MINYAK BUMI DAN PENGOLAHANNYA

MINYAK BUMI DAN PENGOLAHANNYA

1.3           Proses Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam

       Keberadaan minyak bumi di alam merupakan hasil pelapukan fosil-fosil tumbuhan dan hewan pada zaman purba jutaan tahun silam. Organism-organisme tersebut kemudian dibusukan oleh mikroorganisme dan terkubur atau terpendam dalam lapisan kulit bumi. Dengan tekanan dan suhu yang tinggi, ,maka setelah jutaan tahun lamanya, material tersebut berubah menjadi minyak yang terkumpul dalam pori-pori batu kapur atau batu pasir.

       Itu sebabnya minyak bumi disebut sebagai PETROLEUM (petrus=batu, oleum=minyak). Daerah lapisan bawah tanah yang tidak berpori tersebut dikenal dengan nama ANTIKLINAL atau cekungan. Daerah cekungan ini terdiri dari beberapa lapisan, lapisan yang paling bwah berupa air, lapisan di ats nya berisi minyak, sedangkan di ats minyak bumi tersebut terdapat rongga yang berisi gas alam. Jika cekungan mengandung minyak bumi dalam jumlah besar, maka pengambilan dilakukan dengan cara pengeboran. Proses pengeboran minyak bumi dan gas alam tersebut diganbarkan sebagai berikut:

Gambar:  Deposit Minyak Bumi di dalam rongga air

       Untuk mengeluarkan minyak dan gas bumi dilakukan pengeboran. Daerah penghasil minyak bumi di Indonesia umumnya terdapat di daerah pantai, seperti pantai utara jawa (CEPU, WONOKROMO, CIREBON), daerah sumatrea bagian utara dan timur (ACEH, RIAU), daerah Kalimantan Timur (TARAKAN, BALIKPAPAN), dan daerah Irian (PAPUA).

 1.3.1  Komponen Penyusun Minyak Bumi

       Minyak bumi merupakan campuran dari senyawa Hidrokarbon Alifatik, Siklik, Aromatik, dan sedikit Senyawa Nitrogen (N), serta Belerang (S). Komposisi minyak bumi tersebut bervariasi, tergantung dari usia, tempat, dan suhu pembentuknya. Sebagai contoh, minyak bumi dari Indonesia banyak mengandung senyawa siklik dan mengandung sedikit karbon, sedangkan minyak bumi dan amerika banyak mengandung alkana.

Agar lebih jelas lihat table:

KOMPONEN MINYAK MENTAH	KOMPOSISI MINYAK MENTAH
Karbon	84 %
Hydrogen	14%
Belerang	1% sampai 3%
Nitrogen	< 1%
Oksigen	< 1%
Logam (Ni, Fe, V, Cu, As)	< 1%
Garam (Nacl, Mgcl2, Cacl2)	< 1%

   Senyawa- senyawa penyusun minyak bumi terdiri dari atas 5 golongan, yaitu GOLONGAN ALIFATIK, ALISIKLIK, AROMATIK, SENYAWA HIDROKARBON tidk jenuh, dan Seyawa ARNORGANIK.

a.     Golongan Alifatik

Golongan alkana yang paling banyak ditemukan dalam minyak bumi adalah n-Heptana, n- Oktana, dan Isooktana (2,2,4-Trimetil Pentana).

b.    Golongan Alisiklik

Siklopentana dan sikloheksana merupakan golongan sikloalkana yang ditemukan dalam minyak bumi.

c.     Golongan aromatic

Benzene dan turunanya termasuk ke dalam golongan ini. Dalam minyak bumi, jumlah golongan aromatic sangat dikit.

d.    Senyawa Hidrokarbon tidak jenuh

Dalam minyak bumi golongan ini sangat sedikit jumlahnya karena senyawa ini mudah tradisi membentuk alkana (Hidrokarbon Jenuh).

e.     Senyawa Anorganik

Senyawa anorganik yang terdapat dalam minyak bumi, antara lain: Senyawa Belerang, Nitrogen, OKsigen, dan sedikit senyawa Organologam.

1.3.2   Pengolahan Minyak Bumi

       Minyak bumi mentah tidak dapat digunakan secara langsung oleh manusia, tetapi harus melalui pengolahan terlebih dahulu. Pengolahan minyak mentah (CRUDE OIL) dapat dilakukan melalui 4 tahap yaitu proses distilasi bertingkat, konversi, permisahan pengotor dalam fraksi, dan pencampuran fraksi.

a.     Proses Distilasi Bertingkat

      Berikut ini adalah tahapan-tahapan yang dilalui dalam proses distilasi bertingkat

1.     Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air yang tinggi sampai suhu 600 ⁰ selsius. Uap minyak mentah yang di hasilkan kemudian diarlirkan ke bagian bawah menara distilasi.

2.     Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati plat-plat (tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yg dilengkapi dengan tutup gelembung (BUBLE CAP) yang memungkinkan uap lewat.

3.     Dalam pengerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang di peroleh dalam suatu kisaran suhu tertentu inilah yang disebut dengan fraksi.

4.     Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah akan terkondensasi di bagian atas menara.

5.     Selanjutnya, sebagian fraksi dari menara distilasi dialirkan ke bagian kilang minyak lainnya untuk proses konversi.

b.    Proses Konversi 

Berikut ini adalah tahapan-tahapan yang dilalui dalam proses konversi

1.     Perengkahan ( CRACKING)

Perengkahan adalah pemecahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil. Contohnya, perengkahan fraksi minyak ringan/berat menjadi fraksi gas, bensin, kerosin, dan minyak tanah.

2.     Reforming

Reforming bertujuan mengubah struktur molekul ramtai lurus menjadi rantai bercabang/alisiklik/aromatic. Contohnya, komponen rantai lurus (c5-c6) dari fraksi bensin menjadi aromatic.

3.     Alkilasi

Alkilasi adalah penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya, penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.

4.     Coking

Coking adalah proses perengkahan fraksi residu padat menjadi fraksi minyak bakar dan hidokarbon intermediet. Kokas digunakan pada industri alumunium, yaitu sebagai electrode untuk ekstraksi logam Al.

Gambar: skema penyulingan dan konversi minyak bumi

c.     Pemisahan Pengotor dalam Fraksi

   Minyak mentah mengandung banyak pengotor, antara lain belerang (S), nitrogen (N), oksigen (O), air (H₂O), logam-logam, dan garam-garam organic. Proses penghilangan pengotor pada minyak bumi disebut TREATING. Tahap-tahap adalah sbg berikut:

1.     Copper Sweetenig, yaitu proses menghilangkan pengotor yang berbau tdk sedap.

2.     Acid Treatment, yaitu proses menghilangkan lumpur.

3.     Desulfurizing, yaitu proses mehilangkan belerang

4.     Blending, yaitu proses penyampuran atau menambah zat aditif.

Pengotor-pengotor tersebut dapat dipisahkan melalui alat-alat berikut.

1.     Menara Asam Sulfat

Menara ini berfungsi untuk memisahkan senyawa hidrokarbon tdk jenuh, senyawa nitrogen, senyawa oksigen, dan residu padat.

2.     Menara Absorpsi

Menara ini mengandung agen pengering untuk memisahkan air.

3.     Scrubber

Alat ini berfungsi untuk memisahkan belerang/senyawa belerang.

d.    Percampuran Fraksi

   Percampuran fraksi dilakukan untuk mendapatkan produk akhir sesuai yang diinginkan. Contohnya, adalh sbg berikut

1.     Fraksi bensin dicampur dengan HIDROKARBON rantai bercabang/alisiklik/aromatic dan berbagai aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu. Zat yg ditambahkan adalah TETRA ETHYL LEAD (tel). Akan tetapi, penambahan TEL dapat menimbulkan percemaran udara oleh logam timbale (Pb). Oleh karena itu, digunakan zat tersier butyl alcohol, dan metil tersier butyl eter (MTBE).

2.      Fraksi minyak pelumas dicampur dengan berbagai HIDROKARBON dan aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu.

3.     Fraksi nafta dengan berbagai kualitas (grade) untuk industri PETROKIMIA.

1.3.3 Kegunaan Fraksi Minyak bumi

                         Beberapa kegunaan fraksi-fraksi minyak bumi dalam table sebagai berikut

Fraksi	Jumlah atom C	Titik didih (0C)	Kegunaan
Gas	C1 - C4	< 20	Sebagai bahan bakar elpiji (LPG-Liquefied Petroleum Gas), bahan baku pembuatan berbagai produk petrokimia.
Eter Petroleum	C5 -C7	40-70	Pelarut nonpolar yang digunakan sebagai cairan pembersih.
Bensin (gasoline)	C5 – C 10	70-180	Sebagai bahan bakar bermotor.
Nafta	C6 – C 10	140-180	Untuk pembuatan plastic, karet sintesis, deterjen, obat dan cat.
Kerosin	C11 - C 14	180-250	Sebagai bahan bakar persawat udara dan bahan bakar kompor parafin.
Minyak solar (diesel)	C15 - C17	250-300	Sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel
Minyak pelumas	C18 – C 20	300-350	Sebagai minyak pelumas
Lilin	> C20	> 350	Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, kertas pembungkus, lilin batik, dan bahan pengkilap seperti semir sepatu.
Minyak bakar	> C20	> 350	Sebagai bahan bakar di kapal, industri pemanas (boiler plant), dan pembangkit listrik.
bitumen	>C20	>350	Sebagai materi aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga sebagai lapisan anti korosi, isolasi listik danpengedap suara pada lantai.

1.3.4   Bensin dan Kualitasnya

    Bensin adalah campuran antara heptana (C₆H₁₄ ) dengan isooktana (C₈H₁₈). Bensin yang langsung diperoleh dari hasil penyulingan membpunyai kualitas dan kuantitas yang rendah.

                    Untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas bensin, maka bensin harus diolah lebih lanjut, yaitu melalaui proses perengkahan (Cracking). Cracking adalah proses pemutusan hidrokarbon rantai panjang serta reformasi terhafap fraki-fraksi minyak bumi yang membunyai titik didih lebih tinggi.

                    Bensin yang mepunyai ranati lurus atau sedikit bercabang akan terbakar tidak merata dalam mesin, sehingga akan menimbulkan ketukan (Knocking). Akibatnya, banyak energy bensin yang terbuang, sehingga mesin kurang bertenaga dan cepat aus. Hidrokarbon dalam bensin mempunyai caabang paling banyak adalah Isooktana (2,2,4-Trimetil Pentana).

CH₃                              CH₃   

                                                                               Gambar: Iso Oktana

CH₃           C          CH₂            CH            CH₃             (2,2,4-Trimetil Pentana).

                 

                CH₃

Sedangkan, hidrokarbon dalam bensin yang tidak mempunyai cabang adalah

n-heptana.

CH₃            CH₂          CH₂           CH₂          CH₂                          CH₂          CH₃

Gambar: n- heptana

      Kualitas bensin dinyatakan dengan bilangan oktan, yaitu bilangan yang menunjukan persentase ion-oktana dalam bensin. Semakin besar bilangan oktan, semakin tinggi kualitas bensin tersebut. Satuan bilangan oktana adalah RON (Research Octane Number). Bensin premium memiliki bilangan okta 82, berate bensin premium mengandung 82% isookatana dan 18% n-heptana. Bensin super memiliki vilangan oktan 98, berarti bensin super mengandung 98% isooktana dan 2% n-heptana.

        Untuk mengurangi ketukan (knocking) pada mesin, maka ditambahkan Zat-zat tertentu pada bensin (zat aditif). Pada mulanya, zat yang ditambahkan adalah Tetra Ethyl Lead (TEL). Akan tetapi penambahan TEL dapat menimbulkan munculnya pencermaran udara oleh logam timbale (Pb). Oleh karena itu digunakan zat aditif lain seperti Benzena (C₆H₆), Tersier Butil Alkohol dan metil tersier

butyl eter (MTBE).

1.3.5   Dampak Pembakaran Bahan Bakar

Terhadap Lingkungan

    Bensin selain bermanfaat bagi kehidupan manusia, juga dapat berdampak negative. Dapak negative dari pengggunaan bensin adalah munculnya polusi udara sebagai akibat dari adanya gas CO, CO₂, oksida nitrogen (NO_x), dan oksida belerang (SO_x).

a.     Karbon Dioksida (CO₂)

   Karbon dioksida (CO₂) merupakan gas yang tidak berwarna, tdk berbau, tidak terasa, dan tidak beracun. Dengan demikian, karbon dioksida (CO₂) dalam jumlah normal tidak berbahaya bagi kehidupan, bahkan merupakan salah satu gas yang sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Karbon dioksida (CO₂) dapat bereaksi dengan air menghasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆) dan gas oksigen. Proses ini berlangsung dalam tumbuhan berklorofil dengan bantuan sinar matahari. Reaksinya adalah:

6CO₂(g)+6H₂O(l)            C₆H₁₂O₆(aq) +6O₂ (g)

   Walaupun gas karbon dioksida (CO₂) bukan merupakan zat pencermar, namun bila kadarnya melebihi batas normal, makan akan menimbulkan dampak yang buruk terhadap lingkungan. Adanya gas CO₂ dapat menimbulkan kenaikan suhu bumi secara global, yang dikenal dengan efek rumah kaca (GREEN HOUSE EFFECT).

b.     Karbon Monoksida (CO)

   Berbeda dengan karbon dioksida, karbon Monoksida (CO) merupakan gas yang tdk berwarna dan tidk berbau, namun bersifat racun. Gas CO akan semakin berbahaya apabila terakumulasi dalam ruang tertutup. Sumber utama gas CO adalah pembakaran tidak sempurna minyak bumi, pembakaan industri, pembangkit listrik, asap rokok, gunung merapi, serta pembakaran sampah.

   Dalam jumlah sangat sedikit, gas CO tdk berbahaya bagi kehidupan. Namun, bila jumlahnya meningkat sampai 1/300 ppm maka akan menyebabkan kematian dalaam beberapa menit. Gas CO akan terikat oleh haemoglobin secara kuat dibandingkan dengan ikatan haemoglobin dengan gas oksigen. Akibatnya, tubuh akan kekurangan oksigen.

CO (g)+Hb                    HbCO ikatannya sangat kuat

O₂(g)+Hb                  HbO₂ ikatannya lemah

c.      Oksida Nitrogen (NOx)

   Oksida nitrogen merupakan pencerma primer yang paling banyak dijumpai di udara. Oksida nitrogen yang dapat menimbulkan pencermaran udara adalah NO₂ dan N₂O). oksida nitrogen dapat dihasilkan dari gas buang kendaraaan bermotor.

d.     Oksida Belerang (So_x)

   Pada pembakaran minyak yang mengandung belerang (S). dihasilkan gas SO₂. SO₂ adalah oksida asam yang apabila bercampur dengan air hujan (H₂O) akan menyebabkan hujan asam. Gas belerang dioksida (SO₂) dan belerang trioksida (SO₃) merupakan oksida belerang yang membahayakan kehidupan manusia.

   Sumber utama oksida belerang adalah aktifitas gunung berapi, pembakaran sampah, pembakaran batu bara, serta pembusukan sampah dan bangkai. Akibatnya yang ditimbulkan oleh oksida belerang bagi manusia bervariasi sesuai dengan konsentrasi gas tersebut. Dalam jumlah besar oksida belerang dapat menyebabkan sesak napas. Bila kadarnay lebih dari 3 ppm, oksida belerang menimbulkan bau yang tajam dan dapat mengakibatkan lemas.

1.3.6   Upaya Mengurangi Dampak Penggunaan Bahan Bakar   

                    Beberapa upaya untuk mengurangi dampak negative penggunaan bahan bakar, khususnya bensin adalah sebagai berikut.

1.     Mencari alternative penggunaan bahan bakar lain yang sedikit menimbulkan pencermaran, misalnya penggunaan tenaga surya.

     Gambar: Penggunaan tenaga surya bias untuk mengurangi dampak bahan bakar

2.     Menggunakan bensin yang ramah lingkungan, yaitu bensin yang bebas TEL.

3.     Menggunakan EFI (Electronic Fuel Injection) pada system bahan bakar.

4.     Pada knalpot kendaraan harus dilengkapi dengan converter katalitik (alat yang mengandung katalis padat untuk mempermudahkan cepat pengubahan CO dan hidrokarbon menjadi CO₂ dan H₂O).

5.     Penanaman kembali pohon-pohon di pinggir jalan dapat menyerap gas buang Kendaraan Bermotor.

Gambar: Penanaman kembali perpohonan di jalan raya supaya dapat menyerap gas buang kendaraan berm