Landasan Teori

2.3.1. Minyak Bumi

Terdapat dua teori pembentukan minyak bumi yang dikenal yaitu teori biogenic

yang menyatakan bahwa minyak bumi dihasilkan dari proses perubahan meteri

organik karena tekanan dan pemanasan selama kurun waktu jutaan tahun, sedangkan

teori abiogenic menyatakan bahwa minyak bumi terbentuk dari binatang dan

tumbuhan laut yang terkubur selama jutaan tahun dan terdapat pengaruh dari

lingkungannya, seperti temperatur, tekanan, kehadiran senyawa logam dan mineral,

letak geologis dan waktu proses perubahan. Pengaruh lingkungan pada proses

pembentukan minyak bumi menyebabkan minyak bumi akan mempunyai komposisi

yang berbeda dari tempat yang satu dengan tempat yang lainnya (Edy Prayitno, 2006).

Minyak bumi terdiri dari senyawa-senyawa yang mengandung unsur karbon dan

hydrogen. Selain itu juga terdapat senyawa lain yang mengandung unsur belerang,

nitrogen, oksigen, dan logam dalam jumlah sedikit. Komposisi kimia dan fisis minyak

bumi mentah sangat bervariasi, tetapi komponen dasar pada umumnya terdiri dari:

karbon (83-87%), oksigen (0,1-2%), logam (0-0,1%) (Gruce & Steven, 1958). Garam-

garam dan air juga terdapat dalam minyak bumi.

a. Senyawa hidrokarbon

Senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi dibagi menjadi tiga golongan yaitu:

1. n–parafin: merupakan fraksi utama dari minyak mentah yang dihasilkan dari

straight-destilation, di mana senyawa yang dihasilkan mempunyai bilangan

oktan rendah. Kondisi senyawa parafin pada suhu kamar dan tekanan atmosfer :

a) C1 – C4 berupa gas. Yang termasuk dalam senyawa ini adalah propana dan

butana yang merupakan komponen utama penyusun LPG.

b) C5 – C15 berupa cair. Senyawa parafin yang berupaa cair terdapat pada fraksi

nafta, bensin, kerosin, bahan bakar diesel dan minyak bakar.

c) Lebih dari 15 atom karbon berupa padatan. Yang termasuk dalam golongan

ini adalah malam parafin.

2. Isoparafin: Senyawa yang mempunyai rantai cabang sangat sedikit, namun

jumlah isoparafinnya dapat ditingkatkan melalui proses perengkahan katalitik,

alkilasi, iso merasi dan polimerisasi.

3. Naphten: Senyawa hidrokarbon jenuh, mempunyai sifat kimia seperti parafin

dan mempunyai struktur molekul siklis (disebut sikloparafin). Naften yang

banyak terkandung dalam minyak bumi adalah siklopentana dan sikloheksana

yang terdapat dalam fraksi nafta dan fraksi minyak bumi dengan titik didih yang

lebih tinggi.

4. Aromatik

Minyak bumi sangat sedikit mengandung senyawa aromatik yang sangat

dibutuhkan pada bensin sebagai bahan anti-knocking

5. Olefin

Senyawa hidrokarbon tidak jenuh, hampir tidak terdapat dalam minyak mentah

tetapi proses perengkahan katalitik akan menghasilkan senyawa ini. Senyawa

olefin tidak stabil dan digunakan sebagai bahan baku untuk zat petrokimia.

6. Nafta

Merupakan senyawa siklis yang jenuh dan tidak reaktif, yang

merupakansenyawa kedua terbanyak dalam minyak bumi. Senyawa ini memiliki

berat molekul yang rendah dan digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan

senyawa nafta yang memiliki berat molekul yang tinggi terdapat pada fraksi gas

oil dan minyak pelumas.

b. Senyawa non-hidrokarbon

Senyawa non hidrokarbon dalam minyak bumi dan produknya adalah senyawa

organik yang mengandung belerang, oksigen, nitrogen, logam. Senyawa yang

demikian disebut dengan senyawa hetero atom. Sebagai senyawa organik

keberadaanya melarut dalam minyak bumi, sedangkan senyawa anorganik tidak

melarut dalam minyak bumi melainkan larut dalam air sebagai emulsi didalamnya

terdapat garam – garam anorganik. Komposisi dasar minyak bumi dapat dilihat

pada Tabel 5.

Tabel 5. Komposisi Dasar Minyak Bumi

Komposisi Presentase (%)

Karbon 87,00 – 89,00

Hidrogen 11,00 – 15,00

Belerang 0,004 – 6,00

Oksigen 0,10 – 2,00

Nitrogen 0,01 – 2,00

Logam 0,00 – 0,10

Sumber : Jasji dan Nasution, 1997

1. Senyawa belerang

Distribusi belerang dalam fraksi-fraksi minyak bumi makin bertambah dengan

makin bertambahnya berat fraksi. Kadar belerang minyak bumi sekitar 0,04 – 6

% berat (kadar belerang minyak bumi Indonesia kurang dari 1% berat).

Senyawa belerang dalam minyak bumi dan produknya dapat menimbulkan

beberapa kerugian, diantaranya: pencemaran udara, korosi, menurunkan angka

oktan bensin, menurunkan suseptibilitas bensin terhadap timbal tetra etil dan

meracuni katalis.

2. Senyawa oksigen

Kadar oksigen dalam minyak bumi sekitar 0,1 – 2 % berat. Dalam minyak bumi,

oksigen terdapat sebagai asam organik (asam naftenat dan sebagian kecil asam

alifatik) yang terdistribusi dalam semua fraksi dengan konsentrasi tertinggi pada

fraksi gas. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan mempunyai bau

tidak enak.

3. Senyawa nitrogen

Senyawa nitrogen terdapat dalam semua fraksi minyak bumi (sekitar 0,1 – 2 %

berat) tetapi konsentrasinya makin tinggi dalam fraksi-fraksi yang mempunyai

titik didih lebih tinggi (Hardjono, 2001). Adanya nitrogen dalam minyak bumi

dan produknya akan menurunkan aktifitas katalis yang digunakan dalam proses

perengkahan, reforming, polimerisasi, isomerisasi.

4. Senyawa logam

Dalam distilasi minyak mentah, senyawa logam (besi, nikel, vanadium dan

arsen) cenderung berkumpul dalam fraksi residu, walaupun jumlahnya kecil

dapat bersifat racun terhadap katalis, logam vanadium dapat menyebab korosi

turbin gas pada pipa-pipa pembangkit uap.

2.3.2. Benzene

Benzena, juga dikenal dengan nama C6H6, PhH, dan benzol, adalah senyawa kimia

organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta mempunyai

bau yang manis. Benzena adalah sejenis karsinogen. Benzena adalah salah satu

komponen dalam bensin dan merupakan pelarut yang penting dalam dunia industri.

Benzena juga adalah bahan dasar dalam produksi obat-obatan, plastik, bensin, karet

buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan alami dalam minyak

bumi, namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang terdapat dalam minyak

bumi. Benzena memiliki rumus molekul : C6H6

Sifat fisik benzena antara lain adalah :

a. Berupa cairan tak berwarna

b. Mudah menguap

c. Bersifat racun

d. Bersifat Non-polar

e. Titik didih > Alkena & Alkuna

Sifat kimia benzena adalah :

a. Merupakan senyawa aromatis

b. Tidak melunturkan warna air bromine

c. Lebih mudah mengalami reaksi subtitusi daripada reaksi adisi

d. Mudah terbakar membentuk jelaga

Benzena, juga dikenal dengan nama C6H6, PhH, dan benzol, adalah senyawa kimia

organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta mempunyai

bau yang manis. Benzena adalah sejenis karsinogen. Benzena adalah salah satu

komponen dalam bensin dan merupakan pelarut yang penting dalam dunia industri.

Benzena juga adalah bahan dasar dalam produksi obat-obatan, plastik, bensin, karet

buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan alami dalam minyak

bumi, namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang terdapat dalam minyak

bumi.

Rumus Struktur:

Gambar 6. Struktur Benzena

Struktur Kekule Benzena

Struktur benzena pertama kali diperkenalkan oleh Kekule pada tahun 1865.

Menurutnya, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara melingkar

membentuk segi enam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120 derajat.

Ikatan antara karbon adalah ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal yang berselang

seling, seperti diperlihatkan gambar di atas.

Benzena termasuk senyawa aromatik dan memiliki rumus molekul C6H6. Rumus

molekul benzena memperlihatkan sifat ketakjenuhan dengan adanya ikatan rangkap.

Tetapi ketika dilakukan uji bromin benzena tidak memperlihatkan sifat ketakjenuhan

karena benzena tidak melunturkan warna dari air bromin. Berdasarkan hasil analisis,

ikatan rangkap dua karbon-karbon pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon

tertentu melainkan dapat berpindah-pindah. Gejala ini disebut resonansi. Adanya

resonansi pada benzena ini menyebabkan ikatan pada benzena menjadi stabil,

sehingga ikatan rangkapnya tidak dapat diadisi oleh air bromin.

2.3.3. Proses Pemisahan Benzene

Proses pemisahan benzene yang berlangsung di kilang Paraxylene Cilacap

melalui beberapa tahapan, yaitu :

Naphta Hydro Treating Unit (unit 82)

Tujuan dari proses di unit ini adalah untuk menghilangkan impurities agar tidak

mengganggu pada proses selanjutnya. Impurities ini dapat dihilangkan dengan cara

menambahkan gas hidrogen (H2) melalui suatu reaktor katalis yaitu Ni – Mo

Alumina sehingga impurities seperti sulfur maupun nitrogen dapat bereaksi

membentuk gas H2S dan NH3 dengan reaksi seperti berikut :

S + H2 H2S (g)

N2 + 3H2 2NH3 (g)

Platforming Unit (unit 84)

Unit ini berfungsi untuk merubah senyawa paraffin dan naphten yang terdapat

dalam treated naphta menjadi senyawa aromatik yang maksimum. Hasil dari

platforming ini masuk ke dalam kolom de butanizer. Produk puncaknya adalah C4

yang selanjutnya C3 dan C4 digunakan untuk LPG, sedangkan produk bawahnya

(8404) untuk bahan baku pembuatan paraxylene dan benzena.

Sulfolane Unit (unit 85)

Metode proses yang digunakan pada unit ini adalah ekstraksi dengan pelarut

sulfolane untuk memisahkan senyawa aromat seperti benzena, toulena, silena, dan

etil benzena dari senyawa parafin. Hasil ekstraknya adalah senyawa aromat yang

mengandung senyawa benzena, sedangkan raffinat mengandung komponen –

komponen non aromate seperti parafin dan nafta diguanakan untuk komponen

mogas . Produk ekstrak ini akan diproses pada unit Benzene Column dan Toluene

Column.

Tatoray Unit (Unit 86)

Proses ini bertujuan untuk mengonversi toluena dari unit sulfolane menjadi gugus

benzena dan C9 + aromat dari unit fraksinasi menjadi gugus silena dengan bantuan

hidrogen yang dihasilkan dari platforming unit. Adanya unit ini, produksi benzena

dan parasilena dapat dicapai secara maksimum dengan yield yang sangat tinggi.

Fraksinasi Unit (Unit 87)

Heavy platformate dari platforming unit dan bottom toluene column dari sulfolane

unit yang kaya akan kandungan toluena, C8 aromate, dan C9+ aromat. Senyawa

silena dipisahkan dari senyawa – senyawa lainnya kemudian diproses pada parex

unit untuk memisahkan parasilena.

Parex Unit (Unit 88)

Umpan pada proses ini adalah puncak (top) dari fraksinasi unit yang terdiri dari

senyawa toluena dan C8 aromat. Pada unit ini terjadi pemisahan secara kontinyu

menggunakan metode adsorpsi dan desorpsi.

Proses adsorpsi bertujuan untuk memisahkan secara selektif parasilena dari

campuran orto-silena, etil benzena, dan non aromatik. desorbent yang digunakan

adalah para – dietilbenzena (pDEB) yang kemudian pada absorbent chamber

dipisahkan menjadi ekstrak dan raffinat. Raffinat yang terdiri dari senyawa

ortosilena, metasilena, etilbenzena, dan non aromatik digunakan sebagai umpan

pada isomer unit.

Isomer Unit (Unit 89)

Unit ini berfungsi untuk mengubah ortosilena dan metasilena menjadi parasileba

melalui proses isomerisasi menggunakan katalis bi – fungsional yang terdiri dari

zeolite (acid sites) dan platinum (metal sites). Di dalam reaktor, isomer etilbenzena

juga dikonversikan menjadi ketiga macam silena dan senyawa – senyawa jenuh.

Tujuan dari proses ini untuk memperbanyak yield parasilena yang selanjutnya

dikirim kembali ke unit fraksinasi.

Berikut ini disampaikan diagram alir proses kilang parasilena Cilacap seperti

ditunjukkan pada gambar berikut :