YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Tek Minyak Bumi

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.

1

KEGIATAN BELAJAR I Jurusan

Teknik Kimia

Page 2: Tek Minyak Bumi

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

2

KEGIATAN BELAJAR I Jurusan

Teknik Kimia

Page 3: Tek Minyak Bumi

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

Tahun Proses Penemu

18601870190419111913

1914-1915

193019341936

1939

194019401941

194219491954

Batch StillContinuous StillSelective CondensationContinuous Pipe StillPressure Cracking StillContinuous Thermal Cracking

Delayed CokingCatalytic PolimerizationCatalytic Cracking(continuous fixed bed)Alkylation (H2SO4)

Hydrogen ReformingButane IsomerizationContinuous Catalytic Cracking: Moving bed & FCCUAlkylation (HF)Catalytic reforming, PtFluid Coking

Barnsdall & AbboutSamuel Van SyckleVan Dyke & IrishTrumbleBurton,csDubs, Cross & Cross,Holmes-ManleyStandard Oil Company Universal Oil ProductHoudry

Anglo-Iranian/Humble/Shell/standard Oil/TexasShell/Standard OilShell/UOP/PhlipsHoudry Process CorpStandard Oil DevUOP/PhilipsUniversal Oil ProductESSO

Tabel 1.2 Sejarah Perminyakan di Indonesia

N

o

Tahun Peristiwa/Kegiatan

1

2

3

1871

1883 -1885

1889

Pencarian 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

3

Page 4: Tek Minyak Bumi

4

56

7

8

9

10

11

12

13

14

1516

17

18

19

20

21

22

23

24

1890

18911894

1897

1889

1901

1904

1907

1911

1912

1921

19221923

1925

1926

1930

1933

1935

1936

1939

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 BPM2. NKPM mendapat konsesi didaerah Sumbagsel.1. Lapangan Talang akar Pendopo ditemukan oleh NKPM2. 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.

4

Page 5: Tek Minyak Bumi

25

26

27

28

293031

3233

34

35

36

37

1940

1941

1944

1945

1948

195719591961

19641965

1968

1969

1970

1971

1. Lapangan minyak Sebanga (Riau) ditemukan CALTEX2. Lapangan minyak Wasian (Irja) ditemukan oleh NNGPM.3. Shell dan CALTEX menggunakan proses Alkilasi H2SO4

1. Lapangan Sago dan Ukui ditemukan oleh STANVAC.2. Shell mengembangkan proses Isomerisasi Butan1. Lapangan Andan Sungai Pulai dan Sungai

Keruh ditemukan oleh STANVAC2. 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.PERMINANV.NIAM berubah nama menjadi PT. PERMINDO1. 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 Coking1. 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 :

5

Page 6: Tek Minyak Bumi

1. Masa perjuangan 1945 – 1950

2. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional 1950 – 1960.

3. Masa awal kebijaksanaan Nasional 1960 – 1966.

4. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional 1966 – 1976

5. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional 1976 – 1985

6. 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.

6

Page 7: Tek Minyak Bumi

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.

7

Page 8: Tek Minyak Bumi

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.

1 Yang pertama kali menemukan minyak di sekitar Telaga Said di Langkat Sumatera Utara adalah Williams Barnsdall dan Williams E.Abott

…………

2 Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell pada tahun 1889 …………

3 Pada tahun 1922 didirikan kilang minyak di Cepu dan Wonokromo …………

4 Sejarah perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan mempunyai peranan sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam rangka menembus blokade ekonomi.

…………

5 Sejarah pengilangan minyak di Indonesia pada dekade tahun 1964 - 1971 merupakan berdirinya ………..

8

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 9: Tek Minyak Bumi

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 !

No Uraian Batch Still Continuous

Still

1 Alat Utama …………………..…………………..…………………..

………………………………………………………

2 Produk Utama …………………..…………………..………………….

………………………………………………………

3 Kondisi Operasi …………………..…………………..…………………..

………………………………………………………

9

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 10: Tek Minyak Bumi

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. Peralatan d. 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.

10

Page 11: Tek Minyak Bumi

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 bumi

A. NKPM

2………. Yang pertama kali mengoperasikan Kilang Minyak Sungai Gerong

B. CALTEX

3……… Yang mendirikan lapangan minyak Duri, Riau C. A.J.

Zijlker

4………. Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga Said/Telaga Tunggal

D. Pertamina

5……… Perusahaan Pertambangan Minyak dan Gas Bumi Negara

E. BPM

F. Crude OilG. 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.

11

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 12: Tek Minyak Bumi

PENGANTAR PENGILANGAN MINYAK DAN GAS BUMI

Tujuan 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.

12

KEGIATAN BELAJAR II Jurusan

Teknik Kimia

Page 13: Tek Minyak Bumi

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

13

KEGIATAN BELAJAR II Jurusan

Teknik Kimia

Page 14: Tek Minyak Bumi

Berdasarkan proses pengolahan yang digunakan maka kilang

minyak bumi dapat diklasifikasikan menjadi suatu kilang minyak yang :

1. Sederhana

2. Kompleks

3. 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 minyak

4. Unit perawatan dan pemeliharaan rutin selama 24 jam/hari dan untuk

7 hari/minggu

5. Instalasi pengolahan air dan buangan

6. Unit untuk pencampuran produk akhir.

Suatu kilang sederhana biasanya terdiri dari :

1. Unit distilasi

2. 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.

14

Page 15: Tek Minyak Bumi

Distilasi

i

Reforming

Treating

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

15

Page 16: Tek Minyak Bumi

CDU

HVD

CC

TC

Reforming

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

16

Page 17: Tek Minyak Bumi

Fuel Oil Residu Tar Flux

Gambar 2.2 Diagram Alir Kilang Lengkap

4. 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 gemuk

6. R e s i d u

a. Fuel oil

b. Kokas

c. Ter/Blankin

d. Aspal

e. Bubuk karbon (carbon black)

17

Page 18: Tek Minyak Bumi

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 reforming B. SO2

18

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 19: Tek Minyak Bumi

.3……..

Gas alam yang merupakan bahan baku pembuatan amoniak

C. IDO

4……..

Bahan bakar yang sering digunakan sebagai minyak diesel

D. Kokas

5……..

Pengubahan hasil intermediate menjadi kerosin

E. LPG

6……..

Merupakan hasil residu pada pengilangan minyak bumi

F. Treating

G. DistilasiH. LNGI. 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 :

19

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 20: Tek Minyak Bumi

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

20

Page 21: Tek Minyak Bumi

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.

21

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 22: Tek Minyak Bumi

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)

22

KEGIATAN BELAJAR III Jurusan

Teknik Kimia

Page 23: Tek Minyak Bumi

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

23

KEGIATAN BELAJAR III Jurusan

Teknik Kimia

Page 24: Tek Minyak Bumi

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

24

Page 25: Tek Minyak Bumi

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

25

Page 26: Tek Minyak Bumi

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 (high 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 > 0,865

26

Page 27: Tek Minyak Bumi

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

No Sifat-Sifat Minyak Dasar Parafin

Minyak Dasar Aspal

1.2.3.4.5.6.

7.8.9

Berat jenis, oAPIKandungan naftaBilangan Oktan naftaBau (odor) naftaKecenderungan asap kerosinKecendrungan ketukan minyak dieselTitik tuang pelumasKandungan minyak pelumasIndeks viskositas pelumas

TinggiTinggi

RendahManis

RendahRendah

TinggiTinggiTinggi

RendahRendahTinggiMasamTinggiTinggi

RendahRendahRendah

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

Fraksi

50 %ASTM,

oF

Minyak Dasar Parafin,% berat

Minyak Dasar Aspal

27

Page 28: Tek Minyak Bumi

Paraf Nafta Aromati

k

Paraf Nafta Arom UnS

GasolineKerosenGas OilDistilatBerat

280450600750

65602520

30305565

5101515

3525--

35506555

10256555

--22

Table 3.3 Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas Bumi

Fraksi/Produk Jarak Didih, 0C Jumlah Atom Karbon dalam Molekul Minyak

Gas-gasGasolinNaftaKerosen dan AvturDiesel dan Fuel oilGas oilFuel oil beratAtm residuVac Residu

< 30 30 – 210100 – 200150 – 250160 – 400220 – 345315 – 540

> 450> 615

C1 – C4

C5 – C12

C8 - C12

C11 – C13

C13 – 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

28

Page 29: Tek Minyak Bumi

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

29

Page 30: Tek Minyak Bumi

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 !

30

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 31: Tek Minyak 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

31

Page 32: Tek Minyak Bumi

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 !

32

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 33: Tek Minyak Bumi

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. (………)

33

Page 34: Tek Minyak Bumi

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 (………)

34

Page 35: Tek Minyak Bumi

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.

35

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 36: Tek Minyak Bumi

ANALISIS MINYAK DAN FRAKSINYA

Tujuan 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.

36

KEGIATAN BELAJAR IV Jurusan

Teknik Kimia

KEGIATAN BELAJAR IV Jurusan

Teknik Kimia

Page 37: Tek Minyak Bumi

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.

37

Page 38: Tek Minyak Bumi

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

38

Page 39: Tek Minyak Bumi

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,

39

Page 40: Tek Minyak Bumi

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

40

Page 41: Tek Minyak Bumi

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

41

Page 42: Tek Minyak Bumi

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 (ASTM-D2700), disebut weak micture performance.

Angka oktan dapat dinaikkan pada mulanya memakai TEL (Tetra

Ethyl Lead), sedangkan pada perkembangan sekarang TEL sudah tidak

diizinkan lagi karena mengganggu lingkungan, maka formulasi gasoline

menjadi :

42

Page 43: Tek Minyak Bumi

a. Campuran-campuran komponen hidrokabon, eter alifatik, alkohol

alifatik, methanol maksimum 3% volume, dan aditif.

b. Mengandung oksigen tidak lebih dari 2 %.

c. Gasoline harus diolah dengan proses fisika dan kimia sehingga

menghasilkan bensin bebas timah hitam (timbal).

d. Komponen bahan aditif harus hanya mengandung karbon, hidrogen

dan salah satu dari elemen oksigen atau nitrogen. Aditif yang

dianjurkan oleh Shell pada tahun 1991 adalah etanol maksimum 70%

vol, MTBE (Metil Tersier Butil Eter), ETBE (Etil Tersier Butil Eter), TAME

(Tersier Amil Metil Eter), DIPE (Di-Iso Propil Eter).

9. Uji Belerang (Sulfur)

Pemeriksaan terhadap kandungan sulfur di dalam minyak dapat

dilakukan dengan berbagai metoda antara lain :

a. ASTM-D90 untuk gasoline dan minyak-

minyak bakar, caranya adalah 10 gram minyak dibakar pada

sebuah lampu kecil dan hasil pembakarannya ditarik melalui suatu

larutan penyerap natrium karbonat. Kandungan sulfur ditentukan

dengan cara titrasi larutan natrium karbonat tak terpakai.

b. ASTM-D129 untuk pemeriksaan sulfur di

dalam minyak bakar residu dan minyak mentah, dengan cara oxygen

bomb method.

c. ASTM-D130 untuk pemeriksaan sulfur bebas

dan senyawa-senyawa sulfur yang bersifat korosif.

10. Pemeriksaan untuk bahan-bahan Bituminous dan setengah padat.

Pemeriksaan yang lebih umum untuk bahan-bahan yang

mengandung aspal adalah kelenturan (ductility), penetrasi, titik cincin

dan bola ringan dan pemeriksaan berat jenis. Pemeriksaan kelenturan

untuk aspal dilakukan dengan metoda ASTM-D113. Kelenturan aspal

adalah suatu pengukuran kapasitas pemanjangan atau peregangan yang

menunjukkan kemampuan zat ini untuk mengalir, sehingga akan

memperbaiki keretakan pada permukaannya.

43

Page 44: Tek Minyak Bumi

Pemeriksaan penetrasi dilakukan dengan metoda ASTM-D5.

Penetrasi memungkinkan suatu jarum atau kerucut untuk menembus

suatu zat tanpa gesekan mekanik. Penetrasi untuk minyak-minyak gemuk

(grase) dan petrolatum dilakukan dengan metoda ASTM-D217. Minyak–

minyak residu diuji penetrasi, kelenturan, dan kelarutannya dalam CCl4

dengan metoda ASTM-D4. Tahi minyak atau ter merupakan minyak yang

dilapiskan pada jalan yang belum diberi aspal, ditentukan titik nyala,

viskositas, dan distilasinya dilakukan dengan menggunakan metoda

ASTM-D462.

11. Getah Minyak (Gum)

Penentuan getah minyak didalam gasoline telah menjadi suatu

test yang menyulitkan. Metoda test yang digunakan adalah ASTM-D381.

Pengujian ini menunjukkan jumlah getah minyak yang terdapat pada

waktu pengujian dan jumlah deposit yang mungkin terjadi pada

pemakaiannya jika gasoline dipakai dengan segera. Pemeriksaan untuk

stabilitas getah (gum stability) dilakukan dengan metoda ASTM-D525.

Pemeriksaan rutin laboratorium yang lain adalah :

a. Titik anilin (Aniline Point)

b. Bilangan setana (Cetane Number)

c. Indeks diesel

d. Titik asap (Smoke Point)

e. Bilangan cincin (Ring Number),

f. Indeks korelasi,

g. Nilai kalor,

h. Bilangan penetrasi,

i. Bilangan daya guna (Performance Number).

Titik anilin adalah suhu kesetimbangan yang minimum dimana

sejumlah volume anilin ditambahkan kedalam minyak sehingga

bercampur sempurna.

Bilangan Setana (cetane number) adalah % volume setana (C16H34) dan

metal naftalen yang equivalent dengan kualitas penyalaan bahan bakar

(minyak diesel) pada waktu pengujian.

Indeks Diesel (diesel index) didefisnisikan sebagai :

44

Page 45: Tek Minyak Bumi

(titik anilin x oAPI gravity)/100

Bilangan setana atau indeks diesel menunjukkan mudah tidaknya

dilakukan start terhadap mesin pada suhu dan tekanan mesin yang

rendah pada operasi pembakaran sempurna. Bahan bakar (diesel) yang

mempunyai kualitas penyalaan yang jelek akan menyebabkan tidak

terjadi pembakaran (terjadi letupan), pelapisan piston oleh minyak,

pengotoran mesin oleh deposit dan operasi pembakaran tidak sempurna.

Titik asap (smoke point) adalah tinggi nyala yang dapat dihasilkan oleh

lampu standar tanpa terjadi langat (jelaga). Titik asap ini diperlukan

dalam spesifikasi kerosin dan minyak-minyak bakar.

Bilangan cincin (ring number) adalah menyatakan karakteristik

penyalaan minyak pada lampu, didefinisikan sebagai :

RN =

Indeks korelasi untuk minyak mentah menyatakan hubungan antara

titik didih dan berat jenis.

4.2 Spesifikasi Produk Kilang

Persyaratan yang diperlukan untuk menentukan spesifikasi

minyak, fraksi serta produk-produk kilang dimana produk kilang yang lain

berbeda satu sama lainnya. Pada pembahasan topik ini akan dibahas tiga

produk utama kilang yaitu mogas, kerosin dan minyak diesel.

1. Mogas (Motor Gasoline)

Persyaratan umum untuk gasoline (dapat dilihat pada Tabel 4.1)

antara lain : a) bebas air, getah minyak dan sulfur korosif, b) mempunyai

ketukan uap yang minimum c) pemanasan dan akselarasinya lebih

mudah, d) mempunyai kualitas anti ketukan, e) dapat diencerkan sendiri

dalam silinder mesin.

2. Bensin

Bensin sebagai bahan bakar pada motor bakar haruslah berfungsi

dengan memuaskan. Untuk maksud tersebut maka gasoline harus

mempunyai karakteristik sebagai berikut : a) dapat terbakar secara halus

45

Page 46: Tek Minyak Bumi

dan pelan di dalam silinder tanpa terjadinya letupan, b) mudah menguap

sehingga cukup tersedia campuran uap bahan bakar dan udara dalam

silinder apabila mesin dihidupkan dalam keadaan dingin, c) tidak mudah

begitu menguap didalam pompa atau pipa ketika mesin dalam keadaan

panas yang akan menyebabkan penyumbatan saluran minyak ke

karburator, d) dalam kondisi normal dan mesin panas, minyak harus lebih

mudah menguap sehingga mengurangi pengaruh terbentuknya cairan

dalam manifold mesin.

Persyaratan teknis yang diperlukan oleh gasoline tergantung pada

bilangan oktan minyak yang dipasarkan. Secara umum persyaratan

tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.2.

3. Kerosin

Persyaratan kerosin sebagai bahan bakar dengan kualitas

standard dan kualitas industri dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.1 Persyaratan Teknis Mogas

No Karakteristik Premium, ON = 85 Super, ON = 98

1.2.3.4.5.6.7.

WarnaKorosiKestabilan OksidasiResidu penguapanTotal sulfurRVP, kg/cm2

Kandungan Timbal

Orange< No 1min 360 menitmaks 4 mg/100 mlmaks 0,25 % beratmaks 0,70maks 0,56 mg/l

Merah< No 1min 360 menitmaks 4 mg/100 ml maks 0,20 % berat maks 0,70maks 0,80 mg/l

Tabel 4.2. Persyaratan Gasoline secara Umum

N

o

Karakteristik Kualitas Standar Kualitas Industri

1.2.

3.4.5.6.7.8.

Keasaman organikKualitas pembakarana.Nilai Arang, mg/kg minyakb.Lengas pada semprong gelasWarna (ATM)Warna (say bolt), minKorosi, copper stripTitik nyala, oCTitik asap, minTotal sulfur, % berat

Nol

Maks 20 tidak lebih

Gelap dari warna abu-abu

-21

< No 135

20 cmmaks 0,26

---

Gelap dari warna abu-abu

5,0-

< No 135--

46

Page 47: Tek Minyak Bumi

Tabel 4.3 Persyaratan Kerosin sebagai Bahan Bakar

Sifat-Sifat Batasan Metoda ASTMTitik nyala, oF, minUji pembakaran, jam, minKandungan sulfur, %, maks Warna, say bolt chromWarna setelah pembakaranFBP, oF, maksTitik kabut, oF

115 16

0,13+ 21+ 16 572 5

D-56D-187D-129D-156D-156D-86D-97

Persyaratan kerosin yang terdapat dalam ASTM sama dengan pengujian

sifat-sifat minyak secara umum seperti yang terlihat pada tabel di atas.

Persyaratan kerosin sebagai minyak bakar dan untuk keperluan

penerangan tergantung pada permintaan konsumen ataupun ditentukan

oleh pemerintah. Persyaratan seperti yang tertera dalam Tabel 4.2. di

atas ditentukan oleh Pemerintah Federal India (ISI). ASTM tidak

mempublikasikan spesifikasi untuk kerosin. Kerosin yang banyak dipakai

sebagai minyak untuk keperluan rumah tangga tidak hanya harus

mempunyai kualitas pembakaran yang layak, tetapi harus juga aman

untuk dibawa dan dapat dipakai untuk keperluan lampu dan kompor.

Secara umum kerosin harus bebas dari air, zat aditif, getah minyak dan

zat-zat terlarut.

Kerosin yang lebih dikenal sebagai minyak pemanas merupakan

produk kilang yang murni mempunyai spesifikasi standar yaitu :

oAPI gravity : 43 – 45

Jarak didih : 350 – 550 oF.

4. Minyak Diesel

Karakteristik yang utama dari minyak diesel adalah

kebersihannya, kualitas penyalaan, fluiditas, volatilitas dan atomisasi.

Kebersihan minyak diesel meliputi residu karbon dan kandungan sulfur

yang terdapat dalam minyak. Kualitas penyalaan yang baik dinyatakan

dengan pengukuran bilangan setana (cetane number) atau indeks diesel

yang ditunjukkan dengan mudah tidaknya mesin di –start pada suhu

rendah, tekanan mesin yang rendah dan operasi mesin yang halus.

Fluiditas dan atomisasi minyak diesel ditandai dengan titik tuang (pour

47

Page 48: Tek Minyak Bumi

point) dan viskositas minyak yang rendah, namun tidak sedemikian

rendah sehingga menyebabkan kesulitan pelumasan pada injektor,

kebocoran dan efisiensi yang rendah. Volatilitas minyak ditandai dengan

titik nyala, residu karbon, dan distilasi.

Secara komersil minyak diesel yang dijual di Amerika Serikat

dibagi dalam 4 kelas yaitu :

a. Kelas 1, untuk mesin diesel bus kota dan sejenis.

b. Kelas 2, untuk mesin diesel truk, traktor dan mesin-mesin sejenis.

c. Kelas 3, untuk mesin diesel kereta api.

d. Kelas 4, untuk mesin diesel kapal laut.

Di Indonesia minyak diesel dijual dalam 2 kategori yaitu minyak

diesel untuk kendaraan bermotor (ADO= Automotive Diesel Oil), dan

minyak diesel untuk keperluan industri (IDO = Industrial Diesel Oil).

Persyaratan minyak diesel untuk berbagai keperluan dari 4 klas dapat

dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Spesifikasi Minyak Diesel.

Karakteristik Kelas 1 Kelas 2 Kelas 3 Kelas 4

Gravity, oAPIViskositas pada 100 OF Kinematik, cs Saybolt Univ, detKandungan Sufur, % beratTitik anilin, oFResidu Karbon, %Abu, %Bilangan setanaIBP, oFFBP, oF

41,9

1,84 32,1 0,142148,6 0,057 0,0005 51,1356542

37,3

2,54 34,6 0,223146,2 0,088 0,0009 50,0380600

34,8

2,74 35,2 0,287140,2 0,117 0,001 47,0388618

34,0

2,79 35,4 0,543 139,3 0,163 0,0023 46,7397622

48

Page 49: Tek Minyak Bumi

A.Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Sebutkan macam-macam metoda analisis minyak bumi dan jelaskan

!

2. Uraikan apa yang dimaksud dengan :

a. oAPI Gravity

b. Titik Nyala

c. Angka Oktan

d. Titik Kabut

3. Apakah perbedaan metoda distilasi ASTM-D86 dan ASTM-D158

B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar.

49

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 50: Tek Minyak Bumi

1………. Metoda yang digunakan untuk pengukuran kelenturan aspal

A ASTM-D381

2………. Penentuan getah minyak dalam gasoline B. ASTM D-903………. Mudah tidaknya dilakukan start terhadap

mesin pada suhu dan tekanan mesin yang rendah

C. Titik Tuang

4………. Metoda yang digunakan untuk menentukan gasoline dalam minyak bakar D. ASTM-D 909

5………. Pemeriksaaan distilasi laboratorium yang dilakukan terhadap kerosin E. ASTM D-113

6………. Suhu dimana minyak tidak dapat bergerak karena membeku F.Index Diesel

7………. Metoda yang digunakan untuk pengujian angka oktan pada minyak kapal terbang G. Angka Oktan

8………. Pemeriksaan sulfur dalam minyak bakar residu dan minyak mentah

H. ASTM-D86

I. ASTM D-158J. Titik Beku

A.Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan metoda analisis minyak dan fraksinya !

2. Apa tujuan dilakukannya pemeriksaan rutin di Laboratorium ?

3. Sebutkan macam-macam metoda pemeriksaaan terhadap minyak

dan produknya !

4. Sebutkan karakteristik yang dimiliki oleh minyak dengan adanya

angka oktan!

B. Pilihlah salah satu jawaban di bawah ini yang menurut anda paling benar !

50

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 51: Tek Minyak Bumi

1. Untuk mengetahui indikasi mutu minyak dimana minyak tersebut

banyak mengandung bensin, pemeriksaaan rutin yang diperlukan

adalah :

a. Warna c. Distilasi ASTM

b. Titik nyala d. oAPI gravity dan berat

jenis

2. Untuk menunjukkan adanya indikasi ukuran ketahanan terhadap

pengaliran minyak dan adanya minyak pada permukaan bidang

pelumasan maka pemeriksaan rutin yang diperlukan adalah :

a. Titik kabut c. Warna

b. Viskositas d. o API Gravity

3. Persen volume dari iso oktan yang harus dicampur dengan normal

heptan dalam rangka untuk memberikan intensitas ketukan yang

sama terhadap minyak selama pengujiannya dinamakan :

a. Titik kabut c. Uji belerang

b. Iso oktan d. Angka Oktan

4. Karakteristik minyak dengan angka oktan > 100 disebut :

a. Weak mixture performance c. 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

51

Page 52: Tek Minyak Bumi

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.

52

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 53: Tek Minyak Bumi

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) :

53

KEGIATAN BELAJAR V Jurusan

Teknik Kimia

Page 54: Tek Minyak Bumi

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 Produknya

5.1 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

54

KEGIATAN BELAJAR V Jurusan

Teknik Kimia

Page 55: Tek Minyak Bumi

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 distilasi

4. 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 aspal

e. Kurva viskositas residu distilasi

5. Data produk-produk akhir.

55

Page 56: Tek Minyak Bumi

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 :

56

Page 57: Tek Minyak Bumi

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 :

Group Faktor Karakteristik Indeks Viskositas

I II

IIIIV

V

12,1 – 12,611,9 – 12,211,7 – 12,011,5 – 11,811,3 – 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

57

Page 58: Tek Minyak Bumi

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

58

Page 59: Tek Minyak Bumi

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

No Analisis Karakteristik

1. Penentuan minyak mentah Gravity, warna, kandungan S dan N, viskositas, titik tuang.

2. Distilasi pada tekanan Atm 1. Cut 10 fraksi distilat pada interval 25 oC dari 50–275 oC.

2. Penentuan pada tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias.

3. Distilasi pada tek 40 mm Hg 1. 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 residu Berat, gravity, residu karbon

5. Perhitungan 1. 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

Dianalisis

Sifat-sifat yang Ditentukan Prosedur Pengujian dan Kondisi

Berat Jenis Piknometer botol pada 60/60 oF.

59

Page 60: Tek Minyak Bumi

Minyak mentah

Warna ASTM –D1500Kandungan Sulfur ASTM-D129Kandungan Nitrogen KjeldahlViskositas ASTM-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 Tuang ASTM-D97Fraksi distilat pada tek Atm

Berat Jenis Neraca Westphal pada 60/60 oF.

Indeks Bias ASTM-D1218 pada 20 oCFraksi distilat pada tek40 mm Hg

Berat Jenis Piknometer pipet pada 100/60 oF.

Indeks Bias ASTM-D1218 pada 20 oCViskositas ASTM-D445Titik Kabut ASTM-D97

Residu Berat Jenis Piknometer botol pada 60/60 oC

Residu Karbon ASTM-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.

60

Page 61: Tek Minyak Bumi

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

61

Page 62: Tek Minyak Bumi

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 oF

d. 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.

62

Page 63: Tek Minyak Bumi

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 :

63

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 64: Tek Minyak Bumi

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

64

Page 65: Tek Minyak Bumi

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 ……….

65

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 66: Tek Minyak Bumi

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.

66

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 67: Tek Minyak Bumi

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.

67

KEGIATAN BELAJAR VI Jurusan

Teknik Kimia

Page 68: Tek Minyak Bumi

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

68

KEGIATAN BELAJAR VI Jurusan

Teknik Kimia

Page 69: Tek Minyak Bumi

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

69

Page 70: Tek Minyak Bumi

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 5–10 dan 5–11 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

5–17 s/d 5–20 Nelson.

70

Page 71: Tek Minyak Bumi

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

No Macam Titik Didih Sifat-Sifat Fisik

1

23

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 Minyak

Grafik DistilasiTBP ASTM

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 :

71

Page 72: Tek Minyak Bumi

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 proses–proses 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

72

Page 73: Tek Minyak Bumi

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

73

Page 74: Tek Minyak Bumi

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 Kritis

BM Minyak Grafik Maxwell

Absis Grafik

Parameter

True, Tc

Pseudo, Tc

Pseudo, Pc

True, Tc

> 100< 100> 100< 100

< 80> 100semua

6-726-716-726-706-716-736-69

WABPWABPMABPMABP

BMMnABP

-

GravityGravityGravityGravityKurva 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 Btu/Lb. Data titik didih dapat dicari dengan

menggunakan Section 2 Maxwell halaman 14 - 15. Untuk campuran

hidrokarbon ringan yang diketahui komposisinya maka titik didih rata-

rata dihitung secara aritmatik dari tabel sifat-sifat fisik, yaitu melalui

Section 1 Maxwell halaman 2 - 5.

74

Page 75: Tek Minyak Bumi

A. Jawablah soal -soal di bawah ini dengan benar !

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kandungan panas dari suatu

minyak bumi !

2. Apakah perbedaan antara panas laten, titik didih dan titik kritis ?

3. Apakah peranan dari sifat-sifat di atas ?

4. Suatu minyak mentah pada suhu 70 oF, bila diketahui massa

minyak yang berpindah 140 gal/menit dengan entalpi minyak 429

BTU.

Hitung panas laten dan densitas di atas !

5. Minyak bensin yang mempunyai titik didih sangat rendah dengan

density 56 oAPI, dipanaskan dan dipanaskan lagi sampai lewat

jenuh pada 500 oF pada tekanan 200 psia. Apabila faktor

karakteristik minyak 11,4 ; tentukanlah beda entalpi dari minyak

tersebut !

75

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 76: Tek Minyak Bumi

6. Tentukan beda entalpi antara cairan minyak pada 100 oF dengan

uapnya pada 500 oF, 20 atm suatu minyak yang mempunyai

komposisi sebagai berikut :

Komponen Fraksi Mol

C2H6 0,10

C3H8 0,50

C4H10 0,10

C2H4 0,05

C3H6 0,25

B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !

1………. Volume rata-rata yang dihitung berdasarkan titik didih

A. Viskositas

2………. Total panas yang dihitung dengan menentukan panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 lb minyak sampai mencapai titik didih

B. Panas Laten

3………. Berat minyak per satuan volume C. MABP4. ……… Titik didih rata-rata dari suatu cairan

minyak hasil TBPD. Titik didih

5. ……… Suatu titik dimana semua perbedaan antara fasa cairan tidak ada lagi.

E. VABP

F. DensitasG. Titik kritis

76

Page 77: Tek Minyak Bumi

A. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !

1 Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 derajat dari sejumlah berat minyak/produknya dinamakan panas laten

…………..

2 Panas yang dikeluarkan untuk menguapkan 1 lb mol cairan pada titik didihnya disebut panas penguapan

…………..

3 Panas laten adalah = B TB /T ………….4 Hubungan antara oAPI gravity dengan berat jenis

adalah oAPI = 141,5/Bj - 131,5 ……………5 Suatu titik tertinggi (baik tekanan maupun suhu)

jika komposisinya tidak dapat mengembun walaupun tekanan diperbesar dinamakan titik kritis.

…………..

6 Suatu minyak bumi mempunyai titik didih rendah dan densitas 56 oAPI dipanaskan sampai temperatur 100 oF, tekanan 100 psia, bila K = 11,4 maka beda entalpi dari soal di atas adalah 100,2 BTU

…………..

7 Densitas minyak yang mempunyai gravity 29,3 oAPI pada 60 oF dan pada 600 oF adalah 45,3 ………….

77

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 78: Tek Minyak Bumi

oAPI.

1. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series, D. Van Nostrand Company. New York,

2. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.

78

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 79: Tek Minyak Bumi

PENGANTAR PROSES PENGILANGAN

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Memahami proses-proses secara umum tentang pengolahan minyak

mentah menjadi produk-produknya berdasarkan diagram alir yang ada.

Tujuan pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan proses-proses dasar pengolahan

minyak mentah menjadi produk dan fraksinya.

2. Mahasiswa mampu menginterpretasikan data menjadi diagram alir

suatu proses pengolahan.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan 3 macam proses utama tentang

pemurnian produk dari senyawa-senyawa atau zat-zat pengotornya.

4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir salah satu proses

pemurnian berdasarkan uraian proses yang ada.

79

KEGIATAN BELAJAR VII Jurusan

Teknik Kimia

Page 80: Tek Minyak Bumi

Lembar Informasi VII : Pengantar Proses Pengolahan

7.1 Pendahuluan

Proses pengolahan minyak bumi sangat berbeda antara satu

kilang dengan kilang yang lain disebabkan karena perbedaan jenis dan

sumber minyak mentahnya. Walaupun cara pengolahannya tersebut

prosesnya sama namun metodanya tergantung pada :

1. Jenis minyak yang diolah

2. Permintaan produk dan daerah pemasaran

3. Peralatan yang tersedia

4. Faktor-faktor pertimbangan ekonomis lainnya.

Produk-produk yang diharapkan dari suatu kilang dapat berupa

bahan bakar minyak (BBM) dan non BBM yang menunjukkan perbedaan

pemakaian metoda untuk memprosesnya.

Produk-produk tersebut antara lain :

1. Gas Kilang dan LPG, untuk bahan bakar industri dan rumah tangga

2. Bensin atau gasolin (mogas), untuk bahan bakar motor.

80

KEGIATAN BELAJAR VII Jurusan

Teknik Kimia

Page 81: Tek Minyak Bumi

3. Nafta dan Benzen, untuk pelarut/pembersih, pengencer cat, dan

untuk pencampur bahan bakar motor.

4. Minyak Jet, untuk bahan bakar pesawat jet atau mesin turbin gas,

dan untuk bahan bakar roket.

5. Kerosin, untuk minyak lampu, dan untuk keperluan rumah tangga.

6. Distilat, minyak diesel, dan gas-oil, untuk bahan bakar furnace

(dapur industri), sebagai penyerap gas hidrokarbon, dan untuk

bahan bakar mesin/motor diesel.

7. Minyak pelumas (neutral oil, bright stock, cylinder oil), untuk

pelumas mesin-mesin.

8. Lilin (paraffin wax) untuk pembuatan kertas lilin, isolasi, pak anti

kebocoran, dan lain-lain.

9. Petrolatum, bahan dasar untuk pembuatan minyak gemuk.

10. Minyak bakar (Fuel oil), untuk bahan bakar industri.

11. Tar dan Aspal, untuk pembuatan jalan, pelapisan bahan-bahan anti

rayap.

12. Kokas, sebagai bahan bakar padat untuk keperluan industri.

7.2 Proses Pengolahan Dasar

Proses pengolahan dasar sebagai proses utama untuk mengolah

minyak mentah menjadi produk dan fraksi-fraksinya terdiri atas :

1. Pengolahan secara fisik, yaitu distilasi terdiri dari :

a. Distilasi Atmosferik

b. Distilasi Hampa

c. Distilasi Bertekanan

2. Pengolahan secara kimia, disebut juga sebagai proses konversi atau

reforming terdiri dari :

a. Proses Perengkahan (Cracking) terdiri dari :

Perengkahan Termis (Thermal Cracking)

Perengkahan Katalis (Catalytic Cracking)

Perengkahan Hidro (Hydrocracking)

b. Proses Pembentukan Kembali (Reforming) terdiri dari :

Reformasi Termis (Thermal Reforming)

Reformasi Katalis (Catalytic Reforming)

81

Page 82: Tek Minyak Bumi

c. Proses Penggabungan molekul, terdiri dari :

Polimerisasi Katalis, yakni :

Polimerisasi Selektif dan Polimerisasi tidak Selektif

Alkilasi Katalis, yang terdiri dari :

Alkilasi H2SO4 dan Alkilasi HF

7.2.1 Pengolahan secara Fisik

Proses distilasi dalam kilang minyak merupakan proses

pengolahan secara fisik yang primer yang mengawali semua proses-

proses yang diperlukan untuk memproduksi BBM dan non BBM.

Proses distilasi/fraksionasi adalah proses untuk memisahkan campuran

yang terdapat dalam minyak mentah (crude oil) menjadi komponen-

komponennya atas dasar fraksi atau pemotongan (cut) yang dibatasi

oleh jarak titik didih tertentu, bukan atas dasar titik didih masing-masing

komponen. Proses distilasi ini dapat menggunakan satu kolom atau lebih

menara fraksinya, misalnya residu dari menara distilasi atmosferik

dialirkan ke menara distilasi hampa, atau salah satu fraksi dari menara

distilasi atmosferik dialirkan ke menara distilasi bertekanan. Fraksi-fraksi

yang dapat ditarik dari kolom distilasi/menara fraksionasi antara lain

adalah sebagai berikut :

Fraksi Jarak Didih, oF

Gas < 80

Nafta ringan 80 – 220

Nafta berat 180 – 520

Gas oil ringan 420 – 650

Gas oil berat 610 – 800

Residu > 800

Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam kilang

minyak bumi adalah sama. Semua proses distilasi memerlukan

beberapa unit peralatan penting seperti :

1. Pipe Still

2. Menara Fraksionasi

3. Kolom Stream Stripping

4. Penukar Panas (Heat Exchanger)

82

Page 83: Tek Minyak Bumi

5. Pengembunan dan Pendinginan (Condenser dan Cooler)

6. Pompa dan Jaringan Pipa

7. Tangki Penampung dan Pengumpul

8. Instrumentasi

Untuk menghasilkan stok yang khusus diperlukan beberapa

pertimbangan seperti :

1. Jarak didih stok minyak yang

diinginkan.

Beberapa stok minyak mendidih pada suhu yang tinggi dimana

minyak tersebut tidak dapat diuapkan pada tekanan atmosfir tanpa

menguraikannya, sementara ada minyak yang ditahan pada tekanan

di atas atmosfir atau minyak tersebut diuapkan pada suhu kamar.

2. Stabilitas minyak terhadap panas.

Meskipun jarak didih merupakan faktor yang sangat penting, namun

kepekaan terhadap panas atau suhu tinggi harus dipertimbangkan.

3. Spesifikasi produk yang dihasilkan.

Contoh proses distilasi/fraksionasi di PERTAMINA UP III

Distilasi Atmosferik : 1. Crude Batterry (CB)

2. Crude Distiller (CD)

Distilasi Hampa : 1. High Vacuum Unit (HVU)

2. Vacuum Distillation Unit (VDU)

Distilasi Bertekanan : Stabilizer

7.2.2 Proses Konversi atau Transforming

Proses Konversi atau Transforming merupakan suatu proses

untuk mengubah fraksi tertentu menjadi produk-produk lain yang

mempunyai harga yang lebih tinggi yang terjadi secara kimiawi.

Dasar proses konversi atau Transforming adalah terjadinya perubahan

susunan molekul hidrokarbon seperti yang terjadi pada :

1. Proses Perengkahan, yaitu memotong rantai lurus dan panjang

menjadi rantai pendek dengan bantuan panas atau katalis.

2. Proses Reforming dan Isomerisasi, yaitu merubah rantai lurus

menjadi rantai cincin atau rantai bercabang.

83

Page 84: Tek Minyak Bumi

3. Proses Polimerisasi dan Alkilasi, yaitu penggabungan beberapa

molekul kecil menjadi suatu molekul yang lebih besar.

1. Proses Perengkahan (Cracking)

Proses perengkahan (Cracking) adalah suatu proses perubahan

molekul hidrokarbon yang panjang dan lurus dipotong-potong menjadi

beberapa rantai yang lebih pendek. Proses perengkahan merupakan

dekomposisi molekul minyak berat atau minyak yang mempunyai titik

didih tinggi menjadi komponen yang lebih ringan yang mempunyai titik

didih rendah. Pada suhu sekitar 680 oF, bahan-bahan umpan seperti gas

oil, fuel oil, dan ter apabila direngkah akan terurai menjadi gas, bahan-

bahan yang mudah menguap yang mempunyai jarak didih seperti

bensin (gasoline), dan residu atau kokas.

Perengkahan termis terdiri dari 2 macam proses yaitu :

a. Proses pembentukan kokas ((coking)

b. Proses pemecahan viskositas (visbreaking)

Perengkahan katalis dibedakan dari perengkahan termis terutama

pada pemakaian katalisnya yang dapat menahan produk-produk aspal

atau ter pada permukaan katalis dalam bentuk kokas. Katalis yang

digunakan adalah campuran silika (SiO2) dan alumina (Al2O3).

Perengkahan katalis terdiri dari proses :

a. Fluidisasi

b. Termofor

c. Houdry

d. Houdry Flow

e. Sikloversi, yang tergantung pada cara penanganan katalisnya.

Di antara proses-proses tersebut yang paling banyak digunakan

adalah proses FCCU (Fluidized Catalytic Cracking Unit). Pada proses

fluidisasi ini, umpan minyak dan katalis saling terfluidisasi dan

bersirkulasi antara reaktor dan regenerator dimana katalis diregenerasi

secara terus-menerus.

Perengkahan hidro merupakan proses gabungan antara perengkahan

dan hidrogenasi. Suhu reaksi lebih dari 350 oC dan tekanan tinggi

84

Page 85: Tek Minyak Bumi

sampai dengan 200 atm. Katalis yang digunakan untuk proses ini

adalah nikel, platina, palladium, kobal dan besi.

2. Reforming

Tujuan proses reforming adalah untuk merubah senyawa

hidrokarbon menjadi aromatik sehingga diperoleh bensin dengan

bilangan oktan yang lebih tinggi.

Contoh reaksi reforming adalah dehidrogenasi naftena sebagai berikut :

CH3 – (CH2)4 – CH3 C6 H6 + 4 H2

Proses reforming terdiri dari Thermal Reforming dan Catalytic

Reforming.

Pada Catalytic Reforming, gasoline dan nafta umpan dipanaskan sampai

500 oF dan dialirkan kedalam reaktor yang berisi katalis secara seri.

Karena reaksi adalah endotermis, maka diperlukan penambahan panas

melalui Heater di antara reaktor untuk memenuhi suhu reaksi. Katalis

yang digunakan adalah logam platina yang dibalut dengan alumina

(Al2O3).

3. Isomerisasi

Tujuan proses isomerisasi adalah untuk membentuk hidrokarbon

rantai cabang dengan bilangan oktan yang lebih tinggi.

4. Polimerisasi

Tujuan proses polimerisasi adalah untuk membuat bensin mobil

(mogas) dengan katalis asam sulfat atau asam fosfat.

Polimerisasi dapat dilakukan dengan satu macam umpan (Polimerisasi

Selektif) yaitu isobutan (iC4) atau butan (C4) saja. Polimerisasi dengan

umpan campuran disebut dengan Polimerisasi tidak Selektif.

5. A l k i l a s i

Tujuan proses alkilasi adalah untuk memasukkan gugus radikal

alkil ke dalam suatu molekul, yaitu antara olefin dengan iso parafin,

menghasilkan bensin pesawat terbang (avgas).

Reaksi yang terjadi adalah : CH3

85

Page 86: Tek Minyak Bumi

CH3 – CH = CH -- CH3 + CH3 – CH – CH3 CH3 – C -- CH2 – CH --

CH3

CH3 CH3 CH3

butena iso butena 2,2,4 trimetil pentana

(iso oktan, ON = 100)

Reaksi tersebut di atas dapat berlangsung dengan bantuan katalis asam

sulfat (H2SO4) atau asam flourida (HF) pada suhu rendah (< 40 oC) dan

tekanan rendah (1 - 10 atm).

Kebanyakan kilang-kilang minyak yang besar memiliki proses-

proses yang lengkap yang dikelompokkan dalam urutan proses sebagai

berikut :

1. Proses fraksionasi minyak mentah dalam proses topping (Unit

Distilasi Atmosfir) lalu diikuti dengan proses pelepasan material

yang mudah menguap dari produk-produk berupa gas, kerosin,

diesel, gas oil, dan residu (reduced crude).

2. Proses-proses dekomposisi dalam unit-unit perengkahan termis,

perengkahan katalis dan catalytic reforming.

3. Proses fraksionasi lanjutan dari produk-produk perengkahan untuk

menghasilkan gas, gasoline, LCGO (light cycle gas oil), HCGO (heavy

cycle gas oil), distilat perengkahan, dan minyak bakar (fuel oil).

4. Proses stabilisasi produk-produk dari ketiga proses di atas untuk

menghasilkan gas, propan/butan/pentan, nafta ringan, buten/butilen,

alkilat, bensin rengkahan, poli gasolin, gas oil dan ter.

5. Proses alkilasi dan polimerisasi dari produk-produk yang sudah

distabilkan seperti alkilat dan poli gasolin.

6. Proses absorpsi terhadap produk-produk gas hasil proses stabilisasi

untuk mendapatkan produk gas kilang, dan minyak yang lebih bersih.

7. Proses blending atau pencampuran untuk mendapatkan produk-

produk akhir yang memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan oleh pasar

atau konsumen.

86

Page 87: Tek Minyak Bumi

7.3 Proses Pemurnian

Proses pemurnian adalah proses kimiawi yang dimaksudkan

untuk memisahkan atau mengurangi kotoran-kotoran yang tidak diingini

dalam produk yang akan dipasarkan.

Pengolahan tersebut meliputi perbaikan warna minyak, stabilitas

terhadap cahaya, bau, kandungan sulfur, jumlah material padat seperti

getah minyak (gum), korosi dan komposisi.

Secara garis besar proses pemurnian terdiri dari :

1. Pengolahan dengan asam sulfat merupakan proses yang paling

banyak digunakan untuk memisahkan sulfur, mengendapkan aspal

dan getah minyak (gum), memperbaiki warna dan stabilitas, dan

untuk menghilangkan bau

2. Pengolahan sweetening, dimaksudkan untuk memisahkan merkaptan

dalam distilat-distilat yang masam (sour)

3. Proses desulfurisasi, dimaksudkan untuk menghilangkan sulfur

menjadi gas hidrogen sulfida (H2S)

7.3.1 Pengolahan dengan Asam Sulfat

Senyawa hidrokarbon jenis parafin dan naftenat dapat bereaksi

dengan asam sulfat 93 % pada suhu kamar. Pada suhu dan konsentrasi

asam yang tinggi akan menyebabkan kerusakan pada isomer yang

mempunyai rantai samping. Benzen sedikit dapat bereaksi dengan asam

sulfat 93 %, sedangkan toluen dan silen lebih mudah bereaksi. Asam

sulfat dapat dipakai untuk memisahkan aromatik, yang ada dalam

kerosin yang akan menyebabkan nyala asap. Senyawa-senyawa olefin,

diolefin dan asetilen dapat bereaksi dengan asam sulfat 75 %. Pada

suhu dan konsentrasi asam sulfat yang tinggi akan menyebabkan

terjadinya polimerisasi pada olefin, dan pada suhu dan konsentrasi asam

yang rendah menyebabkan terbentuknya alkil asam sulfat, ester dan

alkohol sekunder maupun tersier.

Alkohol suku tinggi, dipolimer dan alkil asam sulfat larut dalam

distilat rengkahan, dan jika didistilasi kembali maka alkil asam sulfat

87

Page 88: Tek Minyak Bumi

akan terurai menjadi alkohol, sulfur dioksida (SO2) dan senyawa-

senyawa berwarna. Senyawa-senyawa sulfat tersebut larut dalam soda

kostik, tetapi ester tidak larut, dan pada suhu lebih besar dari 285 oF

senyawa-senyawa tersebut terurai menyebabkan kehilangan warna dan

terbentuk distilat. Asam sulfat juga dapat memisahkan atau melarutkan

bahan-bahan resin atau aspal yang mungkin terdapat dalam hasil

fraksionasi maupun hasil perengkahan yang jelek. Senyawa-senyawa

tersebut cenderung menghalangi pengkristalan lilin dan pengolahannya

dengan asam akan menaikkan titik tuang (pour point). Senyawa-

senyawa oksigen seperti asam naftenik dan keton, dan senyawa-

senyawa lain seperti alkohol dan aldehid yang terbentuk pada proses

oksidasi suhu tinggi dapat dilarutkan oleh asam sulfat, tetapi apabila

senyawa-senyawa tersebut diencerkan dengan minyak maka

pemisahannya tidak akan sempurna. Senyawa-senyawa dengan basis

nitrogen seperti quinon atau piridin yang dihasilkan dalam jumlah sedikit

pada proses distilasi, mudah larut dalam asam sulfat encer.

Asam kuat (H2SO4 93 % atau lebih) diperlukan untuk memisahkan

merkaptan, demikian pula senyawa-senyawa alkil sulfida, disulfida,

dan senyawa-senyawa sulfat larut dalam asam kuat. Alkil asam sulfat

dapat larut dalam sejumlah minyak tertentu.

Kecepatan pelarutan oleh asam sulfat terhadap berbagai

senyawa-senyawa pengotor dalam minyak bumi mempunyai tingkatan

sebagai berikut :

1. Senyawa-senyawa nitrogen seperti amina, amida dan asam-asam

amino,

2. Senyawa-senyawa alifatik,

3. Olefin,

4. Aromatik,

5. asam-asam naftenik.

Persyaratan atau kualitas asam sulfat yang dipakai untuk melarutkan

senyawa-senyawa pengotor dalam minyak bumi adalah sebagai berikut :

1. Konsentrasi asam

Untuk pengolahan yang umum dipakai 60 oBe atau asam 93 %,

sedangkan pengolahan-pengolahan warna minyak ringan lebih

88

Page 89: Tek Minyak Bumi

disukai konsentrasi asam yang encer. Untuk pengolahan minyak

pelumas digunakan asam sulfat 98 %. Asam kuat (93 – 100 %)

dipakai pada suhu rendah (25 – 50 oF) untuk memisahkan sulfur

dalam gasolin dan senyawa hidrokarbon aromatik dari minyak-

minyak bakar. Untuk memperbaiki warna sebaiknya digunakan asam

dengan konsentrasi 93 %, tetapi bila kandungan sulfurnya rendah

akan lebih menguntungkan bila menggunakan asam dengan

konsentrasi 85 %. Asam lemah juga berguna untuk memisahkan

senyawa-senyawa dengan basis nitrogen, dan untuk memperbaiki

tanpa memisahkan senyawa-senyawa tak jenuh.

2. Jumlah dosis asam

Jumlah (dosis) asam yang banyak akan menghasilkan warna yang

tidak baik dan akan menghilangkan senyawa-senyawa aromatik dan

hidrokarbon tak jenuh. Apabila asam dipakai dalam jumlah atau dosis

yang demikian besar pada minyak pelumas akan menyebabkan

kehilangan warna karena terbakar.

Dosis asam yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :

a. Untuk gasolin alam, 2 lb/bbl

b. Untuk memisahkan sulfur dalam straight gasoline, 5 lb/bbl

c. Untuk distilat hasil distilasi bertekanan yang mengandung sulfur

yang tinggi dan minyak-minyak hasil dari minyak mentah basis

naftenik, 8 lb/bbl.

d. Untuk memisahkan kandungan sulfur yang tinggi dalam minyak-

minyak pelarut (solvent) , 0 – 5 lb/bbl.

e. Untuk pengolahan kerosin yang berasal dari minyak mentah basis

naftenik, 75 lb/bbl.

f. Untuk pengolahan minyak pelumas, 0 – 60 lb/bbl.

3. Suhu pengolahan

Suhu yang biasa dipakai pada berbagai operasi pengolahan adalah

sebagai berikut :

a. Untuk bensin ringan , 70 – 90 oF. Apabila dosis asam digunakan

dalam jumlah besar maka lebih baik dilakukan pada suhu yang

lebih rendah lagi.

89

Page 90: Tek Minyak Bumi

b. Untuk bensin rengkahan (cracked gasoline) , 60 – 90 oF. Apabila

dilakukan pengolahan minyak berat maka suhu yang diizinkan

adalah 25 – 30 oF, meskipun suhu 40 - 50 oF lebih ekonomis.

c. Untuk minyak-minyak pelumas (lube oil), 110 – 180 oF.

d. Untuk minyak-minyak silinder (cylinder oil), 130 – 170 oF dan 150

– 180 oF, apabila pengolahannya dilakukan sebelum pengambilan

lilin (dewaxing process).

4. Waktu kontak

Faktor yang dipertimbangkan dalam menentukan waktu kontak

adalah :

a. Kontak yang lama antara asam dan minyak akan menghasilkan

warna yang tidak baik dan kurang stabil.

b. Kontak yang sangat singkat dapat mencegah pendayagunaan

asam yang tidak sempurna.

Untuk pengolahan bensin straight run gasoline maupun cracked

gasoline maka waktu kontak dengan asam tidak lebih dari satu menit

dalam sistem yang sinambung. Untuk distilat ringan maka waktu

kontak dengan asam yang memakai pengadukan udara adalah 15 -

40 menit. Kerosin memerlukan waktu kontak dengan asam adalah

30 – 40 menit, sedangkan minyak pelumas memerlukan waktu

kontak 90 menit.

7.3.2. Pengolahan dengan Sweetening

Proses pengolahan dengan cara sweetening adalah proses untuk

memisahkan atau untuk merubah merkaptan, hidrogen sulfida dan

sulfur elementer yang terdapat dalam distilat-distilat ringan. Adanya

merkaptan memberikan bau yang busuk dan menunjukkan penurunan

angka oktan dengan mereduksi kerentanan terhadap TEL (tetra ethyl

lead) sebagai senyawa pengungkit oktan. Sulfur elementer yang

terdapat dalam merkaptan akan menyebabkan korosi.

Ada tiga cara untuk mencapai sweetening yaitu :

1. Proses oksidasi untuk merubah merkaptan menjadi disulfida

2. Proses yang memisahkan merkaptan

90

Page 91: Tek Minyak Bumi

3. Proses yang menghancurkan dan merubah senyawa-senyawa sulfur

lain yang menyertai merkaptan, hidrogen sulfida, dan sulfur bebas.

1. Proses Oksidasi

Proses oksidasi adalah proses untuk merubah merkaptan

menjadi senyawa-senyawa disulfida yang berbau besi sedikit. Prosesnya

meliputi proses tembaga khlorida, proses hipokhlorit, dan proses timbal

sulfida. Sejak diketahui senyawa disulfida merusak kerentanan timbal

dalam gasolin (TEL), dan keperluan untuk menurunkan merkaptan

dengan proses sweetening dipertanyakan, maka proses tersebut lambat

laun ditinggalkan.

Adanya katalis atau inhibitor tipe para-penilen-diamin yang

terdapat di udara dapat merubah merkaptan dalam gasolin yang dicuci

dengan larutan kaustik selama beberapa hari menjadi disulfida maka

proses ini dipakai terus karena lebih murah, dan disebut sebagai proses

Inhibitor Sweetening. Sejumlah kecil logam seperti timbal, bismut,

talium, dan sebagainya terdapat dalam larutan kaustik yang dipakai

dalam proses inhibitor akan mempercepat reaksi sweetening dan

membantu dalam mereduksi peroksida atau mengurangi pembentukan

getah minyak (gum).

2. Proses Pelarutan Merkaptan

Proses–proses pelarutan merkaptan meliputi proses pencucian

soda, proses pelarutan shell (Shell Solutizer), proses Atlantic Unisol,

proses Pure Oil Mercapsol, dan proses Tannin Solutizer. Semua proses-

proses tersebut kecuali proses pencucian soda menggunakan promotor

pelarut seperti garam-garam dari asam iso butirat yang terikut dalam

soda kostik.

91

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 92: Tek Minyak Bumi

A. Selesaikan soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan proses-proses dasar pengolahan minyak mentah menjadi

produknya !

2. Jelaskan 3 macam proses utama tentang pemurnian produk dari

senyawa-senyawa pengotornya !

3. Buat diagram alir sederhana salah satu proses pengolahan

minyak mentah menjadi produk !

B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !

1. Yang membedakan proses pengolahan minyak mentah menjadi

produknya antara satu kilang dengan kilang yang lain adalah :

a. Komposisi hidrokarbonnya c. Jenis minyak yang diolah

b. Sumber daya manusianya d. Kekayaan alamnya

2. Salah satu proses pengolahan dasar minyak mentah menjadi

produknya secara fisik adalah :

a. Distilasi atmosfir c. Perengkahan termis

b. Polimerisasi d. Alkilasi.

3. Salah satu produk kilang yang sering dipergunakan untuk bahan

bakar industri dan rumah tangga adalah :

a. Kerosin c. Bensin

b. LPG d. LNG

4. Suatu proses untuk mengubah suatu fraksi tertentu menjadi

produk- produk lain yang mempunyai harga yang lebih tinggi

yang terjadi secara kimiawi dinamakan :

a. Proses perengkahan c. Isomerisasi

b. Polimerisasi d. Transforming .

5. Proses pengabungan beberapa molekul kecil menjadi suatu

molekul yang lebih besar dinamakan :

a. Isomerisasi c. Polimerisasi

b. Cracking d. Reforming

6. Suatu proses perubahan molekul hidrokarbon yang panjang dan

lurus dipotong-potong menjadi beberapa rantai yang lebih pendek

dinamakan :

92

Page 93: Tek Minyak Bumi

a. Isomerisasi c. Alkilasi

b. Cracking d. Reforming

7. Suatu proses perubahan senyawa hidrokarbon lain menjadi

aromatik sehingga diperoleh bensin dengan bilangna oktan yang

tinggi dinamakan :

a. Reforming c. Cracking

b. Isomerisasi d. Alkilasi

8. Senyawa kimia yang sering digunakan untuk melarutkan senyawa

pengotor dalam minyak bumi adalah :

a. H2SO4 c. Merkaptan

b. Sulfur oksida d. A i r

9. Proses untuk merubah merkaptan yang ada di dalam mogas

menjadi senyawa disulfida dinamakan :

a. Treating c. Transforming

b. Dewaxing d. Sweetening

10. Jenis produk BBM yang dipergunakan untuk bahan bakar motor

adalah :

a. Kerosin c. L N G

b. Gasolin d. Nafta

93

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 94: Tek Minyak Bumi

Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !

1. Perbedaan proses pengolahan minyak bumi antara satu kilang dengan kilang lainnya disebabkan karena perbedaan jenis dan sumber minyak.

………

2. Produk kilang yang sering dipergunakan untuk pembuatan minyak gemuk adalah ter ………

3. Produk kilang yang sering dipergunakan sebagai bahan bakar motor adalah kerosin ………

4. Proses distilasi dalam kilang minyak berfungsi memisahkan campuran yang terdapat dalam minyak mentah menjadi komponen-komponen atau fraksinya

………

5. Terjadinya suatu perubahan susunan molekul hidrokarbon disebabkan adanya proses Cracking ……….

6. Untuk mengubah suatu senyawa hidrokarbon lain menjadi aromatik sehingga bensin yang diperoleh memiliki angka oktan tinggi diperlukan proses Reforming

……….

7. Pengolahan sweetening dimaksudkan untuk memisahkan merkaptan dalam distilat ……….

8. Penggabungan beberapa molekul kecil menjadi suatu molekul yang lebih besar dinamakan Isomerisasi

……….

9. Pemotongan rantai lurus dan panjang menjadi rantai pendek dengan bantuan katalis dinamakan Thermal Cracking

……….

10. Proses alkilasi dan polimerisasi menggunakan produk-produk yang sudah distabilkan seperti alkilat dan poli gasolin.

……….

94

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 95: Tek Minyak Bumi

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 Sries, D.Van Nostrand Company. New York.

3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.

95

KEGIATAN BELAJAR VIII Jurusan

Teknik Kimia

Page 96: Tek Minyak Bumi

PROSES PERENGKAHAN

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) adalah :

Memahami proses perengkahan sebagai proses lanjutan dalam

pengolahan

minyak bumi.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) adalah :

1. Mahasiswa mampu membuat mekanisme reaksi perengkahan termis

dan dapat menuliskan reasi yang terjadi.

2. Mahasiswa mampu membuat diagram alir sederhana berdasarkan

uraian proses dari perengkahan termis.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses pada perengkahan

katalis.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan peranan katalis pada perengkahan

dengan katalisator.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme proses pada

perengkahan dengan menggunakan hidrogen.

6. Mahasiswa mampu mengindentifikasi gas-gas ringan hasil

perengkahan hidro untuk komponen gasoline.

96

KEGIATAN BELAJAR VIII Jurusan

Teknik Kimia

Page 97: Tek Minyak Bumi

Lembar Informasi VIII : Proses Perengkahan

8.1 Perengkahan Termis

Perengkahan termis adalah salah satu proses perengkahan

sekunder pada salah satu kilang minyak bumi dimana fraksi berat

minyak didekomposisi secara termis pada tekanan tinggi dengan

menggunakan panas pada suhu 450 – 550 oF. Proses perengkahan

termis merupakan suatu proses pemecahan molekul-molekul

hidrokarbon besar atau hidrokarbon rantai lurus dan panjang menjadi

molekul-molekul kecil yang mempunyai titik didih rendah. Proses

perengkahan termis dirancang untuk menaikkan yield gasoline yang

diperoleh dari minyak, baik secara langsung melalui produksi komponen

termis gasoline yang berasal dari minyak berat, atau secara tidak

langsung melalui produksi olefin ringan yang cocok untuk umpan

polimerisasi. Proses perengkahan termis dapat diklasifikasikan dalam

keadaan fisik yaitu fasa campuran, fasa cairan dan fasa uap, dimana

mekanisme perengkahan berlansung dalam fasa tersebut.

Reaksi perengkahan termis dapat berlangsung dalam fasa uap

atau campuran tergantung pada sifat dasar campuran minyak dan

kondisi operasinya yaitu suhu dan tekanan.

Keuntungan proses perengkahan dengan fasa uap adalah :

1. Minyak motor mempunyai kualitas anti ketukan tinggi karena banyak

mengandung olefin

2. Ongkos instalasi relatif lebih murah

3. Dapat mengurangi tekanan sehingga menjamin keselamatan

4. Cocok untuk distilat yang mempunyai jarak didih rendah yang tak

dapat direngkah secara ekonomis melalui fasa cairan

Keuntungan proses perengkahan dalam fasa cairan adalah :

1. Produksi gas lebih sedikit

2. Pengolahan lanjutan produk gasolin lebih mudah karena banyak

mengandung parafin

3. Pemakaian bahan bakar relatif lebih rendah

97

Page 98: Tek Minyak Bumi

Perengkahan temis pada masa sekarang tidak lazim lagi dipakai

karena memerlukan energi yang tinggi, dimana pada awalnya proses ini

dilakukan hanya untuk memenuhi kebutuhan mogas (motor gasoline)

dan fuel oil.

8.1.1 Mekanisme Reaksi Perengkahan Termis

Perengkahan adalah suatu fenomena dimana minyak dengan

molekul besar dipecah menjadi molekul-molekul kecil yang mempunyai

titik didih rendah. Pada waktu yang bersamaan beberapa dari molekul-

molekul tersebut yang bersifat reaktif bergabung satu sama lain

membentuk molekul yang jauh lebih besar dari molekul asalnya.

Molekul-molekul yang lebih stabil keluar dari sistem sebagai bensin

rengkahan, dan reaktif berpolimerisasi membentuk minyak bakar

rengkahan (cracked fuel oil) dan juga kokas. Meskipun gasoline adalah

produk akhir yang utama dari unit rengkahan, namun diproduksi juga

minyak-minyak yang mempunyai jarak didih antara minyak bakar dan

gasoline yang disebut Recycle Stock. Recycle stock ini dapat ditahan

dalam sistem perengkahan sampai mereka dipecah dengan cara

mendaur-ulangnya secara terus menerus atau dengan sistem operasi

batch pada tekanan tinggi.

Apabila tekanan operasi relatif rendah dimana uap murni

dihasilkan pada suhu perengkahannya maka proses digolongkan

sebagai proses fasa uap. Proses fasa uap tidak akan berhasil kecuali

kalau sudah terbentuk uap yang bebas dari cairannya, sebab kokas

banyak menempel/menumpuk dalam pipa (tube heater). Fasa campuran

dapat berlangsung pada tekanan tinggi dan suhu perengkahan yang

rendah.

Secara umum ada 2 tipe reaksi yang terjadi yaitu :

1. Reaksi primer, dimana terjadi peruraian molekul besar menjadi

molekul kecil

2. Reaksi sekunder, dimana produk-produk reaktif berpolimerisasi

membentuk senyawa-senyawa dengan molekul yang perlahan-lahan

membesar. Selanjutnya pada waktu yang bersamaan hasil

polimerisasi tersebut terurai lagi menjadi molekul-molekul kecil.

98

Page 99: Tek Minyak Bumi

Langkah-langkah reaksi dan produk yang dihasilkan adalah :

Umpan ……………………………………..........C7H15–C15H30—C7H15

Heavy Gas Oil

(Heavy gas oil)

Direngkah ………………………........C7H16 + C14 H28 :CH2 + C6H12 :CH2

Gasoline Recycle Stock Gasoline

Gasoline recycle stock gasoline

Direngkah lagi C2H6 + (C4H8 :CH2 + C8H18 + C6H12 :CH2) + gas gasolin

CH 2:CH.CHCH:CH.CH3 + C2H4

Gas G a s o l i n e CH2 :CH.CH:CH.CH3 + C2H4

Material Pembentuk Gum Gas

Polimerisasi …………………......C2H6 + (C4H8 :CH2 + C8H18) + C12H22 + C2H4

Gas Gasoline Rengkahan Ter/Recycle Gas

Macam-macam proses Perengkahan Termis :

1. Pemecahan viskositas (viscosity breaking)

2. Perengkahan fasa campuran

3. Perengkahan fasa uap

4. Perengkahan Nafta

1. Proses Pemecahan Viskositas (Visbreaking)

Visbreaking merupakan proses perengkahan termis yang

sekaligus untuk menurunkan viskositas jarak didih dan titik tuang dari

99

Page 100: Tek Minyak Bumi

pada umpan residu berat (heavy straight run residu). Proses ini dapat

juga memakai distilat ringan sebagai umpan. Yield gasoline yang

diproduksi dipengaruhi sekali oleh gravity umpan, jumlah dan

karakteristik fuel oil yang dapat dipisahkan serta gravity dan FBP produk

gasoline. Kondisi operasi untuk pengolahan reduced crude sebagai

umpan adalah pada suhu 925 – 975 oF dan tekanan 50 – 100 psig pada

furnace. Suhu keluar kolom reaktor (reaction chamber) adalah 830 – 850 oF dengan menginjeksikan LGO (light gas oil). Secara garis besar Proses

Visbreaking tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.1.

2. Perengkahan Fasa Campuran

Perengkahahn ini merupakan proses dekomposisi termis secara

terus-menerus untuk merubah produk-produk berat menjadi komponen-

komponen yang mempunyai titik didih seperti gasolin. Secara umum

proses perengkahan fasa campuran disebut juga fasa cairan

menggunakan pemanasan cepat terhadap umpannya (kerosin, gas oil,

reduced crude atau semua jenis minyak mentah), dimana setelah itu

dimasukkan ke dalam digester atau ruang reaksi, dan selanjutnya

dimasukkan ke dalam menara pemisah uap, dimana uapnya

didinginkan. Proses perengkahan ini dapat dilihat pada Gambar 8.2.

Reaction Chamber Fractionator Gasoline Flash Chamber

Umpan LGO HGO

Heater

LGO

Ter

Vacuum Fractionator

Gambar 8.1 Diagram Alir Proses Vibreaking

100

Page 101: Tek Minyak Bumi

Gas dan Reaction Chamber Flash Chamber Gasoline

ke Stabilizer Heater

Umpan

Fractionator

Recycle

Residu

Gambar 8.2 Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Campuran

Tekanan operasi pada perengkahan fasa campuran biasanya

diset pada 350 psig atau lebih besar untuk menjaga kehomogenan fasa

dan dengan demikian dapat mengurangi pembentukan kokas didalam

Tube Heater. Suhu operasi adalah 750 – 900 oF tergantung pda keadaan

umpan masuk.

3. Proses Perengkahan Fasa Uap

Pada awalnya proses perengkahan fasa uap diinstalasi untuk

memproduksi gasolin, tetapi akhir-akhir ini sudah ditinggalkan dengan

pertimbangan faktor ekonomis. Karbon padat seperti kokas sering

menumpuk dalam tube heater sehingga menyebabkan kegagalan pada

proses fasa uap. Pada proses ini diperlukan reaktor yang relatif lebih

besar dibandingkan dengan reaktor pada perengkahan fasa campuran.

Perengkahan fasa uap seperti yang terlihat pada Gambar 8.3,

proses konversi termis berlangsung pada suhu tinggi sekitar 1000 - 1100 oF dan pada tekanan rendah (< 50 psig) dengan waktu reaksi

perengkahan yang singkat sekitar 1 detik. Pada kondisi tersebut reaksi

dehidrogenasi meningkat dengan menghasilkan olefin dan aromatik

101

Page 102: Tek Minyak Bumi

yang lebih banyak sebagai bahan baku industri-industri petrokimia.

Umpan yang dapat direngkah bervariasi mulai dari gas-gas hidrokarbon

sampai ke gas oil.

4. Perengkahan Termis Nafta

Pada proses konversi termis ini dipilih fraksi nafta dengan

bilangan oktan rendah untuk ditingkatkan melalui dekomposisi termis

menjadi bahan bakar yang memiliki kualitas tinggi. Proses ini dirancang

untuk memperbaiki kualitas umpan yang berasal dari minyak berat dari

Catalytic Nafta dan juga minyak-minyak yang tidak terengkah dari

menara fraksionasi minyak mentah. Proses perengkahan termis dari

Catalytic Naphta ini dapat memisahkan naftalen dan parafin sehingga

menghasilkan aromatik berat melalui reaksi kondensasi dan

menghasilkan juga sejumlah besar olefin.

8.2 Perengkahan Katalis

Perengkahan katalis adalah suatu proses pengilangan minyak

yang merubah hidrokarbon bukan gasolin yang mempunyai titik didih

tinggi menjadi komponen-komponen gasolin yang mempunyai titik didih

rendah. Katalis yang digunakan dapat berupa katalis buatan atau yang

aktif secara alami, utamanya mengandung silika atau magnesia silika

dalam bentuk butir, pelet atau mikro sperikal yang halus seperti bubuk.

Katalis dapat ditempatkan pada unggun tetap (fixed bed), unggun

bergerak (moving bed) atau unggun terfluidisasi (fluidized bed). Untuk

komposisi katalis yang sejenis dan kondisi perengkahan yang sama,

maka katalis alam menghasilkan gasoline yang mempunyai kualitas anti

ketukan rendah yang lebih banyak dibandingkan dengan katalis buatan.

Gas Heater

Gas Flash Drum Gas dan

Gasoline ke Stabilisator

102

Page 103: Tek Minyak Bumi

Umpan

Heater Super Heater Minyak

Berat

Recycle Fractionator Reaction Chamber

Gambar 8.3 Diagram Alir Proses Perengkahan Fasa Uap

Umpan minyak dapat bervariasi dari naphta cut dan gas oil

termasuk umpan berat dalam keadaan normal yang akan diperbaiki

kualitasnya sampai ke reduced crude dari berbagai jenis minyak seperti

parafin, naftalen dan aromatik. Namun pada tahun 1970-an terdapat

kecenderungan untuk dapat memanfaatkan residu minyak berat yang

mengandung sulfur dan logam tinggi yang selama ini tidak dilakukan

dengan menggunakan katalis zeolit aktif melalui perbaikan teknik

fluidisasi. Biasanya umpan tersebut disiapkan terlebih dahulu untuk

memisahkan garam-garam dan aspal berat dengan beberapa cara

seperti proses kokas, propane deasphalting, ekstraksi furfural, distilasi

hampa, visbreaking, perengkahan termis, hidrodesulfurisasi.

Variabel-variabel utama dalam proses perengkahan katalis

adalah suhu, tekanan, nisbah katalis-minyak (rasio antara berat katalis

masuk reaktor per jam dengan berat minyak yang diumpankan per jam),

dan space velocity (yaitu berat atau volume minyak yang diumpankan

per jam per berat atau volume katalis dalam zone reaksi).

Kenaikan konversi reaksi dapat dicapai dengan cara :

1. Suhu tinggi

2. Tekanan tinggi

3. Space velocity rendah

4. Nisbah katalis-minyak tinggi

8.2.1 Mekanisme Reaksi Perengkahan Katalis

Reaksi pada proses perengkahan katalis diperkirakan

berlangsung dipermukaan katalis dengan pertimbangan sebagai

berikut :

103

Page 104: Tek Minyak Bumi

1. Parafin direngkah secara istimewa pada ikatannya dimana pecahan-

pecahan yang diproduksi mengandung 3 atau 4 atom karbon. Normal

parafin cenderung direngkah pada ikatan gamma C-C atau tetap

dekat pusat molekul yang menghasilkan metana dan gas-gas dengan

2 atom karbon atau lebih kecil. Rantai panjang cenderung direngkah

serentak pada beberapa tempat.

2. Naftena juga cenderung menghasilkan pecahan-pecahan yang terdiri

dari 3 atau 4 atom karbon dan pecah baik pada cincin maupun

pada rantai, khusus apabila rantai mengandung lebih dari 3 atom

karbon.

3. Pada aromatik yang disubstitusi, ikatan pada cincin secara selektif

diserang, tinggal cincin aromatik yang kosong. Reaksi seperti ini

diperluas jika gugus yang disubstitusi tersebut mengandung lebih

dari 3 atom karbon.

4. Olefin bereaksi seperti parafin, terbentuk reaksi sekunder dan reaksi

samping. Reaksi perengkahan ini sangat cepat sekitar 1000 kali lebih

cepat dari perengkahan termis, jika naftene direngkah pada suhu

500 oC.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa mekanisme reaksi

secara keseluruhan sedikitnya mempunjyai 4 tipe reaksi yaitu :

1. Dekomposisi termis

2. Reaksi katalis primer yang berlangsung pada permukaan katalis

3. Reaksi katalis sekunder berlangsung di antara produk-produknya

4. Pemisahan produk hasil polimerisasi dari reaksi terdahulu seperti

kokas dengan cara penyerapan pada permukaan katalis (adsorpsi).

8.2.2 Macam-Macam Proses Perengkahan Katalis

Berdasarkan cara penanganan katalis maka proses perengkahan

katalis terdiri dari :

1. Unggun tetap (fixed bed) terdiri dari :

Proses Houdry dan Cycloversion Catalytic Cracking

2. Unggun bergerak (moving bed) terdiri dari :

a. Proses Airlift Thermofor Catalytic Cracking (TCC)

b. Proses Houdryflow Catalytic Cracking

104

Page 105: Tek Minyak Bumi

c. Proses Houdresid catalytic Cracking

3. Unggun terfluidisasi (fludized bed) terdiri dari :

Proses Fluidized catalytic Cracking

4. Proses Sekali Jalan (Once Through), terdiri dari satu proses yaitu

Suspensoid Catalytic Cracking.

8.2.3 Katalis Perengkahan

Perbedaan prinsip di antara proses-proses perengkahan katalis

adalah metoda penanganan katalis daripada pemilihan katalis.

Metoda penanganan dan pemilihan katalis akan menentukan

karakteristik katalis apakah dipakai untuk proses unggun terfluidisasi,

proses unggun bergerak atau proses unggun mantap.

Untuk proses unggun terfluidisasi maka katalisnya berbentuk

bubuk halus dengan ukuran 5 - 100 mesh yang stabil pada suhu 875 -

975oF dan tekanan 8 - 10 psig. Nisbah volume katalis / minyak bervariasi

untuk berbagai macam proses, adalah 5/1 sampai 30/1. Namun untuk

proses yang umum beroperasi pada rasio 10/1. Untuk proses unggun

bergerak digunakan katalis berbentuk butir dengan ukuran 1/8 inci

dengan rasio volume katalis / minyak 4/1, sedangkan untuk proses

unggun mantap dipakai katalis berbentuk pelet.

Semua katalis perengkahan yang komersil memakai

pembungkus katalis (insulator catalyst) yang memiliki sifat-sifat asam

protonik yang kuat. Mereka berfungsi sebagai katalis dengan cara

merubah mekanisme proses perengkahan melalui suatu mekanisme

alternatif yang meliputi :

1. Chemisorpsi dengan donor proton pada harga Kp yang tinggi

2. Desorpsi yang dihasilkan dalam perengkahan minyak dan secara

teoritis akan memulihkan kembali aktifitas katalis.

Semua katalis perengkahan diracuni oleh proton yang berasal

dari logam vanadium. Dasar ini diaplikasikan pada katalis perengkahan

apakah menggunakan katalis alam atau katalis buatan. Katalis alam

dipakai kadang-kadang dicampur dengan katalis buatan, karena katalis

buatan proses regenerasinya terlalu cepat sehingga akan menutupi pori-

porinya dan menangkap deposit karbon di dalamnya. Setelah proses

105

Page 106: Tek Minyak Bumi

perengkahan berlangsung maka katalis lama-kelamaan akan kehilangan

aktifitasnya karena diselimuti oleh sulfur. Oleh karena itu diperlukan

proses pengolahan lebih lanjut di dalam generator bagi katalis tersebut

untuk dapat digunakan kembali. Tabel 8.1 memperlihatkan katalis

perengkahan yang umum dipakai dan faktor-faktor kinerjanya.

1. Perengkahan Katalis Unggun Terfluidisasi

Pada proses sistem unggun terfluidisasi (fluidized bed), katalis

berbentuk bubuk halus diangkat ke dalam zone reaksi oleh minyak yang

masuk dan menguap pelan-pelan karena kontak dengan katalis yang

panas. Setelah reaksi berlangsung sempurna, katalis diangkat ke dalam

zona regenerasi oleh udara, dan atau steam. Pada zona-zona reaksi

generasi katalis dijaga dalam keadaan tersuspensi dengan mengalirkan

gas-gas melalui debu katalis, dan sejumlah kecil katalis dialirkan dari

reaktor ke regenerator dan sebaliknya.

Produk yang dihasilkan dari perengkahan ini adalah gasolin,

distilat menengah, olefin ringan, isoparafin, kokas, fuel oil dan gas.

Distribusi dan kualitas produk merupakan fungsi dari komposisi minyak

yang masuk dan jarak titik didihnya, jumlah daur-ulang, tipe katalis,

aktifitas katalis, tingkatan konversi, dan sebagainya. Kondisi normal

dalam reaktor adalah pda 880 – 980 oF, tekanan 10 – 16 psig, space

velocity 1,0 – 3,0 dan rasio katalis-minyak adalah 8,0 – 12,0 berbanding

1,0. Suhu dan tekanan regenerasi adalah 1050 – 1100 oF dan 8 – 10

psig. Umpan untuk FCC ini adalah campuran gas oil dan reduced crude

atau long residu.

Tabel 8.1 Faktor Kinerja Katalis Perengkahan

Katalis KinerjaHasil yang diperoleh pada

Perengkahan 900 oFRasio

CO2/CO dalam

Flue Gas% Vol

GasolinKokas ON

Gasolin

Buatan :SilikaAlumina

SilikaMagnesia

Menghasilkan gasolin ON >>>Menghasilkan gasolin lebihbanyak

43

49

4,2

4,1

95,8

92,8

1,0 – 1,2

1,6 – 2,0

106

Page 107: Tek Minyak Bumi

Alam : Tanah Bentonit

Tanah Kaolin

Stabilitas tinggi

Sama dengan silika alumina, kecuali stabilitas tinggi

46,5

---

4,4

---

94,7

---

1,7 – 2,2

---

a. FCCU Model IV

Proses ini dilisensi oleh ESSO Research And Engineering Co

sebagai modifikasi dari proses sebelumnya. Katalis ditransfer di antara

reaktor dan generator dalam saluran berbentuk U dengan bantuan

udara dan steam. Unit komersil model IV ini pertama dipasang pada

kilang Pan-AM Southern Co pada tahun 1952. Model IV dirancang

dengan elevasi rendah, sedangkan model III yang dirancang pda tahun

1947 dengan tekanan berimbang. Model II pada tahun 1944 dirancang

dengan aliran ke bawah (downflow), dan model I dirancang dengan

aliran ke atas (upflow) pada tahun 1941.

b. Proses Orthoflow

Proses ini dilisensi oleh M.W. Kellogg Co, dirancang

menggunakan satu vessel (reactor-regenerator) yang memberi

kemungkinan aliran katalis lurus sehingga mengurangi erosi karena

aliran dalam pipa bengkok. Proses orthoflow yang komersil dirancang

dalam tiga tipe ; Model A dan C dengan regenerator di bawah reactor,

dan model B dengan regenerator di atas reaktor. Pada semua tipe seksi

stripping katalis terletak antara reaktor dan generator. Kondisi operasi

pada umumnya adalah sebagai berikut : pada reaktor 885 – 950 oF, 8 –

20 psig dan pada regenerator 1050 – 1200 oF, 15 – 30 psig. Ratio

katalis–minyak adalah 6 – 20 berbanding 1. Kecepatan aliran (space

velocity) (1 – 16) : 1,0.

c. Proses UOP

Proses ini dilisensi oleh Universal Oil Product Co, dirancang

dengan satu vessel dimana reaktor berada di atas regenerator.

Keistimewaan proses ini adalah:

107

Page 108: Tek Minyak Bumi

Menghapuskan tempat udara naik (air-riser) dengan adanya

expansion joint

Menghapuskan penopang baja struktur terhadap vessel

Mengurangi ukuran saluran udara dalam regenerator karena

memakai tekanan operasi 15 – 18 psig.

Unit pertama dipasang pada kilang Aurora Gasoline Co di Detroit pada

tahun 1947.

d. Proses Shell 2 Tingkat

Proses dua tingkat ini ditemukan oleh Shell Development Co

untuk memperbesar distribusi produk. Mula-mula umpan dikontakkan

dengan katalis pada reaktor tingkat pertama, dimana fluidisasi katalis

dan uap mengalir berlawanan arah. Diagram alir proses ini dapat dilihat

pada Gambar 8.4.

1st Stage Fractionator Produk Ringan Tk. 1

1st Stage Tk. 2 Reactor Distilat

Flue Stripper Gas

Steam Udara Umpan Regenerator 2nd Stage 2nd Stage Reactor Fractionator Gambar 8.4 Diagram Air Proses Shell 2 Tingkat

2. Proses Perengkahan Katalis Unggun Bergerak

Pada proses-proses unggun bergerak, katalis mengalir pada

zona minyak sehingga terjadi reaksi, dan kemudian terus ke zona

regenerasi dimana udara secara terus-menerus membakar kokas yang

menempel pada katalis. Katalis dalam bentuk butir ataupun pelet

108

Page 109: Tek Minyak Bumi

diangkat oleh udara ke posisi yang lebih tinggi lalu mengalir ke bawah

secara gravitasi melalui zona-zona reaksi dan regenerasi.

a. Proses Airlift Thermofor

Proses ini dilisensi oleh Mobil Oil Co, merupakan proses kontinyu

unggun bergerak dari reaktor ke regenerator untuk konversi gas oil

berat menjadi gas oil ringan berkualitas tinggi dan distilat sedang untuk

fuel oil. Kondisi operasi pada reaktor yaitu suhu sekitar 840 – 920 oF,

tekanan 10 – 15 psig, space velocity 1,0 – 2,5 v/hr/v, rasio katalis minyak

3,0 – 6,0 berbanding 1. Unit Airlift Thermofor yang sekarang ini

merupakan penyederhanaan dari unit TCC yang pertama diperkenalkan

pada tahun 1943. Instalasi komersil pertama proses Airlift Thermofor

dibangun pada kilang Mobil Oil pada tahun 1950.

b. Proses Houdresid

Proses ini menggunakan variasi unggun katalis bergerak yang

kontinyu dirancang untuk mendapatkan produk yang banyak dari

gasoline beroktan tinggi dan distilat ringan berasal dari umpan reduced

crude. Proses ini asalnya dilisensi oleh Houdry Process and Chemical Co,

tetapi tidak lama dilisensikan. Diagram alir proses dapat dilihat pada

Gambar 8.5. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang Sun Oil Co

di Ontario pada tahun 1954.

3. Perengkahan Katalis Unggun Tetap

Pada proses unggun tetap digunakan sejumlah Chamber yang

berisi katalis yang dipasang secara seri yang digunakan bergantian

untuk reaksi dan untuk regenerasi.

a. Proses Houdry

Proses ini adalah proses siklus katalis pada unggun tetap yang

dapat diregenerasi untuk mengubah umpan distilat menjadi gasolin,

distilat-distilat ringan dan berat, kokas, butan-butilen, dan fuel gas.

Kondisi operasi pada reaktor adalah suhu 840 – 875 oF, tekanan 7 – 30

psig, dan space velocity 1,0 – 2,0 v/hr/v.

109

Page 110: Tek Minyak Bumi

Siklus pada proses ini terdiri dari :

On stream 10 menit

Purging 5 menit

Regenerasi 10 menit

Steam purging 5 menit

Pada awalnya proses ini adalah yang pertama dari perengkahan katalis

yang ada sekarang. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang

Socony Vacuum Oil Co (sekarang Mobil Oil Co) di New Jersey pada tahun

1936. Diagram alir dapat dilihat pada Gambar 8.6.

Crude Tower Recyle Produk Katalis Ringan Distilat Menengah

Umpan

Furnace Houdresid Furnace Fuel Oil Reactor Crude Synthesis Tower Gambar 8.5 Diagram Alir Proses Houdresid

b. Proses Suspensoid

Proses ini adalah proses katalis sekali jalan (once through) non

regeneratif, dimana katalis mengalir melalui dapur perengkahan

bersama-sama dengan minyak lalu dipisahkan dari produk fuel oil

dengan filler. Kondisi operasi pada keluaran dapur adalah 450 psia dan

1050 oF pada kondisi regular, sedangkan pada kondisi super adalah 250

psi dan 1090 oF. Instalasi komersil pertama dipasang pada kilang

Imperial Oil Co di Ontario pada tahun 1960, yang diagram alirnya dapat

dilihat pada Gambar 8.7.

Produkke Fraksionator Flue Gas

110

Page 111: Tek Minyak Bumi

Umpan dari Heater Udara

Gambar 8.6 Diagram Alir Proses Perengkahan Katalis Unggun Tetap

Proses ini dikembangkan dan dilisensi bersama antara Cities

Service Research and Development Co dan Hydrcarbon Research Inc.

Proses ini pada dasarnya merupakan teknik hidrogenasi katalis. Proses

ini digunakan untuk meng-upgrade minyak mentah berat masam (sour)

dan residu menjadi distilat-distilat berkualitas tinggi (sweet) sehingga

mengurangi produksi gas- oil.

Hopper Katalis Produk Furnace

Fractionator Umpan

Fuel Oil Berat dan

Katalis ke Filter

Gambar 8.7 Diagram Alir Proses Suspensoid

111

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 112: Tek Minyak Bumi

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat!

1. Jelaskan karakteristik katalis yang dipakai pada proses perengkahan

katalis dan uraikanlah masing-masing keuntungan dan kerugiannya !

2. Apakah perbedaan sirkulasi katalis yang ada pada proses ortho flow

dan yang ada pada proses UOP pada perengkahan katalis

terfluidisasi ?

3. Jelaskan mekanisme proses hydrocraking berdasarkan umpan yang

diolah !

4. Sebutkan macam-macam proses perengkahan yang terdapat di

kilang minyak Pertamina !

5. Sebutkan macam-macam proses coking dan jelaskan perbedaannya !

112

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 113: Tek Minyak Bumi

Pilihlah salah satu jawaban yang benar menurut anda dari beberapa soal di bawah ini dan berilah tanda silang X !

1. Proses perengkahan yang sekaligus menurunkan viskositas dan

jarak didih serta titik tuang dinamakan :

a. Perengkahan termis d. Vibreaking

b. Perengkahan katalis e. Semua salah

c. Perengkahan fasa uap

2. Proses perengkahan yang bertujuan untuk memisahkan nafta dengan

bilangan oktan rendah untuk ditingkatkan melalui dekomposisi

termis dinamakan :

a. Perengkahan selektif d. Perengkahan fasa campuran

b. Perengkahan nafta e. Perengkahan termis

c. Perengkahan termis nafta

3. Produk yang dihasilkan dari suatu proses perengkahan katalis

dengan menggunakan unggun terfluidisasi adalah :

a. Gasoline d. Gas oil

b. Kerosene e. Tar

c. Nafta

4. Proses dengan katalis unggun tetap dengan aktifitas yang tinggi dan

dapat diregenarasi adalah merupakan salah satu keuntungan dari

proses:

a. Proses Gulf-HDS d. Proses Unicracking-JHC

b. Proses Hy-C e. Proses H-G

c. Proses Katalis unggun terfluidisasi

113

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 114: Tek Minyak Bumi

1. Anonim, Buletin 1982. The Kelogg – Phillips HOC Process : Greater Yields and Profit From Heavy Oil Cracking. M.W. Kellog Co.

2. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.

3. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.

4. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw Hill Book Co. Singapore.

5. Lambrix, J.R., Morris, C.S, and Rosenfeld, H.J., Nopember 1979. The Implications of Heavy Oil Cracking. Chem. Eng. Prog.

114

KEGIATAN BELAJAR IX Jurusan

Teknik Kimia

Page 115: Tek Minyak Bumi

PROSES ALKILASI, POLIMERISASI DAN ISOMERISASI

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami mekanisme proses pembuatan komponen dasar

untuk bensin kapal terbang (avgas = aviation gasoline).

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi alkilasi dengan

katalis berdasarkan persyaratan alkilat yang dihasilkan.

2. Mahasiswa mampu menjelaskan dan menggambarkan diagram alir

proses-proses alkilasi katalis.

3. Mahasiswa mampu menguraikan mekanisme reaksi alkilasi termis.

4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir proses-proses alkilasi

termis.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme dan menggambarkan

diagram alir tiap-tiap proses polimerisasi katalis.

6. Mahasiswa mampu menjelaskan peranan katalis dalam proses

polimerisasi katalis, baik yang selektif maupun yang tidak selektif.

7. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja tiap unit yang ada pada

proses polimerisasi termis dengan bantuan diagram alir.

8. Mahasiswa mampu menguraikan proses-proses isomerisasi dan

menguraikan unit-unitnya melalui diagram alir.

115

KEGIATAN BELAJAR IX Jurusan

Teknik Kimia

Page 116: Tek Minyak Bumi

Lembar Informasi IX : Proses Alkilasi, Polimerisasi dan Isomerisasi

9.1 P e n d a h u l u a n

Terminologi alkilasi, apabila dipakai dalam pengertian yang tepat

pada kimia organik, akan berhubungan dengan penambahan suatu

gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul. Kebanyakan reaksi-reaksi

alkilasi dalam kimia organik mencakup reaksi antara hidrokarbon olefin

dengan hidrokarbon aromatik. Senyawa olefin-olefin tersebut akan

membentuk gugus alkil di dalam molekul aromatik.

Di dalam industri minyak bumi sejumlah reaksi-reaksi alkilasi ini

berlangsung secara komersil. Salah satu operasi dalam skala besar

selama perang dunia adalah pembuatan kumen atau isopropil benzena

dengan katalis pada reaksi antara benzena dan propilena. Produk ini

merupakan komponen blending yang berharga untuk pembuatan bensin

pesawat terbang. Sejumlah reaksi alkilasi yang lain juga dilakukan lebih

banyak untuk membuat produk-produk dalam skala kecil seperti

gasoline inhibitor, aditif minyak pelumas dan deterjen sintetis. Referensi

terhadap alkilasi di dalam industri minyak bumi secara umum

menyinggung tentang proses khusus dimana isobutana direaksikan

dengan olefin-olefin. Produk reaksi ini adalah suatu campuran yang

terutama terdiri dari isomer oktan yang disebut sebagai Alkilat. Produk

alkilat ini adalah komponen pencampuran (blending) penting yang

mempunyai angka oktan tinggi, yang dipakai dalam pembuatan bensin

pesawat terbang. Tanpa menggunakan proses ini, maka pembuatan

avgas dalam skala besar selama Perang Dunia II sangat sulit dilakukan.

Jadi tugas unit alkilasi adalah memproduksi alkilat, yang dipakai sebagai

komponen dasar untuk proses pencampuran dalam pembuatan bensin

pesawat terbang. Meskipun demikian alkilasi isobutana dengan olefin

secara teoritis lebih baik daripada polimerisasi, dalam arti mendaya-

gunakan gas-gas hasil perengkahan, karena alkilasi hanya

mengkonsumsi satu molekul olefin yang berharga untuk memproduksi

suatu molekul gasoline. Butilena adalah olefin yang lebih disukai, tetapi

116

Page 117: Tek Minyak Bumi

isobutilena dan propilena lebih baik karena dapat bereaksi semuanya

membentuk alkilat dari isobutana yang tersedia dalam kilang. Proses ini

kadang-kadang dilengkapi dengan polimerisasi pada suhu rendah dan

space velocity yang tinggi untuk mengkonsumsi lebih banyak propilena

dan isobutilena. Hal ini juga akan menyebabkan isomerisasi butena-1

menjadi butena-2..

Secara kimia reaksi alkilasi dapat dilakukan, baik secara termis

maupun dengan bantuan katalis. Reaksi termis memerlukan tekanan

yang sangat tinggi (sekitar 200 – 300 kg/cm2) dan suhu relatif tinggi

untuk konversi kebutuhan komersil. Proses alkilasi termis yang komersil

telah dibangun oleh Phillips Petroleum Co. Proses alkilasi termis ini tidak

diterima secara luas oleh industri minyak bumi karena :

● etilena adalah olefin yang paling sedikit tersedia dan

● prosesnya memerlukan tekanan yang lebih tinggi,

karena alasan tersebut proses alkilasi termis sudah ditinggalkan atau

jarang dilakukan di dalam industri minyak bumi modern.

Sebaliknya alkilasi katalis menawarkan kemungkinan-kemungkinan

pelaksanaan reaksi pada kondisi sedang dan dengan variasi olefin yang

luas dibandingkan dengan alkilasi termis. Suhu reaksi berkisar antara 30

– 105 oF dan tekanan 1 atm - 150 psig. Katalis yang banyak digunakan

secara komersil untuk proses alkilasi ini adalah aluminium khlorida

(AlCl3), asam sulfat (H2SO4) dan asam flluorida (HF). Keunggulan proses

dengan katalis HF dibandingkan dengan katalis-katalis yang lain adalah

karena asam bekas dapat diregenerasi secara ekonomis dan suhu reaksi

dapat lebih tinggi dari pada proses asam sulfat.

9.2 Alkilasi Katalis

Proses alkilasi katalis asam sulfat telah dimulai di Amerika Serikat

pada tahun 1938 oleh Shell Oil Company. Proses alkilasi asam fluorida

diperkenalkan oleh Phillips Petroleum Company pada tahun 1942,

sedangkan proses alkilasi aluminium khlorida dioperasikan oleh Phillip

selama Perang Dunia.

9.2.1 Alkilasi Asam Sulfat

117

Page 118: Tek Minyak Bumi

Pada proses alkilasi asam sulfat, komponen gasolin dengan

angka oktan tinggi dibuat melalui reaksi isobutana dengan olefin.

Butilena merupakan senyawa yang paling umum dipakai, karena produk

yang dihasilkan mempunyai kualitas tinggi dan dapat diperoleh hanya

dengan sedikit asam sulfat dibandingkan dengan olefin lainnya, jika

diproses pada kondisi operasi yang sama.

Di dalam industri minyak bumi, umpan isobutana dan butilena

sebagian besar berasal dari hasil perengkahan berkatalis. Isobutana

sebagian kecil juga terdapat dalam minyak mentah bersama-sama

dengan normal butana.

Reaksi yang terjadi pada alkilasi dengan asam sulfat sebagai katalis

adalah :

CH3 CH3 CH3 CH3 │ │ H2SO4 │ │ H3C─CH─CH3 + H2C═C─CH3 ────→ H3C─C─CH2─CH─CH3 │ CH3

Isobutana Isobutilena 2,2,4 Trimetil Pentana

Umpan butana-butilena (BB) yang berasal dari berbagai operasi

perengkahan adalah suatu campuran isobutilena, butilena-1, butilena-2,

isobutana dan normal butana dengan sedikit butadiena. Semua olefin-

olefin ini masuk ke dalam reaksi akan menghasilkan alkilat. Alkilat

tersebut esensinya merupakan campuran 2,2,4 trimetil pentana ;

2,2,3 trimetil pentana dan 2,3,4 trimetil pentana.

Diagram alir sederhana proses alkilasi asam sulfat dapat dilihat pada

Gambar 9.1.

Reactor C3 C4 Alkilat Refrigerasi Soda Umpan BB Pencuci

Chiller Asam Bekas Acid Separator Asam

118

Page 119: Tek Minyak Bumi

Segar Recycle Isobutana Alkilat Soda Bekas Deisopropanizer Berat Deiso Butanizer Debutanizer Rerun CoulumGambar 9.1 Diagram Alir Proses Alkilasi Asam Sulfat

Secara garis besar unit alkilasi tersebut terdiri dari 3 bagian, yaitu :

1. Bagian Reaktor dan Treating

2. Bagian Pendinginan

3. Bagian Fraksionasi

Umpan masuk reaktor adalah fraksi isobutana yang

konsentrasinya tinggi dengan kemurnian 85 – 90 % (berat), dan stok

olefin yang biasanya campuran fraksi BB dari berbagai hasil operasi

perengkahan dan reforming. Kedua jenis umpan tersebut bila diperlukan

dipanaskan dengan larutan soda untuk memisahkan H2S dan merkaptan

yang terdapat dalam umpan. Kadar soda dalam larutan dicuci.

Pencucian soda (soda settler) dijaga 5 – 6 oBe atau 2 % NaOH. Untuk

menekan terjadinya reaksi samping, terutama reaksi polimerisasi, maka

dipakai umpan isobutana dalam jumlah yang besar, sekitar 4 – 5 kali

jumlah olefin. Di dalam reaktor terjadi daur-ulang antara isobutana dan

asam sulfat jenuh dengan isobutana yang akan menaikkan nisbah

isobutana/olefin di dalam reaktor menjadi 400 – 500.

Jika menggunakan asam sulfat sebagai katalis, maka reaksi harus terjadi

pada suhu rendah untuk menekan reaksi berkelanjutan atau

polimerisasi. Suhu reaktor biasanya dijaga sekitar 7 oC atau 45 oF,

dimana suhu operasi beragam antara 0 – 20 oC atau 32 – 68 oF. Operasi

pada suhu di bawah 0 oC tidak menarik karena dapat menaikkan

viskositas emulsi campuran asam/hidrokarbon dan memberi

kemungkinan terjadinya pembekuan asam sehingga menyulitkan dalam

operasinya. Sebaliknya suhu di atas 20 oC juga tidak menarik karena

sangat cenderung mempercepat reaksi polimerisasi yang akan

menyebabkan kenaikan konsumsi asam dan menurunkan yield alkilat.

Tekanan operasi tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi alkilasi.

119

Page 120: Tek Minyak Bumi

Tekanan sistem harus tinggi untuk menjaga hidrokarbon berada dalam

fasa cairan dan perbedaan hidraulik cukup untuk mengatur fluida

mengalir dalam sistem reaktor. Untuk maksud tersebut biasanya reaktor

beroperasi pada tekanan sekitar 7 kg/cm2.

Katalis asam sulfat dengan konsentrasi 98 % (berat) dimasukkan

secara terus menerus atau dengan cara injeksi asam dari belakang.

Nisbah asam dan hidrokarbon di dalam reaktor adalah 1 : 1.

Penambahan asam segar ke dalam reaktor dilakukan apabila

konsentrasinya kurang dari 88 % (berat). Kualitas alkilat, yield alkilat

dan umur katalis asam merupakan fungsi daripada komposisi umpan

masuk dan kondisi operasi dalam reaktor.

Tabel 9.1 memperlihatkan beberapa data yield yang diperoleh apabila

alkilasi isobutana dilaksanakan dengan berbagai olefin yang berbeda.

Yield tersebut secara luas dipengaruhi oleh kondisi operasi, tetapi

mudah terlihat bahwa perbedaan yang sangat besar dalam yield alkilat

terjadi karena menggunakan umpan olefin yang berbeda. Umur katalis

dipertimbangkan dipengaruhi oleh umpan olefin. Berbagai umur katalis

yang dapat diharapkan terlihat pada Tabel 9.1. Pengaruh umpan

olefin terhadap kualitas alkilat dapat dilihat pada Tabel 9.2. Harga-

harga hanya diberikan untuk propilena, butilena dan amilena saja,

karena produk yang diperoleh dari alkilasi polimer butilena adalah sama

dengan yang diperoleh langsung dari butilena.

Tabel 9.1 Umur Katalis untuk Berbagai Umpan Olefin

O l e f i nUmur Asam (bbl alkilat/bbl asam)

Tinggi Rendah Rata-RataB u t i l e n a A m i l e n a P r o p i l e n a Polimer Butilen selektifPolimer Butilen tak selektif

30 16 9 22 15

10 5 5 10 1,5

18 9 7 16 6

Tabel 9.2 Kualitas Berbagai Alkilat

Umpan Olefin

Kinerja Alkilat F-3 Kinerja Alkilat F-4Renda

hTinggi Tipikal Renda

hTinggi Tipikal

Propilen 110,5 120,2 113,3 128,8 142,8 135,2

120

Page 121: Tek Minyak Bumi

aButilenaAmilena

115,8113,3

128,8122,2

122,2118,5

136,3132,9

158,4145,1

146,6138,4

Proses lain yang juga merupakan modifikasi proses alkilasi asam

sulfat adalah alkilasi keluaran refrigerasi (Effluent Refrigeration

Alkylation) dimana dijaga nisbah umpan yang tinggi antara isobutana

dan olefin-olefin seperti propilena, butilena dan amilena untuk

mendapatkan alkilat yang lebih banyak untuk digunakan sebagai

komponen avgas dan bahan bakar motor. Proses ini dikembangkan oleh

Stratford Engineering Corp. Keluaran reaktor dipakai sebagai refrigeran

untuk mengendalikan suhu reaktor (45 – 50 oF) dan pada waktu yang

sama memisahkan isobutana sebagai daur ulang.

9.2.2 Alkilasi Asam Fluorida

Alkilasi menggunakan asam fluorida sebagai katalis telah

dijumpai dalam 2 kelompok operasi pengilangan minyak.

Pemakaian pertama adalah dalam pembuatan komponen dasar untuk

deterjen sintetis. Komponen ini diperoleh dari alkilasi benzena dengan

olefin yang sesuai, seperti propilena tetramer, olefin yang diturunkan

dari perengkahan lilin, dan lain-lain. Alkilasi ini banyak dijumpai dalam

bidang petrokimia.

Pemakaian kedua adalah dalam pembuatan komponen blending untuk

avgas yang berkualitas tinggi melalui alkilasi isobutana dengan

propilena, butilena dan pentilena (amilena).

Proses alkilasi asam fluorida untuk pembuatan komponen dasar

avgas ini telah dikembangkan oleh Phillips Petroleum Company dan oleh

UOP Company. Operasi proses ini sangat sama dengan proses alkilasi

asam sulfat. Perbedaannya yang sangat penting adalah terletak pada

pengolahan asam bekas yang siap dan terus menerus dapat

diregenerasi sehingga konsumsi asam fluorida sangat sedikit.

Regenerasi asam bekas ini dipengaruhi oleh cara distilasi yang

sederhana, dimana asam dapat dipisahkan dari campuran azeotrop H2O-

HF dan polimer yang terbentuk dalam proses alkilasi. Titik didih HF pada

tekanan 1 atm adalah 19,4 oC dan berat jenisnya 0,988. Tanpa proses

121

Page 122: Tek Minyak Bumi

regenerasi, baik air maupun polimer akan terakumulasi di dalam asam

dan akan berpengaruh buruk terhadap yield dan kualitas produk. Asam

yang sudah diregenerasi didaur ulang ke dalam reaktor.

Pada alkilasi isobutana dengan butilena, proses alkilasi HF

memproduksi suatu alkilat yang mengandung 2,2,4 trimetil pentana

yang prosentasenya lebih besar daripada proses alkilasi asam sulfat.

Angka oktan alkilat yang dihasilkan sangat tergatung pada jenis olefin

sebagai berikut :

i-C4H10 + i-C4H8 ───→ Iso oktana (ON = 92 – 94)

i-C4H10 + i-C5H10 ───→ Iso nonana (ON = 90 – 92)

i-C4H10 + i-C3H6 ───→ Iso heptana (ON = 89 – 91)

9.2.3 Alkilasi Asam Posfat

Alkilasi menggunakan katalis asam posfat dimaksudkan untuk

memproduksi isopropil benzena atau kumen dengan mereaksikan

propilena dengan benzena. Katalis asam posfat berbentuk padatan

dapat mengandung campuran kieselguhr, tepung, magnesia, alumina,

seng khlorida, seng oksida dan lain-lain yang dikalsinasi pada suhu 180

– 250 oC. Nisbah benzena dan propilena dijaga pada 6/1 atau lebih

besar, dan yield yang diperoleh sekitar 96 % (v) kumen dan 4 % (v)

adalah alkilat aromatik berat.

9.3 Alkilasi Termis

Alkilasi termis adalah alkilasi yang mengolah etilena yang diikuti

oleh propilena, butena dan isobutilena dengan bantuan panas. Kondisi

operasi proses ini tinggi, suhu sekitar 950 oF dan tekanan sekitar 3000 –

5000 psia. Umpan olefin yang diperkaya seperti tersebut di atas dapat

diproduksi dari proses dekomposisi hidrokarbon yang beroperasi pada

suhu 1200 – 1425 oF dan tekanan 1 atm. Kondisi demikian sangat

memungkinkan untuk pembentukan etilena. Etilena diserap di dalam

isobutana untuk dimasukkan ke unit alkilasi. Dapur alkilasi mengolah

aliran daur ulang isobutana dan cairan yang terdiri dari campuran

etilena dan isobutana yang dimasukkan ke dalam dapur melalui zona

perendaman. Sedikit ter atau material yang mempunyai titik didih di

122

Page 123: Tek Minyak Bumi

atas gasolin dapat dihasilkan karena konsentrasi etilennya rendah dalam

zona reaksi. Diperlukan waktu 2 – 7 detik untuk mencapai suhu 950 oF,

tergantung pada jumlah hidrokarbon yang diolah dan jumlah isobutilena

yang didaur ulang. Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 9.2.

Alkilasi khusus untuk membuat neoheksana telah dikembangkan

oleh Phillips petrleum Co. Alkilasi ini menggunakan etilena dan

isobutana sebagai reaktan untuk membuat neoheksana. Namun proses

ini sudah tidak dipakai lagi semenjak Perang Dunia II. Proses ini tidak

terbatas hanya untuk membuat neoheksana saja.

Campuran etana dan propana direngkah pada suhu sekitar 1400 oF dan tekanan 6 – 8 psig untuk pembentukan propilena yang optimum.

Gas-gas yang terbentuk dibebaskan dari material yang lebih besar dari

C2 melalui scrubber, lalu diikuti dengan kompresi dan pendinginan.

Etilena kemudian diserap oleh cairan isobutana pada suhu -30 oF,

sedangkan gas hidrogen dan metana dipisahkan dari sistem. Campuran

etilena dan isobutana dikompresi sampai menjadi 4000 – 5000 psig

dan ditambahkan isobutana pada dapur alkilasi melalui preheater pada

suhu 950 oF. Nisbah isobutana dan etilena dijaga pada 9/1 atau lebih

pada zona reaksi. Yield dikirim ke menara depropanizer berupa cairan

pada bagian bawah yang menghabiskan 70 % (berat) etana, propana

dan isobutana yang mengandung kira-kira 30 – 40 % neoheksana.

Neoheksana dikarakterisasi sebagai bahan campuran avgas dengan

sifat-sifat yang sempurna dan sangat mudah menerima TEL. Senyawa ini

mempunyai RVP 9,5 psi ; titik didih 121 oF dan angka oktan 95.

H2 & CH4

Umpan i C4 Segar i C4 Gas + Etilen i C4 & C2H4 Compressor Gasoline

Etana/Propana Pompa

123

Page 124: Tek Minyak Bumi

Campuran Umpan etana propana butana

Recycle i C4 Dapur AlkilasiGasoline

NeoheksanaGambar 9.2 Diagram Alir Alkilasi Termis

9.4 Proses Polimerisasi

9.4.1 Polimerisasi Termis

Meskipun tidak seefektif polimerisasi katalis, polimerisasi termis

telah banyak dipakai pada beberapa kilang minyak dan secara khusus

dapat memberdayakan gas-gas jenuh yang tak dapat dipolimerisasi

langsung dengan katalis. Proses polimerisasi termis terdiri dari

perengkahan fasa uap senyawa propana dan butana diikuti dengan

memperpanjang waktu reaksi polimerisasi pada suhu 950 – 1100 oF,

selanjutnya diikuti dengan reaksi-reaksi dekomposisi, depolimerisasi dan

sebagainya. Reaksi perengkahan mula-mula sangat endotermis, tetapi

reaksi pada zona polimerisasi adalah eksotermis.

Propana sangat jarang dipakai sebagai umpan karena harus

dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi meskipun gas ini biasa terikut

dalam aliran daur ulang. Data kecepatan reaksi sangat langka, tetapi

dapat dihitung berdasarkan Persamaan 20-12 Nelson sebagai berikut :

K2 1 x ---- = ----- ----------- P t P a (1 – x)

Dimana :K2 = tetapan kecepatan reaksi t = waktu, menit P = tekanan, psix = fraksi olefin yang bereaksi selama waktu t menita = fraksi olefin yang terkandung dalam umpan

Polimerisasi termis mengubah C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan

menjadi produk-produk cair hasil kondensasi. Proses ini dapat dipakai

terutama untuk mengolah bensin alam (natural gasoline) yang

mengandung propena dan butena yang berlimpah ruah. Olefin-olefin

tersebut diperoleh dengan cara dekomposisi termis dan polimerisasi

124

Page 125: Tek Minyak Bumi

dengan panas dan bertekanan. Umpan cair dengan tekanan 1200 – 2000

psig dipompakan ke dalam dapur dan dipanaskan menjadi 975 – 1100 oF. Keluaran dari dapur didinginkan dan distabilisasi, polimer gasolin

dipisahkan dengan cara fraksionasi. Gas yang keluar dari stabilizer

dikembalikan ke pemisah uap untuk dipisahkan C3 dan C4 sebagai daur

ulang. Diagram alir proses ini secara sederhana dapat dilihat pada

Gambar 9.3.

Recycle Gas Poligasoline Ringan Poligasoline Berat

Umpan Olefin Fractionator

Dapur Polimerisasi Quench Stabilizer Polimer Berat

Gambar 9.3 Diagram Alir Proses Polimerisasi Termis Proses Kellog

Umpan olefin sebelum masuk ke dapur polimerisasi biasanya

dipersiapkan lebih dahulu melalui pemurnian (feed preparation). Hal ini

dilakukan mengingat gas-gas tersebut mungkin mengandung sulfur atau

asam sulfida, mempunyai tekanan rendah, konsentrasinya kurang atau

tidak stabil.

9.4.2 Polimerisasi Katalis

Polimerisasi ini adalah proses sinambung dimana gas-gas olefin

dikonversi dengan katalis menjadi produk-produk cair hasil kondensasi.

Proses polmerisasi katalis dapat dibagi menjadi :

1 Polimerisasi tak selektif.

2. Polimerisasi selektif.

125

Page 126: Tek Minyak Bumi

Polimerisasi tak Selektif adalah polimerisasi campuran propilena-

propilena dan butilena-butilena, sedangkan polimerisasi antara

propilena-propilena saja atau antara butilena-butilena saja disebut

Polimerisasi Selektif.

Gasolin yang dihasilkan sebagai hasil reaksi adalah 2,2,4 trimetil

pentana atau kodimer yang mempunyai angka oktan tinggi. Kodimer

bila dihidrogenasi dapat menjadi isooktan.

Katalis yang digunakan pada polimerisasi katalis adalah asam

sulfat dan asam posfat dalam berbagai bentuk. Demikian juga silika

alumina, aluminium khlorida, boron trifluorida dan bauksit aktif telah

banyak digunakan sebagai katalis polimerisasi.

Polimerisasi tak Selektif

Polimerisasi tak selektif adalah suatu proses polimerisasi yang

terjadi pada suhu dan tekanan tinggi dengan umpan berupa campuran

hidrokarbon C3 dan C4 menggunakan katalis asam posfat.

Ada tiga modifikasi penggunaan asam posfat sebagai katalis yang

banyak dipakai, adalah :

1. Kuarsa yang dibasahi dengan larutan asam

2. Pelet yang diresapi asam (asam posfat padat) yang diisikan di dalam

chamber

3. Katalis padat berbentuk pelet yang dimuat dalam tube yang dikelilingi

oleh air pendingin di dalam reaktor.

Reaktor polimerisasi ini dijaga pada suhu 190 – 230 oC dan

tekanan sekitar 500 psia. Sebagai tambahan, tembaga piro posfat juga

digunakan secara luas sebagai katalis menghasilkan produk yang

hampir sama dengan asam posfat dengan suhu reaksi yang lebih

rendah.

1. Polimerisasi UOP

Polimerisasi katalis proses UOP adalah proses polimerisasi tak

selektif menggunakan katalis asam posfat yang dijenuhkan di dalam

kieselguhr dan berbentuk pelet. Katalis ditempatkan di dalam tube,

126

Page 127: Tek Minyak Bumi

sedangkan air pendingin berada di dalam shell. Diagram alir sederhana

dari proses UOP ini dapat dilihat pada Gambar 9.4.

Proses polimerisasi UOP terdiri dari 3 seksi pengolahan yaitu :

a. Seksi pembersihan/pemurnian umpan.

Pada seksi ini kotoran yang terdapat dalam umpan dipisahkan

dengan larutan soda dan air karena merupakan racun bagi katalis.

Kotoran utama yang harus dipisahkan adalah senyawa-senyawa

nitrogen asam ataupun basa, lalu senyawa-senyawa belerang dalam

bentuk gas/larutan H2S maupun merkaptan. Senyawa nitrogen yang

bersifat asam (HCN, HOCN dan sebagainya) bila dibiarkan dalam

sistem akan berubah menjadi amoniak dan kemudian amonium

posfat yang akan merusak daya rangsang katalisator (menurunkan

aktifitas katalis) menurut reaksi berikut :

RCN + 2 H2O ───→ RCOOH + NH3

3 NH3 + H3PO4 ───→ (NH4)3PO4

Senyawa nitrogen asam ini dapat dihilangkan dengan larutan soda,

sedangkan senyawa nitrogen basa (NH3 dan amina-amina) dapat

dihilangkan dengan mencucinya menggunakan air.

Senyawa-senyawa sulfur (H2S dan merkaptan-merkaptan) bila tidak

dibuang akan berubah menjadi senyawa-senyawa yang sulit

dihilangkan dari polimer gasolin dan akan menyebabkan turunnya

angka oktan. Senyawa-senyawa sulfur ini bersifat asam dan dapat

dihilangkan dengan larutan soda.

b. Seksi reaktor.

Umpan hidrokarbon (campuran propilena/butilena) yang sudah

dibersihkan dan dipanaskan secukupnya direaksikan dalam reaktor.

Tipe reaktor UOP ada 2 macam, yaitu tipe shell & tube heat

exchanger dan chamber. Reaksi polimerisasi adalah reaksi

eksotermis sehingga diperlukan air untuk menyerap panas yang

terjadi dan juga berfungsi sebagai pengatur suhu reaktor yang

dikendalikan oleh tekanan kukus (steam) dari steam drum.

Variabel proses yang mempengaruhi reaksi di dalam reaktor adalah

suhu sekitar 430 oF, tekanan operasi 1000 – 1100 psig, kadar olefin di

dalam umpan 35 – 45 % dan kecepatan aliran olefin pada permukaan

127

Page 128: Tek Minyak Bumi

katalis (space velocity) dirancang 0,28 galon umpan/jam per lb

katalis.

Propana Butana Pencucian Air

Pencucian Soda

Umpan C3/C4

Polimer Reactor Depropanizer Debutanizer

Gambar 9.4 Diagram Alir Polimerisasi tak Selektif Proses UOP

c. Seksi pemisahan hasil-hasil reaksi.

Campuran hasil reaksi yang keluar dari dasar reaktor didinginkan dan

tekanannya diturunkan menjadi 300 psig sebelum masuk ke seksi

pemisahan. Campuran hasil reaksi pertama kali dimasukkan ke

dalam menara depropanizer untuk memisahkan propana dan gas-gas

lain yang lebih ringan. Senyawa yang lebih berat dari propana akan

keluar dari dasar menara dan selanjutnya dikirim ke menara

butanizer untuk memisahkan fraksi butana yang lebih ringan. Fraksi

yang lebih berat dari butana adalah polimer gasolin dengan RVP 8 psi

dan FBP 400 – 420 oF.

Polimerisasi Selektif

Polimerisasi selektif adalah proses polimerisasi yang

menggunakan umpan hanya fraksi C4 saja atau fraksi C3 saja yang

berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan

polimerisasi tak selektif.

128

Page 129: Tek Minyak Bumi

9.5 Proses Isomerisasi

Dewasa ini penggunaan proses isomerisasi dalam kilang minyak

bumi dimaksudkan untuk menyediakan tambahan umpan untuk alkilasi

atau fraksi dengan angka oktan tinggi untuk blending gasolin. Proses

isomerisasi adalah proses dimana parafin rantai lurus dikonversi menjadi

senyawa-senyawa rantai cabang secara sinambung dengan

menggunakan katalis.Aluminium khlorida adalah katalis yang tidak

dapat diregenerasi dipakai dengan berbagai atau logam lain adalah

katalis padat yang dapat diregenerasi berada dalam unggun tetap.

Kondisi operasi beragam tergantung pada prosesnya sendiri dan umpan

masuk, yaitu 100 – 950 oF dan tekanan 150 – 1000 psig.

Perkembangan proses isomerisasi dalam dunia industri

berlangsung sangat lambat. Hal ini disebabkan karena tingginya biaya

penanganan katalis yang korosif dan biaya pemisahan isomer-isomer

hidrokarbon yang mengandung 5 atau lebih atom karbon. Namun

karena adanya peningkatan kebutuhan terhadap bahan bakar yang

mempunyai angka oktan tinggi, maka proses isomerisasi ini terus

dikembangkan.

Macam-macam proses isomerisasi adalah :

1. Isomerisasi dengan katalis aluminium khlorida.

2. Isomerisasi dengan katalis logam mulia.

9.5.1 Isomerisasi dengan Katalis Aluminium Khlorida

Proses yang biasa dilakukan adalah isomerisasi butana menjadi

isobutana, pentana menjadi isopentana, nafta atau fraksi n-heksana

menjadi isoheksana.

Pada proses-proses tersebut aluminium khlorida digunakan dalam

beberapa cara yaitu :

a. Bersama dengan asam khlorida anhidrat membentuk slurry atau

cairan kompleks.

b. Berada dalam butiran alumina atau bauksit.

c. Dilarutkan dalam PbCl3 cair.

129

Page 130: Tek Minyak Bumi

Katalis aluminium khlorida adalah katalis yang tidak dapat diregenerasi,

tetapi dapat diperoleh kembali dalam sistem cairan. Salah satu proses

isomerisasi dengan katalis aluminium khlorida dapat dilihat pada

Gambar 9.5.

Make-up HCl Make-up H2

Recycle Gas Vent

Acid Stripper

Umpan Separator Iso Segar Parafin Catalyst Recovery AlCl3

Recycle n-Parafin Super Fractionator

Sludge

Gambar 9.5 Diagram Allir Proses Isomerisasi Aluminium Khlorida

Kondisi operasi 240 – 250 oF, tekanan 200 – 300 psig dan space

velocity adalah 1 – 2 /jam. Waktu tinggal di dalam reaktor adalah 10 – 40

menit, sehingga dicapai konversi 50 % untuk butana, 55 – 60 % untuk

pentana.

9.5.2 Isomerisasi dengan Katalis Logam Mulia

Katalis yang digunakan adalah platina atau logam-logam lain

berada dalam unggun tetap dan dapat diregenerasi. Kondisi operasi

bervariasi tergantung pada proses dan umpan yang dipakai, yaitu suhu

100 – 900 oF dan tekanan 150 – 1000 psig. Proses ini dikenal dengan

nama Isomerisasi Penex. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada

Gambar 9.6.

130

Page 131: Tek Minyak Bumi

Produk Isoparafin Recycle H2 H2 Segar C4<

Umpan Vent Segar Degasser Heater Separator Reactor

Recycle Product

Gambar 9.6 Diagram Alir Proses Isomerisasi Logam Mulia

131

Page 132: Tek Minyak Bumi

A. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Buat suatu reaksi proses alkilasi dengan menggunakan katalis dari

suatu kilang minyak !

2. Buat suatu reaksi sederhana alkilasi termis !

3. Buatlah suatu diagram alir sederhana proses polimerisasi katalis

dari kilang minyak !

B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan memberikan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !

1…… Penambahan suatu gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul

A. Polimerisasi

2…… Yang pertama kali mengembangkan proses katalis asam sulfat

B. Platina

3. …. Yang pertama kali mengembangkan proses katalis asam fluorida

C. Alkilasi

4…… Produk yang dihasilkan dari proses alkilasi asam sulfat

D. Shell Oil

5. …. Proses alkilasi yang dikembangkan oleh Kellog

E. Polimerisasi Termis

6…….

Alkilasi yang mengubah etilen yang diikuti oleh propilen, buten dan isobutene dengan bantuan panas.

F. Cascade Sulfuric Acid

7. …..

Proses pengubahan C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan mejadi produk cair hasil kondensasi

G. 2,2,4 Iso Butan

8…… Polimerisasi antara propilena-propilena saja butilena-biutilena saja tanpa menggunakan katalis

H. Isomerisasi.

9…… Proses dimana parafin rantai lurus dikonversikan menjadi senyawa-senyawa rantai cabang

I. Alkilasi Termis

10..….

Katalis logam mulia yang sering dipergunakan pada proses isomerisasi

J. Polimerisasi AktifK. Philips

132

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 133: Tek Minyak Bumi

A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Apakah yang dimaksud dengan alkilasi, polimerisasi dan

isomerisasi, jelaskan !

2. Untuk apa diperlukannya katalis pada proses alkilasi dan

polimerisasi?

3. Apakah perbedaan isomerisasi dengan katalis Al2O3 dan

isomerisasi dengan katalis logam mulia ?

4. Akibat apakah yang ditimbulkan oleh senyawa-senyawa pengotor

terhadap aktifitas katalis ?

B. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah !

1. Penambahan suatu gugus radikal alkil ke dalam suatu molekul dinamakan alkilasi ………

2. Pada proses alkilasi termis tidak memerlukan tekanan dalam memproduksi etilennya. ……….

3. Suhu reaktor yang diizinkan pada proses alkilasi katalis dengan menggunakan asam sulfat adalah 70 oC ………

4. Reaktor pada proses alkilasi asam sulfat berbentuk horizontal, sedangkan pada proses Kellog adalah vertikal. ………

5. Yang mengembangkan proses alkilasi aluminium khlorida adalah Philips ………

6. Alkilasi menggunakan katalis asam posfat dimaksudkan untuk memproduksi isopropil benzena.

………

7. Polimerisasi termis merupakan perengkahan fasa uap dimana senyawa propena dan butena direaksikan secara endotermis. ………

8. Polimerisasi termis adalah menubah C4 dan gas-gas kilang yang lebih ringan menjadi produk cair hasil kondensasi. ………

9. Pada proses polimerisasi UOP senyawa nitrogen yang dihasilkan dapat diproses menghasilkan ………

133

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 134: Tek Minyak Bumi

asam.10. Sebelum dipergunakan sebagai katalis Aluminium

Khlorida dilarutkan terlebih dahulu dalam PbCl3

cair. ………

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. Graham, W,A., 1982. Alkylation Integrated Acid Plant. Hydrocarbon Processing.

5. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

134

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 135: Tek Minyak Bumi

PROSES REFORMING

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami fungsi dan operasi unit reforming untuk

pengolahan komponen blending gasolin yang mempunyai oktan tinggi.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme dan prinsip kerja unit

reforming termis berdasarkan diagram alirnya.

2. Mahasiswa mampu menguraikan bagian-bagian operasi dari diagram

alir pada pengolahan reforming termis.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi dan peranan

katalis pada pengolahan reforming.

4. Mahasiswa mampu membuat diagram alir salah satu proses pada

pengolahan reforming katalis berdasarkan skema uraian proses dan

kondisi operasinya.

135

KEGIATAN BELAJAR X Jurusan

Teknik Kimia

Page 136: Tek Minyak Bumi

Lembar Informasi X : Proses Reforming

10.1 Pendahuluan

Reforming adalah suatu proses untuk merubah struktur senyawa

hidrokarbon dalam fraksi minyak menjadi komponen blending gasolin

yang mempunyai oktan tinggi. Perubahan susunan struktur molekul

yang terjadi paling dominan dalam reaksi tersebut adalah dehidrogenasi

naftena membentuk aromatik menurut reaksi berikut :

CH / \\ HC CH H3C – (CH2)4 – CH3 ───→ ║ │ + 4 H2

HC CH \ // CH

Macam-macam proses reforming :

1. Reforming Termis, terdiri dari :

Proses polyforming

2. Reforming Katalis, terdiri dari :

a. Katalis Unggun Diam

● reaktor tanpa swing, terdiri dari :

Proses Catforming

Proses Houdriforming

Proses Platforming

Proses Sinclair-Baker

Proses Platinum

136

KEGIATAN BELAJAR X Jurusan

Teknik Kimia

Page 137: Tek Minyak Bumi

● reaktor dengan swing, terdiri dari :

Proses Hydroforming

Proses Powerforming

Proses Ultraforming

b. Katalis Unggun Bergerak, terdiri dari :

● Proses hyperforming

● Proses thermofor (TCR)

c. Katalis Unggun Terfluidisasi, terdiri dari :

● Proses Fluid Hydroforming

d. Reforming dengan daur ulang, terdiri dari :

● Proses Iso-Plus Houdriforming

● Proses Reforming

10.2 Reforming Termis

Proses secara termis yang sinambung digunakan untuk

mengubah molekul melalui penyusunan kembali nafta dan gasolin

berkualitas anti ketuk yang rendah menjadi komponen gasolin yang

mempunyai angka oktan tinggi. Produk sekunder dari proses ini meliputi

gas-gas olefin untuk umpan polimerisasi dan tar yang digunakan untuk

minyak bakar berat.

Peralatan reforming termis mirip dengan peralatan perengkahan

termis, dengan sedikit modifikasi para ahli kilang menggunakan

peralatan yang sama untuk kedua proses tersebut. Diagram alir

sederhana proses reforming termis dapart dilihat pada Gambar 10.1.

Sama dengan umpan reforming katalis, tipe umpan reforming adalah

nafta ringan (virgin nafta) yang mempunyai IBP 200 – 250 oF dan FBP

300 – 400 oF. Gasolin alam dan fraksi perengkahan dapat digunakan

sebagai umpan. Suhu keluar seksi pemanas adalah 950 – 1100 oF pada

tekanan 400 – 1000 psig. Nafta dari aliran samping fraksionator

ditambahkan ke effluent heater untuk menahan reaksi dekomposisi

yang sangat ekstensif. Proses reforming termis masuk ke dalam kilang

secara komersil pada tahun 1930. Proses ini dirancang oleh UOP Co.

10.2.1 Proses Polyforming

137

Page 138: Tek Minyak Bumi

Proses ini merupakan proses termis yang sinambung merubah

nafta ringan (straight run) dan/atau gas oil bersama-sama dengan gas-

gas hidrokarbon sangat ringan (dominan C3 dan C4) menjadi mogas yang

mempunyai oktan tinggi dan fuel oil. Diagram alir proses ini dapat dilihat

pada Gambar 10.2.

Gas dan Gasoline ke Stabilizer

Heater Flash Chamber & Fractionator Umpan Nafta

Quench Polimer Berat ke Stripper Stream

Gambar 10.1 Diagram Alir Proses Reforming Termis

Stabilizer Gas Evaporator & Bubble Tower

Gas Umpan Nafta Flash Absorber Tower Heater Umpan Quench Gas Cair Fuel Oil Gasoline

Gambar 10.2 Diagram Alir Proses Polyforming

Operasi dari proses ini meliputi pemasukan umpan nafta (virgin)

ke dalam absorber untuk mengambil propana (recovery C3 80 – 90 %)

dan gas-gas berat. Tekanan pada aliran campuran umpan adalah 1000 –

1500 psig. Aliran quench di bagian bawah evaporator adalah 1020 –

1120 oF turun menjadi 650 – 700 oF. Tekanan evaporator sekitar 400

138

Page 139: Tek Minyak Bumi

psig. Bagian lain dari bawah evaporator di-flash untuk mendapatkan fuel

oil dan gas, sedangkan overhead evaporator dikirim ke stabilizer dimana

gas-gas yang dapat dikondensasi dipisahkan dari produk gasolin untuk

dipakai kembali di absorber bersama dengan umpan gas cair. Proses

polyforming ini dikembangkan oleh Gulf Oil Corp pada tahun 1940.

Proses ini sudah tidak digunakan lagi dan diganti oleh reforming katalis.

10.3 Reforming Katalis

Reforming katalis merupakan suatu proses untuk meningkatkan

kualitas berbagai macam nafta (virgin, thermal dan catalytic cracking)

yang mempunyai oktan rendah menjadi komponen-komponen yang

mempunyai oktan tinggi untuk blending mogas atau avgas, atau

digunakan untuk bahan baku petrokimia yaitu pengolahan aromatik

untuk memproduksi BTX (benzene-toluene-xylene). Pada proses

reforming ini volatility minyak dinaikkan dan kandungan sulfurnya

dikurangi. Perbaikan bilangan oktan virgin naphta adalah dari 20

menjadi 50 RON tanpa menggunakan pengungkit timbal. Proses

reforming katalis yang komersil dapat diklasifikasikan sebagai proses

sinambung, semi regeneratif dan siklus tergantung pada metoda dan

frekuensi regenerasi katalis, yang secara luas dikelompokkan menjadi :

1. Proses katalis unggun bergerak.

2. Proses katalis unggun diam.

3. Proses katalis unggun terfluidisasi.

Proses unggun bergerak dan terfluidisasi menggunakan katalis

tipe logam oksida yang tidak murni (katalis platina dan molibdenum),

dilengkapi dengan unit regenerasi terpisah, sedangkan proses unggun

diam menggunakan katalis tipe platina dalam unit yang dilengkapi untuk

sirkulasi, tanpa regenerasi atau kadang-kadang dengan regenerasi.

Pada kenyataannya hampir 95 % kilang minyak menggunakan unggun

diam.

Mekanisme reaksi yang terjadi adalah :

1. Dehidrogenasi naftena

C6H12 ===== C6H6 + 3 H2

Sikloheksana Benzena

139

Page 140: Tek Minyak Bumi

2. Dehidrosiklisasi parafin

H3C - (CH2)4 - CH3 ===== C6H6 + 4 H2 Heksana Benzena

3. Isomerisasi parafin

H3C – (CH2)5 – CH3 ===== H3C – CH – (CH2)3 – CH3

Heptana │ CH3

2-Metil Heksana

4. Dehidro-isomerisasi naftena

H3C – C5H8 – CH3 ===== H11C6 – CH3 ===== H5C6 – CH3 + 3 H2

1,2-Dimetil Siklopentana Metil Sikloheksana Toluena

5. Hydrocracking parafin CH3

│ C10H22 + H2 ==== H3C – (CH2)3 – CH3 + H3C – CH2 – CH – CH3

n-Dekana Pentana Isopentana

6. Desulfurisasi H4C4S + 4 H2 ===== C4H10 + H2S

Tiofen Butana

7. Penjenuhan olefin (hidrogenasi olefin)

C5H10 + H2 ===== C5H12

Pentena Pentana

Reaksi dehidrogenasi naftena terjadi sangat cepat dan reaksi

isomerisasi parafin dan dehidro-isomerisasi naftena juga berlangsung

cepat, dengan demikian reaksi-reaksi tersebut sangat menonjol,

sedangkan reaksi-reaksi yang lambat seperti siklisasi dan hydrocracking

menjadi penting terutama pada kondisi-kondisi yang keras seperti space

velocity yang rendah, tekanan tinggi dan suhu tinggi. Reaksi

hydrocracking sebagaimana juga reaksi-reaksi dehidrogenasi dan

isomerisasi biasanya tidak diinginkan karena akan menyebabkan deposit

karbon (kokas), penurunan produk hidrogen dan yield produk cair

rendah, dengan umpan yang kaya parafin dapat dilakukan

hydrocracking secara besar-besaran. Tekanan yang rendah dapat

mendorong reaksi-reaksi dehidrogenasi dan siklisasi, tetapi pada kondisi

140

Page 141: Tek Minyak Bumi

yang sedang dapat menekan terjadinya reaksi hydrocracking. Operasi

pada 900 psi akan menyebabkan sekitar dua kali lebih banyak terjadi

hydrocracking seperti terjadi pada tekanan 500 psi.

Meskipun hidrogen lebih banyak dihasilkan pada tekanan rendah

(200 psig), tekanan parsiel hidrogen relatif lebih rendah yang memberi

kemungkinan kecenderungan terjadinya reaksi hydrocracking yang

menghasilkan kokas. Ditinjau dari cara meregenerasi katalis maka

reforming katalis diklasifikasikan menjadi proses sinambung, semi

regeneratif dan siklus. Pertumbuhan yang cepat terhadap pemakaian

reforming katalis dalam industri minyak bumi terjadi pada kurun waktu

1953 - 1959. Namun mulai tahun 1970-an seiring dengan perbaikan

terhadap angka oktan bensin menjadi RON 98, maka katalispun

mengalami perubahan tidak lagi hanya berbasis platina tetapi juga

mengandung renium (katalis UOP R-16 dan R-20). Pada saat ini

kenaikan yang pesat dari produksi reforming katalis disebabkan karena

adanya pemakaian umpan baru selain daripada virgin naphta, yaitu light

naphta dari Timur Tengah.

10.3.1 Proses Reforming Unggun Bergerak

Proses unggun bergerak ini menggunakan reaktor tunggal yang

berisi katalis yang dapat diregenerasi secara sinambung. Katalis yang

dipakai adalah campuran oksida logam berbentuk butir atau pelet yang

dapat dipindahkan dari reaktor ke regenerator atau sebaliknya. Umpan

yang dapat diolah tergantung pada jenis katalis yang digunakan, yaitu

mempunyai jarak didih (IBP) sekitar 150 – 175 oF dan FBP 400 – 500 oF.

Proses pendahuluan terhadap umpan biasanya tidak menjadi faktor

yang dipertimbangkan kecuali kalau mengandung air yang akan

menurunkan aktifitas katalis. Diagram alir sederhana proses ini dapat

dilihat pada Gambar 10.3.

Reactor

Kiln Produk

141

Page 142: Tek Minyak Bumi

Udara Recycle Gas Umpan Nafta Elevator Katalis

Gambar 10.3 Diagram Alir Proses Reforming Unggun Bergerak

10.3.2 Proses Reforming Unggun Terfluidisasi

Proses reforming katalis menggunakan unggun terfluidisasi dari

katalis padat, merupakan suatu proses regenerasi yang sinambung

dengan reaktor terpisah ataupun terintegrasi untuk menjaga aktifitas

katalis dengan cara memisahkan kokas dan sulfur. Sebagai umpan

adalah nafta ringan hasil perengkahan atau nafta ringan dicampur

dengan gas daur ulang yang kaya hidrogen. Katalis yang digunakan

adalah molibdat 10 % dalam alumina yang secara material tidak

dipengaruhi oleh arsen, besi, nitrogen atau sulfur dalam jumlah yang

normal. Kondisi operasi dalam reaktor sekitar 200 – 300 psig dan suhu

900 – 950 oF pada space velocity 0,3 – 0,8/jam. Kecepatan gas daur

ulang adalah 4000 – 6000 scf/barel umpan dengan nisbah berat antara

katalis dan minyak adalah 0,5 – 1,5. Kondisi regenerasi yang digunakan

adalah 210 – 310 psig dan suhu 1000 – 1100 oF. Pengolahan

pendahuluan terhadap umpan biasanya tidak dilakukan kecuali untuk

menyesuaikan jarak didih dalam memproduksi aromatik. Keunggulan

proses reforming ini, dapat menghasilkan yield reformat sekitar 70 – 80

% (v) dengan RON 93 – 98. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada

Gambar 10.4.

Flue Gas Produk

Regenerator Reactor

Recycle Gas Udara

142

Page 143: Tek Minyak Bumi

Umpan Nafta

Gambar 10.4 Diagram Alir Proses Unggun Terfluidisasi

A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan prinsip kerja unit reforming termis berdasarkan diagram

alir yang ada pada buku saudara !

2. Apakah perbedaan proses reforming katalis dan reforming

termis ?

3. Buatlah suatu mekanisme reaksi pada proses pengolahan

reforming !

B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !

1. Suatu proses untuk merubah suatu struktur senyawa hidrokarbon

dalam fraksi minyak menjadi komponen blending gasoline yang

mempunyai oktan tinggi dinamakan :

a. Sweetening c. Polimerisasi

b. Reforming d. Hydroreforming.

2. Pengubahan molekul melalui penyusunan kembali nafta dan

gasoline berkualitas anti ketuk yang rendah menjadi komponen

gasoline yang mempunyai angka oktan tinggi adalah :

a. Reforming Katalis c. Reforming Thermis

b. Polyforming d. Hydroforming

143

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 144: Tek Minyak Bumi

3. Pengubahan Nafta ringan atau gas oil bersama-sama dengan gas

hidrokarbon sangat ringan (dominant C4 ) menjadi mogas yang

mempunyai angka oktan tinggi dan fuel oil dinamakan :

a. Reforming Katalis c. Hydroforming

b. Reforming d. Polyforming.

4. C5H10 + H2 adalah :

a. C5H12 c. C6H14

b. C7H16 d. C7H14

5. Salah satu keunggulan proses reforming adalah :

a. Diperolehnya senyawa hidrokarbon dengan RON tinggi.

b. Diperolehnya nafta dengan angka oktan tinggi.

c. Diperolehnya hasil reformat antara 70 - 80 % (v) dengan RON

93 - 98.

d. Diperolehnya nafta ringan 100 %

144

Page 145: Tek Minyak Bumi

A. Selesaikan soal-soal di bawah ini dan jawablah dengan singkat !

1. Buatlah suatu diagram alir sederhana Reforming Termis !

2. Sebutkan macam-macam peralatan yang sering digunakan untuk

proses Reforming Termis !

3. Klasifikasikan juga jenis peralatan operasi proses Reforming !

145

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 146: Tek Minyak Bumi

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. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

146

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 147: Tek Minyak Bumi

PROSES-PROSES MENGGUNAKAN PELARUT

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami proses pengolahan minyak dengan pelarut untuk

menarik aspal dan lilin dari fraksi dan produk-produk minyak pelumas.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaaan 4 dari 6

macam proses penarikan aspal melalui ekstraksi menggunakan

pelarut.

2. Mahasiswa mampu menguraikan salah satu proses

penarikan aspal berdasarkan diagram alir prosesnya.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan proses dewaxing dan

deoiling pada penarikan lilin dari minyak-minyak dasar pelumas.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan proses penarikan lilin menggunakan

pelarut berdasarkan diagram alir masing-masing proses.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan proses-proses

penyulingan minyak pelumas berdasarkan diagram alirnya.

6. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme pemilihan pelarut pada

proses ekstraksi aromatik.

147

KEGIATAN BELAJAR XI Jurusan

Teknik Kimia

Page 148: Tek Minyak Bumi

Lembar Informasi XI : Proses-Proses Menggunakan Pelarut

11.1 Pendahuluan

Proses-proses penyulingan dengan pelarut merupakan

pengolahan fisik saja, baik untuk menghilangkan senyawa-senyawa

pengotor yang ada maupun yang tidak diingini ada dalam minyak yang

akan dipulihkan (recovery). Umpan untuk proses-proses ini dapat berupa

minyak yang mempunyai titik didih tinggi maupun rendah. Umpan yang

mempunyai titik didih tinggi untuk proses ini terdiri dari minyak dan gas-

oil atau minyak-minyak rengkahan katalis. Secara umum dasar proses

yang dipakai sekarang untuk umpan minyak berat dan distilat

menengah diklasifikasikan sebagai :

1. Pengolahan (treating) atau deasphalting, dipakai pada minyak

dengan titik didih penuh seperti gas-oil, dimana pemotongan minyak

pelumas dilakukan. Pelarut adalah pengendap yang membagi umpan

minyak menjadi konstituen-konstituen berdasarkan ukuran molekul.

2. Operasi dewaxing, dipakai pada komponen minyak-minyak pelumas

atau material dengan titik didih penuh, lalu diolah dengan lempung

(clay). Operasi dewaxing sering berkombinasi dengan pembuatan

lilin.

3. Pengolahan (treating) atau penyulingan (refining), dipakai pada

minyak-minyak dengan jarak didih yang sesuai dengan minyak

148

KEGIATAN BELAJAR XI Jurusan

Teknik Kimia

Page 149: Tek Minyak Bumi

pelumas sebagai umpan untuk memisahkan aromatik, naftenik dan

material lain dengan ekstraksi selektif yang berpengaruh terbalik

terhadap indeks viskositas.

Dasar-dasar proses ekstraksi menggunakan pelarut dapat

diklasifikasikan menjadi :

1. Proses penarikan aspal (deasphalting & treating).

2. Proses penarikan lilin (dewaxing).

3. Proses penyulingan minyak pelumas (lube refining) dan ekstraksi

aromatik.

11. 2 Proses Penarikan Aspal

Minyak-minyak pelumas, gas-oil atau distilat menengah yang

direduksi melalui proses ekstraksi ataupun pengendapan pelarut dalam

aspal dan material resin yang terdapat baik dalan larutan maupun

dalam bentuk koloid cenderung dapat membentuk residu karbon dan

kokas. Pada proses tersebut dapat dipisahkan sulfur dan logam berat

dan juga terjadi perbaikan warna minyak. Pelarut yang dipakai untuk

proses penarikan aspal dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu

:

1. Hidrokarbon-hidrokarbon yang mempunyai berat molekul rendah,

terutama propan.

2. Senyawa-senyawa yang dapat dioksidasi seperti alkohol dan ester.

Banyak proses-proses yang mampu memisahkan aspal dari

hidrokarbon telah dilakukan dalam industri minyak dan gas bumi,

sebelum metoda penggunaan pelarut dikembangkan. Distilasi,

penyulingan dengan tanah liat ataupun asam sulfat dan pengolahan

dengan logam khlorida merupakan contoh proses yang telah dikenal.

Penyulingan dengan pelarut, jika dilakukan untuk pengolahan

pendahuluan umpan perengkahan katalis dapat dipertimbangkan

pemakaiannya berkompetisi dengan distilasi hampa, proses cooking dan

visbreaking.

Macam-macam proses penarikan aspal dan lube treating dengan pelarut

:

149

Page 150: Tek Minyak Bumi

1. Ekstraksi furfural ( pengolahan gas-oil dan lube oil)

2. Propane Deasphalting.

3. Propane Decarbonizing.

4. Fraksionasi Propana.

5. Ekstraksi HF.

6. Ekstraksi SO2.

11.2.1 Ekstraksi Furfural (pengolahan gas-oil dan lube-oil)

Ekstraksi dengan furfural proses kontinyu untuk memisahkan

aromatik, nitrogen, sulfur, dan logam-logam organik, senyawa-senyawa

bersifat asam dan tidak stabil dari dalam minyak yang akan berpengaruh

terhadap kualitas pembakaran, kebersihan mesin, dan bilangan setana.

Umpan yang diolah terdiri dari minyak diesel, gas-oil rengkahan katalis,

dan minyak bakar.

Suhu ekstraksi dan rasio pelarut biasanya rendah untuk

pengolahan gas-oil bila dibandingkan dengan pengolahan minyak

pelumas (lube-oil).

Diagram alir sederhana proses ini dapat dilihat pada Gambar 11.1.

Gambar 11.1 Diagram Alir Ekstraksi Furfural untuk Gas-Oil

150

Page 151: Tek Minyak Bumi

Yield dari produk rafinat tergantung pada tipe dan karakteristik

minyak yang diolah dan kualitas yang diingini perbaikannya. Misalnya

yield 82 % diperoleh dari suatu gas-oil yang sulfurnya turun dari 1,12 %

menjadi 0,49 % dan bilangan setana diperbaiki dari 53,2 menjadi 62,9.

Proses ini dilisensi oleh Texaco Development Corp dimana unit komersil

pertama yang dibangun pada tahun 1964.

11.2.2 Propane Deasphalting

Proses ini adalah suatu proses ekstraksi dimana minyak yang

diinginkan dilarutkan dalam pelarut propan dan material yang

mengandung aspal dapat dipisahkan.

Umumnya yang dipakai sebagai umpan adalah minyak mentah

yang telah direduksi dari distilasi hampa (Vacuum Reduced Crude)

dengan berbagai jarak didih untuk di-finishing menjadi aspal dan minyak-

minyak pelumas. Kelarutan minyak dalam propan menurun dengan

naiknya suhu dan sangat dipengaruhi oleh tekanan. Diagram alir proses

ini dapat dilihat pada Gambar 11.2.

Kondisi operasi di menara kontaktor tergantung pada jarak didih

umpan dan sifat-sifat produk yang diingini. Suhu puncak menara

biasanya 130 - 180 oF dan tekanan 400 - 550 psig. Rasio propan-umpan

minyak adalah 6 : 1 sampai 10 : 1. Proses ini dilisensi oleh M.W Kellogg

Co. Unit komersil pertama dibangun pada tahun 1934.

151

Page 152: Tek Minyak Bumi

Gambar 11.2 Diagram Alir Proses Propane Deasphalting

11.2.3 Propane Decarbonizing

Proses ini adalah proses ekstraksi menggunakan pelarut yang

bertujuan untuk memulihkan kembali umpan perengkahan katalis dari

residu berat. Sejak butan secara sendiri-sendiri atau bersama dengan

propan dapat digunakan sebagai pelarut, maka proses ini sering dirujuk

sebagai proses dekarbonisasi pelarut. Minyak yang telah mengalami

proses dekarbonisasi dan demetalisasi dapat di-recovery dari umpan

yang berasal dari topped crude atau vacuum reduced crude. Aliran

proses dan peralatan yang penting sama dengan pengolahan aspal dari

minyak pelumas. Suhu ekstraksi biasanya 150 – 250 oF dengan tekanan

400 - 600 psi. Yield minyak yang didekarbonasi mencapai 40 – 75 %

berasal dari umpan reduced crude. Umpan yang mengandung karbon

(conradson) 12 – 22 % berat diubah menjadi 2 - 5,5 % berat. Proses ini

dilisensi oleh M.W. Kellog.

11.2.4 Fraksionasi Propan

Proses ini adalah proses ekstraksi kontinyu untuk pemisahan

residu hasil dari distilasi hampa menjadi 2 macam atau lebih minyak

pelumas. Proses ini menggunakan propan sebagai pelarut dan

merupakan pengembangan dari proses propane deasphalting. Produk

dari proses ini adalah minyak-minyak yang bersesuaian dengan distilat

152

Page 153: Tek Minyak Bumi

netral yang berat, dan pelumas jernih (bright stock) yang mempunyai

warna lebih baik, residu karbon dan indeks viskositas lebih baik dari

fraksi-fraksi distilasi hampa. Pada proses ini dihasilkan juga aspal.

Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 11.3.

Fraksionator Evaporator Propan

Umpan

Aspal Lube Low Dapur Oil Vis Oil

Tanki Propan Flash Drum Oil Stripper

Gambar 11.3 Diagram Alir Fraksionasi Propan untuk Lube Oil

11.2.5 Ekstraksi HF

Ekstraksi ini adalah proses ekstrasi cair-cair untuk memisahkan

sulfur dan kokas yang terbentuk dari nafta rengkahan, nafta murni (virgin

naphtha), distilat menengah, dan gas oil. Umpan minyak setelah melalui

suatu absorber seperti terlihat pada Gambar 11.4 dikontakkan secara

berlawanan arah dengan cairan HF di dalam menara ekstraksi. Produk

atas berupa rafinat dikirm ke menara stripper untuk pemisahan HF.

Pelarut HF diambil kembali (recovery) dari ekstrak dengan penguapan

dan stripping.

Proses ini relatif tidak sensitif terhadap suhu dan tekanan.

Biasanya suhu yang dipakai adalah 100 – 125 oF dan tekanan di bawah

100 psi. Nisbah pelarut terhadap minyak adalah rendah berkisar antara

153

Page 154: Tek Minyak Bumi

0,15 - 0,3 berbanding 1. Pengolahan kerosin, gas-oil dan recycle-oil

dengan HF akan menghasilkan produk rafinat dengan yield 85 – 95 %

pada pengambilan sulfur 60 – 90 %.

Gambar 11.4 Diagram Alir Proses Ekstrasi HF

11.2.6 Ekstrasi SO2

Proses ini adalah proses ekstraksi cair-cair secara kontinyu,

dipakai untuk pemisahan aromatik dan senyawa-senyawa yang menahan

sulfur dari minyak-minyak dasar naftenik dan parafinik. Umpan yang

dipakai meliputi nafta ringan, kerosen, gas-oil, cycle-oil dari proses

katalis, dan minyak pelumas berat dan menengah. Aplikasi-aplikasi lain

dari proses ini dapat dilihat pada seksi penyulingan minyak pelumas

seperti proses Edeleanu SO2..

Apabila proses digunakan untuk mengolah kerosin maka suhu

operasi dipakai pada 60oF. Yield 65 – 90 % diperoleh pada reduksi sulfur

10 – 70 % dan perbaikan diesel index pada rasio berat solven-minyak

antara 0,25 - 1,0 berbanding 1,0. Pengolahan cycle-oil dari proses

menggunakan katalis dapat menurunkan kokas hasil perengkahan

sebesar 50 % atau lebih.

11.3 Proses Penarikan Lilin

154

Page 155: Tek Minyak Bumi

Proses penarikan lilin dirancang untuk memisahkan lilin dari

minyak-minyak pelumas agar supaya produk memperlihatkan

karakteristik fluiditas yang baik pada suhu rendah (titik tuang rendah).

Mekanisme penarikan lilin oleh pelarut dapat dilakukan, baik pada

pemisahan lilin sebagai padatan yang mengkristal dari larutan minyak

pada suhu rendah maupun pada pemisahan lilin sebagai cairan yang

diekstraksi pada suhu di atas titik leleh lilin melalui pemilihan pelarut

yang istimewa. Metoda yang terakhir tidak dapat berkembang pada unit

komersil. Metoda yang pertama merupakan basis yang sangat penting

dari semua proses penarikan lilin yang ada secara komersil.

Pelarut untuk proses dewaxing haruslah :

● mempunyai aksi pelarutan sempurna yang kokoh terhadap ikatan

hubungan lilin-minyak antara suhu 100 oF dan suhu pendinginan

minimum (chilling) daripada campuran minyak-pelarut

● mempunyai aksi pelarutan sempurna terhadap komponen cairan

normal yang ada pada minyak yang mengandung lilin, tetapi tidak

mempunyai daya pelarutan yang kuat untuk pengendapan lilin pada

suhu pendinginan minimum

● kemudahan memperolehnya dengan harga yang murah

● mempunyai ikatan kimia yang stabil, tidak korosif dan tidak beracun

● mempunyai titik didih yang memenuhi kriteria pemulihannya dari

minyak dan lilin secara distilasi

● tidak dipengaruhi dan mudah dipisahkan dari air

● mempunyai panas laten dan panas jenis karkteristik yang

menyebabkan refrigerasi secara ekonomis

Semua proses dewaxing mempunyai langkah-langkah umum sebagai

berikut :

1. Umpan dikontakkan dengan pelarut

2. Campuran umpan-pelarut didinginkan dan endapan lilin dipisahkan

3. Pelarut dipulihkan dari lilin dan minyak yang sudah ditarik lilinnya,

dapat dipakai kembali

4. Menggunakan refrigerasi dari luar atau dari dalam tergantung pada

tipe proses.

5. Pemisahan lilin dilakukan secara filtrasi atau sentrifugasi.

155

Page 156: Tek Minyak Bumi

Proses penarikan lilin (dewaxing) dengan pelarut sering

dilakukan bersama dengan proses penarikan minyak dari dalam lilin

(deoiling). Proses pelarut modern telah menggantikan metoda lama

yang dimulai dengan pengolahan secara komersil pada pertengahan

tahun 1930. Proses ini meliputi pengendapan (settling) dalam suasana

dingin, saringan tekan (filter press) dan pemusingan (sentrifugasi)

menggunakan nafta.

Macam-macam proses penarikan lilin (dewaxing) adalah :

1. Solvent Dewaxing.

2. Propane Dewaxing.

3. Liquid SO2-Benzene Dewaxing.

4. Separator- Nobel Dewaxing

5. Proses Bari-Sol.

6. Urea Dewaxing.

7. Benzene-Acetone Dewaxing

11.3.1 Solvent Dewaxing

Proses ini sering keliru dengan proses benzol-aseton, yang

menggunakan pelarut tunggal atau campuran kecuali pelarut

hidrokarbon yang mempunyai atom karbon kurang dari 5, yang paling

dipakai sekarang adalah campuran MEK (metil etil keton) dan toluol.

Senyawa-senyawa keton yang lain yang juga dapat dipakai baik secara

sendirian maupun bercampur dengan pelarut aromatik. Contoh pelarut

tunggal yang banyak digunakan adalah metal isobutil keton dan metil

butil normal keton. Komposisi campuran pelarut tergantung pada tipe

umpan yang akan ditarik lilinnya.

Untuk umpan yang lebuh banyak mengandung parafin dapat

ditarik lilinnya dengan pelarut yang mengandung sedikit keton yang

biasanya dipakai untuk penarikan lilin dari umpan yang berasal dari

minyak dasar naftenik dan aspaltik. Penggunaan campuran pelarut ini

adalah suatu contoh dari dua teori yang berlawanan pada solven

dewaxing baik minyak maupun lilin relatif tidak larut dalam satu pelarut

(MEK), sementara itu baik minyak maupun lilin dapat larut dalam semua

perbandingan pelarut lain (benzol dan toluol). Jadi dengan perbandingan

156

Page 157: Tek Minyak Bumi

yang tepat dari dua pelarut yang mempunyai aksi berlawanan dapat

memberi kemungkinan pengaturan terhadap kelarutan lilin. Diagram alir

proses ini dapat dapat dilihat pada Gambar 11.5.

Proses ini dilisensi oleh Texaco Development Corp. Unit pertama telah

dibangun pada tahun 1927.

Gambar 11.5 Diagram Alir Solvent Dewaxing.

11.3.2 Propane Dewaxing

Melalui proses ini, minyak-minyak pelumas dan komponen

blending pelumas dapat diambil lilinnya. Umpan yang diolah berjarak

antara distilasi parafin (viskositas 70 SSU pada 100 oF) sampai ke minyak-

minyak silinder (viskositas 250 SSU pada 210 oF) menghasilkan produk

dengan titik tuang yang rendah sekali. Seperti halnya proses-proses

menggunakan pelarut, propan sebagai proses tunggal yang dapat

digunakan untuk menarik minyak dari lilin (deoiling wax). Minyak yang

ditarik lilinnya menghasilkan yield 60 - 85 % (tergantung kandungan lilin

157

Page 158: Tek Minyak Bumi

dalam minyak) dengan nisbah pelarut-minyak berkisar antara 2,5 - 3,0

berbanding 1,0. Suhu filtrasi berkisar antara 14 sampai -41 oF. Tekanan

operasi 180 - 200 psi. proses ini dilisensi oleh M.W. Kellog Co.

11.3.3 Liquid SO2-Benzene Dewaxing

Proses ini bertujuan untuk menarik lilin dari minyak pelumas

dengan cara memisahkan komponen yang mempunyai indeks viskositas

rendah. Nisbah SO2 cair dan benzene lebih rendah jika dibandingkan

dengan proses yang sama pada penyulingan minyak pelumas. Jumlah

SO2 cair yang dipakai bervariasi antara 15 – 30 %, dibandingkan dengan

50 % pada penyulingan minyak pelumas. Proses ini akan menguntungkan

jika diikuti dengan ekstraksi dengan pelarut SO2 cair-benzene pada

penyulingan minyak pelumas untuk memperbaiki indeks viskositas

melalui pengaturan komposisi pelarut. Penarikan minyak (deoiling) dari

slack wax menjadi lilin dengan titik didih tinggi dapat juga dilakukan

bersama dengan mengatur aliran proses dan variable-variabel lainnya.

11.3.4 Separator-Nobel Dewaxing

Proses ini dirujuk sebagai proses S-N dewaxing atau proses

trikhloroetilen. Pelarut yang digunakan adalah tri khloro etilen

merupakan hidrokarbon yang dikhlorinasi dimana aliran proses sama

dengan diagram alir pada Gambar 12.5. kebanyakan pelarut tersebut

mempunyai berat jenis yang tinggi (>1), sehingga untuk pemisahan lilin

dilakukan dengan sentrifugal (tidak dengan filtrasi). Pada prakteknya

nisbah pelarut-minyak bervariasi 0,67 - 1,5 berbanding 1. Umpan minyak

dan pelarut dikontakkan pada suhu 110 – 120 oF, kemudian campuran ini

didinginkan (chilling) menjadi 5 – 20 oF di bawah titik tuang produk yang

diinginkan. Kecepatan pendinginan bervariasi 8 - 15 oF/jam. Pelarut tri

khloro etilen dipisahkan dari minyak dan lilin dengan distilasi pada suhu

230 oF lalu diikuti dengan steam stripping.

11.3.5 Proses Bari-Sol

Proses penarikan lilin ini sebagaimana proses S-N, memakai

pelarut yang lebih berat, baik dengan minyak yang diolah maupun

dengan lilin yang akan dipisahkan sehingga operasi penarikan lilin

158

Page 159: Tek Minyak Bumi

menggunakan sentrifugal. Pelarut yang digunakan adalah secara

komersial, yaitu campuran etilen dikhloro (78 %) dan benzol (22 %).

Benzol dapat digunakan karena mempunyai daya pelarutan yang rendah

terhadap kandungan minyak pada suhu rendah. Nisbah pelarut-minyak

yang digunakan sekitar 3 berbanding 1. campuran dipanaskan menjadi

110 oF lalu didinginkan sampai –12 oF dan yang kedua adalah –5 sampai

(1 – 20) oF. Pelarut dipisahkan dari fasa minyak dan lilin pada suhu 290 oF.

11.3.6 Urea Dewaxing

Proses ini adalah proses yang sangat selektif, dan berbeda

dengan proses-proses yang lain, yaitu tanpa menggunakan refrigerasi

(chiller). Aliran proses sama seperi diagram alir pada Gambar 11.5.

Umpan dan pelarut urea bercampur secara kontinyu di dalam tangki

berpengaduk. Pada proses ini digunakan aktivator pelarut yang dapat

berupa cair, ester, keton, atau alkohol seperti metanol. Urea dan

aktivator dalam waktu yang singkat akan membentuk suatu gumpalan

dengan lilin parafin dari umpan minyak. Eflfuent dari kontraktor disaring,

minyak yang sudah diambil lilin dipisahkan dari pelarut dengan

penguapan. Urea dan lilin didekomposisi dalam sistem urea recovery.

11.3.7 Benzene-Acetone Dewaxing

Proses ini adalah salah satu pelopor dari proses-proses tipe

benzol-keton seperti MEK-benzol, MEK-toluol yang banyak dipakai dalam

industri pengilangan minyak. Aliran proses umumnya sama dengan

diagram alir pada Gambar 11.5. Uraian proses sama dengan proses

solven dewaxing menggunakan MEK. Proses ini biasanya menggunakan

campuran pelarut aseton dan MEK yang mudah diganti-ganti jika

digunakan dengan benzen. Jumlah aseton yang dibutuhkan untuk

menekan kelarutan lilin di dalam campuran pelarut pada proses

dewaxing dan untuk mendapatkan kecepatan penyaringan yang

memuaskan adalah lebih kecil dibandingkan dengan kebutuhan MEK,

tetapi MEK kurang mampu memisahkan minyak dibandingkan aseton.

Demikian juga titik didih MEK lebih tinggi dari aseton yang cenderung

159

Page 160: Tek Minyak Bumi

bertambah besar, sehingga penguapan akan menyebabkan kehilangan

pelarut aseton.

Lingkungan yang mendukung penggunaan benzen-asetat

sebagai proses komersial pada penarikan lilin dari minyak pelumas (lube

dewaxing) adalah :

1. Langkanya kebutuhan untuk minyak pelumas dengan titik tuang yang

rendah. Konsekuensinya iklim sedang tidak memerlukan titik tuang

pelumas lebih rendah dari 0 oF.

2. Pengolahan yang ekonomis pada operasi pengilangan di daerah iklim

sedang. Unit pabrik seperti itu dapat merecover dalam jumlah besar.

3. Persediaan dan tersedianya benzen dan aseton.

Proses ini telah beroperasi secara komersial pada kilang Elbyn di

Moshaton Yunani pada tahun 1950.

11.4 Produksi Lilin

Proses-proses yang dilakukan untuk memproduksi lilin ditujukan

pada penarikan minyak dari petroleum wax yang pekat (slack wax) yang

merupakan suatu produk dari proses dewaxing. Operasi penarikan

minyak dari lilin ini adalah peristiwa fisik alamiah, yang sama dengan

yang dipakai pada minyak-minyak yang diambil lilinnya dan sering

diubah hanya pada pemilihan kondisi pengolahannya. Minyak yang

dikenal sebagai lilin yang mempunyai titik leleh rendah dipisahkan dari

umpan yang mengandung lilin pekat untuk mendapatkan produk

dengan spesifikasi yang diinginkan. Operasi penarikan minyak dari

dalam lilin kadang-kadang digabungkan dengan operasi penarikan lilin

dari dalam minyak. Slack wax dapat mengandung minyak sekitar 10 –

50 % yang akan dipisahkan dengan sweating atau penyulingan dengan

pelarut.

Penarikan lilin dari umpan residu menghasilkan konsentrat lilin

yang mengandung lilin dengan kristal halus (petrolatum). Penarikan

minyaknya disempurnakan hanya dengan proses yang menggunakan

pelarut, akan menghasilkan produk dengan titik leleh 140 – 200 oF.

Pelarut yang digunakan pada pengkristalan dan produksi lilin sama

dengan proses oil dewaxing, yaitu nafta, benzena-aseton, metil butil

160

Page 161: Tek Minyak Bumi

keton, SO2 cair dan kerosin, propana cair, heksana dan butil asetat. Nafta

biasanya tidak digunakan pada penarikan minyak dari lilin yang

mempunyai kristal halus.

Prosedur produksi lilin dan penarikan minyak dari dalam lilin, terdiri

dari :

1. Wax Fractionation.

2. Wax Manufacturing.

3. Continuous Wax Moulding.

11.4.1 Wax Fractionation

Proses ini adalah proses fisik yang beroperasi untuk

memproduksi lilin dengan kandungan minyak rendah. Produk lilin dapat

dikristalkan dengan berbagai titik leleh, tergantung pada umpan yang

diolah. Lilin kristal dapat diproduksi dengan kandungan minyak kurang

dari 0,5 %. Proses ini sering digabung dengan oil dewaxing dengan dosis

pelarut keseluruhan bervariasi 3,5 – 9,0 berbanding 1. Diagram alir

proses dapat dilihat pada Gambar 11.6. Proses ini dilisensi oleh Texaco

Development Corp.

Gambar 11.6 Diagram Alir Proses Wax Fractionation & Manufacturing

11.4.2 Wax Manufacturing

161

Page 162: Tek Minyak Bumi

Proses tipe fisik ini memakai umpan yang mengandung lilin

dengan kadar minyak tinggi untuk memproduksi lilin tanpa minyak.

Tergantung pada keadaan umpan konsentrat, maka produk-produk

kristal dengan berbagai titik leleh dapat mempunyai kandungan minyak

di bawah 0,1 – 0,3 %. Pelarut yang dipakai adalah MEK-Benzol dengan

nisbah pelarut-minyak 2,5 – 7,5 berbanding 1.

Pada mulanya proses ini dikembangkan oleh Texaco

Development Corp. dan Union Oil Co, dan dilisensi oleh Texaco. Aliran

proses hampir sama dengan diagram alir pada Gambar 11.6. Pada tahun

1954, Union Oil Co. mulai mengoperasikan fasilitas wax manufacturing

pada kilang Oleun menggunakan air dan MIBK jenuh (metil iso butil

keton) sebagai pelarut deoiling. Pelarut dipakai dalam kondisi jenuh

dengan air dan ditambahkan ke dalam peleleh slack wax yang

diinginkan sebagai umpan yang diperlukan pada pengkristalan yang

optimum.

11.4.3 Continuous Wax Moulding

Unit ini adalah suatu operasi otomatis yang sinambung untuk

memproses lilin cair menjadi padat berbentuk slab. Kristal halus atau

lilin parafin dalam bentuk cair didinginkan atau dipanaskan pada suhu

pencetakan yang telah disiapkan terlebih dahulu, lalu dialirkan ke dalam

hopper dan selanjutnya dikirimkan ke cetakan.

Unit pertama telah dipasang pada tahun 1950 di kilang Magnolia

Petroleum (sekarang Mobil Oil Co) di Beaumont, Texas.

11. 5 Proses Ekstraksi Minyak Pelumas

Pengolahan dengan pelarut adalah metoda yang banyak dipakai

untuk distilasi minyak-minyak pelumas. Proses-proses ini menghasilkan

produk yang diperlukan pada pelumasan modern dengan cara

pemisahan komponen-komponen yang tidak diinginkan ada dalam

material umpan seperti senyawa-senyawa aromatik, naftena dan

senyawa-senyawa tak jenuh. Minyak-minyak pelumas yang diolah

dengan pelarut mempunyai indeks viskositas tinggi, Ketahanan yang

tinggi terhadap pembentuk getah minyak (gum) dan lumpur (sludge)

162

Page 163: Tek Minyak Bumi

karena oksidasi dan menaikkan kerentanan terhadap perbaikan lanjutan

karena penambahan aditif yang selektif. Kebanyakan proses-proses

komersil dari operasi penarikan minyak pelumas ini adalah proses yang

menggunakan pelarut tunggal, seperti terlihat pada Gambar 11.7.

Beberapa proses campuran atau pelarut ganda dapat juga dipakai.

Langkah-langkah umum pada proses ekstraksi menggunakan

pelarut :

1. Pengeringan ataupun deaerasi umpan.

Air menghalangi aksi penyerapan oleh fenol dan udara menyebabkan

kesulitan menggunakan pelarut gas, seperti SO2.

2. Ekstraksi dengan menggunakan pelarut.

Metoda kontak berlawanan arah dipakai secara umum kecuali untuk

kasus khusus, digunakan kontak tunggal.

3. Pemisahan pelarut dari minyak.

Proses ini disempurnakan dengan panas dan fraksionasi atau

penguapan. Proses ini adalah operasi sederhana karena minyak dan

pelarut mempunyai titik didih yang jauh berbeda, kecuali pemisahan

gasolin dengan SO2. Untuk pelarut dengan titik didih tinggi digunakan

tekanan hampa.

4. Pemurnian minyak.

Minyak dibebaskan dari pelarut dengan steam stripping atau jika ada

air yang menyebabkan kesulitan, maka pemisahan dilakukan dengan

vacuum flashing.

5. Pemurnian pelarut.

Proses ini meliputi pemisahan air seperti dijumpai dalam pelarut

furfural, ataupun pemisahan ter (blankin) dan sebagainya dalam

proses Duo-Sol.

Distillation Rafinat

Pelarut Kering Pelarut Basah Feed Preparation Umpan Air

163

Page 164: Tek Minyak Bumi

Extractor Pelarut Basah Ekstrak Distillation

Daur Ulang Ekstrak

Gambar 11.7 Diagram Alir Proses Ekstraksi Pelarut Tunggal

Macam-macam proses distilasi minyak pelumas adalah :

1. Distilasi Furfural.

2. Ekstraksi Fenol.

3. Proses SO2 Edeleanu.

4. Ekstraksi Chlorex.

5. Ekstraksi Nitrobenzena.

6. Ekstraksi Duo-Sol.

7. Proses SO2 Cair-Benzena.

11.5.1 Penyulingan Furfural

Penyulingan furfural adalah proses pelarut tunggal untuk

memisahkan senyawa aromatik, senyawa naftenik, senyawa olefenik, dan

senyawa-senyawa hidrokarbon tak stabil dari minyak-minyak dasar

pelumas. Dengan demikian berarti memperbaiki indeks viskositas dan

karakteristik kestabilannya. Pelarut yang dipakai adalah furfural yang

merupakan senyawa aldehid yang dibuat dari sampah tumbuh-

tumbuhan. Pengolahan berlangsung pada menara (memakai packing

ataupun pengadukan) dengan aliran yang berlawanan arah pada suhu

100 - 250 0F . Beda suhu yang tinggi pada seksi treating dimungkinkan

untuk memperoleh yield yang tinggi dengan kualitas minyak rafinat pada

dosis pelarut tertentu. Pelarut furfural mempunyai stabilitas yang tinggi

dan dapat dipulihkan kembali menggunakan distilasi pada suhu 400 - 550 0F. Kehilangan pelarut hanya 0,03 - 0,06 % vol dari pelarut yang

bersirkulasi. Proses ini dilisensi dan dikembangkan oleh Texaco

Development Corp. Unit komersial utama dipakai pada tahun 1933.

11.5.2 Ekstraksi Fenol

164

Page 165: Tek Minyak Bumi

Proses ini adalah proses ekstraksi cair-cair untuk memisahkan

senyawa aromatik dari minyak-minyak pelumas, sehingga memperbaiki

indeks viskositas, kestabilan karena oksidasi, dan ketahanan terhadap

pembentukan lumpur, karbon dan pengendapan pernis. Semua jenis

minyak termasuk gas-oil dan produk lain yang sama dengan proses ini.

Pelarut fenol yang dipakai dapat berupa anhidrat ataupun berbentuk

larutan. Unit modern menggunakan ekstraktor sentrifugal atau kontaktor

berpengaduk, unit lain yang biasanya menggunakan menara dengan

piring. Suhu pengolahan bervariasi dengan jenis umpan yang masuk.

Untuk minyak-minyak pelumas maka suhu menara treating

dijaga pada 130 - 200 0F. Salah satu keistimewaan proses ini adalah

penggunaan air untuk menurunkan kelarutan minyak dalam fenol pada

bagian bawah menara (dalam sistem ekstraktor sentrifugal, air yang

mengandung fenol dari drum diinjeksikan terlebih dahulu ke dalam

umpan sebelum masuk ekstraktor). Air merangsang kelarutan minyak

dalam larutan ekstrak, dengan demikian meningkatkan refluks dengan

cara membuang komponen-komponen yang dapat larut dari fasa ekstrak

sebelum dipisahkan dari sistem. Pengolahan minyak pelumas dengan

SAE 40 (28,3 oAPI). Viskositas 77,4 SSU pada 210 0F, dan 0,16

kandungan karbon conradson), dengan nisbah pelarut-minyak 2,1

berbanding 1,0 akan menghasilkan 88 % vol rafinat ( 30,2 0API, viskositas

72,3 SSU pada 210 0F ; 0,04 karbon conradson, dan indeks viskositas lilin

93).

11.5.3 Proses SO2 Edeleanu

Proses ini adalah untuk mengekstraksi aromatik dari umpan

minyak kerosene dan gas oil. Proses ini meskipun masih banyak dipakai,

tetapi dapat juga dipakai untuk pengolahan minyak-minyak pelumas.

Proses ini digunakan untuk memperbaiki kestabilan karena oksidasi

daripada minyak-minyak pelumas seperti oli turbin dan oli yang sangat

encer. Disebabkan karena daya pelarutan SO2 sangat rendah tanpa

adanya pelarut pembantu, maka proses ini sedikit berguna dalam

pengolahan pendahuluan oli motor yang mempunyai indeks viskositas

tinggi. Suhu operasi berjarak dari -20 0F untuk nafta dan kerosene sampai

165

Page 166: Tek Minyak Bumi

+60 0F untuk minyak–minyak yang mempunyai titik tuang (pour point)

tinggi. Nisbah pelarut terhadap minyak adalah 0,5 – 3,0 berbanding 1,0

sedangkan untuk minyak-minyak berat memerlukan nisbah pelarut-

minyak yang lebih besar.

11.5.4 Ekstraksi Chlorex

Proses ini adalah proses pelarut tunggal yang memperlihatkan

selektivitas yang baik dan daya pelarutan solven yang tinggi pada suhu

ekstraksi yang rendah. Tipe umpan yang diolah adalah minyak-minyak

dasar parafinik yang tinggi (minyak-minyak yang berasal dari kontinental

timur dan Pensylvania), untuk memperbaiki indeks viskositas dan

menaikkan yield-nya. Stabilitas chlorex diperoleh dari produk komersil

yang diperbaiki dengan pemisahan sejumlah kecil asam khlorida (HCl)

yang ada.

Minyak-minyak dasar parafinik yang mengandung resin tetap dan

hampir bebas dari aspal dapat dilakukan pengolahannya memakai

pelarut tunggal tanpa menarik aspal. Suhu ekstraksi berkisar antara 100 -

120 oF. Distilat-distilat minyak dasar parafin ataupun residu tanpa aspal

dapat diekstraksi pada suhu 30 - 80 oF tanpa memisahkan lilin. Chlorex

yang menpunyai berat jenis besar dapat memungkinkan pemisahan dua

fasa. Meskipun efisiensi ekstraksi naik berbanding lurus dengan kenaikan

nisbah pelarut-minyak dan berbanding terbalik dengan suhu, namun

umpan minyak yang mengandung lilin tinggi harus memerlukan proses

penarikan lilin terlebih dahulu apabila diinginkan recovery tinggi dan

kecepatan korosi yang rendah pada kondisi pengolahannya. Ekstraktor

banyak tingkat (4 - 7 tingkat) dengan aliran berlawanan arah dipakai

pada proses ini. Fasa rafinat mengandung 15 - 25 % pelarut. Chlorex

diperoleh kembali pada suhu 300 - 325 oF pada tekanan hampa 26 - 28

inHg menggunakan steam.

Proses ini dikembangkan oleh Standard Oil Co pada tahun 1930

dan dipakai secara luas sampai tahun 1940 - 1950 untuk memproduksi

minyak pelumas berkualitas tinggi. Sekarang proses ini telah dimodifikasi

dengan proses yang lebih modern lagi.

166

Page 167: Tek Minyak Bumi

11.5.5 Ekstraksi Nitrobenzena

Proses ini adalah proses ekstraksi solven tunggal dengan daya

pelarutan tinggi dipakai untuk minyak–minyak pelumas atau residu dari

minyak mentah tertentu. Umpan masuk bervariasi antara distilat ringan

(150 SSU pada 100 0F) dan residu berat (950 SSU pada 210 0F). Lilin di

dalam umpan tidak akan mengganggu proses pengolahan, ataupun tidak

memerlukan penarikan aspal sebagai prasyarat operasi. Pengolahan

dengan lempung (clay) biasanya dilakukan untuk memperbaiki warna

dan kandungan karbon residu. Pelarutan yang tinggi oleh nitrobenzene

memungkinkan penggunaan suhu ekstraksi rendah yaitu 30 – 100 0F dan

nisbah pelarut-minyak 0,5 - 2,5 berbanding 1,0. Diperlukan pula

peralatan refrigerasi. Recovery nitrobenzen dari minyak terjadi pada suhu

350 0F dengan steam pada tekanan hampa. Sistem pengolahan

menggunakan kontraktor 5 tingkat dipasang secara cascade dengan

aliran yang berlawanan arah antara minyak dan solven. Untuk umpan

minyak distilat pelumas SAE 30 berasal dari kontinental timur yang

mengandung lilin (25,5 0API ; viskositas 75 SSU pada 210 0F) diolah

dengan nisbah pelarut-minyak 1 : 1 pada 50 0F akan menghasilkan

produk rafinat dengan yield 75 % (30,2 0API ; viskositas 63 SSU pada

210 0F). Proses ini dikembangkan dan dioperasikan oleh Atlantic Refining

Co.

11.5.6 Ekstraksi Duo-Sol

Proses ini adalah proses pengolahan menggunakan pelarut

ganda untuk menarik aspal secara simultan dari minyak-minyak pelumas

atau suatu residu atau minyak–minyak distilat. Propana digunakan

sebagai pelarut parafinik untuk operasi penarikan aspal (yaitu

melarutkan minyak sebagai rafinat dan mengendapkan aspal).

Asam kresilat (biasanya mengandung 20 – 40 % fenol) adalah

pelarut naftenik, melarutkan endapan aspal dan senyawa–senyawa yang

tidak diinginkan seperti aromatik, naftena, pembentuk warna dan

senyawa yang indeks viskositasnya rendah. Dapat juga dipakai fenol

murni sebagai pelarut. Campuran asam kresilat-fenol dirujuk sebagai

pelarut terbaik disebut sebagai selecto, karena pengenceran minyak

167

Page 168: Tek Minyak Bumi

oleh propan maka viskositas fasa rafinat menjadi rendah, sehingga relatif

lebih mudah dipisahkan dari fasa ekstrak. Pada suhu pengolahan yang

normal, kelarutan lilin dalam propan cukup tinggi sehingga

memungkinkan ekstraksi menggunakan pelarut terhadap minyak–minyak

dapat dilakukan tanpa menarik lilin. Unit komersil proses ini

menggunakan 7 – 9 buah kontraktor yang berlawanan arah seperti

terlihat pada Gambar 11.8.

Gambar 11.8 Ekstraksi Duo Sol

Umpan minyak segar dimasukkan ke dalam sistem ekstraksi pada

ekstraktor kedua atau ketiga dari ujung pengeluaran ekstrak. Pelarut

propana dan selecto dimasukkan masing-masing ke dalam outlet rafinat

dan outlet ekstrak.

Kondisi operasi pada suhu ekstrasi 120 – 150 oF meskipun ada

beberapa umpan yang dapat diolah pada suhu 90 oF. Nisbah pelarut-

minyak adalah 4 : 1 atau lebih besar (% berat untuk propana dan % vol

untuk selecto). Kandungan fenol dalam selecto adalah 35 – 40 % vol atau

lebih besar. Kandungan air dalam selecto dijaga lebih kecil dari 0,15 %.

Variabel-variabel di dalam ekstraksi Duo-Sol yang umum dipakai adalah

sebagai berikut : a) pada nisbah propana-selecto yang konstan, kenaikan

rasio total solven-minyak akan memperbaiki indeks viskositas dan karbon

residu rafinat, b) pada nisbah selecto-minyak yang konstan, kenaikan

168

Page 169: Tek Minyak Bumi

propana akan menurunkan indeks viskositas dan juga dapat menurunkan

atau menaikkan karbon residu, c) pada nisbah propana-minyak yang

konstan, kenaikan selecto akan memperbaiki indeks viskositas dan

karbon residu.

11.5.7 Proses SO2 Cair Benzena

Proses ini menggunakan pelarut campuran untuk mengolah

minyak-minyak pelumas yang akan diperbaiki indek viskositasnya. SO2

cair adalah pelarut yang sangat selektif terhadap senyawa-senyawa

hidrokarbon aromatik dan non-parafinik lainnya, tetapi mempunyai

kapasitas pelarut yang rendah. Campuran SO2 cair dan benzena akan

menaikkan kapasitas pelarutan dengan tetap memelihara selektivitas.

Variasi persen benzena didalam campuran pelarut dimungkinkan untuk

memilih kondisi operasi yang menguntungkan bagi suatu umpan supaya

spesifikasi produk yang diingini dapat diperoleh.

Pada suatu suhu ekstrasi tertentu, kenaikan dalam persen

benzena akan menaikkan daya pelarutan solven (pelarut) dalam

campurannya. Perancangan pabrik sama dengan proses menggunakan

pelarut tunggal, tetapi sistem recovery pelarut lebih rumit untuk

pemisahan pelarut yang diambil kembali. Suhu ekstrasi sekitar 25 oF,

nisbah campuran pelarut-minyak adalah 2 : 1. Produk akhir minyak

pelumas mempunyai indeks viskositas 90 - 100, dengan perbaikan

karbon residu dan stabilitas oksidasi. Pengolahan minyak-minyak

pelumas dari pantai teluk (20o API ; viskositas 66 SSU pada 210 oF ;

indeks viskositas 23 ; 0,24 % berat karbon residu) dengan pelarut 25 %

vol bexena dan 75 % vol SO2 menghasilkan produk rafinat 74 % (25,3 oAPI ; viskositas 60,5 SSU pada 210 oC ; indeks viskositas 63 ; dan 0,66 %

berat karbon residu).

11.6 Proses Ekstraksi Aromatik

Proses ekstraksi aromatik adalah proses sinambung yang

menggunakan satuan-satuan operasi, yaitu distilasi, ekstraksi dan

absorpsi, masing-masing ataupun secara bersama untuk memisahkan

aromatik dari campuran hidrokarbon. Produk yang diinginkan dari

169

Page 170: Tek Minyak Bumi

semua proses tersebut secara normal adalah aromatik, untuk

penggunaan petrokimia atau komponen blending yang mempunyai

angka oktan tinggi, akan tetapi produk utama dari rafinat yang telah

ditarik aromatiknya ini adalah kerosin atau parafin ringan tak berbau

yang digunakan untuk minyak bakar jet (avtur) atau pelarut khusus non-

aromatik .

Umpan yang diolah dapat berupa hampir semua hasil-hasil

kilang seperti naphta straight-run, naphta cracking dan, naphta

reforming yang mempunyai jarak didih antara 150 – 700 oF. Selama

dilakukan mekanisme proses-proses ekstraksi cair-cair, adsorpsi selektif

dan distilasi ekstraktif yang sederhana untuk memisahkan aromatik,

maka distilasi azeotrop kadang-kadang digunakan secara komersil

dalam pemulihan pelarut dari proses-proses tersebut.

Macam-macam proses ekstraksi aromatik adalah :

1. Distilasi Ekstraktif.

2. Ekstraksi Udex.

3. Ekstraksi Modifikasi SO2.

4. Proses Arosorb.

5. Adsorpsi Siklik.

6. Ekstraksi Sulfolan.

11.6.1 Distilasi Ekstraktif

Proses ini adalah proses sinambung fasa uap-cair untuk

mengambil aromatik basis nitrogen (benzena, toluena atau silena)

masing-masing dari fraksi minyak (biasanya reformat katalis). Pelarut

yang digunakan untuk menaikkan beda tekanan uap di antara

komponen-komponennya.

Apabila terdapat olefin di dalam umpan, maka dilakukan

pengolahan pendahuluan secara kimia dengan asam sulfat, asam fosfat

atau tanah liat. Pelarut-pelarut yang digunakan adalah fenol untuk

benzena dan toluena, campuran asam kresilat untuk silena. Proses ini

dilisensi oleh Shell Development Co. Unit komersil pertama beroperasi

pada tahun 1940.

170

Page 171: Tek Minyak Bumi

11.6.2 Ekstraksi Udex

Proses ini adalah proses pemulihan fasa cair-cair untuk ekstraksi

selektif dari aromatik dengan kemurnian tinggi dari campuran

hidrokarbon menggunakan campuran pelarut dietil glikol dan air (8 – 10

%). Keunggulan proses ini adalah dapat mengolah umpan dengan jarak

didih yang luas untuk menghasilkan campuran aromatik dengan

kemurnian tinggi yang dapat dimurnikan dengan tanah liat dan

difraksionasi menjadi benzena dan toluena, dan konsentrat silena dan

etil benzena yang murni. Apabila umpan dengan jarak didih yang cukup

maka dihasilkan juga produk bawah fraksionator berupa campuran

aromatik seperti silena, yatu C8, C10 dan C11.

Proses ini menggunakan kolom ekstraktor banyak tingkat

dengan aliran sinambung yang berlawanan arah. Umpan yang akan

diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan senyawa aromatik alkenil,

naik ke atas berlawanan arah dengan pelarut yang turun ke bawah

sehingga menarik semua aromatik yang ada. Tekanan cukup tinggi

untuk menjaga fasa cairan dengan suhu relatif rendah.

Proses ini dilisensi oleh UOP. Unit komersil pertama beroperasi pada

kilang Eastern States Petroleum Co di Houston-Texas pada tahun 1952.

11.6.3 Ekstraksi Modifikasi SO2

Proses ini adalah proses fasa cair-cair untuk ekstraksi selektif

aromatik dari campuran hidrokarbon dalam nafta murni, reformat katalis

atau distilat-distilat berat. Campuran ekstrak pelarut dengan SO2 cair

dan aromatik dipekatkan dalam fasa ekstrak yang turun kontak dengan

minyak pencuci (suatu fraksi kerosin yang ada dalam reformat katalis)

untuk pemisahan non-aromatik yang mempunyai titik didih rendah dari

ekstrak menjadi fasa rafinat.

Sejarahnya, proses ini merupakan modifikasi yang diusulkan oleh

Edeleanu pada tahun 1907 untuk memisahkan aromatik dari kerosin

dengan ekstraksi SO2. Instalasi komersil pertama dari proses ini dibuat

171

Page 172: Tek Minyak Bumi

oleh Baytown Ordinance and Works (sekarang milik Humble Oil and

Refining Co) selama Perang Dunia II di Baytown-Texas.

11.6.4 Proses Arosorb

Proses ini pertama kali digunakan untuk memisahkan aromatik

dari berbagai fraksi kilang (jarak didih 150 – 700 oF) melalui fasa cair-

padat. Proses ini meliputi adsorpsi-desorpsi siklik yang selektif dalam

unggun diam berisi silika-gel. Senyawa-senyawa olefin dan cairan non-

hidrokarbon dapat juga dipisahkan.

Untuk umpan yang mempunyai titik didih rendah dipakai

desorben yang titik didihnya lebih tinggi dari umpan, sedangkan untuk

umpan yang mempunyai titik didih tinggi digunakan desorben yang titik

didihnya lebih rendah. Desorben yang banyak dipakai adalah silena (65

%). Kondisi operasi kira-kira 130 oF dan 150 psi.

Untuk tipe umpan reformat katalis dengan jarak didih 250 – 400 oF (63 % aromatik), yield konsentrat aromatik adalah 59 % (93 %

aromatik). Konsentrat jenuh mengandung 19 % (v) aromatik. Untuk

operasi yang istimewa ini, digunakan desorben benzena (60 % vol) dan

fraksi jenuh (160 – 190 oF) yang akan keluar dari puncak menara

fraksionasi. Proses ini mula-mula dikembangkan oleh Sun Oil Co, tetapi

sekarang hak patennya dipegang oleh UOP. Unit komersil pertama telah

beroperasi pada kilang Petrocarbon Chemicals Inc di Irving-Texas pada

tahun 1951.

11.6.5 Adsorpsi Siklik

Adsorpsi siklik dipakai untuk pemisahan aromatik dari

hidrokarbon minyak dengan operasi siklik adsorpsi-desorpsi yang

selektif dalam unggun diam berisi silika-gel. Seperti halnya proses

arosorb, proses fasa cair-padat ini muncul dengan kebutuhan akan

utilitas yang besar pada aromatik kelompok nitrogen yang dipulihkan

dengan yield 99 % dan kemurnian 99 %. Proses ini juga dapat dilakukan

172

Page 173: Tek Minyak Bumi

untuk dearomatisasi umpan untuk memproduksi rafinat murni seperti

tiner cat yang tak berbau atau kerosin berkualitas tinggi.

Langkah-langkah proses siklik meliputi :

1. Ekstraksi material yang dapat diserap dari umpan (proses refining).

2. Pemekatan fasa yang telah diserap (proses enriching).

3. Stripping (pelucutan) untuk pengambilan ekstrak dan regenerasi

silika-gel.

Apabila digunakan umpan reformat katalis maka waktu untuk

proses refining adalah 30 menit. Jika umpan kerosin akan memerlukan

waktu 2 jam. Senyawa yang digunakan untuk pelucutan adalah kerosin

atau fraksi pentana jika umpannya reformat katalis, sedangkan untuk

pengolahan umpan kerosin maka dapat digunakan gasolin ringan

(straight-run) sebagai senyawa pelucut.

11.6.6 Ekstraksi Sulfolan

Proses ini merupakan gabungan antara ekstraksi fasa cair-cair

dengan distilasi ekstraktif. Pelarut yang digunakan adalah sulfolan

[(CH2)4SO2] yang dibuat dengan mereaksikan SO2 dengan butadiena dan

reaksi hidrogenasi sulfolena menjadi sulfolan. Unit-unit yang sekarang

menggunakan dietil glikol sebagai pelarut ekstraktif yang dapat diubah

dengan sedikit modifikasi terhadap pemakaian sulfolan.

Keuntungan unit-unit tersebut adalah :

1. Selektifitas yang lebih besar untuk aromatik.

2. Menurunkan kebutuhan panas sekitar 50 % per-barel umpan.

3. Menaikkan kapasitas unit sekitar 50 %.

Proses sulfolan dikembangkan oleh Shell Development Co

pertama kali untuk membuat benzena murni, toluena dan silena dari

reformat katalis. Proses ini dilisensi oleh UOP, sedangkan katalis sulfolan

dibuat secara komersil oleh Shell.

173

Page 174: Tek Minyak Bumi

Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Uraikan hal-hal apa saja yang dianggap sebagai faktor yang

mempengaruhi umur katalis asam sulfat !

2. Jelaskan dan uraikan mekanisme pemilihan pelarut untuk ekstraksi !

3. Sebutkan macam-macam proses penarikan minyak dari dalam lilin !

4. Apakah yang dimaksud dengan proses dewaxing, deoiling pada

pengolahan lilin!

5. Jelaskan mekanisme pembentukan kristal lilin sehingga dapat

dipisahkan dari dalam minyak dengan urea sebagai pelarut ?

174

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 175: Tek Minyak Bumi

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !

1. Sebutkan macam-macam cara penarikan aspal dengan

menggunakan pelarut !

2. Apakah perbedaan proses penarikan aspal dengan menggunaan

metoda Ekstraksi Furfural dan proses deasphalting ?

3. Pada penarikan aspal dengan solven propan, jelaskan kriteria jenis

umpan yang dapat diolah sehingga diperoleh yield yang tinggi !

4. Jelaskan kerugian memakai solven MEK (metil etil keton) pada

pembuatan lilin apabila proses deoiling tidak diikuti dengan proses

dewaxing !

175

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 176: Tek Minyak Bumi

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. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

176

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 177: Tek Minyak Bumi

PROSES-PROSES PEMURNIAN

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami proses-proses pemurnian minyak dari senyawa-

senyawa pengotor yang terdapat di dalamnya.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan 2 macam

proses pengolahan dengan soda, yaitu regeneratif dan non-

regeneratif.

2. Mahasiswa mampu menguraikan pokok-pokok diagram

alir proses pengolahan soda secara umum.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses

pengolahan dengan asam sulfat.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme

penyerapan kotoran minyak dengan adsorben lempung.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan proses oksidasi pada

pengolahan sweetening untuk membersihkan minyak.

6. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses

pemurnian minyak dengan copper sweetening.

177

KEGIATAN BELAJAR XII Jurusan

Teknik Kimia

Page 178: Tek Minyak Bumi

7. Mahasiswa mampu menjelaskan salah satu mekanisme

reaksi untuk penyisihan hidrogen sulfida dari dalam minyak.

Lembar Informasi XII : Proses-Proses Pemurnian

12.1 Pendahuluan

Zat-zat pengotor yang terdapat dalam minyak mentah bervariasi

dalam jumlah dan jenisnya. Zat-zat tersebut terdiri dari senyawa-

senyawa organik yang mengandung sulfur, nitrogen, dan oksigen; logam-

logam terlarut dan garam-garam anorganik; garam-garam yang terlarut

yang larut dalam air yang terbawa minyak membentuk emulsi. Zat-zat

pengotor yang tidak diingini, biasanya dipisahkan atau dirubah ke dalam

bentuk yang tidak berbahaya.

Tujuan dari pengolahan ini adalah untuk menjaga : a) korosi

peralatan, b) kerusakan katalis, c) menurunkan mutu produk akhir

seperti warna yang jelek, ketidak stabilan terhadap cahaya, korosif, bau

yang tidak enak, dan lain-lain.

Beberapa pengolahan secara kimiawi dan gabungan beberapa

cara dapat dipakai, dan kebanyakan memilih satu atau lebih dari

klasifikasi pengolahan sebagai berikut: 1) dengan asam, 2) dengan alkali

(soda), 3) dengan pelarut, 4) dengan oksidasi, 5) dengan adsorpsi

lempung.

178

KEGIATAN BELAJAR XII Jurusan

Teknik Kimia

Page 179: Tek Minyak Bumi

Pemilihan proses pengolahan untuk situasi kilang tertentu

tergantung pada keadaan alam fraksi minyak yang diolah dan spesifikasi

yang diingini untuk produk akhir atau produk menengah. Pada

pengolahan produk-produk rigan (straight-run), metoda pengolahan

kimiawi telah menjadi hal yang tidak menarik semenjak perkembangan

proses hidrogen yang menjadi praktis sebagai suatu hasil dari produk

samping dari reforming katalis. Seiring dengan hal tersebut adalah

meningkatnya kebutuhan dan perkembangan lebih lanjut tentang proses

pemisahan gas-gas asam (H2S) untuk pembuatan sulfur. Sebaliknya

fraksi-fraksi perengkahan katalis tetap memakai pengolahan kimiawi,

umumnya dengan variasi pencucian soda.

12.2 Pengolahan dengan Soda Kaustik

Pengolahan produk-produk minyak bumi dengan soda adalah

setua industri minyak itu sendiri. Bau dan warna produk diperbaiki

dengan memisahkan asam-asam organik dan senyawa-senyawa sulfur

seperti asam naftenik, merkaptan sulfur, hidrogen sulfida, dan senyawa-

senyawa fenol.

Salah satu contoh diagram alir proses soda dapat dilihat pada Gambar

12.1.

Gambar 12.1 Diagram Alir Pemurnian dengan Soda

179

Page 180: Tek Minyak Bumi

Larutan soda bervariasi antara 5 – 20 % (berat), dipakai pada

suhu 70 - 110 oF dan tekanan 5 - 40 psig. Suhu dan konsentrasi soda

yang tinggi biasanya dihindari, sebab akan membahayakan warna

minyak dan kehilangan kestabilan pada beberapa distilat. Nisbah soda

terhadap produk pengolahan adalah 1 : 1 sampai 1 : 10. Proses-proses

yang disertai dengan regenerasi soda sudah sedemikian populer. Soda

pencuci sangat sering dipakai sebagai pengolah pendahuluan dari

beberapa proses yang lain dengan maksud menghemat pemakaian

bahan kimia dan perlindungan katalis. Paten Amerika untuk pengolahan

minyak dengan soda telah lama dikeluarkan semenjak tahun 1863 dan

perbaikan-perbaikannya telah banyak dilakukan sampai hari ini.

Macam-macam proses pengolahan menggunakan soda adalah :

1. Pengolahan Tidak Regeneratif

a. Pengolahan Sederhana dengan Soda

b. Pengolahan Polisulfida

2. Pengolahan Regeneratif

a. Proses Distilat Dua Lapis

b. Elektrolisa Merkaptan

c. Proses Gasolin Dua Lapis

d. Proses Ferosianida

e. Proses Mercapsol

f. Regeneratif Steam-Solutizer

g. Regenaratif udara-Solutizer

h. Regenaratif Tanin-Solutizer

i. Ekstraksi Merkaptan Unisol

Penggunaan soda kaustik dapat juga dipakai untuk pemurnian

gas yang mengandung senyawa-senyawa belerang dioksida (SO2) dan

partikulat-partikulat yang dilakukan dengan scrubber. Proses ini

diaplikasikan pada unit pembakaran bahan bakar cair (fuel oil) dan padat

(batubara) pada ketel (boiler) untuk pembuatan steam, seperti terlihat

pada Gambar 12.2.

180

Page 181: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.2 Sistem Scrubbing Gas SO2

12.2.1 Pengolahan Tidak Regeneratif

a. Pengolahan Sederhana dengan Soda

Pengolahan dengan soda yang tidak regeneratif umumnya

ekonomis dipakai apabila kotoran-kotoran minyak berada dalam

konsentrasi yang rendah dan lumpur limbah tidak jadi masalah. H2S

dalam jumlah yang sangat sedikit (trace) dapat dipisahkan dari gas cair

dan gasolin ringan pada berbagai cara memakai kalsium, amonium, atau

larutan NaOH. Cara praktis yang umum dipakai adalah menggunakan

NaOH pada sistem pengolahan tunggal, dengan kontak yang baik maka

H2S dapat direduksi menjadi kurang dari 0,0001 % (berat) disertai

dengan pemisahan sebagian merkaptan. Gasolin rengkahan sering diolah

untuk memisahkan fenol dan merkaptan di dalam sistem dua atau tiga

tingkat dengan penyerap soda.

b. Pengolahan dengan Polisulfida

Proses ini adalah pengolahan kimia non-regeneratif untuk

memisahkan sulfur erlementer dari produk kilang cair. Larutan soda-

polisulfida disiapkan dengan cara melarutkan 1 lb Na2S dan 0,1 lb S2 ke

dalam masing-masing satu galon NaOH 15 oBe. Sulfur harus larut

sempurna untuk menghindari kontaminasi pada waktu pengolahan. Di

dalam kilang, Na2S dapat disiapkan dengan melewatkan H2S melalui

181

Page 182: Tek Minyak Bumi

larutan soda. Untuk pengolahan polisulfida biasanya digunakan peralatan

pencucian soda dengan suhu dijaga sekitar 120 oF. Peralatan yang

diperlukan antara lain pompa pencampur sentrifugal-pemasukan ganda

(double suction). Keluaran pompa dengan 60 % minyak dan 40 %

polisulfida akan menghasilkan efisiensi penarikan sulfur yang maksimum.

12.2.2 Pengolahan Regeneratif

Pengolahan soda dengan steam-regenerative dimaksudkan untuk

pemisahan secara langsung merkaptan dari gasolin ringan (straight run)

seperti terlihat pada Gambar 12.3.

Soda diregenerasi dengan menghembuskan steam ke dalam

menara stripping. Keadaan alamiah dan konsentrasi merkaptan yang

dipisahkan dapat mengatur jumlah dan suhu pengolahan. Soda secara

perlahan-lahan akan menjadi jelek karena akumulasi material yang tidak

dapat dipisahkan dengan stripping. Kualitas soda dijaga secara terus

menerus dengan membuangnya dan menggantinya dengan sejumlah

kecil larutan soda baru.

Gambar 12.3 Diagram Alir Pengolahan Soda Regeneratif

a. Proses Distilat Dua Lapis

Proses ini dilisensi oleh Mobil Oil Corp yang mengekstrak bahan-

bahan yang mengandung asam-asam organik (termasuk merkaptan) dari

bahan bakar distilat-distilat murni atau rengkahan menggunakan

182

Page 183: Tek Minyak Bumi

reagensia dua lapis. Bagan alir proses ini dapat dilihat pada Gambar

12.4.

Pada proses ini, diperbaiki stabilitas residu karbon, dan

kompatibilitas minyak-minyak distilat. Reagenesia secara terus menerus

disiapkan di dalam settler, yang dapat memisah menjadi campuran soda

dan asam kresilat dengan kondisi yang diawasi. Lapisan bawah adalah 42

– 50 % soda jenuh dengan garam kresilat, dipakai untuk mengolah

distilat. Settler juga melakukan pemisahan distilat (lapisan atas) dan

memisahkan kelebihan garam kresilat dan kotoran-kotoran (lapis

tengah). Proses ini beroperasi pada suhu 130 oF dimana distilat dan

reagenesia bercampur dan mengalir ke dalam settler sehingga terjadi 3

lapis cairan yang dipisahkan dengan bantuan koagulasi elektrik.

b. Proses Gasolin Dua Lapis

Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Mobil Oil Corp,

merupakan proses yang regeneratif. Proses ini dipakai untuk

mengekstrak merkaptan sulfur dari LPG, gasolin dan nafta menggunakan

reagensia dua lapis. Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 12.5.

Proses ini memperbaiki stabilitas, warna, dan kerentanan TEL

dari bahan bakar yang diolah. Reagensia disiapkan di dalam settler di

bawah kondisi yang dikontrol untuk dapat dipisah menjadi dua fasa yaitu

campuran soda dan garam asam kresilat. Fasa/lapisan atas adalah

kalium atau natrium kresilat yang digunakan sebagai pengolah gasolin.

Gasolin yang bebas H2S dikontakkan dengan larutan dua lapis (4 – 6 %)

pada suhu 120 oF pada pengolahan dua tingkat. Proses ini memerlukan

10 lb steam untuk setiap barel gasolin.

183

Page 184: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.4 Diagram Alir Proses Distilat Dua Lapis

Gambar 12.5 Diagram Alir Proses Gasolin Dua Lapis

c. Elektrolisa Merkaptan

Proses ini dikembangkan oleh American Development Corp

memakai larutan soda (biasanya NaOH atau KOH) untuk mengekstrak

merkaptan dari produk-produk kilang. Suatu proses elektrolisa digunakan

184

Page 185: Tek Minyak Bumi

untuk meregenarasi larutan. Pada pengolahan ini persoalan limbah

diminimalkan dan penggunaan reagensia dimaksimalkan.

Umpan minyak dicuci dengan soda untuk memisahkan H2S dan

mengkontakkannya secara berlawanan arah dengan larutan yang sudah

diolah di dalam Menara Ekstraksi Merkaptan. Gasolin olahan keluar dari

puncak menara. Regensia bekas dari bawah menara dicampur dengan

sedikit larutan yang telah diregenerasi bersama dengan produk samping

oksigen dari sel ADC. Campuran ini disaring dan dipompakan ke dalam

sel ADC untuk dielektrolisa. Aliran masuk sel ADC dibagi dua, sebagian

besar masuk ke anoda untuk memecah merkaptan menjadi oksigen dan

disulfida, dan sebagian lagi masuk ke katoda yang menghasilkan

hidrogen.

d. Proses Ferosianida

Proses ini adalah pengolahan kimiawi yang regeneratif untuk

memisahkan merkaptan dari nafta ringan (straight-run), LPG, dan gasolin

memakai reagensia soda-natrium ferosianida. Natrium ferosianida

ditambahkan ke dalam larutan soda konsentrasi rendah, yang apabila

dikonversi menjadi ferisianida dapat berfungsi sebagai oksidator baik

dalam operasi ekstraksi maupun dalam regenerasi. Operasi diatur

sedemikian rupa sehingga gasolin bertemu dengan soda dan ferosianida

selama estraksi dan soda dengan ferisianida selama sweetening. Larutan

bekas (mengandung merkaptan dan ferosianida) dicampur dengan

larutan segar (mengandung ferisianida) dalam tanki pencampur. Larutan

bebas sulfur keluar dari menara dibagi menjadi dua aliran dimana salah

satunya dikembalikan ke dalam menara ekstraksi. Aliran lainnya

dimasukkan kedalam elektrolizer untuk merubah ferosianida menjadi

ferisianida. Efluen dari elektrolizer sebagian dikirim ke sweetening pada

menara ekstraksi dan sebagian lagi bergabung dengan larutan bekas.

e. Proses Mercapsol

Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Purse Oil Co adalah

suatu proses pengolahan kimiawi yang regeneratif untuk mengekstrak

merkaptan sulfur (93 – 95 %) menggunakan larutan NaOH yang

185

Page 186: Tek Minyak Bumi

mengandung campuran kresol, asam-asam, dan fenol sebagai promotor

stabilisasi. Melalui pengolahan ini maka minyak akan diperbaiki

stabilitasnya, bau, dan kerentanannya terhadap TEL.

f. Regeneratif Steam–Solutizer

Proses pengolahan kimia ini dikembangkan oleh Shell

Development Co untuk ekstraksi merkaptan dari gasolin atau nafta dalam

rangka spesifikasi bau yang sedap (sweet) menggunakan “solutizer”

(kalium isobutirat, kalium alkil penolat, dsb.) dalam larutan basa kuat

KOH. Suhu pengolahan adalah 100 oF. Regenerasi dilakukan dengan

steam pada suhu 270 oF pada kolom stripping. Steam dan merkaptan

dikondensasi dan dipisahkan, sedangkan laurtan solutizer yang telah

diregenerasi dikembalikan kedalam ekstraktor. Konsumsi larutan ini

adalah 10 - 30 lb per barel gasolin yang diolah. Proses ini mula-mula

dikembangkan pada tahun 1939, unit pertama beroperasi di kilang Shell

Oil Co di Wood River-Illinois pada 1940.

g. Regeneratif Udara – Solutizer

Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Shell Development

Co, digunakan untuk pemisahan merkaptan dari gasolin berat. Proses ini

identik dengan Regeneratif Steam-Solutizer kecuali pada langkah

regenerasi yang menggunakan udara bebas CO2. Larutan solutizer bekas

yang bebas gasolin dikontakkan dengan udara dalam kolom aerator pada

suhu 160 oF dan tekanan 40 - 100 psig selama 10 - 20 menit. Disulfida

yang terbentuk karena oksidasi merkaptan diekstraksi dengan nafta

pencuci. Larutan solutizer yang telah diregenerasi ini dilewatkan melalui

filter untuk memisahkan sisa produk oksidasi (trace) sebelum di-recycle

ke menara ekstraktor.

h. Regeneratif Solutizer–Tannin

Proses ini merupakan variasi dari regeneratif udara–solutizer

untuk mengekstrak merkaptan dari gasolin menggunakan tanin sebagai

186

Page 187: Tek Minyak Bumi

katalis oksidasi pada langkah regenerasinya. Langkah ekstraksi dilakukan

pada suhu 110 - 130 oF dan dimasukkan ke dalam kolom regenerasi.

Melalui hembusan udara maka merkaptan dioksidasi menjadi disulfida

karena adanya tanin sebagai katalis. Adanya tannin dalam larutan

solutizer juga akan membantu konversi merkaptan di dalam gasolin

menjadi disulfida. Proses ini dikembangkan oleh Mobil Oil Corp bekerja

sama dengan Shell Development Co. Larutan solutizer dbuat oleh Shell,

sedangkan teknik regenerasi udara dengan katalis tanin dikembangkan

oleh Socony.

i. Ekstraksi Merkaptan Unisol

Proses ini dikembangkan oleh Atlantic Refining Co dan dilisensi

oleh UOP Co. Unisol adalah proses kimia regeneratif untuk ekstraksi

merkaptan sulfur dan beberapa senyawa nitrogen yang ada dalam

gasolin masam atau distilat-distilat. Pada proses ini digunakan larutan

NaOH atau KOH yang mengandung metanol sebagai pelarut. Pemisahan

merkaptan dari gasolin hampir sempurna (99 %+) disertai dengan

perbaikan kerentanan TEL dan stabilitas produk. Distilat-distilat (minyak

pemanas, dsb) diperbaiki bau dan stabilitasnya dengan pemisahan

merkaptan 95 %+.

Langkah ekstraksi pada suhu 100 oF dimana soda masuk dari atas

menara dan metanol dari tengah-tengah menara. Soda bekas

diregenerasi dalam menara stripping pada suhu 290 - 300 oF dimana

metanol, air, dan merkaptan dipisahkan. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada Gambar 12.6.

187

Page 188: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.6 Diagram Alir Ekstraksi Unisol

12.3 Pengolahan dengan Asam dan Lempung

12.3.1 Pengolahan dengan Asam

Minyak mentah dan distilat-distilat menengah lainnya diolah

dengan senyawa kimia tertentu untuk memperbaiki sifat-sifatnya seperti

stabilitas terhadap cahaya, bau, kandungan sulfur, dan jumlah bahan-

bahan aspaltik. Pemurnian dengan menggunakan asam, sama halnya

dengan pemurnian menggunakan soda kaustik merupakan cara

pemurnian yang telah digunakan semenjak industri perminyakan ada.

Bermacam-macam asam dapat digunakan seperti HF, HCl, HNO3, H3PO4,

tetapi yang lebih umum digunakan adalah asam sulfat (H2SO4) karena

mempunyai kelebihan yaitu dapat menyerap sulfur, mengendapkan aspal

dan menghilangkan bau yang tidak enak.

Pemurnian dengan asam sulfat merupakan pemurnian secara

kimia, baik secara kontinyu maupun secara batch. Reaksi antara asam

dengan hidrokarbon sangat kompleks, umumnya membentuk ester dan

polimer, sebagai berikut :

RSH – CH2 + H2SO4 RCH2CH2SO4H

188

Page 189: Tek Minyak Bumi

RSH – CH2 R[ -CH.CH2 -]n

Ester-ester yang terbentuk larut dalam asam, tetapi ia hanya sedikit larut

dan sulit dihidrolisis dengan air, dan pada akhirnya produk yang

dihasilkan masih mengandung sulfur.

Macam-macam proses pengolahan dengan asam adalah :

1. Pengolahan dengan Asam Sulfat

2. Proses Nalfining

a. Pengolahan dengan Asam Sulfat

Pengolahan dengan asam sulfat adalah proses pengolahan

secara kimia baik dengan cara batch ataupun kontinyu dipakai untuk

memisahkan sulfur, mengendapkan bahan-bahan yang mengandung

aspal, dan memperbaiki stabilitas, warna, dan bau dari sejumlah produk-

produk kilang. Kebutuhan/jumlah asam sulfat yang dipakai dan kondisi

operasi serta umpan yang diolah dapat dilihat pada Tabel 12.1.

Tabel 12.1 Kualitas dan Kondisi Pemurnian dengan Asam

Konsent(%)

Dosis(lb /

barrel)

Fraksi yang Diolah

Suhu(oF)

Kotoran yang

Disisihkan

Waktu Kontak (men)

9393 – 98 93 – 103

80

1 – 150 – 60

2

maks 8

KerosinPelumas GasolinMin. BakarMin. TransportDistilat (tekan)

90 - 135110 - 180

65 - 60

Gab. SulfurTerSulfur

Dist. Sulfur

30 – 4010< 1

Konsentrasi asam bervariasi antara 80 – 100 %, dan yang

umumnya dipakai adalah 93 %. Asam-asam lemah dipakai untuk

pengolahan masing-masing situasi untuk menurunkan sludge yang

terbentuk karena reaksi kimia dengan aromatik, dan/atau hidrokarbon

olefin. Suhu dijaga rendah pada 25 - 50 oF untuk asam kuat, tetapi suhu

tinggi 70 – 130 oF dapat dipakai secara ekonomis. Metoda standar

pengolahan distilat bertekanan yang digunakan bertahun-tahun yang lalu

adalah pengolahan dengan asam, lalu diikuti oleh distilasi dengan steam

dan diikuti lagi pengolahan dengan doctor sweetening.

189

Page 190: Tek Minyak Bumi

Pengolahan dari proses ini memerlukan biaya mahal, kehilangan

hasil proses tinggi, dan membutuhkan penyulingan ulang (redistillation)

pada beberapa hasil pengolahan. Pemakaian sekarang adalah pada

pengolahan kerosin dan pelarut-pelarut khusus. Proses pengolahan

dengan asam sulfat ini telah lama dilakukan semenjak awal industri

minyak tetapi proses ini telah diganti dengan proses pencucian dengan

soda secara regeneratif, dan pada akhir-akhir ini diganti lagi dengan cara

hidrogenasi.

b. Proses Nalfining

Proses ini adalah suatu pengolahan kimiawi yang kontinyu

menggunakan asam asetat anhidrid diikuti dengan pembilasan dengan

soda pekat, untuk mengolah nafta ringan dan distilat-distilat. Diagram

alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 12.7.

Pada proses ini dapat diperbaiki warna, stabilitas, dan bau.

Langkah pencucian dengan soda akan menetralisir pembentukan asam

asetat yang korosif, dan pada keseluruhan proses tidak terjadi kehilangan

produk yang lebih banyak.

Gambar 12.7 Diagram Alir Proses Nalfining

12.3.2 Pengolahan dengan Lempung

190

Page 191: Tek Minyak Bumi

Pada pengolahan ini dipakai lempung alam dan sintesis sebagai

adsorben untuk mengolah produk-produk kilang dalam rangka : a) untuk

memperbaiki warna dan bau, b) untuk mengurangi kandungan air,

kotoran yang terendap, bahan-bahan yang mengandung aspal dan resin,

senyawa-senyawa nitrogen, senyawa-senyawa teroksidasi, dan beberapa

senyawa sulfur; dan c) untuk menyerap secara khusus senyawa

hidrokarbon olefin.

Secara umum terdapat 3 pendekatan metoda yang dilakukan dalam

pengolahan dengan lempung, yaitu : 1) perkolasi melalui lempung kasar

(khusus untuk minyak-minyak pelumas, dan lilin), 2) kontak dengan

lempung berbentuk bubuk (untuk distilat-distiliat ringan dan berat), dan

3) kontak fasa uap melalui unggun onggokan yang longgar (untuk gasolin

dan distilat-distilat ringan).

Saringan perkolasi tingginya 15 - 30 ft dan dapat memuat 100 ton

lempung. Minyak mengalir baik secara gravitasi maupun dengan

dipompakan ke dalam unggun tersebut. Lempung bekas dicuci dengan

pelarut dan di-steam secara in-situ, kemudian dipisahkan dan

diregenerasi dengan pembakaran.

Pengolahan dengan lempung dipakai secara luas pada awal tahun

1940-an. Semenjak itu karena perkembangan proses-proses treating,

penemuan inhibitor getah minyak (gum), dan kemajuan teknologi

perengkahan, maka pengolahan dengan lempung untuk gasolin dan

distilat-distilat pemakaiannya menurun. Adsorpsi dengan lempung masih

dipakai untuk memperbaiki warna minyak pelumas, tetapi dalam

prakteknya proses ekstraksi menggunakan pelarut merupakan standar

pengolahan. Pengolahan dengan lempung sering kali dipakai sebagai

proses akhir setelah ekstraksi menggunakan pelarut.

Macam-macam proses pengolahan dengan lempung :

a. Filtrasi Kontak Kontinyu

b. Perkolasi Thermofor Kontinyu

c. Filtrasi Perkolasi

d. Pengolahan Efluen Alkilasi

e. Pengolahan Lempung Gray

191

Page 192: Tek Minyak Bumi

a. Filtrasi Kontak Kontinyu

Proses ini dikembangkan oleh Filtrol Corp, adalah suatu proses

pengolahan lempung secara kontinyu untuk produk akhir pelumas, lilin,

atau minyak-minyak khusus setelah melalui proses pengolahan dengan

asam, ekstraksi menggunakan pelarut, atau distilasi. Adsorben lempung

halus dicampur dengan umpan dan dipanaskan pada 200 - 300 oF

membentuk slurry. Slurry kemudian dimasukkan ke dalam menara steam

stripping. Setelah dikeluarkan dari menara slurry lalu didinginkan dan

disaring hampa, kemudian di-strip secara hampa untuk mengontrol

spesifikasi produk (titik nyala, bau, dll). Minyak kemudian didinginkan,

dan dipres kering (blotter-press), lalu di bawa ke tanki penyimpanan.

Yield biasanya diperoleh lebih dari 98 %.

b. Perkolasi Thermofor Kontinyu

Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Mobil Oil Corp, adalah

suatu proses pengolahan dengan lempung secara kontinyu dan

regeneratif, untuk menstabilkan dan memperbaiki warna pelumas-

pelumas atau lilin yang telah didistilasi, disuling menggunakan pelarut,

atau diolah dengan asam. Umpan dipanaskan pada 125 - 350 oF

dimasukkan ke dalam menara perkolator melalui distributor banyak

lubang (multi nozzle) pada dasar menara. Setelah perkolasi secara

berlawanan arah melalui unggun lempung maka umpan ditarik dari atas

menara dan dilewatkan ke dalam blotter-press, kemudian dimasukkan ke

dalam tanki penyimpanan. Unit pertama proses ini telah diinstalasi pada

tahun 1953 pada kilang Mobil Oil Co di Coryton-Inggris.

c. Filtrasi Perkolasi

Proses ini dikembangkan oleh Mineral & Chemicals Phillips Corp,

adalah suatu proses pengolahan dengan lempung secara kontinyu,

regeneratif siklik, fasa uap, untuk memperbaiki warna, bau, dan stabilitas

minyak-minyak pelumas dan lilin. Minyak disaring melalui unggun yang

mengandung 10 - 50 ton tanah pemucat atau bauksit aktif. Dua atau

192

Page 193: Tek Minyak Bumi

lebih unggun dipakai secara bergantian dalam operasi dan regenerasi.

Lempung bekas dicuci sehingga bebas minyak dengan nafta kemudian

di-steam untuk memisahkan nafta. Setelah di-steaming, lempung dibawa

ke kiln dan bahan-bahan karbon dipisahkan dengan pembakaran.

d. Pengolahan Efluen Alkilasi

Proses ini dikembangkan secara bersama oleh D.X. Sunray Oil Co

dan M.W. Kellog Co, merupakan suatu proses perkolasi cair secara

kontinyu dan regeneratif untuk memisahkan 90 % asam-asam dan ester

netral, dan memindahkan asam dari efluen alkilasi katalis asam sulfat.

Umpan yang berupa efluen dari alkilasi katalis di-koalesi di dalam vesel

yang berisi glass-wool dan steel mesh, kemudian dimasukkan secara

bergantian ke dalam dua menara berisi bauksit dimana yang diserap

mula-mula adalah kotoran-kotoran. Setelah kontak mencapai sekitar ¾

bbd/lb adsorben, lalu perkolasi dijalankan, kemudian diregenerasi dimana

regenerasinya dipengaruhi oleh campuran steam dan gas. Umur katalis

diperkirakan sekitar 150 bbl/lb. Proses ini dituntut lebih efektif dari proses

kaustik yang konvensional, dan dari proses pencucian dengan air.

e. Pengolahan Lempung Gray

Proses ini dilisensi oleh Pure Oil Co yang semula dikembangkan

dan dilisensi oleh Gray Processes Corp, merupakan suatu proses

pengolahan lempung fasa uap secara kontinyu yang dapat diregenerasi

maupun non-regeneratif, dipakai untuk polimerisasi selektif diolefin dan

untuk memisahkan bahan-bahan pembentuk gum yang terdapat dalam

gasolin-gasolin termis. Untuk operasi yang kontinyu dipakai dua atau

lebih menara perkolator Gray secara paralel (diameter 10 ft, tinggi 30 ft).

tanah pemucat bekas (30/60 mesh) dapat dibuang atau diregenerasi di

dalam kiln. Uap-uap hidrokarbon dilewatkan melalui unggun pada suhu

250 - 475 oF sedikit di atas titik kondensasinya. Waktu kontak 20 - 400

detik. Uap hidrokarbon masuk langsung ke menara Gray dari unit

perengkahan setelah pemisahan gas-gas yang tidak dapat

dikondensasikan. Polimer diolefin bersama larutan yang lain dikeluarkan

(di-drain) dari dasar menara dan ditampung dalam akumulator polimer.

Polimer yang tertinggal dalam menara perkolator Gray dipisahkan dari

193

Page 194: Tek Minyak Bumi

gasolin dengan cara fraksionasi sebelum produk tersebut dikondensasi

dan dikirim ke tanki penyimpanan.

Pengolahan lempung Gray (menara 8 ton) pertama kali diinstalasi

secara komersil pada tahun 1924 untuk mengolah motor fuel pada kilang

Barnsdall Refining Co di Oklahoma. Proses ini secara luas diterima pada

tahun 1930 s/d 1940-an. Sejak proses ini erat kaitannya dengan proses-

proses termal maka proses ini lambat laun ditinggallkan.

12.4 Pengolahan Sweetening

Proses sweteening adalah suatu proses untuk memisahkan

merkaptan, hidrogen sulfida, sulfur elementer dari dalam distilat-distilat

ringan. Merkaptan memberikan bau yang kotor, dan secara serius

menurunkan angka oktan karena turunnya kerentanan terhadap TEL.

Sulfur erlementer (sendiri-sendiri maupun yang terikut dengan

merkaptan) akan menyebabkan korosi.

Macam-macam cara untuk mencapai kondisi sweetening adalah :

1. Oksidasi Merkaptan menjadi Disulfida

2. Pemisahan Merkaptan

3. Desulfurisasi, yaitu penghancuran dan pemisahan senyawa sulfur lain

yang terikut dengan merkaptan, hidrogen sulfida, dan sulfur.

12.4.1 Oksidasi Merkaptan Menjadi Disulfida

Proses oksidasi ini merubah merkaptan menjadi disulfida yang

berbau besi sedikit. Untuk maksud tersebut sejumlah kelompok proses

sweetening telah dikembangkan. Pemilihan proses tergantung pada

situasi kilang tersebut.

Persamaan umum proses oksidasi ini adalah :

4 RSH + O2 2 RSSR + 2 H2O

Disulfida dapat menurunkan kerentanan terhadap TEL dari aliran

gasolin, maka proses ini lambat laun ditinggalkan. Kecenderungan

sekarang adalah memakai proses untuk memisahkan merkaptan secara

menyeluruh.

Macam-macam proses oksidasi adalah :

1. Oksidasi Sweetening, terdiri dari :

194

Page 195: Tek Minyak Bumi

a. Doctor Sweetening.

b. Inhibitor sweetening.

c. Hypochlorite Sweetening.

d. Proses Bender

e. Proses Merox.

2. Cooper Sweetening, terdiri dari :

a. Philips Cooper Sweetening.

b. UOP Cooper sweetening.

c. Linde Coper Sweetening.

1. Proses Oksidasi Sweetening

a. Sweetening dengan Larutan Doktor

Proses Doctor Sweetening adalah suatu proses pengolahan kimia

secara kontinyu ataupun batch untuk merubah merkaptan yang ada

dalam produk kilang yang masam (sour) menjadi disulfida menggunakan

larutan doktor (natrium plumbit, Na2PbO2) dan sulfur bebas.

Reaksi yang terjadi adalah :

2 RSH + Na2PbO2 (RS)2Pb + 2 NaOH

(RS)2Pb + S RSSR + PbS

Reagensia disiapkan dengan melarutkan timbal oksida dalam larutan 5 –

20 % (berat) NaOH. Jumlah timbal oksida yang dilarutkan (1 – 3 %)

tergantung pada suhu dan konsentrasi soda. Pada pengolahan kontinyu,

umpan masam dicuci pendahuluan dengan soda kaustik untuk

memisahkan H2S dan komponen-komponen asam lainnya. Sebagian

aliran mengambil sejumlah sulfur, lalu bergabung kembali dengan aliran

utama, yang kemudian secara intim bercampur dengan larutan doktor

yang telah diregenerasi pada suhu 85 - 120 oF. Campuran diendapkan

dan dipisahkan di dalam settler, dimana gasolinnya lalu disimpan.

Reagensia bekas dipanaskan dan di-skim didalam settler dan dihembusi

udara pada suhu 150 - 175 oF untuk menyempurnakan regenerasinya,

sedangkan reagensia segar secara periodik ditambahkan ke dalam

sistem. Proses pemurnian doctor sweetening masih tetap dipakai

meskipun proses ini sudah tua di dalam industri minyak. Perkembangan

akhir-akhr ini di dalam hydrogen treating telah mengurangi peranan

195

Page 196: Tek Minyak Bumi

doctor treating dalam mengolah distilat-distilat. Kecenderungan

pengolahan gasolin sekarang menghindari pemakaian doctor treating

disebabkan karena pengaruh yang merusak oleh disulfida terhadap

angka oktan bensin yang mengandung timbal.

b. Sweetening dengan Inhibitor

Proses ini adalah suatu proses pemurnian kimia yang kontinyu

untuk memperbaiki gasolin yang mengandung sedikit merkaptan dengan

menggunakan inhibitor penilen-diamin, udara, dan soda kaustik. Diagram

alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 12.8.

Gasolin rengkahan yang mengandung sulfur merkaptan rendah

dapat di sweetening dengan inhibitor tanpa adanya soda kaustik, tetapi

reaksinya akan disertai dengan pembentukan peroksida yang berlebihan.

Sweetening dengan inhibitor telah digunakan secara luas dengan

berbagai variasi sejak ditemukan pada tahun 1946, tetapi secara umum

berkaitan dengan pencucian soda untuk mengurangi disulfida dan

pembentukan peroksida. Peroksida merupakan penyumbang terjadinya

keburukan terhadap stabilitas bensin bertimbal sehingga menyebabkan

mesin-mesin menjadi kotor. Inhibitor tipe penilen-diamin dipasarkan oleh

UOP Co, Tennes see Eastman Co, E.I.du Pont de Nomours & Co, Ethyl

Corp, dan lain-lain.

Gambar 12.8 Sweetening dengan Inhibitor

c. Sweetening dengan Hipokhlorit

Proses ini adalah suatu proses kimia untuk merubah merkaptan

yang terdapat dalam gasolin alam atau gasolin ringan (straight-run)

196

Page 197: Tek Minyak Bumi

menjadi senyawa-senyawa sulfur yang kurang berbahaya. Prinsip reaksi

adalah menghasilkan disulfida dengan pembentukan terbatas sulfon dan

asam-asam sulfonik, tergantung pada konsentrasi reagensia. Reagensia

yang dipakai berupa natrium ataupun hipokhlorit. Reagensia yang

dipakai berupa natrium ataupun kalium hipokhlorit. Reagensia dapat

disiapkan dikilang dengan melewatkan gas khlor melalui larutan soda 10

% pada suhu 95 oF, dapat juga disiapkan tepung pemucat (kalsium

hipokhlorit) yang mengandung 65 % khlor. Apabila terdapat trace

hidrogen sulfida lebih banyak, maka pencucian pendahuluan dilakukan

dengan alkali akan menurunkan biaya bahan kimia dan mencegah

pembentukan sulfur bebas. Setelah dipakai untuk pencucian, alkali sering

kali dipakai untuk memisahkan produk-produk hasil khlorinasi yang tidak

dikehendaki. Suhu pengolahan adalah 95 - 110 oF.

Proses ini berkembang baik pada tahun 1930-an, tetapi sekarang

terbatas hanya untuk mengolah gasolin alam dan pelarut-pelarut

tertentu. Keuntungan proses ini adalah kesederhanaannya, meskipun

tidak ekonomis karena biaya khlor yang tinggi.

d. Proses Bender

Proses ini dikembangkan oleh Sinclair Refining Co pada tahun

1940 dan dilisensi oleh Petreco Division of Petrolite Corp, adalah suatu

proses pengolahan dengan katalis unggun tetap yang kontinyu untuk

memurnikan (sweetening) kerosin, minyak-minyak jet menggunakan

katalis timbal sulfida. Proses sweetening dipengaruhi oleh perubahan

merkaptan menjadi disulfida. Sejumlah sulfur, alkali, dan udara yang

dikontrol ditambahkan ke dalam aliran umpan dan dilewatkan ke dalam

unggun katalis timbal disulfida. Pengaturan yang tepat terhadap timbal

akan menghasilkan produk-produk yang tidak korosif. Unggun katalis

diregenerasi secara kontinyu. Diagram Alir proses dapat dilihat pada

Gambar 12.9.

e. Proses Merox

Proses ini dilisensi dan dikembangkan oleh UOP Co adalah suatu

proses gabungan untuk ekstraksi merkaptan dan memurnikan

197

Page 198: Tek Minyak Bumi

(sweetening) gasolin dan minyak-minyak yang mempunyai jarak didih

rendah. Proses Merox dapat juga beroperasi secara terpisah yaitu

sebagai ekstraktor merkaptan atau sebagai pemurni (sweetener)

merkaptan, tergantung pada keperluannya dan ekonomis produk. Apabila

dipakai untuk sweetening saja maka proses lebih cocok untuk minyak-

minyak jet, kerosin, dan distilat-distilat menengah. Katalis merox pada

dasarnya adalah suatu garam kobal yang tidak larut dalam minyak, tidak

korosif, dan dapat dilarutkan dalam larutan soda, atau dalam support zat

padat tertentu. Ongkos katalis lebih murah jika dipakai katalis dengan

support zat padat. Pada langkah regenerasi, soda kaustik dipompakan

dari bawah ekstraktor dan dicampur dengan udara di dalam oxidizer

(regenerator). Disulfida dan udara berlebih dipisahkan dari reagensia di

dalam separator. Kaustik yang sudah diregenerasi disirkulasikan kembali

ke puncak ekstraktor. Diagram alir tipe proses gabungan yang komersil

dapat dilihat pada Gambar 12.10.

Gambar 12.9 Diagram Alir Proses

198

Page 199: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.10 Diagram Alir Proses Merox

Keuntungan utama proses Merox adalah dapat melakukan dua

fungsi ekstraksi, yaitu memisahkan merkaptan dengan mudah, dan

merubah merkaptan yang tersisa menjadi disulfida. Desulfurisasi yang

lebih efektif dapat dilakukan semenjak proses regenerasi lebih sempurna

dapat dijalankan dengan ikutnya katalis di dalam kaustik.

2. Sweetening dengan Tembaga

Pemurnian menggunakan tembaga terhadap hidrokarbon terdiri

dari perubahan merkaptan menjadi disulfida secara kontak dengan

oksigen oleh adanya tembaga khlorida (CuCl). Selama proses konversi

merkaptan terjadi perubahan kupri khlorida menjadi kupro khlorida.

Kupro khlorida diregenerasi dengan oksigen menjadi kupri khlorida.

Kupro khlorida diregenerasi dengan oksigen menjadi kupri khlorida

kembali. Reaksi yang terjadi adalah :

4 RSH + 4 CuCl2 2 RSSR + 4 CuCl + 4 HCl

4 CuCl + 4 HCl + O2 4 CuCl2 + H2O

Sweetening dengan tembaga dipakai secara komersil sebagai operasi

pengolahan kontinyu yang terdiri dari tiga variasi, yaitu padat, slurry, dan

larutan. Diagram alir proses kombinasi ini dapat dilihat pada Gambar

12.11.

199

Page 200: Tek Minyak Bumi

Pada umumnya proses padatan dipakai untuk gasolin ringan

(straight-run), sedangkan proses basah dipakai untuk berbagai minyak

termasuk distilat-distilat rengkahan. Produk-produk kilang diolah untuk

memisahkan senyawa-senyawa nitrogen yang reaktif dan senyawa-

senyawa sulfur (H2S dan S) yang terkandung di dalamnya. Oksigen atau

udara diinjeksikan ke dalam aliran minyak dan dikontakkan dengan

katalis tembaga khlorida pada suhu 80 - 120 oF.

Pada proses larutan (solution), katalis diregenerasi dengan

hembusan udara di dalam tanki pemisah. Proses sweetening tembaga

adalah sederhana tetapi katalisnya korosif, dan tidak ada pengurangan

sulfur total. Proses sweetening tembaga ini masih tetap dipakai tetapi

telah diganti dengan proses yang dapat memisahkan sulfur. Instalasi

pertama dibangun pada awal tahun 1931 yang menawarkan alternatif

lain dari pemurnian dengan larutan doktor.

Gambar 12.11 Diagram Alir Proses Oksidasi Cooper Sweetening

a. Phillips Cooper Sweetening

Proses ini dikembangkan oleh Phillips Petroleum Co dan dilisensi

sampai dengan tahun 1954, adalah suatu proses solution-solid-slurry

yang sampai sekarang masih komersil. Gasolin distabilkan terhadap

warna dan pembentukan gum oleh adanya udara yang bercampur dan

disaring melalui unggun adsorben padat yang diresapi dengan reagensia

200

Page 201: Tek Minyak Bumi

tembaga. Umpan yang sensitif terhadap udara dikontakkan dengan

larutan tembaga tanpa mengandung udara, dan larutan tembaga

diregenerasi dalam suatu tanki separator. Gasolin dicuci dengan natrium

sulfida untuk memisahkan trace tembaga. Pada proses cairan, reagensia

dibuat dari tembaga sulfat dan natrium khlorida.

b. UOP Copper Sweetening

Proses ini didapat dari UOP Co merupakan proses unggun tetap

untuk memurnikan gasolin yang menggantikan proses Merox. Umpan

gasolin dicuci dengan kaustik kemudian dicuci lagi dengan asam HCl

untuk menetralkan alkali dan memisahkan senyawa-senyawa basa

organik. Kontak dengan reagensia tembaga dilakukan pada suhu 100 oF

di dalam unggun batu apung. Suhu tergantung pada berat molekul

merkaptan. Sisa tembaga (trace) dipisahkan dengan mengontakkannya

dengan seng sulfida atau batu apung. Reagensia terdiri dari senyawa

amonium khlorida dan tembaga sulfat.

c. Linde Copper Sweetening

Proses ini dilisensi oleh Linde Division of Union Carbide Corp yang

dikomersilkan sejak tahun 1935 merupakan proses slurry untuk

memurnikan gasolin dan distilat-distilat ringan (straight-run) dan

rengkahan. Regensia dibuat dari lempung 200 mesh dan kupri khlorida.

Umpan minyak mula-mula dipanaskan lalu ditambahkan oksigen dan

dikontakkan dengan slurry lempung-kupri khlorida pada suhu 80 - 100 oF.

Campuran diendapkan dan dipisahkan dimana umpan olahan dikeluarkan

dan dicuci dengan natrium sulfida untuk memisahkan trace tembaga.

12.4.2 Proses Desulfurisasi

Proses ini adalah proses pemurnian gas alam maupun gas-gas

kilang yang mengandung hidrogen sulfida dan senyawa-senyawa asam

lainnya. Proses yang paling populer adalah proses yang menggunakan

reagensia yang dapat diregenerasi dan recover H2S. Pada operasinya dan

prinsip operasinya adalah sama dengan skema umum seperti terlihat

pada Gambar 12.12.

201

Page 202: Tek Minyak Bumi

Material yang ada dalam gas seperti karbon dioksida, hidrogen

sianida, merkaptan, karbonil sulfida, karbon disulfida, dan uap air akan

mempengaruhi pemilihan proses pemurnian tersebut. Proses-proses yang

menggunakan hembusan udara untuk regenerasi reagensia adalah

penyumbang terhadap pengotoran udara apakah langsung keluar ke

atmosfir ataukah untuk umpan dapur industri. Proses-proses pemisahan

H2S dapat dilihat pada Tabel 12.2.

Gambar 12.12 Diagram Alir Pemisahan H2S

Tabel 12.2 Macam-Macam Proses Desulfurisasi

Nama Proses R e a k s i RegenerasiSoda Kaustik 2 NaOH + H2S NasS + 2 H2O Tidak perluKapur Ca(OH)2 + H2S CaS + 2 H2O Tidak perluOksida Besi FeO + H2S FeS + H2O Sebagian

dengan udaraSeaboard Na2CO3 + H2S NaHCO3 + NaHS Hembusan

udaraThylox Na2AS2S5O2 + H2S Na4AS2S6O + H2O

Na4AS2S6O + ½ O2 Na4AS2S5O2 + SHembusan udara

Girbotol 2 RNH2 + H2S [RNH3]2S SteamingFosfat K3PO4 + H2S KHS + K2HPO4 SteamingPenolat NaOC6H5 + H2S NaHS + C6H5OH SteamingKarbonat Na2CO3 + H2S NaHCO3 + NaHS Steaming

Proses-proses terbaru untuk memisahkan hidrogen sulfida dari

dari produk-produk kilang juga disempurnakan dengan oksidasi sulfida

202

Page 203: Tek Minyak Bumi

menjadi sulfur bebas sebagai bagian dari langkah regenerasi. Sulfur

diendapkan sebagai zat padat halus dan selanjutnya dipisahkan dengan

settling atau filtrasi.

Macam-macam proses pengolahan terdiri dari :

1. Proses Girbotol

2. Proses Glikol-Amin

3. Proses Desulfurisasi Fosfat

4. Proses Alkazid

5. Proses Kalium Karbonat Panas

6. Proses Giammarco-Vetrocoke

1. Proses Girbotol

Proses ini dilisensi oleh Girdler Corp, merupakan suatu proses

kontinyu yang regeneratif untuk memisahkan H2S, CO2, kotoran-kotoran

asam lainnya dari gas alam dan gas-gas kilang. Proses ini menggunakan

reagensia amina organik seperti MEA, DEA, dan TEA. Etanol amin adalah

basa kuat yang larut dalam air mempunyai afinitas terhadap H2S pada

suhu 160 - 180 oF. Gas yang akan dibersihkan dikontakkan dengan

larutan amin secara berlawanan arah dalam absorber berupa menara

onggok (packed tower) yang berisi raschig-ring pada suhu 100 - 150 oF.

Regenerasi berlangsung pada suhu 200 oF. Unit pertama pada pemisahan

H2S dari gas alam dipakai pada pabrik gas alam Shell Oil di North

Maryland. Sampai dengan tahun 1938, dimulai pemisahan H2S dari gas

kilang menggunakan proses Girbotol pada kilang minyak Atlantic Refining

Co di Port Arthur-Texas.

2. Proses Glikol-Amin

Proses ini dikembangkan dan dilisensi oleh Fluor Corp.

merupakan proses kontinyu yang regeneratif untuk menarik air dan

memisahkan gas-gas asam secara simultan dari gas alam atau gas-gas

kilang. Campuran larutan amin dengan di- atau tri-etilen-glikol dipakai

sebagai reagensia pengolahan. Tipe larutan ini mengandung 20 % amin,

70 % glikol, dan 10 % air. Gas yang akan dibersihkan dikontakkan secara

berlawanan arah dengan reagensia di dalam menara dulang gelembung

203

Page 204: Tek Minyak Bumi

(bubble tray) pada suhu sekitar 100 oF. Regenerasi berlangsung pada

suhu 300 oF.

3. Proses Desulfurisasi Fosfat

Proses ini dikembangkan oleh Shell Development Co merupakan

suatu proses kontinyu yang regeneratif untuk memisahkan H2S dari gas

alam, gas kilang, atau larutan hidrokarbon menggunakan larutan K3PO4.

Tipe larutan reagensia mengandung 30 % K3PO4 dalam air, yang selektif

menyerap H2S dalam gas yang mengandung CO2. Gas yang akan

dibersihkan dikontakkan berlawanan arah dengan reagensia di dalam

ekstraktor pelat gelembung (bubble plate) pada suhu sekitar 100 oF.

Regenerasi berlangsung pada suhu 240 oF. Untuk mengekstrak H2S dari

dalam hidrokarbon cair dipakai menara onggok (packed tower).

4. Proses Alkazid

Proses ini untuk memisahkan H2S dan CO2 dari gas alam atau

gas-gas kilang menggunakan larutan pekat asam-asam amina. Proses ini

diperkenalkan dalam industri di Eropa oleh Badische Anilin & Soda Fabrik

AG of Ludwigshafen am Rhein pada tahun 1959. Operasinya terdiri dari

proses recycle kontinyu, dan absorpsi gas-gas dengan pemanasan dan

dikembalikan ke dalam absorber melalui penukar panas dan pendingin.

Garam-garam alkazid (alkazid-M dan alkazid-DIK) tidak mudah menguap

dan larutannya adalah cairan-cairan alkali yang reaktif dan stabil.

Kapasitas penyerapan untuk H2S dan CO2 sangat tinggi, tetapi sangat

rendah untuk hidrokarbon. Alkazid-DIK memberikan hasil yang sangat

memuaskan untuk pemisahan selektif H2S mengandung CO2 dan untuk

pemurnian hidrokarbon cair. Larutan alkazid-M dipakai untuk

memisahkan H2S dan CO2 dari gas disertai dengan efisiensi penyerapan

yang sangat tinggi (98,6 %+).

5. Proses Kalium Karbonat Panas

Pemakaian proses ini lebih praktis untuk memisahkan gas alam

pada tekanan di atas 250 psi mengandung gas asam 5 - 50 %. Gas asam

204

Page 205: Tek Minyak Bumi

dapat dikurangi menjadi 0,5 %. Sejumlah proses karbonat dengan variasi

lain telah dirancang oleh Petrocon Engineering Co, yaitu :

1. Sistem Karbonat split-stream

2. Proses Air-Karbonat

3. Proses Karbonat Dingin sebagian

4. Proses Karbonat-Amin

Keuntungan yangs sangat besar dari proses karbonat adalah

biaya operasi yang sangat rendah. Unitnya fleksibel mudah dirubah

menjadi sistem amina.

6. Proses Giammarco-Vetrocoke

Proses ini dikembangkan oleh G. Giammarco of SPA Vetrocoke

Italia, untuk memisahkan H2S dan CO2.

Macam-macam prosesnya adalah : 1) Proses pemisahan CO2 dari gas-gas

yang bebas H2S dengan regenerasi menggunakan steam; 2) Proses

pemisahan selektif H2S dan merubahnya menjadi sulfur bebas dengan

regenerasi menggunakan udara; 3) Proses kombinasi dari kedua proses

di atas untuk pemisahan HsS dan CO2.

Kedua proses pemisahan tersebut adalah berdasarkan pada absorpsi

gas-gas asam dengan larutan alkali yang mengandung aditif untuk

mempercepat absorpsi dan desorpsi. Larutan pengolahan tidak korosif,

dan suhu operasi berkisar 75 - 300 oF. Pada proses pemisahan H2S

larutan reagensia terdiri dari natrium atau kalium karbonat yang

mengandung campuran arsenit dan arsenat. Gas-gas yang diolah

berasal dari sumur dirancang dapat membersihkan H2S kurang dari 1

ppm. H2S mula-mula diserap dengan mereaksikannya dengan arsenit,

senyawa hasil reaksi kemudian dirubah menjadi monotioarsenat melalui

reaksi dengan arsenat. Dekomposisi menjadi sulfur elementer dan

konversi arsen bervalensi 3 menjadi valensi 5 dapat dilakukan dengan

hembusan udara atau suatu kombinasi asidifikasi dengan CO2 dan

hembusan udara. Pemilihannya tergantung pada persyaratan-

persyaratan proses. Sulfur dapat dipisahkan dengan filtrasi atau flotasi.

Diagram alir proses kombinasi dapat dilihat pada Gambar 12.13.

205

Page 206: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.13 Diagram Alir Proses Kombinasi Giammarco-Vetrocoke

Pada tahun 1971 telah dikemukakan suatu proses baru dengan

efisiensi pemisahan sulfur sampai dengan 98 % yang dikenal sebagai

proses Claus dengan dua tingkat pemisahan. Setelah itu proses Claus

dikembangkan lagi oleh Beavon dan Vaeli untuk pemisahan sulfur sampai

99,9 % yang dikenal sebagai proses Beavon. Reaksi yang terjadi pada

suhu 2000 – 3000 oF adalah :

2 H2S + 3 O2 2 SO2 + 2 H2O

2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O

Diagram alir proses Claus dan proses Beavon dapat dilihat pada Gambar

12.14 dan Gambar 12.15.

206

Page 207: Tek Minyak Bumi

Gambar 12.14 Diagram Alir Proses Claus

Gambar 12.15 Diagram Alir Proses Beavon

207

Page 208: Tek Minyak Bumi

Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan pengolahan tidak regeneratif

pada pemurnian produk/fraksi minyak dari kotorannya !

2. Uraikan perbedaan 2 proses pengolahan tidak regeneratif berdasarkan

tabel berikut ini atau tabel yang anda buat sendiri !

Proses Sederhana Proses Polisulfida

Jenis Umpan??????

Senyawa yang dipisahkan

3. Perkirakanlah gas-gas hasil pembakaran fuel-oil dan buat diagram alir

sederhana proses penyerapan senyawa sulfur dari gas hasil

pembakaran tersebut !

4. Jelaskan mekanisme regenerasi pada pengolahan soda dengan proses

Steam-Solutizer. Lengkapi jawaban saudara dengan diagram alir !

5. Berikan perbedaan pengolahan-pengolahan dengan solutizer pada

pengolahan dengan soda menurut tabel berikut atau tabel yang anda

buat sendiri.

208

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 209: Tek Minyak Bumi

Solutizer-Steam Solutizer-Tanin

????????????????????

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !

1. Jelaskan keuntungan dan kerugian proses-proses merkapsol dan unisol

pada pengolahan dengan soda !

2. Jelaskan keuntungan-keuntungan proses pengolahan dengan asam

sulfat!

3. Mengapa pada proses Nalfining, asam asetat anhidrid diinjeksikan

pada aliran minyak sesudah drier, bukan dicampur dulu baru

dipanaskan. Jelaskan jawaban saudara !

4. Jelaskan perbandingan antara proses asam sulfat dan asam asetat

pada pemurnian minyak !

5. Uraikan dan jelaskan mekanisme serta syarat-syarat terjadinya

penyerapan dengan adsorben lempung !

6. Buatlah perbandingan proses-proses pengolahan dengan lempung

berdasarkan tabel berikut atau tabel yang dibuat sendiri !

Perkolasi Thermofor

Filtrasi Perkolasi

Efluen Alkilasi

Lempung Gray

Tipe Lempung

209

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 210: Tek Minyak Bumi

Suhu Solven Regenerasi Minyak Umpan

7. Jelaskan dan uraikan perbedaan proses pemurnian antara doctor

sweetening dengan cooper sweetening !

8. Jelaskan keuntungan memakai inhibitor pada proses pemurnian

oksidasi sweetening !

1. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.

2. Brady, J.D., June 1982. Particulate and SO2 Removal with Wet Scrubbers. Chem. Eng. Progress. Hal. 73 – 77.

3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw

Hill Book Co. Singapore.

4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

210

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 211: Tek Minyak Bumi

GAS-GAS KILANG

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami proses-proses pembuatan dan pemurnian gas-gas

kilang sebagai produk ringan BBM.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menguraikan komponen-komponen

pembentuk gas kilang sebagai bahan bakar gas.

2. Mahasiswa mampu menjelaskan sistem recovery pengambilan

gas kilang dari unit utama kilang minyak.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme proses pencairan gas

kilang sehingga dihasilkan elpiji.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses pembuatan gas

elpiji berdasarkan diagram alirnya.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme penarikan dan

pembuatan gas hidrogen sebagai produk samping kilang minyak.

211

KEGIATAN BELAJAR XIII Jurusan

Teknik Kimia

Page 212: Tek Minyak Bumi

6. Mahasiswa mampu menjelaskan salah satu proses pembuatan

hidrogen dalam kilang minyak berdasarkan diagram alirnya.

Lembar Informasi XIII : Gas-Gas Kilang

13.1 Pendahuluan

Metoda pemisahan ataupun pemekatan gas dari produk-produk

kilang yang umum dilakukan adalah : 1) absorpsi gas menjadi cairan

bertekanan rendah, 2) adsorpsi dalam lempung atau karbon aktif,

dan 3) fraksionasi tekanan tinggi suhu rendah.

Dalam prakteknya, gabungan beberapa operasi tersebut dilakukan untuk

efisiensi dan pertimbangan ekonomi seperti absorpsi dan fraksionasi.

Gas-gas yang dihasilkan dari proses pengilangan terdiri dari :

1. Gas ringan yang mengandung C1 dan C2 yang dikelompokkan menjadi

gas bakar kilang (refinery fuel gas),

2. Propan dan butan yang dapat dicairkan menjadi elpiji (LPG),

3. Gas-gas non-hidrokarbon seperti H2S, CO2, H2, SO2, S2 dan sedikit C1/C2

yang dikelompokkan menjadi gas-gas buang (off-gas atau tail-gas).

Unit-unit penghasil gas di dalam kilang adalah :

1. Gas Bertekanan Rendah yang berasal dari :

a. Unit-Unit Distilasi, baik distilasi atmosfir maupun distilasi hampa.

b. Unit-Unit Perengkahan Katalis

212

KEGIATAN BELAJAR XIII Jurusan

Teknik Kimia

Page 213: Tek Minyak Bumi

2. Gas Bertekanan Tinggi berasal dari :

a. Unit-Unit Perengkahan Termis

b. Polimerisasi

Gas-gas yang bertekanan rendah dimasukkan ke dalam

kompresor sehingga tekanannya menjadi tinggi dan selanjutnya diolah

dalam unit stabilizer dan absorber. Proses-proses tersebut dimaksudkan

untuk memisahkan gas ringan C1 – C2 sebagai bahan bakar gas kilang

(refinery fuel gas), dan komponen-komponen propan dan butan sebagai

bahan pembuatan gas cair elpiji (LPG).

13.2 Gas Bakar Kilang

Bahan bakar gas yang biasa disebut dalam kilang sebagai

refinery fuel gas adalah gas ringan yang terdiri dari C1 – C2 merupakan

produk atas yang tidak terkondensasi dari unit-unit distilasi dan

perengkahan.

Sumber-sumber gas kilang (refinery fuel gas) yang tidak

terkondensasi berasal dari unit-unit 1) Distilasi atmosfir dan distilasi

hampa, 2) Perengkahan Termis, 3) Perengkahan Katalis, 4) Polimerisasi,

dan 5) Berasal dari puncak menara absorber berupa gas-gas yang tidak

terserap.

Umumnya gas-gas tersebut bertekanan rendah sekitar 1 - 5 psig.

Gas-gas yang bertekanan sedang selain untuk refinery fuel gas,

dikumpulkan dan dikirim ke unit kompresi gas untuk menaikkan

tekanannya menjadi 85 - 90 psig. Gas yang bertekanan tinggi lalu dikirim

ke unit-unit stabilizer dan absorber untuk menyerap komponen propan

dan butan sebagai bahan baku untuk elpiji.

13.3 Gas Elpiji

Gas elpiji (LPG = Liquified Petroleum Gas) adalah gas kilang yang

dicairkan, mempunyai komposisi C3 dan C4 baik secara sendiri-sendiri

maupun secara bersama-sama. Jadi elpiji adalah campuran propan dan

butan yang berupa gas pada tekanan atmosfir, tetapi menjadi cair pada

213

Page 214: Tek Minyak Bumi

tekanan tinggi dan diatur tetap berupa cair pada waktu pengangkutan,

pemasaran, dan penggunaannya pada tekanan sedang.

Penggunaan yang utama elpiji adalah untuk pemanasan baik di rumah

tangga maupun di industri dan pertanian, untuk pembuatan zat-zat kimia

dan bahan baku petrokimia, dan untuk bahan bakar kendaraan bermotor.

Secara terperinci keperluan elpiji untuk masing-masing kelompok

adalah sebagai berikut :

1. Untuk keperluan domestik dan pertanian, yaitu untuk :

a. Pemanasan / pendiangan rumah h. Sterilisasi

b. Memasak i. Pasteurisasi

c. Pemanasan j. Penyejuk hawa (AC)

d. Refrigerasi k. Pemanasan kolam renang

e. Insinerator l. Pengeringan hasil panen

f. Pengeringan pakaian m. Pengawetan

tembakau

g. Pembakaran rumput liar n. Bahan bakar truk/traktor

2. Untuk keperluan komersil, yaitu untuk :

a. Pemanggang roti e. Belanga timbal

b. Tungku meja (Hot plate) f. Pemanas kertas dinding

c. Ketel uap g. Pemanas ruangan

d. Penggorengan lemak-lemak gemuk.

3. Untuk keperluan industri, yaitu untuk :

a. Tungku batubara d. Pembangkit steam

b. Tungku porselen/keramik e. Pengecoran logam

c. Memproses tekstil f. Pabrik gelas

4. Untuk keperluan bahan baku Petrokimia, yaitu untuk pembuatan :

a. Alkohol g. Komponen karet tiruan

b. Aldehida h. Asetat

c. Etilen dan etilen oksida i. Nitroparafin

d. Asam-asam organik j. Plastik

e. Deterjen k. Keton

f. Etilen glikol

5. Untuk pemakaian langsung sebagai zat kimia, yaitu :

a. Penarikan aspal dan lilin dalam industri minyak bumi

214

Page 215: Tek Minyak Bumi

b. Menghilangkan lemak/gemuk dari produk makanan

c. Ekstraksi pelarut pada minyak tumbuh-tumbuhan

d. Pengontrol warna sabun

6. Untuk keperluan transportasi sebagai bahan bakar gas, untuk mobil

sedan, bus, truk, traktor, mobil boks.

7. Untuk keperluan utilitas, yaitu :

a. Pengkayaan kandungan panas (menaikkan Btu)

b. Standby gas

c. Distributor gas

13.3.1 Spesifikasi

Kebanyakan elpiji dipasarkan di bawah definisi dan spesifikasi

dari NGPA (Natural Gas Processors Association).

Menurut NGPA elpiji dipasarkan dalam 4 macam LPG komersil, yaitu : 1)

Propan Komersil, 2) Butan Komersil, 3) Campuran Propan-Butan, 4)

Propan HD-5.

Spesifikasi dan persyaratan elpiji tersebut dapat dilihat pada Tabel 13.1,

sedangkan menurut NGAA (Natural Gas Association of America)

persyaratan yang diperlukan/ spesifikasi untuk propan komersil (elpiji C3)

dan butan komersil (elpiji C4) adalah :

1. Mengandung propan/propilen atau butan/butilen minimum 95 %.

2. Tidak mengandung H2S,

3. Mempunyai hasil test negatif terhadap korosi (copper

strip) selama 3 jam pada suhu 122 oF,

4. Tidak mengandung air, dan

5. Diperkenankan mengandung total sulfur maksimum

15 grain/100 cuft.

13.3.2 Propan Komersil

Propan ini merupakan produk hidrokarbon yang dominan dengan

propan dan / atau propilen dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Tekanan uap tidak melebihi 210 psig pada 100 oF.

2. Titik didih 95 % tidak melebihi –37 oF pada tekanan 760 mmHg.

3. Residu harus melewati test terhadap bahan yang tidak mudah

menguap.

215

Page 216: Tek Minyak Bumi

4. Kandungan sulfur mudah meguap tidak melebihi 15 grain/100 ft3 gas.

5. Senyawa korosif, tidak menimbulkan warna yang terpoles pada test

copper strip.

Tabel 13.1 Persyaratan Spesifikasi untuk LPG

KarakteristikPropan

KomersilButan

KomersilCampuran

C3/C4

PropanHD-5

Tekanan Uap, pada 100 oF, psig

210 70 200 200

Suhu Penguapan95 %, 1 atm, oF

-37 +36 +36 -37

Total sulfur mudahmenguap, % berat

0,02 0,02 0,02 0,015

Korosi, Cu strip < 1 < 1 < 1 < 1Kekeringan Tidak ada

airTidak ada

airTidak ada

airTidak ada

airBau Level 2 Level 2 Level 2 Level 2Komposisi, % vol C3 / C3= C4 / C4= C3 / C3= &

C4 / C4=90 % C3 5 % C3=

Dalam rangka membedakan bau gas elpiji dengan gas-gas lain

dan udara untuk keperluan pengangkutan maka gas elpiji diberi bau

dengan salah satu senyawa berikut : 1) etil merkaptan 1 lb/10000 gal

gas; 2) tiofena 1 lb/10000 gal gas : atau 3) amil merkaptan 1,4 lb/10000

gal gas elpiji.

13.3.3 Penanganan Gas Elpiji

Gas elpiji disimpan dan dikirim pada tekanan sedang sebagai

cairan, yang digunakan pada suhu dan tekanan kamar sebagai gas.

Untuk maksud tersebut diperlukan tempat penyimpanan khusus dan

peralatan pengiriman (handling) dari tempat pembuatan sampai ke

konsumen. Meskipun demikian butan dengan tekanan uapnya yang

rendah ditangani secara tersendiri (eksklusif) memerlukan tanki dengan

tekanan design 250 psig. Tanki-tanki yang demikian sangat cocok untuk

propan komersil ataupun butan komersil dan juga semua campuran

propan-butan. Tempat penyimpanan untuk skala besar bagi gas elpiji

adalah di bawah tanah di dalam rongga-rongga garam terlarut atau gua-

gua tambang, ataupun di atas permukaan tanah dalam tanki-tanki bulat,

atau horizontal, ataupun vertikal. Sistem pemipaan pada pabrik besar

216

Page 217: Tek Minyak Bumi

dirancang untuk dapat menahan tekanan maksimum yang menyertai gas

elpiji.

Beberapa gas elpiji diangkut dalam pipa dari tempat

pembuatannya sebagai produk akhir, atau sebagai bahan baku, atau

sebagai campuran dengan minyak mentah atau gas alam. Gas elpiji juga

ditransportasikan dengan kapal tanker, kapal tongkang, mobil tanki,

tanki kontainer portabel, dalam silinder kecil dengan berat 20 lb yang

disebut kontainer swalayan.

13.3.4 Proses Pembuatan Elpiji

Proses pembuatan elpiji dengan menggunakan bahan baku gas-

gas kilang atau gas alam yang berasal dari minyak bumi (petroleum)

secara komersil ada tiga macam, yaitu 1) Proses Kompresi, 2) Proses

Adsorpsi, dan 3) Proses Absorpsi.

1. Proses Kompresi

Proses kompresi jarang digunakan karena kurang efektif dan

merupakan proses tersederhana dibanding dengan proses-proses

lainnya. Proses ini dipergunakan untuk me-recovery senyawa

hidrokarbon cair dari gasnya. Pada proses ini gas dari sumbernya

didinginkan melalui cooler dan HE sehingga terbentuk cairan.

Kondensat yang terbentuk dipisahkan dari gas yang tak

terkondensasi, lalu dikirim ke tank flash, sedangkan gasnya diekspansi

untuk digunakan sebagai pendingin pada HE. Kondensat dari tanki flash

dialirkan ke depropanizer dan debutanizer untuk memisahkan C3 dan C4

dengan cara distilasi. Dari puncak depropanizer keluar LPG-propan dan

dari puncak debutanizer keluar LPG-butan, sedangkan gasolin sebagai

hasil samping dikeluarkan dari bawah menara.

2. Proses Adsorpsi

Proses adsorpsi dipakai untuk me-recovery senyawa hidrokarbon

yang lebih berat dari etan dari gas-gas kilang atau gas alam. Proses

terdiri dari tiga step yaitu regenerasi, pendinginan, dan adsorpsi. Pada

proses ini, gas dari sumbernya dibagi menjadi dua aliran, sebagian

217

Page 218: Tek Minyak Bumi

dialirkan ke adsorpsion cycle dimana gas diadsorpsi dengan karbon aktif

(dapat juga dipakai silika gel, atau alumina gel) dan gas yang tidak

terserap digunakan sebagai media pendingin HE. Sebagian lagi gas dari

sumbernya dialirkan ke dalam cooling cycle untuk seterusnya masuk ke

dapur regenerasi dan ke tangki siklus regenerasi. Kemudian gas

didinginkan kembali dalam cooler dan HE. Kondensat yang terbentuk

dipisahkan dari gasnya di separator bertekanan tinggi dan rendah. Gas

yang berat dari etana di-recovery dan bergabung dengan umpan segar

gas. Kondensat yang terdiri dari hidrokarbon cair, LPG gas, gasolin

didistilasi di deproponizer dan debutanizer sehingga didapatkan LPG

propan dan LPG butan.

3. Proses Absorpsi

Proses ini adalah proses penyerapan hidrokarbon yang lebih berat

dari etan dengan penyerap minyak. Gas yang terserap dipisahkan dari

minyak di menara stripper untuk selanjutnya didistilasi di menara

depropanizer dengan produk atas LPG propan dan di debutanizer dengan

produk atas LPG butan. Sebagai hasil samping proses ini adalah gasolin.

Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 13.1.

13.4 Gas Hidrogen

Keuntungan dalam pemurnian fraksi-fraksi minyak bumi melalui

proses pengolahan hidrogen telah dikenal semenjak tahun 1930-an.

Disebabkan karena kekurangan-kekurangan seperti harga yang murah

dan membutuhkan tekanan operasi yang tinggi maka proses secara

komersil tidak berkembang sampai dengan pertengahan tahun 1950.

Pada akhir-akhir ini kecenderungan pengolahan ataupun pembuatan

hidrogen dari hasil-hasil kilang telah mengalami kenaikan, tidak hanya

untuk meningkatkan kualitasnya sebagai gas H2 tetapi juga untuk

feedstock (bahan baku) proses-proses perengkahan, reforming dan

isomerisasi.

218

Absorber

Umpan

Gas

Gasolin

Page 219: Tek Minyak Bumi

Stripper Depropanizer Drbutanizer

Lean Oil

LPG C3 LPGC4

Gambar 13.1 Diagram Alir Pembuatan Gas Elpiji

13.4.1 Proses Pemurnian Hidrogen

Proses pemurnian hidrogen dipakai secara luas untuk

menyiapkan umpan reformer dan juga pada pengolahan pendahuluan

umpan perengkahan katalis. Diagram alir proses dapat dilihat pada

Gambar 13.2.

Pemurnian hidrogen sering dibenarkan untuk alasan-alasan selain dari

pembuatan bahan bakar yang unggul. Pada pengolahan ini yield

diperbaiki ; masalah limbah yang disebabkan oleh merkaptan, fenol, dan

tiofen hampir semuanya dihilangkan ; masalah korosi oleh sulfur, sianida

dan asam-asam organik dapat dikurangi. Katalis yang umum dipakai

ialah kobal molibdat dalam carrier alumina. Regenerasi katalis dilakukan

pada suhu 700 – 1200 oF menggunakan udara dengan steam atau flue-

gas. Umur katalis sekitar 2 - 5 tahun. Suhu masuk reaktor 400 - 850 oF

pada tekanan 50 – 1500 psig. Space velocity 0,5 – 20 v/hr/v. Konsumsi

hidrogen untuk pengolahan ini biasanya di bawah 200 scf per barel

umpan.

Unit pemurnian hidrogen komersil pada awalnya diinstalasi oleh

Esso Standard Oil Co pada tahun 1930-an. Pada perang dunia kedua

pembangunan unit ini disponsori oleh Humble Oil & Refining Co, dan

219

Page 220: Tek Minyak Bumi

Shell Development Co. Pertumbuhan yang pesat pemurnian hidrogen ini

dimulai pada pertengahan tahun 1950-an dan telah menyebar ke seluruh

industri pengilangan minyak bumi.

Recycle Gas Vent-Gas Off-Gas dari Reformer (50 - 90 % H2)

Reaktor

Umpan Stripper Minyak Heater Steam

Separator Treated Product

Gambar 13.2 Diagram Alir Proses Pemurnian Hidrogen

Macam-macam proses pemurnian hidrogen :

1. Proses Unifining 11. Proses Hidrogen-Diolefin

2. Proses Hydrofining 12. Proses Persiapan Umpan Phillips

3. Proses Ultrafining 13. Proses Platreating

4. Proses Hirodesulfurisasi Fasa Uap 14. Proses Hydrodesulfurisasi

Kellogg

5. Proses Hidrodesulfurisasi Trickle 15. Proses Hydrobon

6. Proses Hidrodesulfurisasi Sinclair 16. Proses Desulfurisasi Kobal-

Molibdat

7. Proses Diesulforming 17. Proses CHD

8. Proses Hydropretreating Houdry 18. Proses Hydrotreating

Texaco

9. Proses Autofining 19. Proses Gulfining

10.Proses Hydrofingin BP 20. Proses Ferrofining

1. Proses Unifining

220

Page 221: Tek Minyak Bumi

Proses ini dilisensi bersama-sama oleh Union Oil of California dan

UOP Co adalah suatu proses katalis unggun tetap yang regeneratif untuk

menarik sulfur dan hidrogenat dari minyak-minyak distilat dengan jarak

didih tertentu. Kontaminasi logam-logam, senyawa-senyawa nitrogen,

dan senyawa-senyawa oksigen dihilangkan bersama dengan sulfur.

Katalis yang digunakan adalah kobal-molibdat-alumina yang dapat

diregenerasi secara in-situ dengan steam dan udara. Kondisi operasi 500

- 800 oF dan 300 - 800 psig. Unit pertama telah dipasang pada kilang

United Refining Co di Pennsylvania (Lisensi Union) dan pada kilang

Standard Oil Co di Ohio (lisensi UOP) pada tahun 1954.

2. Proses Hydrofining

Proses ini dilisensi oleh Esso Research and Engineering Co

merupakan suatu proses katalis unggun tetap yang regeneratif, untuk

menarik sulfur dan hidrogenat, serta memperbaiki katalis umum produk-

produk kilang dari gas sampai lilin. Katalis yang dipakai adalah kobal dan

molidenum oksida dalam alumina sebagai support yang dapat

diregenerasi in-situ dengan campuran udara dan steam atau flue-gas

pada 650 - 750 oF. Regenerasi memerlukan waktu sekitar 1 - 4 hari. Umur

katalis sekitar 2 tahun. Kondisi operasi 400 - 800 oF dan 50 - 800 psig.

Konsentrasi hidrogen dijaga di atas 50 % dan bebas CO untuk menjaga

aktifitas katalis. Unit pertama hydrofiner dioperasikan pada kilang Esso

Standard Oil Co di New Jersey pada tahun 1950 untuk mengolah lilin.

3. Proses Ultrafining

Proses ini dilisensi oleh Standard Oil Co merupakan suatu proses

katalis unggun tetap yang regeneratif untuk menarik sulfur dan

hidrogenat dalam produk kilang dari nafta sampai ke minyak pelumas.

Katalis yang digunakan adalah kobal-molibdat dalam alumina yang dapat

diregenerasi in-situ menggunakan campuran udara dan steam.

Regenerasi memerlukan waktu 10 - 20 hari dan dapat diulangi lagi

sebanyak 50 - 100 kali untuk satu batch katalis. Umur katalis 2 - 5 tahun

tergantung dengan umpan minyak. Kondisi operasi sekitar 600 - 800 oF

dan 200 - 1500 psig. Proses ini menggunakan umpan gas buang reformer

221

Page 222: Tek Minyak Bumi

mengandung 70 % mol H2 pada kecepatan 500 - 4000 scf/bbl. Proses ini

pertama kali dilisensi untuk perusahaan Great Northern Oil Co untuk

dipakai pada kilangnya yaitu Pine Bend Refinery di St. Paul–Minnesota

pada tahun 1955.

4. Proses Hidrodesulfurisasi Fasa Uap

Proses ini adalah proses katalis unggun tetap yang regeneratif

untuk menarik sulfur dan hidrogenat dari produk nafta dengan titik didih

maksimum 500 oF. Olefin dapat dijenuhkan tanpa hidrogenasi aromatik.

Proses ini tidak lama digunakan secara komersil. Katalisnya adalah

wolfram-nikel sulfida yang dapat diregenerasi dengan udara dan steam

lalu diikuti oleh sulfidasi dengan H2S untuk memulihkan aktifitas katalis

menjadi sempurna. Kondisi operasi 450 – 700 oF dan 500 - 750 psig.

Kecepatan gas adalah 6000 scf H2 per barel minyak. Unit ini pertama kali

di instalasi pada kilang Shell Oil Co di Dominiquez-California pada tahun

1944.

5. Proses Hidrodesulfurisasi Trickle.

Proses ini dilisensi oleh Shell Development Co merupakan suatu

proses hidrogenasi katalis unggun tetap untuk memisahkan sulfur,

nitrogen, dan kontaminan logam dari distilat menengah, umpan

perengkahan katalis, dan sebagainya. Katalis yang dipakai umumnya

kobal-molibdat atau nikel-molibdat dalam alumina yang kedua-duanya

dapat diregenerasi in-situ dengan campuran steam dan udara. Kondisi

operasinya 600 - 800 oF dan tekanan berjarak antara ratusan sampai

1500 psig. Kilang minyak Shell Refining and Marketing Co Ltd di Stanlaw-

Inggris pertama kali memakai proses ini pada tahun 1955.

6. Proses Hidrodesulfurisasi Sinclair

Proses ini merupakan suatu proses katalis unggun tetap yang

regeneratif menggunakan katalis yang dikembangkan oleh Sinclair

Research Laboratories untuk memisahkan sulfur, nitrogen, oksigen, dan

kontaminan logam dari produk-produk kilang. Katalisnya adalah kobal-

molibdat dalam alumina. Regenerasi katalis hingga mencapai aktifitas

222

Page 223: Tek Minyak Bumi

semula memerlukan waktu 24 - 72 jam dengan campuran udara dan

steam. Kondisi operasinya 580 - 750 oF dan tekanan 200 - 800 psig.

Kecepatan minimum untuk recycle hidrogen adalah 500 - 5000 scf per

barel umpan. Proses ini menggunakan gas buang dari reformer yang

mengandung hidrogen 65 %. Unit pertama beroperasi pada kilang

Sinclair Refining Co di Marcus Hook-Pennsylvania pada tahun 1955.

7. Proses Diesulforming

Proses ini adalah proses katalis unggun tetap yang regeneratif

untuk menarik sulfur dan meningkatkan kualitas produk kilang nafta,

distilat menengah dan gas-oil. Katalis yang digunakan adalah

molibdenum berbentuk pelet yang dapat diregenrasi in-situ dengan

campuran udara dan steam. Aktifitas dipulihkan kembali dalam waktu 2 -

3 hari. Kondisi operasinya 650 – 800 oF dan tekanan 450 - 550 psig.

Kecepatan minimum daur ulang hidrogen adalah 5000 scf per barel

umpan. Untuk proses yang efektif maka konsentrasi hidrogen dalam

aliran gas adalah 50 % mol, apabila lebih rendah akan menyebabkan

turunnya aktifitas desulfurisasi. Proses ini pertama kali dipakai dalam

operasi pada kilang Husky Oil Co di Wyoming pada tahun 1953.

8. Proses Hydropreating

Proses ini dilisensi oleh Houdry Process and Chemical Co dimana

proses ini disebut juga sebagai proses Houdry Guard Case (biasanya

bergabung dengan unit Houdriformer). Proses ini adalah proses katalis

unggun tetap yang tidak regeneratif untuk menarik sulfur dan hidrogenat

dari stok minyak yang berasal dari reforming katalis. Katalis yang dipakai

semuanya buatan Houdry, apakah katalis Houdriforming yang

mengandung platina atau kobal molibdenum dalam alumina. Kondisi

operasinya 700 – 755 oF dengan space velocity tinggi 5 - 10 v/hr/v.

Hidrogen yang diproduksi dalam Houdriforming (600 - 1000 cuft/bbl)

cukup memuaskan untuk proses ini. Unit pertama Hydropretreating

untuk membersihkan umpan Hydroformer telah diinstalasi pada kilang

The Crown Central Petroleum Corp di Houston–Texas pada tahun 1955.

223

Page 224: Tek Minyak Bumi

9. Proses Autofining

Proses ini dilisensi oleh British Petroleum Co Ltd merupakan suatu

proses desulfurisasi katalis unggun tetap untuk mengolah stok minyak

yang mengandung sulfur tinggi dari gasolin sampai gas-oil. Katalis yang

digunakan adalah kobal-oksida molibdat dalam alumina yang dapat

diregenerasi in-situ pada 800 oF dengan steam-udara atau campuran gas

inert dan udara. Lamanya katalis beroperasi tergantung pada jenis

umpan yaitu bervariasi dari 200 sampai 1000 jam. Umur katalis

diperkirakan sampai 4 tahun. Suhu operasi 700 – 800 oF dan tekanan 50 -

200 psig dikontrol untuk memberikan hidrogen yang cukup dengan cara

dehidrogenasi umpan naften untuk meng-konversi sulfur menjadi H2S.

Proses ini tidak memerlukan hidrogen dari luar. Hidrogen berlebih dalam

gas (mengandung H2 80 %) didaur ulang ke dalam zona desulfurisasi.

Unit Autofining komersil yang pertama diinstalasi pada kilang Llandarcy

Refinery of National Oil Refineries Ltd di Wales-Inggris pada tahun 1952

dan pada kilang BP yang lain di Aden (Jazirah Arab) pada tahun 1954.

10. Proses Hydrofining

Proses ini dikembangkan oleh British Petroleum Co Ltd

merupakan suatu proses hidrogen unggun tetap yang regeneratif

dirancang untuk menarik sulfur dari virgin gas-oil atau blending antara

virgin gas-oil dan cycle-oil hasil perengkahan katalis dengan sedikit atau

tanpa pemecahan molekul. Katalisnya adalah kobal-molibdenum oksida

dalam alumina berbentuk pelet yang dapat diregenerasi dalam 24 jam

dengan campuran steam-udara pada suhu 800 - 1100 oF. Kondisi operasi

760 - 790 oF dan 500 - 1000 psig. Proses pertama beroperasi pada kilang

Australia Petroleum Refinery Ltd di Kwinana Australia Timur pada tahun

1955.

11. Proses Hidrogenasi Diolefin

Proses ini merupakan proses katalis unggun tetap yang dapat

diregenerasi untuk hidrogenasi diolefin menjadi mono-olefin dalam

umpan alkilasi. Katalisnya berupa pelet nikel sulfida dalam alumina dan

224

Page 225: Tek Minyak Bumi

dapat diregenerasi in-situ pada 750 oF dengan campuran udara dan

steam, diikuti oleh proses sulfidasi dengan H2S untuk memulihkan

aktifitas katallis menjadi sempurna kembali. Kondisi operasinya 480 –

660 oF pada 15 - 150 psig menggunakan nisbah hidrogen-minyak 1 : 1

dan space velocity 2 - 8 v/hr/v. Gas buang dari reformer merupakan

sumber gas hidrogen. Proses ini dilisensi oleh Shell Development Co

tetapi belum diaktifkan. Unit pertama beroperasi pada kilang Shell

Refining & Marketing Co di Stanlaw-Inggris pada tahun 1949.

12. Proses Persiapan Umpan Phillips

Proses ini dilisensi oleh Phillips Petroleum Co merupakan proses

pemurnian hidrogen untuk menarik sulfur, menjenuhkan olefin, dan

memperbaiki stabilitas warna minyak nafta dan kerosin. Katalis yang

digunakan adalah tipe molibdenum.

13. Proses Platreating

Proses ini dilisensi oleh UOP Co merupakan hidrogenasi untuk

menyuling konsentrat aromatik sehingga benzen murni dan toluen dapat

di-recover. Operasi proses ini bergabung dengan proses Platforming dan

Udex. Unit pertama telah diinstalasi pada kilang Roosevelt Oil & Refining

Corp di Mt. Pleasant-Michigan pada tahun 1953.

14. Proses Hidrodesulfurisasi Kellogg

Proses ini dilengkapi oleh M.W. Kellogg Co merupakan proses

pemurnian hidrogen yang pada mulanya dirancang untuk menarik sulfur

dan membersihkan umpan reforming katalis. Pada saat ini umpan yang

dapat diolah berupa nafta virgin maupun nafta rengkahan, kerosin, stok

diesel, furnace-oil dan vacuum gas-oil. Sulfur, nitrogen, oksigen, dan

senyawa-senyawa logam dipisahkan, dan olefin dijenuhkan untuk

memperbaiki warna dan stabilitasnya. Katalis yang dipakai adalah kobal-

molibdat dalam alumina. Umpan minyak dan hidrogen masuk reaktor

pada suhu 650 – 800 oF dan tekanan 350 - 1000 psig. Kecepatan gas

recycle adalah 400 - 3000 scf per barel minyak. Unit pertama beroperasi

225

Page 226: Tek Minyak Bumi

dalam kilang Pure Oil Co di Newark-Illinois pada tahun 1956 untuk

mengolah umpan reformer.

15. Proses Hydrobon

Nama hydrobon diberikan kepada proses hidrogenasi katalis UOP

sebelum pengaturan proses ini dibuat bersama dengan Union Oil Co of

California untuk dilisensi di bawah nama Unifining. Unit yang dilisensi

oleh UOP di bawah nama Hydrobon adalah untuk kilang Standard Oil Co

of Ohio di Lima-Ohio yang beroperasi pada tahun 1954.

16. Proses Desulfurisasi Kobal-Molibdat

Proses ini dikembangkan oleh Union Oil of California dan menjadi

bagian dari paten yang disusun UOP Co untuk dilisensi bersama menjadi

Unifining. Katalis yang dipakai oleh Union untuk Unifining berbeda

dimana katalis ini mengandung silika. Unit pertama proses hidrogen di

bawah lisensi Union untuk kilang United Refining Co beroperasi mulai

tahun 1954.

17. Proses CHD

Proses ini dikembangkan dan dipakai oleh Mobil Oil Co pada

kilangnya sendiri. Proses ini meliputi pengolahan pendahuluan baik

terhadap nafta (straight-run dan thermal) untuk umpan reformer maupun

untuk desulfurisasi dan stabilisasi komponen-komponen sour untuk

kerosin, minyak diesel, dan minyak bakar. Akhir-akhir ini proses ini

diidentifikasi sebagai proses Sovafining.

18. Proses Hydrotreating Texaco

Proses ini dikembangkan oleh Texaco Inc dan diinstalasi pada

2 buah perusahaan pengilangan untuk desulfurisasi distilat hasil

perengkahan katalis dan gasolin rengkahan berat.

19. Proses Gulfining

Proses ini merupakan proses pemurnian hidrogen yang

dikembangkan dan dipakai sendiri oleh Gulf Research & Development Co

226

Page 227: Tek Minyak Bumi

untuk meningkatkan kualitas distilat-distilat (straight-run dan rengkahan)

dan minyak-minyak bakar dengan cara mereduksi kandungan sulfur dan

memperbaiki residu karbon, warna, dan stabilitas, diikuti dengan

menaikkan sedikit oAPI. Proses ini meliputi reaksi antara hidrogen dengan

distilat minyak bakar (fuel-oil) pada 600 – 800 oF pada 600 psig karena

adanya suatu katalis yang tidak diidentifikasi. Dua unit pertama dibangun

oleh Gulf Oil Co beroperasi pada kilangnya di Port Arthur Texas pada

tahun 1957.

20. Proses Ferrofining

Proses ini dikembangkan oleh British Petroleum Co Ltd

merupakan suatu proses pengolahan hidrogen menengah untuk

mengolah minyak-minyak distilat dan pelumas. Katalisnya terdiri dari 3

komponen berbasis alumina dengan umur diharapkan lebih dari 2 tahun.

Konsumsi hidrogen rendah rata-rata 25 scf per barel umpan. Proses ini

tidak memerlukan recycle gas karena hidrogen dari reformer cukup

memuaskan. Unit komersil pertama beroperasi pada kilang SFBP di

Dunkirk Perancis pada tahun 1961.

13.4.2 Proses Pembuatan Hidrogen

Pada tahun-tahun terakhir ini terdapat kecenderungan untuk

meningkatkan proses hydrotreating terhadap produk kilang tidak hanya

untuk meningkatkan kualitas produk tersebut tetapi juga untuk

pemurnian umpan suatu proses. Kebanyakan hidrogen untuk proses-

proses tersebut di-recovery dari gas buang reforming katalis yang

merupakan sumber utamanya dalam kilang minyak bumi. Apabila

hidrogen dari reforming nafta tidak mencukupi, maka proses pembuatan

hidrogen yang tidak tergantung pada kilang minyak harus digunakan.

Banyak hidrogen dari luar kilang dibuat baik dengan proses reforming

metan ataupun dengan proses oksidasi parsial.

Perkembangan yang terahir juga memungkinkan orang-orang

kilang mengolah gas-gas buang (vent-gas dan off-gas) dan gas-gas

recycle untuk mengambil hidrogen yang selama ini dibuang atau dibakar

227

Page 228: Tek Minyak Bumi

pada furnace dan flare. Metoda purifikasi hidrogen dirancang untuk

membersihkan hidrogen dengan kemurnian 95 %. Cara ini dapat

dilakukan dengan proses gas sintesis melalui shift converter dan

penyerapan CO2. Proses purifikasi yang mutakhir meliputi penyerapan

(scrubbling) dengan larutan amin, amoniak cair, atau larutan kaustik.

Demikian juga purifikasi dan absorpsi fraksi-fraksi minyak pada suhu

rendah dan dipelajari secara intensif untuk dipakai pada pembersihan

gas hidrogen.

Macam-macam proses pembuatan hidrogen :

1. Proses Reforming Steam-Metan.

2. Proses Reforming Steam-Nafta.

3. Proses Gas Sintesa Texaco.

4. Proses Gasifikasi Shell.

5. Proses Hypro.

1. Proses Reforming Steam-Metan

Proses ini merupakan proses katalis kontinyu yang telah

digunakan selama beberapa dekade untuk membuat hidrogen. Pada

awalnya paten proses ini diberikan kepada Mittasch and Schneider pada

tahun 1915 dan kemudian diberikan kepada BASF (Badische Anilin &

Soda Fabrik). Proses kontinyu secara komersil yang pertama diinstalasi

pada tahun 1930-1931 pada kilang Standard Oil Co di Bayway-New

Jersey. Umpan yang dipakai adalah gas alam, gas kilang, dan

hidrokarbon cair dengan reaksi sebagai berikut :

CH4 + H2O CO + 3 H2

Gas hidrokarbon berat bereaksi sebagai berikut :

CnHm + n H2O n CO + (0,5 m + n) H2

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 13.3. Kondisi operasi

pada suhu tinggi 1350 - 1550 oF, tekanan keluar umumnya lebih dari 400

psig.

228

Page 229: Tek Minyak Bumi

Gambar 13.3. Diagram Alir Pembuatan H2 Proses Steam-Metan

2. Proses Reforming Steam-Nafta

Proses ini adalah proses katalis kontiyu untuk membuat hidrogen

sama dengan proses reforming steam-metan yang menggunakan

hidrokarbon cair sebagai umpan. Berbagai macam nafta dalam gasolin

berjarak didih lebar telah berhasil digunakan, termasuk umpan yang

mengandung aromatik 35 %. Diagram alir sederhana dapat dilihat pada

Gambar 13.4.

Dapur Desulfurisasi H2 Reforming Fasa Cair

ke Unit Converter dan

Vaporizer Steam Absorber Umpan Desulfurisasi Nafta Fasa Uap

Gambar 13.4 Diagram Alir Reforming Steam-Nafta

3. Proses Gas Sintesis Texaco

Proses ini merupakan proses kontinyu tanpa katalis untuk

membuat hidrogen melalui oksidasi parsial hidrokarbon gas atau cair

(fuel-oil, gas alam). Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar

13.5. Suhu reaktor berkisar antara 2000 - 2700 oF, tekanan dari 1 atm

sampai lebih dari 1500 psig. Suhu preheater sekitar 1200 oF tergantung

pada komposisi umpan. Kebutuhan oksigen adalah 250 - 270 cuft per mcf

229

Page 230: Tek Minyak Bumi

gas sintesis. Yield hidrogen di dalam crude-gas dari reaktor dengan

umpan gas alam adalah sekitar 60 %, sedangkan dari umpan fuel-oil

berat sekitar 45 %. Kandungan hidrogen didalam gas sintesa dinaikkan

menjadi 92 – 98 % dengan shift converter.

4. Proses Gasifikasi Shell

Proses ini merupakan proses kontinyu non-katalis untuk merubah

umpan hidrokarbon menjadi suatu campuran gas yang kaya hidrogen

dengan oksidasi parsial dalam suatu reaktor yang dirancang khusus.

Umpan hidrokarbon dan oksidan dipanaskan secara terpisah dan

dicampur dalam ruang pembakaran dimana sebagian umpan terbakar

dan sisanya direngkah secara termis oleh panas pembakaran. Produk

rengkahan kemudian bergabung dengan produk pembakaran

membentuk campuran gas akhir. Suhu reaktor berkisar 2000 – 2700 oF

tergantung pada oksidan yang dipakai (udara atau oksigen) dan produk

gas yang diingini. Diagram alir proses ini dapat dilihat pada Gambar 13.6.

Saturator/ Preheater Air Scrubber

Gas Alam/ Fuel-Oil

Shift Converter Oksigen

Ke Unit Pemurnian

Steam Steam Generator

Ke Sistem Quench WaterPemisah Karbon

Gambar 13.5. Diagram Alir Proses Gas Sintesis Texaco

230

text

text

text

Page 231: Tek Minyak Bumi

Steam Penangkap

Steam Karbon Gas Sintesis

Umpan WHB

Gas Cooler Scrubber

Udara atau O2 Reaktor Karbon

Air Slurry A i r

Separator Karbon

Gambar 13.6.Diagram Alir Proses Gasifikasi Shell.

5. Proses Hypro

Proses ini merupakan proses kontinyu menggunakan katalis

untuk memproduksi hidrogen dari gas buang kilang atau gas alam.

Proses ini dilisensi oleh UOP Co. Proses ini dirancang baik untuk me-

recovery hidrogen dalam gas buang kilang maupun untuk meng-konversi

gas alam menjadi hidrogen mengikuti reaksi dekomposisi sebagai berikut

:

CH4 C + 2H2

Hidrogen dilepaskan dari karbon padat dengan pemisahan fasa pada

kemurnian sekitar 93 % vol atau lebih. Diagram alir proses ini secara

sederhana dapat dilihat pada Gambar 13.7. Kebutuhan panas pada

proses ini sangat rendah hanya untuk konversi, karena karbon yang

terbakar hasil dari reaksi akan memasok energi masuk yang diperlukan,

sehingga steam tidak diperlukan untuk mengontrol reaksi.

Hidrogen

Gas Alam atau Reaktor Gas Kilang CO & CO2

231

text

Page 232: Tek Minyak Bumi

Udara

Katalis Regenerator

Gambar 13.7. Diagram Alir Proses Hypro

13.4.3 Proses Dehidrogenasi

Proses dehidrogenasi merupakan suatu proses untuk membagi

hidrogen dari suatu hidrokarbon atau campuran hidrokarbon, baik

dengan cara termis maupun dengan katalis. Dehidrogenasi termis telah

digunakan secara luas dengan umpan gas-gas etan, isobutan, dan

sebaganya untuk situasi kilang yang khusus. Proses ini kurang selektif

dibandingkan dengan dehidrogenasi katalis dan cenderung membentuk

molekul-molekul ringan yang lebih disukai dalam bentuk olefin. Kondisi

operasi berjarak dari 1400 - 2200 oF dan 5 - 50 psig. Dehidrogenasi

katalis telah berkembang pada akhir-akhir ini dalam memproduksi bahan

dasar (dalam hal ini butadien) untuk karet sintetis, resin, dan produk

petrokimia lainnya. Proses ini adalah selektif dengan katalis yang terdiri

dari oksida logam dengan support keramik atau basis alumina. Suhu

operasi berjarak antara 932 – 1380 oF dengan tekanan sekitar 1 atm.

Siklus operasinya singkat dan katalis harus seringkali diregenerasi

dengan udara pada suhu 1100 – 1400 oF.

Aplikasi utama proses ini selama perang dunia kedua adalah

untuk memproduksi tambahan umpan olefin bagi proses alkilasi.

Disebabkan karena pembaharuan interes terhadap alkilasi bensin motor

maka perhatian ditujukan kembali kepada proses dehidrogenasi untuk

menyiapkan umpan olefin dari gas-gas jenuh. Kenyataan lain yang

penting adalah hidrogen dapat diperoleh sebagai produk samping pada

kemurnian sekitar 80 %.

Macam-macam proses dehidrogenasi yang penting adalah :

1. Proses Catadiene.

2. Proses Dehidrogenasi UOP.

232

Page 233: Tek Minyak Bumi

1. Proses Catadiene

Proses ini dilisensi oleh Houdry Process Corp, merupakan suatu

proses katalis yang kontinyu untuk dehidrogenasi hidrokarbon ringan

menjadi mono olefin atau di-olefin. Untuk memproduksi mono-olefin

digunakan suhu operasi sekitar 1050 – 1100 oF pada tekanan 1 atm,

sedangkan untuk membuat di-olefin digunakan suhu yang lebih tinggi

dan tekanan yang lebih rendah dari atmosfir. Katalis yang digunakan tipe

khrom oksida–alumina (Cr2O3 - Al2O3). Proses bersifat endotermis dan

perpindahan panas dihapuskan dalam reaktor. Kapasitas panas pada

unggun katalis dikontrol dengan menggunakan material inert berbentuk

granular yang menyertai katalis aktif. Apabila proses beroperasi untuk

memproduksi butadien maka butadien diekstrak dari efluen reaktor,

sedangkan yang tinggal dalam potongan butan-butadien di-recycle.

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 13.8. Pabrik komersil

pertama dioperasikan selama perang dunia kedua oleh Sun Oil Co pada

kilang Toledo & Standard Oil Co of California di El Segundo.

Gambar 13.8 Diagram Alir Proses Catadiene

2. Proses Dehidrogenasi UOP

Proses ini merupakan proses katalis yang kontinyu untuk

mengubah C2 - C5 menjadi olefin. Katalisnya adalah khrom oksida dalam

alumina. Umpan berupa butan dipanaskan dari 930 – 1380 oF lalu

233

Page 234: Tek Minyak Bumi

dilewatkan ke dalam catalyst chamber pada tekanan 10 - 50 psi dengan

recycle dan kondisi optimum maka olefin diperoleh pada konversi 90 – 95

%, karena reaksi eksotermis maka suhu katalis harus dikontrol secara

hati-hati. Dua buah atau lebih rekator dipakai untuk siklus reaksi dan

regenerasi. Efluen dari reaktor didinginkan dan dikompresi sebelum gas-

gas ringan (C1 - C3 & H2) dipisahkan dari butan-butadien. Fraksionasi

digunakan untuk memisahkan recycle butan. Diagram alir proses ini

dapat dilihat pada Gambar 13.9.

Siklus operasi proses ini singkat sekitar 1 jam. Kontaminan katalis

utamanya adalah kokas (coke). Senyawa-senyawa sulfur dan CO secara

material tidak mempengaruhi katalis. Katalis dapat diregenerasi

sebanyak 2000 kali.

Gas Regenerator

C1-C3

& H2

Reaktor & Regenerator

Umpan Separator

Cooler Produk Gas Regenerator

Kompresor

Recycle Butan dari Fraksionator

234

Page 235: Tek Minyak Bumi

Gambar 13.9 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi UOP

Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan dan uraikan cara-cara pengambilan gas kilang yang dihasilkan

dari puncak suatu unit pengolah minyak sehingga dapat dimanfaatkan

untuk keperluan kilang !

2. Jelaskan dan uraikan unit pembuat elpiji yang ada pada salah satu

kilang Pertamina. Lengkapi jawaban saudara dengan diagram alir

sederhana proses tersebut !

3. Uraikan perbedaan prinsip elpiji di Indonesia dengan elpiji yang ada di

pasar Internasional !

4. Jelaskan dan uraikan persyaratan yang diperlukan dalam penanganan

(handling) gas elpiji !

235

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 236: Tek Minyak Bumi

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !

1. Jelaskan dan uraikan perbedaan ketiga proses pembuatan elpiji.

Lengkapi jawaban saudara dengan keuntungan dan kerugian masing-

masing proses beserta alasan-alasannya !

2. Jelaskan dan uraikan tujuan mengapa dilakukan proses hydrotreating

untuk umpan reforming !

3. Identifikasi perbedaan antara proses unifining dan proses ultrafining

berdasarkan tabel berikut ini atau tabel yang anda buat sendiri !

Unifining Ultrafining

Kondisi Operasi : T & PTipe KatalisUmur KatalisRegenerasi Katalis

4. Jelaskan peranan gas hidrogen bagi suatu kilang minyak bumi !

236

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 237: Tek Minyak Bumi

5. Jelaskan perbedaan antara proses reforming steam–metan dengan

proses reforming steam-nafta pada pembuatan gas hidrogen !

Reforming Steam-Metan

Reforming Steam-Nafta

Kondisi Operasi (p,T)Tipe KatalisFasa Raksi

??????

6.a. Jelaskan maksud dan tujuan proses dehidrogenasi !

b. Uraikan perbedaan antara proses dehidrogenasi katalis dan proses

dehidrogenasi termis ditinjau dari keuntungan dan kerugian masing-

masing proses.

1. Anonim, April 1970. 90 lbs Gas Compression Plant. PTSI Flow Plant. Sei Gerong. Sumatera Selatan.

2. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.

3. Kirk, RE. and Othmer, DF. 2000. Encyclopedia of Chemical Technology. John-Wiley and Sons Corp. New York.

3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw

Hill Book Co. Singapore.

4. Pandey, G.N., 1994. A Texbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

237

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia

Page 238: Tek Minyak Bumi

G A S A L A M

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa memahami dua macam gas alam yang terdapat bersama

minyak bumi maupun yang terdapat tanpa adanya minyak bumi.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menguraikan langkah-langkah pencairan gas alam

dari reservoir yang tidak mengandung minyak.

2. Mahasiswa mampu menjelaskan diagram alir proses pencairan gas

alam berdasarkan sumber asalnya.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan gas alam sintesis

dari fraksi nafta.

238

KEGIATAN BELAJAR XIV Jurusan

Teknik Kimia

Page 239: Tek Minyak Bumi

4. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi pembentukan gas

alam sintesis berdasarkan pemecahan molekul hidrokarbon yang

berasal dari minyak mentah.

Lembar Informasi XIV : G a s A l a m

14.1 PENDAHULUAN

Tujuan pokok dari perusahaan penambangan minyak adalah

mencari dan memproduksi minyak bumi, sedangkan gas alam yang

didapat bersama dengan minyak ataupun yang terdapat sendiri-sendiri

pada awalnya belum mendapatkan perhatian. Kemajuan teknologi dan

meningkatnya kebutuhan akan penggunaan gas untuk keperluan yang

beragam, maka gas alam menjadi barang tambang yang diminati untuk

diolah, apalagi setelah makin menipisnya persediaan minyak bumi dan

harganya yang makin tinggi. Karena semakin pesatnya kebutuhan dan

usaha untuk mengatasi krisis energi maka pengadaan gas alam tidak

hanya melalui hasil tambang, tetapi juga pemanfaatan gas gas kilang

maupun fraksi-fraksi nafta dan minyak mentah yang diolah menjadi gas-

239

KEGIATAN BELAJAR XIV Jurusan

Teknik Kimia

Page 240: Tek Minyak Bumi

gas yang menyerupai gas alam disebut sebagai SNG (Substitute Natural

Gas atau Synthetic Natural Gas)

Pemanfaatan gas alam dapat dikelompokkan berdasarkan produk

akhirnya adalah sebagai berikut :

1. Sebagai bahan energi

2. Sebagai bahan baku, bagi keperluan industri petrokimia

3. Sebagai bahan pembantu, pada industri semen dan baja

4. sebagai sarana produksi pada lapangan penambangan minyak dan

gas bumi, untuk gas pengangkat (Gas Lift) dan untuk pembangkit

tenaga listrik.

14.2 GAS ALAM CAIR (LNG & NGL)

Secara garis besar gas alam yang ditambang dari dalam perut

bumi ditemukan dalam tiga bentuk yaitu :

1. Gas terlarut (dissolved gas) yaitu fraksi ringan dari senyawa-senyawa

hidrokarbon yang terlarut dalam minyak

2. Gas ikutan (associated gas) adalah gas yang berasal dari reservoir

minyak, termasuk kondensat (natural gasoline) dan solution gas

3. Gas dalam bentuk non-associated gas, yaitu gas yang berasal dari

reservoir gas yang tidak mengandung minyak

Dari ketiga gas tersebut, non-associated gas merupakan konstituen

utama dan bisa terdapat dalam jumlah yang besar sekali.

Gas alam adalah merupakan campuran dari fraksi-fraksi

hidrokarbon dan komposisinya berbeda-beda. Analisis dua jenis gas alam

tersebut dapat dilihat pada Tabel 14.1 yang menunjukkan perbedaan

kadar C3 (propan komponen berat)

Table 14.1 Contoh Analisis Gas Alam

Komponen

Associated Gas, % mol

Non-associated Gas, % molBertekanan

RendahBertekanan

TinggiC1 27,52 71,01 91,25C2 16,34 13,09 3,63C3 29,18 7,91 1,37

i-C4 5,37 1,68 0,31n-C4 17,18 2,09 0,44i-C5 2,18 1,17 0,16

240

Page 241: Tek Minyak Bumi

n-C5 1,72 1,22 0,17C6

+ 0,51 1,83 2,69Sumber : Makalah Konvensi ke-1 BKK-PII,1987

Gas alam di daerah Sumatera Selatan mempunyai komposisi hidrokarbon

seperti terlihat pada Tabel 14.2 dan Tabel 14.3.

Tabel 14.2 Komposisi Hidrokarbon dari Sumur PTSI

Komponen

Minyak Bumi, % mol

Gas Kondensat, % mol

Gas Kering, % mol

C1 48,83 87,07 95,85

C2 2,75 4,39 2,67

C3 1,93 2,29 0,34

C4 1,60 1,74 0,52

C5 1,15 0,83 0,08

C6 1,59 0,60 0,12

C7 42,15 3,80 0,42

C6+ 34,30 60,80 54,70

Sumber : Makalah Konvensi ke-2 BKK-PII, 1991

Tabel 14.3 Komposisi Gas Alam Sumatera Selatan eks PTSI

Komponen, % mol Associated Gas Non-associated Gas

CO2 7,00 2,4CH4 72,81 86,1C2H6 7,07 7,3C3H8 10,14 2,6

i-C4H10 1,18 0,6n-C4H10 1,30 0,7i-C5H12 0,25 0,2n-C5H12 0,15 0,1

C6+ 0,10 -

Nilai kalor, Btu/scf 12,25 11,24Specific gravity 0,80 0,66

Sumber : Makalah Konvensi ke-2 BKK.PII,1991

Gas alam yang biasa disebut LNG adalah gas alam yang berasal

dari reservoir gas yang tidak mengandung minyak (non-associated gas)

setelah dipisahkan dari fraksi berat dan kotorannya dicairkan pada suhu

241

Page 242: Tek Minyak Bumi

di bawah titik cair gas metan. Fraksi berat yang dipisahkan dari gas,

setelah dimantapkan/distabilkan (sesuai dengan persyaratan fasilitas

penampungan dan pengangkutan) dapat ditampung sebagai kondensat

atau dicampur ke dalam minyak bumi. Instalasi LNG di Indonesia antara

lain adalah LNG Bontang (Kaltim) dan LNG Arun (Aceh). Gas

alam yang lazim disebut NGL adalah gas alam ikutan (associated gas)

yang berasal dari reservoir minyak lalu dicairkan. Cairan gas alam ini

(NGL) banyak mengandung C3+, setelah diolah akan menghasilkan :

1. Pentan dan fraksi berat

2. Propan, butan (campuran atau sendiri–sendiri) dan

3. Gas buang (tail gas)

Instalasi NGL di Indonesia adalah NGL Arjuna di Laut Jawa dan NGL Lex di

Tanjung Santan (Kaltim).

14.2.1 Proses pembuatan LNG/NGL

LNG yang merupakan singkatan dari Liquefied Natural Gas,

adalah gas alam yang dicairkan melalui kompresi, pendinginan, dan

ekspansi dari tekanan tinggi dan suhu 127 0C menjadi cairan dengan

viskositas rendah dengan titik didih –160 0C pada tekanan 1 atm dan

berat jenis sekitar 0,45. LNG adalah bahan bakar bersih, tidak berwarna

dan tidak berbau, dapat disimpan di bawah tanah ataupun pada tanki di

atas permukaan tanah.

Tujuan dari pencairan ini adalah untuk meningkatkan efisiensi

pengangkutan dan penyimpanan, karena volume gas sebelum dan

sesudah dicairkan berbanding 600 : 1, artinya sebanyak 600 m3 gas alam

pada tekanan 1 atm akan menjadi 1 m3 jika dikondensasikan menjadi

cairan.

14.2.2 Proses LNG Arun

Gas alam yang berasal dari sumur-sumur di lapangan/ladang gas

dikumpulkan dalam cluster atau stasiun pengumpul yang bertugas untuk

memisahkan komponen gas dengan kondensat. Komponen gas dan

kondensat masing-masing dialirkan dalam pipa dari stasiun pengumpul

242

Page 243: Tek Minyak Bumi

ke unit pemrosesan. Komposisi gas dan kondensat yang dialirkan dari

stasiun pengumpul dapat dilihat pada Tabel 14.4.

Tabel 14.4 Komposisi Gas Alam PT. Arun NGL

Komposisi Gas, % vol Kondensat, % vol

CO2

N2

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

C6H14

14,87 0,3774,29 5,65 2,43 1,23 1,16

-

9,20 0,0525,67 6,66 6,58 6,55 5,1640,13

Gas akan mengalir dari reservoir pada tekanan 499 kg/cm2 dan

suhu 177 oC ke kepala sumur melalui chrismast tree pada tekanan turun

menjadi 254 kg/cm2 suhu 150 oC. Setelah melalui Xmast tree tekanan

turun menjadi 240 kg/cm2 dan 143 oC, lalu turun lagi setelah melalui

keran pengatur menjadi 141 kg/cm2 dan 132 oC. Selanjutnya setelah

melalui pendinginan suhu 54 oC terjadi pemisahan antara gas dan

kondensat.

Mekanisme pemisahan gas alam dan kondensat dapat dilihat pada

Gambar 14.1.

Umpan berupa gas yang belum stabil dialirkan dari stasiun

pengumpul ke unit pemrosesan sepanjang 30 km yang dilengkapi dengan

scraper laucher dan scraper receiver untuk menghindari penumpukan

cairan dalam pipa gas. Sebagian dari gas tersebut dialirkan ke unit

pengolah LPG, sedangkan umpan berupa kondensat yang belum stabil

berbentuk cair dialirkan dari stasiun pengumpul melalui pipa sepanjang

30 km ke unit pemrosesan. Untuk menghindari penumpukan air dan

lumpur maka dipasang scraper laucher dan scraper receiver pada awal

aliran bersama dengan strainer (saringan) untuk menghindari benda-

benda padat yang agak besar.

243

Page 244: Tek Minyak Bumi

Gambar 14.1 Unit Pemisahan Gas dan Kondensat

Selanjutnya aliran gas dan kondensat disatukan kembali dalam

satu pipa untuk seterusnya masuk ke puncak drum pemisah (flash drum),

dimana gas keluar dari puncak drum untuk selanjutnya diolah di dalam

unit pencairan gas, sedangkan kondensat dialirkan ke flash drum kedua

pada tekanan 29 kg/cm2 untuk memisahkan kandungan gas yang masih

terikut. Kondensat selanjutnya dikirim ke menara stabilizer untuk

memisahkan propan dan menstabilkannya sehingga memenuhi

spesifikasi yaitu RPV maksimum 8 psi pada 100 oF, lalu dijual/dikapalkan.

Gas-gas yang keluar dari flash drum kedua dan menara stabilizer

lalu dikompresi dan digabungkan dengan gas yang keluar flash drum

pertama untuk selanjutnya dipisahkan dari senyawa-senyawa yang tidak

dikehendaki dalam proses pencairan gas. Setelah pembersihan senyawa-

senyawa yang tidak dikehendaki seperti minyak berat, merkuri, CO2 dan

H2S, air dan gas-gas berat maka gas siap dicairkan.

Pada unit pencairan, gas mula-mula dikeringkan dan didinginkan

sampai 20 oC. Selanjutnya gas dimasukkan ke dalam menara scrubbing

untuk memisahkan fraksi ringan dan fraksi berat secara distilasi. Produk

atas yang sebagian besar berupa metan dimasukkan ke dalam separator

untuk memisahkan cairannya. Gas keluar dari puncak separator

selanjutnya dibagi menjadi a) aliran untuk LNG (LNG mode), dan b) aliran

244

Page 245: Tek Minyak Bumi

untuk LPG (LPG mode). Gas ini bersama-sama dengan gas residu dari LPG

plant dimasukkan ke dalam main HE (cryogenic exchanger) untuk

didinginkan menjadi –145 oC dimana pada suhu tersebut gas mulai

mencair.

Setelah keluar dari main exchanger pada suhu –145 oC, gas ini

dimasukkan ke dalam drum-drum produk yang tekanannya diatur sedikit

di atas 1 atm. Akibat penurunan tekanan maka terjadi juga penurunan

suhu sehingga gas alam tersebut mempunyai suhu –160 oC lalu dialirkan

ke tanki penyimpanan. Komposisi LNG yang dihasilkan dapat dilihat pada

Tabel 14.5, sedangkan diagram alir keseluruhan proses dapat dilihat

pada Gambar 14.2.

Tabel 14.5 Komposisi LNG Arun

Komposisi % mol

N2 0,7 (max)

CH4 86,0 (min)

C2H6 8,1

C3H8 3,6

C4+ 1,7

Nilai kalor 1157 Btu/scf

14.3 GAS ALAM BUATAN

Gas alam buatan yang lazim disebut SNG (Subtitute Natural Gas

atau Synthetic Natural Gas) adalah gas-gas yang dibuat dari salah satu

proses yaitu a) gasifikasi nafta, b) gasifikasi minyak bumi, c)

hidrogasifikasi distilat dan gas-oil, d) gasifikasi batubara, yang hasilnya

menyerupai gas alam dengan metan sebagai komponen utama.

Sebelum proses gasifikasi biasanya dilakukan dulu pembersihan

terhadap umpan dari kotoran-kotorannya seperti senyawa sulfur dengan

proses desulfurisasi. Mekanisme proses gasifikasi untuk pembuatan SNG

adalah reaksi 14 langkah seperti terlihat pada Tabel 14.6.

Dari Tabel 14.6 terlihat bahwa reaksi berlangsung dalam beberapa

proses seperti hidrolisis atau steam reforming, oksidasi, hidrogenasi,

pirolisis, dan metanasi dan perengkahan (cracking).

245

Page 246: Tek Minyak Bumi

Gambar 14.2 Diagram Alir Proses Pembuatan LNG

Tabel 14.6 Reaksi Gasifikasi dalam Kesetimbangan

No R e a k s iPanas Reaksi

(kkal/kmol) pada 25 0C

1 C + O2 CO2 - 94,045 2 C + CO2 2 CO + 41,203 3 C + H2O H2 +CO + 31,356 4 CO + H2O H2 + CO2 - 9,847 5 CO + 3 H2 CH4 + H2O - 49,243 6 C + 2 H2 CH4 - 17,889 7 CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O - 39,410 8 C + 2 H2O 2 H2 + CO2 + 21,510 9 CH4 + CO2 2 CO + 2 H2 + 59,09310 2 C + H2 C2H2 + 54,16311 2 CH4 C2H2 + 3 H2 + 89,91812 2 CH4 C2H4 + 2 H2 + 48,24613 C2 H6 C2H4 + H2 + 32,71014 CH4 + H2O CO + 3 H2 + 49,242

14.3.1 Gasifikasi Nafta

Proses pembuatan SNG menggunakan nafta sebagai umpan

dengan steam, mempunyai dua metoda yang tergantung pada suhu

pengolahan yaitu :

246

Page 247: Tek Minyak Bumi

1. Mencampurkan CO dan H2 pada suhu tinggi (high temperature

reforming)

2. Melarutkan CO2 dan H2 pada suhu rendah kira-kira 470 0C (low

temperature reforming)

Proses suhu tinggi menggunakan banyak langkah metanasi yang

kompleks (enrichment step) dimana gas-gas yang dihasilkan mempunyai

nilai kalor yang rendah sehingga tidak sesuai untuk menggantikan gas

alam, dengan demikian proses ini sudah lama ditinggalkan.

Pada proses suhu rendah yang komersil terhadap tiga tipe yang

beroperasi yaitu:

1. Proses CRG (Catalytic Rich Gas) dari British Gas Corp

2. Proses Gasynthan dari German-Lurgi Co

3. Proses MRG (Methane Rich Gas) dari Japan Gasoline Co

1. Proses CRG British

Proses ini dikembangkan pada tahun 1960 pada pabrik gas kota

Eropa yang memproduksi campuran metan, hidrogen, dan gas inert

dengan nilai kalor sekitar 4500 kcal/m3. Proses ini merupakan proses

reforming pada suhu rendah dengan katalis nikel yang sangat aktif untuk

merubah sulfur bebas. Proses pemurnian SNG dengan sistem desulfurasi

adalah merubah senyawa sulfur organik menjadi H2S yang kemudian

dihilangkan dari aliran gas dengan absorpsi kimia melalui katalis NIMOX

(nikel molibdat) atau COMOX (kobal molibdat).

Diagram alir proses CRG dapat dilihat pada Gambar 14.3.

Umpan nafta bercampur dengan recycle H2 dipanaskan sampai

350 0C, lalu campuran dilewatkan ke dalam katalis hydrofining yang

dipecah menjadi uap nafta dan H2S. Analisis gas hasil dapat dilihat pada

Tabel 14.7.

247

Page 248: Tek Minyak Bumi

Gambar 14.3 Diagram Alir Proses CRG

Tabel 14.7 Komposisi Gas SNG Hasil Proses CRG

Komposisi,% vol

Outlet Reaktor(Gas Kering)

OutletMetanator

I

Outlet Metanator

II

Eks CO2

Absorber

CH4 65,5 75,6 76,7 98,5H2 11,8 6,2 0,6 0,9CO 0,8 0,1 0,1 0,1CO2 21,9 22,1 22,6 0,5

Nilai KalorBtu/scf, 15 oC

691 739 781 1000

Berat jenis 0,706 0,734 0,771 0,557

2. Proses Gasynthan Lurgi

Proses ini dikembangkan untuk mereduksi gas 4500 kcal/m3

menggantikan gas dari batubara dan gas kota yang dipakai di Jerman,

sebagian Eropa, Jepang dan beberapa daerah lainnya. Proses ini

dimaksudkan untuk merubah hidrokarbon ringan yang mengandung

nafta menajadi gas SNG yang serupa dengan proses CRG menggunakan

katalis dengan daya aktif tinggi. Katalis sangant sensitive terhadap

kontaminasi oleh senyawa sulfur, halogen, oksigen, timbal (dari TEL

dalam gasoline) dan lain-lain. Oleh karena aktivitas yang tinggi dari

katalis maka campuran steam dan nafta masuk diatur pada suhu 400 oC,

248

Page 249: Tek Minyak Bumi

sehingga menuntut penggunaan nisbah steam/nafta yang minimum yaitu

2 : 1. Langkah desulfurisasi proses Gasynthan identik dengan proses CRG

yang dipertahankan pada suhu 330 - 360 oC.

Diagram alir proses Gasynthan Lurgi dapat dilihat pada Gbr 14.4. Analisis

gas SNG proses Gasynthan Lurgi dapat dilihat pada Tabel 14.8.

Gambar 14.4 Diagram Alir Proses Gasynthan Lurgi

Tabel 14.8 Komposisi Gas SNG Proses Lurgi

Komposisi, % vol. Eks Metanator Produk Kering

CH4

H2

CO

CO2

Nilai kalor, kcal/m3

Berat jenis

76,81

0,56

0,08

22,5

780,9

0,771

98,08

0,72

0,10

1,10

998,2

0,56

3. Proses MRG

Proses ini dikembangkan oleh Japan gasoline Co melalui empat

tahapan proses yaitu hidrodesulfurisasi, gasifikasi, pengkayaan

(enrichment), dan penyerapan CO2. Katalis yang digunakan tipe N-185

merupakan campuran nikel, tembaga, dan khrom yang sensitif terhadap

sulfur.

249

Page 250: Tek Minyak Bumi

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 14.5. Analisis produk SNG

hasil proses MRG dapat dilihat pada Tabel 14.9.

Gambar 14.5 Diagram Alir Proses MRG

Tabel 14.9 Komposisi Gas SNG Hasil Proses MRG

Komposisi % vo

CH4

H2

CO

CO2

98,00

1,50

0,01

0,49

Nilai Kalor, Btu/ Scf

Berat jenis

995

0,553

14.3.2 Gasifikasi Minyak Bumi

Proses gasifikasi minyak mentah (minyak berat) memerlukan

hidrogen dan oksigen sebagai perantara proses. Tujuan utama proses ini

adalah untuk merubah keseluruhan minyak mentah cair menjadi SNG

dengan produk samping berupa kokas atau aspal.

Langkah-langkah gasifikasi umumnya diikuti juga dengan proses-proses

pengolahan yang lain seperti :

perengkahan hidro (hydrocracking )

250

Page 251: Tek Minyak Bumi

oksidasi parsial

pembentukan kokas (coking )

Untuk merubah seluruh minyak mentah menjadi gas SNG maka

gabungan proses proses hydrocracking dan oksida parsial akan membuat

pabrik menjadi lebih efisien, karena hydrocracking sendiri merupakan

proses yang sulit dikendalikan karena katalis cepat menjadi tidak aktif

yang disebabkan karena dekomposisi metal pada permukaannya. Katalis

yang digunakan biasanya tipe platina dan paladium dengan zeolit

sebagai support. Katalis tersebut harus tahan terhadap sulfur, nitrogen

dan kontaminan-kontaminan lain dalam minyak. Selain itu dapat juga

digunakan wolfram, kobal dan molibdenum oksida sebagai katalis.

Perencanaan yang kompleks dari pengolahan ini meliputi daur

ulang internal dan eksternal, selain masalah perpindahan panas yang

intensif antara aliran masuk dan aliran keluar dari reaktor hydrocracking.

Kemurnian hasil gas SNG dan sifat-sifatnya tergantung pada kondisi

operasi pengolahan. Proses gasifikasi yang lengkap berdasarkan proses

hydrocracking dan oksidasi parsial dapat dilihat pada Gambar 14.6 dan

Gambar 14.7. Kedua proses tersebut melalui proses oksidasi parsial yang

membutuhkan oksigen, sehingga menyebabkan proses-proses tersebut

menjadi mahal.

Proses gasifikasi yang lain adalah flexicoking yang dikembangkan

oleh Exxon Research and Engineering. Proses ini mengolah minyak berat

(residu) tanpa menggunakan oksigen. Diagram alir proses ini dapat

dilihat pada Gambar 14.8.

SNG

Nafta

Crude Gas Oil

Sulfur

251

Hidrode-sulfurisa

si

Reforming Metanator

Hidrocracking

Topping

Vac. Dist

Oksidasi

Parsial

H2 Plant

Page 252: Tek Minyak Bumi

Residu Syngas

Gambar 14.6 Diagram Alir Proses SNG melalui Distilasi

Di Distilat

Crude Residu

SNG Sulfur

Gambar 14.7 Diagram Alir Proses SNG melalui Fraksionasi

Gambar 14.8 Diagram Alir Gasifikasi Proses Exxon

252

Fraksionasi

Hydrocracking

Hidrogasifikasi

PemisahMinyak & H2S

H2 PlantOksidasi Parsial Metanasi

Page 253: Tek Minyak Bumi

Selesaikan soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !

1. Jelaskan perbedaan antara gas alam cair (LNG) dan cairan gas alam

(NGL) berdasarkan kondisi hasil penambangan, hasil pengolahan dan

pencairan pada kilang minyak bumi !

2. Uraikan perbedaan tempat penyimpanan LNG di atas dan di bawah

permukaan tanah, berikan alasan masing-masing !

3. Bagaimana cara menaikkan nilai kalor gas SNG hasil gasifikasi nafta

termasuk cara-cara pembersihan senyawa-senyawa yang tidak

dikehendaki ?

253

LEMBAR EVALUASI Jurusan PRE-TEST Teknik Kimia

Page 254: Tek Minyak Bumi

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar !

1. Uraikan dan jelaskan masing-masing proses berdasarkan diagram alir

seperti terlihat pada Gambar 14.6 – Gambar 14.8 !

2. Jelaskan perbedaan prinsip antara proses gasifikasi dengan oksidasi

parsial dan gasifikasi coking !

3. Uraikan perbedaan ketiga proses gasifikasi minyak mentah

berdasarkan diagram alir yang ditampilkan !

254

LEMBAR EVALUASI Jurusan POST-TEST Teknik Kimia

Page 255: Tek Minyak Bumi

1. Aagaard, V. and Ladegaard, B.H., 1983. Liquefied Natural Gas Storage. Bulletin t-39. Preload. Barcelona.

2. Bland, W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing

Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.

3. Hertanto, Ir., 25 – 26 Oktober 1987. Pemanfaatan Gas Bumi bagi Industri dan Energi di Indonesia. Makalah Konvensi Pertama BKK-PII. Jakarta.

4. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering. 4th ed. Mc Graw

Hill Book Co. Singapore.

5. Tedjo Widjojo, Ir., 16 – 17 Juni 1991. Merintis kearah Pendayagunaan Gas Alam untuk Industri Kimia. Prosiding Konvensi Kedua BKK-PII. Jakarta.

255

DAFTAR PUSTAKA Jurusan Teknik Kimia