MODUL MATA KULIAH TEORI
PENDAHULUAN
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU):
Setelah mempelajari modul ini diharapkan mahasiswa memahami
operasi pengilangan minyak bumi di Indonesia.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan asal-usul pengolahan minyak bumi
berdasarkan sejarah penemuan minyak.
2. Mahasiswa mampu membuat ringkasan kronologis sejarah
pengilangan minyak bumi semenjak abad 18 sampai dengan
sekarang.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan kembali sejarah perminyakan
nasional dari zaman sebelum merdeka sampai dengan sekarang.
Lembar Informasi I : Pendahuluan 1.1. Sejarah Pengilangan
Proses pengilangan minyak bumi telah dimulai secara sederhana
pada tahun 1890 dalam suatu alat yang disebut batch still oleh
Williams Barnsdall dan William E.Abbott di Tutisville Pennsylvania.
Walaupun demikian baru diketahui kemudian bahwa proses distilasi
minyak bumi telah dilakukan jauh sebelumnya di Rusia yaitu pada
tahun 1735.
Perkembangan kilang minyak berlangsung terus-menerus dengan
diikuti oleh penemuan beberapa proses baru. Demikian juga dengan
adanya penemuan produk-produk baru yang lebih berharga, sampai
terbentuknya suatu kilang minyak modern yang terintegrasi penuh
seperti sekarang ini.
Penemuan beberapa proses pengolahan dalam kilang minyak dapat
dilihat pada Tabel 1.1. 1.2 Perminyakan Nasional
Minyak dan gas bumi sebagai kekayaan alam Indonesia merupakan
sumber daya energi yang sangat penting untuk membangun perekonomian
bangsa menuju cita-cita masyarakat adil dan makmur. Oleh karena itu
sesuai dengan UUD 1945 maka kekayaan alam ini dikuasai oleh negara
dan dipergunakan sebesar-besarnya bagi kesejahteraan rakyat dan
bangsa Indonesia.
Pencarian minyak dan gas bumi dalam wilayah Indonesia telah
dimulai pada zaman Hindia Belanda tahun 1871 dengan dilakukannya
pengeboran beberapa sumur di Jawa Barat, namun belum menghasilkan
sebagaimana yang diharapkan. Secara kebetulan pada tahun 1883 oleh
A.J. Zijlker seorang administrator perkebunan tembakau menemukan
tanda-tanda adanya minyak di sekitar Telaga Tunggal/Telaga Said di
Langkat Sumatera Utara. Penemuan minyak yang pertama kali oleh
Zijlker terjadi pada tahun 1885.
Semenjak itu hingga sekarang minyak dan gas bumi telah menjadi
suatu usaha yang sungguh-sungguh untuk meningkatkan perekonomian,
baik untuk perusahaan minyak, untuk pemerintah Hindia Belanda,
kemudian untuk pemerintah dan rakyat Indonesia sendiri. Sejarah
lengkap perminyakan di Indonesia sampai dengan awal kemerdekaan
dapat dilihat pada Tabel 1.2.
Tabel 1.1 Daftar Perkembangan Proses dan Kilang
TahunProsesPenemu
1860
1870
1904
1911
1913
1914-1915
1930
1934
1936
1939
1940
1940
1941
1942
1949
1954Batch Still
Continuous Still
Selective Condensation
Continuous Pipe Still
Pressure Cracking Still
Continuous Thermal Cracking
Delayed Coking
Catalytic Polimerization
Catalytic Cracking
(continuous fixed bed)
Alkylation (H2SO4)
Hydrogen Reforming
Butane Isomerization
Continuous Catalytic Cracking:
Moving bed & FCCU
Alkylation (HF)
Catalytic reforming, Pt
Fluid CokingBarnsdall & Abbout
Samuel Van Syckle
Van Dyke & Irish
Trumble
Burton,cs
Dubs, Cross & Cross,
Holmes-Manley
Standard Oil Company
Universal Oil Product
Houdry
Anglo-Iranian/Humble/
Shell/standard Oil/Texas
Shell/Standard Oil
Shell/UOP/Phlips
Houdry Process Corp
Standard Oil Dev
UOP/Philips
Universal Oil Product
ESSO
Tabel 1.2 Sejarah Perminyakan di Indonesia
No TahunPeristiwa/Kegiatan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
371871
1883 -1885
1889
1890
1891
1894
1897
1889
1901
1904
1907
1911
1912
1921
1922
1923
1925
1926
1930
1933
1935
1936
1939
1940
1941
1944
1945
1948
1957
1959
1961
1964
1965
1968
1969
1970
1971Pencarian minyak/pengeboran di Majalengka Jawa Barat oleh
Jan Reerink dan Van Hoevel.
Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga
tunggal/Telaga Said (Sumut) oleh A.J. Zijlker.
1. Penemuan minyak di daerah Jawa Timur
2. Pembangunan kilang Wonokkromo oleh De Dordtsche Petroleum
Maatschappij
Konsesi Zijlker dialihkan ke perusahaan minyak De Konink lijk
Nederlandsche Maatschpij.
Kilang Minyak Pangkalan Berandan mulai beroperasi.
1. Kilang minyak Balik Papan dibangun oleh Shell Transport and
Trading Company.
2. Kilang Cepu dibangun oleh De Dordtsche Petroleum Maat
Schappij.
Pemasangan pipa minyak sepanjang 145 km dari Cepu ke
Surabaya.
1. Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell.
2. Undang-undang perminyakan Hindia Belanda.
Pemasangan pipa sepanjang 130 km dari Perlak ke Pangkalan
Berandan.
1. Kilang minyak Plaju mulai beroperasi.
2. Perubahan Undang-undang perminyakan.
Penggabungan De Koninklijke dan Shell menjadi Royal Dutch Shell
dengan 3 anak perusahaan yaitu :
1. BPM, untuk eksploitasi, produksi dan pengolahan.
2. Asiatic Petroleum, utnuk pemasaran.
3. Anglo saxon Petroleum Co, untuk pegangkutan.
1. BPM mengambil alih konsesi De Dordtsche di Jateng dan Jatim
termasuk kilang Cepu dan Wonokromo.
2. Lapangan Samboja (Kaltim) ditemukan oleh BPM.
1. Lapangan Bunyu (Kaltim) ditemukan oleh BPM
2. NKPM mendapat konsesi didaerah Sumbagsel.
1. Lapangan Talang akar Pendopo ditemukan oleh NKPM
2. NIAM didirikan oleh pemerintah Hindia Belanda dan BPM untuk
daerah konsesi Jambi.
Kilang minyak Sungai Gerong didirikan.
Lapangan Jambi mulai berproduksi dan diolah oleh Kilang
Plaju.
Standard Oil of New Jersey, induk perusahaan NKPM mendapat
konsesi di Jawa, Madura dan TAP.
Kilang minyak Sungai Gerong mulai dioperasikan oleh NKPM.
NPPM didirikan oleh Standard Oil Company of California dengan
Sumatera Tengah.
Operasi NKPM dan Standard oil of New Jersey di Hindia belanda
digabung menjadi SPVM (STANVAC).
1. NPPM mulai kontrak untuk blok Rokan Riau.
2. BPM dan STANVAC bersama Far Fasific Invesment yang mewakili
CALTEX membentuk NNGPM untuk eksplorasi daerah Sorong (Irja).
1. NPPM dan Texas Oil Company (TEXACO) bergabung menjadi
CALTEX.
2. NNGPM menemukan lapangan minyak Klamono.
1. Lapangan minyak Sebanga (Riau) ditemukan Caltex
2. Lapangan minyak Wasian (Irja) ditemukan oleh NNGPM.
3. Shell dan Caltex menggunakan proses Alkilasi H2SO41. Lapangan
Sago dan Ukui ditemukan oleh STANVAC.
2. Shell mengembangkan proses Isomerisasi Butan
1. Lapangan Andan Sungai Pulai dan Sungai Keruh ditemukan oleh
STANVAC
2. Lapangan minyak Duri ditemukan oleh CALTEX. Jepang melakukan
eksplorasi menggunakan peralatan eks CALTEX.
1. Didirikan PTMNRE-SU di Sumatera Utara.
2. Didirikan PERMIRI oleh para pejuang kemerdekaan.
1. Karyawan minyak Cepu mendirikan PTMN, kemudian diubah menjadi
PTMRI-Cepu.
2. PERMIRI membubarkan diri karena wilayahnya diduduki oleh
Belanda.
Pembentukan PT.PERMINA
NV.NIAM berubah nama menjadi PT. PERMINDO
1. PT. PERMINA berubah menjadi PN. PERMINA dengan tugas utama
bidang produksi.
2. Didirikan PT.PERTAMIN dengan tugas utama bidang distribusi
dan pemasaran.
3. Berdirinya PN. PERMIGAN.
PN.PERMINA membeli saham NNGPM di Sorong.
1. Seluruh kekayaan PT. Sheel diambil alih PN. PERMINA.
2. PN. PERMIGAN diambil alih PN.PERMINA.
3. Perubahan proses Isomerisasi Butan menjadi Fluid Coking
1. Pengabungan PN.PERMINA dan PN. PERTAMIN menjadi PN. PERTAMINA
berdasarkan PP 27/1968.
2. Usaha eksplorasi/produksi dikembangkan dengan
sistim kontak bagi hasil dan kontrak bantuan teknik.
Ditemukan minyak lepas pantai Arjuna di dekat Pamanukan dan
lapangan Jatibarang di Jawa Barat.
1. PN. PERTAMINA menerima asset kilang Sungai Gerong dari
PTSI.
2. Ditemukan lapangan minyak lepas pantai Cinta dan ATAKA
dilepai pantai Kaltim.
PN.PERTAMINA berubah nama menjadi PERTAMINA.
Era perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan dikelompokkan
menjadi :
1. Masa perjuangan 1945 19502. Masa penyusunan kebijaksanaan
Nasional 1950 1960.3. Masa awal kebijaksanaan Nasional 1960 1966.4.
Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional 1966 19765. Masa pemantapan
kebijaksanaan Nasional 1976 19856. Masa depan minyak dan gas bumi
Indonesia 1985 sekarang.
Dalam perjuangan pada awal kemerdekaan Indonesia, minyak bumi
mempunyai peranan yang cukup besar seperti :
1. Sebagai BBM untuk penerbangan bagi pesawat tempur Indonesia
dalam peperangan.2. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan
devisa dalam rangka menembus blokade ekonomi oleh Belanda.3.
Sebagai alat untuk memperlancar hubungan pemerintah Republik
Indonesia dengan negara tetangga. Dengan berlakunya Undang-Undang
Pertambangan Minyak dan Gas Bumi Nomor 44 tahun 1960, maka sejak,
itu kekuasaan negara atas kekayaan alam minyak dan gas bumi
memperoleh bentuk hukum yang pasti, sehingga usaha untuk menerapkan
kebijaksanaan Nasional dalam bidang pertambangan minyak dan gas
bumi dapat dilakukan sepenuhnya oleh bangsa Indonesia.
Berdasarkan Undang-undang Pertambangan tersebut maka
kebijaksanaan nasional tentang perminyakan dan gas bumi meliputi
:
1. Kegiatan eksplorasi dan produksi.2. Kegiatan pemurnian dan
pengolahan.3. Pembekalan dalam negeri.4. Pemasaran luar negeri.5.
Peningkatan usaha perkapalan dan telekomunikasi.6. Usaha
meningkatkan penelitian dan pengembangan.7. Pengembangan jasa
penunjang.8. Keselamatan kerja dan lingkungan hidup. 1.2.1 Kontrak
Karya.
Kontrak karya merupakan suatu perjanjian dengan perusahaan asing
bekas konsesi yang isinya mengatur tentang pembagian hasil.
Perjanjian ini menetapkan pembagian keuntungan 60 % untuk
pemerintah Indonesia dan sisanya 40 % untuk perusahaan asing.
Kecuali itu perusahaan minyak asing juga berkewajiban memenuhi
kebutuhan BBM didalam negeri menurut perbandingan yang ditetapkan
oleh pemerintah. Disamping itu pula dalam rangka pengendalian
ekspor minyak ditetapkan pula bahwa harga ekspor minyak mentah dan
hasil-hasil pengolahannya harus mendapat persetujuan pemerintah.
Perusahaan asing yang menandatangani kontrak karya ini adalah
Shell, STANVAC dan CALTEX untuk jangka waktu selama 20 tahun. 1.2.2
Kontrak Bagi Hasil (Production Sharing)
Dalam sistim kontrak bagi hasil, pembagian keuntungan tidak lagi
didasarkan atas hasil penjualan minyak tetapi atas dasar produksi
minyak yang dihasilkan. Seluruh minyak mentah yang dihasilkan
dibagi antara pemerintah dan kontraktornya menurut perbandingan 65
% dan 35 %.
Dasar pemikiran kontrak bagi hasil adalah bahwa manajemen minyak
harus berada pada tangan bangsa Indonesia, dengan demikian terjadi
pengendalian operasi secara langsung yang memberikan kesempatan
untuk mengembangkan kemampuan bagi perusahaan negara (PERTAMINA)
dalam operasi perminyakan yang melibatkan modal besar dan
penggunaan teknologi tinggi tanpa harus ikut menanggung resiko
investasi yang sepenuhnya menjadi tanggung jawab kontraktor.
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !1.
Uraikan secara singkat tentang sejarah kilang minyak pada dekade
tahun 1871 s/d 1904 !2. Jelaskan apa kepanjangan dari PERTAMINA !3.
Apakah manfaat kilang dalam memproduksi bahan bakar minyak (BBM)
?
4. Sebutkan salah satu organisasi perminyakan yang mengembangkan
proses Batch Still & Continuos Still !B. Berilah tanda huruf B
bila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila
salah di sebelah kanan pertanyaan.1Yang pertama kali menemukan
minyak di sekitar Telaga Said di Langkat Sumatera Utara adalah
Williams Barnsdall dan Williams E.Abott
2Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell pada tahun 1889
3Pada tahun 1922 didirikan kilang minyak di Cepu dan
Wonokromo
4Sejarah perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan mempunyai
peranan sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam
rangka menembus blokade ekonomi.
5Sejarah pengilangan minyak di Indonesia pada dekade tahun 1964
- 1971 merupakan berdirinya PERTAMINA. ..
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat ! 1.
Tuliskan 3 bukti sejarah yang membuktikan adanya penemuan minyak di
Indonesia ! 2. Apakah yang membedakan kilang minyak yang ada di
unit Plaju/Sungai Gerong dengan kilang minyak yang ada di
Balongan/Indramayu ?
3. Buatlah suatu daftar perbedaan antara proses batc still
dengan continuous still menurut table berikut ini , atau
berdasarkan table yang anda buat sendiri, baik secara kualitatif
maupun kuantitatif !NoUraianBatch StillContinuous Still
1Alat Utama..
..
..
2Produk Utama..
..
.
3Kondisi Operasi....
..
4. Jelaskan latar belakang mengapa minyak bumi dijadikan sebagai
alat revolusi pada awal kemerdekaan Indonesia ! 5. Berikan
contoh-contoh kilang minyak yang ada di Indonesia !
B. Berilah tanda silang X pada satu jawaban yang anda anggap
paling benar !
1. Minyak bumi di Indonesia pertama kali ditemukan oleh :
a. Williams Barndall
c. Nelson b. Williams E. Abbott
d. A.J. Zijlker
2. Kilang minyak yang pertama kali beroperasi di Indonesia pada
tahun 1912 adalah :
a. Lapangan minyak Kaltim
c. Kilang minyak Sungai Gerong
b. Lapangan minya Sebanga, Riau d. Lapangan Minyak Wasian,
Irja.
3. Era perminyakan di Indonesia sesudah Kemerdekaan yang
dikelompokkan ke dalam tahun 1976 - 1985 adalah :
a. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional
b. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional
c. Masa awal kebijaksanaan Nasional
d. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional
4. Perbedaan kilang minyak di Indonesia untuk memproduksi bahan
baku menjadi produk terletak pada : a. Bahan baku c. Proses
b. Peralatand. Diagram alir
5. Fungsi bahan bakar minyak dalam pengilangan pada zaman
peperangan bangsa Indonesia adalah :
a. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam
rangka menembus blokade ekonomi Belanda.
b. Bahan pengisi tangki pada kendaraan perang.
c. Membiayai perang.
d. Alat ekspor negara.
C. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf
dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap
paling benar !1.Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan minyak
bumiA. NKPM
2.Yang pertama kali mengoperasikan Kilang Minyak Sungai Gerong
B. CALTEX
3Yang mendirikan lapangan minyak Duri, RiauC. A.J. Zijlker
4.Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga
Said/Telaga TunggalD. Pertamina
5Perusahaan Pertambangan Minyak dan Gas Bumi NegaraE. BPM
F. Crude Oil
G. Stanvac
1. Ali Fasya Ismail, Ir. MEng., 1998. Minyak dan Gas Bumi
sebagai Sumber Energi. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik
Universitas Sriwjaya. Palembang.2. Pertamina, 1990. Perkembangan
Industri Perminyakan di Indonesia. Jakarta.
3. Pertamina, 1998. 40 Tahun Perkembangan Usaha Pertambangan
Minyak dan Gas Bumi, Jakarta.
PENGANTAR PENGILANGAN MINYAK DAN GAS BUMITujuan Pembelajaran
Umum (TPU) :Memahami tentang seluk beluk pengilangan dan
perminyakan sebagai upaya untuk memahami lebih lanjut tentang
peranan bahan bakar minyak dan gas sebagai produk kilang.Tujuan
Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan secara tertulis 3 fungsi utama
suatu kilang minyak.
2. Mahasiswa mampu menggambarkan 3 tipe kilang minyak dalam
bentuk diagram alir berdasarkan proses pengolahan minyak.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan tipe-tipe kilang minyak Pertamina
yang ada diseluruh Indonesia.
4. Mahasiswa mampu mengidentifikasi minyak berdasarkan produk
dari suatu kilang minyak.
5. Mahasiswa mampu menyebutkan macam-macam produk kilang
berdasarkan fraksi-fraksinya.
Lembar Informasi II : Pengantar Pengilangan Minyak dan Gas Bumi
2.1 Fungsi Kilang Fungsi utama kilang minyak bumi adalah :
1. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara (intermediate)
atau fraksi-fraksi minyak, dan produk akhir kilang berupa BBM dan
non BBM.2. Menyediakan BBM dan non BBM yang bernilai ekonomis
dengan persyaratan kualitas tertentu dan volume yang cukup besar
untuk dipasarkan.3. Sebagai kekuatan social ekonomi bagi suatu
negara yang mempunyai sumber kekayaan alam berupa minyak bumi.
2.2 Macam-Macam Tipe Kilang
Berdasarkan proses pengolahan yang digunakan maka kilang minyak
bumi dapat diklasifikasikan menjadi suatu kilang minyak yang :1.
Sederhana2. Kompleks3. Terintegrasi penuh
Suatu kilang minyak yang lengkap biasanya mempunyai beberapa
fasilitas pendukung berupa : 1. Instalasi tangki yang memadai untuk
penyimpanan minyak mentah, fraksi-fraksi dan produk akhir minyak 2.
Pembangkit listrik 3. Peralatan angkutan material dan transportasi
minyak4. Unit perawatan dan pemeliharaan rutin selama 24 jam/hari
dan untuk 7 hari/minggu5. Instalasi pengolahan air dan buangan6.
Unit untuk pencampuran produk akhir.Suatu kilang sederhana biasanya
terdiri dari : 1. Unit distilasi2. Unit reforming dan 3. Unit
pemurnian (treating), dan mempunyai produk antara lain seperti LPG,
mogas (motor gasoline) , kerosin, gas oil dan fuel oil. Contoh
diagram alir kilang sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Kilang yang lebih lengkap menghasilkan produk yang lebih banyak
dan beragam jenisnya, serta memerlukan proses-proses seperti :
distilasi hampa, perengkahan dengan katalis polimerisasi, alkilasi
dan oksidasi aspal. Kilang yang terintegrasi penuh menghasilkan
produk BBM yang lebih banyak lagi dengan proses yang lebih lengkap
sebagai suatu kilang modern. Contoh diagram alir kilang yang
lengkap dan terintegrasi penuh dapat dilihat pada Gambar 2.2.2.3
Macam-Macam Produk Kilang
Produk kilang secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi
6 kelompok besar yaitu :
1. Fraksi-fraksi gas.
Baik gas alam maupun gas-gas lain pada mulanya hanya dipakai
sebagai bahan bakar saja, tetapi sekarang dipakai juga sebagai
bahan baku pembuatan amoniak, pupuk dan petrokimia lainnya.
Fraksi gas itu terdiri dari :
a. Gas Alam (LNG), terdiri dari 95 % CH4 dan lainnya hidrokarbon
ringan.b. Gas ringan, utamanya mengandung C1 dan C2.c. Gas buang
(off gas), utamanya mengandung H2, H2S, SO2, C1 dan C2.d. LPG,
tediri dari campuran C3 dan C4.
2. Fraksi-fraksi ringan. Fraksi-fraksi ringan dapat diperoleh
dari ujung atas kolom distilasi merupakan minyak yang mempunyai
berat molekul lebih kecil, terdiri dari :
a. Gasoline, terdiri dari mogas (motor gasoline), dan avgas
(aviation gasoline).b. Pelarut nafta dan kerosene.c. Minyak jet
(avtur = aviation turbin).d. Minyak pemanas ringan (light heating
oil),3. Distilat-distilat.
a. Minyak diesel, teridiri dari ADO (Automotive Diesel Oil) dan
IDO (Industrial Diesel Oil). b. Gas Oil LPG
Gasoline
Kerosine Minyak
Gas Oil
Mentah
Fuel Oil
Gambar 2.1 Diagram Alir Kilang Sederhana Gas Fuel Gas L P G
Nafta Gasolin WWD Kerosen Crude Dewaxing Lube/Wax ADO A D O I D
O IDO Lube/Wax LVGO Poly/Alkyl
Plant HVGO Fuel Oil
Residu Tar FluxGambar 2.2 Diagram Alir Kilang Lengkap4. Minyak
pelumas terdiri dari :
a. Oli mesin untuk kendaraan bermotor. b. Pelumas untuk roda
gigi.
c. Oli silinder, untuk pelumasan silinder mesin-mesin uap.
d. Oli netral, viskositas rendah, untuk campuran oli mesin.
e. Bright Stock, viskositas tinggi, untuk campuran oli
mesin.
5. Gemuk dan Lilin
a. Lilin parafin
b. Petrolatum
c. Minyak gemuk6. R e s i d u
a. Fuel oil b. Kokas
c. Ter/Blankin
d. Aspal
e. Bubuk karbon (carbon black)
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat
!
1. Apakah fungsi alat distilasi pada peralatan kilang minyak
sederhana ?2. Apakah perbedaan kilang minyak sederhana dan kilang
minyak lengkap ?
3. Buatlah suatu diagram alir kilang minyak sederhana !B.
Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan memberikan huruf dari
sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling
benar !1..Yang berfungsi memisahkan minyak mentah menjadi fraksi-
fraksinya
A. Reforming
2..Yang dihasilkan dari proses reformingB. SO2
3..Gas alam yang merupakan bahan baku pembuatan amoniakC.
IDO
4..Bahan bakar yang sering digunakan sebagai minyak dieselD.
Kokas
5..Pengubahan hasil intermediate menjadi kerosinE. LPG
6..Merupakan hasil residu pada pengilangan minyak bumi
F. Treating
G. Distilasi
H. LNG
I. H2
A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat ! 1.
Jelaskan apakah fungsi utama dari kilang minyak bumi ! 2. Sebutkan
macam-macam tipe kilang minyak bumi ! 3. Buatlah diagram alir
kilang minyak secara sederhana ! 4. Sebutkan masing-masing produk
dari kilang minyak ! 5. Sebutkan macam produk kilang minyak
berdasarkan fraksinya !B. Berilah tanda silang (X) pada salah satu
jawaban yang anda anggap benar ! 1. Salah satu fungsi utama kilang
minyak di bawah ini adalah :
a. Mengubah minyak mentah menjadi produk samping. b. Sebagai
alat transportasi fluida
c. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara
(intermediate)
berdasarkan fraksinya dengan produk akhir BBM dan non BBM. d.
Sebagai fasilitas pendukung.
2. Salah satu produk kilang yang dihasilkan dari proses
reforming adalah
a. Gas oil
c. Kerosene
b. LPG
d. Fuel oil
3. Dari diagram alir kilang sederhana treating merupakan proses
untuk menghasilkan :
a. Kerosene
c. LPG
b. Gasoline
d. Pelumas
4. Gas alam LNG merupakan macam produk kilang yang mengandung
:
a. CH4
c. CH2
b. H2
d. NO2 5. Produk kilang yang terdiri dari produk-produk ringan
yang diperoleh dari kolom distilasi adalah :
a. Gas oil
c. Fuel oil
b. Gasoline
d. Paraffin
6. Produk kilang yang merupakan hasil distilat adalah :
a. Petroleum
c. Minyak diesel
b. Kokas
d. Fuel oil
7. Minyak diesel ADO yang dihasilkan dari produk kilang pada
diagram alir kilang diperoleh dari hasil :
a. Unit CDU
c. Reforming
b. OCR
d. Campuran C3 dan C4
8. Kandungan utama yang terdapat dalam LPG adalah :
a. CH4
c. N2 dan H2
b. C1 dan C2
d. Campuran C3 dan C4
1. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing
Handbook, Mc-Graw Hill Book Co. New York
2 Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. Mc Graw
Hill Book Co. Singapore.
KOMPOSISI MINYAK DAN GAS BUMI
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Memahami tentang senyawa dan
komposisi minyak dan gas bumi ditinjau dari segi ilmu kimia
organik.Tujuan Pembelajaran khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian struktur kimia
hidrokarbon sebagai komponen penyusun senyawa minyak dan gas
bumi.
2. Mahasiswa mampu menjelaskan komposisi minyak dan gas bumi
berdasarkan dasar penyusun minyak (oil base) 3. Mahasiswa dapat
menjelaskan semua unsur dan senyawa pengotor yang terkandung dalam
minyak dan gas bumi. 4. Mahasiswa mampu menjelaskan semua
kemungkinan akibat yang ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor
didalam produk BBM dan non BBM.
Lembar informasi III : Komposisi Minyak dan Gas Bumi 3.1
Struktur dan Komposisi Minyak
Kebanyakan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam minyak dan
gas bumi terdiri dari hidrogen dan karbon sebagai unsur-unsur
utamanya. Senyawa-senyawa tersebut disebut sebagai senyawa
hidrokarbon. Selain dari pada senyawa-senyawa tersebut terdapat
pula senyawa-senyawa lain dalam jumlah yang sedikit yang mengandung
unsur-unsur belerang atau sulfur, oksigen dan nitrogen.
Komposisi minyak mentah dan gas bumi berdasarkan unsur-unsur
penyusunnya adalah sebagai berikut :
Karbon : 83,5 87,5 % berat
Hidrogen: 11,5 14,0 %
Sulfur
: 0,1 3,0 %
Oksigen: 0,1 1,0 %
Nitrogen: 0,01 0,3 %
Selain unsur-unsur di atas terdapat juga unsur-unsur logam
seperti vanadium, besi, nikel, khrom, posfor dan logam-logam lain
yang jumlahnya kurang dari 0,03 % berat.
Operasi-operasi pengilangan minyak secara fisis seperti
penguapan, fraksionasi dan pendinginan dilaksanakan oleh adanya
sejumlah besar penyusun minyak dan gas bumi, sedangkan
operasi-operasi kimiawi seperti pemurnian (treating) dan filtrasi
dilaksanakan oleh adanya senyawa-senyawa sulfur, oksigen dan
nitrogen, juga dilakukan oleh adanya sejumlah kecil senyawa
hidrogen reaktif yang mungkin terikat dalam minyak dan gas
bumi.
Di dalam minyak mentah dan gas bumi terdapat beberapa kelompok
senyawa-senyawa hidrokarbon dan masih ada beberapa kelompok senyawa
hidrokarbon yang lain yang dihasilkan oleh proses-proses pengolahan
minyak seperti perengkahan dan hidrogenasi. Di antara minyak dan
gas bumi mempunyai rumus molekul seperti alkana (CnH2n+2), alkena
(CnH2n) dan alkuna (Cn H2n-2 ).
3.1.1 Kelompok Senyawa Hidrokarbon
Kelompok senyawa hidrokarbon yang terkenal ada di dalam minyak
dan gas bumi ada 6 kelompok yaitu :
1. Parafin yang merupakan senyawa alkana.
2. Olefin yang terdiri dari gugus alkena dan sikloparafin.
3. Naftalena yang terdiri dari hidrokarbon cincin jenuh
4. Aromatik yang terdiri dari hidrokarbon cincin tak jenuh
5. Diolefin terdiri dari dua ikatan rangkap yang tak jenuh
dan
6. Asetilen
Kelompok senyawa parafin merupakan senyawa yang sangat stabil
dan mempunyai rantai lurus, seperti metan, etan, propan, butan,
pentan dan lain-lain. Kelompok senyawa olefin atau juga disebut
etilen terdiri dari senyawa rantai lurus yang tak jenuh yang
mempunyai ikatan rangkap menghubungkan dua atom karbon. Kelompok
senyawa olefin antara lain etena, propena, butena dan
lain-lain.
Kelompok senyawa naftalen mempunyai rumus molekul yang sama
dengan kelompok senyawa olefin, tetapi sangat besar perbedaan
sifat-sifatnya. Sernyawa naftalen adalah senyawa-senyawa yang
mempunyai cincin atau rantai melingkar yang jenuh. Kelompok senyawa
ini antara lain siklo propan, siklo pentan, siklo heksan, siklo
heptan dan lain-lain.
Kelompok senyawa aromatik yang sering disebut sebagai kelompok
senyawa benzen, merupakan senyawa kimia yang aktif. Senyawa ini
merupakan senyawa tak jenuh yang berbentuk cincin atau rantai
melingkar. Kelompok senyawa ini antara lain benzen, naftalen,
fenol, anilin dan lain-lain. Kelompok senyawa diolefin hampir sama
dengan senyawa-senyawa olefin kecuali dua atom hidrogen yang
hilang., atau dua ikatan rangkap tedapat pada setiap molekulnya.
Dua ikatan rangkap tersebut menyebabkan senyawa ini aktif sekali.
Senyawa diolefin cenderung membentuk polimer atau berkombinasi
dengan molekul-molekul tak jenuh lainnya membentuk senyawa yang
mempunyai berat molekul yang lebih besar seperti getah minyak
(gum). 3.1.2 Klasifikasi Minyak dan Gas Bumi
Dahulu minyak dan gas bumi sering dipertimbangkan sebagai
larutan hidrokarbon parafin, tetapi survei literatur menunjukkan
bahwa asumsi itu tidak benar. Sekitar 85 % dari minyak mentah
(crude oil) di dunia diklasifikasikan menjadi 3 golongan yaitu
:
1. Minyak dasar aspal (asphaltic base) 2. Minyak dasar paraffin
(paraffinic base) 3. Minyak dasar campuran (mixed base). Minyak
dasar aspal mengandung sedikit lilin paraffin dengan aspal sebagai
residu utama. Minyak dasar aspal sangat dominan mengandung
aromatik. Kandungan sulfur, oksigen dan nitrogen relatif lebih
tinggi dibandingkan dengan minyak-minyak dasar lainnya. Minyak
mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk memproduksi gasolin
yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal.
Fraksi-fraksi ringan dan menengah mengandung prosentase naftalen
yang tinggi.
Minyak dasar parafin (paraffinic base) mengandung sangat sedikit
aspal, sehingga sangat baik sebagai sumber untuk memproduksi lilin
paraffin, minyak pelumas motor dan kerosin dengan kualitas tinggi.
Minyak dasar campuran (mixed base) mengandung sejumlah lilin dan
aspal secara bersamaan. Produk yang dihasilkan minyak dasar ini
lebih rendah kualitasnya dibandingkan dengan dua tipe minyak di
atas. Disebabkan karena bervariasinya produk dan fraksi minyak di
dalam berbagai minyak mentah yang berbeda-beda, maka terdapat
perbedaan yang menyolok dari sifat-sifat minyak tersebut.
Sifat-sifat umum minyak mentah dengan dasar yang berbeda dapat
dilihat pada Tabel 3.1. Disamping penggolongan minyak berdasarkan
senyawa hidrokarbon dan ikatan molekul atom-atomnya,
pengklasifikasian minyak dapat juga didasarkan pada sifat
penguapan, kadar sulfur, berat jenis dan faktor karakteristik.
1. Klasifikasi menurut sifat penguapan
a. Minyak ringan (light oil), mengandung komponen fraksi ringan
lebih dari 50 % berat.
b. Minyak sedang (medium oil) mengandung komponen ringan 20 - 50
% berat.
c. Minyak berat (heavy oil) mengandung komponen ringan kurang
dari 20 % berat.
2. Klasifikasi menurut kadar sulfur
a. Minyak bumi kadar sulfur tinggi (ligh sulfur oil) mengandung
sulfur lebih dari 2 % berat.
b. Minyak bumi kadar sulfur sedang (medium sulfur oil),
mengandung sekitar 0,1 sampai 2 % berat.
c. Minyak bumi kadar sulfur rendah (low sulfur oil), mengandung
kadar sulfur kurang dari 0,1 % berat.
3. Klasifikasi berdasarkan berat jenis
a. Minyak ringan : berat jenis < 0,835
b. Minyak sedang : berat jenis 0,835 s/d 0,865
c. Minyak berat : berat jenis > 0,86
4. Klasifikasi berdasarkan faktor karakteristik
a. Parafin
: K = 12,1 13,0
b. Intermediate : K = 11,5 12,1
c. Naftenik : K = 10,5 11,5
d. Aromatik : K = 9,8 - 10,5
K adalah faktor karakteristik yang didefinisikan sebagai :
K = ,
Dimana TB adalah titik didih molar rata-rata (oF) dan Spgr
adalah berat jenis pada 60 oF.
Tabel 3.1 Sifat-Sifat Umum Minyak Mentah
NoSifat-SifatMinyak Dasar ParafinMinyak Dasar Aspal
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9Berat jenis, oAPI
Kandungan nafta
Bilangan Oktan nafta
Bau (odor) nafta
Kecenderungan asap kerosin
Kecendrungan ketukan minyak dieselTitik tuang pelumasKandungan
minyak pelumas
Indeks viskositas pelumasTinggi
Tinggi
Rendah
Manis
Rendah
Rendah
Tinggi
Tinggi
TinggiRendah
Rendah
Tinggi
Masam
Tinggi
Tinggi
Rendah
Rendah
Rendah
Fraksi-fraksi minyak seperti nafta secara umum diklasifikasikan
sebagai minyak ringan, kerosene dan gas oil ringan (LGO=light Gas
Oil) digolongkan sebagai distilat menengah, gas oil hampa (VGO=
Vaccum Gas Oil) bersama dengan residu dinyatakan sebagai minyak
yang tereduksi (reduced crude). Tabel 3.2 menunjukkan indikasi yang
berpengaruh terhadap komposisi kimia fraksi utama yang dihasilkan
oleh beberapa minyak mentah.Berdasarkan jarak titik didih tiap
fraksi yang dihasilkan maka susunan molekul menurut jumlah atom
karbon dari fraksi dan produk akhir kilang dapat dilihat pada Tabel
3.3.
Tabel 3.2 Komposisi Kimia Fraksi Minyak
Fraksi50 %
ASTM,oFMinyak Dasar Parafin,% berat
Minyak Dasar Aspal
ParafNaftaAromatikParafNaftaAromUnS
Gasoline
Kerosen
Gas Oil
Distilat
Berat280
450
600
75065
60
25
2030
30
55
65 5
10
15
1535
25
-
-3550
65
551025
65
55--
2
2
Table 3.3 Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas
Bumi
Fraksi/ProdukJarak Didih, 0CJumlah Atom Karbon dalam Molekul
Minyak
Gas-gas
Gasolin
Nafta
Kerosen dan Avtur
Diesel dan Fuel oil
Gas oil
Fuel oil berat
Atm residu
Vac Residu< 30
30 210
100 200
150 250
160 400
220 345
315 540
> 450
> 615C1 C4 C5 C12C8 - C12C11 C13C13 C17 C17 C20
C20 C45
> C30 > C60
3.2 Senyawa-Senyawa Pengotor
Sebagaimana diketahui bahwa senyawa-senyawa pengotor yang tidak
diinginkan ada dalam minyak dan gas bumi adalah senyawa sulfur atau
belerang yang terkandung dalam minyak mentah maupun dalam produk
akhir dan fraksi-fraksinya. Tipe senyawa-senyawa sulfur yang sering
dijumpai dalam minyak bumi adalah hidrogen sulfida (H2S), merkaptan
yang terdiri dari metil dan benzil merkaptan, metil sulfida dan
normal butil sulfida, metil disulfida, sulfida-sulfida siklis,
alkil sulfat, asam sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofen.
Senyawa-senyawa sulfur tersebut dianggap pengotor dan pengganggu
karena mempunyai sifat korosif, berbau tidak enak atau merangsang,
dan mempunyai karakter yang mudah meledak. Korosif karena adanya
sulfur dalam jumlah yang sedikit pada produk akhir disebabkan
karena produk tersebut dipakai pada suhu rendah, dimana pada suhu
tersebut terdapat beberapa senyawa yang korosif terhadap
logam-logam yang komersil. Senyawa sulfur yang mempunyai titik
didih rendah cenderung terkonsentrasi di dalam gasolin pada waktu
proses pengolahannya, dan oleh karena itu sifat korosif jarang
sekali terdapat pada produk yang mempunyai titik didih tinggi. Bau
yang selalu menjengkelkan terdapat pada senyawa-senyawa yang
mempunyai titik didih rendah atau senyawa-senyawa sulfur dalam
bentuk gas seperti hidrogen sulfida (H2S), sulfur dioksida (SO2)
yang keluar melalui cerobong asap, merkaptan yang mempunyai atom
karbon sampai 6 buah (titik didih sekitar 400 oF), sulfide sampai
dengan atom karbon (titik didih sekitar 350 oF) dan metal disulfide
(titik didih sekitar 243 oF). Prosentase sulfur di dalam minyak
mentah bervariasi mulai dari nol untuk minyak mentah yang mempunyai
o API tinggi sampai dengan 7,5 % dalam minyak mentah berat. Berarti
bahwa pada minyak yang mengandung prosentase sulfur sedemikian
tinggi maka separuh dari senyawa-senyawa yang dihasilkan dari
minyak mentah itu akan mengandung senyawa sulfur.
Minyak mengandung oksigen dalam bentuk asam-asam naftenat,
fenol, asam karbonat, aspal dan resin. Kandungan oksigen dalam
minyak bumi tidak lebih dari 3 %. Dalam fraksi yang mempunyai titik
didih rendah akan dijumpai fenol dan asam karbolik dalam jumlah
yang sangat kecil. Minyak yang mengandung hidrokarbon naftenik
tinggi biasanya mengandung asam naftenat yang tinggi. Jumlah asam
naftenat yang ada dalam fraksi gas oil berat adalah maksimum dengan
berat jenis 0,96 1,0. Asam-asam tersebut larut dalam alkohol dan
produk-produk minyak dan tidak larut dalam air. Asam ini adalah
suatu cairan dengan bau yang tak sedap dan menyebabkan korosi
terhadap logam-logam, seng, timah putih, tembaga dan besi.
Nitrogen yang ada dalam minyak adalah dalam bentuk
senyawa-senyawa basa seperti piridin, piridin yang terhidrogenasi,
dan sebagainya. Komposisi minyak yang mengandung senyawa nitrogen
tidak diketahui, tetapi mempunyai berat jenis sama dengan 1 dan
mempunyai bau yang sangat tidak sedap.
Senyawa lain yang terkandung dalam minyak adalah aspalten dan
resin yang terdiri dari resin netral, asam-asam aspalten dan
aspaltenat dan anhidridanya. Resin netral dapat berbentuk cairan,
setengah padat dan kadang-kadang berbentuk padatan. Resin-resin
tersebut membentuk komposisi kimia minyak yang mengandung resin dan
aspalten adalah hidrokarbon aromatik, naften dan parafin.
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !
1. Sebutkan senyawa utama yang terkandung dalam minyak dan gas bumi
! 2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan crude oil, asphaltic base
dan mixed base ! 3. Sebutkan unsur-unsur dan senyawa pengotor apa
saja yang terkandung dalam minyak !
B. Berilah tanda silang X pada salah satu jawaban yang anda
anggap benar ! 1. Unsur utama yang terdapat di dalam minyak dan gas
bumi adalah :
a. Nitrogen
c. Hidrogen-Karbon
b. Oksigen
d. Sulfur
2. Komposisi senyawa oksigen yang terdapat dalam minyak mentah
dan gas bumi adalah :
a. 0,5 - 14,0 %
c. 11,5 - 14,0 %
b. 0,01 - 0,3 %
d. 0,1 - 1,0 %
3. Kelompok senyawa hidrokarbon yang mempunyai molekul yang sama
dengan kelompok senyawa olefin adalah :
a. Naftalen
c. Parafin
b. Asetilen
d. Propen
4. Kelompok senyawa aromatik yang berbentuk cincin dan merupakan
senyawa kimia yang aktif adalah :
a. Olefin
c. Diolefin
b. Benzen
d. Asetilen
5. Minyak dasar yang digunakan untuk memproduksi atau sebagai
sumber untuk memproduksi minyak pelumas motor adalah :
a. Aspal
c. Parafin
b. Crude oil
d. Campuran H2 dan N2 6. Minyak bumi dengan kadar sulfur sedang
adalah :
a. < 0,1 % berat
c. 0,1 - 0,2 % berat
b. 0,1 - 2 % berat
d. > 0,2 % berat.
7. Senyawa pengotor yang tidak diingini dalam minyak dan gas
bumi adalah :
a. Karbon dan hidrogen c. Oksigen
b. Sulfur dan belerang d. Naftalen
8. Senyawa pengotor yang terkandung dalam minyak bumi mempunyai
sifat :
a. Mudah meledak
c. Reaktan
b. Katalis
d. Korosif
9. Pengklasifikasian minyak dengan berat jenis > 0,86
tergolong :
a. Minyak ringan
c. Minyak berat
b. Minyak sedang
d. Minyak parafin
10. Untuk menghilangkan kandungan sulfur, oksigen dan Nitrogen
yang terdapat dalam minyak maka dlalkukan :
a. Reforming
c. Treating
b. Cracking
d. Distilasi
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat
!
1. Sebutkan peranan senyawa hidrokarbon sebagai penyusun senyawa
minyak dan gas bumi ! 2. Sebutkan unsur penyusun minyak mentah dan
gas bumi ! 3. Kelompokkan senyawa hidrokarbon yang ada didalam
minyak dan gas bumi ! 4. Sebutkan klasifikasi minyak dan gas bumi
berdasarkan komposisinya ! 5. Uraikan senyawa pengotor yang sering
dijumpai dalam produk BBM dan non BBM !B. Berilah tanda huruf B
apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S
bila salah. 1. Kelompok senyawa yang terkandung didalam minyak dan
gas bumi terdiri dari sulfur, Hidrogen dan Nitrogen.
( ...) 2. Komposisi sulfur yang terdapat pada minyak mentah dan
gas bumi
berdasarkan unsur penyusunnya adalah 11,5 - 14,0 %. ( ...)
3. Salah satu kelompok senyawa hidrokarbon yang terdapat
dalam
minyak dan gas bumi adalah paraffin yang merupakan senyawa
alkana () 4. Kelompok senyawa olefin merupakan dua ikatan rangkap
yang
terdapat dalam setiap molekulnya. () 5. Minyak dasar aspal
mengandung ( 85 % lilin, paraffin dengan aspal
sebagai residu. () 6. Minyak dasar paraffin merupakan bahan
dasar untuk memproduksi
lilin parafin. (..) 7. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat
cocok untuk
memproduksi gasolin yang berkualitas tinggi. (.) 8. Berdasarkan
klasifikasi kadar sulfur, minyak bumi dengan kadar sulfur
sedang adalah 0,1 - 5 % berat. ()
9. Kemungkinan yang ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor
yang
terdapat didalam produk BBM dan non BBM adalh berkurangnya
kualitas gasoline yang dihasilkan () 10. Merkaptan dan H2S
merupakan unsur dan senyawa pengotor
yang terkandung dalam minyak ()
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing
Handbook, Mc-Graw Hill Book Co. New York.2 Nelson, W.L., 1985.
Petroleum Refinery Engineering, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.3.
Pandey G.N., 1994. A Textbook of Chemical Technology. Volume II
(Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
ANALISIS MINYAK DAN FRAKSINYATujuan Pembelajaran Umum (TPU)
:Mengetahui cara-cara melakukan pemeriksaan terhadap minyak dan
produknya untuk menentukan spesifikasinya.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan bermacam-macam metoda analisis
minyak dan fraksinya.2. Mahasiswa mampu menggunakan alat untuk
mengukur sifat-sifat minyak dengan metoda pemeriksaan rutin di
Laboratorium.3. Mahasiswa mampu menguraikan persyaratan-persyaratan
minimal yang harus dipenuhi dalam spesifikasi produk kilang
minyak.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan karakteristik yang dimiliki oleh
minyak yang menyatakan kualitas minyak tersebut.
Lembar Informasi IV : Analisis Minyak dan Fraksinya
4.1 Metoda dan Macam- Macam Pemeriksaan Lab.
Metoda yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan terhadap
minyak dan produknya adalah :1. ASTM (American Standard for Testing
Material).2. API (American Petroleum Institute)3. IP ( Institute du
Petrol)4. ISI ( Indian Specification Institute) Macam-macam
pemeriksaan rutin yang dilakukan di laboratorium dimaksudkan untuk
melakukan pengawasan dan pengendalian pada proses dan operasi
pengilangan terutama menyangkut kualitas produk yang
dihasilkan.
Pemeriksaan rutin tersebut antara lain meliputi :
1. a. API Gravity dan Berat Jenis (specific gravity) Berat jenis
dan oAPI gravity menyatakan densitas atau berat persatuan volume
sesuatu zat. oAPI dapat diukur dengan Hidrometer (ASTM D 287),
sedangkan berat jenis dapat ditentukan dengan piknometer (ASTM D
941 dan D 1217). Pengukuran o API gravity dengan hydrometer
dinyatakan dengan angka 0 s/d 100. Hubungan o API gravity dengan
berat jenis adalah sebagai berikut :
o API = atau BJ =
satuan berat jenis dapat dinyatakan dengan lb/gal atau lb/barrel
atau ton/m3. Tujuan dilaksanakan pemeriksaan terhadap oAPI gravity
dan berat jenis adalah untuk indikasi mutu minyak dimana makin
tinggi oAPI atau makin rendah berat jenis maka minyak tersebut
makin berharga karena banyak mengandung bensin. Sebaliknya makin
rendah oAPI maka mutu minyak makin rendah karena lebih banyak
mengandung lilin. Minyak yang mempunyai berat jenis tinggi berarti
minyak tersebut mempunyai kandungan panas (heating value ) yang
rendah, dan sebaliknya bila minyak mempunyai berat jenis rendah
berarti memiliki kandungan panas yang tinggi.
2. Tekanan Uap ( Reid Vapor Pressure)
Pemeriksaan tekanan uap RPV dilakukan dengan metoda ASTM D 323
untuk produk-produk yang mudah menguap dan tidak pekat seperti
mogas (motor gasoline) dan bensin alam (natural gasoline).
Pemeriksaan dilakukan pada suhu 100 oF, dan satuan tekanan uap ASTM
dilaporkan sebagai lb/in2 atau psia. Tekanan uap minyak yang
sesungguhnya dilaporkan lebih tinggi sekitar 5 9 % dari RVP.
Tekanan uap memberikan indikasi tekanan pada minyak yang akan
mengembang di dalam tempat tertutup, dan tekanan ini sangat berarti
bagi minyak yang mempunyai suhu sedemikian rendah dan tidak dapat
didistilasi pada tekanan atmosfir. Pemeriksaan RVP sangat penting
terutama :
a. Untuk keselamatan dalam transportasi minyak, b. Untuk
menghindari penyumbatan uap pada sistem umpan gasoline, c. Untuk
perencanaan tangki penyimpanan minyak dan d. Untuk menandai
karakteristik mudah tidaknya start up pada bahan bakar untuk motor
yang menggunakan penyalaan dengan busi. RVP menggambarkan adanya
kandungan komponen ringan berupa etan dan propan.
3. Distilasi ASTM
Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk
gasoline, nafta, dan kerosene adalah dengan metoda ASTM-D 86, untuk
bensin alam dengan ASTM-D 216, dan untuk gas oil dengan ASTM-D 158.
Distilasi laboratorium dilakukan pada volume 100 ml dengan
kecepatan tetesan yang keluar adalah 5 ml/menit. Suhu uap mula-mula
menetes (setelah mengembun) disebut IBP (Initial Boiling Point).
Suhu uap dicatat pada setiap 10 ml tetesan yang terkumpul. Maksimum
suhu yang dicapai pada hasil distilasi 95 % dicatat sebagai End
Point atau FBP (Final Boiling Point).Distilasi ASTM merupakan
informasi untuk operasi di kilang bagaimana fraksi-fraksi seperti
komponen gasolin, bahan bakar jet, minyak diesel dapat diambil dari
minyak mentah yang disajikan melalui performance dan volatilitas
dalam bentuk persen penguapannya. 4. Titik Nyala dan Titik Api
Titik nyala (Flash Point) adalah suhu dimana uap yang berada di
atas minyak dapat menyala sementara atau akan meledak seketika
kalau ada api, sedangkan titik api (Fire Point) adalah suhu dimana
uap yang ada di atas minyak akan cepat terbakar seluruhnya secara
terus menerus.
Titik nyala dan titik api menunjukkan indikasi jarak titik didih
, dimana pada suhu tersebut minyak akan aman untuk dibawa tanpa
adanya bahaya terhadap api (tidak terjadi kebakaran). Peralatan
yang umum dipakai untuk pemeriksaan titik nyala dan titik api
adalah Open Cup (ASTM-D92) dan Pensky-Marten (ASTM-D93) untuk
pemeriksaan minyak-minyak berat., sedangkan peralatan Tag-tester
(ASTM-D56) dipakai untuk pemeriksaan minyak-minyak ringan.
Minyak-minyak berat yang akan diperiksa dipanaskan pada kecepatan
10 oF per menit, sedangkan untuk minyak-minyak ringan pada
kecepatan 1,8 oF/menit. Pada tiap pemeriksaan, nyala api dimasukkan
ke dalam uap selama interval waktu 30 detik, lalu suhu dicatat. 5.
Warna (Color)
Warna minyak menunjukkan indikasi kesempurnaan pada proses
penyulingannya. Untuk minyak-minyak yang berbeda jarak didihnya dan
berbeda asal minyak mentahnya akan mempunyai warna yang berbeda
pula, akan tetapi hal-hal lain dapat pula dibandingkan dimana warna
menyatakan tingkat kesempurnaan penyulingan. Produk-produk
penyulingan yang berwarna akan menunjukkan indikasi a) terjadinya
peruraian termis, b) masuknya material yang berwarna gelap seperti
ter. Perubahan warna oleh peruraian disebabkan karena suhu terlalu
tinggi, dan perubahan warna karena masuknya material gelap biasanya
disebabkan karena melubernya material itu kedalam peralatan yang
kapasitasnya telah maksimum.Pemeriksaan yang dipakai pada
pemeriksaan warna gasoline dan minyak-minyak bakar adalah Saybolt
Chromometer (ASTM-D156) atau IP-87. Untuk pemeriksaan warna
minyak-minyak pelumas, minyak-minyak sekunder dan Petrolatum
digunakan Union Calorimeter(ASTM-D155). Secara visual minyak dapat
dibedakan seperti kuning untuk mogas, merah untuk premium , hijau
untuk avgas, biru untuk bensin 2 tak atau BB2L (bensin biru 2
langkah) dan jernih untuk minyak premix.
6. Viskositas Viskositas suatu minyak adalah merupakan ukuran
ketahanan terhadap pengalirannya sendiri dan merupakan indikasi
adanya minyak pada permukaan bidang pelumasan. Viskositas dapat
didefinisikan sebagai gaya hambatan dalam satuan dyne yang
diperlukan untuk menggerakkan suatu bidang datar yang luasnya 1 cm2
sejauh 1 cm dalam waktu 1 detik. Pengukuran viskositas dimaksudkan
untuk mengetahui kekentalan minyak pada suhu tertentu sehingga
minyak dapat dialirkan pada suhu tersebut, terutama pada sistim
pemipaan dan pemompaan minyak diesel dan minyak pelumas. Pada
umumnya makin ringan minyak bumi maka makin kecil viskositasnya dan
sebaliknya. Peralatan yang dipakai untuk pemeriksaan viskositas
adalah Saybolt Universal Viscosity (ASTM-D88). Viskositas yang
dicatat adalah lamanya waktu pengaliran minyak dalam suatu wadah
dengan volume tertentu melalui suatu lubang (orifice) tertentu pada
suhu tertentu. Apabila t adalah viskositas say bolt universal
(dalam satuan detik), z adalah viskositas dalam satuan centipoises
dan s adalah berat jenis yang diperoleh pada suhu yang sama, maka
hubungannya adalah :
Viskositas kinematik, z/s = 0,219 t -
Pemeriksaan viskositas kinematik dilakukan dengan ASTM-D445 atau
IP-71 menggunakan viskometer kapiler, merupakan suatu ukuran
terhadap waktu pengaliran minyak yang melawan gaya gravitasi dengan
tekanan yang merata terhadap densitas cairan. Angka viskositas
dipakai sebagai dasar untuk menentukan angka indeks viskositas,
yaitu secara empiris menggambarkan perubahan viskositas akibat
perubahan suhu. Bila indeks viskositas tinggi maka viskositasnya
relatif tidak berubah terhadap suhu, jika rendah berarti
viskositasnya sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu. 7. Titik
Kabut dan Titik Tuang.
Titik kabut (Cloud Point) dan titik tuang (Pour Point)
dimaksudkan untuk memperkirakan jumlah lilin yang terdapat dalam
minyak. Seperti diketahui bahwa semua minyak akan membeku jika
didinginkan sampai suhu yang cukup rendah, dan oleh karena itu
pemeriksaan ini tidak menunjukkan adanya sejumlah lilin ataupun
padatan lain di dalam minyak. Hal ini berarti bahwa pada
pemeriksaan tersebut terlihat bahwa lilin akan meleleh di atas
titik tuangnya sehingga dapat dipisahkan dari minyak. Titik kabut
ini sangat diperlukan untuk minyak diesel HSD (High Speed Diesel)
untuk indikasi adanya penyumbatan lilin pada saringan minyak halus
(finer filter) sehingga mesin akan sulit beroperasi. Indikasi
minyak ini adalah makin rendah titik kabut maka makin banyak
kandungan lilin.
Titik kabut adalah suhu dimana terjadinya asap pada dasar tabung
reaksi (jar test) ketika minyak yang diperiksa (sesudah dipanaskan)
didinginkan tanpa pengadukan. Pemeriksaan titik kabut ini dilakukan
dengan metoda ASTM-D250 atau IP-219, dimana minyak didinginkan
minimum pada suhu 25 oF di atas titik kabutnya.
Titik tuang adalah suhu dimana minyak tidak dapat bergerak
karena membeku selama 5 detik ketika dimiringkan atau dituangkan
setelah melalui pendinginan pada setiap interval 5 oF. Pemeriksaan
titik tuang dilakukan dengan metoda yang sama dengan metoda titik
kabut yaitu ASTM-D97 atau IP-15, dimana minyak mula-mula dipanaskan
sampai suhu 115 oF sehingga semua lilin sudah terlarut, lalu
didinginkan hingga suhu mula-mula minyak sebelum dipanaskan
(sekitar 90 oF). Titik tuang biasanya dicatat lebih rendah 5 oC (8
10 oF) di bawah titik kabutnya. Indikasi minyak ini adalah bahwa
pada suhu yang rendah minyak bakar (fuel oil) masih dapat
dipompakan. 8. Karakteristik Ketukan atau Angka Oktan
Satuan intensitas ketukan dikenal sebagai angka oktan (Octane
Number) didefinisikan sebagai persen volume dari iso-oktan (2,2,4
tri metil pentane) yang harus dicampurkan dengan normal heptan
dalam rangka untuk memberikan intensitas ketukan yang sama terhadap
minyak selama pengujiannya. Pada mesin yang memakai busi,
karakteristik anti ketukan digunakan untuk menentukan gejala fisik,
gejala kimiawi, perancangan mesin dan kondisi operasi. Bila angka
oktan dari suatu gasoline terlalu rendah dari spesifikasi yang
diperlukan mesin, maka akan terjadi ketukan yang berakibat akan
menurunkan performance (daya guna) mesin tersebut sehingga akan
menyebabkan kehilangan tenaga dan kerusakan pada mesin. Standar
angka oktan untuk Indonesia adalah 88 untuk premium, 95 untuk
premix dan 98 untuk super.
Metoda-metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan antara
lain ASTM-D908 atau D-2699 (research method) dan ASTM-D357 (Motor
method) dipakai untuk mogas (motor gasoline), ASTM-D614 atau D-2885
(Aviation method) dipakai untuk minyak kapal terbang baling-baling
(avgas = aviation gasoline), dan ASTM-D909 (Supercharge Method)
dipakai untuk minyak kapal terbang turbo jet (avtur = avation
turbine).
Angka Oktan Riset (RON = Research Octane Number) ditentukan
dengan suatu metoda yang mengukur tingkat anti ketuk mogas dalam
suatu mesin dengan silender tunggal pada kondisi operasi ringan
(ppm rendah).Angka Oktan Motor (MON = Motor Octane Number) terdiri
dari :
a. Angka oktan > 100 (ASTM-D909), disebut rich mixture
performance.b. Angka oktan 100 disebut :
a. Weak mixture performancec. Rich mixture performance
b. Angka oktan riset
d. ASTM-D 614
5. Standar angka oktan untuk premium adalah :
a. 88
c. 90
b. 98
d. 95
6. Metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan pada mogas
adalah :
a. ASTM D 614
c. ASTM D-357
b. ASTM D-2885
d. ASTM-D269
7. Bilangan yang menunjukkan mudah tidaknya dilakukan start
terhadap mesin pada suhu dan tekanan mesin yang rendah pada operasi
pembakaran sempurna dinamakan :
a. Titik asap c. Titik anilin
b. Indeks diesel
d. Indeks korelasi
8. Salah satu karakterisasi yang harus dimiliki oleh minyak
gasolin adalah:
a. Dapat terbakar secara halus c. Indeks korelasi > 0,1
b. Titik anilin tinggi d. Angka oktan 98
1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing
Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.
2. Hancock, E.G., 1985. Critical Report on Applied Chemistry.
Technology of Gasoline, Blackwell Scientific Publications.
Oxford.3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, 4th
ed, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Pandey G.N., 1994. A Textbook of Chemical Technology. Volume
II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.
EVALUASI PERSEDIAAN MINYAK DAN PRODUKSINYA
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :
Mengetahui cara-cara mengevaluasi persediaan minyak dan
produknya yang ada dalam inventori melalui pengolahan pendahuluan
di dalam Pilot Plant berdasarkan karakteristik dan sifat-sifat umum
minyak.Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :1. Mahasiswa mampu
memperkirakan jenis minyak yang akan diolah berdasarkan data yang
ada.
2. Mahasiswa dapat menentukan jenis minyak yang akan diolah
berdasarkan basis penggolongan minyak.
3. Mahasiswa mampu memanipulasi besaran fisik dari produk yang
dievaluasi untuk memperbaiki kondisi operasi.
4. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja alat pilot
plant.
Lembar Informasi V : Evaluasi Persediaan Minyak dan Produknya5.1
Karakteristik Minyak Mentah
Karakteristik fisik, dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat
produk ataupun fraksi yang dihasilkannya sangat dipertimbangkan
dalam persiapan pengolahannya. Karakteristik minyak-minyak tersebut
(minyak mentah, fraksi-fraksi dan produk akhir) tergantung pada
jenis minyak yang diolah yang meliputi konsentrasi hidrokarbon,
tipe minyak serta adanya senyawa-senyawa pengotor. Hasil ini
dimaksudkan untuk mendapatkan efisiensi kilang yang tinggi dalam
pengolahannya sehingga operasinya lebih ekonomis, dimana proses
pengolahannya tidak atau kurang memerlukan pengolahan khusus
(treating) terhadap senyawa-senyawa pengotor yang dikandungnya.
Untuk melakukan proses pengolahan maka suatu kilang memerlukan
beberapa informasi terhadap minyak mentah yang akan diolah menjadi
fraksi-fraksi atau produk akhirnya. Informasi tersebut dapat
diperoleh dari data lab berupa distilasi ASTM, maupun data crude
oil dari Pilot Plant. Data yang diperlukan terhadap analisis
menyeluruh minyak mentah meliputi bagaimana data diperoleh,
bagaimana fungsi perhitungan dari data primer, bagaimana
interpretasi data serta bagaimana cara menggunakannya.
Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak antara lain :
1. Sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak mentah.
Informasi yang diperlukan adalah oAPI, kandungan sulfur,
viskositas, titik tuang, warna dan kandungan nitrogen.
2. Prosentase senyawa sulfur (impurities) seperti sulfur, garam
dan emulsi yang menyebabkan kesulitan pada proses pengolahan
nantinya.3. Data operasi dan perencanaan.
Data yang diperlukan berupa kurva hubungan antara suhu dan
gravity versus persen distilasi seperti :
a. Kurva fraksionasi atau TBP (true boiling point)
b. Kurva kesetimbangan atau flash vaporization
c. Kurva oAPI atau berat jenis tiap fraksi hasil distilasi4.
Kurva sifat-sifat fraksi versus persen distilasi (mid percent)
sifat rata-rata beberapa fraksi versus persen hasil yang akan
dicapai.
Beberapa kurva sifat umum tersebut adalah :
a. Kurva viskositas fraksi minyak pelumas
b. Kurva bilangan oktan fraksi gasolin
c. Kurva titik anilin dari fraksi minyak pelarut, kerosin, atau
minyak
d. Kurva penetrasi residu aspale. Kurva viskositas residu
distilasi
5. Data produk-produk akhir.
Informasi produk akhir diperoleh dari Pilot Plant baik berupa
batch still maupun semi batch still. Informasi yang diperoleh
meliputi sifat-sifat umum dan yield yang dihasilkan melalui proses
distilasi seperti kurva distilasi. Berdasarkan data yang diperoleh
dari informasi-informasi tersebut di atas dapat diperkirakan jenis
minyak yang akan diolah. Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan
produk-produknya dapat dilakukan dengan mengetahui faktor
karakteristik, indeks viskositas, dll.
a. Faktor Karakteristik
Faktor karakteristik minyak dapat dihitung berdasarkan definisi
sebagai berikut :
K =
Dimana Tb adalah titik didih molal rata-rata, dan S adalah berat
jenis pada 60 oF. Faktor karakteristik sangat erat hubungannya
dengan viskositas, titik anilin, berat molekul, suhu kritis, persen
hidrokarbon, dll. Oleh karena itu hampir semua data lab dapat
dipakai memperkirakan faktor karakteristik. b. Indeks
Viskositas
Indeks viskositas mempunyai skala 0 s/d 100 yang menunjukkan
kecepatan perubahan viskositas terhadap suhu. Index viskositas 100
berarti minyak cenderung menjadi tidak pekat pada suhu rendah atau
menjadi encer pada kenaikan suhu. Minyak-minyak dengan dasar
parafin mempunyai indeks viskositas hampir 100, sedangkan
minyak-minyak dasar naften mempunyai indeks viskositas sekitar 200,
dimana proses pemisahannya dapat menurunkan indeks viskositas
minyak asalnya. Indeks viskositas dapat ditentukan dengan
mengetahui viskositas say bolt pada 100 dan 210 oF.
c. Konstanta Viscosity Gravity
Konstanta ini meliputi viskositas dan juga berat jenis seperti
terlihat pada hubungan berikut ini :
KVG =
Dimana G adalah berat jenis pada suhu 60 oF, dan V dalah
viskositas pada suhu 100 oF, persamaan tersebut pada umumnya
dipakai untuk minyak-minyak pelumas. d. Indeks Korelasi
Indeks korelasi sebagaimana juga faktor karakteristik mempunyai
hubungan dengan titik didih dan berat jenis, seperti terlihat pada
korelasi berikut ini : IK =
Dimana TB adalah titik didih mutlak skala Kelvin (oK), G adalah
berat jenis pada 60/60 oF. Berdasarkan faktor karakteristik dan
index viskositas maka minyak mentah dapat dikelompokkan sebagai
berikut :GroupFaktor KarakteristikIndeks Viskositas
I
II
III
IV
V12,1 12,6
11,9 12,2
11,7 12,0
11,5 11,8
11,3 11,6 80 100
60 80
40 60
20 40
0 - 20
5.1.1 Tipe Minyak Mentah
Minyak bumi sangat bervariasi dalam komposisinya bila dilihat
dari berat jenisnya mulai dari bahan yang hampir seperti gas dengan
gravity 65 oAPI sampai ke bahan yang setengah padat seperti aspal
yang mempunyai gravity 10 oAPI. Penggolongan minyak mentah dapat
juga dilakukan dengan melihat kandungan sulfur, yaitu 0,03 % pada
minyak yang mempunyai gravity sekitar 14 oAPI untuk minyak yang
berasal dari Irak.
Minyak mentah dapat pula digolongkan sebagai minyak asam (sour)
karena mengandung hidrogen sulfida. Minyak mentah diklasifikasikan
sebagai minyak masam jika mengandung hidrogen sulfida terlarut
lebih besar dari 0,05 ft3 per 100 galon minyak sebagai minyak
masam, karena minyak tersebut bersifat racun yang sangat
membahayakan. Minyak-minyak yang digolongkan masam berasal dari
Amerika Serikat (Texas, New Mexiko, Kansas, Wyoming, Arkansas) dan
sebagian berasal dari Timur Tengah. Minyak-minyak yang berasal dari
California, Venezuela dan Mexico mengandung sulfur tinggi, tetapi
tidak mengandung hidrogen sulfida sehingga tidak digolongkan
sebagai minyak masam. Bervariasinya karakteristik minyak mentah
menghasilkan produk yang beragam, dan bervariasinya teknik
pengolahan dan konversi yang digunakan pada kilang yang berbeda,
maka prosedur analisis comprehensive tidak mungkin dipertimbangkan
untuk dikembangkan dan distandarisasi menjadi satu metoda. Prosedur
dan cara perhitungan analsis minyak mentah dapat dilihat pada Tabel
5.1 dan Tabel 5.2. 5.2 Evaluasi Produk Kilang Sifat sifat dasar
produk kilang dapat ditentukan dari faktor karakteristik dan titik
didih produk tersebut. Besaran-besaran fisik dan sifat-sifat umum
yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang adalah : 1. Sulfur
dalam produk
Jumlah rata-rata sulfur dalam produk awal (straight run
products) berkait dengan jumlah sulfur yang terdapat dalam minyak
mentah yang diolah.
2. Titik nyala (flash point)
Perkiraan hubungan antara titik nyala dengan persen jarak didih
(0 10 %) dikemukan oleh Nelson sebagai berikut :Untuk fraksi
distilasi = 0,64 T 100
Untuk minyak mentah = 0,57 T - 100
Jarak didih yang lebar mempunyai beberapa pengaruh terhadap
titik nyala atau pada suhu penyalaan. Pada titik nyala atau suhu
penyalaan tekanan uap beberapa material adalah sebagai berikut
:
Material sangat mudah menguap 20 mm
Gasoline .. 14 mm
Kerosine, distilat, residu .. 5 mm
Minyak-minyak pelumas . 1 mm
Ketinggian tekanan uap mempunyai pengaruh terhadap penurunan
titik nyala, dan sebaliknya tekanan menaikkan titik nyala
Tabel 5.1 Kerangka Prosedur Analisis Rutin Minyak Mentah
NoAnalisisKarakteristik
1.Penentuan minyak mentahGravity, warna, kandungan S dan N,
viskositas, titik tuang.
2.Distilasi pada tekanan Atm1. Cut 10 fraksi distilat pada
interval 25 oC dari 50275 oC.
2. Penentuan pada tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias.
3.Distilasi pada tek 40 mm Hg1. Cut 5 fraksi distilat yang
diperoleh dari residu distilasi atm pada interval 25 oC dari 200
300 oC
2. Penentuan untuk tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias,
viskositas dan titik kabut.
4.Analisis residuBerat, gravity, residu karbon
5.Perhitungan1. Volume dan gravity : gasolin ringan, gasolin dan
nafta, distilat kerosin, gas oil, distilat pelumas dan residu.
2. Indeks korelasi fraksi.3. Spesifik dispersi fraksi.
3. Tekanan Uap
Tekanan uap untuk gasoline pada jarak 8 14 RVP kira-kira sama
dengan persen butan di dalam gasoline dengan tekanan 8 psi
mengandung kira-kira 6,6 % butan, dan 12 14 psi tekanan uap
gasoline mengandung kira-kira 14 % butan.
Tabel 5.2. Prosedur Pengujian dan Analisis Minyak dan
Fraksinya
Material yang
DianalisisSifat-sifat yang DitentukanProsedur Pengujian dan
Kondisi
Minyak mentahBerat JenisPiknometer botol pada 60/60 oF.
WarnaASTM D1500
Kandungan SulfurASTM-D129
Kandungan NitrogenKjeldahl
ViskositasASTM-D88 (Saybolt)ASTM-D445 (Fenske)
Jika vis ssu < 50 detik tidak ada vis lain yang ditentukan.
Jika vis ssu 50-99 detik pada 100 oF maka vis juga ditentukan pada
77 oF. Jika vis ssu > 100 detik pada 100 oF maka vis juga
ditentukan pada 130 oF.
Titik TuangASTM-D97
Fraksi distilat pada tek AtmBerat JenisNeraca Westphal pada
60/60 oF.
Indeks BiasASTM-D1218 pada 20 oC
Fraksi distilat pada tek40 mm HgBerat JenisPiknometer pipet pada
100/60 oF.
Indeks BiasASTM-D1218 pada 20 oC
ViskositasASTM-D445
Titik KabutASTM-D97
ResiduBerat JenisPiknometer botol pada 60/60 oC
Residu KarbonASTM-D524 (ramsbottom)
4. Gravity
o API gravity atau berat jenis biasanya dilaporkan sebagai
bagian dari analisis minyak mentah atau produk-produknya, dan
karena itu tidak ada metoda perkiraan secara cepat yang dapat
digunakan. Bila faktor karakteristik diketahui maka berat jenis
atau oAPI gravity dapat dihitung dengan persamaan :
bj =
5. Titik tuang dan titik beku Suhu pembekuan tidak dapat
diestimasi secara teliti karena tidak ada cara umum untuk
mengklasifikasi minyak selain faktor karakteristik, indeks
korelasi, titik aniline dan sebagainya. Titik tuang biasanya lebih
rendah dari titik beku.
6. Viskositas Jarak harga viskositas yang umum beberapa produk
kilang minyak ditentukan berdasarkan suhu minyak yang diukur.
Viskositas bukanlah sifat aditif. Apabila campuran 1% vol minyak
dengan viskositas 500 dan 1% vol minyak dengan viskositas 100 pada
suhu yang sama, secara resultan viskositas campuran minyak tersebut
bukanlah 300 tetapi mendekati harga rata-rata sekitar 200 pada
masing-masing 50 % campuran.
5.3 Peralatan Evaluasi
Peralatan untuk mengevaluasi minyak mentah, fraksi dan
produk-produknya yang dilakukan dalam laboratorium adalah distilasi
TBP, distilasi ASTM, dan distilasi EFP. Evaluasi minyak mentah
dalam lab yang dilakukan dalam suatu operasi yang mirip dengan
kilang yang sesungguhnya disebut Pilot Plant, sedangkan analisis
minyak yang menyeluruh dan definitif disebut dengan Crude
Essay.
Pilot Plant pada prinsipnya adalah peralatan distilasi yang
disebut true boiling point distillation (distilasi TBP). Menara
distilasinya menggunakan 15 s/d 60 tray dengan ratio refluk 5/1.
Distilasi TBP beroperasi secara batch pada tekanan atmosfir atau
pada tekanan hampa.
Distilasi ASTM dilakukan untuk produk minyak maupun fraksinya
secara batch tanpa tray dan refluks, serta beroperasi pada tekanan
atmosfir ataupun hampa, sedangkan distilasi EFV (equilibrium flash
vaporization) jarang dilakukan karena mahal dan memakan waktu yang
lama serta beroperasi pada tekanan di atas atmosfir.Macam-macam
distilasi di Laboratorium : 1. Distilasi Engler (ASTM-D 86)
Percobaan dilakukan dengan 100 cc minyak pada kecepatan pemanasan
untuk tetesan pertama adalah 5 10 menit dan selanjutnya dengan 4 5
cc per menit. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut
IBP (Initial Boiling Point) , selanjutnya suhu dicatat pada 5 cc,
10 cc dan seterusnya setiap kenaikan 10%. Suhu uap maksimum pada
tetesan hasil akhir disebut FBP (Final Boiling Point).Kekurangan
distilasi ini adalah :a. Labu godok tidak diisolasi dari udara
sekeliling sehingga refluks selalu berubah b. Terdapat hidrokarbon
yang mempunyai titik didih lebih kecil dari IBP sehingga sulit
menentukan persen penguapannya c. Tekanan operasinya rendah (1 atm)
sehingga produk sedikit karena belum terjadi perengkahan, proses
perengkahan terjadi pada suhu maksimum 700 oFd. Angka hasil bukan
angka pasti karena termometer tidak sepenuhnya kena panas yang
merata sehingga perlu dikoreksi dengan stem thermometer. 2.
Distilasi hampa (ASTM-D 1160)
Distilasi ini sama dengan ASTM-D 86, hanya percobaan dilakukan
pada tekanan hampa 10 mm Hg dan suhu tinggi sampai dengan 1000 oF
setelah dikoreksi terhadap tekanan atmosfir. Kekurangan distilasi
ini sama dengan distilasi atmosfir, kecuali alat pengukur panasnya
menggunakan Thermo Couple dan stem koreksi tidak diadakan. 3.
Distilasi TBP (distilasi 15/5) Percobaan dilakukan pada menara
fraksionasi dalam pilot plant dengan 15 pelat dan ratio refluks 5 :
1. Kondisi operasi adalah 600 oF dan tekanan 1 atm. Diperolehnya
informasi yang benar dari fraksi-fraksi minyak yang dikumpulkan
maka dari distilasi-distilasi tersebut dapat dibuat grafik
distilasi sebagai berikut :
a. Kurva % vol hasil distilasi terhadap suhu penguapan (true
boiling point), gravity dan viskositas.
b. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, angka oktan, dan
FBP dari beberapa fraksi gasoline.
c. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, viskositas, titik
tuang, titik aniline, dan kandungan sulfur dari gasoline.
d. Kurva hasil dari crude terhadap gravity, viskositas, titik
tuang dari hasil bottom (produk bawah) atau crude yang tidak
menguap.
A. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan
singkat !1. Tuliskan informasi (data) apa saja yang diperlukan oleh
kilang untuk melakukan suatu proses pengolahan minyak mentah
sebelum minyak diolah menjadi produk-produknya ! Besaran fisik apa
saja yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang ?
2. Jelaskan salah satu prinsip kerja alat Pilot Plant yang ada
di Lab saudara !B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di
bawah ini menurut anda paling benar !
1. Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak untuk mengetahui
sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak adalah :
a. oAPI
c. Titik nyala
b. Berat jenis
d. Density
2. Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan produk-produknya
dapat dilakukan dengan mengetahui :
a. Indeks bias
c. Indeks viskositas
b. Titik tuang
d. Gravity
3. Metoda yang digunakan untuk pengujian dan analisis minyak
dalam menentukan titik tuang adalah :
a. ASTM D-86
c. ASTM D-128
b. ASTM D-97
d. ASTM D-129
4. Peralatan kilang yang sering dipergunakan sebagai alat
penukar panas adalah :
a. Distilasi
c. Evaporator
b. Reaktor
d. Heat Exchanger
5. Peralatan yang sering digunakan untuk memisahkan
fraksi-fraksi minyak berdasarkan perbedaan titik didih adalah :
a. Distilasi
c. Tangki pemisah
b. Heat Exchanger
d. Reaktor
6. Peralatan distilasi yang menggunakan tray 15 s/d 60 dengan
refluk ratio 5/1 disebut :
a. Distilasi ASTM
c. Distilasi TBP
b. Distilasi biner
d. Distilasi multi komponen
7. Pada percobaan distilasi, suhu uap yang dicatat pada tetesan
pertama disebut :
a. FBP
c. ASTM D-86
b. IBP
d. TBP
8. Salah satu persyaratan yang diperlukan untuk
mengklasfikasikan minyak mentah dan produk-produknya adalah :
a. Indeks viskositas
c. Titik tuang
b. Titik didih
d. Titik nyala
A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat
!
1. Besaran fisik apa saja yang diperlukan untuk mengevaluasi
produk kilang ?
2. Informasi apa saja yang diperlukan untuk mengolah minyak
mentah ? B. Berilah tanda huruf B bila pernyataan dari soal-soal di
bawah ini adalah benar dan berilah tanda huruf S bila salah !
1.Karakteristik fisik dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat
produk atau fraksi yang dihasilkan sangat dipertimbangkan dalam
pengolahannya..
2.Data operasi perencanaan dan besaran fisik diperlukan oleh
kilang minyak..
3.Karakteristik yang diperlukan untuk menganalisis penentuan
minyak mentah adalah berat jenis, gravity dan volume.
4. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut Final
Boiling Point (FBP).
5. Distilasi TBP adalah distilasi yang dipergunakan untuk
menunjukkan nisbah refluk 5 : 1.
1. Bland W.F. and Davidson, R.l., 1987. Petroleum Processing
Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.2. Maxwell, J.B., 1980.
Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The
ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.
3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed.Mc
Graw Hill Book Co. Singapore.
4. Watskin, R.N., 1983. Petroleum Refinery Distillation. Gulf
Publishing Co. Houston Texas.
SIFAT FISIK MINYAK DAN PRODUKNYA
Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Memahami pengertian tentang
sifat-sifat fisik minyak dan produknya sebagai dasar untuk dapat
melakukan perhitungan tentang operasi pengilangan minyak bumi.
Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :
1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan kandungan
panas yang dimiliki oleh minyak dan produknya.
2. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan panas yang dikandung oleh minyak dan produknya.
3. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan densitas,
viskositas dan tegangan muka minyak dan produknya.
4. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan densitas, viskositas dan tegangan muka.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan titik
didih, titik kritis dan tekanan uap minyak dan produknya.
6. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan
dengan titik didih, titik kritis dan tekanan uap yang dimiliki oleh
minyak dan produknya.
Lembar Informasi VI : Sifat Fisik Minyak dan Produknya
6.1 Kandungan Panas
6.1.1 Panas Laten
Panas jenis minyak/produknya didefinisikan sebagai jumlah panas
yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 derajat dari sejumlah berat
minyak/produknya. Berat jenis minyak atau fraksi merupakan fungsi
yang berbanding lurus dengan suhu, dan juga tergantung pada berat
jenis (specific gravity). Untuk uap minyak yang mempunyai tekanan 0
1 atm maka panas jenisnya dapat diperoleh dari Grafik 5-1 dan 5-2
Nelson atau Maxwell halaman 88 91, sebagai fungsi dari oAPI gravity
dan suhu atau titik didih volume rata-rata (VABP = Volume Average
Boiling Point ). Untuk minyak yang mempunyai tekanan lebih dari 1
atm maka panas jenis dihitung dari diagram entalpi dengan
menentukan kemiringan garis (slope) hubungan antara entalpi dan
suhu pada tekanan dan suhu tertentu. Data panas jenis tersebut
dapat dilihat pada Section 7 Maxwell halaman 93 97.
6.1.2 E n t a l p i
Kandungan panas atau entalpi cairan dan gas-gas minyak dapat
diperoleh secara memuaskan dari Grafik 5-3 Nelson. Untuk
hidrokarbon ringan (parafin dengan titik didih rendah, olefin dan
aromatik) dapat diperoleh dari Section 7 Maxwell halaman 98 113
berdasarkan entalpi sama dengan nol untuk cairan pada 200 o F.
Untuk fraksi minyak berat dimana komposisi hidrokarbon tidak
diketahui, tetapi o API dan data distilasi tersedia, maka
entalpinya dapat diperoleh dari Section 7 Maxwell halaman 114 - 127
berdasarkan entalpi sama dengan nol dengan MnABP 200 o F - 800 oF.
Total panas pada tekanan atmosfir dapat dihitung dengan menentukan
panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 lb minyak cair sampai
mencapai titik didih atmosfirnya, penguapan cairan pada titik didih
tersebut, dan pemanasan uap sampai suhu tertinggi terakhir
menggunakan panas jenis uap, tetapi cara ini tidak dapat digunakan
untuk tekanan hampa atau kelewat tinggi (super atm).
6.1.3 Panas Laten Penguapan. Panas laten penguapan yang lazim
disebut panas laten didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan
untuk menguapkan 1 lb cairan pada titik didihnya pada tekanan
atmosfir. Penguapan dapat terjadi pada tekanan lain atau suhu lain.
Panas laten berubah dengan berubahnya suhu atau tekanan dimana
terjadi penguapan. Panas laten pada tekanan atmosfir untuk fraksi
minyak bumi dapat dilihat pada Grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.
Panas laten penguapan suatu senyawa adalah perbedaan entalpi
antara uap jenuhnya dengan cairan jenuh pada suhu konstan dan dapat
dinyatakan kedua-duanya sebagai fungsi suhu atau tekanan uap.Panas
laten pada suhu tertentu dapat ditentukan berdasarkan titik didih
normalnya sebagai berikut :
( = ( (B T/TB
Dimana ( = Panas penguapan pada suhu T
(B = Panas penguapan pada titik didih normal pada TB
( = factor koreksi yang diperoleh dari grafik 5-6 Buku
Nelson.6.2 Densitas, Viskositas, dan Tegangan Muka 6.2.1 Densitas
dan Berat Jenis
Densitas didefinisikan sebagai berat persatuan volume, dan pada
industri perminyakan biasa dinyatakan dalam lb/gal. Hubungan oAPI
gravity dengan berat jenis adalah :
o API =
Perkiraan densitas produk-produk minyak bumi pada beberapa suhu
dapat diperoleh dari Grafik 5-14 Nelson. Densitas untuk beberapa
senyawa hidrokarbon jenuh dapat dilihat pada Section 8 Maxwell
halaman 138 142. Densitas untuk gas dapat diperoleh dari
sifat-sifat gas ideal atau gas sejati melalui hubungan P-V-T. 6.2.2
V i s k o s i t a s
Hubungan antara viskositas dengan titik didih, oAPI gravity dan
faktor karakteristik dapat dilihat pada Grafik 510 dan 511 Nelson.
Perubahan viskositas karena tekanan dan suhu dapat dilihat pada
Grafik 4-43 dan 4-45 Nelson. Penggunaan grafik-grafik tersebut
dimaksudkan untuk mengetahui viskositas pada dua buah suhu, atau
untuk mengetahui satu viskositas dan satu indeks viskositas.
Viskositas kinematik atau dalam satuan centipoise dapat
diperoleh dengan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut
:
v = (/( = 0,219 t -
dimana t adalah viskositas Saybolt Universal dalam satuan detik,
( adalah viskositas dalam satuan centipoise dan ( adalah berat
jenis, dimana semua besaran tersebut berada dalam suhu yang sama.
Untuk viskositas uap kritis dan hidrokarbon ringan dapat diperoleh
dari Grafik 5-16 Nelson atau melalui persamaan sebagai berikut
:
(c = 7,7 dimana M adalah berat molekul, Tc adalah suhu kritis
dalam o K, dan Pc tekanan kritis dalam satuan atm. Viskositas untuk
fraksi-fraksi minyak tertentu dapat dilihat pada Grafik 517 s/d 520
Nelson.6.3 Titik Didih, Titik Kritis dan Tekanan Uap 6.3.1 Titik
Didih
Sifat-sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai
hubungan yang erat dengan titik didih rata-rata seperti terlihat
pada Tabel 6.1. Titik didih rata-rata (MABP = Molal Average Boiling
Point) lebih memuaskan dibandingkan dengan data distilasi dalam
persen cairan hasil penguapan yang dialurkan dengan suhu penguapan.
Hubungan titik didih rata-rata dapat dilihat pada Grafik 5-4 dan
5-5 Nelson.
Titik didih rata-rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling
Point) langsung dapat dihitung dari data distilasi dalam bentuk
persen volume distilasi terhadap suhu penguapan, baik pada
distilasi TBP maupun distilasi ASTM seperti terlihat pada Tabel
6.2.
Tabel 6.1 Hubungan Titik Didih dan Sifat Fisik
NoMacam Titik DidihSifat-Sifat Fisik
123
4
Titik didih rata-rata volume (VABP)Titik didih rata-rata berat
(WABP)
Titik didih rata-rata molal (MABP)
Titik didih rata-rata (MeABP)Viskositas dan panas jenis (( dan
Cp)Suhu kritis nyata (Tc)Suhu kritis pseudo (T/Tc) dan ekspansi
termis (kt)
Berat molekul (M), faktor karakteristik (K), berat jenis ((),
tekanan kritis pseudo (P/Pc) dan panas pembakaran (Hc).
Tabel 6.2 VABP berbagai Minyak
Jenis MinyakGrafik Distilasi
TBPASTM
Minyak mentah tv =
tv =
Fraksi-fraksi tv =
tv =
Titik didih rata-rata yang lain dapat dihitung dengan
menggunakan VABP serta sudut garis miring (slope) dari grafik 5-4
dan 5-5 Nelson. Slope dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut
:
S =
Hubungan antara titik didih rata-rata molal (MABP) dan titik
didih rata-rata volumetric (VABP) terhadap sifat- sifat fisik lain
seperti oAPI gravity, berat molekul, faktor karateristik, suhu
kritis dan tekanan kritis, dapat dilihat pada Grafik 5-9 s/d 5-12
Nelson.
Faktor karakteristik yang ditentukan dari titik didih rata-rata
(mean average boiling point) dan oAPI gravity merupakan petunjuk
yang dapat dihubungkan dengan sifat-sifat lain minyak bumi. Harga K
untuk bermacam-macam minyak adalah sebagai berikut:1. Minyak Mentah
a. Minyak dasar parafin : 12,6 - 13,2
b. Minyak dasar olefin
: 12,3 - 12,8
c. Minyak dasar diolefin
: 11,6 - 12,1
d. Minyak dasar naften
: 11,0 - 11,7
e. Minyak dasar aromatik : 9,8 - 11,0
2. Fraksi-Fraksi a. Gasolin rengkahan
: 11,5 11,8
b. Umpan perengkahan
: 10,5 11,5
c. Stock recycle
: 10,0 11,0
d. Residu rengkahan
: 9,8 11,0
6.3.2 Tekanan Uap
Tekanan uap atau kecenderungan cairan untuk menguap diikuti oleh
prosesproses kondensasi, penguapan fraksionasi, dan lain-lain
diperlukan untuk menghitung koreksi titik didih pada suatu tekanan
yang berubah ke tekanan yang lain. Tekanan uap campuran merupakan
tekanan terendah yang diperlukan untuk mencegah terjadinya
penguapan pada suatu suhu tertentu.
Secara kualitatif pada tekanan yang rendah maka tekanan uap
merupakan petunjuk untuk menentukan kesetimbangan antara uap dan
cairannya. Hubungan tekanan uap dan suhu penguapan senyawa
hidrokarbon dapat dilihat pada Grafik 5-25 s/d 5-27 Nelson, atau
pada Maxwell halaman 27 - 44 untuk mengubah grafik distilasi pada
tekanan rendah menjadi tekanan basis 1 atm.
Apabila jarak antara tekanan uap sangat besar maka diperlukan
koreksi terhadap titik didih minyak berdasarkan hubungannya dengan
faktor karakteristik. Mekanisme koreksi untuk faktor karakteristik
tersebut adalah 10 oF pada tekanan penguapan antara 0,1 mm sampai
tekanan atmosfir.
Koreksi tersebut mempunyai hubungan sebagai berikut :
dt = - 2,5 (k-12) log P2/P1 dimana dt adalah koreksi suhu
penguapan dalam oF, K adalah faktor karakteristik dan P2/P1 adalah
tekanan uap tertinggi dan terendah dalam satuan mmHg.
6.3.3 Titik Kritis
Suhu dan tekanan kritis nyata (true critical temperature &
pressure) adalah titik dimana semua perbedaan antara fasa cairan
dan fasa uap tidak ada lagi. Pada titik tersebut komposisi tersebut
menguap sempurna pada suhu konstan, meskipun tekanannya dinaikkan.
Apabila tekanan dinaikkan, maka komponen tersebut mengembun
seluruhnya dan tidak dapat diuapkan lagi meskipun suhunya
dinaikkan. Mekanisme ini merupakan fungsi sampai pada suatu titik
tertinggi (baik tekanan maupun suhu) dimana diperoleh komponennya
tidak dapat mengembun walaupun tekanannya diperbesar. Titik ini
disebut dengan Titik Kritis, dimana suhu dan tekanan pada titik itu
disebut suhu dan tekanan kritis. Tidak ada perubahan volume yang
terjadi jika suatu cairan diuapkan pada titik kritisnya, dan tidak
ada panas yang diperlukan untuk menguapkan cairan tersebut.
Hubungan titik kritis dengan sifat-sifat fisik minyak dapat
dilihat pada Grafik 5-9 s/d 5-12 Nelson. Dalam kasus kurangnya
informasi terhadap sifat-sifat campuran minyak maka diperlukan
titik kritis pseudo yang didefinisikan sebagai titik kritis
rata-rata molekuler, yang digunakan untuk menghitung suhu dan
tekanan reduksi dalam campuran tersebut.
Suhu reduksi : Tr = T/Tc
Tekanan reduksi: Pc = P/Pc
Suhu dan tekanan pseudo tersebut digunakan untuk mengetahui
penyimpangan terhadap hukum-hukum gas ideal. Sifat-sifat kritis ini
dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat lainnya seperti
terlihat pada Tabel 6.3.Tabel 6.3 Hubungan Titik Kritis dengan
Sifat Fisik
Sifat KritisBM MinyakGrafik MaxwellAbsis GrafikParameter
True, TcPseudo, TcPseudo, PcTrue, Tc> 100
< 100
> 100
< 100
< 80
> 100
semua6-72
6-71
6-72
6-70
6-71
6-73
6-69WABP
WABP
MABP
MABP
BM
MnABP
-Gravity
Gravity
Gravity
Gravity
Kurva dasar
Gravity
-
Pendekatan terhadap tekanan kritis nyata (TCP = True Critikal
Presure) merupakan ukuran yang baik terhadap dapat tidaknya suatu
menara distilasi melakukan fungsinya. Apabila kondisi dasar (bagian
bawah) suatu menara distilasi berada pada titik kritisnya, maka
tidak akan diperoleh fraksi-fraksi minyak yang dapat ditarik dari
menara distilasi tersebut.
Kondisi bawah menara distilasi harus ditahan sekurang-kurangnya
50 oF di bawah titik kritisnya dan entalpi dalam reboiler harus
lebih besar dari 60 B