MINYAK BUMI : SUMBER
HIDROKARBON
Minyak
bumi adalah sumber hidrokarbon utama di alam .
A.
Pembentukan
minyak Bumi
Istilah minyak bumi yakni petroleum
berasal dari kata Latin ‘petrus’ yang berarti batu, dan ‘oleum’yang berarti
minyak . Minyak bumi terbentuk dari penguraian senyawa senyawa organik yang
berasal dari jasad organisme renik yang hidup jutaan tahun yang lalu pada suhu
dan tekanan yang tinggi , menghasilkan campuran yang kompleks. Fase cair
campuran disebut minyak bumi , sementara fase gasnya dikenal sebagai gas alam. Untuk
menemukan minyak bumi , biasanya para ahli mencari permukaan berbentuk kubah di
daratan (yang dulunya lautan) atau di lepas pantai.
B.
Penyulingan
dan pengolahan minyak bumi
Minyak bumi ditemukan bersama-sama
dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam dikenal
sebagai minyak mentah.
·
Minyak mentah ringan
Mengandung
kadar logam dan belerang rendah , berwarna terang dan bersifat encer.
·
Minyak mentah berat
Mengandung
kadar logam dan belerang tinggi dan viskositasnya
tinggi yang memerlukan panas untuk melelhkannya .
Minyak mentah merupakan campuran kompleks antara alkana,
alkena, alkuna , sikloalkana,
aromatik,dan senyawa anorganik dengan alkana sebagai komponen utama.
Minyak bumi biasanya beradai 3-4 Km di bawah permukaan bumi . Untuk mengambil
minyak bumi tersebut kita harus membuat sumur bor yang telah di sesuaikan
kedalamannya. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tangker atau
dialirkan ke kilang minyak dengan menggunakan pipa. Minyak mentah yang tadi
diperoleh belum bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar maupun keperluan lainnya.
Minyak mentah tersebut haruslah diolah terlebih dahulu.
Proses
pemisahan komponen minyak bumi , dilakukan proses Destilasi bertingkat . Untuk mendapatkan produk akhir , sebagian
fraksi dilewatkan melalui proses konversi
, pemisahan pengotor, pencampuran.
Minyak mentah
mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 hingga C-50.
Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui distilasi
bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok
dengan titik didih yang mirip. Hal tersebut dilakukan karena titik didih
hidrokarbon meningkat seiring dengan bertambahnya atom karbon (C) dalam
molekulnya.
Mula mula minyak metah dipanaskan pada suhu sekitar 400C. Setelah dipanaskan
kemudian di alirkan ke menara fraksionasi/destilasi
Menara destilasi
ü 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 isomer-isomer
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.
Sebagian fraksi
dari menara distilasi selanjutnya dialirkan ke bagian kilang minyak lainnya
untuk proses konversi.
\
Dimenara inilah terjadi proses destilasi. Yaitu proses pemisahan larutan
dengan menggunakan panas sebagai pemisah. Syarat utama agar terjadinya proses
destilasi adalah adanya perbedaan komposisi antara fase cair dan fase uap.
Dengan demikian apabila komposisi fase cair dan face uap sama maka proses
destilasi tidak mungkin dilakukan. Proses destilasi pada kilang minyak bumi
merupakan pengolahan secara fisika yang primer sebagai awal dari semua proses
memproduksi BBM (Bahan Bakar Minyak).Minyak mentah hasil dari pengeboran di
alirkan ke kapal tangker untuk kemudian di distribusikan ke kilang minyak.
Disinilah terjadi proses destilasi yang sudah di jalaskan di atas. Pertama,
miyak mentah dipanaskan dengan suhu sekitar 400 derajat C. Komponen yang titik
didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan akan mengalir turun ke
bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih randah akan menguap naik ke atas
melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Semakin keatas suhu di
dalam menara fraksionasi itu semakin rendah. Dengan demikian, setiap kali
komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah,
sedangkan komponen dengan titik didih lebih rendah akan terus naik ke bagian
yang lebih atas lagi. Begitulah seterusnya, sehingga komponen yang paling atas
itu berupa gas. Komponen yang berupa gas itu disebut gas petrolium. Kemudian
gas petrolium tersebut dicairkan dan dikenal sebagai LPG (Liquefied Petroleum Gas).
ü Proses
Konversi
Proses konversi
bertujuan untuk memperoleh fraksi-fraksi dengan kuantitas dan kualitas sesuai
permintaan pasar. Sebagai contoh, untuk memenuhi kebutuhan fraksi bensin yang
tinggi, maka sebagian fraksi rantai panjang perlu diubah/dikonversi menjadi
fraksi rantai pendek.
Di samping
itu, fraksi bensin harus mengandung lebih banyak hidrokarbon rantai
bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan rantai lurus. Jadi, diperlukan proses
konversi untuk penyusunan ulang struktur molekul hidrokarbon.
Beberapa jenis
proses konversi dalam kilang minyak adalah:
Perengkahan
adalah pemecahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil. Contohnya,
perengkahan fraksi minyak ringan/berat menjadi fraksi gas, bensin, kerosin, dan
minyak solar/diesel.
Reforming bertujuan
mengubah struktur molekul rantai lurus menjadi rantai
bercabang/alisiklik/aromatik. Sebagai contoh, komponen rantai lurus (C5-C6)
dari fraksi bensin diubah menjadi aromatik.
Alkilasi adalah
penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya,
penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.
Coking adalah
proses perengkahan fraksi residu padat menjadi fraksi minyak bakar dan
hidrokarbon intermediat. Dalam proses ini, dihasilkan kokas (coke). Kokas digunakan
dalam industri alumunium sebagai elektrode untuk ekstraksi logam Al.
ü Pemisahan pengotor dalam fraksi
Fraksi-fraksi
mengandung berbagai pengotor, antara lain senyawa organik yang mengandung S, N,
O; air; logam; dan garam anorganik. Pengotor dapat dipisahkan dengan cara
melewatkan fraksi melalui: -Menara asam sulfat, yang berfungsi untuk
memisahkan hidrokarbon tidak jenuh, senyawa nitrogen, senyawa oksigen, dan
residu padat seperti aspal.
-Menara
absorpsi, yang mengandung agen pengering untuk memisahkan air.
-Scrubber,
yang berfungsi untuk memisahkan belerang/senyawa belerang.
ü Pencampuran fraksi
Pencampuran
fraksi dilakukan untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan.
Sebagai contoh:
- Fraksi bensin dicampur dengan hidrokarbon rantai
bercabang/alisiklik/aromatik dan berbagai aditif untuk mendapatkan
kualitas tertentu. (Simak sub bab bensin).
- Fraksi minyak pelumas dicampur dengan berbagai
hidrokarbon dan aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu.
- Fraksi nafta dengan berbagai kualitas (grade)
untuk industri petrokimia. Selanjutnya, produk-produk ini siap dipasarkan
ke berbagai tempat, seperti pengisian bahan bakar dan industri petrokimia.
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 :
- Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.
- 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
- 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
- Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri
- Minyak Berat
Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40
Trayek didih dari 130 sampai 300°C
Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia
- Residu
Rentang rantai karbon diatas C40
Trayek didih diatas 300°C
Peruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan
pelapis anti bocor
C. Bensin
ü Produksi
Bensin diproduksi di kilang minyak.
Material yang dipisahkan dari minyak mentah
lewat distilasi,
belum dapat memenuhi standar bahan bakar untuk mesin-mesin modern. Material ini
nantinya akan menjadi campuran hasil akhir.
Semua bensin terdiri dari hidrokarbon,
dengan atom karbon berjumlah antara 4 sampai 12
(biasanya disebut C4 sampai C12).[1]
ü Bilangan
oktan
Bilangan oktan
(octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan
sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana
yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar.
Suatu campuran 30% nheptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan:
= (30/100 x 0)
+ (70/100 x 100)
= 70
Bilangan oktan
suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk
memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian
dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran n-heptana
dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam
campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai
bilangan oktan dari bensin yang diuji.
Fraksi bensin
dari menara distilasi umumnya mempunyai bilangan oktan ~70. Untuk menaikkan
nilai bilangan oktan tersebut, ada beberapa hal yang dapat dilakukan:
-Mengubah
hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon rantai
bercabang melalui proses reforming Contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana.
-Menambahkan
hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin.
-Menambahkan
aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dulu
digunakan senyawa timbal (Pb). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya
sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE
(Methyl Tertiary Butyl Ether).
ü Cara
Kerja Bensin dalam Mesin
Bensin bekerja di dalam mesin pembakaran yang
ditemukan oleh Nikolaus Otto.
Mesin pembakaran dikenal pula dengan nama Mesin Otto. Cara kerja bensin di dalam mesin
pembakaran:
- Bensin
dari tangki masuk ke dalam karburator. Kemudian bercampur dengan udara. Pada mesin modern,
peran karburator digantikan oleh sistem injeksi. Sebuah sistem pembakaran
baru yang bisa meminimalisir emisi gas buang kendaraan.
- Campuran
bensin dan udara kemudian dimasukkan ke dalam ruang bakar.
- Selanjutnya,
campuran bensin dan udara yang sudah berbentuk gas, ditekan oleh piston hingga mencapai volume yang sangat kecil.
- Gas
ini kemudian dibakar oleh percikan api dari busi.
- Hasil
pembakaran inilah yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan.
Dalam
kenyataannya, pembakaran gas di dalam mesin tidak berjalan dengan sempurna.
Salah satu masalah yang sering muncul adalah “ketukan di dalam mesin”, atau
disebut sebagai "mesin ngelitik" atau knocking. Jika dibiarkan,
knocking dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. Knocking terjadi karena
campuran udara dan bahan bakar terbakar secara spontan karena tekanan tinggi di
dalam mesin, bukan karena percikan api dari busi.
Penyebab
knocking ada beberapa macam, yaitu:
- Pemakaian bensin yang tidak sesuai
dengan spesifikasi mesin.
- Ruang bakar sudah kotor dan
berkerak.
- Penyetelan pengapian yang kurang
tepat.
ü Nama
Produk Bensin
Bensin memiliki berbagai nama, tergantung
pada produsen dan Oktan. Beberapa jenis bensin yang dikenal di Indonesia diantaranya:
Khusus
untuk kebutuhan balap mobil.
ü Dampak Pembakaran Bahan Bakar terhadap Lingkungan
Bahan bakar dari minyak bumi salah satunya adalah
bensin, pembakaran bensin dalam mesin kendaraan mengakibatkan pelepasan
berbagai zat sehingga dapat mengakibatkan pencemaran udara.
|
Zat Pencemar
|
Sumber
|
Dampak terhadap lingkungan
|
|
CO2
|
Pembakaran
bahan bakar
|
Pemanasan
global/ efek rumah kaca
|
|
CO
|
Pembakaran
bahan bakar yang tidak sempurna
|
Bersifat
racun dan dapat menyebabkan kematian jika CO di udara mencapai 0,1%
|
|
NOx ( NO, NO2 )
|
Pembakaran
bahan bakar pada suhu tinggi di mana nitrogen dalam udara ikut teroksidasi
|
Hujan asam
dan smog fotokimia
|
|
Pb
|
Penggunaan
bensin yang mengandung aditif senyawa timbal
|
Timbal
bersifat racun
|
D.
Industri Petrokimia
Petrokimia adalah
bahan-bahan atau produk yang dihasilkan dari minyak dan gas bumi. Bahan-bahan
petrokimia tersebut dapat digolongkan ke dalam plastik, serat sintetis, karet
sintetis, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, berbagai jenis obat maupun
vitamin.
Bahan Dasar Petrokimia
Terdapat tiga bahan dasar yang digunakan dalam industri petrokimia, yaitu
olefin, aromatika, dan gas sintetis (syn-gas).
Untuk memperoleh produk petrokimia dilakukan dengan tiga tahapan, yaitu:
a. Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia.
b. Mengubah bahan dasar menjadi produk antara.
c. Mengubah produk antara menjadi produk akhir.
Olefin (alkena-alkena)
Olefin merupakan bahan dasar petrokimia yang paling utama. Produksi olefin di
seluruh dunia mencapai milyaran kg per tahun. Di antara olefin yang paling
banyak diproduksi adalah etilena (etena), propilena (propena), dan butadiena.
Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar etilena adalah:
1) Polietilena, merupakan plastik yang paling banyak diproduksi, plastik ini
banyak digunakan sebagai kantong plastik dan plastic pembungkus (sampul). Di
samping polietilena sebagai bahan dasar, plastik dari polietilena ini juga
mengandung beberapa bahan tambahan, yaitu bahan pengisi, plasticer, dan
pewarna.
2) PVC atau polivinilklorida, juga merupakan plastik yang digunakan pada
pembuatan pipa pralon dan pelapis lantai.
3) Etanol, merupakan bahan yang sehari-hari dikenal dengan nama alkohol.
Digunakan sebagai bahan bakar atau bahan antara untuk pembuatan produk lain,
misalnya pembuatan asam asetat.
4) Etilena glikol atau glikol, digunakan sebagai bahan antibeku dalam radiator
mobil di daerah beriklim dingin.
Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar propilena adalah:
1) Polipropilena, digunakan sebagai karung plastik dan tali plastik. Bahan ini
lebih kuat dari polietilena.
2) Gliserol, digunakan sebagai bahan kosmetika (pelembab), industry makanan,
dan bahan untuk membuat peledak (nitrogliserin).
3) Isopropil alkohol, digunakan sebagai bahan-bahan produk petrokimia yang
lain, misalnya membuat aseton.
Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar butadiena adalah:
1) Karet sintetis
2) Nilon
Aromatika
Pada industri petrokimia, bahan aromatika yang terpenting adalah benzena,
toluena, dan xilena. Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar
benzena adalah:
1) Stirena, digunakan untuk membuat karet sintetis.
2) Kumena, digunakan untuk membuat fenol.
3) Sikloheksana, digunakan untuk membuat nilon.
Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar toluena dan xilena
adalah:
1) Bahan peledak, yaitu trinitrotoluena (TNT)
2) Asam tereftalat, merupakan bahan dasar pembuatan serat.
Syn-Gas (Gas Sintetis)
Gas sintetis ini merupakan campuran dari karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2).
Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar gas sintetis adalah:
1) Amonia (NH3), yang dibuat dari gas nitrogen dan gas hidrogen.
Pada industri petrokimia, gas nitrogen diperoleh dari udara sedangkan gas
hidrogen diperoleh dari gas sintetis.
2) Urea (CO(NH2)2), dibuat dari amonia dan gas karbon
dioksida. Selain sebagai pupuk, urea juga digunakan pada industri perekat,
plastik, dan resin.
3) Metanol (CH3OH), dibuat dari gas sintetis melalui pemanasan pada
suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis. Sebagian methanol digunakan
dalam pembuatan formaldehida, dan sebagian lagi digunakan untuk membuat serat
dan campuran bahan bakar.
4) Formaldehida (HCHO), dibuat dari metanol melalui oksidasi dengan bantuan
katalis. Formaldehida yang dilarutkan dalam air dikenal dengan nama formalin,
yang berfungsi sebagai pengawet specimen
biologi. Sementara penggunaan lainnya adalah untuk membuat resin
urea-formaldehida dan lem.
Pertanyaan
Wahyu
Rizki
Apakah
yang disebut dengan hidrokarbon aromatik?
Sebuah
hidrokarbon aromatik adalah
hidrokarbon dengan ikatan tunggal dan atau ikatan ganda diantara atom-atom
karbonnya. Konfigurasi 6 atom karbon pada senyawa aromatik dikenal dengan cincin benzena.
Hidrokarbon aromatik dapat berupa monosiklik
atau polisiklik.
Beberapa
senyawa aromatik yang bukan merupakan turunan benzena disebut dengan heteroarena, senyawa-senyawa ini
mengikuti Aturan Hückel. Pada senyawa-senyawa ini, paling
sedikit ada satu atom karbon yang digantikan oleh atom lainnya, misalnya oksigen, nitrogen, atau sulfur. Salah satu contohn senyawanya adalah
furan, sebuah
senyawa heterosiklik cincin yang mempunyai 5 anggota, salah satunya atom oksigen. Contoh
lainnya adalah piridina, sebuah senyawa heterosiklik cincin dengan 6 anggota,
salah satunya atom nitrogen.
Substitusi aromatik
Pada
substitusi aromatik, 1 substituen pada cincin arena (biasanya hidrogen) akan
digantikan dengan substituen lainnya. 2 tipe utama adalah substitusi aromatik
elektrofilik (reagen
aktifnya elektrofil) dan substitusi aromatik nukleofilik (reagennya nukleofil). Pada substitusi aromatik radikal-nukleofilik, reagen aktifnya berupa radikal. Salah satu
contohnya adalah nitrasi dari asam salisilat.
Nitrasi
dari asam salisilat
Harris Fadillah
Apakah yang disebut
dengan bilangan oktan?
Bilangan oktan (octane
number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan
sewaktu terbakar dalam mesin.
