Absorpsi biasanya

dilakukan untuk mendaur ulang uap yang terkondens dari gas basah.

Contoh reaksi :

K2CO3 + CO2 + H2O 2 KHCO3

5. Kristalisasi

Kristalisasi adalah suatu proses pemisahan berdasarkan titik leleh.

Contoh proses ini adalah dewaxing dari minyak pelumas, pembuatan lilin

(wax).

II.2.2 Pengolahan Lanjut (Secondary Process)

Proses pengolahan lanjut yang utama adalah perengkahan termis, dan katalitis

(thermal/catalytic cracking), hydrocracking, pengubahan termis dan katalitis

(thermal/catalytic reforming), polimerisasi dan alkilasi.

1. Perengkahan Termis dan katalis (thermal/catalytic cracking)

Minyak yang berantai panjang mempunyai nilai oktan yang rendah.

Untuk itu perlu dilakukan cracking agar diperoleh minyak beroktan tinggi.

Cracking bertujuan untuk memecah/memutus rantai panjang molekul

hidrokarbon menjadi rantai yang lebih pendek dengan menggunakan panas

dan katalis.

2. Hydrocracking


Hydrocracking merupakan unit perengkahan minyak bumi (umpan

berupa gas oil yang merupakan hidrokarbon berantai panjang) menjadi

hidrokarbon berantai pendek menggunakan hidrogen dan katalis.

Contoh Reaksi :

C10H22 + H2 C6H14 + C4H10

Katalis

3. Pengubahan Termis dan Katalitis

Proses pengubahan (reforming) merupakan proses upgrading naphta

oktan rendah menjadi naphta oktan tinggi (reformate/platformate) melalui

penataan ulang struktur molekul hidrokarbon dengan menggunakan katalis

tanpa terjadi perengkahan hidrokarbon.

Contoh Reaksi :

CH3

CH3- (CH2)5 -CH3 + H2

n-heptana metilsikloheksana hidrogen

4. Polimerisasi

Polimerisasi bertujuan mentransformasi hidrokarbon dengan berat

molekul kecil menjadi hidrokarbon dengan berat molekul besar tanpa merubah

komposisi hidrokarbon tersebut. Polimerisasi dapat dilakukan secara termal

maupun katalitik.

Contoh reaksi :

2 C2H4 C4H8

2 C3H6 C6H12

5. Alkilasi

Alkilasi bertujuan untuk mencapai nilai oktan yang lebih tinggi dengan

cara menggabungkan olefin atau parafin dengan iso-butana, sehingga

dihasilkan produk alkylate. Alkylate merupakan parafin bercabang yang

memiliki nilai oktan tinggi.

Contoh Reaksi : CH3


CH2 = CH2 + CH 3 – CH – CH3 CH – CH2 – CH2 – CH3

CH3 CH3

Etena Isobutana Isoheksana

II.2.3 Proses Treating

Proses treating yang utama hydrotreating, mercaptan oxidation, acid/caustic

treating, doctor treating dan aminetreating.

1. Hydrotreating

Hydrotreating bertujuan untuk menghilangkan pengotor pada umpan.

Pada umumnya umpan masih banyak mengandung sulfur, hidrogen dan

oksigen. Dalam reaktor, kandungan sulfur dihilangkan dengan cara

membentuk H2S, dan senyawa yang mengandung nitrogen diubah menjadi

amonia. Sedangkan fenol akan diubah menjadi senyawa aromatik dan air.

2. Mercaptan Oxidation

Mercaptan oxidation bertujuan untuk menghilangkan kandungan

merkaptan. Di dalam reaktor, merkaptan dioksidasi oleh udara menjadi

disulfida dengan bantuan katalis.

3. Acid/caustic treating

4. Doctor treating

5. Amine treating

Reaksi-reaksi yang terjadi pada pengolahan minyak bumi :

1. Desulfurisasi

Keberadaan sulfur pada umpan platforming dapat mengganggu selektifitas

dan kestabilan katalis. Kandungan maksimum yang diizinkan 0,5 ppm (sering

digunakan 0,2 ppm). Reaksi desulfurisasi berlangsung baik pada temperatur

315-340 oC dan sulfur terpisah dalam bentuk H2S.

Reaksi yang terjadi adalah :

Merkaptan R – S – H + H2 R – H + H2S

Sulfida R – S – R + H2 2 R – H + H2S

Disulfida R – S – S – R + H2 2 R – H + 2 H2S

Tiofen C6H8S + 4 H2 C6H14 + H2S


C

C

N

Apabila temperatur reaksi terlalu tinggi dapat menyebabkan reaksi samping :

C – C – C – C = C – C +H2S C – C – C – C– C – S + CH4

2. Denitrifikasi

Kandungan nitrogen maksimum adalah 0,5 ppm, dimana kelebihan

kandungan nitrogen akan mengganggu recycle gas dan kestabilan pada aliran

overhead akibat pembentukan NH4Cl. Penyingkiran senyawa nitrogen lebih

sulit dibandingkan senyawa sulfur karena kecepatan reaksi denitrifikasi hanya

seperlima dari kecepatan desulfurisasi. Contoh reaksi yang berlangsung :

Piridin

3. Hidrogenasi Olefin

Olefin mengganggu kestabilan temperatur dalam platformer karena akan

terpolimerisasi dan menyebabkan fouling dalam reaktor dan unit HE. Selain itu

senyawa ini akan menimbulkan endapan karbon pada katalis.

Contoh reaksi yang terjadi :

C – C – C – C = C – C + H2 C – C – C – C – C + CH4

4. Penghilangan Senyawa Oksigen

Oksigen yang berada dalam bentuk senyawa phenol dapat menyebabkan

fouling pada reaktor dan unit HE.

Senyawa oksigen dapat diubah menjadi air seperti tergambar dalam reaksi

berikut :


C

C + 5 H2 C – C – C – C– C NH3

C

+

5. Dekomposisi Halida

Dekomposisi senyawa halida jauh lebih sedikit dibanding dekomposisi

sulfur. Senyawa halida maksimum yang dapat dihilangkan hanya sampai 90%,

akan tetapi sulit tercapai pada kondisi reaksi desulfurisasi. Penghilangan

senyawa halida terjadi sesuai reaksi berikut ini :

6. Penghilangan Senyawa Logam

Logam yang terkandung antara lain logam arsenik, besi, fosfor, silikon,

timah, tembaga, dan natrium. Logam-logam ini akan terkumpul dan melekat

pada katalis, sehingga katalis perlu diganti bila kandungan logam telah

mencapai 2 % berat katalis. Untuk menghilangkan senyawa logam tersebut,

reaktor harus berada pada temperatur hingga 315 oC.

7. Proses Pengubahan Struktur Molekul (Reformasi Katalitik)

Reformasi katalitik adalah reaksi perubahan struktur molekul yang

diperlancar dengan bantuan katalis. Proses ini merubah naphta dan bensin yang

memiliki rentang didih 100-180 oC dan berbilangan oktan rata-rata dibawah 60

menjadi bensin berbilangan oktan diatas 85. Karena komponen aktif katalis

adalah platina, maka salah satu proses reformasi katalik yang terkenal bernama

platforming.


+ H2 + H2O

OH

phenol benzene

R – Cl + H2 HCl + R - H

Reaksi-reaksi terpenting yang terjadi pada proses reformasi katalitik ini adalah :

a. Dehidrogenasi naftena menjadi aromat

b. Isomerisasi naftena

c. Dehidrosiklisasi

d. Hydrocracking parafin berantai panjang

8. Proses Kombinasi Molekul

Molekul-molekul hidrokarbon yang molekulnya kecil digabungkan menjadi

senyawa yang bermolekul agak besar dan memiliki titik didih pada rentang

yang diinginkan. Jika senyawa yang dirangkai adalah dari molekul yang sama,

maka prosesnya diberi nama umum polimerisasi.


+ 3 H2

CH3

1,2 - dimetilsikloheksana o - xylena

CH3

CH3

CH3

metilsiklopentana sikloheksana

+ H2

n- heptana metilsikloheksana

CH3

CH3 – (CH2)5 - CH3

+ H2

n- dekana heksana

C10H22

C10H22 + C4H10

butana

CH3

Contoh proses polimerisasi adalah :

Jika yang digabungkan adalah molekul alkana ke molekul hidrokarbon tak

jenuh, maka nama prosesnya adalah alkilasi. Contoh reaksi alkilasi olefin

adalah:

9. Steam Reforming

Secara Umum reaksi yang terjadi adalah :

10. Reaksi Penggeseran CO

CO + H2O CO2 + H2

11. Absorbsi CO2

K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3

Dimana reaksi tersebut berlangsung dalam 2 tahap :

a. H2O + K2CO3 KOH + KHCO3

b. KOH + CO2 KHCO3

Sedangkan CO2 removal yang dilakukan oleh DEA berdasarkan reaksi :

CO2 + R2NH R2NCOOH

R2NCOOH + KOH KHCO3


2C2H4 C4H8

2C3H6 C6H12

CH3

CH2 = CH2 + CH3 – CH – CH3

CH3

CH3 – C – CH2 – CH3

CH3

Etena Isobutana Isobutana

CnHm + n H2O

(2n+m) nCO + 2

H2

12. Reaksi Metanasi

Proses Metanasi adalah konversi CO dan CO2 sisa menjadi metana. Reaksi

yang terjadi adalah :

CO + 3H2 CH4 + H2O (eksoterm)

CO2 + 3H2 CH4 + 2H2O (eksoterm)


babii tinjauan pustaka ru ii dumai

Documents