PEMBENTUKAN MINYAK BUMI

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 (cracking)

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

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

Alkilasi adalah penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya, penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.

• Coking

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 :

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

C.  Bensin

Bensin, atau Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada) adalah cairan bening, agak kekuning-kuningan, dan berasal dari pengolahan minyak bumi yang sebagian besar digunakan sebagai bahan bakar di mesin pembakaran dalam. Bensin juga dapat digunakan sebagai pelarut, terutama karena kemampuannya yang dapat melarutkan cat. Sebagian besar bensin tersusun dari hidrokarbon alifatik yang diperkaya dengan iso-oktana atau benzena untuk menaikkan nilai oktan. Kadang-kadang, bensin juga dicampur dengan etanol sebagai bahan bakar alternatif.

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:

Premium, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 88. ^[2]

Pertamax, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 92.

Pertamax Plus, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 95.

Pertamax Racing, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 100.

 Khusus untuk kebutuhan balap mobil.

Primax 92, produksi Petronas yang memiliki Oktan 92.

Primax 95, produksi Petronas yang memiliki Oktan 95.

Super 92, produksi Shell yang memiliki Oktan 92.

Super Extra 95, produksi Shell yang memiliki Oktan 95. ^[3]

Performance 92, produksi Total yang memiliki Oktan 92.

Performance 95, produksi Total yang memiliki Oktan 95.

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.