CRUDE OIL

http://iatekunsri.com/keteknikkimiaan/minyak-dan-gas-bumi/93-pengetahuan-minyakdan-gas-bumi-1-crude-oil.html?showall=11. Komposisi Minyak BumiMinyak bumi atau crude oil adalah senyawaan hidrokarbon dan non-hidrokarbon yang terdapat di dalam bumi. Minyak bumi berwarna coklat kehitaman sampai hitam, dalam bentuk cair dan terdapat gasgas yang melarut di dalamnya, dengan berat jenis berkisar antara0,8000 1,0000.Unsur kimia penyusun minyak bumi adalah :

unsur mayoradalah karbon dan hidrogen (disebut unsur hidrokarbon), dan

unsur minoradalah sulfur, nitrogen, oksigen, halogen dan logam (disebut unsur non-hidrokarbon)

Besarnya kandungan (konsentrasi) unsur tersebut dalam berbagai macam minyak bumi, seperti ditunjukkan pada Tabel dibawah ini :

Sifat minyak bumi antara satu dengan ainnya berbedabeda, dari yang ringan (encer) sampai pada yang berat (kental). Hal ini sangat bergantung pada jenis dan besarnya kandungan komponen (unsur) di dalam minyak bumi.

Tabel : Kisaran kandungan unsur unsur dalam Minyak BumiUnsurKonsentrasi (% wt)

Karbon (C)83 - 87

Hidorgen (H)10 - 14

Sulfur (S)0.05 - 6,0

Oksigen (O)0.05 - 1,5

Nitrogen (N)0,1 - 2,0

Logam10-5- 10-2

Diharapkan bahwa minyak bumi mengandung unsur non-hidrokarbon dalam jumlah sekecil mungkin. Makin kecil kandungannya mempunyai nilai ekonomi makin tinggi, karena dengan kandungan yang kecil tidak memerlukan biaya yang tinggi dalam proses pengolahannya ataupun dalam pemenuhan spesifikasi produk yang dihasilkan.

2. Komponen Minyak BumiKomponen Minyak bumi terdiri dari :

KomponenHidrokarbon(HC, hydrocarbon)

Komponennon-Hidrokarbon

2.1 Komponen HidrokarbonMinyak bumi merupakan campuran dari beratusratus senyawaan hidrokarbon, yang dikelompokan atas hidrokarbonparafin, naftendanaromat.

Jumlah atom karbon dalam minyak bumi mulai dari metana (satu atom karbon dalam molekulnya) sampai 60 atau lebih, dengan berat molekul 16 sampai 850 atau lebih.

1. Hidrokarbon parafin, mulai dari metana yaitu senyawaan hidrokarbon yang paling kecil dengan 1 atom karbon sampai senyawaan hidrokarbon besar dengan 42 atom karbon (berat molekul 590) atau lebih. Hidrokarbon parafin terdiri dari normal parafin dan isoparafin

2. Hidrokarbon naften, mulai dari mono naften sampai poli naften

3. Hidrokarbon aromat, mulai dari mono inti benzena sampai poli inti benzena.

Hidrokarbon Parafinadalah hidrokarbon jenuh dengan ikatanC CdanC Hdengan struktur rantai atom C terbuka. HC parafin mempunyai titik didih paling rendah diantara hidrokarbon naften dan aromatik. Oleh karena itu banyak terdapat pada fraksi ringan.

Sifat sifat :

nilai kalor tinggi (btu/lb),

SG rendah,

API gravity tinggi

tahan terhadap oksidasi,

mudah untuk dipecah (cracking) dalam proses perengkahan panas ( thermal cracking ) maupun proses perengkahan katalis (catalytic cracking) artinya proses cracking itu berjalan pada suhu yang relative rendah dibanding dengan senyawaan hidrokarbon naften dan aromat.

Rumus CnH2n+2Hidrokarbon parafin, baik normal parafin maupun parafin cabang (iso parafin) rumusnya adalahCnH2n+2.

Hidrokarbon Naften, terdiri dari mononaften dan polinaften.

Hidrokarbon naften adalah hidrokarbon jenuh dengan ikatanC CdanC Hdengan struktur rantai atom C tertutup. Struktur molekulnya terdiri mononaften dan polinaften.

Sifat sifat :

Hidrokarbon naften mempunyai sifat sifat diantara hidrokarbon parafin dan hidrokarbon aromat. Hidrokarbon naften disebut pula sikloparafin atau siklo alkana. Dibandingkan dengan hidrokarbon parafin, hidrokarbon ini lebih stabil karena mempunyai rantai atom C tertutup sedang hidrokarbon parafin rantai atom C nya terbuka.

Rumus : CnH2n + 2 2RNHidrokarbon naften, rumusnya adalahCnH2n + 2 2RN, dimana RN adalah cincin naften dalam molekul.

Contoh pada gambar di bawah ini :

Hidrokarbon Aromatik, terdiri dari monoaromat dan poliaromat

Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon jenuh dengan ikatanC C, C = CdanC H. Dikatakan hidrokarbon jenuh karena senyawa aromatik :

tidak dapat bereaksi dengan larutan brom, dan atau

tidak dapat bereaksi dengan larutan KMnO4 alkalis.

Hidrokarbon aromat ini mempunyai struktur rantai atom C tertutup berikatan rangkap dua dan tunggal yang saling bergantian (selangselingselang atau selingselangseling) diantara kedua atom C yang berdekatan.

Sifat sifat :

Dibandingkan dengan hidrokarbon parafin dan hidrokarbon naften, bahwa hidrokarbon aromat kurang stabil dan dapat bereaksi terutama dengan gas H2 menghasilkan naften.

Mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan dengan hidrokarbon parafin dan naften. Oleh karena itu banyak terdapat pada fraksi berat.

Nilai kalor rendah (btu/lb),

SG tinggi

API gravity rendah dan namun tahan terhadap oksidasi.

Memerlukan panas tinggi untuk proses thermal cracking ataupun catalytic cracking, menghasilkan naften dan parafin.dengan jumlah atom lebih kecil.

Rumus CnH2n +2 6RA 2RASHidrokarbon aromat rumusnya adalahCnH2n +2 6RA 2RAS, dimana RA = jumlah cincin aromatik dan RAS = jumlah cincin aromatik substansial. Sedang hidrokarbon campuran naften aromatik mempunyai rumusCnH2n +2RN 6RA 2RAS.Contoh pada gambar dibawah ini :

Benzene -- Monoaromat

Napthalene--Poliaromat

Atas dasar pembagian senyawaan hidrokarbon tersebut atasparafin, naftendanaromatik, dan campurannaftenaromatik, dapat digunakan untuk menentukan klasifikasi minyak bumi, yaitu minyak bumiparafinik, naftenik, aromatikdancampuran. Sedang senyawaan hidrokarbon olefin tidak terdapat dalam minyak bumi, hal ini disebabkan oleh proses penjenuhan olefin dalam minyak bumi itu sendiri oleh gas H2 yang melarut di dalamnya.

2.2 Komponen non-HidrokarbonKomponen nonhidrokarbon adalah senyawaan yang di dalam molekulnya disamping unsur karbon dan hidrogen terdapat unsur sulfur, oksigen, nitrogen, halogen atau logam. Senyawaan yang demikian disebut senyawaan hidrokarbon heteroatom. Sebagai senyawa organik, keberadaannya melarut dalam minyak bumi, sedang sebagai senyawa anorganik tidak melarut dalam minyak bumi melainkan larut dalam air sebagai emulsi.

Senyawaan Organik SulfurSenyawaan organik sulfur adalah senyawaan organik heteroatom terdiri dari atom karbon, atom hidrogen dan atom sulfur. Terdapatnya senyawaan sulfur dalam minyak bumi sangat berpengaruh dalam proses pengolahan, produk yang dihasilkan dan pada penyimpanan. Pengaruh tersebut adalah penyebab korosif dan berbau. Bila density suatu minyak bumi tinggi (0APIrendah), berpeluang kandungan sulfurnya tinggi.

Senyawaan Organik OksigenOksigen sebagai senyawaan organik dalam minyak bumi terdiri dari berbagai macam senyawaan, dan tidak jelas bagaimana senyawaan oksigen itu dapat terbentuk di dalam minyak bumi. Kandungan oksigen jumlah (total oxygen) dalam minyak bumi umumnya kurang dari 2 %wt. Kandungan oksigen dalam minyak bumi tidak menaik dengan kenaikan titik didih fraksi.

Walaupun kandungan sulfur maupun kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat berpengaruh pada berat jenis API (API gravity), namun tidak demikian halnya bahwa kandungan oksigen dalam minyak bumi tidak proprsional dengan berat jenis API. Hal ini disebabkan karena minyak bumi dimungkinkan berhubungan dengan udara sehingga terdapat oksigen yang bereaksi dengan unsurunsur yang terkandung dalam minyak bumi untuk menghasilkan senyawaan oksigen.

Senyawaan Nitrogen OrganikPada umumnya, kandungan nitrogen dalam minyak bumi adalah rendah, berada dalam kisaran konsentrasi 0,1 sampai 0,9 % wt walaupun beberapa minyak bumi mempunyai kandungan nitrogen sampai 2 %wt. Bagaimanapun untuk beberapa minyak bumi dengan kandungan nitrogen yang tidak terdeteksi ( not detectable ) atau dalam konsentrasi yang sangat kecil ( trace ) adalah tidak umum, bahkan minyak bumi jenis aspaltik mengandung nitrogen dalam jumlah yang sangat tinggi.

Konstituen LogamDalam minyak bumi terdapat kira kira 20 (dua puluh) unsur logam, dengan konsentrasi yang berbeda. Keberadaan logam dalam minyak bumi sangat menarik perhatian di dalam proses pengolahan walaupun kandungannya sangat kecil.

Pengaruh logam dalam minyak bumi adalah :

Meskipun dalam jumlah yang kecil, unsurunsur besi, tembaga dan terutama vanadium dan nikel, yang terdapat dalam umpan perengkahan katalitik mempunyai pengaruh terhadap aktifitas katalis dapat menghasilkan kenaikan pembentukan gas dan kokas (coke) dan menurunkan produk gasoline.

Dalam pembangkit tenaga pada suhu tinggi, misalnya turbin gas, terdapatnya konstituen logam terutama vanadium dalam bahan bakar, dapat menghasilkan kerak abu dalam rotor turbin, akan mengurangi kebersihan. Disamping itu terdapatnya vanadium juga menyebabkan korosi.

Abu yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan bata tahan api dapur sehingga menurunkan titik leburnya dan menyebabkan deteriorasi.

Residu abu yang tertinggal setelah pembakaran minyak bumi berupa konstituen logam ini, sebagian berasal dari senyawaan anorganik yang larut dalam air sebagai garamgaram klorida, kalium, magnesium dan kalsium, yang terdapat dalam fasa air yaitu dalam bentuk emulsi minyak bumi. Garamgaram ini dipisahkan dalam proses pengambilan garam (desalting operations ), dapat juga dengan cara penguapan air yang kemudian dicuci dengan air bebas garam, atau dengan cara memecah emulsi. Dengan cara ini, kandungan garam dalam minyak bumi dapat berkurang.

Kandungan abu jumlah (total ash ), adalah penjumlahan dari anorganometalik dan organometalik dari minyak bumi yang telah diambil garamnya (desalted crudes), berkisar dari 0,1 sampai 100 mg/liter.

Logam logam seperti seng, titanium, kalsium dan magnesium berada dalam bentuk koloidal tersuspensi. dengan sifat permukaan aktif yang teradsorp dalam permukaan airminyak dan cenderung stabil dalam emulsi. Sebaliknya logam logam seperti vanadium, tembaga, nikel dan sebagian besi ditemukan dalam minyak bumi sebagai senyawaan logam yang melarut dalam minyak bumi (oilsoluble compounds).

Temukan saya di Google+3. Klasifikasi Minyak BumiMinyak 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)3.1 Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity 60/60oF (SG 60/60oF)Specific Gravity (SG) minyak bumi berkisar antara0,8000 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 GravityMinyak BumiSG 60/600F

Ringan< 0,830

Medium Ringan0,830 - 0,850

Medium Berat0,850 - 0,865

Berat0,865 - 0,905

Sangat Berat> 0,95

3.2 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 suhu300oC.

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Sifat Penguapan (volatility)Minyak BumiFraksi Ringan % Vol

Ringan> 50

Sedang20 - 50

Berat< 20

3. 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

Sedang0,1 - 2,0

Berat> 2,0

3.4 Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik KUOPSebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah akar pangkat tiga dari pengukuran titik didih rata rata suatu minyak bumi dibagi denganSG 60/60oF.

Dirumuskan :

K = faktor karakteristik (KUOP)

T = titik didih rata rata ,oRankine (=oF + 460)

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Faktor Karakteristik (KUOP)KUOPKlasifikasi

10,1 - 10,5aromatik

10,5 - 11,5naftenik

11,5 - 12,1campuran

12,1 - 12,9parafinik

3.5 Klasifikasi berdasarkan US Bureau of MinesSebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalahSG 60/60oFdari dua fraksi yang dihasilkan dari distilasi minyak bumi itu dilakukan mula mula pada tekanan atmosfer dan kemudian distilasi dilanjutkan pada tekanan absolut40 mm Hg, yang terkandung dalam minyak bumi yang diperoleh dari hasil pengujian di laboratorium dengan menggunakan metode standarASTMD 2892.

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut US Bureau of MinesKlasifikasiKunci Fraksi IKunci Fraksi I

SG 60/600F0APISG 60/600F0API

Parafinic- Parafinic< 0,825> = 40< 0,876> = 30

Parafinic - Intermediate< 0,825> = 400,876 - 0,93420 - 30

Intermediate - Parafinic0,825 - 0,86033 - 40< 0,876> = 30

Intermediate - Intermediate0,825 - 0,86033 - 400,876 - 0,93420 - 30

Intermediate-Naphtenic0,825 - 0,86033 - 40> 0,934< = 20

Naphtenic-Intermediate> 0,860< = 330,876 - 0,93420 - 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

3.6 Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (Correlation Index)Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukurSG 60/60oFminyak 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 60/60oF

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Correlation Index ( CI )Correlation IndexKlasifikasi

0Hidrokarbon Seri Normal Parafin

100Hidrokarbon Benzene

0 - 15Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah Parafinic

15 - 50Hidrokarbon yang dominan adalahNaftenic, atau campuran Parafinic, Naftenic dan Aromatic

> 50Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah aromatic

3.7 Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukurSG 60/60oFminyak bumi dan mengukurviscosityminyak bumi (viscosity Saybolt).

Klasifikasi VGC ini digunakan untuk fraksi minyak lumas.

Dirumuskan :

dimana : SG = Specific Gravity 60/60oF

V = Viscosity pada 100oF (38oC), SSU

atau :

dimana : SG = Specific Gravity 60/60oF

V = Viscosity pada 210oF (99oC), SSU

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi Menurut Viscocity Gravity Constant (VGC)VGCKlasifikasi

0,800 - 0,840Hidrokarbon Parafinic

0,840 - 0,876Hidrokarbon Naftenic

0,876 - 1,00Hidrokarbon Aromatic

4. Evaluasi Minyak BumiTujuan 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) danKurva distilasi TBP

4.1 Distilasi TBP (True Boiling Point), ASTMD 2892Kegunaan 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. FraksiNafta: IBP 150oC

2. FraksiKerosine: 150 250oC

Fraksi berat (distilasi TBP wide cut) :1. FraksiGasoil: 250 350oC

2.Residue: > 350oC

4.2 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)