Selasa, 31 Mei 2011 Materi Diposting oleh kristina di 22.55

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.

Komposisi

Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses distilasi, yang kemudian, setelah diolah lagi, menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dll. Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawaan hidrogen dan karbon.

Empat alkana teringan- CH4 (metana), C2H6 (etana), C3H8 (propana), dan C4H10 (butana) - semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6 °C, -88.6 °C, -42 °C, dan -0.5 °C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F).

Rantai dalam wilayah C5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C6H14 sampai C12H26 dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C10

Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaseline®) berada di antara C16 sampai ke C20.

Rantai di atas C20 berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal.

Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius:

·         minyak eter: 40 - 70 °C (digunakan sebagai pelarut)

·         minyak ringan: 60 - 100 °C (bahan bakar mobil)

·         minyak berat: 100 - 150 °C (bahan bakar mobil)

·         minyak tanah ringan: 120 - 150 °C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)

·         kerosene: 150 - 250 °C (bahan bakar mesin jet)

·         minyak gas: 250 - 350 °C (minyak diesel/pemanas)

·         minyak pelumas: > 300 °C (minyak mesin)

·         sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu

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.

Kegunaan

Di Indonesia, minyak bumi yang diolah banyak digunakan sebagai Bahan bakar minyak atau BBM, yang merupakan salah satu jenis bahan bakar yang digunakan secara luas di era industrialisasi.

Ada beberapa jenis BBM yang dikenal di Indonesia, di antaranya adalah:

·         Minyak tanah rumah tangga

·         Minyak tanah industry

·         Pertamax

·         Pertamax Plus

·         Premium

·         Bio Premium

·         Bio Solar

·         Pertamina DEX

·         Solar transportasi

·         Solar industry

·         Minyak diesel

·         Minyak bakar

Di Indonesia, harga BBM sering mengalami kenaikan disebabkan alasan pemerintah yang ingin mengurangi subsidi. Tujuan dari pengurangan tersebut dikatakan adalah agar dana yang sebelumnya digunakan untuk subsidi dapat dialihkan untuk hal-hal lain seperti pendidikan dan pembangunan infrastruktur. Di sisi lain, kenaikan tersebut sering memicu terjadinya kenaikan pada harga barang-barang lainnya seperti barang konsumen, sembako dan bisa juga tarif listrik sehingga selalu ditentang masyarakat.

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. Minyak Bumi adalah campuran dari berbagai jenis hidrokarbon.

Komposisi minyak bumi Minyak mentah (petroleum) adalah campuran kompleks, terutama terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam.

Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:

Alkana. Fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah.

Sikloalkana (napten) CnH2n Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.

Aromatik CnH2n -6 Aromatik memiliki cincin 6 (enam).

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.

Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses perubahan minyak mentah menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan tersebut antara lain:

1.      Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil. Ini ada beberapa buah :

·         Bensin

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 (45% dari minyak mentah diproses untuk menghasilkan gasolin).

• Naphta

`                            

Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerosin. Beberapa naphta digunakan sebagai : – Pelarut karet – Bahan awal etilen – Dalam kemiliteran digunakan sebagai bahan bakar jet dan dikenal sebagai jP-4. – Pelarut dry cleaning (pencuci)

Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai :

·         Minyak tanah

·         Bahan bakar jet untuk air plane

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.

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.

Residu termasuk aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum. Residu memiliki prosentasi yang tidak besar.

Kagunaan Minyak Bumi

Kegunaan fraksi-fraksi yang diperoleh dari minyak bumi terkait dengan sifat fisisnya seperti titik didih dan viskositas, dan juga sifat kimianya.

Bensin

Bensin merupakan bahan bakar transportasi yang masih memegang peranan penting sampai saat ini. Bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang memiliki rantai C5-C10. Kadarnya bervariasi tergantung komposisi minyak mentah dan kualitas yang diinginkan. Lalu, bagaimana sebenarnya penggunaan bensin sebagai bahan bakar?

Bensin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor

Oleh karena bensin hanya terbakar dalam fase uap, maka bensin harus diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder mesin kendaraan. Energi yang dihasilkan dari proses pembakaran bensin diubah menjadi gerak melalui tahapan sebagai berikut.

Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. -Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan n­-nonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. -Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar.

Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus. Kualitas bensin ini dinyatakan oleh bilangan oktan.

Pengolahan Minyak Bumi

Kolom Fraksinasi

Minyak bumi bukan merupakan senyawa homogen, tapi merupakan campuran dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing, baik sifat fisika maupun sifat kimia.

Proses pengolahan minyak bumi sendiri terdiri dari dua jenis proses utama, yaitu Proses Primer dan Proses Sekunder.  Sebagian orang mendefinisikan Proses Primer sebagai proses fisika, sedangkan Proses Sekunder adalah proses kimia. Hal itu bisa dimengerti karena pada proses primer biasanya komponen atau fraksi minyak bumi dipisahkan berdasarkan salah satu sifat fisikanya, yaitu titik didih. Sementara pemisahan dengan cara Proses Sekunder bekerja berdasarkan sifat kimia kimia, seperti perengkahan atau pemecahan maupun konversi, dimana didalamnya terjadi proses perubahan struktur kimia minyak bumi tersebut.

Proses Primer

          Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 350°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).

          Karena perbedaan titik didih setiap komponen hidrokarbon maka komponen-komponen tersebut akan terpisah dengan sendirinya, dimana hidrokarbon ringan akan berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Pada tray (sekat dalam kolom) komponen itu akan terkumpul sesuai fraksinya masing-masing.

          Pada setiap tingkatan atau fraksi yang terkumpul kemudian dipompakan keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tanki produknya masing-masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai, karena masih harus ditambahkan aditif (zat penambah) agar dapat memenuhi spesifikasi atau persyaratan atau baku mutu yang ditentukan oleh Dirjen Migas RI untuk masing-masing produk tersebut.

Proses Sekunder

Pada kenyataannya minyak bumi tidak pernah ada yang sama, bahkan untuk sumur minyak yang berdekatan sekalipun. Kenyataannya banyak sumur minyak yang menghasilkan minyak bumi dengan densitas (specific gravity) yang lebih berat, terutama untuk sumur minyak yang sudah udzur atau memang jenis minyak dalam sumur tersebut adalah jenis minyak berat. Pada pemompaan minyak dari dalam sumur (reservoir) biasanya yang akan terpompakan pada awal-awal produksi adalah bagian yang ringannya. Sehingga pada usia akhir sumur yang dipompakan adalah minyak beratnya.

Untuk pengolahan minyak berat jenis ini maka bisa dipastikan produk yang dihasilkan akan lebih banyak fraksi beratnya daripada fraksi ringannya.

Jadi, jika yang dimasak oleh proses primer adalah minyak bumi jenis minyak berat maka hasilnya akan lebih banyak fraksi beratnya (solar, minyak berat dan residu) daripada fraksi ringannya. Sementara tuntutan pasar lebih banyak produk dari fraksi ringan dibandingkan fraksi beratnya. Maka untuk menyiasatinya adalah dengan melakukan perubahan struktur kimia dari produk fraksi berat.

Teknologi yang banyak digunakan adalah dengan cara melakukan cracking (perengkahan atau pemutusan) terhadap hidrokarbon rantai panjang menjadi hidrokarbon rantai pendek, sehingga bisa menjadi fraksi ringan juga. Misal, dengan cara merengkah sebuah molekul hidrokarbon C30 yang merupakan produk dari fraksi solar atau minyak berat menjadi dua buah molekul hidrokarbon C15 yang merupakan produk dari fraksi minyak tanah atau kerosin, atau menjadi sebuah molekul hidrokarbon C10 yang merupakan produk dari fraksi bensin dan sebuah molekul hidrokarbon C20 yang merupakan produk dari fraksi solar.

Proses perengkahan ini sendiri ada dua dua cara, yaitu dengan cara menggunakan katalis (catalytic cracking) dan cara tanpa menggunakan katalis atau dengan cara pemanasan tinggi menggunakan suhu diatas 350°C (thermal cracking).

Perbedaan dari kedua jenis perengkahan tersebut adalah pada kemudahan “mengarahkan” produk yang diinginkan. Pada cara thermal cracking sangat sulit untuk mengatur atau mengarahkan produk fraksi ringan mana yang diinginkan. Dengan cara ini jika kita menginginkan membuat bensin yang lebih banyak dibandingkan minyak tanah akan sulit dilakukan, padahal keduanya masih termasuk fraksi ringan. Sementara jika menggunakan catalytic cracking kita akan lebih mudah mengatur mood operasi. Misal kita hanya ingin memperbanyak produk bensin dibandingkan minyak tanahnya, atau sebaliknya. Ilustrasinya kira-kira seperti jika kita akan memecah sekeping kaca lebar. Jika menggunakan cara thermal cracking kita ibarat memecahkan kaca tersebut dengan cara dibanting, ukurannya tidak akan teratur. Sedangkan jika menggunakan cara catalytic cracking ibarat memecahkan kaca dengan menggunakan pisau kaca, lebih teratur dan bisa sesuai keinginan kita.

Minyak hasil rengkahan tersebut kemudian dipisahkan kembali berdasarkan fraksi yang lebih sempit dalam kolom fraksinasi dengan proses seperti halnya proses primer, untuk selanjutnya didinginkan dan ditampung dalam tanki produk setengah jadi dan selanjutnya ditambahkan aditif sesuai spesifikasi produk akhir yang diinginkan.

Proses Pengolahan Minyak Bumi

Proses pengolahan minyak bumi sendiri terdiri dari dua jenis proses utama, yaitu Proses Primer dan Proses Sekunder. Sebagian orang mendefinisikan Proses Primer sebagai proses fisika, sedangkan Proses Sekunder adalah proses kimia. Hal itu bisa dimengerti karena pada proses primer biasanya komponen atau fraksi minyak bumi dipisahkan berdasarkan salah satu sifat fisikanya, yaitu titik didih. Sementara pemisahan dengan cara Proses Sekunder bekerja berdasarkan sifat kimia kimia, seperti perengkahan atau pemecahan maupun konversi, dimana didalamnya terjadi proses perubahan struktur kimia minyak bumi tersebut.

a. Proses Primer

Seperti yang telah dituliskan sebelumnya dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar, terutama yang parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing,

Hal inilah yang menjadi dasar dalam pengolahan minyak bumi yang disebut proses primer.

Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 350°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).

Karena perbedaan titik didih setiap komponen hidrokarbon maka komponen-komponen tersebut akan terpisah dengan sendirinya, dimana hidrokarbon ringan akan berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Pada tray (sekat dalam kolom) komponen itu akan terkumpul sesuai fraksinya masing-masing.

Pada setiap tingkatan atau fraksi yang terkumpul kemudian dipompakan keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tanki produknya masing-masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai, karena masih harus ditambahkan aditif (zat penambah) agar dapat memenuhi spesifikasi atau persyaratan atau baku mutu yang ditentukan oleh Dirjen Migas RI untuk masing-masing produk tersebut.

b. Proses Sekunder

Minyak bumi yang ditemukan biasanya menghasilkan densitas yang berbeda beda, ada yang berat dan ada yang ringan, meskipun dalam sumur minyak yang berdekatan sekalipun. . Pada pemompaan minyak dari dalam sumur (reservoir) biasanya yang akan terpompakan pada awal-awal produksi adalah bagian yang ringannya. Sehingga pada usia akhir sumur yang dipompakan adalah minyak beratnya.

Yang dimaksud dengan minyak bumi jenis berat maka produk yang dihasilkan akan lebih banyak pada fraksi solar atau residunya yang merupakan fraksi berat dibanding gas, bensin atau minyak tanah yang merupakan fraksi ringan.

.Jadi, jika yang dimasak dalam proses primer adalah minyak bumi jenis minyak berat maka hasilnya akan lebih banyak fraksi beratnya (solar, minyak berat dan residu) daripada fraksi ringannya. Sementara tuntutan pasar lebih banyak produk dari fraksi ringan dibandingkan fraksi beratnya. Maka untuk mengatasinya adalah dengan melakukan perubahan struktur kimia dari produk fraksi berat.

Teknologi yang banyak digunakan adalah dengan cara melakukan cracking (perengkahan atau pemutusan) terhadap hidrokarbon rantai panjang menjadi hidrokarbon rantai pendek, sehingga bisa menjadi fraksi ringan juga. Misalnya, dengan cara merengkah sebuah molekul hidrokarbon C30 yang merupakan produk dari fraksi solar atau minyak berat menjadi dua buah molekul hidrokarbon C15 yang merupakan produk dari fraksi minyak tanah atau kerosin, atau menjadi sebuah molekul hidrokarbon C10 yang merupakan produk dari fraksi bensin dan sebuah molekul hidrokarbon C20 yang merupakan produk dari fraksi solar.

Proses perengkahan ini sendiri bias melalui dua cara, yaitu dengan cara menggunakan katalis (catalytic cracking) dan cara tanpa menggunakan katalis atau dengan cara pemanasan tinggi menggunakan suhu diatas 350°C (thermal cracking).

Perbedaan dari kedua jenis perengkahan tersebut adalah pada kemudahan “mengarahkan” produk yang diinginkan. Pada cara thermal cracking sangat sulit untuk mengatur atau mengarahkan produk fraksi ringan mana yang diinginkan. Contohnya, jika kita menginginkan membuat bensin yang lebih banyak dibandingkan minyak tanah akan sulit dilakukan, padahal keduanya masih termasuk fraksi ringan. Sementara jika menggunakan catalytic cracking kita akan lebih mudah mengatur operasinya. Misalnya jika hanya ingin memperbanyak produk bensin dibandingkan minyak tanahnya, atau sebaliknya. Ilustrasinya kira-kira seperti jika kita akan memecah sekeping kaca lebar.

Minyak hasil rengkahan tersebut kemudian dipisahkan kembali berdasarkan fraksi yang lebih sempit dalam kolom fraksinasi dengan proses seperti halnya proses primer, untuk selanjutnya didinginkan dan ditampung dalam tanki produk setengah jadi dan selanjutnya ditambahkan aditif sesuai spesifikasi produk akhir yang diinginkan.

c. Proses Lanjutan (blending dan treating)

Proses ini disebut juga proses blending dan treating karena dalam pengolahannya fraksi fraksi yang telah didapat tadi akan dicampur/ ditambah dengan bahan tertentu untuk menaikkan kualitasnya dan treating untuk menghilangkan zat zat yang tidak diinginkan.

Fraksi atau Tingkatan Hasil Pengolahan Minyak Bumi

Rantai Hidrokarbon Minyak Bumi

Seperti kita kitahui dalam Kimia Organik bahwa senyawa hidrokarbon, terutama  yang parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing, dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar. Nah, sifat fisika inilah yang kemudian menjadi dasar dalam Proses Primer.

Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana 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 rantai karbon dari C31 sampai C40

Trayek didih dari 130 sampai 300°C

6.Residu

Rentang rantai karbon diatas C40

Trayek didih diatas 300°C

Pengolahan Minyak Bumi di Indonesia

Di Indonesia terdapat 7 kilang minyak milik PERTAMINA yaitu : Unit Pengolahan Dumai (Riau), Plaju (Palembang), Cilacap (Jawa Barat), Balikpapan (Kalimantan Timur), Balongan (Jawa Barat), Sorong (Papua Barat), Cepu (Jawa Tengah).

Kegunaan Fraksi-Fraksi Minyak Bumi

1.Gas

Rentang rantai karbon : C1 sampai C5

Trayek didih : 0 sampai 50°C

Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.

2.Gasolin (Bensin)

Rentang rantai karbon : C6 sampai C11

Trayek didih : 50 sampai 85°C

Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin piston, umpan proses petrokomia

3.Kerosin (Minyak Tanah)

Rentang rantai karbon : C12 sampai C20

Trayek didih : 85 sampai 105°C

Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin jet, bahan bakar rumah tangga, bahan bakar industri, umpan proses petrokimia

4.Solar

Rentang rantai karbon : C21 sampai C30

Trayek didih : 105 sampai 135°C

Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri

5.Minyak Berat

Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40

Trayek didih dari 130 sampai 300°C

Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia

6.Residu

Rentang rantai karbon diatas C40

Trayek didih diatas 300°C

Peruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan pelapis anti bocor.

Kegunaan Fraksi-Fraksi Minyak Bumi

a. Fraksi Gas

Untuk fraksi gas yang telah didapatkan selanjutnya dialurkan ke tempat peniympanan melalui saluran yang telah diberi kondensor. Lalu diolah lagi di Unit Destilasi Bertekanan untuk menaikkan titik didihnya agar pemisahan dapat berlangsung dan menghasilkan:

·         LPG

·         Solvent

·         Mogas

b. Fraksi Gasolin

Untuk meningkatkan nilai tambah fraksi nafta yang kadar oktannya masih rendah, sekitar 40-59 akan diproses lagi di Unit Reforming yang hasilnya berupa bensin dan residu. Untuk bensin nilai oktannya menjadi 85-90. Bensin ini bisa diblending lagi dengan TEL (tetra ethyl lead) sehinggga nilai oktannya mencapai 95, contoh bensin beroktan 95 adalah pertamax.

c. Kerosin dan Solar

Khusus untuk fraksi ini bisa langsung digunakan. Untuk fraksi kerosin hasilnya berupa minyak tanah dan avtur dan untuk fraksi solar hasilnya adalah solar.

d. Minyak Berat dan Residu (long residu)

Fraksi ini diolah lagi di unit destilasi vacuum untuk menurunkan titik didihnya sehingga menghasilkan fraksi light vacuum gasoil (LVG), medium vacuum gasoil (MVG), heavy vacuum gasoil (HVG) dan fraksi short residu. Fraksi MVG dan HVG akan diolah lagi di unit Polypropilin sehingga menghasilkan biji plastik. Sedangkan LVG akan dicampur dengan solar untuk menaikkan angka cetane.

Untuk fraksi short residu sendiri nantinya akan diolah menjadi aspal.

Pengolahan minyak bumi meliputi dua tahap, yaitu:

Tahap 1 adalah pemisahan minyak bumi menjadi fraksinya berdasarkan titik didih masing-masing fraksi. Pemisahannya melalui destilasi (penyulingan) bertingkat. Fraksinya terdiri dari:

1) LPG (C1-C4) Titik didih sampai 40 derajat C untuk gas kilang, kompor gas, dll

2) Bensin (C6-C12) Titik didih sampai 140 derajat C untuk bahan bakar kendaraan atau lainnya

3) Kerosin (C12-C15) Titik didih sampai 250 derajat C untuk bahan bakar rumah tangga (kompor biasa), dan keperluan lain-lain

4) Solar (C16-C18) Titik didih sampai 350 derajat C untuk bahan bakar mesin diesel

5) Minyak pelumas (C18-C20) titik didih di atas 350

6) Residu atau ampas minyak bumi biasanya digunakan untuk bahan pengeras jalan (aspalt)

Tahap ke-2 atau tahap lanjutan biasanya dilakukan melalui beberapa tahap seperti cracking (perengkahan), alkilasi dan polimerisasi serta isomerisasi. Tahap ini bertujuan untuk memperoleh BBM dan non BBM dengan mutu lebih baik. Bahan non BBM dapat berupa obat-obatan, nilon,cat, karet sintetik, plastik, pupuk, lilin, dan banyak lag.

Proses Pembentukan Minyak Bumi

Pemahaman tentang proses pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan pertimbangan untuk menginterpretasikan hasil identifikasi. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :

Teori Biogenesis (Organik)

Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (1938) dan Hofer. Mereka menyatakan bahwa: “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

Teori Abiogenesis (Anorganik)

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.

Dari sekian banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori Biogenesis, karena lebih bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring dengan berkembangnya teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian pada tahun 1984 G. D. Hobson dalam tulisannya yang berjudul “The Occurrence and Origin of Oil and Gas”.

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). Dalam proses ini, terjadi kebocoran kecil yang memungkinkan satu bagian kecil karbon yang tidak dibebaskan kembali ke atmosfir dalam bentuk CO2, tetapi mengalami transformasi yang akhirnya menjadi fosil yang dapat terbakar. Bahan bakar fosil ini jumlahnya hanya kecil sekali. Bahan organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian utama dari karbon organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam batuan sedimen.

Pada mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak) diproduksi oleh makhluk hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk mempertahankan diri, untuk berkembang biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk hidup itu. Komponen yang dimaksud dapat berupa konstituen sel, membran, pigmen, lemak, gula atau protein dari tumbuh-tumbuhan, cendawan, jamur, protozoa, bakteri, invertebrata ataupun binatang berdarah dingin dan panas, sehingga dapat ditemukan di udara, pada permukaan, dalam air atau dalam tanah.

            Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka 99,9% senyawa karbon dan makhluk hidup akan kembali mengalami siklus sebagai rantai makanan, sedangkan sisanya 0,1% senyawa karbon terjebak dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang merupakan cikal bakal senyawa-senyawa fosil atau dikenal juga sebagai embrio minyak bumi.

Embrio ini mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah satu tempat yang kemungkinan menjadi reservoar dan ada yang hanyut bersama aliran air sehingga menumpuk di bawah dasar laut, dan ada juga karena perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan lalu menumpuk di permukaan dan ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam yang arusnya kecil.

Embrio kecil ini menumpuk dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar yang dikenal dengan geopolimer. Senyawa-senyawa organik yang terpendam ini akan tetap dengan karakter masing-masing yang spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan pembentukannya. Selanjutnya senyawa organik ini akan mengalami proses geologi dalam perut bumi. Pertama akanmengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di bawah permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.

Pada kondisi ini senyawa-senyawa organik yang berasal dan makhluk hidup mulai kehilangan gugus beroksigen akibat reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi. Semakin dalam pemendaman terjadi, semakin panas lingkungannya, penam-bahan kedalaman 30 – 40 m akan menaik-kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih dan 600 m sampai 3000 m, suhu pemendaman akan berkisar antara 50 – 150 °C, proses geologi kedua yang disebut katagenesis akan berlangsung, maka geopolimer yang terpendam mulal terurai akibat panas bumi.

Komponen-komponen minyak bumi pada proses ini mulai terbentuk dan senyawa–senyawa karakteristik yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali dibebaskan dari molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke arah pusat bumi, temperatur semakin naik, dan jika kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka bahan-bahan organik dapat terurai menjadi gas bermolekul kecil, dan proses ini disebut metagenesis.

Setelah proses geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk bersama-sama dengan bio-marka. Fosil molekul yang sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan (migrasi) karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata sejauh 5 cm per tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau selanjutnya akan bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan yang memenjara minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga bumi, akan ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang ditentukan strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat menerangkan asal-usul fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan batuan induk.

Sumber Minyak Bumi

Sumber energi utama yang digunakan untuk bahan bakar rumah tangga, kendaraan bermotor dan mesin industri berasal dari minyak bumi, batubara dan gas alam. Ketiga jenis bahan bakar tersebut terbentuk dari peruraian senyawa-senyawa organik yang berasal dari jasad organisme kecil yang hidup di laut jutaan tahun yang lalu. Proses peruraian berlangsung lambat di bawah suhu dan tekanan tinggi, dan menghasilkan campuran hidrokarbon yang kompleks. Sebagian campuran berada dalam fase cair dan dikenal sebagai minyak bumi. Sedangkan sebagian lagi berada dalam fase gas dan disebut gas alam.

Karena memiliki nilai kerapatan yang lebih rendah dari air, maka minyak bumi (dan gas alam) dapat bergerak ke atas melalui batuan sedimen yang berpori. Jika tidak menemui hambatan, minyak bumi dapat mencapai permukaan bumi. Akan tetapi, pada umumnya minyak bumi terperangkap dalam bebatuan yang tidak berpori dalam pergerakannya ke atas. Hal ini menjelaskan mengapa minyak bumi juga disebut petroleum. (Petro-leum dari bahasa Latin petrus artinya batu dan oleum artinya minyak). Untuk memperoleh minyak bumi atau petroleum ini, dilakukan pengeboran.

Bagaimana para ahli menemukan lokasi minyak bumi?

·         Awalnya, mereka melihat petunjuk di permukaan bumi. Minyak bumi biasanya ditemukan di bawah permukaan yang berbentuk kubah. Lokasinya bisa di darat (yang dulunya lautan) atau di lepas pantai.

·         Mereka kemudian melakukan survei seismik untuk menentukan struktur batuan di bawah permukaan tersebut.

·         Selanjutnya, mereka melakukan pengeboran kecil untuk menentukan ada tidaknya minyak. Jika ada, maka dilakukan beberapa pengeboran untuk memperkirakan apakah jumlah minyak bumi tersebut ekonomis untuk diambil atau tidak.

Gambar 1. Alat berat untuk pengeboran minyak

Pengeboran untuk mengambil minyak bumi (dan gas alam) di lepas pantai dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

·         Menanam jalur pipa di dasar laut dan memompa minyak (dan gas alam) ke daratan. Cara ini digunakan apabila jarak ladang minyak cukup dekat ke daratan.

·         Membuat anjungan di mana minyak bumi (dan gas alam) selanjutnya dibawa oleh kapal tanker menuju daratan.

Di darat, minyak bumi (dan gas alam) dibawa ke kilang minyak (refinery) untuk diolah.

Sumber Minyak Bumi

I. ASAL

Merupakan hasil proses alam, dari zat organik yang tertimbun selama ribuan tahun

Penghasil utama bahan bakar, bahan-bahan petrokimia

II. KOMPOSISI MINYAK BUMI

Fase : cair, gas, padat

Komposisi utama :

a. Hidrokarbon (83 – 87 % C,11 – 14 % H)

b. Senyawa Nitrogen (0 – 0,5 %)

c. Senyawa Sulfur (0 – 6 %)

d. Oksigen (0 – 3,5 %)

Kualitas minyak bumi diukur dengan bilangan oktan

Bilangan Oktan

Pengukuran terhadap kemampuan bahan bakar untuk menghindari atau mengatasi “knocking” (berisik pada mesin) disebabkan oleh compression ratio pada motor relatif tinggi

Ditentukan dengan memasukkan bahan bakar yang akan diukur pada motor khusus yang mempunyai satu silinder, kemudian dibandingkan dengan motor tertentu, yang dijalankan dengan perbandingan bahan bakar :

Iso-oktana : n-heptana

(2.2.4 trimethyl pentane)

Bilangan oktan iso-oktana = 100

n-heptana = 0

Perbandingan persen volumetrik iso-oktana & n-heptana yang memberikan jumlah ketukan yang sama terhadap bahan bakar yang diuji, menyatakan bilangan oktan bahan bakar yang diuji

Contoh :

Campuran 90 % volume iso-oktana &

10 % volume n-heptana

memberikan ketukan yang sama dengan bahan bakar X pada motor uji berarti bilangan oktan bahan bakar X adalah 90

III. PENGGOLONGAN MINYAK BUMI (berdasarkan hidrokarbon yang dikandung)

Minyak mentah parafinik (parafin, isoparafin, olefin) rantai hidrokarbon terbuka

Minyak mentah naphtenik (naphtena) rantai hidrokarbon tertutup(cincin)

Campuran (mixed based)

JENIS-JENIS MINYAK MENTAH BERDASARKAN KOMPOSISI HIDROKARBON

Aliphatics/rantai hidrokarbon terbuka

n parafin (CnH2n+2)

·         fraksi utama

·         bilangan oktan rendah

Iso parafin (CnH2n+2)

Jumlah sedikit

Dapat dinaikkan melalui proses-proses lanjutan

Mempunyai rantai cabang

Baik untuk “internal combustion engine”

Olefin (CnH2n+2)

Tidak ada dalam minyak mentah

Hasil proses cracking katalitis

Baik untuk bahan baku zat petrokimia

B. Aromatic/senyawa cincin.

1. Naphtena (CnH2n) sikloheksana

Banyak dalam minyak mentah

Senyawa siklis jenuh & tidak reaktif

MR rendah dimanfaatkan sebagai bahan bakar

MR tinggi berada dalam fraksi gas

Aromatis (CnH2n-6)

Berjumlah sedikit dalam minyak mentah

Dibutuhkan dalam bensin (premium) karena mempunyai anti knocking

Sering dipisahkan dari minyak bumi sebagai bahan baku petrokimia

C. Pengotor

1. Senyawa Sulfur dan Nitrogen

Merupakan kotoran

Sulfur berbau dan dapat menimbulkan korosi

Pada bensin dan minyak tanah kedua senyawa ini dipisahkan dari produk

IV. PRODUK – PRODUK MINYAK BUMI

Dibedakan berdasarkan titik didih

Gas kilang

C1 & C2 : untuk bahan bakar di kilang

C3 : las propana, bahan bakar rambu laut

LPG : bahan bakar rumah tangga

Kerosin

Untuk bahan bakar keperluan rumah tangga

Aviation turbine fuel

Untuk bahan bakar pesawat jet (mesin turbin)

4. Aviation gasoline

Untuk bahan bakar pesawat terbang

5. Motor gasoline

Untuk bahan bakar kendaraan bermotor (super, premium, premix, TT, Super TT)

6. High speed diesel fuel (minyak solar)

Untuk mesin disel

7. Industrial diesel fuel (minyak disel)

untuk mesin disel berat

8. Residu

Untuk bahan bakar industri petrokimia, bahan bakar industri (umum), bahan baku perlumas dsb.

Produk-produk samping

Pelarut (benzena,toluena, xilena)

Lilin (membatik)

Aspal

Petroleum coke

V. PENGOLAHAN

PROSES UTAMA

Penyulingan

Untuk memisahkan jenis-jenis minyak berdasarkan titik didih dalam kolom destilasi

Perengkahan (cracking)

Untuk memecah hidrokarbon berat menjadi kecil

Hasil : gasoline dengan mutu baik

Hasil samping : butana, iso butana & olefin ringan

Reforming

Perubahan bentuk/struktur molekul

Memanaskan bensin, uap dilewatkan tumpukan katalisator sehingga terjadi perubahan bentuk

Alkilasi

Penggabungan molekul-molekul 2 jenis

Molekul-molekul gas :

butylene & isobutane menjadi akylate (bahan avtur)

Polimerisasi

Penggabungan molekul-molekul sejenis

molekul-molekul gas digabung menjadi polimer

Untuk pembuatan bensin mutu tinggi

Pemurnian

Pembuangan kotoran pada produk

Pemurnian berdasarkan sifat produk,

misal :

“copper sweetening” & “doctor treating” untuk menghilangkan kotoran penyebab karat dan bau

“acid treatment” untuk membuang lumpur sambil memperbaiki warna dan daya tahan

“desulfurizing” untuk menghilangkan Sulfur yang dapat menyebabkan karat

Blending (pencampuran)

Bensin untuk dijual harus diberi :

Additive : TEL (Tetra Ethyl Lead) untuk menambah tenaga dan mengurangi knocking

Inhibitor : agar tahan lama

PROSES - PROSES TAMBAHAN UNTUK MEMPERBAIKI KUALITAS

Proses dewaxing

Untuk menghilangkan “wax” ( n parafin MR tinggi)

Untuk menghasilkan minyak pelumas dengan pour point rendah

Proses deasphalting

Proses penghilangan asphalt

Untuk menghasilkan minyak pelumas

Proses penghilangan sulfur