Minyak Bumi

MINYAK BUMI (CRUDE OIL)

Merupakan hasil dekomposisi dari tumbuhan dan binatang jutaan tahun yang lampau, yang terdiri dari bahan-bahan organic, terutama terdiri atas unsur-unsur karbon dan hydrogen atau umumnya disebut senyawa hydrokarbon dengan ikatan C1 s/d C60 atau lebih dan terdapat impuritis senyawa sulfur, nitrogen, oksigen, logam dan garam serta air.

MINYAK BUMI

• Minyak bumi atau crude oil merupakan bahan tambang, bukan merupakan bahan yang uniform, melainkan berkomposisi yang bervareasi, tergantung lokasi, umur lapangan minyak dan juga kedalaman sumur.

• Minyak bumi adalah : campuran kompleks dari senyawa kimia yang terdiri dari unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H), sulfur (S) , oksigen (O), nitrogen (N), dan senyawa- senyawa yang mengandung logam ( Ni, Fe, Cu ).

• Senyawaan yang hanya terdiri dari unsur C dan H saja disebut senyawa hidrokarbon.

• Sedangkan senyawaan campuran antara unsur C dan H dan salah satu unsur atau lebih dari S, O, N dan logam disebut senyawa non hidrokarbon.

• Perbandingan unsur- unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervareasi. Secara umum berdasarkan analisa diperoleh data sebagai berikut :

KOMPOSISI

• Karbon : 83,0 – 87,0 %• Hidrogen : 10,0 – 14,0 %• Nitrogen : 0,1 – 2,0 %• Oksigen : 0,05 – 1,5 %• Sulfur : 0,05 – 6,0 %• Logam : 0,00 – 0,15

Minyak Bumi (Crude Oil)

Senyawa Hidrokarbon

SenyawaNon Hidrokarbon

Parafin

Olefin

Naften

Aromat

Non Organik

Organik

Non-Hidrokarbon

Senyawa sulfur Senyawa oksigen Senyawa nitrogen Metal Garam Karbon dioksida Asam Naphthenic

Senyawa Sulfur

Sulfur (belerang) dapat berada dalam crude oil dalam bentuk senyawa hidrogen sulfide (H2S), mercaptan, sulfide, disulfide, thiophenes, dan lain sebagainya atau berbentuk elemen sulfur.

Hidrogen sulfida adalah penyebab utama terjadinya korosi dalam unit-unit proses pengolahan minyak. Selain itu, senyawa sulfur yang bersifat korosif juga mempunyai bahu tidak enak yang menyengat.

Pembakaran bahan bakar minyak yang mengandung senyawa sulfur akan menghasilkan oksida sulfur yang dapat menimbulkan asam sulfat setelah lepas ke udara bebas. Proses Catalytic hydrotreating seperti hidrodesul-furisasi digunakan untuk menghilangkan senyawa sulfur dari produk hasil pengolahan.

Senyawa Oksigen

Senyawa tersebut seperti phenol, ketone, dan carboxylic acid yang berada di dalam crude oil jumlahnya bervariasi.

Senyawa Nitrogen

Nitrogen didapatkan di dalam fraksi crude oil yang lebih ringan sebagai senyawa basis, dan lebih sering didapatkan di dalam fraksi crude oil yang lebih berat sebagai senyawa non-basis yang dapat juga termasuk jejak-jejak metal seperti copper, vanadium, dan/atau nickel.

Oksida nitrogen terbentuk dari reaksi pembakaran di dalam dapur. Dekomposisi senyawa nitrogen di dalam proses catalytic cracking dan hydrocracking membentuk ammonia dan cyanida yang dapat menyebabkan korosi.

Karbon Dioksida

Karbon dioksida dapat timbul akibat dekomposisi bikarbonat yang ada di dalam atau ditambahkan di dalam crude oil, atau steam yang digunakan di dalam proses distilasi.

klasifikasi minyak bumi yaitu

a. Klasifikasi berdasarkan specific gravity (SG)b. Klasifikasi berdasarkan sifat penguapan

(volatility )c. Klasifikasi berdasarkan kadar sulfur d. Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik K

UOPe. Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi ( CI )f. Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity

Constant ( VGC )g. Klasifikasi berdasarkan Bureau Of Mines

Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity

• Berdasarkan klasifikasi ini minyak bumi. dibagi menjadi 5 macam :

• Minyak Bumi Specific Gravity• Ringan 0,8302. • Medium ringan 0,830 – 0,8503. • Medium berat 0,850 – 0,8654. • Berat 0,865 – 0,9055. • Sangat Berat 0,905

Klasifikasi berdasarkan Volatility

• Sebagai ukuran dalam klasifikasi ini adalah : prosentasi volume fraksi minyak yang dapat dikeluarkan dengan disuling/didistilasi sampai suhu uap 300 oC.

• Berdasarkan ketentuan tersebut minyak bumi dibagi menjadi 3 macam :

• Minyak Bumi Fraksi Ringan ( %Vol )• 1. Ringan 50• 2. Medium 20 – 50• 3. Berat 20

Klasifikasi berdasarkan Kadar Sulfur

Minyak Bumi Kadar Sulfur ( % Berat )

1. Kadar sulfur tinggi 2,02. Kadar sulfur sedang 0,1 – 2,03. Kadar sulfur rendah 0,1

Klasifikasi berdasarkan Faktor Karateristik KUOP

• Faktor karakteristik KUOP (Karakteristik Universal Oil Product) ini berdasarkan Nelson, Watson dan Murphy dari US Bureau Of Mines, dirumuskan sbb :

• KUOP =

Dimana :• TB : titik didih tengah dari fraksi (o Rankine)• SG : Specific gravity pada suhu 60/60 oFNilai : K• K = 12,5 – 13,0 --------- Parafinik• K = 11,0 – 12,5 --------- Naphthenik• K = 9,8 – 11,0 ---------- Aromatik

FSGTB

o60/60

3

Crude Oil Assay

Crude oil assay (hasil pengujian crude oil) relative sederhana digunakan untuk mengklasifikasikan crude oil apakah termasuk paraffinic, naphthenic, aromatic, atau mixed. Salah satu metoda assay (United Sates Bureau of Mines) didasarkan pada distilasi, dan metoda lain (UOP "K" factor) didasarkan pada gravity dan titik didih. Crude oil assay yang lebih komprehensif digunakan untuk menentukan nilai crude oil (yakni: persentase hasil-hasilnya dan produk-produknya yang berguna) dan parameter-parameter pemrosesannya.

A. HIDROKARBON PARAFIN

• Hidrokarbon parafin mempunyai sifat nilai kalori tinggi (Btu/lb), SG rendah, API Gravity tinggi

• Hidrokarbon parafin rumusnya CnH2n+2 .• Jumlah atom karbon mulai dari C1 sampai dengan C42 (berat

molekul 590) atau lebih. • Hidrokarbon parafin adalah hidrokarbon jenuh dengan

rantai lurus atau rantai cabang tanpa struktur cincin. • Isomer adalah suatu senyawaan dengan rumus sama akan

tetapi berbeda strukturnya.

HIDROKARBON PARAFIN

• Contoh hidrokarbon parafin :

a). Rantai lurus CH4 : (metana), CH3 – CH3 : (etana), dst

b). Rantai cabang

CH3

CH3 – CH – CH2 – CH3 CH3 – C – CH2 - CH3

CH3 CH3

2. metil butana 2.2 dimetil butana

Mempunyai titik didih yang paling rendah di antara senyawa hidrokarboan lain.

Nilai kalor tinggi, SG Rendah, API garvity tinggi Merupakan jenis minyak bumi yang paling bagus secara ekonomis

Sifat – sifat minyak bumi Parafin

B. HIDROKARBON OLEFIN

• Hidrokarbon olefin adalah senyawaan hidrokarbon tidak jenuh, yang mempunyai jumlah atom H lebih sedikit dari parafin. Senyawa olefin mempunyai ikatan rangkap dua diantara kedua atom C yang berdekatan ( C = C )

• Olefin disebut juga dengan alkena, dengan rumus umum : CnH2n

HIDROKARBON OLEFIN

• Contoh hidrokarbon olefin : CH2 = CH2 : etilena ( etena )

CH3 – CH = CH2 : propilena ( propena )

CH3–CH–CH=CH2

: 3 metil 1 butilena

CH3

CH3–CH2–CH2–CH2–CH–CH2–CH2–CH3

CH : 3 propil 1 heptilena CH2

C. HIDROKARBON NAFTEN

• Hidrokarbon naften, rumusnya CnH2n, mrpk hidrokarbon jenuh dengan struktur rantai atom C tertutup.

• Hidrokarbon naften mempunyai sifat– sifat diantara hidrokarbon parafin dan hidrokarbon aromat.

• Hidrokarbon naften disebut pula sikloparafin atau siklo alkana.

• Contoh : siklo heksana (C6H12), siklo pentana (C5H10)

D. HIDROKARBON AROMATIK

• Hidrokarbon aromatik rumusnya CnHn, mrk hidrokarbon jenuh.

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

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

• Contoh :Benzene (C6H6), Naftalen (C10H8)

• Dapat bereaksi dengan gas Hidrogen (H2) menghasilkan naften.

• Mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan hidrokarbon parafin dan naften.

• Nilai kalor rendah, SG Tinggi, API Gravity Rendah.

KEROSIN

Kerosen terdiri dari :• Minyak tanah

Penggunaanya : untuk bahan bakar rumah tangga

• Avtur/Jet fuel/Jet A-1Penggunaannya : untuk bahan bakar pesawat bermesin turbin/jet

MINYAK

Naphta• Contoh Naphta adalah solvent• Penggunaannya : untuk pembersih, pelarut, bahan dasar catGasolineGasoline terdiri dari :• Avgas (Aviation Gasoline)

Penggunaannya : untuk bahan bakar pesawat bermesin piston/pesawat berbaling-baling

• Mogas (Motor Gasoline)Jenis-jenis Mogas yaitu : premium, pertamax dan pertamax plusPenggunaannya : untuk bahan bakar kendaraan

PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

• Minyak bumi keluar dari sumur tidak dapat langsung di gunakan sebagai bahan bakar,bahan pelumas maupun untuk lain-lainnya karena tidak memenuhi persyaratan-persyaratan yang di perlukan.

• Agar minyak bumi dapat digunakan harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu.

TUJUAN

• Untuk memisahkan komponen-komponen tertentu sesuai dengan kebutuhan pengggunaan serta memperbaikai sifat - sifat tersebut untuk memenuhi spesifikasi.

• Minyak bumi memerlukan proses pengolahan tersendiri agar mendapatkan produk-produk yang sesuai di pasaran

PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Proses Fisik :Merupakan proses yang berlangsung tanpa merubah struktur molekul komponen bahan baku

• Distilasi (atmosfer, vakum, bertekanan, azeotrope, ekstraktive)

• Adsorbsi, absorbsi• Ekstraksi • Filtrasi• Blending• Dan sebagainya

Proses Kimia (Konversi) :

Merupakan proses yang berlangsung dengan sengaja merubah struktur molekul komponen bahan baku dengan tujuan tertentu

• Reforming (thermal, katalitik)• Cracking (thermal, katalitik, hydro)• Alkylasi• Polimerisasi• Dan sebagainya

Proses TreatingTujuan proses ini untuk menghilangkan atau mengurangi impurities untuk

menghasilkan produk dengan kualitas yang meningkat.

Misalnya Desulphurisasi, Hydrotreating, Acid treating, Gas Purification, Soda

Treating

Proses Blending/Pencampuran

Blending adalah suatu proses pencampuran untuk mendapatkan produk atau umpan yang memenuhi persyaratan/ spesifikasi yang di perlukan.Misalnya Blending SG, Blending Viskositas

Distillasi

Merupakan transfer massa yang mengikuti transfer panas antara dua phase yaitu phase cair dan phase uap (kesetimbangan antara uap-cairan)

Berdasarkan tekanan, dibedakan menjadi:• Distillasi atmospheric (Crude Distilling Unit)• Distillasi hampa (High Vacuum Unit)

Distillasi Atmospheric

Merupakan distillasi dengan tekanan ±1 atm dan temperatur maksimal 350oCBiasa dipakai untuk mengolah Crude Oil menjadi produk-produknya yang mempunyai kelompok fraksi cairan minyak tertentu dan masing-masing terdii dari bermacam-macam ikatan senyawa hydrocarbon yang memenuhi persyaratan tertentu sebagai bahan bakar pada penggunaan sehari-hari

Fraksi-fraksi Minyak BumiFraksi Daerah titik didih (oC)

Gas < 30

Light Naptha 30 – 80

Heavy Naphta 80 – 150

Kerosine 150 – 250

Light Gasoil 250 – 290

Heavy Gasoil 290 – 350

Residue > 350

Bahan Kimia.

• Pada proses distilasi dilakukan injeksi bahan kimia untuk mencegah terjadi korosif pada peralatan proses, adapun bahan kimia yang digunakan antara lain soda api (Caustic soda) dan amoniak

Injeksi Caustic soda.

• Contoh reaksi.H2SO4 2 H+ + SO4

=

2 H+ + Fe Fe++ + H2

Fe++ + 2 HOH Fe (OH)2 + H2

2 Fe (OH)2 Fe2O3 + 2 H2O

Fe + 2 HOH Fe2O3 + H2 Kropos

• Bila diinjeksi dengan NaOH maka :

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O garam

Sehingga tidak korosif

Injeksi Amoniak.

MgCl2 Mg++ + 2 Cl-

Mg++ + HOH Mg(OH)2 + 2 H+

2 H+ + 2 Cl 2 HCl (asam)

2 MgCl2 + HOH Mg(OH)2 + HCl (asam bersifat korosif)

Bila diberi Amoniak maka

HCl + NH4OH NH4Cl + HOH Tak korosif

Hasil-hasil Dari Distilasi Vakum

• LVGO (Light Vacuum Gas Oil)Untuk bahan bakar kendaraan bermotor

• SPO (Spindle Oil)Minyak Lumas pada Rantai mesin Industri

• MMO (Medium Marine Oil)Untuk bahan bakar kapal pada putaran sedang

THERMAL CRACKING

• Dengan penemuan-penemuan baru dalam bidang transportasi kendaraan bermotor, maka selama dan terutama sesudah perang Dunia I kebutuhan gasoline meningkat baik dalam jumlah maupun mutunya

• Pengadaan gasoline dari minyak bumi tak mungkin lagi hanya dilakukan secara straight run distilation saja.

• Thermal Cracking biasanya dilakukan pada suhu tinggi berkisar antara 455 – 730 0C pada tekanan sampai 1000 psig.

• Produk-produk Thermal Cracking- Gasoline- Kerosine

- Solar dan Residue

Reaksi Thermal Cracking

• Cracking merupakan suatu phenomena dimana minyak molekul besar dipecah secara thermis menjadi minyak yang molekulnya lebih kecil (titik didihnya rendah)

• Pada saat yang bersamaan molekul-molekul yang relatif akan bereaksi dengan molekul-molekul yang lain sehingga terbentuk molekul yang besar bahkan lebih besar dari feed stocknya.