BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Makalah mengenai “Minyak Bumi” kami susun sebagai tugas untuk melengkapi

pelajaran kimia. Meteri yang terdapat dalam makalah ini berdasarkan informasi-informasi

yang telah kami susun dari Internet dan koran-koran.

Makalah yang berisi minyak bumi terdiri dari beberapa bagian:

1) Asal minyak bumi

2) Cara pengolahan minyak bumi

3) Fraksi-fraksi minyak bumi dan

4) Manfaat minyak bumi

1.2 Pembatasan Masalah

Adapun yang menjadi permasalahan adalah bagaimana proses dalam pencarian

minyak bumi yang tidak setiap orang tahu.

1.3 Tujuan Pembahasan

Untuk pemenuhan tugas mata pelajaran kimia. Juga sebagai pembelajaran bagi

pihak-pihak yang membutuhkan informasi-informasi mengenai minyak bumi ini.

1

BAB 2

PEMBAHASAN

Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori

pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak

bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi

lainnya. Karena saya adalah seorang chemist, maka pendekatan yang saya lakukan lebih

banyak kepada aspek kimianya daripada dari aspek geologi. 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 :

1. Teori Biogenesis (Organik)

Macqiur (Perancis, 175 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 (193 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.”

2. 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 2).

2

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 menyatakan bahwa : “The type of oil is dependent on the position

in the depositional basin, and that the oils become lighter in going basinward in any

horizon. It certainly seems likely that the depositional environment would determine the

type of oil formed and could exert an influence on the character of the oil for a long time,

even thought there is evolution” 2).

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

akhir-nya menjadi fosil

yang dapat terbakar.

Bahan bakar fosil ini

jumlahnya hanya kecil

3

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 sebagal 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 akan mengalami 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.

4

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

5

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 se-

jauh 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

bu-mi, akan ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang

diten-tukan 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.

6

2.1 Asal Usul Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan campuran berbagai macam zat organik, tetapi

komponen pokoknya adalah hidrokarbon. Minyak bumi disebut juga minyak mineral

karena diperoleh dalam bentuk campuran dengan mineral lain. Minyak bumi tidak

dihasilkan dan didapat secara langsung dari hewan atau tumbuhan, melainkan dari fosil.

Karena itu, minyak bumi dikatakan sebagai salah satu dari bahan bakar fosil. Beberapa

ilmuwan menyatakan bahwa minyak bumi merupakan zat abiotik, yang berarti zat ini

tidak berasal dari fosil tetapi merupakan zat anorganik yang dihasilkan secara alami di

dalam bumi. Namun, pandangan ini diragukan secara ilmiah karena hanya memiliki

sedikit bukti yang mendukung.

2.2 Komposisi Minyak Bumi

Minyak bumi memiliki campuran senyawa hidrokarbon sebanyak 50-98% berat, sisanya

terdiri atas zat-zat organik yang mengandung belerang, oksigen, dan nitrogen serta senyawa-

senyawa anorganik seperti vanadium, nikel, natrium, besi, aluminium, kalsium, dan magnesium.

Secara umum, komposisi minyak bumi dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1. Komposisi Elemental Minyak Bumi

Komposisi Persen

Karbon (C) 84 – 87

Hidrogen (H) 11 – 14

Sulfur (S) 0 – 3

Nitrogen (N) 0 – 1

Oksigen (O) 0 – 2

Berdasarkan kandungan senyawanya, minyak bumi dapat dibagi menjadi

golongan hidrokarbon dan non-hidrokarbon serta senyawa-senyawa logam.

1. Hidrokarbon

Golongan hidrokarbon-hidrokarbon yang utama adalah parafin, olefin, naften, dan

aromat.

7

1.1. Parafin

adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh berantai lurus (alkana), CnH2n+2.

Contohnya adalah metana (CH4), etana (C2H6), n-butana (C4H10), isobutana (2-metil

propana, C4H10), isopentana (2-metilbutana, C5H12), dan isooktana (2,2,4-trimetil

pentana, C8H18). Jumlah senyawa yang tergolong ke dalam senyawa isoparafin jauh

lebih banyak daripada senyawa yang tergolong n-parafin. Tetapi, di dalam minyak bumi

mentah, kadar senyawa isoparafin biasanya lebih kecil daripada n-parafin.

1.2. Olefin

Olefin adalah kelompok senyawa hidrokarbon tidak jenuh, CnH2n. Contohnya

etilena (C2H4), propena (C3H6), dan butena (C4H8).

1.3. Naftena

Naftena adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang membentuk struktur cincin

dengan rumus molekul CnH2n. Senyawa-senyawa kelompok naftena yang banyak

ditemukan adalah senyawa yang struktur cincinnya tersusun dari 5 atau 6 atom karbon.

Contohnya adalah siklopentana (C5H10), metilsiklopentana (C6H12) dan sikloheksana

(C6H12). Umumnya, di dalam minyak bumi mentah, naftena merupakan kelompok

senyawa hidrokarbon yang memiliki kadar terbanyak kedua setelah n-parafin.

1.4. Aromatik

Aromatik adalah hidrokarbon-hidrokarbon tak jenuh yang berintikan atom-atom

karbon yang membentuk cincin benzen (C6H6). Contohnya benzen (C6H6), metilbenzen

(C7H8), dan naftalena (C10H8). Minyak bumi dari Sumatera dan Kalimantan umumnya

memiliki kadar aromat yang relatif besar.

8

2. Non Hidrokarbon

Selain senyawa-senyawa yang tersusun dari atom-atom karbon dan hidrogen, di

dalam minyak bumi ditemukan juga senyawa non hidrokarbon seperti belerang, nitrogen,

oksigen, vanadium, nikel dan natrium yang terikat pada rantai atau cincin hidrokarbon.

Unsur-unsur tersebut umumnya tidak dikehendaki berada di dalam produk-produk

pengilangan minyak bumi, sehingga keberadaannya akan sangat mempengaruhi langkah-

langkah pengolahan yang dilakukan terhadap suatu minyak bumi.

2.1. Belerang

Belerang terdapat dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S), belerang bebas (S),

merkaptan (R-SH, dengan R=gugus alkil), sulfida (R-S-R’), disulfida (R-S-S-R’) dan

tiofen (sulfida siklik). Senyawa-senyawa belerang tidak dikehendaki karena :

a. menimbulkan bau tidak sedap dan sifat korosif pada produk pengolahan.

b. mengurangi efektivitas zat-zat bubuhan pada produk pengolahan.

c. meracuni katalis-katalis perengkahan.

d. menyebabkan pencemaran udara (pada pembakaran bahan bakar minyak, senyawa

belerang teroksidasi menjadi zat-zat korosif yang membahayakan lingkungan, yaitu SO2

dan SO3).

2.2. Nitrogen

Senyawa-senyawa nitrogen dibagi menjadi zat-zat yang bersifat basa seperti 3-

metilpiridin (C6H7N) dan kuinolin (C9H7N) serta zat-zat yang tidak bersifat basa seperti

pirol (C4H5N), indol (C8H7N) dan karbazol (C12H9N). Senyawa-senyawa nitrogen

dapat mengganggu kelancaran pemrosesan katalitik yang jika sampai terbawa ke dalam

produk, berpengaruh buruk terhadap bau, kestabilan warna, serta sifat penuaan produk

tersebut.

2.3. Oksigen

9

Oksigen biasanya terikat dalam gugus karboksilat dalam asam-asam naftenat

(2,2,6-trimetilsikloheksankarboksilat, C10H18O2) dan asam-asam lemak (alkanoat),

gugus hidroksi fenolik dan gugus keton. Senyawa oksigen tidak menyebabkan masalah

serius seperti halnya senyawa belerang dan senyawa nitrogen pada proses-proses

katalitik.

3. Senyawa logam

Minyak bumi biasanya mengandung 0,001-0,05% berat logam. Kandungan logam

yang biasanya paling tinggi adalah vanadium, nikel dan natrium. Logam-logam ini

terdapat bentuk garam terlarut dalam air yang tersuspensi dalam mimyak atau dalam

bentuk senyawa organomental yang larut dalam minyak. Vanadium dan nikel merupakan

racun bagi katalis-katalis pengolahan minyak bumi dan dapat menimbulkan masalah jika

terbawa ke dalam produk pengolahan.

2.3 Karakterisasi Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan campuran yang sangat kompleks dari hidrokarbon-

hidrokarbon penyusunnya. Oleh karena itu, analisis kadar senyawa-senyawa

penyusunnya yang bukan saja amat sulit dilakukan, juga kurang berguna dalam praktek.

Analisis elemental yang menentukan kadar-kadar unsur karbon, hidrogen, belerang,

nitrogen, oksigen dan logam-logam juga tidak memberi gambaran mengenai karakter dan

sifat minyak bumi yang dihadapi. Padahal, dalam merancang proses pengolahan minyak

bumi mentah, informasi-informasi tersebut sangat dibutuhkan. Mengingat hal itu, orang

mulai mengembangkan metode-metode semi empirik untuk mengkarakterisasi minyak

bumi berdasarkan hasil-hasil pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia yang mudah

ditentukan.

1. Berat jenis

10

Berat jenis minyak bumi umumnya dinyatakan dalam satuan oAPI, yang

didefinisikan sebagai berikut : 0API= 141,5 s 131,5

dengan s = berat jenis 60/60 = densitas minyak pada 60 oF (15,6 oC) dibagi dengan

densitas air pada 60 oF. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa oAPI akan semakin

besar jika berat jenis minyak makin kecil. Berat jenis (specific gravity) kadang-

kadang digunakan sebagai ukuran kasar untuk membedakan minyak mentah, karena

minyak mentah dengan berat jenis rendah biasanya adalah parafinik. Perkiraan jenis

minyak bumi ditunjukkan sebagai berikut:

Tabel 2. Perkiraan Jenis Minyak Bumi Berdasarkan OAPI

Jenis minyak bumi Specific gravity (s) oAPI

Ringan 0,830 39

Medium ringan 0,830-0,850 39-35

Medium berat 0,850-0,865 35-32,1

Berat 0,965-0,905 32,1-24

Sangat berat 0,905 24,8

2. Pour point

Pour point atau titik tuang adalah harga temperatur yang menyebabkan minyak

bumi yang didinginkan mengalami perubahan sifat dari bisa menjadi tidak bisa

dituangkan atau sebaliknya. Makin rendah titik tuang, berarti kadar parafin makin

rendah sedangkan kadar aromatnya makin tinggi.

3. Distilasi/Rentang pendidihan

Pengukuran rentang pendidihan menghasilkan petunjuk tentang kualitas dan

kuantitas berbagai fraksi yang terdapat dalam minyak bumi. Pengujian rentang

pendidihan yang lazim dilakukan di laboratorium-laboratorium karakterisasi minyak

bumi antara lain

11

distilasi ASTM atau distilasi Engler (distilasi sederhana), distilasi Hempel, dan

distilasi TBP (True Boiling Point).

Salah satu penggunaan terpenting hasil pengukuran berat jenis dan rentang

pendidihan suatu minyak bumi adalah untuk menentukan faktor karakterisasi Watson

atau UOP (Universal Oil Products Co.) dan index korelasi (CI) USBM (United States

Bureau of Mines).

2.4 Faktor karakterisasi Watson

Klasifikasi berdasarkan K-UOP sebagai berikut :

Tabel 3. Perkiraan Tipe Minyak Bumi Berdasarkan K-UOP

K Tipe minyak bumi

12,5-13 Parafinik

11-12 Naftenik

9,8-11,8 Aromatik

12

Index korelasi USBM

Indeks korelasi ini didasarkan pada pengamatan bahwa n-parafin memiliki nilai

CI=0 dan CI=100 untuk benzen. CI didefinisikan sebagai :

Tabel 4. Perkiraan Tipe Minyak Bumi Berdasarkan Indeks Korelasi USBM

CI Tipe minyak bumi

10 Ultra parafinik

30 Parafinik

30-

40

Naftenik

40-

60

Aromatik

Produk-produk Utama yang Bisa Diperoleh

1. Gas-gas hidrokarbon ringan

Komponen-komponennya adalah senyawa-senyawa parafinik dengan titik didih

normal < 30 oC dan pada tekanan atmosfer berwujud gas, yaitu metana (CH4), etana

(C2H6), propana (C3H8), isobutana (i-C4H10) dan n-butana (n-C4H10). Gas-gas

tersebut lazim

disebut sebagai gas kilang. Propana dan butana biasanya dipisahkan dari gas kilang dan

dicairkan untuk dijual sebagai LPG (Liquefied Petroleum Gases). LPG digunakan

sebagai bahan bakar rumah tangga atau sebagai bahan bakar motor yang telah

disesuaikan penggunaannya.

Pemisahan komponen gas kilang berupa campuran etana, propana dan butana

digunakan sebagai bahan mentah pembuatan olefin dalam proses perengkahan kukus

(steam cracking).

Selain itu, gas kilang dapat dimanfaatkan langsung tanpa mengalami proses pemisahan

sebagai :

13

a. bahan mentah dalam reformasi kukus (steam reforming) untuk pembuatan gas

sintesis (campuran CO dan H2)

CnHm+nH2O nCO+(n+m/2)H2

b. dijadikan bahan bakar untuk ketel-ketel kukus, turbin-turbin gas, dan tungku-

tungku pemanas di dalam kilang.

2. Bensin (gasolin)

Mulanya bensin adalah produk utama dalam industri minyak bumi yang

merupakan campuran kompleks dari ratusan hidrokarbon dan memiliki rentang

pendidihan antara 30-200 oC. Bensin adalah bahan bakar mesin siklus Otto yang banyak

digunakan sebagai bahan bakar alat transportasi darat (mobil). Kinerja yang dikehendaki

dari bensin adalah anti knocking. Knocking adalah peledakan campuran (uap bensin

dengan udara) di dalam silinder mesin dengan siklus Otto sebelum busi menyala.

Peristiwa knocking ini sangat mengurangi daya mesin. Hidrokarbon rantai lurus

cenderung membangkitkan knocking. Sementara, hidrokarbon bercabang, siklik maupun

aromatik cenderung bersifat anti knocking. Tolok ukur kualitas anti knocking sering

disebut sebagai bilangan oktan (octane number). Skalanya didasarkan kepada n-heptana

memiliki bilangan oktan nol dan isooktana memiliki bilangan oktan seratus. Bensin

dikatakan memiliki bilangan oktan X, dengan 0 < X > 100, jika kualitas pembakaran

bensin tersebut setara dengan kualitas pembakaran campuran X% volum isooktan dan

(100-X)% volum n-heptana. Untuk skala bilangan oktan yang lebih besar dari 100.

Dalam pengujiannya, terdapat dua jenis bilangan oktan yaitu bilangan oktan riset

RON (Research Octane Number) dan bilangan oktan motor MON (Motor Octane

Number). RON diukur pada kondisi pengujian yang mewakili kondisi di dalam kota,

kecepatan rendah dan frekuensi percepatan/perlambatan tinggi. Sedangkan MON diukur

pada kondisi pengujian yang mewakili kondisi di jalan raya bebas hambatan, kecepatan

tinggi dan frekuensi percepatan/perlambatan rendah. Bilangan oktan yang diumumkan

14

adalah rata-rata aritmatik kedua bilangan oktan tersebut yang kemudian disebut sebagai

PON(PostedOctaneNumber).

Senyawa aromatik dan parafin bercabang mempunyai angka oktan paling tinggi,

sedangkan n-parafin memiliki biilangan oktan yang paling rendah. Naftenik, olefin dan

parafin bercabang sedikit memiliki bilangan oktan yang sedang. Kenaikan panjang rantai

hidrokarbon parafin menurunkan angka oktan.

Penambahan senyawa-senyawa organik logam berat dapat meningkatkan bilangan

oktan bensin. Senyawa yang paling efektif dalam meningkatkan bilangan oktan adalah

TEL (Tetra Ethyl Lead, Pb(C2H5)4). Senyawa ini larut dalam bensin dan dapat

mengakibatkan kenaikan yang besar pada bilangan oktan bensin yang ditambahkan.

Kenaikan bilangan oktan karena penambahan TEL semakin kecil jika bilangan oktan

semula semakin besar. Tetapi, penambahan TEL atau senyawa-senyawa logam berat

lainnya dapat mencemari atmosfir dan menjadi racun bagi orang yang menghirupnya,

maka digunakanlah senyawa-senyawa pengganti logam berat tersebut yaitu senyawa

alkohol dan eter seperti metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), Metil Tersier Butil Eter

(MTBE), Etil Tersier Butil Eter (ETBE) dan Tersier Amil Metil Eter (TAME). Aditif

yang berasal dari eter memiliki afinitas terhadap air yang lebih kecil daripada aditif yang

berasal dari alkohol. Bensin yang dicampuri eter lebih tidak menarik air dari udara bebas

(adanya air akan merusak mutu bensin).

3. Kerosin, bahan bakar pesawat jet, dan minyak diesel

Ketiga kelompok ini memiliki rentang pendidihan yang mirip. Kerosin disebut

juga dengan minyak tanah dan digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga. Rentang

pendidihannya antara 175-275 oC. Tolok ukur kualitas ketiga kelompok ini adalah

“smoke point”. Smoke point adalah titik nyala tertinggi (dalam mm) yang dapat

dihasilkan tanpa membangkitkan asap. Semakin tinggi kadar senyawa aromat dalam

minyak bumi tersebut, maka smoke point-nya pun semakin rendah. Tolok ukur lainnya

adalah “flash point” yang merupakan temperatur terendah yang membuat uap minyak

15

bumi mulai meletup jika disodori api kecil. Kerosin yang bagus memiliki smoke point 17

dan flash point > 40 oC.

Bahan bakar pesawat jet dibedakan untuk kebutuhan sipil dan militer. Untuk

keperluan sipil, rentang pendidihannya 175-290 oC, kadar aromat maksimum 20%

volum, dan flash point >40 oC. Sedangkan untuk keperluan militer rentang

pendidihannya 65-290 oC dengan kadar aromat maksimum 25% volum.

Minyak diesel adalah bahan bakar untuk mesin siklus diesel. Mesin dengan siklus

diesel tidak menggunakan busi, tetapi menggunakan penyalaan mandiri minyak diesel

panas ke dalam silinder berisi udara bertekanan tinggi. Oleh karena itu, minyak diesel

diharapkan memiliki kecenderungan untuk menyala sendiri. Tolok ukurnya adalah

bilangan setan (cetane number). Minyak diesel memiliki bilangan setan X jika performa

minyak diesel tersebut memiliki kualitas yang setara dengan campuran X% volume n-

heksadekan (n-C16H34) dan (100-X)% volume α-metil naftalena (C10H7CH3). Minyak

diesel untuk kenderaan otomotif biasa disebut solar dengan rentang pendidihan 175-340

oC dengan bilangan setan > 50. Sedangkan minyak diesel untuk kereta api memiliki

bilangan setan 40 s/d 45 dengan rentang pendidihan 180-370 oC.

4. Minyak bakar

Minyak bakar terbagi atas lima jenis, yaitu minyak bakar no. 1, no. 2, no. 4, no. 5 dan no.

6. Minyak bakar no. 1 sangat mirip kerosin tetapi memiliki titik tuang dan titik akhir

rentang pendidihan yang lebih tinggi. Minyak bakar no. 2 (IDO=Industrial Diesel Oil)

sangat mirip dengan minyak diesel otomotif. Minyak bakar no. 1 dan no. 2 serta kerosin,

bahan bakar pesawat jet dan minyak diesel biasa disebut sebagai BBM distilat (distillate

fuels). Minyak bakar no. 4, no. 5 dan no. 6 disebut BBM residu karena berasal dari sisa

distilasi minyak bumi mentah pada tekanan atmosferik. Minyak bakar no. 4 adalah yang

paling ringan di antara ketiganya dan memiliki titik tuang -7 oC. Minyak bakar no. 5

masih berupa fluida pada temperatur di atas 10 oC sedangkan minyak bakar no. 6 harus

16

dipanaskan terlebih dahulu untuk bisa mengalir. Makin besar nomor minyak bakar,

makin tinggi nilai kalornya.

5. Produk-produk lain

Produk-produk lainnya seperti minyak pelumas, petroleum waxes (lilin),

petroleum greases (gemuk), aspal dan kokas.

2.4 Konsep-konsep Pengolahan di dalam Kilang

Pengolahan minyak bumi didasarkan kepada kebutuhan masyarakat akan produk-

produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak bumi. Volume permintaan terhadap

bensin dan BBM lainnya (dari bensin sampai minyak bakar) sangatlah besar. Sedangkan

kebutuhan akan produk-produk lainnya seperti minyak pelumas, lilin, gemuk, dan kokas

relatif kecil. Oleh karena itu, konsep utama pengolahan minyak bumi mentah didasarkan

untuk menyediakan BBM secara umum dan memaksimumkan produksi BBM tertentu

yang paling dibutuhkan oleh masyarakat sebagai konsumen.

Minyak mentah dapat dipisahkan dengan proses distilasi menghasilkan berbagai

fraksi yang berbeda rentang pendidihannya. Pelaksanaan distilasi pada tekanan atmosfer

menghasilkan fraksi-fraksi minyak bumi yang dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 5. Karakteristik Produk Distilasi Atmosferik Minyak Bumi Mentah

No. Rentang Pendidihan (oC) Rentang kasar atom C

n-parafin

Nama fraksi/produk

ASTM TBP

1 <30 <30 C1 - C4 Gas kilang

2 30-100 30-90 C4 - C7 Nafta ringan (straight run

gasoline)

3 80-200 85-

190

C7 - C11 Nafta

17

4 165-280 190-

270

C10 - C16 Kerosin

5 215-340 270-

320

C12 - C19 Minyak gas ringan (light

gas oil)

6 290-440 320-

430

C16 - C28 Minyak gas atmosferik

(heavy gas oil)

7 >400 >430 > C25 Residu (topped crude)

Residu yang diperoleh akan rusak (terurai) jika terus didistilasi pada tekanan

atmosferik dengan temperatur yang lebih tinggi lagi. Oleh karena itu, residu ini didistilasi

lagi pada tekanan vakum sehingga menghasilkan fraksi-fraksi berikut:

Tabel 6. Karakteristik Produk Distilasi Vakum Minyak Residu

No

.

Rentang pendidihan normal

(perkiraan), oC

Rentang kasar

atom C n-parafin

Nama

fraksi/produk

ASTM TBP

1 400-570 430-

570

C25-C50 Minyak gas

vakum

2 >540 >570 >C45 Minyak residu

vakum

Fraksi-fraksi yang diperoleh dengan distilasi minyak mentah umumnya memiliki dua

kelemahan yaitu :

a. Distribusi kuantitas fraksi-fraksi yang diinginkan tidak sesuai dengan kebutuhan

pasar. Contohnya volume total fraksi-fraksi ringan (bensin, nafta, kerosin dan

minyak gas ringan) biasanya lebih kecil daripada volume total campuran minyak

gas atmosferik dan residu, padahal kebutuhan pasar akan bensin dan BBM distilat

jauh lebih besar daripada BBM residu.

b. Kualitas fraksi-fraksi tersebut sangat rendah dibandingkan dengan kualitas yang

disyaratkan oleh pasar. Contohnya bilangan oktan straight run gasoline yang

18

diperoleh langsung dari proses distilasi berkisar 67-70, sedangkan bilangan oktan

yang disyaratkan pasar minimal 87 (premium).

Oleh karena itu, fraksi-fraksi yang diperoleh dari distilasi tersebut perlu dilakukan

pengolahan lebih lanjut untuk memaksimalkan perolehan produk-produk yang diinginkan

pasar. Proses-proses pengolahan yang umum dilakukan adalah sebagai berikut :

a. fraksi-fraksi yang terdiri atas hidrokarbon-hidrokarbon dengan molekul besar

(jumlah atom C banyak) direngkahkan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil

dan mendidih pada rentang pendidihan yang dikehendaki. Proses ini disebut

perengkahan (cracking) dan umumnya dilakukan pada minyak gas serta residu.

b. fraksi-fraksi yang sudah memiliki jumlah atom C yang sesuai, tetapi kualitasnya

masih rendah, dibentuk ulang sehingga memiliki struktur yang berbeda seperti

menjadi bercabang, siklik atau aromatik. Proses ini disebut reformasi (reforming)

jika berat molekulnya berbeda sedikit dari berat molekul semula. Dan jika hanya

mengalami perubahan struktur tanpa mengalami perubahan berat molekul, maka

prosesnya disebut isomerisasi.

c. molekul-molekul hidrokarbon yang terlalu kecil dirangkaikan dengan molekul-

molekul lainnya menjadi hidrokarbon bermolekul besar dan mendidih pada

rentang yang diinginkan. Jika senyawa-senyawa yang dirangkaikan adalah

senyawa-senyawa yang sama maka prosesnya disebut polimerisasi (meskipun

yang terjadi di dalam kilang hanyalah dimerisasi, trimerisasi dan oligomerisasi).

Jika yang dirangkaikan adalah senyawa alkana dengan molekul hidrokarbon tak

jenuh, prosesnya disebut dengan alkilasi.

d. produk-produk dari konversi kimia di atas beserta produk distilasi minyak

mentahnya dimurnikan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak dikehendaki,

memperbaiki warna, meningkatkan kejernihan dan diramu menjadi produk-

produk yang kualitas maupun kuantitasnya sesuai dengan permintaan pasar.

2.5 Konfigurasi Kilang

19

Langkah-langkah pemrosesan minyak bumi (konfigurasi kilang) bergantung

kepada jenis minyak bumi mentah yang akan diolah serta jenis BBM yang akan

dihasilkan dan dijual ke masyarakat. Perbedaan jenis minyak mentah dan jenis BBM

yang akan dihasilkan akan memberikan konfigurasi kilang yang berbeda

Gambar berikut menunjukkan konfigurasi kilang minyak yang memaksimumkan

produksi minyak bakar distilat dan minyak bakar residu yang dikenal sebagai kilang tipe

“skimming”.

Gambar 1. Kilang Minyak Bumi Tipe Skimming

Minyak bumi yang diolah diandaikan memiliki kadar belerang tinggi. Minyak

mentah didistilasi pada tekanan atmosferik untuk menghasilkan gas dan straight run

gasoline sebagai distilat ringan. Nafta, kerosin dan minyak gas sebagai distilat menengah

dan minyak residu sebagai topped crude atau produk bawah yang langsung dipasarkan

sebagai minyak bakar berat. Proses penghilangan belerang tergantung kepada reaktivitas

senyawa belerang yang dikandung masing-masing fraksi. Gas biasanya mengandung

senyawa belerang yang paling ringan dan reaktif yaitu gas hidrogen sulfida (H2S), yang

20

bisa dihilangkan dengan absorbsi oleh cairan yang bersifat basa seperti monoetanolamina

(MEA, HO-C2H4-NH2) atau dietanolamina (DEA, (HO-C2H4)2NH). Setelah

dibersihkan, gas tersebut didistilasi untuk menghasilkan gas kilang dan LPG.

H2S yang diserap pelarut dilucuti dan dikirim ke pabrik Claus, yaitu pabrik yang

mengubah H2S menjadi belerang murni via reaksi :

Belerang cair yang terbentuk kemudian dibekukan dan dijual dalam bentuk padatan.

Senyawa belerang yang terkandung dalam straight run gasoline biasanya adalah

kelompok merkaptan (R-SH) dan proses peghilangan senyawa merkaptan ini disebut

proses sweetening. Proses sweetening yang paling banyak digunakan saat ini adalah

proses MEROX (Mercaptan Oxidation). Senyawa merkaptan diekstraksi dari bensin

dengan larutan basa kuat, cairan ekstraknya dioksidasi dengan udara menjadi senyawa

disulfida yang, karena tidak larut dalam air, akan memisah kembali dalam bentuk

minyak. Bensin straight run gasoline yang sudah tidak mengandung merkaptan, dikirim

ke unit peramuan produk BBM.

Senyawa belerang yang terdapat di dalam distilat menengah umumnya kurang

reaktif seperti tiofen, fenil merkaptan dan disulfida. Oleh karena itu, proses penghilangan

senyawa-senyawa ini memerlukan proses yang berkondisi lebih berat seperti hidrogenasi

katalitik pada temperatur 320-420 oC pada tekanan 25-70 bar. Katalis padat yang

digunakan adalah senyawa kobalt molibdat. Pada proses hidrodesulfurisasi ini, senyawa-

senyawa tersebut dikonversi menjadi H2S dan hidrokarbon jenuh. H2S yang terbentuk

akan terencerkan oleh hidrokarbon ringan produk samping yang, karena berwujud gas,

dapat berpisah langsung dari cairan distilat menengah yang diolah dan bisa langsung

dikirim ke unit penghilangan H2S.

Kerosin dan minyak gas yang sudah didesulfurisasi dikirim ke unit pengolahan

lain (peramuan), sedangkan nafta (fraksi minyak bumi yang memiliki rentang titik didih

antara bensin dan kerosin) direformasi menjadi bensin beroktan tinggi yang disebut

bensin reformat. Proses reformasi ini menghasilkan produk samping gas H2 yang

berguna untuk keperluan proses penghilangan belerang di unit hidrodesulfurisasi.

21

Dalam unit peramuan, berbagai komponen BBM mulai dari butana sampai minyak gas

dicampur-campur dan ditambahkan berbagai aditif untuk menyempurnakan kualitasnya

menjadi BBM yang memenuhi standar kualifikasi pasar.

Kuantitas minyak residu atmosferik umumnya selalu di atas 30% volume dari

minyak mentah. Sehingga untuk memaksimumkan perolehan produk yang lebih ringan,

fraksi-fraksi berat harus diubah menjadi fraksi-fraksi yang lebih ringan dengan cara

perengkahan.

Perbedaan utama skema pengolahan kilang minyak BBM motor dengan kilang

tipe skimming adalah dilangsungkannya proses distilasi vakum terhadap minyak residu

atmosferik. Proses ini menghasilkan minyak gas vakum ringan (LVGO, Light Vaccuum

Gas Oil) untuk bahan campuran solar dan minyak bakar distilat serta minyak gas vakum

berat (HVGO, Heavy Vacuum Gas Oil) untuk dikonversi menjadi bensin rengkahan,

minyak gas rengkahan dan gas hidrokarbon ringan dalam proses perengkahan katalitik

(catalytic cracking). Produk bawah distilasi vakum bisa dijadikan komponen minyak

bakar berat atau diolah menjadi aspal. Jika produk yang hendak diambil bukan minyak

bakar melainkan BBM motor, maka konfigurasi kilang minyak yang cocok digambarkan

sebagai berikut :

22

Gambar 2. Konfigurasi Kilang Minyak Tipe BBM Motor

Proses Pemisahan

Gambar di bawah ini menunjukkan diagram alir sederhana pabrik distilasi atmosferik.

Gambar 3. Diagram Alir Sederhana Distilasi Atmosferik

Minyak mentah umpan masih mengandung kotoran garam dan pasir sehingga

perlu dibersihkan terlebih dahulu karena kehadiran zat-zat ini dapat mempercepat laju

korosi bahan konstruksi unit pengolahan, menyebabkan pengendapan kerak serta

penyumbatan pada peralatan kilang. Pengolahan awal yang dilakukan adalah desalting

atau pemisahan garam. Minyak bumi mentah dipompa dan dipanaskan lalu dicampur

dengan air sebanyak 3-10% volume minyak mentah pada temperatur 90-150 oC. Garam-

garam akan larut dan fasa air dan minyak akan memisah dalam tangki desalter.

Minyak mentah yang tidak mengandung garam dan padatan tersebut dipanaskan

lagi dengan minyak residu panas lalu heater sebelum diumpankan ke kolom distilasi

atmosferik. Produk atas kolom distilasi utama (gas kilang dan straight run gasoline) ini

umumnya masih perlu distabilkan agar tidak terlalu banyak mengandung hidrokarbon-

hidrokarbon yang sangat mudah menguap seperti butana di dalam kolom distilasi lain

yang disebut kolom stabilisasi. Produk samping dan bawah yang berupa cairan dilucuti

23

oleh kukus dan diuapkan lagi untuk menyempitkan rentang titik didihnya. Pelucutan ini

diselenggarakan dalam kolom-kolom pelucut kecil yang disusun setelah kolom distilasi

utama.

Minyak residu atmosferik biasanya dikeluarkan dari bagian bawah kolom distilasi

utama pada temperatur 350-400 oC. Ini adalah batas temperatur tertinggi yang bisa

dialami minyak tanpa mengalami degradasi. Agar dapat dipisahkan menjadi fraksi-fraksi

utuh tanpa mengalami degradasi, distilasi selanjutnya dilaksanakan pada tekanan vakum

(lebih rendah dari tekanan atmosferik, 30-50 mmHg).

Produk atas kolom distilasi vakum adalah minyak gas vakum ringan (LVGO)

untuk bahan campuran peramuan minyak bakar distilat. Produk sampingnya adalah

minyak gas vakum berat (HVGO) yang digunakan sebagai umpan perengkahan katalitik

atau dijadikan bahan mentah pembuatan minyak pelumas. Produk bawah disebut minyak

residu vakum dan umumnya dijadikan bahan baku pembuatan aspal.

Gambar 4. Diagram Alir Sederhana Distilasi Vakum

Proses pemisahan lainnya yang umum digunakan dalam pengolahan minyak bumi adalah

sebagai berikut :

24

1. Ekstraksi

Awalnya, ekstraksi digunakan untuk meningkatkan kualitas kerosin, akan tetapi pada

perkembangannya proses ini lebih banyak digunakan untuk meningkatkan kualitas

minyak pelumas. Minyak pelumas digunakan untuk melapisi dua permukaan keras

yang bergesekan untuk memperkecil kerusakan dan kehilangan energi. Bahan baku

minyak mentah adalah fraksi minyak mentah dengan titik didih di atas 500 oC. Dalam

fraksi tersebut juga terdapat lilin, aspal dan senyawa polisiklis yang jika berada dalam

jumlah yang cukup dapat mengganggu sehingga harus dihilangkan. Penghilangan zat-

zat tersebut dilakukan dengan dewaxing, prophane deasphalting dan fulfural

extraction.

2. Dewaxing

Pada proses ini, minyak didinginkan (chilled) untuk mengkristalkan lilin. Pemisahan

lilin dari minyak dilakukan dengan penyaringan dan pengendapan. Proses yang lain

adalah dengan menggunakan pelarut selektif yang dapat melarutkan stok minyak dan

menolak lilin. Senyawa yang sering digunakan untuk melakukan proses ini adalah

metil etil keton, propan atau urea.

3. Propane deasphalting

Propan dapat melarutkan minyak pelumas dengan baik. Pada proses ini, kenaikan

temperatur akan mengurangi kemampuan melarutkan tetapi selektivitasnya

bertambah.

4. Fulfural extraction

Hidrokarbon polisiklik dalam minyak pelumas tidak dikehendaki karena memiliki

indeks viskositas yang rendah. Oleh karena itu, senyawa polisiklik ini dihilangkan

dengan proses ekstraksi menggunakan fulfural. Fulfural stabil, tidak beracun, relatif

murah dan mudah didapat dan selektif pada temperatur tinggi. Oleh karena

25

selektivitas fulfural rusak karena keberadaan air, maka dalam sirkulasi pelarut harus

dilakukan dehidrasi.

2.6 Proses Dekomposisi Molekul

Perengkahan adalah reaksi pemecahan senyawa hidrokarbon molekul besar pada

temperatur tinggi menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Hidrokarbon akan

merengkah jika dipanaskan jika temperaturnya melebihi 350-400 oC dengan atau tanpa

bantuan katalis. Parafin adalah hidrokarbon yang paling mudah merengkah, disusul

dengan senyawa-senyawa naftena. Sedangkan senyawa aromatik sangat sukar

merengkah. Proses perengkahan yang terjadi hanya karena pemanasan dinamakan

perengkahan termal (thermal cracking). Sedangkan proses perengkahan yang terjadi

dengan bantuan katalis disebut perengkahan katalitik (catalytic cracking).

1. Perengkahan termal

Perengkahan termal dilakukan untuk mendapatkan nafta dari fraksi vakum gas oil

atau residu. Gasoline yang dihasilkan memberikan angka oktan yang lebih tinggi

daripada gasoline hasil distilasi awal. Perengkahan termal yang masih dilakukan adalah

visbreaking dan coking. Visbreaking bertujuan untuk menurunkan viskositas dan pour

point umpan minyak dan bahan bakar minyak. Stok umpan yang digunakan pada

umumnya adalah residu yang dihasilkan dari destilasi vakum. Coking dilakukan untuk

menghasilkan kokas (coke). Beberapa proses coking adalah fluid coking, delayed coking,

decarbonizing dan lain-lain. Proses yang terjadi dalam delayed coking adalah thermal

cracking dan polimerisasi.

Radikal bebas ini tidak stabil dan sangat reaktif sehingga membentuk olefin–

olefin dengan hidrokarbon lain. Reaksi radikal bebas berakhir jika dua radikal bebas

bergabung.

2. Perengkahan katalis

Perengkahan katalis terdiri dari dua jenis reaksi, yaitu perengkahan aromatik dan

reaksi perpindahan hidrogen dan pembentukan kokas. Pada perengkahan aromatik, cincin

26

aromatik stabil pada kondisi perengkahan katalis, tetapi rantai panjang alkil reaktif.

Kemudahan perengkahan alkil aromatik bertambah dengan kenaikan panjang rantai alkil.

Produk parafinik hasil perengkahan katalis bercabang lebih banyak dari yang

diperkirakan. Penjelasan atas hal tersebut diberikan dari reaksi hidrogen transfer seperti

berikut :

Karena reaksi isomerisasi olefin dan hidrogen transfer antara i-olefin dan decalin

jauh lebih cepat dari pada reaksi lain, maka i-parafin dihasilkan lebih cepat dari parafin.

Berlawanan dengan perengkahan termis yang terjadi karena adanya reaksi rantai

dari radikal bebas, produk reaksi antara yang terdapat dalam perengkahan katalis adalah

fragmen-fragmen bermuatan positif yang disebut ion karbonium. Ion karbonium berbeda

dengan radikal bebas karena mengandung elektron minus satu.

Oleh karena reaksi pertukaran ini, parafin dan naftenik menjadi reaktif.

Katalis yang digunakan adalah katalis padat yang bersifat asam dengan porositas

tinggi dan tahan abrasi maupun perubahan temperatur. Bahan katalis terdiri dari silika

dan alumina. Semakin banyak umpan, semakin tinggi hasil gasolin yang diperoleh.

Sebagai contoh, suatu Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU) merengkah hidrokarbon

MVGO dan HVGO menjadi produk-produk berupa gas ringan, LPG, nafta dan Light

Cycle Oil (LCO).

Suatu FCCU terdiri dari tiga unit yang berfungsi antara lain :

a. unit cracking dan regenerasi yang berfungsi untuk merengkah umpan menjadi gas

yang akan difraksinasi di kolom distilasi serta meregenerasi katalis di regenerator.

b. unit fraksinasi untuk memisahkan produk gas, LCO dan slurry.

c. unit light end untuk memisahkan gas LPG dan nafta dalam gas yang berasal dari

bagian atas kolom fraksinasi.

3. Hydrocracking

27

Hydrocracking adalah proses untuk mengubah bahan dasar yang tak dapat

dipergunakan untuk umpan unit perengkahan dan reformasi katalis karena kandungan

logam, nitrogen dan belerang yang tinggi. Proses ini juga cocok untuk umpan dengan

kandungan aromatik yang tinggi yang tidak dapat diproses secara perengkahan katalis.

Dari bahan dasar berkualitas rendah ini dapat dihasilkan gasolin, kerosin, minyak distilat

tengah, minyak pelumas, umpan perengkahan katalis, umpan dasar petrokimia dan LPG.

Reaksi utama proses hydrocracking dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

a. Reaksi hydrocracking parafin

b. Reaksi hidrodealkilasi

c. Reaksi hidrodesiklisasi

Reaksi samping yang terjadi secara paralel adalah reaksi dekomposisi senyawa

sulfur, nitrogen dan oksigen serta reaksi hidrogenasi olefin dan aromat.

a. reaksi dekomposisi

b. reaksi hidrogenasi

Katalis yang digunakan pada proses ini adalah katalis yang memiliki dua jenis

pusat aktif, yaitu inti metal yang berfungsi untuk melangsungkan reaksi hidrogenasi/

dehidrogenasi dan inti asam yang berfungsi untuk melangsungkan reaksi perengkahan/

isomerisasi.

Hidro Cracker (HC) Unibon di UP II Dumai merengkah umpan HVGO (Heavy

Vacuum Gas Oil) dan HCGO (Heavy Coking Gas Oil) untuk menghasilkan produk LPG,

Light Naphtha, Light Kerosene, Heavy Kerosene dan Diesel. Kondisi reaksinya 290-495

oC, 35-175 kgf/cm2 dengan katalis DHC-6 yang merupakan silika alumina amorf sebagai

base metal dengan kombinasi nikel, molibdenum, dan tungsten.

4. Proses pengubahan struktur molekul

Proses pengubahan struktur molekul menjadi molekul baru yang berat molekulnya

tidak jauh berbeda disebut dengan reformasi. Sedangkan proses pengubahan struktur

molekul tanpa mengubah berat molekul disebut isomerisasi. Proses reformasi yang

telah berkembang dan digunakan untuk menaikkan angka oktan adalah catalytic

reforming. Tujuan utamanya adalah mengubah hidrokarbon lain menjadi hidrokarbon

28

aromatik sehingga diperoleh senyawa hidrokarbon dengan angka oktan yang lebih

tinggi. Reaksi catalytic reforming ini endotermik sehingga diperlukan tambahan kalor

untuk menjaga kelangsungan reaksinya.

Contohnya :

a. sikloheksan langsung dihidrogenasi menjadi aromat

b. siklopentan harus mengalami isomerisasi dahulu menjadi sikloheksan

Parafin harus terlebih dahulu mengalami proses siklisasi.

Supaya dapat melangsungkan reaksi tersebut, parafin harus memiliki paling

sedikit 6 buah atom karbon agar dapat diubah langsung menjadi aromatik. Katalis

platina yang digunakan dalam proses ini disebut katalis platforming yang memiliki

dua fungsi, yaitu bagian yang mengandung platina sebagai bahan dehidrogenasi dan

bagian yang asam seperti klor, fluor atau alumina-promoted silika berguna dalam

proses isomerisasi. Sejumlah platina digunakan untuk memastikan bahwa aktivitas

dehidrogenasi cukup besar dibandingkan aktivitas isomerisasi.

5. Proses kombinasi molekul

Dengan berkembangnya proses perengkahan yang menghasilkan produksi gas

ringan yang kaya akan olefin aktif, diciptakan proses-proses baru untuk

memanfaatkannya. Polimerisasi adalah reaksi penggabungan olefin yang satu dengan

olefin lainnya. Proses alkilasi adalah reaksi antara olefin dengan isoparafin. Produk

gasolin yang dihasilkan dari proses alkilasi memiliki angka oktan yang lebih tinggi

dibandingkan gasolin yang dihasilkan dari proses polimerisasi. Polimerisasi dengan

menggunakan katalis juga dapat dijelaskan dengan teori ion karbonium. Ion karbonium

yang terbentuk dapat bergabung dengan olefin lain dan membentuk ion karbonium yang

lebih besar. Setiap ion karbonium dapat kehilangan proton untuk membentuk olefin.

Mekanisme reaksinya dapat dijelaskan melalui teori ion karbonium. Ion

karbonium dihasilkan dari penggabungan olefin dengan proton yang dilengkapi dengan

katalis asam. Ion karbonium bereaksi dengan i-butan membentuk i-butil ion karbonium.

i-butil ion karbonium bereaksi dengan olefin membentuk ion karbonium yang lebih besar.

29

Ion karbonium yang besar bereaksi dengan isobutan menghasilkan i-parafin. Ion i-butil

karbonium diregenerasi dan reaksi berantai berlangsung.

***

30

2.7 Tabel Fraksi-fraksi Minyak Bumi

Permasalahan terjadi ketika produk minyak bumi yang dimanfaatkann

manusia memunculkan efek yang tidak diinginkan bagi manusia itu sendiri ataupun

bagi lingkungan sekitar. Sebagai contoh adalah produk minyak bumi plastik, yang

menimbulkan masalah pencemaran lingkungan karena sulit didegradasi (memerlukan

waktu yang lama untuk menghancurkannya). Belum lagi bahaya tumpahan minyak

bumi dalam jumlah besar di laut seperti yang terjadi pada bulan Maret 1989 di dekat

Prince William Sound, Alaska (11 juta galon minyak bumi dari super tanker Exxon

Valdex tumpah ke laut) yang menimbulkan kerusakan berat ekosistem laut. Bahkan

menurut catatan, biaya yang diperlukan untuk membersihkan tumpahan minyak

tersebut diduga mencapai 1,5 milyar dolar Amerika Serikat.

Oleh karena itu perlu dilakukan tindakan yang lebih efektif dan efisien dalam

mengatasi limbah yang ditimbulkan oleh produk minyak bumi. Salah satu metode

paling cepat adalah dengan degradasi minyak bumi yang memanfaatkan

mikroorganisme atau yang sering disebut biodegradasi.

2.8 Dekomposisi Minyak Bumi

Degradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan

mikroorganisme seperti bakteri, beberapa khamir, jamur, sianobakteria, dan alga biru.

Mikroorganisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena

kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai

donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan tumpahan

minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2).

Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk

seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan

porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila

bakteri ini menguraikan minyak bumi.

31

Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi

berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak

bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit

didegradasi oleh mikroorganisme.

Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan

komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat

lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah

bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang

melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi

ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal.

Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang

jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini

menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh

lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki

substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak

bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen

minyak bumi yang mudah didegradasi.

2.9 Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba1. Hidrokarbon Alifatik

Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini

jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di

antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan

jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk

pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik

(menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh

mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).

Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi

oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen

ke dalam hidrokarbon teroksidasi. Reaksi lengkap dalam proses ini terlihat pada

gambar 1.

32

Gambar 1. Reaksi degradasi hidrokarbon alifatik

2. Hidrokarbon Aromatik

Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh

mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini

oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa

yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya

didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam

sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi

perubahan senyawa benzena menjadi catechol.

33

Gambar 2. Reaksi degradasi hidrokarbon aromatic

2.10 Faktor Pembatas Biodegradasi

Kemampuan sel mikroorganisme untuk melanjutkan pertumbuhannya sampai minyak

bumi didegradasi secara sempurna bergantung pada suplai oksigen yang mencukupi

dan nitrogen sebagai sumber nutrien. Seorang ilmuwan bernama Dr. D. R. Boone

menemukan bahwa nitrogen tetap merupakan nutrien yang paling penting untuk

degradasi bahan bakar. Selain itu keaktifan mikroorganisme pendegradasi

hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH.

Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikroba ini tidak aktif bekerja

mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti

fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan

bioremediasi secara signifikan.

34

1. Pendahuluan

Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang 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:

1. Alkana (parafin) CnH2n + 2

Alkana ini memiliki rantai lurus dan bercabang, fraksi ini merupakan yang

terbesar di dalam minyak mentah.

2. Siklo alkana (napten) CnH2n

Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6

(enam) yaitu sikloheksana. Sikloheksana Siklopentana

3. Aromatik CnH2n -6

Aromatik memiliki cincin 6 (enam)

Aromatik 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.

35

a. 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 (:t 45% dari minyak mentah

diproses untuk menghasilkan gasolin.

b. Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerasin.

Beberapa naphta digunakan sebagai :

- Pelarut dry cleaning (pencuci)

- Pelarut karet

- Bahan awal etilen

- Dalam kemileteran digunakan sebagai bahan bakar jet dikenanl sebagai jP-4

c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai :

- Minyak tanah

- Bahan bakar jet untuk air plane

2. 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.

3. 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.

4. Residu termasuk aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum.

2.11 Fraksi Minyak Bumi

Proses pertama dalam pemrosesan minyak bumi adalah fraksionasi dari

minyak mentah dengan menggunakan proses destilasi bertingkat, adapun hasil yang

diperoleh adalah sebagai berikut:

Jangka titik Didih (ºC)

Banyaknya atom karbon

Nama Penggunaan

Dibawah 30 1 - 4 Fraksi Gas Bahan Bakar Pemanas

30 – 180 5 – 10 Bensin Bahan bakar mobil

180 – 230 11 – 12 Minyak Tanah Bahan bakar jet

230 – 305 13 – 17 Minyak Gas Bahan bakar diesel,

pemanas

36

305 – 405 18 - 25 Minyak Gas Berat Bahan bakar pemanas

Sisa: 1. Minyak bisa menguap : Minyak-minyak pelumas, lilin, parafin dan vaselin.

2. Bahan yang tidak bisa menguap : aspal dan arang minyak bumi.

A. Fraksi Gas

Gas alam dapat diperoleh secara terpisah maupun bersama-sama dengan

minyak bumi. Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana berantai karbon rendah

yaitu antara lain metana, etana, propana, butana dan iso-butana. Gas alam dapat

dipergunakan sebagai:

1. Bahan bakar rumah tangga atau pabrik

Gas alam merupakan bahan bakar yang paling bersih dan praktis, tetapi gas

alam mempunyai keburukan yaitu sifatnya yang tidak berbaun (bila dibandingkan

dengan gas dari batubara) sehingga sering terjadi kecelakaan karena bocor. Oleh

karena itu kadang-kadang gas ini diberi "bau" yaitu sedikit zat yang berbau sekali.

Propana yang merupakan salah satu fraksi gas pada perusahaan biasanya Butana

mempunyai batas meledak yang lebih kecil bila dibandingkan dengan propana.

2. Karbon hitam (Carbon Black)

Karbon hitam (Carbon black) adalah arang harus yang dibuat oleh pembakaran yang

tidak sempurna. Pegunaannya antara lain sebagai :

- Bahan dalam pembuatan cat, tinta cetak dan tinta Gina.

- Zat pengisi pada karet terutama dalam pembuatan ban-ban mobil dan sepeda.

Karbon hitam dibuat dengan membawa nyala gas bumi ke sebuah bidang datar

yang didinginkan, arang yang terbentuk kemudian dipisahkan dari bidang ini dan

dibagi berdasarkan kehalusannya. Metana yang mengandung 75% karbon akan

menghasilkan 4 atau 4,5% zat penghitam dan sisanya hilang sebagai asap, zat asam

arang dan sebagainya.

3. Tujuan-tujuan Sintesis

Hasil sintesis dibuat dengan oksidasi zat-zat hidrokarbon dari gas alamo

Proses pembuatan lainnya, yaitu :

- Pembuatan zat cair dari metana.

- Pembuatan bensin-bensin untuk kapal terbang yang bernilai tinggi dengan cara

menggandeng (alkylering) iso-butana dengan butena-butena.

37

B. Bensin

Bensin dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain yaitu ;

1. Penyulingan langsung dari minyak bumi (bensin straight run), dimana

kualitasnya tergantung pada susunan kimia dari bahan-bahan dasar. Bila

mengandung banyak aromatik-aromatik dan napthen-naphten akan

menghasilkan bensin yang tidak mengetok (anti knocking).

2. Merengkah (cracking) dari hasil-hasil minyak bumi berat, misalnya dari

minyak gas dan residu.

3. Merengkah (retor ming) bensin berat dari kualitas yang kurang baik.

4. Sintesis dari zat-zat berkarbon rendah.

Bensin biasanya digunakan sebagai :

1. Bahan bakar motor

Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk

menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut.

Keadaan terbang (titik embun)

Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalam

karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu tinggi

dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama disebabkan oleh

terlalu banyaknya propana dan butana yang berasal dari bensin. Gelembung-

gelembung gas yang terdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup lubang-lubang

perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti.

Kecendrungan mengetok (knocking)

Ketika rasio tekanan dari motor relatif tinggi, pembakaran bisa menyebabkan

peletusan (peledakan) didalam sijinder, sehingga :

- Timbulnya kebisingan knock

- Kekuatan berkurang

- Menyebabkan kerusakan mesin

Hidrokarbon rantai bercabang dan aromatik sangat mengurangi kecendrungan

dari bahan bakar yang menyebabkan knocking, misalnya 2,2,4 -trimetil pentane (iso-

oktan) adalah anti knock fuels. Harga yang tinggi dari bilangan oktan mengakibatkan

makin baik melawan knocking. Mesin automibil modern memerlukan bahan bakar

dengan bilangan oktan antara 90 dan 100, semakin tinggi rasio penekanan

(compression) maka diperlukan bilangan oktan yang tinggi pula.

38

Bilangan oktan dapat dinaikkan dengan menambahkan beberapa substansi,

antara lain fefraefyl lead (TEL) dan feframefyl lead (l-MI) yang ditambahkan da!am

bensin dengan kuantitas yang kecil karena dikuatirkan apabila ditambahkan terlalu

banyak efek timah bagi lingkungan. TEL (Pb(C2Hs)4) dibuat dari campuran timah

hitam dengan natrium dan eti!klorida, reaksinya :

Pb + 4Na + 4C2H5CI Pb (C2H5 )4 + 4 NaCI

TEL

Keadaan "damar" dan stabilitas penyimpanan

Damar dapat terbentuk karena adanya alkena-alkena yang mempunyai satu

ikatan ganda sehingga berpotensi untuk berpolirherisasi membentuk molekulmolekul

yang lebih besar. Pembentukan damar ini dipercepat oleh adanya zat asam di udara,

seperti peroksiden. Kerugian yang disebabkan oleh pembentukan damar ini antara

lain;

- Bahan ini dapat menempel pada beberapa tempat dalam motor, antara lain

saluran-saluran gas dan pada kutub yang dapat mengakibatkan kerusakan pada

motor.

- Menurunkan bilangan oktan karena hilangnya alkena-alkena dari bensin.

Pembentukan damar dapat dicegah dengan penambahan senyawa-senyawa

dari tipe poliphenol dan aminophenol, seperti hidroquinon dan p-aminophen.

Titik beku

Jika dalam bensin terdapat prosentasi yang tinggi dari aromatik-aromatik

tertentu maka pada waktu pendinginan, aromatik itu akan mengkristal dari

mengakibatkan tertutupnya lubang-lubang alai penyemprotan dalam karburator. Titik

beku ini terutama dipengaruhi oleh benzen (titik beku benzen murni ± 5ºC).

Kadar belerang

Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi, adalah :

- Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas yang dihasilkan.

- Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya silinder-silinder

yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding silinder.

- Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan.

39

2. Bahan Ekstraksi, Pelarut dan Pembersih

Sebelum digunakan sebagai pengekstraksi bensin di fraksinasi dengan destilasi

bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin biasanya digunakan untuk

mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai, minyak kacang tanah, minyak

kelapa dan bahan-bahan alam lain.

Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik didih antara 80 -130°C

dan 100 -130°C. Larutan karet ini biasanya digunakan untuk :

Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban.

Melekatkan karet.

Perekat-perekat untuk industri sepatu.

Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan tenunan.

Bensin juga dapat digunakan sebagai bahan pembersih yaitu membersihkan

secara kimia dengan cara diuapkan. Keuntungan menggunakan bensin sebagai bahan

pembersih adalah:

Bensin memiliki titik didih rendah sehingga barang-barang yang dicuci lekas

menjadi kering dan baunya cepat hilang.

Tidak mudah terbakar di ruang terbuka.

Kualitas dari bahan wol tahan terhadap ini.

3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan

Bensin digunakan pada lampu-lampu tambang dimana tidak terdapat tenaga

listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada:

- Lampu soldir dan lampu pembakar cat.

- Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol dari tenunan dan

rambut kulit.

C. Kerosin

Pemakaian kerasin sebagai penerangan di negara-negara maju semakin

berkurang, sekarang kerasin digunakan untuk pemenasan. Pemakaian terpenting dari

kerasin antara lain:

1. Minyak Lampu

Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan langsung,

sifat sifat yang harus diperhatikan bila kerosin digunakan sebagai minyak lampu

adalah :

40

Warna

Kerosin dibagai dalam berbagai kelas warna:

- Water spirit (tidak berwarna)

- Prime spirit

- Standar spirit

Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih karena

mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo matang

saja yang dapat membakar dengan baik.

Sifat bakar

Nyala kerasin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah :

Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat dibesarkan

karena apinya mulai berarang.

Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik.

Sifat bakar napthen terletak antara aromatik dan alkana.

Viskositas

Minyak dalam lampu kerasin mengalir ke sumbu karena adanya gaya kapiler

dalam saluran-saluran sempit antara serat-serat sumbu.

Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair kental dan

lampu mempunyai tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah dan

sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan minyak.

Kadar belerang

Sama seperti kadar belerang pada bensin.

2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak

Macam-macam alat pembakar kerosin:

Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak.

Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang

dipusatkan.

Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primus

3. Bahan bakar motor

Motor-motor yang menggunakan kerosin sebagai bahan bakar adalah :

- Alat-alat pertanian (traktor).

41

- Kapal perikanan.

- Pesawat penerangan listrik kecil.

Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat penguap

untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan dengan

kerosin kalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan dengan baik

bila kadar aromatik didalam bensin tinggi.

4. Bahan pelart untuk bitumen

Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk bitumen

aspal.

5. Bahan pelarut untuk insektisida

Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum cinerarieotollum)

yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut digunakan kerosin.

Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak atau biasanya obat

semprot itu mengandung bahan pengharum.

D. Minyak Gas

Minyak gas pada awalnya banyak digunakan sebagai penerangan dalam

gerbong kereta api, tetapi sekarang sebagian telah diganti oleh listrik karena lebih

mudah dipakai dan sedikit bahaya kebakaran jika ada kecelakaan kereta api.

Minyak gas juga digunakan sebagai :

- Bahan bakar untuk motor diesel.

- Pesawat-pesawat pemanasan pusat otomatis dengan nama minyak bakar untuk

keperluan rumah tangga, biasanya adalah minyak gas tanpa bagian-bagian

residual. Seperti pada bensin untuk menaikkan bilangan oktan pada minyak gas maka

perlu ditambahkan :

Persenyawaan yang mengandung banyak sekali zat asam, misalnya amilnitrit

dan etilnitrit. Untuk memperoleh hasil yang nyata maka persentasenya harus

besar yaitu kira-kira 5% sehingga pemakaian senyawa ini menjadi mahal.

Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida (peroxyden) dan

berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10 atau 15

titik bilangan oktan.

E. Minyak Bakar

42

Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar tetapi

nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk bahan

bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara mengentalkan

minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah.

Bahan bakar digunakan sebagai :

- Motor diesel tipe besar.

- Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang digunakan

untuk :

o Memproduksi uap

o Pengerjaan panas dari logam

o -Mencairkan hasil perindustrian

o Membakar batu, emaile, dan sebagainya.

Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar adalah :

Memiliki batas viskositas tertentu

Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas yaitu kira-kira 4 cs

= 1,30E pada 50°C dan kira-kira 550/650 cs = 75/850E pada 50°C. Minyak bakar

yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih kecil, misalnya untuk

alat pemanasan sentral otomatis dalam rumah.

Banyaknya panas yang diberikan

Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kira-kira 10.000 dan 10.550 cal/g.

Kadar belerang

Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada minyak

disesi belerang dapat menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari sistem

buang.

Titik beku

Mempunyai titik beku maksimal tertentu.

Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang

dikerjakan terhadap bahan. Misalnya minyak bakar sebagian terdiri dari

residu cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000C memiliki titik didih –

43

210C, tetapi sesudah dibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi

1500C.

2.12 Pemrosesan Minyak Bumi

Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu :

1. Proses pemisahan (separation processes)

2. Proses konversi (convertion processes)

Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah komponen

minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe dari destilasi.

Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk memperbaiki kualitas dari

produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada tahun 1912 permintaan gasolin

melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan tersebut maka digunakan proses

"pemanasan" dan "tekanan" yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak

diharapkan. Molekul besar menjadi yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin,

proses ini disebut cracking.

a. Proses Pemisahan (Separation Processes)

Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana

tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan interaksinya.

Proses pemisahan tersebut adalah :

1. Destilasi

Bensin, kerasin dan minyak gas biasanya disuling pada tekanan atmosfer,

fraksi-fraksi minyak pelumas akan mencapai suhu yang lebih tinggi dimana zat-zat

hidrokarbon mulai terurai (biasanya kira-kira antara suhu 375 -400°C) karena itu lebih

baik jika minyak pelumas disuling dengan tekanan yang diturunkan. Pengurangan

tekanan diperoleh dengan menggunakan sebuah pompa vakum (vacuum pump).

2. Absorpsi

Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan

gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin alami dari gas-gas basah. Gasgas

dikeluarkan ari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang

kemudian diserap ulang oleh tanaman. Steam stripping pada umumnya digunakan

untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi

minyak gas.

Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut:

44

Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada

bensin.

Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan

(misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang

lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi.

Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas

ampas dari suatu instalasi penghalus.

3. Adsorpsi

Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas.

Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah :

Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gas-

gas buni, dalam hal ini digunakan arang aktif.

Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain

yang tidak dikehendaki dari minyak, digunakan tanah liat untuk

menghilangkanwarna dan bauxiet (biji oksida-aluminium).

4. Filtrasi

Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung

destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunakan untuk decolorisasi fraksi.

5. Kristalisasi

Sebelum di filtrasi lilin harus dikristalisasi untuk menyesuaikan ukuran Kristal

dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipindahkan dan menjadi lilin

mikrokristalin yang diperdagangkan.

6. Ekstraksi

Pengerjaan ini didasarkan pada pembagian dari suatu bahan tertentu dalam dua

bagian yang mempunyai sifat dapat larut yang berbeda.

Proses Konversi (conversion processes)

Hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi di USA, mekanisme yang

terjadi berupa pembentukan "ion karbonium" dan "radikal bebas".

Dibawah ini ada beberapa contoh reaksi konversi dasar yang penting:

Cracking atau Pyrolisis

Cracking atau pyirolisis merupakan proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon

besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan adanya pemanasan atau

katalis.

45

C7H15C15H30C7H15 C7H16 + C6H12CH2 + C14H28CH2

minyak gas berat gasolin gasalin (anti knock) recycle stock

Dengan adanya pemanasan yang cukup dan katalis maka hidrokarbon paraffin akan

pecah menjadi dua atau lebih fragmen dan salah satunya berupa olefin. Semua reaksi

cracking adalah endotermik dan melibatkan energi yang tinggi. Proses cracking

meliputi:

*Proses cracking thermis murni

Proses ini merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dari zat

hidrokarbon yang dilakukan pada suhu tinggi yang bekerja pada bahan awal selama

waktu tertentu.

Pada pelaksanaannya tidak mungkin mengatur produk yang dihasilkan pada

suatu proses crackingi, biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline) juga

mengandung molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih

besar (memiliki titik didih yang lebih tinggi dari bensin). Proses cracking dilakukan

untuk menghasilkan fraksi-fraksi bensin yang berat yaitu yang mempunyai bilangan

oktan yang buruk karena umunya bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya

turun. Maka pada cracking bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas

bahan pembakarnya yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu:

- Penurunan titik didih rata-rata

- Terbentuknya alken

Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat tinggi, misalnya dari

45-50 hingga 75-80.

* Proses cracking thermis dengan katalisator

Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada suhu yang lebih

rendah. Keuntungan dari proses thermis-katalisator adalah:

Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik karena

disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah.

Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik.

Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana

alkenaalkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya

terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat

mempengaruhi bilangan oktan.

46

* Proses cracking dengan chlorida-aluminium (AlCl3) yang bebas air

Bila minyak dengan kadar aromatik rendah dipanaskan dengan AlCl3 bebas

air pada suhu 180-2000C maka akan terbentuk bensin dalam keadaan dan waktu

tertentu. Bahan yang tidak mengandung aromatik (misalnya parafin murni) dengan 2

atau 5% AlCl3 dapat merubah sebagian besar (90%) dari bahan itu menjadi bensin,

bagian lain akan ditingga/ sebagai arang dalam ketel. Anehnya pada proses ini bensin

yang dihasilkan tidak mengandung alkena-alkena tetapi masih memiliki bilangan

oktan yang lumayan, hal ini mungkin disebabkan kerena sebagian besar alkena

bercabang. Kerugian dari proses ini adalah :

- Mahal karena AlCl3 yang dipakai akan menyublim dan mengurai.

- Bahan-bahan yang dapat dikerjakan terbatas.

- Pada saat reaksi berlangsung, banyak sekali gas asam garam maka harus memakai

alat-alat yang tahan korosi.

2. Polimerisasi

Terbentuknya polimer antara ikatan molekul yang sama yaitu ikatan bersama dari

light gasoline.

C C katalis C C

C – C = C + C – C = C C – C – C – C = C+ C - C- C- C = C - C

suhu /tekanan C C C

rantai pendek tidak jenuh rantai lebih panjang

Proses polimerisasi merubah produk samping gas hirokarbon yang dihasilkan

pada cracking menjadi hidrokarbok liquid yang bisa digunakan sebagai:

- Bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi.

- Bahan baku petrokimia.

Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adalah olefin (hidrokarbon tidak

jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya: Propilen, n-butilen, isobutilen.

CH3 CH3 CH3 H3PO4

2CH3 – C - CH2 CH3 - C - CH2 - C = CH2 C12H24

CH3 tetramer atau tetrapropilen

Isobutelin diisobutilen (campuran isomer)

3. Alkilasi

Proses alkilasi merupakan proses penggabungan olefin dari aromat atau

hidrokarbon parafin.

47

C katalis C

C = C + C - C - C C - C - C - C

C

etilen isobutan 2,2-dimetilbutan atau neoheksan

(unsaturated) (isounsaturated) ( saturated branched chain)

Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan

polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be

unsaturated. Sebagai hasilnya adalah produk alkilat yang tidak mengandung olefin

dan memiliki bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari

karbon tersier dari isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen.

4. Hidrogenasi

Proses ini adalah penambahan hidrogen pada olefin. Katalis hidrogen adalah

logam yang dipilih tergantung pada senyawa yang akan di reduksi dan pada kondisi

hidrogenasi, misalnya Pt, Pd, Ni, dan Cu.

C H2 C

C – C – C = C - C C - C – C – C - C

C katalis C C

diisobutilen isooktan

Disamping untuk menjenuhkan ikatan ganda, hidrogenasi dapat digunakan

untuk mengeliminasi elemen-elemen lain dari molekul, elemen ini termasuk oksigen,

nitrogen, halogen dan sulfur.

5. Hydrocracking

Proses hydrocracking merupakan penambahan hidrogen pada proses cracking.

C17H15C15H30C7H15 + H2 C7H16 + C7H16 + C15H32

heavy gas oil straight chain branched chain recycle stock gasoline gasoline (no

unsaturated formed)

6. Isomerisasi

Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa adanya

perubahan nomor atom.

3000C

48

C - C - C - C C - C - C

AlCl3

Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana yang dibutuhkan

untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline penerbangan.

CH3

CH3 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - CH - CH3

n-butana iso-butana

7. Reforming atau Aromatisasi

Reforming merupakan proses konversi dari naptha untuk

memperoleh produk yang memiliki bilangan oktan yang tinggi,

dalam proses ini biasanya menggunakan katalis rhenium, platinum

dan chromium.

CH3

panas

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 + 4H2

Cr2O3 dlm Al2O3

Toluene

Seperti yang pernah saya tulis tentang komposisi minyak bumi disini dan

disini, 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.

 

49

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

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

50

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.

Melihat daftar trayek hidrokarbon diatas nampak ideal sekali, dimana perbedaan

jumlah atom karbonnya sangat jelas. Tapi pada kenyataannya dengan teknologi

sekarang kondisi diatas teramat sangat sulit dicapai… oops, maaf menggunakan baya

bahasa pleonasme  

Kondisi ideal diatas sulit dicapai karena senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi

banyak mengandung isomernya juga.

Ya…., isomer hidrokarbon, terutama isomer yang parafinik memiliki titik

didih dan densitas yang lebih ringan dibandingkan dengan rantai lurusnya. Misal,

normal-oktan (n-C8H1 titik didih dan densitasnya akan lebih besar dari pada iso-

oktan (2,2,4-trimetil pentan), begitu juga untuk isomer-isomer lainnya.

Atas dasar kondisi seperti itulah kemudian pada kenyataannya dalam

pengolahan minyak bumi lebih memegang patokan kepada trayek titik didih daripada

komposisi atau rentang rantai karbonnya. Sehingga pada batas antara fraksi pasti akan

terjadi overlap (tumpang tindih) fraksi. Overlap ini kemudian disebut sebagai minyak

slops yang nantinya akan berfungsi sebagai bahan pencampur untuk mengatur produk

akhir sehingga memenuhi spesifikasi atau baku mutu yang ditentukan.

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

51

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.

52

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

Seperti yang pernah saya tulis tentang jenis minyak bumi disini, disini dan

disini juga, 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.

Maksudnya gini lho, kalo yang dimasak tuh minyak bumi jenis minyak berat

seperti penjelasan diatas maka produk yang dihasilkan akan lebih banyak fraski solar,

minyak berat atau residunya daripada gas, bensin atau minyak tanahnya. Sementara

konsumsi produk minyak bumi di Indonesia kan lebih banyak dari fraksi bensin dan

solarnya, terutama untuk otomotif.

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.

53

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.

54

2.13 Jenis-jenis minyak

Dilihat dari asalnya terdapat dua golongan besar minyak:

minyak yang dihasilkan tumbuh-tumbuhan (minyak nabati) dan hewan

(minyak hewani), dan minyak yang diperoleh dari kegiatan penambangan (minyak

bumi).

Minyak tumbuhan dan hewan

Minyak tumbuhan dan hewan semuanya merupakan lipid. Dari sudut pandang

kimia, minyak kelompok ini sama saja dengan lemak. Minyak dibedakan dari lemak

berdasarkan sifat fisiknya pada suhu ruang: minyak berwujud cair sedangkan lemak

berwujud padat. Penyusunnya bermacam-macam, tetapi yang banyak dimanfaatkan

orang hanya yang tersusun dari dua golongan saja:

Gliserida dan atau asam lemak, yang mencakup minyak makanan (minyak

masak atau minyak sayur serta minyak ikan), bahan baku industri sabun, bahan

campuran minyak pelumas, dan bahan baku biodiesel. Golongan ini biasanya

berwujud padat atau cair pada suhu ruang tetapi tidak mudah menguap.

Terpena dan terpenoid, yang dikenal sebagai minyak atsiri, atau minyak eteris,

atau minyak esensial (BUKAN asam lemak esensial!) dan merupakan bahan dasar

wangi-wangian (parfum) dan minyak gosok. Golongan ini praktis semuanya berasal

dari tumbuhan, dan dianggap memiliki khasiat penyembuhan ("aromaterapi").

Kelompok minyak ini memiliki aroma yang kuat karena sifatnya yang mudah

menguap pada suhu ruang (sehingga disebut juga minyak "aromatik").

2.14 Pengolahan minyak

Minyak yang dijumpai di pasaran dapat berupa zat murni, tetapi umumnya

adalah larutan/campuran. Proses pengolahan minyak murni (penyulingan / kilang

minyak) biasanya mencakup pemisahan dari bahan-bahan residu diikuti dengan

55

pendinginan (kondensasi). Proses pencampuran dengan bahan-bahan tertentu jika

diperlukan dapat dilakukan setelahnya.

Parafin dan aspaltin adalah deposit organic yang dapat menyebabkan terjadinya

penyumbatan pada formasi atau pada jaringan pengangkut. Keduanya serupa tapi

tak sama. Parafin adalah senyawa hidrokarbon rantai lurus, N-alkana dengan rantai

sangat panjang (C > 100) yang membentuk struktur kristal. Parafin memiliki titik

didih lebih dari 240oF.

Alpalten merupakan struktur benzen bermuatan, memiliki densitas yang tinggi,

membentuk molekul amorf (biasanya padatan britle/getas) . Parafin dapat meleleh

sedangkan asphalten terdekomposisi, Deposit keduanya mengambang di air dan larut

di air. Parafin larut dalam heptane dan crude oil sedangkan aspalten tidak.

Sebagian besar yang ditulisnya adalah benar, tapi ada beberapa hal yang mungkin

perlu diluruskan. 

Jadi yang namanya minyak bumi atau sering juga disebut crude oil adalah

merupakan campuran dari ratusan jenis hidrokarbon dari rentang yang paling kecil,

seperti metan, yang memiliki satu atom karbon sampai dengan jenis hidrokarbon yang

paling besar yang mengandung 200 atom karbon bahkan lebih.

Secara garis besar minyak bumi dikelompokkan berdasarkan komposisi kimianya

menjadi empat jenis, yaitu :

1. Parafin

2. Olefin

3. Naften

4. Aromat

Tetapi karena di alam bisa dikatakan tidak pernah ditemukan minnyak bumi

dalam bentuk olefin, maka minyak bumi kemudian dikelompokkan menjadi tiga jenis

saja, yaitu Parafin, Naften dan Aromat.

56

Kandungan utama dari campuran hidrokarbon ini adalah parafin atau senyawa

isomernya. Isomer sendiri adalah bentuk lain dari suatu senyawa hidrokarbon yang

memiliki rumus kimia yang sama. Misal pada normal-butana pada gambar berikut

memiliki isomer 2-metil propana, atau kadang disebut juga iso-butana. Keduanya

memiliki rumus kimia yang sama, yaitu C4H10 tetapi memiliki rumus bangun yang

berbeda seperti tampak pada gambar.

Jika atom karon (C) dinotasikan sebagai bola berwarna hitam dan atom

hidrogen (H) dinotasikan sebagai bola berwarna merah maka gambar dari normal-

butan dan iso-butan akan tampak seperti gambar berikut :

57

Senyawa hidrokarbon ‘normal’ sering juga disebut sebagai senyawa

hidrokarbon rantai lurus, sedangkan senyawa isomernya atau ‘iso’ sering juga disebut

sebagai senyawa hidrokarbon rantai cabang. Keduanya merupakan jenis minyak

bumi jenis parafin.

Sedangkan sisa kandungan hidrokarbon lainnya dalam minyak bumi adalah

senyawa siklo-parafin yang disebut juga naften dan/atau senyawa aromat. Berikut

adalah contoh dari siklo-parafin dan aromat.

58

‘Keluarga hidrokarbon’ terebut diatas disebut homologis, karena sebagian

besar kandungan yang ada dalam minyak bumi tersebut dapat dipisahkan kedalam

beberapa jenis kemurnian untuk keperluan komersial. Secara umum, di dalam kilang

minyak bumi, pemisahan perbandingan kemurnian dilakukan terhadap hidrokarbon

yang memiliki kandungan karbon yang lebih kecil dari C7. Pada umumnya

kandungan tersebut dapat dipisahkan dan diidentifikasi, tetapi hanya untuk keperluan

di laboratorium.

59

Campuran siklo parafin dan aromat dalam rantai hidrokarbon panjang dalam

minyak bumi membuat minyak bumi tersebut digolongkan menjadi minyak bumi

jenis aspaltin.

Minyak bumi di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk parafin murni

maupun aspaltin murni, tetapi selalu dalam bentuk campuran antara parafin dan

aspaltin. Pengelompokan minyak bumi menjadi minyak bumi jenis parafin dan

minyak bumi jenis aspaltin berdasarkan banyak atau dominasi minyak parafin atau

aspaltin dalam minyak bumi. Artinya minyak bumi dikatakan jenis parafin jika

senyawa parafinnya lebih dominan dibandingkan aromat dan/atau siklo parafinnya.

Begitu juga sebaliknya.

Dalam skala industri, produk dari minyak bumi dikelompokkan berdasarkan

rentang titik didihnya, atau berdasarkan trayek titik didihnya. Pengelompokan produk

berdasarkan titik didih ini lebih sering dilakukan dibandingkan pengelompokan

berdasarkan komposisinya.

Minyak bumi tidak seluruhnya terdiri dari hidrokarbon murni. Dalam minyak

bumi terdapat juga zat pengotor (impurities) berupa sulfur (belerang), nitrogen dan

logam. Pada umumnya zat pengotor yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah

senyawa sulfur organik yang disebut merkaptan. Merkaptan ini mirip dengan

hidrokarbon pada umumnya, tetapi ada penambahan satu atau lebih atom sulfur dalam

molekulnya, seperti pada gambar berikut :

60

Senyawa sulfur yang lebih kompleks dalam minyak bumi terdapat dalam

bentuk tiofen dan disulfida. Tiofen dan disulfida ini banyak terdapat dalam rantai

hidrokarbon panjang atau pada produk distilat pertengahan (middle distillate).

Selain itu zat pengotor lainnya yang terdapat dalam minyak bumi adalah

berupa senyawa halogen organik, terutama klorida, dan logam organik, yaitu natrium

(Na), Vanadium (V) dan nikel (Ni).

Titik didih minyak bumi parafin dan aspaltin tidak dapat ditentukan secara

pasti, karena sangat bervariasi, tergantung bagaimana komposisi jumlah dari rantai

hidrokarbonnya. Jika minyak bumi tersebut banyak mengandung hidrokarbon rantai

pendek dimana memiliki jumlah atom karbon lebih sedikit maka titik didihnya lebih

rendah, sedangkan jika memiliki hidrokarbon rantai panjang dimana memiliki jumlah

atom karbon lebih banyak maka titik didihnya lebih tinggi.

61

BAB 3

MANFAAT MINYAK BUMI DAN GAS ALAM DAN

PRODUKNYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-

HARI

Percayakah Anda jika suatu saat nanti botol plastik bekas dapat digunakan

sebagai bahan baku pembuatan minyak pelumas untuk kendaraan bermotor? Jika

tidak percaya, tanyakan saja pada Stephen J. Miller, Ph.D., seorang ilmuwan senior

dan konsultan peneliti di Chevron. Bersama rekan-rekannya di Pusat penelitian

Chevron Energy Technology Company, Richmond, California, Amerika Serikat dan

University of Kentucky, ia berhasil mengubah limbah plastik menjadi minyak

pelumas. Bagaimana caranya?

Sebagian besar penduduk di dunia memanfaatkan plastik dalam menjalankan

aktivitasnya. Berdasarkan data Environmental Protection Agency (EPA) Amerika

Serikat, pada tahun 2001, penduduk Amerika Serikat menggunakan sedikitnya 25 juta

ton plastik setiap tahunnya. Belum ditambah pengguna plastik di negara lainnya.

Bukan suatu yang mengherankan jika plastik banyak digunakan. Plastik memiliki

banyak kelebihan dibandingkan bahan lainnya. Secara umum, plastik memiliki

densitas yang rendah, bersifat isolasi terhadap listrik, mempunyai kekuatan mekanik

yang bervariasi, ketahanan suhu terbatas, serta ketahanan bahan kimia yang

bervariasi. Selain itu, plastik juga ringan, mudah dalam perancangan, dan biaya

pembuatan murah.

Sayangnya, di balik segala kelebihannya, limbah plastik menimbulkan

masalah bagi lingkungan. Penyebabnya tak lain sifat plastik yang tidak dapat

diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasinya, para pakar lingkungan dan ilmuwan dari

berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah

satunya dengan cara mendaur ulang limbah plastik. Namun, cara ini tidaklah terlalu

efektif. Hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang, sisanya menggunung di tempat

penampungan sampah. Mungkinkah tumpukan sampah plastik ini dapat diubah

menjadi minyak pelumas?

62

Masalah itulah yang mendasari Miller dan rekan-rekannya melakukan

penelitian ini. Sebagian besar plastik yang digunakan masyarakat merupakan jenis

plastik polietilena. Ada dua jenis polietilena, yaitu high density polyethylene (HDPE)

dan low density polyethylene (LDPE). HDPE banyak digunakan sebagai botol plastik

minuman, sedangkan LDPE untuk kantong plastik. Dalam penelitiannya yang akan

dipublikasikan dalam Jurnal American Chemical Society bagian Energi dan Bahan Bakar

(Energy and Fuel) edisi 20 Juli 2005, Miller memanaskan polietilena menggunakan metode

pirolisis, lalu menyelidiki zat hasil pemanasan tersebut.

Kegunaan lain dari minyak bumi ini adalah untuk bahan baku petrokimia seperti

solven, kimia organic, plastic dan lainnya.

Substitusi minyak bumi sebenarnya telah banyak dijumpai di sekeliling kita.

Biji-bijian seperti jagung dan kedelai mempunyai potensi besar untuk menggantikan

minyak tanah sebagai motor penggerak ekonomi baru. Dan itu kemungkinan tidak

lama lagi akan terjadi dalam beberapa dekade mendatang, menurut Tao. Dengan

bahan bakar berbasis bio, kita bisa memproduksinya tiap tahun tanpa harus khawatir

suatu ketika akan kehabisan. Berbicara masalah biofuel, yang sering disebut adalah

etanol. Tetapi ini bukanlah satu-satunya alternatif. Pengganti minyak tanah yang

paling dekat justru minyak tumbuhan dan lemak, karena keduanya mempunyai basis

struktur kimiawi yang sama. Etanol adalah merupakan salah satu jenis alkohol yang

dibuat melalui fermentasi bahan tumbuhan yang mengandung zat tepung. BPP

Teknologi mengembangkan bahan bakar jenis ini dengan mencampurkannya pada

bensin untuk membuat bahan bakar baru yang disebut gasohol (gasoline dan alkohol).

Akan tetapi meskipun mampu bekerja sebagai bahan bakar secara baik, etanol

mempunyai kelemahan karena tidak mempunyai ledakan sekuat bensin, dan

mempunyai sifat menyerap air yang bisa mengakibatkan korosi (perkaratan pada

benda logam).

Minyak tumbuhan melalui manipulasi secara kimiawi bisa berubah menjadi bahan

bakar baru yang menggantikan minyak. Bahan bakar fossil sendiri jutaan tahun yang

lalu awalnya juga tumbuhan. Sehingga bisa difahami bahwa bahan bakar fossil yang

kita pakai sekarang dan minyak yang dibuat dari tumbuhan mempunyai sifat kimiawi

yang mirip. Keduanya terbuat dari rantai gugus kimia yang disebut hidrokarbon.

63

Hidrokarbon adalah sebuah gugus kimia yang terdiri dari atom karbon (C) yang

dikelilingi oleh atom hidrogen (H). Metan adalah jenis hidrokarbon yang paling

sederhana yang terdiri dari satu atom C dan empat atom H. Bensin mempunyai atom

karbon antara 7 sampai 10 buah. Kata 'oktan' yang digunakan untuk menunjukkan

kadar polusi yang dihasilkan oleh pembakaran bensin sendiri mempunyai arti 8 atom

karbon dalam rantainya.

Semakin pendek rantai karbonnya, yang sering disebut secara salah semakin kecil

angka oktannya, semakin tinggi tingkat ledakannya dan semakin besar power yang

diberikan kepada mesin, juga semakin rendah tingkat polusi yang dihasilkan.

Akan tetapi minyak tumbuhan apabila digunakan untuk menggantikan minyak

bumi begitu saja mempunyai masalah karena rantainya terlalu panjang, yaitu antara

14 sampai 18 atom karbon. Minyak solar yang dipakai untuk mesin diesel mempunyai

panjang atom karbon 15, sehingga secara struktur kimia paling mendekati minyak

tumbuhan. Itulah mengapa aplikasi pertama minyak tumbuhan adalah untuk bahan

bakar biodiesel. Oleh karena itu tanpa melalui manipulasi minyak tumbuhan tidak

bisa digunakan untuk mesin bermotor yang berbasis bensin yang ada sekarang.

Masalahnya apakah mungkin membuat bahan bakar pengganti bensin dari

minyak tumbuhan yang mempunyai rantai atom karbon yang lebih pendek?

Kemungkinan itu ada. Minyak kelapa dan minyak-minyak tumbuhan lain yang mirip

berpotensi untuk dibuat menjadi bahan bakar mirip bensin, kata Tao. Menurutnya,

melalui modifikasi transgenetika biji-bijian yang mengandung minyak tumbuhan

dengan panjang rantai atom karbon yang lebih pendek bisa dibuat.

Pada masa mendatang para ilmuwan akan mampu melakukan rekayasa

genetika terhadap jagung dan kedelai, dua jenis biji-bijian penghasil minyak terbesar,

untuk menghasilkan minyak tumbuhan yang bisa dikonversi menjadi jenis bensin,

kata Tao. Kombinasi antara minyak tumbuhan dan etanol kelihatannya akan sangat

cocok dengan struktur mesin bermotor yang ada sekarang, karena secara rata-rata

rantai karbonnya akan mendekati bensin.

64

Bahan bakar bukanlah satu-satunya kegunaan minyak bumi. Kegunaan lain

yang paling besar adalah untuk tinta, cat dan coating. Para ahli kimia sejak puluhan

tahun yang lalu telah mengetahui cara merubah rantai hidrokarbon pada minyak bumi

(petroleum) dengan cara yang disebut 'cracking' dan 'reforming'. Industri yang

melakukan proses ini dikenal sebagai petrokimia yang merupakan inti utama industri

kimia dan merupakan motor utama penggerak ekonomi dunia pertengahan terakhir

abad 20.

Senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai hidrokarbon yang lebih pendek banyak

dipakai untuk pelarut cat serta berbagai macam bahan-bahan kimia yang kita pakai

sehari-hari dari bahan-bahan sintesis sampai obat-obatan. Senyawa yang lebih

panjang yang panjang rantai karbonnya mencapai 200-an dijumpai pada berbagai

macam jenis plastik yang dipakai untuk berbagai macam keperluan. Bisa dikatakan

minyak bumi adalah penopang utama kehidupan sehari-hari kita selama ini.

Akan tetapi bahan-bahan kimia itu semua bisa diproduksi dari tumbuh-

tumbuhan. Sebelum industri petrokimia diketahui, yaitu sebelum Perang Dunia kedua,

kebanyakan cat, bahan-bahan coating dan perekat dibuat dari minyak tumbuhan dan

produk-produk dari tumbuhan lain. Kemudian setelah para ilmuwan kimia

menemukan cara praktis dan murah untuk memproduksi bahan-bahan itu dari minyak

bumi, hampir seluruh bahan-bahan yang tadinya dibuat dari bahan-bahan natural

digantikan oleh minyak bumi. Pada masa yang akan datang kita akan kembali lagi

menggunakan bahan-bahan natural dari tumbuhan untuk menggantikan minyak.

Hal ini bukanlah ide yang baru. Henry Ford terkenal karena membuat

berbagai macam barang dari pakaian sampai bumper mobil dari minyak tumbuhan.

Kemudian mulai bulan Januari yang lalu, perusahaan Dow Chemical Co. dan Cargill

Inc. telah memulai memproduksi plastik dari jagung.

Sehingga bukanlah mustahil beberapa dekade mendatang kita akan

mengalami transformasi dari 'black economy' menuju 'green economy' yang selain

'sustainable' juga ramah terhadap lingkungan. Akan tetapi untuk itu semua kita

memerlukan para engineer yang memahami bagaimana membuat produk-produk itu

dari bahan-bahan yang sama dengan yang kita makan sehari-hari.

65

BAB 4

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari informasi-informasi di atas, kami dapat menyimpulkan bahwa minyak

bumi terdiri dari beberapa bagian-bagian yang sangat penting dan dalam pembuatan

minyak bumi harus melewati banyak proses. Minyak bumi juga merupakan bahan

yang tidak dapat lepas dari kehidupan manusia, misalnya: tanpa minyak bumi

manusia tidak dapat melakukan transportasi, karena bahan bakar alat transportasi

adalah minyak bumi dan banyak lagi yang lainnya.

3.2 Saran

Dalam pembuatan makalah ini, alahamdulillah kami tidak memerlukan kesulitan.

Tapi kerjasama antar kelompok memang sangat diperlukan. Untuk itu kami

menghimbau bagi anggota kelompok yang kurang berpartisipasi mengenai pengerjaan

tugas-tugas agar ikut serta. Sehingga pengerjaannya lebih mudah dan cepat.

66