Post on 20-Jan-2016
description
MENENTUKAN BP DAN IBP
1. Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :
- Menjelaskan pengertian dan peranan titik didih petroleum ether dan bensin
berdasarkan ASTM D-86
- Menentukan titik didih yang dimiliki oleh petroleum ether dan bensin
- Menyelesaikan perhitungan untuk menentukan panas laten penguapan
2. Alat dan Bahan yang digunakan
Alat yang digunakan
- Double necked round bottom flask
- Heating mantel, 1000 ml
- Distillation top after clasein
- Liebig cooler
- Distilation adapter
- Graduated cylinder, 100 ml
- Thermometer
- Water batch
- Klem
- Bisshed
- Joint clip
Bahan yang digunakan
- Petroleum eter
3. Dasar Teori
A. Analisa Minyak Bumi
Metode yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan terhadap
minyak dan produknya adalah :
1. ASTM (American Society for Testing Material)
2. API (American Petroleum Institute)
3. IP (Institude de Petrol)
4. ISI (Indian Spesification Institute)
a. Distilasi ASTM
Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk gasoline, nafta
dan kerosin adalah dengan metode ASTM D-86, untuk bensin alam dengan
ASTM D-216, dan untuk gas oil dengan ASTM D-158. Distilasi laboratorium
dilakuakn pada volume 100 ml dengan kecepatan tetesan yang keluar adalah 5
ml/menit. Suhu uap mula – mula menetes (setelah mengembun) disebut IBP
(Initial Boiling Pint).
Distilasi ASTM merupakan informasi untuk operasi di kilang bagaimana
fraksi – fraksi seperti komponen gasoline, bahan bakar jet, minyak diesel dapat
diambil dari minyak mentah yang disajikan melalui kinerja dan volatilitas dalam
bentuk persen penguapannya.
b. Panas Laten Penguapan
Panas laten penguapan yang lazim disebut panas laten didefinisikan
sebagai panas yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 lb cairan pada titik didihnya
pada tekanan atmosfer. Penguapan dapat terjadi pada tekanan lain atau suhu lain.
Panas laten berubah dengan berubahnya suhu atau tekanan dimana terjadi
penguapan. Panas laten pada tekanan atmosfir untuk fraksi minyak bumi dapat
dilihat pada grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.
c. Titik Didih
Sifta – sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai
hubungan yang erat dengan titik didih rata – rata seperti terlihat pada Table 1.
Titik didih rata – rata (MABP = Molal Average Boiling Point) lebih memuaskan
dibandingkan dengan penguapan. Hubungan titik didih rarta – rata dapat dilihat
pada grafik 5-4 dan 5-5 Nelson.
Titik didih rata – rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling
Point) langsung dapat dihitungdari data distilasi dalam bentuk persen volume
distilat terhadap suhu penguapan, baik pada distilasi TBP maupun distilasi ASTM
seperti terlihat pada Tabel 2.
Table 1. Hubungan titik didih dan sifat fisik
No Macam Titik Didih Sifat – sifat fisik
1 Titik didih rata – rata volume
(VABP)
Viskositas dan panas jenisn ( dan Cp)
2 Titik didih rarta – rata berat
(WABP)
Suhu kritis nyata (Tc)
3 Titik didih rata – rata molal
(MABP)
Suhu kritis pseudo (T/Tc+) dan
ekspansi termis (kt+)
4 Titik didih rata – rata (MnABP) Berat molekul (M), factor karakteristik
(K), berat jenis (ρ), tekanan kritis
pseudo (P/+Pc) dan panas pembakaran
(Hc)
Tabel 2. VABP berbagai minyak
Jenis Minyak Grafik Distilasi
TBP ASTM
Minyak Mentahtv¿
t 20+t 50+ t 703
tv = t 30+t 50+ t 70
3
Fraksi – fraksitv =
t 0+4 t 50+t 1006
tv = t 10+2 t 50+t 90
4
Titik didih rata – rata yang lain dapat dihitung menggunakan VABP dan
sudut garis miring (slpoe) dari grafik 5 – 4 dan 5 – 5 Nelson. Slpoe dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut : S = t 70−t 1070−10
, oF / %
Hubungan antara titik didih rata – rata molal ( MABP) dan titik didih rata – rata
volumetrik (VABP) terhadap sifat – sifat fisik lain seperti o API gravity, berat
molekul, faktor karakteristik, suhu kritis dan tekanan kritis, dapat dilihat pada
grafik 5 – 9 s/d 5 – 12 Nelson.
B. Spesifikasi Produk Kilang
Persyaratan diperlukan untuk menentukan spesifikasi minyak, fraksi serta
produk – produk kilang dimana produk kilang berbeda satu sama lainnya. Pada
topik ini akan dibahas tiga produk utama kilang yaitu mogas, kerosine dan minyak
diesel.
1. Mogas ( motor gasoline)
Persyaratan umum untuk gasoline atau bensin antara lain ;
a. Bebas air, getah minyak dan sulfur korosif
b. Mempunyai ketukan uap yang minimum
c. Pemanasan dan akselarisanya lebih muda
d. Mempunyai kualitas anti ketukan
e. Dapat diencerkan sendiri dalam silinder mesin
2. Kerosine
Kerosine yang banyak dipakai sebagai minyak untuk keperluan rumah
tangga tidak hanya mempunyai kualitas pembakaran yang layak, tetapi harus juga
aman untuk dibawa dan dapat dipakai untuk keperluan lampu dan kompor. Secara
umum kerosine harus bebas dari air, zat aditif, getah minyak dan zat – zat terlarut.
Kerosine yang lebih dikenal sebagai minyak pemanas merupakan produk
kilang yang murni mempunyai spesifikasi standar yaitu :o API gravity : 43 – 45
Jarak didih : 350 – 550 oF
3. Minyak Diesel
Karakteristik yang utama dari minyak diesel adalah kebersihannya,
kualitas penyalaan, fluiditas, volaritas dan atomisasi. Kebersihan minyak diesel
meliputi residu karbon dan kandungan sulfur yang terdapat dalam minyak.
Kualitas penyalaan yang baik dinyatakan dengan pengukuran bilangan setana
(cetane number) atau indeks diesel yang ditunjukan dengan mudah tidaknya mesin
di start pada suhu rendah, tekanan mesin yang rendah, tekanan mesin yang rendah
dan operasi mesin yang halus. Fluiditas dan atomisasi minyak diesel ditandai
dengan titik tuang (pour point) dan viskositas minyak yang rendah, namun tidak
demikian rendah sehingga menyebabkan kesulitan pelumasan pada injector,
kebocoran dan efisiensi yang rendah. Volatilitas minyak ditandai dengan titik
nyala, residu karbon, dan distilasi.
Di indonesia minyak diesel dijual dalam 2 kategori yaitu minyak diesel
untuk kendaraan bermotor (ADO = automotive diesel oil).
C. Petroleum Eter
Petroleum eter juga dikenal sebagai bensin adalah sekelompok
berbagai volatile, mudah terbakar , cairan hidrokarbon campuran yang digunakan
terutama sebagai pelarut nonpolar. Petroleum eter bukan merupakan eter seperti
dietil eter, namun sejenis hidrokarbon ringan
Petroleum eter diperoleh dari minyak kilang sebagai bagian dari
distilat yang merupakan penengah antara ringan nafta dan berat minyak tanah.
Memiliki berat jenis antara 0,6 dan 0,8 tergantung pada komposisinya. Dan
memiliki titik didih pada 40°C sampai 70°C (Williamson:26-27)
D. Klasifikasi Minyak Bumi
Minyak bumi diklasifikasikan menjadi beberapa jenis. Klasifikasi ini sangat
penting artinya, yaitu untuk mengetahui sifat minyak bumi, sehingga berguna
untuk memprediksi produk yang akan dihasilkan. Komponen hidrokarbon dalam
minyak bumi dibedakan atas struktur hidrokarbon dan non hidrokarbon.
Perbedaan komposisi ini akan menyebabkan perbedaan sifat minyak bumi, yaitu
perbedaan susunan hidrokarbon, SG, oAPI, volatilitas, flash point, distilasi dan
sebagainya. Oleh karena itu klasifikasi minyak bumi didasarkan pada perbedaan
sifat tersebut. Tujuan klasifikasi adalah untuk mengetahui komponen hidrokarbon
dalam minyak bumi.
Minyak bumi diklasifikasikan atas :
- Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity 60/60oF (SG 60/60oF)
- Klasifikasi berdasarkan Sifat Penguapan (Volatility)
- Klasifikasi berdasarkan Kadar Belerang
- Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik, KUOP (Nelson, Watson &
Murphy)
- Klasifikasi menurut US Bureau of Mines (Lane & Garton)
- Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (CI)
- Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)
1. Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity 60/60oF (SG 60/60 oF)
Specific Gravity (SG) minyak bumi berkisar antara 0,8000 – 1,0000. Besarnya SG
untuk tiap minyak bumi sangat erat hubungannya dengan struktur molekul
hidrokarbon, dan pula kandungan Sulfur dan Nitrogen. Makin kecil SG minyak
bumi itu akan menghasilkan produk ringan makin besar, dan sebaliknya.
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Specific Gravity
Minyak Bumi SG 60/600F
Ringan < 0,830
Medium Ringan 0,830 - 0,850
Medium Berat 0,850 - 0,865
Berat 0,865 - 0,905
Sangat Berat > 0,95
2. Klasifikasi berdasarkan Sifat Penguapan (Volatility)
Sifat penguapan minyak bumi dijadikan ukuran dalam klasifikasi ini. Sebagai
ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah jumlah fraksi ringan dinyatakan
dalam % volume yang terkandung di dalam minyak bumi itu yang diperoleh dari
hasil distilasi sampai suhu 300 oC.
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Sifat Penguapan (volatility)
Minyak BumiFraksi Ringan %
Vol
Ringan > 50
Minyak BumiFraksi Ringan %
Vol
Sedang 20 - 50
Berat < 20
3. Klasifikasi berdasarkan Kadar Belerang (% massa).
Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah kadar Sulfur dalam
minyak bumi, dinyatakan dalam % massa yang terkandung dalam minyak bumi
itu yang diperoleh dari hasil pengujian di laboratorium dengan menggunakan
metode standar ASTMD 1552 ( atau dengan metode standar yang lain).
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Kadar Sulfur (ASTMD 1552)
Minyak BumiKadar Sulfur, %
massa
Ringan < 0,1
Sedang 0,1 - 2,0
Berat > 2,0
4. Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik KUOP
Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah akar pangkat tiga dari
pengukuran titik didih rata – rata suatu minyak bumi dibagi dengan SG 60/60oF.
Dirumuskan :
K = faktor karakteristik (KUOP)
T = titik didih rata – rata , oRankine (= oF + 460)
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Faktor Karakteristik (KUOP)
KUOP Klasifikasi
10,1 - 10,5 aromatik
KUOP Klasifikasi
10,5 - 11,5 naftenik
11,5 - 12,1 campuran
12,1 - 12,9 parafinik
5. Klasifikasi berdasarkan US Bureau of Mines
Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah SG 60/60 oF dari dua
fraksi yang dihasilkan dari distilasi minyak bumi itu dilakukan mula – mula pada
tekanan atmosfer dan kemudian distilasi dilanjutkan pada tekanan absolut 40 mm
Hg, yang terkandung dalam minyak bumi yang diperoleh dari hasil pengujian di
laboratorium dengan menggunakan metode standar ASTMD 2892
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut US Bureau of Mines
Klasifikasi Kunci Fraksi I Kunci Fraksi I
SG 60/60 0F 0API SG 60/60 0F 0API
Parafinic- Parafinic < 0,825 > = 40 < 0,876 > = 30
Parafinic - Intermediate < 0,825 > = 40 0,876 - 0,934 20 - 30
Intermediate - Parafinic 0,825 - 0,860 33 - 40 < 0,876 > = 30
Intermediate - Intermediate 0,825 - 0,860 33 - 40 0,876 - 0,934 20 - 30
Intermediate-Naphtenic 0,825 - 0,860 33 - 40 > 0,934 < = 20
Naphtenic-Intermediate > 0,860 < = 33 0,876 - 0,934 20 - 30
Naphtenic - Naphtenic > 0,860 < = 33 > 0,934 < = 20
Parafinic - Naphtenic < 0,825 < = 40 > 0,934 < = 20
Naphtenic - Parafinic > 0,860 < = 33 < 0,876 > = 30
6. Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (Correlation Index)
Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukur SG
60/60 oF minyak bumi dan menghitung titik didih rata – rata distilasi minyak bumi
(ASTMD 86)
Dirumuskan :
dimana : T = titik didih rata – rata, oKelvin (= oC + 273)
SG = Specific Gravity 60/60 oF
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Correlation Index ( CI )
Correlation
IndexKlasifikasi
0 Hidrokarbon Seri Normal Parafin
100 Hidrokarbon Benzene
0 - 15Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah
Parafinic
15 - 50Hidrokarbon yang dominan adalah Naftenic, atau
campuran Parafinic, Naftenic dan Aromatic
> 50Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah
aromatic
7. Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)
Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukur SG
60/60 oF minyak bumi dan mengukur viscosity minyak bumi (viscosity Saybolt).
Klasifikasi VGC ini digunakan untuk fraksi minyak lumas.
Dirumuskan :
dimana : SG = Specific Gravity 60/60 oF
V = Viscosity pada 100 oF (38 oC), SSU
Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi Menurut Viscocity Gravity Constant
(VGC)
VGC Klasifikasi
0,800 - 0,840 Hidrokarbon Parafinic
0,840 - 0,876 Hidrokarbon Naftenic
0,876 - 1,00 Hidrokarbon Aromatic
E. Evaluasi Minyak Bumi
Tujuan Evaluasi Minyak Bumi adalah menentukan potensi atau tidaknya minyak
bumi sebagai bahan baku kilang. Cakupan Evaluasi Minyak Bumi meliputi
Pengujian/analisis sifat umum minyak bumi, Distilasi TBP (pemotongan suhu
untuk memperoleh fraksi) dan Kurva distilasi TBP
1. Distilasi TBP (True Boiling Point), ASTMD 2892
Kegunaan distilasi TBP untuk prediksi kondisi operasi kilang, jumlah yield dan
mutu produk minyak bumi. Jumlah sampel yang diperlukan antara 4 – 5 liter.
Dilakukan pada 2 (dua) tahapan suhu, yaitu suhu pada tekanan atmosfer (narrow
cut) kemudian dilanjutkan pada suhu tekanan vakum (wide cut). Suhu tekanan
atmosfer untuk fraksi ringan, sedang suhu tekanan vakum untuk fraksi berat.
· Fraksi ringan (distilasi TBP narrow cut) :
1. Fraksi Nafta : IBP – 150 oC
2. Fraksi Kerosine : 150 – 250 oC
· Fraksi berat (distilasi TBP wide cut) :
1. Fraksi Gasoil : 250 – 350 oC
2. Residue : > 350 oC
Tipe Analisis Minyak Bumi
Tipe analisis Minyak Bumi meliputi :
Tipe A (tipe analisis cepat)
Tipe analisis A yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan untuk memberikan
informasi sehubungan dengan minyak bumi yang baru diketemukan.
Analisis meliputi :
– Pengujian sifat umum minyak bumi
– Klasifikasi minyak bumi
Tipe B (tipe analisis sederhana)
Tipe analisis B yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan memberikan
informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak yang baru
diketemukan.
Analisis meliputi :
– Pengujian sifat umum minyak bumi
– Klasifikasi minyak bumi
– Distilasi TBP narrow cut (hanya sampai fraksi kerosine)
Tipe C (tipe analisis sedang)
Tipe analisis C yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan memberikan
informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak bumi yang
sedang diproduksi maupun yang dipasarkan.
Analisis meliputi :
– Pengujian sifat umum minyak bumi
– Klasifikasi minyak bumi
– Distilasi TBP narrow cut dan wide cut (sampai fraksi minyak solar)
– Analisis fraksi – fraksi dari TBP
Tipe D (tipe analisis lengkap)
Tipe analisis D yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan untuk memberikan
informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak bumi akan
diolah
Analisis meliputi :
– Pengujian sifat umum minyak bumi
– Klasifikasi minyak bumi
– Distilasi TBP narrow cut dan wide cut (sampai fraksi minyak solar)
– Analisis fraksi – fraksi dari TBP
– Analisis logam (V, Pb, Ni, Cu, Na, dan lain – lain)
4. Langkah Kerja
Prosedur percobaan dilaksanakan sebagai berikut:
1. Menyusun alat seperti pada gambar 1
2. Memberikan silicon grease pada setiap sambungan alat
3. Mengisi bottom flask 100 ml dengan Petroleum Spirit
4. Menghidupkan air pendingin
5. Menghidupkan heating mantel dan panaskan secara perlahan-lahan
6. Bila mulai mendidih, mencatat temperatur tetesan pertama distilat
7. Menjaga laju pemanas secara berhati-hati
8. Setiap 10 ml penambahan volume distilat, pembacaan suhu pada
termometer dicatat, atau sebaliknya
9. Distilasi selesai setelah tidak ada tetesan lagi, mencatat temperaturnya
10. Titik didih akhir temperatur paling tinggi yang terbaca pada termometer
adalah pada volume 5 ml bensin
5. Data Pengamatan
Volume Temperatur Cair (oC) Temperatur Uap (oC)
0 47 43
10 50 44
20 51 47
30 52 48
40 53 49
50 54 51
60 55 52
7. Analisa Data
Pada praktikum kali ini, dilakukan penentuan nilai Boiling Point (BP),
Initial Boiling Point (IBP) dan Final Boiling Point (FBP) pada fraksi minyak
bumi, yaitu Petroleum Eter. Penentuan ini dilakukan dengan cara distilasi. Pada
dasarnya, distilasi merupakan suatu metode pemisahan beberapa komponen
berdasarkan kemudahannya menguap, atau titik didihnya. Namun pada
praktikum kali ini, hanya digunakan satu komponen, karena tujuannya
bukanlah untuk dipisahkan, namun untuk mengetahui titik didih dari komponen
tersebut (Petroleum eter). Petroleum Eter merupakan fraksi minyak bumi
dengan rentang titik didihnya adalah di antara 40-70(oC). Maka water bath
diatur pada suhu 70(oC), lalu dipasang termometer pada bagian samping dan
atas labu leher dua untuk mengukur temperatur cairan (pada bagian samping)
dan temperatur uap (pada bagian atas).
Karena titik didihnya yang tidak terlalu tinggi, maka tetesan pertama
terjadi tidak terlalu lama. Saat terjadi tetesan pertama inilah, diukur temperatur
cairan dan temperatur uapnya, yang merupakan nilai dari Initial Boiling Point
(IBP). Kemudian temperatur tersebut diukur setiap jumlah volume distilat
mencapai kecepatan 10 ml. Praktikum dilakukan hingga volume volume
distilat mencapai 60 mL, dan pada tetesan terakhir inilah didapat nilai Final
Boiling Point (FBP). Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara volume distilat
(sebagai sumbu x) dengan temperatur uap dan cairan dari distilat (sebagai
sumbu y). Dapat dilihat bahwa hubungan antara ketiganya adalah linear.
Semakin banyak volume distlat, semakin tinggi temperatur cairan dan
temperatur uapnya. Dari data percobaan, ddidapat bahwa nilai Initial Boiling
Point untuk temperatur cairan adalan 47(oC), sedangkan untuk temperatur uap
adalah 43(oC). Sementara untuk nilai Final Boiling Point temperatur cairan
adalah 55(oC), dan untuk temperatur uap adalah 52(oC).
8. Kesimpulan
Dari percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa:
1. Mahasiswa mampu menentukan titik didih Petroleum Eter
2. Mahasiswa mampu menentukan panas laten penguapan
3. Didapat data:
BP = 40-70(oC)
IBP = 47(oC)
FBP = 55(oC)
DAFTAR PUSTAKA
K. A Ridwan, Fadarina. 2013. Penuntun Praktikum Teknologi Minyak Bumi. Polsri: Palembang
http://rozicaca.blogspot.com/2011/11/ekstraksi.html diakses pada 16 April 2013
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/petroleum+ether diakses pada 16 April
2013
http://www.iatekunsri.com/index.php/keteknikkimiaan/minyak-dan-gas-bumi/93-
pengetahuan-minyak-dan-gas-bumi-1-crude-oil?start=1 diakses pada 16 April 2013
GRAFIK
0 10 20 30 40 50 60 7040
42
44
46
48
50
52
54
56
Grafik Hubungan Antara Volume dan Temperatur
Temperatur Cair (oC)Temperatur Uap (oC)
Volume (mL)
Tem
pera
tur (
C)