Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf

7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf

1/255

PUSAT PENDIDKAN DAN PELATIHAN MINYAK DAN GAS BUMI

(PUSDIKLAT MIGAS)

C E P U

disusun oleh:

Ir. Kardjono SA, MT

PROSES PENGOLAHAN

MINYAK DAN GAS BUMI


2/255

Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi

i

KATA PENGANTAR

Menyadari akan pentingnya catatan materi perkuliahan di dalam kegiatan proses

belajar-mengajar, maka dengan memanjatkan puji syukur dihadapan Tuhan Yang

Maha Esa, penulis telah menyelesaikan penyusunan satu buah catatan lagi untuk

yang kesekian kalinya sebagai sajian materi perkuliahan dalam bidang studi

Pengetahuan Industri Migas dan Aplikasinya yang terfokus pada Proses

Pengolahan Migas. Di dalam catatan ini penulis mencoba menguraikan

dasar-dasar berbagai macam proses pengolahan migas secara garis besar.

Kepada para pembaca saya harapkan memaklumi akan segala kekurangan yang

ada pada tulisan ini, dan dengan senang hati jika kiranya sumbang saran dari para

pembaca dapat saya terima sebagai bahan untuk penyempuranaannya.

Mudah-mudahan tulisan yang sederhana ini dapat memberikan manfaat dan dapat

dikembangkan terutama oleh para mahasiswa yang ingin mempelajari bidang

studi ini.

Cepu, Juli 2006

Penyusun,

Ir. Kardjono SA, MT


3/255


4/255


5/255


6/255


v

1. U M U M 96

2. MACAM-MACAM PROSES EKSTRAKSI 98

2.1. Ekstraksi Edeleanu 99

2.2. Ekstraksi Furfural 100

2.3. Ekstraksi Udex 101

2.4. Ekstraksi Propane Deasphalting 102

2.5. Distilasi Ekstraktif 104

3. KESETIMBANGAN DALAM EKSTRAKSI 105

4. NERACA MASSA 110

BAB 7: ABSORPSI 114

1. U M U M 114

2. PRINSIP OPERASI ABSORPSI 115

3. MACAM-MACAM PROSES ABSORPSI 115

4. HYDROGEN SULFIDE REMOVAL 117

4.1. Amine Process 118

4.2. Sodium Carbonate Process 120

4.3. Jenis Proses yang lain 122

4.3.1. Potasium Carbonate Process 122

4.3.2. Iron Oxide Process 123

4.3.3. Sodium Phenolate Process 123

4.3.4. Tripotassium Phosphate Process 123

5. CARBON DIOXIDE REMOVAL 124

6. ABSORPSI DAN STEAM STRIPPING 124

6.1. Prinsip Dasar Absorpsi 124

6.2. Prinsip Dasar Steam Stripping 130

BAB 8: ADSORPSI 135

1. U M U M 135

2. PRINSIP OPERASI ADSORPSI 136

3. MACAM-MACAM ADSORBENT 137

3.1. Activated Carbon 137


7/255


vi

3.2. Non-Activated-Carbon 138

3.3. Sifat-Sifat Granular Activated Carbon 140

4. MACAM-MACAM ADSORPSI 142

4.1. Adsorpsi Fisika 142

4.2. Adsorpsi kimia 142

5. ADSORPSI ISOTHERMIS (FREUNDLICH) 143

6. ANALISA TIME SERIES (TREND) 145

6.1. Hal-hal yang harus diperhatikan 145

6.2. Cara-cara menentukan trend 145

6.3. Menentukan Kurva Regresi 147

BAB 9: KRISTALISASI 153

1. U M U M 153

2. STRUKTUR KRISTAL 153

2.1. Cubic Structures 155

2.2. Closest Packing 156

2.3. Sistem Kristal 157

3. KESETIMBANGAN FASE 161

4. PROGRESSIVE FREEZING 163

5. METODA KRISTALISASI 164

BAB 10: CRACKING 166

1. U M U M 166

2. THERMAL CRACKING 166

2.1. Thermal Cracking Unit 168

2.2. Visbreaking 172

2.3. Coking 174

2.3.1. Delayed Coking 175

2.3.2. Fluid Coking 176

3. CATALYTIC CRACKING AND CATALYSIS 178

3.1. Fixed-Bed Catalytic Cracking 189

3.2. Moving-Bed Catalytic Cracking 190


8/255


vii

3.3. Fluid Catalytic Cracking (FCC) 194

3.4. Model IV Fluid Catalytic Cracking 197

3.5. UOP Fluid Catalytic Cracking 199

3.6. Texaco Fluid Catalytic Cracking 201

3.7. Gulf Catalytic Cracking 203

3.8. Kellogg Heavy Oil Cracker (HOC) 203

3.9. Hydrocracking 206

BAB 11: REFORMING 210

1. U M U M 210

2. THERMAL REFORMING 210

3. CATALYTIC REFORMING 213

3.1. Katalis 216

3.2. Catalytic Reforming Process 218

BAB 12: POLIMERISASI DAN ALKILASI 225

1. U M U M 225

2. POLIMERISASI 225

2.1. Sulfuric Acid Polymerization 228

2.2. Phosphoric Acid Polymerization 229

3. ALKILASI 231

3.1. Alkilasi dengan katalis sulfuric acid 232

3.2. Alkilasi dengan katalis hydrofluoric acid 234

4. ISOMERISASI 235

4.1. BP. Isomerization Process 237

4.2. Penex Process 238

BAB 13: HYDROTREATING 241

1. U M U M 241

2. DESULFURISASI 241

3. DENITRIFIKASI 242

4. PEMISAHAN OKSIGEN 243


9/255


viii

5. PENJENUHAN OLEFIN 244

6. PEMISAHAN HALIDA 244

DAFTAR PUSTAKA 246


10/255

1


BAB 1

PENDAHULUAN

1. U M U M

Pada dasarnya Industri Migas di Indonesia yang diperankan oleh Pertamina

mempunyai fungsi ganda yang harus dilaksanakan dalam keterpaduan yang

optimal. Fungsi ganda tersebut dapat dikelompokan dalam 4 katagori, yakni:

a. Sektor Explorasi dan Produksi

b. Sektor Penyediaan Energi Domestik

c. Sektor Perdagangan Migas Internasional

d. Sektor Produksi Non-BBM ataupun Petrokimia

2. SEKTOR EKSPLORASI DAN PRODUKSI

Sektor kegiatan ini mempunyai tugas menjaga kesinambungan tersedianya

cadangan Sumber Daya Migas, melalui usaha-usaha explorasi untuk mencari

cadangan Sumber Daya Migas yang baru maupun usaha-usaha produksi untuk

dapat mengambil Migas dari cadangannya sebanyak dan seefektif mungkin.

Sektor ini merupakan kegiatan yang paling mendasar, karena merupakan faktor

yang menentukan kelestarian dan kesinambungan Industri Migas itu sendiri.

Meskipun kawasan Nusantara ini termasuk bumi dan laut, telah terbukti banyak

mempunyai cekungan yang mengandung endapan Sumber Daya Migas, tetapi

untuk mencari dan memproduksinya secara nyata merupakan usaha besar

tersendiri. Terutama disektor eksplorasi, usaha ini merupakan kegiatan resiko

tinggi dan menuntut tingkat keahlian teknologi yang semakin tinggi, untuk

menemukan dan memproduksi Sumber Daya Migas dari lokasi yang semakin sulit

dan terpencil.

Di sektor produksi, meskipun unsur resiko tidak sebesar sektor eksplorasi, tetapi

usaha ini memerlukan usaha padat modal dan teknologi. Terlebih pula bila

berkenaan dengan lokasi produksi yang sulit ataupun berkenaan dengan usaha


11/255

2


meningkatkan jumlah minyak yang dapat diproduksi dari cadangan tersebut

(enhaced recovery).

3. SEKTOR PENYEDIAAN ENERGI DOMESTIK

Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memurnikan dan mengolah minyak mentah

menjadi bahan bakar minyak (BBM) dan kemudian menyalurkannya keseluruh

pelosok Nusantara. Termasuk dalam sektor kegiatan ini juga penyediaan gas alam

sebagai bahan bakar di dalam negeri.

Pertamina bekewajiban mengadakan dan menyediakan kebutuhan energi domestik

ini dalam jumlah, jenis yang cukup dan dengan harga yang ditetapkan sama

diseluruh pelosok Nusantara.

Menyadari kepentingan strategis Nasional atas tersedianya energi ini, maka

seluruh biaya modal dan operasi pengadaan energi domestik ini dibiayai

sepenuhnya oleh Pemerintah.

Sektor kegiatan ini bukan semata-mata kegiatan mikro-ekonomis bagi Pertamina,

karena harga jual bahan bakar minyak (BBM) harus ditetapkan dengan lebih

mementingkan daya beli masyarakat.

Untuk sektor ini Pemerintah harus membangun dan mengoperasikan berbagai

sarana produksi, transportasi dan distribusi BBM untuk dapat menjangkau

penyediaan sarana diseluruh kawasan Nusantara yakni:

- Kilang-kilang minyak

- Tanker pengangkut minyak mentah ataupun produk

- Jaringan distribusi

- Semua sarana penunjang kegiatan tersebut

Lebih lanjut sarana-sarana tersebut harus dikembangkan untuk tetap dapat secara

efektif melayani kebutuhan BBM yang semakin meningkat.

Kilang-kilang baru harus dibangun untuk memenuhi kebutuhan tambahan

kapasitas yang diperlukan, kilang-kilang yang sudah ada harus dimodifikasi untuk

melayani perubahan jenis minyak mentah yang diolah ataupun perubahan jenis

produk yang diinginkan.


12/255

3


Sarana distribusi tidak lagi dapat dilayani dengan angkutan darat semata-mata,

tetapi harus ditunjang dengan jaringan pipa distribusi BBM yang semakin luas.

Jumlah tangki-tangki penimbun BBM juga harus selalu ditingkatkan kapasitasnya.

Sebagai gambaran kongkrit, pada tahun 1989 biaya operasi pengadaan dan

penyediaan BBM sekitar Rp. 9 - 10 trillium setahun. Perlu dicatat bahwa sekitar

70% biaya pengadaan BBM ini adalah merupakan biaya bahan baku minyak

mentah, sehingga pasang surut harga minyak didunia sangat mempengaruhi berat

ringannya beban Pemerintah atau Pertamina dalam mengadakan dan menyediakan

BBM.

Pada dasarnya, kecuali biaya modal, biaya operasi pengadaan BBM ini dibayar

kembali dari hasil penjualan BBM. Tetapi dalam kondisi harga minyak mentah

yang tinggi, Pemerintah harus menyediakan sejumlah subsidi BBM.

Dalam batas-batas lingkup tugasnya Pertamina telah merintis penggunaan CNG

(atau BBG) sebagai pengganti gasoline. Program ini diharapkan pada akhirnya

dapat mencapai tujuan penggantian bahan bakar transportasi (gasoline dan diesel)

dengan BBG. Sehingga pada gilirannya akan dapat membebaskan sejumlah

naphtha dan diesel dari komponen BBM dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan

baku petrokimia atau komoditi eksport.

4. SEKTOR PERDAGANGAN MIGAS INTERNASIONAL

Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memperdagangkan Migas ataupun

produk-produknya dipasaran Internasional untuk memperoleh devisa bagi

anggaran biaya pembangunan Nasional. Termasuk dalam sektor kegiatan ini

adalah kegiatan impor minyak mentah ataupun produk-produknya yang

diperlukan untuk melengkapi kebutuhan dalam negeri.

Pertamina berkewajiban memperdagangkan sebagian Migas atau produknya untuk

menghimpun dana devisa Pemerintah. Pertamina telah mengekspor berbagai

macam komoditi Migas, terutama:

- Minyak mentah

- LSWR

- Naphtha dan high octane component


13/255

4


- Produk tertentu seperti JP4, JP5.

- LNG

- LPG

Dilain pihak Pertamina juga masih harus mengimpor beberapa komoditi Migas

yang tidak diproduksi atau tidak cukup diproduksi di dalam negeri, seperti:

- Middle East Crude

- Middle Distillate

- Fuel Oil jenis khusus

Usaha pengembangan yang dilakukan Pertamina disektor perdagangan

Internasional diarahkan pada dua tujuan, yakni:

a. Mengekspor lebih banyak produk dari pada minyak mentah

b. Mengurangi keharusan impor sejauh mungkin

5. SEKTOR PRODUKSI NON-BBM ATAUPUN PETROKIMIA

Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memproduksi produk-produk bukan BBM

yang dimaksudkan untuk memberi nilai tambah bagi Sumber Daya Migas ataupun

melaksanakan tugas Pemerintah mengadakan produk-produk tertentu yang

diperlukan bagi kebutuhan Nasional. Termasuk dalam sektor ini adalah

penyediaan bahan baku untuk Industri Petrokimia maupun dalam hal tertentu

pembangunan industri petrokimianya sendiri.

Disamping produk-produk BBM, kilang-kilang Pertamina ataupun sarana

produksi lainnya, juga memproduksi produk-produk non BBM ataupun

petrokimia.

Sarana-sarana produksi non-BBM atau petrokimia tersebut telah dibangun atas

dasar beberapa alasan, yakni:

a. Kegiatan sampingan produksi yang merupakan pemanfaatan peluang yang

timbul dari kegiatan pengilangan, seperti produksi wax, polypropylene,

petroleum coke, beberapa jenis solvent, LPG, asphalt, lube base oil.


14/255

5


b. Kegiatan produksi non-BBM atau petrokimia yang dirintis Pertamina karena

adanya kebutuhan Nasional yang mendesak atas produk tersebut, seperti: PTA

(purified terephthelic acid) dan methanol.

Pola pengembangan ini akan tetap dipertimbangkan dimasa depan sebagai bagian

perencanaan pengembangan kilang ataupun sebagai pelaksanaan kegiatan

produksi yang ditugaskan oleh Pemerintah.

Berlainan dengan produk BBM, untuk kegiatan non-BBM dan Petrokimia ini

Pertamina lebih banyak berperan sebagai produsen saja dan tidak berperan

sebagai pemasok tunggal. Para konsumen tetap dapat mengimpor (atau

memproduksi sendiri) kekurangannya. Hanya untuk beberapa jenis produk yang

mempunyai nilai strategis, Pertamina juga bertindak selaku produsen dan

pemasok tunggal, seperti halnya lube oil dan LPG.

Sektor kegiatan ini merupakan sektor kegiatan Pertamina dalam kegiatan

menunjang pengembangan Industri Petrokimia khususnya ataupun Industri

Non-Migas pada umumnya.

Beberapa contoh kongkritnya:

- PTA sebagai penunjang bahan baku industri tekstil- Methanol sebagai penunjang produksi plywood

- Wax sebagai penunjang berbagai industri Non-Migas (packaging,

produk kosmetik, dsb.)

- Solvent sebagai penunjang industri kimia

- Polypropylene sebagai bahan baku karung

- Asphalt sebagai penunjang pembangunan jalan

- Lube oil sebagai penunjang pengembangan industri automotive

- Petroleum coke sebagai penunjang produksi logam aluminium

- Paraxylene sebagai penunjang produksi PTA

Keempat sektor kegiatan tersebut harus berlangsung secara terpadu,

berkesinambungan dan dilaksanakan dengan hasil guna serta daya guna seoptimal

mungkin.


15/255

6


BAB 2

DASAR-DASAR PERHITUNGAN TEKNIK

1. SISTEM SATUAN

Ada tiga sistem satuan-satuan dasar yang dipakai didalam ilmu pengetahuan dan

keteknikan yakni:

SI = Systeme International d'Unites, yang mempunyai satuan-satuan dasar

seperti meter (m), kilogram (kg) dan scond (s), yang disingkat dengan

sebutan MKS.

CGS = Centimeter (c) - Gram (g) - Scond (s).

FPS = Foot (ft) - Pound (lb) - Scond (s), yang pada umumnya disebut sebagai

satuan Inggris (British Unit).

1.1. Sistem satuan SI

Besaran-besaran dasar yang digunakan didalam sistem SI adalah sebagai berikut:

Panjang, dengan satuan meter (m).

Waktu, dengan satuan second (s).

Massa, dengan satuan kilogram (kg).

Suhu, dengan satuan derajad Kelvin (K).

Satuan-satuan standard lain yang diturunkan dari besaran-besaran dasar tersebut

dinataranya adalah:

Gaya, dengan satuan Newton (N).

1 Newton (N) = 1 kg.m/s2

Kerja, energi, panas, dengan satuan Newton-meter (N.m) atau Joule (J).

1 Joule (J) = 1 Newton-meter (N.m) = 1 kg.m2/s2

Tenaga, dengan satuan Joule/second (J/s) atau Watt (W).

1 Joule/second (J/s) = 1 Watt (W)

Tekanan, dengan satuan Newton/m2

atau Pascal (Pa).


16/255

7


1 Newton/m2(N/m2) = 1 Pascal (Pa)

Tekanan dalam satuan atmosfir (atm) adalah bukan suatu satuan standard SI,

tetapi hanya digunakan selama periode transisi.

Standard percepatan gravitasi dinyatakan sebagai:

1 g = 9,80665 m/s2

Beberapa awalan-awalan standard untuk mengalikan satuan-satuan dasar adalah

sebagai berikut:

giga (G) = 109

mega (M) = 106

kilo (k) = 103

centi (c) = 10-2

mili (m) = 10-3

micro () = 10-6

nano (n) = 10-9

Suhu dinyatakan dalam derajad Kelvin (K) sebagaimana satuan yang digunakan

didalam sistem SI. Namun dalam praktek secara luas digunakan dengan satuan

dalam skala derajad celsius (oC), yang dinyatakan dengan:

t oC = T (K) - 273,15

Ingat bahwa 1 oC = 1 K dalam hal pengukuran beda suhu.

t oC = T K

Standard satuan waktu adalah scond (s), tetapi dapat pula dinyatakan dengan

satuan-satuan seperti minut (min), hour (h) atau day (d).

1.2. Sistem satuan CGS

Sistem satuan CGS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut:

1 g massa (g) = 1 X 10-3kg massa (kg)

1 centimeter (cm) = 1 X 10-2meter (m)

1 dyne (dyn) = 1 g.cm/s2

= 1 X 10-5

Newton (N)


17/255

8


1 erg = 1 dyn.cm = 1 X 10-7Joule (J).

Standard percepatan gravitasi adalah:

g = 980,0665 cm/s2

1.3. Sistem satuan FPS

Sistem satuan FPS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut:

1 lb massa (lbm) = 0,45359 kg

1 ft = 0,30480 m

1 lb force (lbf) = 4,4482 Newton (N)

1 ft.lbf= 1,35582 Newton.m (N.m) = 1,35582 Joule (J)

1 psia = 6,89476 X 103Newton/m2(N/m2)

1,8 oF = 1 K = 1 oC

g = 32,174 ft/s2

Faktor proporsionalitas untuk hukum Newton adalah

gc= 32,174 ft.lbm/lbf.s2

Faktor gc didalam satuan SI dan CGS adalah 1,0 sehingga gc tidak pernah

digunakan didalam perhiungan-perhitungan yang menggunakan satuan SI dan

CGS.

1.4. Satuan-satuan persamaan yang homogen dimensinya

Suatu persamaan yang homogen dimensinya adalah suatu satuan yang semuaistilahnya mempunyai satuan dasar yang sama. Satuan-satuan tersebut dapat

berupa satuan dasar atau satuan yang diturunkan (sebagai contoh, kg/s2.m atau

Pa). Suatu satuan yang demikian ini dapat digunakan dengan sistem satuan-satuan

yang satuan dasar atau satuan turunannya digunakan didalam persamaan. Tidak

ada faktor konversi yang diperlukan jika satuan-satuan yang digunakan telah

konsisten.


18/255

9


Perlu diingat bahwa dalam menggunakan persamaan harus hati-hati dan selalu

mengeceknya untuk kehomogenan dimensi. Untuk mengerjakannya, suatu sistem

satuan harus dipilih apakah akan menggunakan sistem satuan SI, CGS atau FPS.

Untuk selanjutnya dimasukkan kedalam masing-masing istilah yang digunakan

didalam persamaan.

Contoh 2-1:

Suatu persamaan untuk perpindahan panas dari suatu fluida ke suatu permukaan

dinyatakan seperti berikut:

q = h A (Tf- Tw)

dimana : q = laju perpindahan panas (energi/waktu)

h = koefisien perpindahan panas (energi/waktu-luas-suhu)

A = luas permukaan

T = suhu

Gunakan satuan SI dan cek jika persamaan tersebut adalah homogen secara

dimensi.

Penyelesaian:

Dengan menggunakan kg.m2/s2 ebagai satuan energi yang dipilih dan dengan

mensubstitusikan satuan-satuan dasar SI kedalam persamaan energi, maka akan

diperolh:

( )q

kg.m / s

s = h

kg.m / s

s.m . K A m T - T K

2 2 2 2

2

2

f w/ /

Tampak dari persamaan diatas menunjukkan bahwa satuan yang ada di suku kiri

sama dengan yang ada di suku kanan, dan persamaan adalah homogen secara

dimensi. Jika diturunkan satuan J untuk energi, maka kedua suku akan

mempunyai satuan J/s atau W.


19/255

10


2. CARA MENYATAKAN SUHU DAN KOMPOSISI

Ada dua sekala suhu yang biasa digunakan didalam industri kimia, yaitu derajad

Fahrenheit (oF) dan Celsius (oC). Juga sering dijumpai untuk merubah dari satu

sekala ke sekala yang lainnya. Keduanya menggunakan titik beku dan titik didih

air pada tekanan 1 atmosfir sebagai patokannya. Sering juga dalam menyatakan

suhu dengan menggunakan derajad mutlak K (untuk standard SI) atau derajad

Rankine (oR) (untuk standard FPS) sebagai pengganti oC atau oF. Tabel 1-1

menunjukkan ekivalensi empat sekala suhu.

Tabel 2-1: Sekala suhu dan ekivalensinya

CelsiusoC

FahrenheitoF

KelvinoK

RankinoR

Titik didih air 100 212 373,15 671,7

Titik lebur es 0 32 273,15 491,7

Nol mutlak -273,15 -459,7 0 0

Perbedaan antara titik didih air dan titik leleh es pada 1 atm adalah 100 oC atau

180 oF. Dengan demikian setiap perubahan 1,8 oF sama dengan perubahan 1 oC.

Biasanya harga -273,15 oC dibulatkan menjadi -273 oC dan -459,7 dibulatkan

menjadi -460 oF. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mengubah sekala suhu

dari satu sekala ke sekala yang lain.

oF = 32 + 1,8 (oC)

oC = 1/1,8 (oF - 32)oR = oF + 460oK = oC + 273

Contoh 2-2:

Suatu gas didalam bejana mempunyai suhu 120 oC. Nyatakan suhu tersebut ke

dalam sekala oF, oR dan oK


20/255

11


Penyelesaian:oF = 32 + 1,8 (oC) = 32 + 1,8 (120) = 248 oFoR = oF + 460 = 248 + 460 = 708 oR

oK = oC + 273 = 120 + 273 = 393 K

2.1. Mole dan berat atau massa

Banyak metoda yang digunakan untuk menyatakan komposisi didalam gas,

loquida maupun padatan. Salah satu dari kebanyakan penggunaannya adalah

satuan molar, karena hukum reaksi kimia dan gas adalah lebih sederhana untuk

menyatakan dalam istilah satuan molar. Satu mol suatu zat murni dinyatakan

sebagai jumlah zat yang massanya secara numerik sama dengan berat molekulnya.

Oleh karena itu, 1 kgmol methane (CH4) mengandung 16,04 kg massa. Juga untuk

1 lbmol mengandung 16,04 lbm.

Fraksi mol suatu zat adalah jumlah mol zat tersebut didalam suatu campuran

dibagi dengan total mol campuran. Demikian halnya untuk fraksi massa, adalah

jumlah massa zat tertentu didalam campuran dibagi dengan total massa campuran.

Misalkan suatu campuran zat A, B dan C maka fraksi mol dan fraksi massa zat A

dapat dinyatakan sebagai berikut:

x =jumlah mol A

total mol (A + B+ C)

w =jumlah masa A

total masa (A + B+ C)

A

A

Contoh 2-3:

Suatu campuran terdiri dari 50 gram air (B) dan 50 gram NaOH (A). Hitung fraksi

massa dan fraksi mol NaOH, juga hitung massa (dalam lbm) NaOH.

Penyelesaian:

Total massa campuran = 50 + 50 = 100 gram.

wA(fraksi massa NaOH) = 50/100 = 0,5


21/255

12


Jumlah mol H2O = 50/18,02 = 2,78 mol

Jumlah mol NaOH = 50/40 = 1,25 mol

Total mol campuran = 2,78 + 1,25 = 4,03 mol

xA(fraksi mol NaOH) = 1,25/4,03 = 0,31

Massa A (dalam lbm) = (50 g)/(453,6 g/lbm= 0,1102 lbm

2.2. Satuan konsentrasi liquida

Secara umum jika suatu liquida dicampur dengan liquida lain yang dapat

bercampur, maka komposisi liquida tersebut dinyatakan dalam persen berat atau

persen massa.

Cara-cara lain untuk menyatakan konsentrasi suatu komponen didalam larutan

adalah sebagai berikut:

Molaritas = Jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan.

Molalitas = Jumlah mol zat terlarut tiap 1000 gram larutan.

Normalitas = Jumlah grek zat terlarut tiap liter larutan.

(grek = grol/valensi).

Metoda yang paling umum untuk menyatakan konsentrasi per satuan volume

adalah densitas (kg/m3, g/cm3, atau lbm/ft3). Sebagai contoh densitas air pada 277

K (4oC) adalah 1000 kg/m3 atau 62,43 lbm/ft3. Kadang-kadang densitas larutan

dinyatakan sebagai specific gravity, yaitu yang menyatakan densitas larutan pada

suhu tertentu dibagi dengan densitas suatu zat acuan (biasanya air) pada suhu

tertentu. Jika sebagi zat acuan adalah air pada 277 K, maka specific gravity dan

densitas zat adalah sama.

3. DENSITAS DAN SPECIFIC GRAVITY

3.1. Densitas (kerapatan)

Densitas (kerapatan) adalah menyatakan jumlah masa zat persatuan volumenya.

Simbul =

Satuan = g/cm3

, kg/liter, lb/ft3


22/255

13


3.2. Specific gravity (SG)

Specific gravity (SG) adalah perbandingan densitas suatu fluida pada suhu

tertentu terhadap densitas fluida standar (untuk cairan biasanya air) pada suhu

tertentu.

SG =densitas zat

densitas zat standard

Untuk gas: p V = n R T karena: n = m/M

p V = (m/M) R T

= m/V

= (p M)/(R T)dimana:

p = tekanan, atm, psia

V = volume, liter, ft3

n = jumlah mol, kgmol, lbmol

m = massa, kg, lbm

M = berat molekul

T = suhu, oK, oR

R = konstanta gas yang harganya 0,08206 (liter.atm)/(mol.oK) = 10,7315

(psia.ft3)/(lbmol.oR)

Sebagai zat standard, untuk cairan dipakai air sedangkan untuk gas dipakai

hidrogen kering atau udara kering. Karena perubahan densitas zat dan perubahan

densitas air terhadap perubahan suhu tidak sama, maka pada umumnya specific

gravity yang ditetapkan selalui disertai keterangan suhu. Sebagai contoh

misalnya:SG60/60= SG pada suhu zat 60

oF dan suhu air 60oF

SG60/77= SG pada suhu zat 60oF dan suhu air 77oF

3.2.1. Skala Baume

Antoine Baume pada tahun 1768 telah membuat dua macam hydrometer yang satu

untuk cairan yang lebih ringan dari air dan yang satu lainnya untuk cairan yang


23/255

14


lebih berat dari air. Skala tersebut linier dan dikenal dengan istilah derajad Baume

(oBe). Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:

o

o o

o

o o

Be =140

SG 60 F / 60 F - 130 (untuk cairan lebih ringan dari air)

Be = 145 -145

SG 60 F / 60 F (untuk cairan lebih berat dari air)

3.2.2. Skala API

American Petroleum Institute telah mengeluarkan skala gravity khusus untuk

produk-produk minyak bumi. Skalanya dinyatakan dalam oAPI dan khusus untuk

cairan yang lebih ringan dari air yang ditetapkan berdasarkan persamaan sebagai

berikut:

o

o oAPI =

141,5

SG 60 F / 60 F - 131,5

3.2.3. Skala Twaddell

Skala Twaddell yang digunakan di England hanya berlaku untuk cairan yang lebih

berat dari air. Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:

( )o o oTw = 200 SG 60 F / 60 F - 1

4. NERACA BAHAN

Salah satu hukum dasar pengetahuan fisika adalah konservasi masa. Hukum

tersebut dinyatakan secara sederhana, bahwa masa tidak dapat di hasilkan atau

dimusnahkan (sudah barang tentu tidak termasuk nuclear atau reaksi atom). Oleh

karena itu masa (atau berat) semua bahan yang memasuki proses harus sama

dengan total masa yang meninggalkan plus masa yang terakumulasi di dalam

proses.


24/255

15


Input = Output + Akumulasi

Dalam kebanyakan kasus, proses yang ditinjau dalam keadaan steady atau dengan

kata lain tidak ada akumulasi di dalam proses. Dengan demikian persamaan diatas menjadi

Input = Output

4.1. Neraca Bahan Sederhana

Di dalam neraca bahan sederhana ini dianggap tidak terjadi reaksi kimia sehingga

perhitungannya sangat sederhana karena tidak terjadi pembentukan senyawa baru.Satuan-satuan yang digunakan dalam persamaan harus konsisten agar tidak terjadi

kesalahan dalam perhitungan.

Untuk menyelesaikan persoalan-persoalan neraca bahan disarankan dilakukan

dengan suatu urutan langkah-langkah yang telah ditetapkan seperti berikut:

(1). Sketch suatu diagram proses secara sederhana, yaitu dengan menggunakan

box diagram yang menunjukkan masing-masing aliran keluar maupun masuk

dengan menggunakan anak panah dan dilengkapi dengan keterangan

mengenai komposisi, suhu, laju alir, dan sebagainya. Semua data yang

terlibat harus tercantum dalam diagram tersebut.

(2). Tuliskan persamaan kimia jika ada

(3). Pilih basis yang digunakan untuk perhitungan.

(4). Buat suatu neraca bahan. Neraca bahan dapat berbentuk neraca total dan

neraca komponen.

Jenis proses yang tidak mengalami reaksi kimia adalah drying, eveporation,

dilution, distilation, extraction, dan sebagainya. Dalam persoalan seperti ini dapat

dipecahkan dengan dengan menetapkan neraca bahan yang mengandung besaran-

besaran yang tidak diketahui dan menyelesaikan persaman untuk besaran-besaran

yang tidak diketahui.


25/255

16


F (A,B)XFA

L,XLA

V,XVA

Gambar (2-1): Neraca Bahan Sederhana

Neraca Total:

F = V + L L = F - V

( )

Neraca Komponen A:

F.X = V.X + L.X

F.X = V.X + F.X - V. X

V = F. X - XX - X

FA VA LA

FA VA LA LA

FA LA

VA LA

4.2. Neraca Bahan Bertingkat

Neraca bahan bertingakat sebagaimana kebanyakan dalam proses distilasi secara

skematis ditunjukkan dalam Gambar (2-2). Melalui proses bertingkat diharapkan

proses pemisahan akan dapat menghasilkan produk (top product maupun bottom

product) dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi.

Neraca Bahan di sekitar kolom 1:

Neraca Total:

F = V + L L = F - V


26/255

17


( )

Neraca Komponen A:

F.X = V.X + L.X

F.X = V.X + F.X - V. X

V =F. X - X

X - X

FA VA LA

FA VA LA LA

FA LA

VA LA

V,XVA

F (A,B)XFA

L,XLA

2

L1,XLA1

V1,XVA1

1

Gambar (2-2): Neraca Bahan Bertingkat

Neraca Bahan si sekitar kolom 2:

Neraca Total:

V = V + L L = V - V1 1 1 1

( )

Neraca Komponen A:

V. X = V .X + L . X

V. X = V . X + V. X - V . X

V =V. X - X

X - X

VA 1 VA1 1 LA1

VA 1 VA1 LA1 1 LA1

VA LA1

VA1 LA1


27/255

18


4.3. Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle

V,XVA

F (A,B)XFA

L,

XLA

2

L1,XLA1

V1,

XVA1

1

Gambar (2-3): Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle

Neraca Bahan di sekitar Kolom 1:

Neraca Total:

F = V + L L = F - V1 1

( )

Neraca Komponen A:

F.X = V .X + L.X

F.X = V .X + F.X - V .X

V =F. X - X

X - X

FA 1 VA1 LA

FA 1 VA1 LA 1 LA

1FA LA

VA1 LA

Neraca Bahan di sekitar Kolom 2:

Neraca Total:

V = V + L1 1


28/255

19


( )

Neraca Komponen A:

V. X = V . X + L .X

V . X + L . X = V . X + L . X

L =V . X - X

X - X

VA 1 VA1 1 LA1

1 VA 1 VA 1 VA1 1 LA1

11 VA1 VA

VA LA1

5. NERACA PANAS

Di dalam proses kimia, suatu perhitungan juga dibuat untuk semua panas yang

masuk maupun yang meninggalkan sistem. Perhitungan ini dikenal dengan istilah

"Neraca Panas", dan pada umumnya perhitungan-perhitungan yang dibuat

didasarkan pada jumlah panas karena jumlah panas tidak berubah meskipun

kondisi operasi berubah. Neraca panas adalah merupakan salah satu benrtu neraca

energi yang dapat digunakan untuk menghitung perubahan panas yang terjadi

pada setiap aliran di dalam sistem. Khusus di dalam neraca panas tidak

diperhitungkan (diabaikan) besarnya perubahan energi kinetik, potensial dan lain

sebagainya. Jika di dalam suatu sistem tidak terjadi akumulasi panas maka jumlah

seluruh panas yang masuk sama dengan jumlah seluruh panas yang meninggalkan

sistem.

5.1. Neraca Panas pada HE

Di dalam heat exchanger (HE) yang berlangsung proses perpindahan panas dapat

dihitung besarnya laju perpindahan panas dengan menggunakan perhitungan

neraca panas.

Sebagai contoh, anggap sebuah double pipe exchanger yang digunakan untuk

proses perpindahan panas antara fluida A (fluida panas) dan fluida B (fluida

dingin). Panas mengalir dari fluida panas ke fluida dingin selama kedua fluida

tersebut berada di dalam HE. Sebagai akibat perpindahan panas, fluida A akan

memberikan panas dan fluida B akan menerima panas. Jika di dalam sistem tidak


29/255


30/255

21


Neraca bahan keseluruhan

F.HF= D.HD+ R.HR

atau

F.HF= FA.HFA+ FB.HFB

Neraca bahan komponen A

FA.HFA= DA.HDA+ RA.HRA

atau

F.wFA.HFA= D.wDA.HDA+ R.wRA.RA

Neraca bahan komponen B

FB.HFB= DB.HDB+ RB.HRBatau

F.wFB.HFB= D.wDB.HDB+ R.wRB.HRB


31/255

22


BAB 3

CRUDE OIL & HASIL-HASILNYA

1. U M U M

Crude oil (minyak mentah) adalah merupakan suatu campuran senyawa

hidrokarbon yang tidak uniform. Sifat-sifatnya amat bervariasi dari ladang minyak

yang satu ke ladang yang lain, bahkan dari sumur yang satu ke sumur yang lain

meskipun dalam satu ladang.

Karena crude oil mempunyai komposisi kimia yang praktis jumlahnya tak

terhingga, maka didalam mengklasifikasikan crude oil hingga saat ini dilakukan

dengan menggunakan metoda pendekatan. Adapun metoda yang biasa digunakan

adalah seperti berikut:

a. Klasifikasi berdasarkan API Gravity

Metoda ini digunakan karena ada kecenderungan bahwa jika API gravity crude oil

tinggi maka crude oil tersebut mengandung fraksi ringan dalam jumlah yang

besar. Oleh karena itu crude oil yang mempunyai API gravity yang tinggi harga

pasarannya lebih tinggi, sebab banyak mengandung fraksi ringan (seperti gasoline

dan kerosene) sedangkan residunya relative sedikit.

Berdasarkan API gravity, maka crude oil dibagi dalam 5 jenis:

Jenis API Gravity

Ringan > 39,0

Ringan-sedang 39,0 - 35,0

Berat-sedang 35,0 - 32,1

Berat 32,1 - 24,8

Sangat berat < 24,8

131,5SG

141,5=API

60/60


32/255

23


b. Klasifikasi berdasarkan kandungan parafin dan aspal

Menurt klasifikasi ini maka crude oil dibagi menjadi 4 golongan seperti berikut:

- Crude oil dasar parafin

- Crude oil dasar aspal

- Crude oil dasar campuran

- Crude oil dasar aromatik.

2. SIFAT-SIFAT UMUM MINYAK BUMI

Walupun crude oil mempunyai komposisi yang berbeda, tetapi berdasarkan

golongan tertentu didapat sifat-sifat umumnya seperti berikut:

Sifat-sifat Dasar parafin Dasar naften

API gravity Tinggi Rendah

Kandungan nafta Rendah Tinggi

Angka oktan Rendah Tinggi

Titik asap kerosene Tinggi Rendah

Angka cetan solar Tinggi Rendah

Titik tuang minyak pelumas Tinggi Rendah

Indeks viskositas Tinggi Rendah

3. KOMPOSISI MINYAK BUMI

Pada dasarnya minyak bumi terdiri dari dari senyawa hidrokarbon dan non

hidrokarbon yang dibagi seperti berikut:

a. Senyawa hidrokarbon

Senyawa hidrokarbon yang terkandung didalam minyak bumi jumlahnya relatif

lebih banyak. Walupun demikian senyawa hidrokarbon tersebut dapat dibagi

dalam 5 golongan, yaitu:

- Senyawa parafin


33/255

24


- Senyawa olefin

- Senyawa diolefin

- Senyawa naften

- Senyawa Aromat

a.1. Senyawa parafin

Senyawa parafin adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan rantai lurus yang

mempunyai rumus molekul CnH2n+2dan pada umumnya mempunyai sifat seperti

berikut:

- Stabil pada suhu kamar.

- Tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat, larutan alkali pekat, asam nitrat,

ataupun oksidator kuat seperti asam kromat, kecuali senyawa yang mempunyai

atom karbon tersier.

- Bereaksi lambat dengan Khlor dengan bantuan sinar matahari.

- Bereaksi dengan Khlor dan Brom dengan bantuan katalisator.

Senyawa parafin dengan 4 buah atom karbon atau kurang berupa gas pada suhu

kamar dan tekanan atmosfir. Metana dan etana merupakan gas alam, sedangkan

propana, butana dan isobutana merupakan komponen utama LPG (Liquified

Petroleum Gas).

Senyawa parafin dengan 5 sampai 15 atom karbon berupa cairan pada suhu kamar

dan tekanan atmosfir dan terdapat dalam fraksi nafta, bensin, kerosene, solar dan

minyak bakar. Sedangkan yang dengan atom karbon lebih dari 15 pada suhu

kamar dan tekanan atmosfir berbentuk kristal dan terdapat pada minyak parafin

(wax).

a.2. Senyawa monoolefin

Senyawa olefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul

CnH2nyang mempunyai sebuah ikatan rangkap dua.

Olefin tidak terdapat didalam crude oil, tetapi mungkin terbentuk pada saat proses

pengolahannya. Karena mempunyai ikatan rangkap maka olefin sangat reaktif dan


34/255

25


merupakan bahan dasar utama industri petrokimia seperti ethylene (C2H4) dan

propylen (C3H6).

a.3. Senyawa diolefinSenyawa diolefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul

CnH2n-2 yang mempunyai dua buah ikatan rangkap. Senyawa ini juga tidak

terdapat didalam crude oil, tetapi terbentuk pada saat proses pengolahannya.

Diolefin tidak stabil dan akan berpolimerisasi membentuk gum (damar).

a.4. Senyawa naften

Senyawa naften adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rumus molekul CnH2n.

Senyawa ini sering disebut senyawa sikloparafin karena sifat kimianya sama

dengan sifat kimia hidrokarbon parafin hanya saja struktur molekulnya melingkar.

Senyawa hidrokarbon naften yang terdapat dalam crude oil adalah siklopentan dan

sikloheksan, yang terdapat dalam fraksi nafta dan fraksi lain dengan titik didih

tinggi.

a.5. Senyawa aromat

Senyawa aromat adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul

CnH2n-6 dan ikatan rantainya melingkar. Senyawa ini mempunyai sifat kimia

reaktif mudah teroksidasi menjadi asam dan pada kondisi operasi tertentu dapat

mengalami substitusi maupun adisi. Hanya sedikit sekali crude oil yang

mengandung senyawa aromat dengan titik didih rendah.

b. Senyawa non hidrokarbon

Senyawa non hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi danproduk-produknya adalah senyawa organik yang mengandung belerang, oksigen,

nitrogen dan logam-logam.

b.1. Senyawa belerang

Kadar belerang dalam minyak bumi bervariasi antara 0,04% - 6,0% berat. Minyak

(crude oil) Indonesia terkenal sebagai minyak bumi berkadar belerang sangat

rendah, pada umumnya kurang dari 1 %.


35/255

26


Distribusi belerang didalam fraksi-fraksi minyak bumi makin bertambah besar

dengan makin bertambah beratnya fraksi tersebut. Senyawa belerang yang

terdapat dalam minyak bumi sangat kompleks dan umumnya tidak stabil terhadap

pemanasan. Senyawa belerang ini selama dalam proses pengolahan akan pecah

membentuk asam sulfida serta senyawa belerang yang lebih sederhana.

Senyawa belerang dalam minyak bumi dan produk-produknya menimbulkan

beberapa kerugian, yaitu:

* Pencemaran udara

Pencemaran udara disebabkan oleh beberapa senyawa belerang yang berbau tidak

enak. Senyawa tersebut mempunyai titik didih rendah, yaitu H2S, SO2dalam gashasil pembakaran, RSH sampai dengan 6 atom karbon dalam metil disulfida.

Pencemaran udara juga terjadi karena gas SO2 yang terlarut dalam kabut yang

dikenal dengan nama smog dan terdapat di kota-kota industri yang berkabut. Gas

hidrogen sulfida disamping mempunyai bau tidak enak juga beracun.

* Korosi

Korosi yang disebabkan oleh senyawa-senyawa belerang terjadi pada suhu diatas

300 oF. Korosi ini akan merusakkan alat-alat pengolahan, khususnya alat-alat

yang bekerja pada suhu tinggi.

Senyawa belerang yang bersifat korosi pada suhu rendah adalah hidrogen sulfida,

beberapa senyawa alkil sulfida dan alkil disulfida serta merkaptan yang

mempunyai titik didih rendah.

Beberapa contoh peristiwa-peristiwa korosi yang disebabkan oleh senyawa

belerang diantara adalah:

- Hidrogen sulfida dalam udara lembab akan mengubah besi menjadi besi sulfida

yang rapuh.

- Dalam udara lembab gas belerang oksida dalam gas hasil pembakaran akan

merusakkan cerobong baja dan saluran pembuangan gas hasil pembakaran.

* Menurunkan susceptibility bensin

Susceptibility bensin terhadap TEL (Tetra Ethyl Lead) yaitu pengaruh terhadap

kemampuan TEL dalam menaikkan angka oktan yang diukur dalam mililiter TEL


36/255

27


untuk setiap US gallon bensin. Jika bensin mempunyai kandungan belerang yang

cukup tinggi maka akan memerlukan lebih banyak TEL untuk menaikkan angka

oktannya, berarti memerlukan biaya yang lebih tinggi dari pada bensin yang

kandungan belerangnya rendah.

b.2. Senyawa oksigen

Kadar oksigen dalam minyak bumi bervariasi dari sekitar 0,1 sampai 2 % berat.

Oksidasi minyak bumi dapat terjadi karena kontak yang terlalu lama dengan

udara.

Oksigen terutama terdapat sebagai asam organik yang terdistribusi dalam semua

fraksi, dengan konsentrasi tertinggi pada fraksi minyak fase gas. Asam organik

tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan sebagian kecil sebagai asam

alifatik. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan berbau tidak enak.

Pada umumnya senyawa oksigen yang ada didalam minyak bumi tidak

menimbulkan masalah yang serius.

b.3. Senyawa nitrogen

Kadar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, berkisar antara 0,01 sampai

2,0 % berat.

Minyak yang mempunyai kadar belerang dan aspal yang tinggi biasanya juga

mempunyai kadar nitrogen yang tinggi. Senyawa nitrogen terdapat dalam semua

fraksi minyak bumi, tetapi konsentrasinya akan semakin tinggi dalam fraksi-fraksi

yang mempunyai titik didih tinggi.

Kerugian yang diakibatkan oleh adanya senyawa nitrogen dalam minyak bumi

adalah:

- Menurunkan aktifitas katalis yang digunakan dalam proses perengkahan,

reforming, polimerisasi dan isomerisasi.

- Jika didalam kerosene terdapat senyawa nitrogen maka warnanya yang jernih

akan berubah kemerahan dengan bantuan sinar matahari.

- Senyawa nitrogen dalam bensin akan mempercepat pembentukan damar dalam

karburator.


37/255

28


- Menyebabkan terjadinya endapan lumpur dalam minyak bakar selama

penyimpanannya.

b.4. Senyawa logam

Praktis semua logam terdapat dalam minyak bumi, tetapi karena jumlahnya sangat

kecil maka pada umumnya tidak menimbulkan persoalan. Kecuali beberapa logam

seperti besi, nickel, vanadium dan arsen bersifat racun terhadap beberapa katalis.

Logam vanadium bisa menurunkan mutu barang pecah-belah dalam industri

keramik.

Dalam distilasi crude oil, logam-logam cenderung berkumpul dalam fase residu.

4. KOMPOSISI ELEMENTER CRUDE OIL

Walaupun crude oil mempunyai komposisi kimia dan sifat fisis yang sangat

beragam, tetapi mempunyai daerah komposisi elementer yang sempit. Komposisi

elementer crude oil adalah sebagai berikut:

Komposisi Prosentase

Karbon 83,00 - 87,00

Hidrogen 11,00 - 15,00

Belerang 0,04 - 6,00

Oksigen 0,10 - 2,00

Nitrogen 0,01 - 2,00

Logam 0,00 - 0,10

5. HASIL-HASIL PENGOLAHAN CRUDE OIL

Dari pengolahan crude oil dihasilkan berbagai macam produk yang berupa

minyak cair maupun gas. Minyak dan gas hasil pengolahan didapatkan dari

rentetan proses-proses pengolahan dan proses pencampuran untuk mendapatkan


38/255

29


produk minyak sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan oleh sarat-sarat

penggunaannya.

Adapun produk yang dihasilkan dari pengolahan crude oil adalah:

a. Liquified Petroleum Gas (LPG)

Liquified Petroleum Gas (LPG) pada umumnya terdiri dari komponen-komponen

utama propana dan butana yang dicairkan pada suhu kamar dan tekanan sedang

(95 psi).

LPG mengandung sejumlah kecil zat aroma yang sengaja diberikan untuk

mengetahui adanya kebocoran.

LPG banyak digunakan untuk:

- Bahan bakar rumah tangga dan industri.

- Bahan bakar mesin-mesin internal combustion.

- Bahan baku industri petrokimia.

b. Motor gasoline (mogas)

Motor gasolin (mogas) yang sehari-hari disebut bensin adalah campuran

kompleks senyawa hidrokarbon yang mempunyai trayek titik didih antara 40 -200 oC dan dipergunakan sebagai bahan bakar motor-motor yang menggunakan

busi (spark ignation engines).

Di Indonesia menghasilkan 2 macam gasoline:

- Bensin premium dengan angka oktan minimum 87 dan diberi warna kuning

sebagai warna pengenalnya.

- Premix sebagai pengganti bensin super dengan angka oktan minimum 98 dan

diberi warna merah sebagai warna pengenalnya.

Sifat-sifat yang paling penting untuk bensin adalah sifat kemudahannya untuk

menguap (volatility) dan sifat anti ketukan.

* Sifat penguapan

Sifat penguapan diukur dari pemeriksaan distilasi dan pemeriksaan tekanan uap

Reid (Reid Vapour Pressure Test), Sifat penguapan ini mengontrol sifat bensin

dalam pemakaiannya seperti:


39/255

30


- Mudah dinyalakan pada waktu dingin (cold starting).

- Mudah mencapai panas operasi (warm up).

- Penghalangan uap (vapour lock).

- Pembentukan es dalam karburator (carburator icing).

- Distribusi campuran didalam silinder.

Jika penguapan bensin terlalu rendah, maka bensin sulit menguap sehingga sulit

dinyalakan waktu dingin dan sukar mencapai panas operasi.

Jika penguapan terlalu tinggi, maka terlalu banyak bensin yang teruapkan

sehingga kesulitan-kesulitan seperti vapour lock dan carburator icing mungkin

akan terjadi.

* Sifat anti ketukan

Setiap bensin mempunyai kemampuan untuk melakukan sejumlah kerja tertentu

dalam sebuah mesin. Kalau bensin dipaksa untuk melakukan kerja yang

melampaui kemampuan kerja maksimum mesin, maka bensin akan memberikan

reaksi yaitu daya yang diberikan menjadi berkurang serta timbul suara ketukan

dalam mesin.

Keadaan seperti ini sering dialami sewaktu mobil dipakai untuk memberikan

tenaga dengan cepat dan dapat diketahui dari bunyi mesin menggelitik atau

knocking.

Bensin mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menahan ketukan.

Kemampuan untuk menahan terjadinya ketukan dinyatakan sebagai mutu anti

ketukan (anti knock quality) dan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi

kwalitas anti ketukan bensin, maka makin tinggi kemampuan bensin untuk

menahan terjadinya ketukan, dan semakin tinggi pula daya maksimum yang dapat

dihasilkan.

c. Aviation gasoline (Avgas)

Aviation gasoline (avgas) adalah jenis bahan bakar yang digunakan untuk mesin

pesawat terbang yang berbaling-baling (piston engine) yang pada prinsipnya

seperti mesin motor biasa.


40/255

31


Ada sedikit perbedaan antara mesin pesawat terbang dengan mesin motor yang

mempengaruhi sarat-sarat dari spesifikasi bahan bakarnya, yaitu:

- Pesawat terbang bekerja dengan kondisi yang berubah-ubah dimana pada saat

tinggal landas (take off) diperlukan tenaga yang sangat besar dan pada keadaan

jelajah (cruising) bekerja dengan sedkit tenaga.

- Pesawat terbang bekerja pada atmosfir yang tinggi, dimana kepadatan dan

temperatur udara cukup rendah sehingga memerluka supercharging yaitu

sistem pemompaan campuran udara-bahan bakar dari karburator kedalam

silinder yang lebih besar.

d. Aviation turbo fuel (Avtur)

Avtur adalah jenis bahan bakar untuk pesawat terbang yang bermesin jet (turbo

jet). Pada turbo jet proses pembakarannya tidak terjadi pada tekanan yang tinggi

seperti pada pesawat terbang baling-baling. Karena mesin jet bekerja pada suhu

biasa sampai sekitar 95oF, maka fraksi kerosene merupakan bahan yang paling

sesuai untuk mesin jet.

e. KeroseneKerosene adalah fraksi minyak bumi yang lebih berat dari pada bensin dan

mempunyai daerah titik didih 150 - 250 oC. Kerosene dipakai sebagai bahan bakar

lampu penerangan dan bahan bakar kompor untuk rumah tangga. Karena

penggunaa utamanya untuk bahan bakar lampu penerangan, maka kerosene harus

memberikan intensitas nyala yang baik dan sedikit mungkin timbulnya asap.

f. Minyak diesel

Minyak diesel adalah fraksi minyak bumi yang mempunyai trayek titik didih

antara 200 - 350 oC dan digunakan untuk bahan bakar mesin diesel.

Mesin diesel sistem penyalaannya tidak menggunakan busi, tetapi penyalaannya

terjadi karena suhu tinggi yang dihasilkan dari pemampatannya dengan udara

didalam silinder mesin. Oleh karena itu mesin diesel dirancang dengan

perbandingan kompresi (compression ratio) yang tinggi (diatas 12 : 1). Tekanan

kompresi bisa mencapi 400 - 700 psi dan suhu udara setelah dimampatkan

mencapai 1000 oF atau lebih. Supaya bahan bakar diesel dapat masuk kedalam


41/255

32


silinder yang berisi udara bertekanan tinggi, maka bahan bakar harus ditekan

dengan pompa injektor sampai 20000 psi.

g. Minyak bakar residuMinyak bakar residu terdiri dari residu-residu yang berasal dari hasil distilasi dan

proses perengkahan (cracking).

Minyak bakar jenis ini terutama digunakan untuk furnace industri.

h. Minyak pelumas

Minyak pelumas berfungsi untuk mencegah keausan pada bagian-bagian mesin

yang bergerak satu sama lainnya. Karena jenis mesin dan kondisi operasinya

berbeda-beda maka minyak pelumas juga disediakan dalam berbagai jenis sesuai

dengan kebutuhannya.

Pembagian minyak pelumas dilakukan oleh SAE (Society of Automotive

Engineers) berdasarkan bilangan indeks viskositas pelumas tersebut.

Kedalam pelumas ditambahkan beberapa additive dengan tujuan tertentu,

misalnya:

- Anti oksidan: untuk mencegah terjadinya oksidasi minyak pelumas danpembentukan asam-asam.

- Detergent dispersant: untuk mendispersikan lumpur dan mencegah terjadinya

penggumpalan kotoran.

- Viscosity index improver: untuk mencegah terjadinya penurunan viskositas

karena kenaikan suhu.

- Foam inhibitor: untuk mencegah terjadinya buih.

- Alkaline reserve: untuk menetralkan asam yang terbentuk karena oksidasi.- Deemulsifier: untuk mempermudah pemisahan air dari minyak pelumas.

i. Minyak gemuk (greas)

Banyak bagian-bagian mesin yang dirancang sedemikian rupa sehingga pelumas

tidak dapat tinggal pada tempatnya. Untuk itu maka minyak pelumas dipertebal

dengan mendispersikan sabun, clay atau bahan penebal lainnya.

Gemuk untuk keperluan ini dapat dibuat dengan jalan memanaskan campuran

minyak dan sabun pada suhu sekitar 300 - 600 oF di dalam sebuah ketel gemuk.


42/255

33


j. Malam (wax)

Senyawa hidrokarbon yang terdapat didalam minyak bumi dengan jumlah atom

karbon antara 20 - 75 buah mempunyai titik lebur sekitar 90 - 200 oF. Malam

(wax) dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:

- Malam parafin.

- Malam mikro kristal.

Malam parafin diperoleh dari hasil distilasi parafin ringan, sedangkan malam

mikro kristal diperoleh dari hasil distilasi parafin berat.

k. Aspal

Aspal adalah bitumen setengah padat atau padat yang berwarna hitam yang

berasal dari minyak bumi.

Aspal terdiri dari partikel-partikel koloid yang disebut aspalten yang terdispersi

didalam resin dan konstituen minyak.

Aspal dapat dipisahkan dengan jalan melaritkan nafta. Aspalten yang tidak larut

akan mengendap sebagai serbuk berwarna coklat atau hitam.

Aspal mempunyai sifat adhesif/lengket dan kohesif (melawan tarikan), tahan

terhadap air, tidak terpengaruh oleh asam maupun basa.

Aspal digunakan untuk perekat pada konstruksi pengerasan jalan, untuk atap,

melapisi saluran pipa sebagai bahan pelindung.

l. Bahan-bahan Petrokimia

Banyak bahan petrokimia yang dapat dihasilkan untuk menunjang

industri-industri lain seperti textil, pertanian dan lain sebagainya.

6. MACAM-MACAM PROSES PENGOLAHAN MIGAS

Untuk membuat agar minyak mentah tersebut dapat digunakan sebagaimana

mestinya dan memenuhi persyaratan penggunaannya, sudah barang tentu harus

mengalami proses pengolahan terlebih dahulu.

Sesuai dengan sifat prosesnya, maka macam proses pengolahan minyak bumi

dapat dikelompokkan seperti berikut:


43/255

34


Proses fisis:

- Distilasi

- Extraksi

- Absorpsi

- Adsorpsi

- Kristalisasi

- Dsb.

Proses kemis/konversi:

- Cracking

- Polimerisasi

- Alkilasi

- Isomerisasi

- Reformasi

- Hydrotreating

- Dsb.

Proses fisis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa fisika, sedangkanproses kemis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa kimia dimana

selama proses berlangsung terjadi reaksi kimiawi dalam bentuk peruraian,

penggabungan, perubahan struktur kimia, dsb.


44/255

35


BAB 4

CRUDE OIL DESALTING

1. U M U M

Crude oil yang diperoleh dari perut bumi banyak mengandung garam-garam yang

terlarud di dalam minyak seperti nickel dan vanadium. Disamping garam-garam

yang terlarut di dalam minyak terdapat juga garam-garam yang terlarut di dalam

air seperti sodium, magnesium, dan calsium yang berupa senyawa klorida dan

sulfat (perhatikan gambar (4-1). Kandungan garam-garam yang terlarut

dinyatakan sebagai ppm berat NaCl dan kandungan air dinyatakan dalam % berat.Kandungan BS + W (Bottom Sediment plus Water) biasanya berkisar antara 50

150 ppm wt dan 0,1 0,5 % berat. Meskipun demikian kadang-kadang juga

dijumpai kandungannya sampai 1000 ppm dan 1,2 % berat. Garam-garam tersebut

dapat menimbulkan kerak dan korosi pada peralatan unit distilasi maupun unnit-

unit pengolahan lain. Korosi terjadi setelah crude oil dipanaskan (sekitar suhu 130oC) ke atas, di mana garam-garam klorida mulai terhidrolisa dan membentuk HCl.

Gambar (4-1): Crude oil plus air yang mengandung garam


45/255

36


2. DESALTING

Sebelum crude oil memasuki desalter biasanya mendapatkan pemanasan awal

terlebih dahulu di dalam sebuah alat penukar panas (heat exchanger) sampai sehu

sekitar 120 140 oC. Sekitar 3 5 % vol. Air (air proses atau air lunak)

ditambahkan ke crude oil sesudah alat penukar panas pertama atau sebelum

memasuki desalter vessel, dan sebagian besar lainnya ditambahkan pada lokasi

berikutnya (perhatikan gambar (4-2). Campuran crude oil dan air diemulsikan

pada sebuah globe type mixing valve dan dimasukkan ke dalam electrical desalter,

yang biasanya terdiri dari sebuah horizontal settling vessel yang dilengkapi

dengan elektroda tegangan tinggi (10.000 20.000 Volt) yang beroperasi dengan

arus bolak-balik. Selanjutnya campuran tersebut dipisahkan dengan cara

pengendapan gravitasi di dalam bak pengendap dengan bantuan medan listrik.

Waktu tinggal yang diperlukan sekitar 20 menit untuk crude ringan dan 45 menit

untuk crude berat.

Gambar (4-2): Crude Desalting Unit

Medan listrik menimbulkan muatan listrik pada butiran-butiran air dan mulai

terjadi getaran, getaran tersebut mempunyai dua pengaruh sebagai berikut:


46/255

37


(a)Lapisan antar permukaan (interfacial film) di sekitar butiran air dipecahkan

dan menambah luas permukaan butiran yang kemudian diubah bentuknya

menjadi ellipsoida.

(b)Terjadinya tumbukan menjadi lebih sering sehingga butiran-butiran akan

menyatu membentuk butiran yang berukuran lebih besar

Air garam (salty water) yang telah menyatu meninggalkan desalter melalui bagian

dasar dan melepaskan panasnya di dalam sebuah alat penukar panas untuk

memanaskan air proses atau air segar yang akan diumpankan ke desalter. Air

garam yang keluar dari desalter biasanya dikirim ke sour water stripper (SWS)

untuk diturunkan kandungan H2S dan kontaminan lainnya sebelum dibuang ke

perairan bebas. Crude oil bebas garam (desalted crude oil) meninggalkan desalter

melalui bagian puncak dikirim menuju ke satu atau lebih alat penukar panas atau

langsung ke sebuah preflah vessel.

3. ELECTRICAL DESALTER

Electrical desalter umumnya dibuat oleh Petrolite, Marsco, atau Howe-Baker. Dua

macam electrical desalter yang banyak tersedia di pasaran adalah high-velocity

cylectric desalter (dibuat oleh petrolite) dan low-velocity desalter (dibuat oleh

Petrolite, Marsco dan Howe-Baker).

Perbedaan antara kedua type tersebut adalah terletak pada konstruksi dan posisi

elektroda dan crude inlet nozzles. Pada Cylectric desalter emulsi crude-air

didispersikan langsung ke medan listrik melalui bagian atas vessel dengan

menggunakan nozzle khusus, yakni aliran masuk diarahkan secara horisontal di

antara elektroda. Pada low velocity desalter emulsi di masukkan di bawah

elektroda melalui bagian dasar vessel dengan menggunakan pipa distributor.

4. VARIABEL OPERASI DESALTING

Ada lima variabel yang harus betul-betul diperhatikan dalam operasi desalting

secara rinci dapat dijelaskan seperti berikut:


47/255

38


a). Suhu operasi

Rentang suhu operasi yang ditetapkan biasanya didasarkan pada densitas,

viskositas, daya hantar listrik dan BS + W content dalam crude oil.

Batas suhu minimum biasanya ditentukan oleh viskositas crude oil, kelarutan

kotoran-kotoran yang pada interface dalam fase cair utama, dan perbedaan

specific gravity antara air dan crude oil. Batas suhu maksimum biasanya

ditentukan oleh kelarutan air di dalam cerude oil dan total water content

(dissolved plus entrained water), crude hasil desalting yang disyaratkan tidak

boleh lebih tinggi dari 0,5 % wt. Meskipun demikian untuk heavy crude

desalting, batasan suhu maksimum juga ditentukan oleh dua faktor berikut:

(1). Daya hantar listrik yang naik secara tajam dengan naiknya suhu

membentu kebutuan untuk kapasitas transformer lebih besar.

(2). Titik interaksi kurva specific gravity untuk air dan crude oil.

Suhu operasi ekonomis maksimum adalah sekitar 145 oC dan sekali suhu operasi

telah dipilih untuk suatu perancangan tertentu hanya dapat divariasikan dengan

batas yang sempit (10 oC).

b). Air Proses

Jumlah air proses dapat divariasikan antara 3 dan 7 % vol pada crude intake,

laju air ditentukan oleh jumlah garam yang ada di dalam crude oil dan

kandungan garam yang tersisa memenuhi syarat dalam desalted crude oil.

Dimanapun sedapat mungkin sour water dari catalytic cracking unit, crude

distilling unit, hydrotreater dan hydrodesulfurizer harus digunakan untukdesalting. Jenis air lain misalnya dari high vacuum unit, bitumen blowing

unit, steam naphtha cracker dan thermal cracker water dapat meningkatkan

untuk emulsi, oleh karena itu harus dihindari. Untuk menjamin tidak

terjadinya kerak dan dapat memberikan hasil pemisahan garam dianjurkan

harus menggunakan air lunak. Petrolite menetapkan maksimum kandungan

garam sadah tetap dalam air 85 ppm wt. Sebagai CaCO3.


48/255

39


Komposisi maksimum yang diijinkan pada air jernih untuk desalting adalah

sebagai berikut:

Total dissolved solid : max. 625 ppm wt

Total hardness (sebagai CaCO3) : max. 140 ppm wt

Chloride content (sebagai Cl-) : max. 263 ppm wt

Sulphate content (sebagai SO4--) : max. 63 ppm wt

PH : 6,7 7,0

Untuk menjamin kontak yang baik antara air dan crude oil minimum jumlah

air yang diperlukan adalah 5 % vol. dari total air pada crude intake. Jika

jumlah air tersebut tidak tersedia, sirkulasikan sebagian dari air effluent

(direkomendasikan tidak lebih dari 1 : 1).

c). Pressure drop pada mixing valve

Sebuah globe-type mixing valve digunakan untuk mencampurkan air dan

crude oil, untuk mendapat percampuran yang baik dianjurkan pressure drop

di dalam mixing valve sekitar 1,0 2,0 kg/cm2. Pressure drop yang terlalu

rendah dapat mengakibatkan pencampuran kurang sempurna, sebaliknya jika

pressure drop yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan emulsi yang terbentuk

relatif stabil.

Untuk pemrosesan slop, pressure drop harus dijaga mendekati angka

minimum, hal ini dikarenakan slop mempunyai kecenderungan membentuk

emulsi yang stabil, dalam beberapa hal dianjurkan untuk menambahkan

demulsifier agent jika diperlukan. Maksimum jumlah slop yang diproses

secara kontinyu telah ditetapkan 2 % dari feed.

d). Demulsifier

Jenis dan jumlah demulsifier yang dibutuhkan untuk diinjeksikan tergantung

pada jenis crude oil dan/atau pada impurities yang ada di dalam crude oil.

Untuk alasan keselamatan, semua desalter harus dilengkapi dengan fasilitas

injeksi demulsifier.


49/255

40


Jenis demulsifier umum yang sering digunakan adalah Tretolite R-35

(Petreco) dan Nalco 537-D (Howe-Baker). Jika crude oil yang khususnya

sulit untuk dipisahkan garamnya, maka demulsifier khusus untuk keperluan

tersebut dapat dipesan pada pabrik pembuatnya. Dua macam demulsifier

untuk keperluan ini adalah water-soluble type dan crude-soluble type,

Dalam kenyataannya tergantung pada rekomendasi pabrik pembuat desalter

atau pabrik kimia yang memproduksi demulsifier.

Jumlah sebenarnya demulsifier yang diinjeksikan harus ditetapkan oleh hasil

pengujian. Untuk pemrosesan slop, secara perkiraan jumlah demulsifier telah

ditetapkan sekitar 2 7 ppm wt. Namun demikian injeksi demulsifier dalam

kaitannya dengan injeksi slop direkomendasikan sebagai berikut:

Injeksi slop

% wt on crude

Jenis

demulsifier

Jumlah

ppm wt. On crude

1,5 2,0(continuously)

Nalco 537-DTretolite R-35

1,5 7,05,0

2,5 4,0(intermittently)

Nalco 537-D 5,0 10,0

e). Tekanan operasi di dalam desalter vessel

Jika crude oil dan/atau air mendidih di dalam desalter vessel akan

menimbulakn turbulensi tinggi dan pencampuran berulang crude oil dan air,

dengan demikian akan menyulitkan pengendapan; selanjutnya pembentukan

gelembung gas akan memicu pembentukan electrical flash over. Untuk

mencegah terjadinya hal ini, tekanan operasi di dalam vessel biasanya diatur

sekurang-kurangnya 1,7 kg/cm2 di atas tekanan sistem. Yang dimaksud

tekanan sistem adalah jumlah dari tekanan uap crude oil dan tekanan uap air.

5. PENGALAMAN OPERASI

Berdasarkan pengalaman operasi telah menunjukkan bahwa banyak keuntungan-

keuntungan dan persoalan-persoalan yang timbul baik terhadap peralatan maupun

operasinya.


50/255


51/255

42


sebelum digunakan harus dilewatkan terlebih dahulu ke sour water

stripper.

(3). Pembentukan emulsi di dalam desalter vessel, tingkat ketergantungan

terhadap jenis crude oil dan slop yang diproses. Pemrosesan slop yang

mengandung bahan-bahan rengkahan atau teroksidasi akan memicu

terbentuknya emulsi yang stabil di dalam desalter. Untuk light slop,

straight-run slop dan hydrotreating slop dapat diproses secara kontinyu

sampai maksimum 1 2 % wt. atau untuk intermediate slop sampai 3 4

% wt. On crude tanpa menimbulkan gangguan.

Stabilitas emulsi tergantung pada jenis crude oil yang diproses, jenis

wash water yang digunakan, suhu, laju air yang diinjeksikan, harga

BS+W dan pressure drop dalam mixing valve. Sebagai contoh

naphthenic crude cenderung menstabilkan emulsi. Pemrosesan crude oil

yang kandungan BS+W tinggi akan meningkatkan kecenderungan

pembentukan emulsi.

(4). Terjadinya korosi pada bagian bawah desalter vessel dan rundown water

piping. Korosi yang terjadi umumnya dikarenakan adanya endapan lumpur,

erosi yang disebabkan oleh sludge yang terbawa air dapat menimbulkan erosi

pada bagian pipa atau valve. Pengendapan slude dapat terjadi karena

pemrosesan crude berat, pengembalian slop dari oil catcher, wash water yang

mengandung oksida besi dan kalsium karbonat atau jenis padatan lain. Untuk

menghindari hal tersebut dapat dilakukan dengan melapisi bagian-bagian

dimana sludge berada dengan menggunakan cat pelapis seperti misalnya

silica-EPIKOTE paint. Dapat juga dilakukan dengan memasang steam jet

yang berfungsi untuk membantu membuang sludge dan memecahkan emulsi.

Jika harga pH wash water turun hingga di bawah harga normal (7 8,5), maka

harus diinjeksikan caustic soda untuk menaikkannya


52/255

43


(5). Pembentukan kerak di dalam alat penukar panas setelah desalter. Pada

suhu sekitar 150 oC semua air bebas akan terlarut dan meninggalkan

kristal garam dalam bentuk suspensi di dalam crude oil. Kristal garam

yang terbentuk akan menempel pada dinding tube sebagai kerak yang

akan menghambat proses perpindahan panas.

(6). Kesulitan-kesulitan yang berkaitan dengan penentuan garam dan

repeatability of the analysis. Persoalan analisis adalah terletak pada

penentuan kandungan garam dalam crude oil. Tahapan kritis adalah pada

saat ekstraksi garam-garam dari crude oil.

6. CHEMICAL DESALTING

Jika waktu penyimpanan di dalam tangki cukup lama, maka harus dilengkapi

dengan coil pemanas dan fasilitas-fasilitas untuk menambahkan demulsifier dan

sekitar 1 % vol air yang memenuhi syarat untuk desalting. Meskipun cara

chemical desalting ini dapat menjadi lebih murah daripada electrical desalting,

namun harus diingat bahwa biaya pemeliharaan bisa menjadi lebih mahal.

7. NETRALISASI HCl

Ketika crude oil dipompakan ke crude desalting unit masih mengandung sejumlah

tertentu air yang mengandung garam, hal ini dapat menimbulkan korosi pada

bagian atas desalter. Adanya garam-garam MgCl2, CaCl2, NaCl sebagian akan

terhidrolisa pada suhu sekitar 120 oC, dan HCl akan terbentuk di dalam alat

penukar panas dan furnace. HCl tidak akan menimbulkan korosi sepanjang dalam

keadaan kering, tetapi pada lokasi dimana terjadi pengembunan uap air seperti

pada bagian puncak kolom distilasi asam klorida akan terbentuk dan korosi akan

terjadi. Untuk menghindari hal tersebut, bahan konstruksi yang digunakan harus

terbuat dari Monel atau logam paduan tahan korosi, dan cara yang paling murah

adalah dengan menetralkan HCl yang terbentuk. Bahan kimia yang dapat

digunakan untuk menetralisir adalah caustic soda atau ammonia.


53/255

44


BAB 5

DISTILASI

1. U M U M

Distilasi adalah salah satu teknik pemisahan yang didasarkan atas perbedaan

volatility atau titik didih komponen-komponen dalam campuran. Proses ini

dilakukan didalam sebuah kolom yang didalamnya dilengkapi alat kontak yang

tersusun diatas tray dengan jarak antara tray tertentu. Untuk pemisahan yang

sangat komplek sering kali digunakan lebih dari satu kolom, dan untuk

mendapatkan kemurnian yang tinggi pada hasil puncak dapat dilakukan dengancara mengembalikan sebagian kondensat melalui puncak kolom tersebut sebagai

reflux. Karena dari kolom ini diperoleh produk dalam berbagai fraksi maka proses

ini dikenal sebagai distilasi fraksional atau fraksinasi. Di dalam proses distilasi

mencakup kegiatan proses penguapan dan pengembunan.

Proses penguapan:

Campuran larutan dipanaskan pada suhu tertentu sehingga komponen-komponenyang lebih ringan akan lebih banyak berubah fasenya menjadi uap.

Proses pengembunan:

Uap yang terbentuk didinginkan kemudian berubah fasenya menjadi cair kembali

dan kemudian ditampung di dalam tempat penampungan. Didalam proses distilasi

terjadi dua kejadian lain yaitu transfer panas dan transfer masa. Transfer panas

berlangsung pada saat campuran diberi panas dari sumber panas tertentu. Transfermasa ditunjukkan oleh adanya perubahan fase cair menjadi uap dan demikian juga

sebaliknya, berkurangnya masa cairan sebanding dengan bertambahnya masa uap.

Fase uap kontak dengan fase cair dan sekaligus terjadi transfer masa dari cairan ke

uap dan dari uap ke cairan. Di dalam fase cair dan uap biasanya mengandung

komponen-komponen sama tetapi berbeda jumlahnya.

Sebagai contoh distilasi sederhana untuk memisahkan larutan yang terdiri dari dua

komponen A dan B (biner) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar (5-1).


54/255

45


Komponen A adalah lebih volatile (atau lebih mudah menguap) sedangkan

komponen B kurang volatile. Feed (umpan) memasuki kolom distilasi berupa

campuran yang terdiri dari komponen A dan B pada suhu TF. Di dalam kolom

distilasi campuran tersebut terpisah berdasarkan titik didihnya, yang mempunyai

titik didih rendah berupa uap dan keluar melalui bagian puncak kolom dan setelah

dilewatkan melalui condenser berubah fasenya menjadi cair (condensate) pada

suhu TC. Sedangkan yang mempunyai titik didih lebih besar keluar melalui bagian

dasar kolom berupa cairan kemudian didinginkan oleh cooler dan keluar pada

suhu TR.

Gambar (5-1): Skema Distilasi Sederhana

Dalam praktek, hasil puncak tidak pernah mencapai kemurnian 100 % A,

demikian pula untuk hasil bawah (bottom product) tidak pernah mencapai

kemurnian 100 % B. Untuk mendapatkan kemurnian hasil yang lebih tinggi, maka

di dalam kolom distilasi dilengkapi dengan peralatan kontak yang tersusun secara

bertingkat.


55/255

46


2. MACAM-MACAM PROSES DISTILASI

Menurut tekanan kerjanya proses distilasi dibedakan dalam tiga macam sebagai

berikut:

Distilasi atmosferik (Atmospheric distillation)

Distilasi hampa (Vacuum distillation)

Distilasi bertekanan (presurized distillation)

Distilasi atmosferik adalah distilasi yang tekanan kerjanya sebagaimana tekanan

atmosfir, distilasi hampa adalah distilasi yang tekanan kerjanya dibawah tekanan

atmosfir, sedangkan distilasi bertekanan adalah distilasi yang tekanannya diatas

tekanan atmosfir. Dengan distilasi hampa dimaksudkan untuk menurunkan titikdidih sehingga suhu operasinya dapat lebih rendah dari pada suhu pada distilasi

pada tekanan atmosfir. Cara ini diterapkan untuk memisahkan

komponen-komponen minyak berat (misalnya gasoil dalam residu) yang mana

apabila dilakukan dengan metoda distilasi atmosferik harus pada suhu kerja yang

amat tinggi, dan hal ini dapat mengakibatkan perengkahan (cracking) dan bahkan

dapat menimbulkan pembentukan arang (cooking) pada dinding tube yang tidak

dikehendaki dalam proses ini. Distilasi hampa dalam pelaksanaannya biasanyadigabung secara integral dengan distilasi atmosferik, yang mana residu yang

diperoleh dari distilasi atmosferik selanjutnya dipisahkan lagi fraksi-fraksi yang

masih terikut didalamnya dengan cara distilasi hampa. Distilasi bertekanan

banyak diterapkan untuk memisahkan komponen-komponen yang sangat ringan

yang pada tekanan atmosfir suhu operasinya harus jauh dibawah suhu atmosfir

dan hal ini tidak mungkin dapat dilakukan dengan mudah. Cara ini biasanya untuk

memisahkan campuran antara metane, etane, propane dan butane atau untukmemisahkan nitrogen dari udara.

3. PERALATAN UTAMA DI DALAM UNIT DISTILASI

Banyak macam peralatan yang digunakan dalam unit distilasi, beberapa peralatan

utama yang perlu dikenal diantaranya adalah:


56/255

47


a. Kolom distilasi

Kolom distilasi yang berbentuk bejana silinder yang terbuat dari bahan baja

dimana di dalamnya dilengkapi dengan alat kontak yang berfungsi untuk

memisahkan komponen-komponen campuran larutan. Beberapa sambungan yang

dipasang pada kolom adalah untuk saluran umpan, hasil puncak, reflux, reboiler,

hasil samping, steam serta hasil bawah.

b. Kolom stripper

Bentuk dan konstruksi stripper seperti kolom distilasi hanya pada umumnya

ukurannya lebih kecil. Peralatan ini berfungsi untuk menajamkan pemisahan

komponen-komponen dengan cara mengusir atau melucuti fraksi-fraksi yang lebih

ringan di dalam produk yang dikehendaki. Prosesnya adalah penguapan biasa,

yang secara umum untuk membantu penguapan diinjeksikan steam dari bagian

dasar stripper.

c. Furnace (dapur)

Furnace yang dimaksud disini adalah berfungsi sebagai tempat mentransfer panas

yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar. Di dalam dapur terdapat pipa

pemanas yang etrsusun sedemikian rupa sehingga proses perpindahan panas dapat

berlangsung sebaik mungkin. Minyak yang dialirkan melalui pipa-pipa tersebut

akan menerima panas dari hasil pembakaran di dalam dapur hingga suhunya

mencapai sekitar 300oC - 350

oC, kemudian masuk kedalam kolom distilasi untuk

dipisahkan komponen-komponennya.

d. Heat Exchanger (HE)

Heat exchanger atau alat penukar panas berfungsi untuk berlangsungnya proses

perpindahan panas antara fluida satu ke fluida lain yang saling mempunyai

kepentingan.

Sebagai contoh crude oil dengan residu, dimana crude oil membutuhkan panas

sedangkan residu perlu melepaskan panas. Dengan demikian melalui pertukaran

panas ini dapat dimanfaatkan panas yang seharusnya terbuang, dan apabila dinilai

dari segi ekonominya hal ini akan memberikan penghematan biaya operasi.


57/255

48


e. Condenser

Sebagaimana hasil puncak yang berupa uap kiranya tidak dapat ditampung dalam

bentuk demikian, oleh karena itu perlu diembunkan hingga bentuknya berubah

menjadi kondensat. Untuk mengembunkan uap tersebut harus dilewatkan kedalam

condenser, dan umumnya yang digunakan sebagai media pendingin adalah air.

Panas yang diserap didalam condenser sebagaimana panas pengembunannya

(untuk merubah fase uap menjadi fase cair) dalam hal ini setara dengan panas

latennya. Secara teoritis penyerapan panas didalam condenser tanpa diikuti

dengan perubahan suhu.

f. Cooler

Bentuk dan konstruksi cooler seperti halnya pada condenser, hanya fungsinya

yang berbeda. Cooler berfungsi sebagai peralatan untuk mendinginkan produk

yang masih mempunyai suhu tinggi yang tidak diijinkan untuk disimpan di dalam

tangki. Jika condenser fungsinya untuk mengubah fase uap hingga menjadi bentuk

cair, maka cooler lain halnya, yaitu hanya untuk menurunkan suhu hingga

mendekati suhu sekitarnya atau suhu yang aman. Jika didalam condenser yang

diserap adalah panas latennya, lain halnya di dalam cooler yang diserap adalah

panas sensibelnya, yaitu panas untuk perubahan suhu tanpa diikuti perubahan

fase.

g. Separator

Sesuai dengan namanya, peralatan ini berfungsi untuk memisahkan dua zat yang

tidak saling melarutkan, misalnya gas dan cairan, minyak dan air dan lain

sebagainya. Prinsip pemisahannya adalah berdasarkan pada perbedaan densitas

antara kedua fluida yang akan dipisahkan. Semakin besar perbedaan densitas

antara kedua fluida maka akan semakin mudah dalam pemisahannya.

4. VARIABEL PROSES

Pengaturan variabel proses adalah penting sekali untuk mendapatkan kwalitas

maupun kwantitas produk yang dikehendaki. Perubahan variabel proses akan


58/255

49


mengakibatkan penyimpangan yang menyuluruh terhadap mutu maupun jumlah

produk. Oleh karena itu kontrol terhadap kwalitas produk dilaboratorium sangat

penting artinya untuk mengendalikan/mengatur variabel proses.

Variabel proses yang pokok dan perlu dikendalikan secara cermat di dalam proses

distilasi adalah:

Suhu

Tekanan

Laju alir (flow rate)

Tinggi permukaan cairan (level) didalam kolom

4.1. Suhu

Pengaruh suhu di dalam suatu proses distilasi merupakan faktor yang sangat

menentukan, karena pada proses ini terjadi pemisahan atas komponen-komponen

campuran berdasarkan titik didihnya.

Pengaruh suhu operasi yang terlalu tinggi pada crude oil akan menimbulkan

perengkahan (cracking) di dalam tube yang kemudian dapat berkelanjutan

pembentukan coke (coking) didalam tube yang efeknya dapat menghambat

transfer panas, dan bahkan dapat merusak tube karena panas yang berlebihan

(overheating) pada dinding tube.

Pengaruh suhu operasi yang terlalu tinggi pada kolom fraksinasi dapat dilihat

dengan mudah melalui hasil analisis laboratorium. Jika suhu didalam kolom

fraksinasi terlalu tinggi akan mengakibatkan naiknya titik didih akhir (Final

Boiling Point) hasil puncak atau naiknya titik didih awal (Initial Boiling Point)

hasil bawah (bottom product). Demikian pula sebaliknya jika suhu di dalam

kolom fraksi nasi terlalu rendah.

4.2. Tekanan

Untuk distilasi atmosferik, pengaruh tekanan tidak begitu tampak, tidak seperti

distilasi hampa atau distilasi bertekanan. Pengaturan tekanan biasanya bervariasi

dengan pengaturan suhu operasi. Pengaruh tekanan di dalam kolom fraksinasi


59/255

50


yang terlalu tinggi akan mengakibatkan tidak sempurnanya fraksinasi di dalam

kolom, dan disamping itu kemampuan peralatan juga akan membatasi hal

tersebut.

Pengaruh tekanan operasi yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan naiknya titk

didih dengan kata lain penguapan akan menjadi lebih sulit. Dalam hal ini dapat

dilihat dari hasil analisis laboratorium, jika tekanan didalam kolom fraksinasi naik

akan mengakibatkan titik didih akhir hasil puncak akan menjadi rendah dan

demikian pula titik didih awal hasil bawah juga menjadi rendah. Demikian pula

sebaliknya jika tekanan di dalam kolom fraksinasi terlalu rendah.

4.3. Laju alir (Flow rate)

Biasanya pengaruh laju alir berpengaruh terhadap tingginya permukaan cairan

(level) di dalam kolom fraksinasi ataupun stripper. Jika aliran masuk kedalam

kolom terlalu besar akan mengakibatkan naiknya permikaan cairan didalam

kolom karena tidak sebanding dengan laju penguapan yang terjadi di dalam

kolom. Dan akibat terhadap hasil bawah akan menurunkan titk didih awal dan flah

point. Jika perubahan aliran terjadi pada hasil samping (side stream) maka

pengaruhnya adalah terhadap titik didih awal, titik didih akhir dan flash point

produk tersebut.

Perubahan laju alir juga dapat mempengaruhi kesetabilan suhu. Hal tersebut dapat

dilihat pada jumlah aliran dari feed sewaktu melalui dapur. Bila pada suatu saat

jumlah aliran terlalu kecil, maka sejumlah panas yang diterima oleh crude oil di

dalam tube akan menaikkan suhu yang cukup tinggi karena jumlah panas tidak

sebanding dengan jumlah aliran crude yang dipanasi sehingga untuk aliran yang

rendah akan menerima panas yang berlebihan. Jika peristiwa ini berlangsung

dalam kurun waktu yang cukup lama dapat menimbulkan efek sampingan yaitu

terjadinya perengkahan yang kemudian berlanjut terjadi pembentukan coke.

Dengan terbentuknya coke akan menghalangi transfer panas yang kemudian panas

akan terakumulasi di dalam tube dan menimbulkan pemanasan setempat (hot spot)

yang selanjutnya menimbulkan panas yang berlebihan (overheating), bengkoknya


60/255

51


tube (tube bending), bergesernya tube (tube sagging) yang semuanya itu dapat

menimbulkan kerusakan fatal bahkan kebocoran dan kebakaran.

4.4. Tinggi permukaan cairan (level)

Tinggi rendahnya permukaan cairan di dalam kolom fraksinasi akan

mempengaruhi keadaan cairan pada tiap-tiap tray. Bila permukaan cairan pada

down comer suatu tray terlalu tinggi, maka hal ini akan menimbulkan peristiwa

banjir (floading), cairan akan meluap dan tumpah ke tray di bawahnya, dan

mengakibatkan produk pada tray dibawahnya akan terkontaminasi oleh fraksi

ringan dan mutunya rusak (off spec).

Demikian pula bila permukaan cairan pada dasar kolom terlalu tinggi maka akan

menimbulkan kemungkinan produk pada tray diatasnya akan menjadi off spec

karena kemasukan fraksi berat. Demikian pula sebaliknya jika permukaan cairan

di dasar kolom terlalu rendah maka kemungkinan timbulnya loss suction pada

pompa besar sekali.

Untuk menjaga kesetabilan permukaan cairan pada dasar kolom biasanya

dikendalikan dengan sistem kontrol yang dapat bekerja secara otomatis.

5. TEKANAN DAN HUKUM GAS IDEAL

5.1. Tekanan

Ada tiga cara untuk menyatakan tekanan yang bekerja di dalam fluida atau sistem.

Tekanan udara atmosfir yang dinyatakan sebagai 1 atm adalah sama dengan 760

mm Hg pada 0 oC, 29,921 inch Hg, 0,760 m Hg, 14,696 lb force per square inch

(psi), atau 33,90 ft H2O pada 4oC. Tekanan lebih (gage pressure) adalah tekanan

di atas tekanan atmosfir sebagaimana umumnya yang ditunjukkan oleh alat

pengukur tekanan. Tekanan mutlak (absolute pressure) adalah tekanan yang

sekalanya diukur mulai dari tekanan udara 0 atm, dengan kata lain tekanan absolut

sama dengan tekanan lebih ditambah 1 atm. Sebagai contoh jika suatu bejana

mempunyai tekanan yang ditunjukkan oleh alat pengukur sebesar 2 atm gage


61/255

52


(atg), maka tekanan mutlaknya sama dengan 2 + 1 = 3 atm absolut (ata),

perhatikan gambar 1 berikut.

Gambar. (5-2): Skala tekanan gage dan absolute

Di dalam beberapa kasus, khususnya dalam pengupan tekanan dinyatakan sebagai

inch air raksa (inch Hg) vakum, artinya tekanan tersebut diukur sebagai inch Hg

diukur dibawah tekanan barometrik absolut. Sebagai contoh, suatu pembacaan

dari alat ukur menunjukkan 25,4 inch Hg, maka besarnya tekanan vakum adalah

29,92 - 25,4 = 4,52 inch Hg absolut.

5.2. Hukum Gas Ideal

Gas ideal dinyatakan sebagai gas pada kondisi atmosfir berupa gas sempurna

(tidak sebagianpun yang menyusut volumenya karena tekanan, apa lagi

terkondensasi). Dengan kata lain gas ideal adalah gas yang menduduki volume

ruangan sebagaimana volume molekul-molekulnya sendiri. Perilaku gas ideal

mengikuti hukum-hukum gas ideal. Gas nyata (real gas) dinyatakan gas yang


62/255

53


tidak mengikuti hukum-hukum gas ideal karena volume ruangan yang diduduki

tidak menggambarkan volume molekul-molekulnya sendiri. Umumnya gas pada

kondisi tekanan yang cukup tinggi dikatakan sebag

Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf

Documents

Transcript of Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf