YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript

MODUL MATA KULIAH TEORI

PENDAHULUAN

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU):

Setelah mempelajari modul ini diharapkan mahasiswa memahami operasi pengilangan minyak bumi di Indonesia.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan asal-usul pengolahan minyak bumi berdasarkan sejarah penemuan minyak.

2. Mahasiswa mampu membuat ringkasan kronologis sejarah pengilangan minyak bumi semenjak abad 18 sampai dengan sekarang.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan kembali sejarah perminyakan nasional dari zaman sebelum merdeka sampai dengan sekarang.

Lembar Informasi I : Pendahuluan 1.1. Sejarah Pengilangan

Proses pengilangan minyak bumi telah dimulai secara sederhana pada tahun 1890 dalam suatu alat yang disebut batch still oleh Williams Barnsdall dan William E.Abbott di Tutisville Pennsylvania. Walaupun demikian baru diketahui kemudian bahwa proses distilasi minyak bumi telah dilakukan jauh sebelumnya di Rusia yaitu pada tahun 1735.

Perkembangan kilang minyak berlangsung terus-menerus dengan diikuti oleh penemuan beberapa proses baru. Demikian juga dengan adanya penemuan produk-produk baru yang lebih berharga, sampai terbentuknya suatu kilang minyak modern yang terintegrasi penuh seperti sekarang ini.

Penemuan beberapa proses pengolahan dalam kilang minyak dapat dilihat pada Tabel 1.1. 1.2 Perminyakan Nasional

Minyak dan gas bumi sebagai kekayaan alam Indonesia merupakan sumber daya energi yang sangat penting untuk membangun perekonomian bangsa menuju cita-cita masyarakat adil dan makmur. Oleh karena itu sesuai dengan UUD 1945 maka kekayaan alam ini dikuasai oleh negara dan dipergunakan sebesar-besarnya bagi kesejahteraan rakyat dan bangsa Indonesia.

Pencarian minyak dan gas bumi dalam wilayah Indonesia telah dimulai pada zaman Hindia Belanda tahun 1871 dengan dilakukannya pengeboran beberapa sumur di Jawa Barat, namun belum menghasilkan sebagaimana yang diharapkan. Secara kebetulan pada tahun 1883 oleh A.J. Zijlker seorang administrator perkebunan tembakau menemukan tanda-tanda adanya minyak di sekitar Telaga Tunggal/Telaga Said di Langkat Sumatera Utara. Penemuan minyak yang pertama kali oleh Zijlker terjadi pada tahun 1885.

Semenjak itu hingga sekarang minyak dan gas bumi telah menjadi suatu usaha yang sungguh-sungguh untuk meningkatkan perekonomian, baik untuk perusahaan minyak, untuk pemerintah Hindia Belanda, kemudian untuk pemerintah dan rakyat Indonesia sendiri. Sejarah lengkap perminyakan di Indonesia sampai dengan awal kemerdekaan dapat dilihat pada Tabel 1.2.

Tabel 1.1 Daftar Perkembangan Proses dan Kilang

TahunProsesPenemu

1860

1870

1904

1911

1913

1914-1915

1930

1934

1936

1939

1940

1940

1941

1942

1949

1954Batch Still

Continuous Still

Selective Condensation

Continuous Pipe Still

Pressure Cracking Still

Continuous Thermal Cracking

Delayed Coking

Catalytic Polimerization

Catalytic Cracking

(continuous fixed bed)

Alkylation (H2SO4)

Hydrogen Reforming

Butane Isomerization

Continuous Catalytic Cracking:

Moving bed & FCCU

Alkylation (HF)

Catalytic reforming, Pt

Fluid CokingBarnsdall & Abbout

Samuel Van Syckle

Van Dyke & Irish

Trumble

Burton,cs

Dubs, Cross & Cross,

Holmes-Manley

Standard Oil Company

Universal Oil Product

Houdry

Anglo-Iranian/Humble/

Shell/standard Oil/Texas

Shell/Standard Oil

Shell/UOP/Phlips

Houdry Process Corp

Standard Oil Dev

UOP/Philips

Universal Oil Product

ESSO

Tabel 1.2 Sejarah Perminyakan di Indonesia

No TahunPeristiwa/Kegiatan

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

371871

1883 -1885

1889

1890

1891

1894

1897

1889

1901

1904

1907

1911

1912

1921

1922

1923

1925

1926

1930

1933

1935

1936

1939

1940

1941

1944

1945

1948

1957

1959

1961

1964

1965

1968

1969

1970

1971Pencarian minyak/pengeboran di Majalengka Jawa Barat oleh Jan Reerink dan Van Hoevel.

Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga tunggal/Telaga Said (Sumut) oleh A.J. Zijlker.

1. Penemuan minyak di daerah Jawa Timur

2. Pembangunan kilang Wonokkromo oleh De Dordtsche Petroleum Maatschappij

Konsesi Zijlker dialihkan ke perusahaan minyak De Konink lijk Nederlandsche Maatschpij.

Kilang Minyak Pangkalan Berandan mulai beroperasi.

1. Kilang minyak Balik Papan dibangun oleh Shell Transport and Trading Company.

2. Kilang Cepu dibangun oleh De Dordtsche Petroleum Maat Schappij.

Pemasangan pipa minyak sepanjang 145 km dari Cepu ke Surabaya.

1. Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell.

2. Undang-undang perminyakan Hindia Belanda.

Pemasangan pipa sepanjang 130 km dari Perlak ke Pangkalan Berandan.

1. Kilang minyak Plaju mulai beroperasi.

2. Perubahan Undang-undang perminyakan.

Penggabungan De Koninklijke dan Shell menjadi Royal Dutch Shell dengan 3 anak perusahaan yaitu :

1. BPM, untuk eksploitasi, produksi dan pengolahan.

2. Asiatic Petroleum, utnuk pemasaran.

3. Anglo saxon Petroleum Co, untuk pegangkutan.

1. BPM mengambil alih konsesi De Dordtsche di Jateng dan Jatim termasuk kilang Cepu dan Wonokromo.

2. Lapangan Samboja (Kaltim) ditemukan oleh BPM.

1. Lapangan Bunyu (Kaltim) ditemukan oleh BPM

2. NKPM mendapat konsesi didaerah Sumbagsel.

1. Lapangan Talang akar Pendopo ditemukan oleh NKPM

2. NIAM didirikan oleh pemerintah Hindia Belanda dan BPM untuk daerah konsesi Jambi.

Kilang minyak Sungai Gerong didirikan.

Lapangan Jambi mulai berproduksi dan diolah oleh Kilang Plaju.

Standard Oil of New Jersey, induk perusahaan NKPM mendapat konsesi di Jawa, Madura dan TAP.

Kilang minyak Sungai Gerong mulai dioperasikan oleh NKPM.

NPPM didirikan oleh Standard Oil Company of California dengan Sumatera Tengah.

Operasi NKPM dan Standard oil of New Jersey di Hindia belanda digabung menjadi SPVM (STANVAC).

1. NPPM mulai kontrak untuk blok Rokan Riau.

2. BPM dan STANVAC bersama Far Fasific Invesment yang mewakili CALTEX membentuk NNGPM untuk eksplorasi daerah Sorong (Irja).

1. NPPM dan Texas Oil Company (TEXACO) bergabung menjadi CALTEX.

2. NNGPM menemukan lapangan minyak Klamono.

1. Lapangan minyak Sebanga (Riau) ditemukan Caltex

2. Lapangan minyak Wasian (Irja) ditemukan oleh NNGPM.

3. Shell dan Caltex menggunakan proses Alkilasi H2SO41. Lapangan Sago dan Ukui ditemukan oleh STANVAC.

2. Shell mengembangkan proses Isomerisasi Butan

1. Lapangan Andan Sungai Pulai dan Sungai Keruh ditemukan oleh STANVAC

2. Lapangan minyak Duri ditemukan oleh CALTEX. Jepang melakukan eksplorasi menggunakan peralatan eks CALTEX.

1. Didirikan PTMNRE-SU di Sumatera Utara.

2. Didirikan PERMIRI oleh para pejuang kemerdekaan.

1. Karyawan minyak Cepu mendirikan PTMN, kemudian diubah menjadi PTMRI-Cepu.

2. PERMIRI membubarkan diri karena wilayahnya diduduki oleh Belanda.

Pembentukan PT.PERMINA

NV.NIAM berubah nama menjadi PT. PERMINDO

1. PT. PERMINA berubah menjadi PN. PERMINA dengan tugas utama bidang produksi.

2. Didirikan PT.PERTAMIN dengan tugas utama bidang distribusi dan pemasaran.

3. Berdirinya PN. PERMIGAN.

PN.PERMINA membeli saham NNGPM di Sorong.

1. Seluruh kekayaan PT. Sheel diambil alih PN. PERMINA.

2. PN. PERMIGAN diambil alih PN.PERMINA.

3. Perubahan proses Isomerisasi Butan menjadi Fluid Coking

1. Pengabungan PN.PERMINA dan PN. PERTAMIN menjadi PN. PERTAMINA berdasarkan PP 27/1968.

2. Usaha eksplorasi/produksi dikembangkan dengan

sistim kontak bagi hasil dan kontrak bantuan teknik.

Ditemukan minyak lepas pantai Arjuna di dekat Pamanukan dan lapangan Jatibarang di Jawa Barat.

1. PN. PERTAMINA menerima asset kilang Sungai Gerong dari PTSI.

2. Ditemukan lapangan minyak lepas pantai Cinta dan ATAKA dilepai pantai Kaltim.

PN.PERTAMINA berubah nama menjadi PERTAMINA.

Era perminyakan di Indonesia sesudah kemerdekaan dikelompokkan menjadi :

1. Masa perjuangan 1945 19502. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional 1950 1960.3. Masa awal kebijaksanaan Nasional 1960 1966.4. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional 1966 19765. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional 1976 19856. Masa depan minyak dan gas bumi Indonesia 1985 sekarang.

Dalam perjuangan pada awal kemerdekaan Indonesia, minyak bumi mempunyai peranan yang cukup besar seperti :

1. Sebagai BBM untuk penerbangan bagi pesawat tempur Indonesia dalam peperangan.2. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam rangka menembus blokade ekonomi oleh Belanda.3. Sebagai alat untuk memperlancar hubungan pemerintah Republik Indonesia dengan negara tetangga. Dengan berlakunya Undang-Undang Pertambangan Minyak dan Gas Bumi Nomor 44 tahun 1960, maka sejak, itu kekuasaan negara atas kekayaan alam minyak dan gas bumi memperoleh bentuk hukum yang pasti, sehingga usaha untuk menerapkan kebijaksanaan Nasional dalam bidang pertambangan minyak dan gas bumi dapat dilakukan sepenuhnya oleh bangsa Indonesia.

Berdasarkan Undang-undang Pertambangan tersebut maka kebijaksanaan nasional tentang perminyakan dan gas bumi meliputi :

1. Kegiatan eksplorasi dan produksi.2. Kegiatan pemurnian dan pengolahan.3. Pembekalan dalam negeri.4. Pemasaran luar negeri.5. Peningkatan usaha perkapalan dan telekomunikasi.6. Usaha meningkatkan penelitian dan pengembangan.7. Pengembangan jasa penunjang.8. Keselamatan kerja dan lingkungan hidup. 1.2.1 Kontrak Karya.

Kontrak karya merupakan suatu perjanjian dengan perusahaan asing bekas konsesi yang isinya mengatur tentang pembagian hasil. Perjanjian ini menetapkan pembagian keuntungan 60 % untuk pemerintah Indonesia dan sisanya 40 % untuk perusahaan asing. Kecuali itu perusahaan minyak asing juga berkewajiban memenuhi kebutuhan BBM didalam negeri menurut perbandingan yang ditetapkan oleh pemerintah. Disamping itu pula dalam rangka pengendalian ekspor minyak ditetapkan pula bahwa harga ekspor minyak mentah dan hasil-hasil pengolahannya harus mendapat persetujuan pemerintah. Perusahaan asing yang menandatangani kontrak karya ini adalah Shell, STANVAC dan CALTEX untuk jangka waktu selama 20 tahun. 1.2.2 Kontrak Bagi Hasil (Production Sharing)

Dalam sistim kontrak bagi hasil, pembagian keuntungan tidak lagi didasarkan atas hasil penjualan minyak tetapi atas dasar produksi minyak yang dihasilkan. Seluruh minyak mentah yang dihasilkan dibagi antara pemerintah dan kontraktornya menurut perbandingan 65 % dan 35 %.

Dasar pemikiran kontrak bagi hasil adalah bahwa manajemen minyak harus berada pada tangan bangsa Indonesia, dengan demikian terjadi pengendalian operasi secara langsung yang memberikan kesempatan untuk mengembangkan kemampuan bagi perusahaan negara (PERTAMINA) dalam operasi perminyakan yang melibatkan modal besar dan penggunaan teknologi tinggi tanpa harus ikut menanggung resiko investasi yang sepenuhnya menjadi tanggung jawab kontraktor.

A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat !1. Uraikan secara singkat tentang sejarah kilang minyak pada dekade tahun 1871 s/d 1904 !2. Jelaskan apa kepanjangan dari PERTAMINA !3. Apakah manfaat kilang dalam memproduksi bahan bakar minyak (BBM) ?

4. Sebutkan salah satu organisasi perminyakan yang mengembangkan proses Batch Still & Continuos Still !B. Berilah tanda huruf B bila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah di sebelah kanan pertanyaan.1Yang pertama kali menemukan minyak di sekitar Telaga Said di Langkat Sumatera Utara adalah Williams Barnsdall dan Williams E.Abott

2Penemuan lapangan minyak Tarakan oleh Shell pada tahun 1889

3Pada tahun 1922 didirikan kilang minyak di Cepu dan Wonokromo

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

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

A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat ! 1. Tuliskan 3 bukti sejarah yang membuktikan adanya penemuan minyak di Indonesia ! 2. Apakah yang membedakan kilang minyak yang ada di unit Plaju/Sungai Gerong dengan kilang minyak yang ada di Balongan/Indramayu ?

3. Buatlah suatu daftar perbedaan antara proses batc still dengan continuous still menurut table berikut ini , atau berdasarkan table yang anda buat sendiri, baik secara kualitatif maupun kuantitatif !NoUraianBatch StillContinuous Still

1Alat Utama..

..

..

2Produk Utama..

..

.

3Kondisi Operasi....

..

4. Jelaskan latar belakang mengapa minyak bumi dijadikan sebagai alat revolusi pada awal kemerdekaan Indonesia ! 5. Berikan contoh-contoh kilang minyak yang ada di Indonesia !

B. Berilah tanda silang X pada satu jawaban yang anda anggap paling benar !

1. Minyak bumi di Indonesia pertama kali ditemukan oleh :

a. Williams Barndall

c. Nelson b. Williams E. Abbott

d. A.J. Zijlker

2. Kilang minyak yang pertama kali beroperasi di Indonesia pada tahun 1912 adalah :

a. Lapangan minyak Kaltim

c. Kilang minyak Sungai Gerong

b. Lapangan minya Sebanga, Riau d. Lapangan Minyak Wasian, Irja.

3. Era perminyakan di Indonesia sesudah Kemerdekaan yang dikelompokkan ke dalam tahun 1976 - 1985 adalah :

a. Masa penyusunan kebijaksanaan Nasional

b. Masa pelaksanaan kebijaksanaan Nasional

c. Masa awal kebijaksanaan Nasional

d. Masa pemantapan kebijaksanaan Nasional

4. Perbedaan kilang minyak di Indonesia untuk memproduksi bahan baku menjadi produk terletak pada : a. Bahan baku c. Proses

b. Peralatand. Diagram alir

5. Fungsi bahan bakar minyak dalam pengilangan pada zaman peperangan bangsa Indonesia adalah :

a. Sebagai komoditi ekspor untuk menghasilkan devisa dalam rangka menembus blokade ekonomi Belanda.

b. Bahan pengisi tangki pada kendaraan perang.

c. Membiayai perang.

d. Alat ekspor negara.

C. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan menuliskan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !1.Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan minyak bumiA. NKPM

2.Yang pertama kali mengoperasikan Kilang Minyak Sungai Gerong B. CALTEX

3Yang mendirikan lapangan minyak Duri, RiauC. A.J. Zijlker

4.Eksplorasi dan penemuan minyak yang pertama kali di Telaga Said/Telaga TunggalD. Pertamina

5Perusahaan Pertambangan Minyak dan Gas Bumi NegaraE. BPM

F. Crude Oil

G. Stanvac

1. Ali Fasya Ismail, Ir. MEng., 1998. Minyak dan Gas Bumi sebagai Sumber Energi. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik Universitas Sriwjaya. Palembang.2. Pertamina, 1990. Perkembangan Industri Perminyakan di Indonesia. Jakarta.

3. Pertamina, 1998. 40 Tahun Perkembangan Usaha Pertambangan Minyak dan Gas Bumi, Jakarta.

PENGANTAR PENGILANGAN MINYAK DAN GAS BUMITujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Memahami tentang seluk beluk pengilangan dan perminyakan sebagai upaya untuk memahami lebih lanjut tentang peranan bahan bakar minyak dan gas sebagai produk kilang.Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan secara tertulis 3 fungsi utama suatu kilang minyak.

2. Mahasiswa mampu menggambarkan 3 tipe kilang minyak dalam bentuk diagram alir berdasarkan proses pengolahan minyak.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan tipe-tipe kilang minyak Pertamina yang ada diseluruh Indonesia.

4. Mahasiswa mampu mengidentifikasi minyak berdasarkan produk dari suatu kilang minyak.

5. Mahasiswa mampu menyebutkan macam-macam produk kilang berdasarkan fraksi-fraksinya.

Lembar Informasi II : Pengantar Pengilangan Minyak dan Gas Bumi 2.1 Fungsi Kilang Fungsi utama kilang minyak bumi adalah :

1. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara (intermediate) atau fraksi-fraksi minyak, dan produk akhir kilang berupa BBM dan non BBM.2. Menyediakan BBM dan non BBM yang bernilai ekonomis dengan persyaratan kualitas tertentu dan volume yang cukup besar untuk dipasarkan.3. Sebagai kekuatan social ekonomi bagi suatu negara yang mempunyai sumber kekayaan alam berupa minyak bumi.

2.2 Macam-Macam Tipe Kilang

Berdasarkan proses pengolahan yang digunakan maka kilang minyak bumi dapat diklasifikasikan menjadi suatu kilang minyak yang :1. Sederhana2. Kompleks3. Terintegrasi penuh

Suatu kilang minyak yang lengkap biasanya mempunyai beberapa fasilitas pendukung berupa : 1. Instalasi tangki yang memadai untuk penyimpanan minyak mentah, fraksi-fraksi dan produk akhir minyak 2. Pembangkit listrik 3. Peralatan angkutan material dan transportasi minyak4. Unit perawatan dan pemeliharaan rutin selama 24 jam/hari dan untuk 7 hari/minggu5. Instalasi pengolahan air dan buangan6. Unit untuk pencampuran produk akhir.Suatu kilang sederhana biasanya terdiri dari : 1. Unit distilasi2. Unit reforming dan 3. Unit pemurnian (treating), dan mempunyai produk antara lain seperti LPG, mogas (motor gasoline) , kerosin, gas oil dan fuel oil. Contoh diagram alir kilang sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Kilang yang lebih lengkap menghasilkan produk yang lebih banyak dan beragam jenisnya, serta memerlukan proses-proses seperti : distilasi hampa, perengkahan dengan katalis polimerisasi, alkilasi dan oksidasi aspal. Kilang yang terintegrasi penuh menghasilkan produk BBM yang lebih banyak lagi dengan proses yang lebih lengkap sebagai suatu kilang modern. Contoh diagram alir kilang yang lengkap dan terintegrasi penuh dapat dilihat pada Gambar 2.2.2.3 Macam-Macam Produk Kilang

Produk kilang secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi 6 kelompok besar yaitu :

1. Fraksi-fraksi gas.

Baik gas alam maupun gas-gas lain pada mulanya hanya dipakai sebagai bahan bakar saja, tetapi sekarang dipakai juga sebagai bahan baku pembuatan amoniak, pupuk dan petrokimia lainnya.

Fraksi gas itu terdiri dari :

a. Gas Alam (LNG), terdiri dari 95 % CH4 dan lainnya hidrokarbon ringan.b. Gas ringan, utamanya mengandung C1 dan C2.c. Gas buang (off gas), utamanya mengandung H2, H2S, SO2, C1 dan C2.d. LPG, tediri dari campuran C3 dan C4.

2. Fraksi-fraksi ringan. Fraksi-fraksi ringan dapat diperoleh dari ujung atas kolom distilasi merupakan minyak yang mempunyai berat molekul lebih kecil, terdiri dari :

a. Gasoline, terdiri dari mogas (motor gasoline), dan avgas (aviation gasoline).b. Pelarut nafta dan kerosene.c. Minyak jet (avtur = aviation turbin).d. Minyak pemanas ringan (light heating oil),3. Distilat-distilat.

a. Minyak diesel, teridiri dari ADO (Automotive Diesel Oil) dan IDO (Industrial Diesel Oil). b. Gas Oil LPG

Gasoline

Kerosine Minyak

Gas Oil

Mentah

Fuel Oil

Gambar 2.1 Diagram Alir Kilang Sederhana Gas Fuel Gas L P G

Nafta Gasolin WWD Kerosen Crude Dewaxing Lube/Wax ADO A D O I D O IDO Lube/Wax LVGO Poly/Alkyl

Plant HVGO Fuel Oil

Residu Tar FluxGambar 2.2 Diagram Alir Kilang Lengkap4. Minyak pelumas terdiri dari :

a. Oli mesin untuk kendaraan bermotor. b. Pelumas untuk roda gigi.

c. Oli silinder, untuk pelumasan silinder mesin-mesin uap.

d. Oli netral, viskositas rendah, untuk campuran oli mesin.

e. Bright Stock, viskositas tinggi, untuk campuran oli mesin.

5. Gemuk dan Lilin

a. Lilin parafin

b. Petrolatum

c. Minyak gemuk6. R e s i d u

a. Fuel oil b. Kokas

c. Ter/Blankin

d. Aspal

e. Bubuk karbon (carbon black)

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

1. Apakah fungsi alat distilasi pada peralatan kilang minyak sederhana ?2. Apakah perbedaan kilang minyak sederhana dan kilang minyak lengkap ?

3. Buatlah suatu diagram alir kilang minyak sederhana !B. Lengkapilah pernyataan di bawah ini dengan memberikan huruf dari sekumpulan jawaban pada kolom sebelah kanan yang anda anggap paling benar !1..Yang berfungsi memisahkan minyak mentah menjadi fraksi- fraksinya

A. Reforming

2..Yang dihasilkan dari proses reformingB. SO2

3..Gas alam yang merupakan bahan baku pembuatan amoniakC. IDO

4..Bahan bakar yang sering digunakan sebagai minyak dieselD. Kokas

5..Pengubahan hasil intermediate menjadi kerosinE. LPG

6..Merupakan hasil residu pada pengilangan minyak bumi

F. Treating

G. Distilasi

H. LNG

I. H2

A. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan jelas dan singkat ! 1. Jelaskan apakah fungsi utama dari kilang minyak bumi ! 2. Sebutkan macam-macam tipe kilang minyak bumi ! 3. Buatlah diagram alir kilang minyak secara sederhana ! 4. Sebutkan masing-masing produk dari kilang minyak ! 5. Sebutkan macam produk kilang minyak berdasarkan fraksinya !B. Berilah tanda silang (X) pada salah satu jawaban yang anda anggap benar ! 1. Salah satu fungsi utama kilang minyak di bawah ini adalah :

a. Mengubah minyak mentah menjadi produk samping. b. Sebagai alat transportasi fluida

c. Mengolah minyak mentah menjadi produk antara (intermediate)

berdasarkan fraksinya dengan produk akhir BBM dan non BBM. d. Sebagai fasilitas pendukung.

2. Salah satu produk kilang yang dihasilkan dari proses reforming adalah

a. Gas oil

c. Kerosene

b. LPG

d. Fuel oil

3. Dari diagram alir kilang sederhana treating merupakan proses untuk menghasilkan :

a. Kerosene

c. LPG

b. Gasoline

d. Pelumas

4. Gas alam LNG merupakan macam produk kilang yang mengandung :

a. CH4

c. CH2

b. H2

d. NO2 5. Produk kilang yang terdiri dari produk-produk ringan yang diperoleh dari kolom distilasi adalah :

a. Gas oil

c. Fuel oil

b. Gasoline

d. Paraffin

6. Produk kilang yang merupakan hasil distilat adalah :

a. Petroleum

c. Minyak diesel

b. Kokas

d. Fuel oil

7. Minyak diesel ADO yang dihasilkan dari produk kilang pada diagram alir kilang diperoleh dari hasil :

a. Unit CDU

c. Reforming

b. OCR

d. Campuran C3 dan C4

8. Kandungan utama yang terdapat dalam LPG adalah :

a. CH4

c. N2 dan H2

b. C1 dan C2

d. Campuran C3 dan C4

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

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

KOMPOSISI MINYAK DAN GAS BUMI

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Memahami tentang senyawa dan komposisi minyak dan gas bumi ditinjau dari segi ilmu kimia organik.Tujuan Pembelajaran khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian struktur kimia hidrokarbon sebagai komponen penyusun senyawa minyak dan gas bumi.

2. Mahasiswa mampu menjelaskan komposisi minyak dan gas bumi berdasarkan dasar penyusun minyak (oil base) 3. Mahasiswa dapat menjelaskan semua unsur dan senyawa pengotor yang terkandung dalam minyak dan gas bumi. 4. Mahasiswa mampu menjelaskan semua kemungkinan akibat yang ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor didalam produk BBM dan non BBM.

Lembar informasi III : Komposisi Minyak dan Gas Bumi 3.1 Struktur dan Komposisi Minyak

Kebanyakan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam minyak dan gas bumi terdiri dari hidrogen dan karbon sebagai unsur-unsur utamanya. Senyawa-senyawa tersebut disebut sebagai senyawa hidrokarbon. Selain dari pada senyawa-senyawa tersebut terdapat pula senyawa-senyawa lain dalam jumlah yang sedikit yang mengandung unsur-unsur belerang atau sulfur, oksigen dan nitrogen.

Komposisi minyak mentah dan gas bumi berdasarkan unsur-unsur penyusunnya adalah sebagai berikut :

Karbon : 83,5 87,5 % berat

Hidrogen: 11,5 14,0 %

Sulfur

: 0,1 3,0 %

Oksigen: 0,1 1,0 %

Nitrogen: 0,01 0,3 %

Selain unsur-unsur di atas terdapat juga unsur-unsur logam seperti vanadium, besi, nikel, khrom, posfor dan logam-logam lain yang jumlahnya kurang dari 0,03 % berat.

Operasi-operasi pengilangan minyak secara fisis seperti penguapan, fraksionasi dan pendinginan dilaksanakan oleh adanya sejumlah besar penyusun minyak dan gas bumi, sedangkan operasi-operasi kimiawi seperti pemurnian (treating) dan filtrasi dilaksanakan oleh adanya senyawa-senyawa sulfur, oksigen dan nitrogen, juga dilakukan oleh adanya sejumlah kecil senyawa hidrogen reaktif yang mungkin terikat dalam minyak dan gas bumi.

Di dalam minyak mentah dan gas bumi terdapat beberapa kelompok senyawa-senyawa hidrokarbon dan masih ada beberapa kelompok senyawa hidrokarbon yang lain yang dihasilkan oleh proses-proses pengolahan minyak seperti perengkahan dan hidrogenasi. Di antara minyak dan gas bumi mempunyai rumus molekul seperti alkana (CnH2n+2), alkena (CnH2n) dan alkuna (Cn H2n-2 ).$

3.1.1 Kelompok Senyawa Hidrokarbon

Kelompok senyawa hidrokarbon yang terkenal ada di dalam minyak dan gas bumi ada 6 kelompok yaitu :

1. Parafin yang merupakan senyawa alkana.

2. Olefin yang terdiri dari gugus alkena dan sikloparafin.

3. Naftalena yang terdiri dari hidrokarbon cincin jenuh

4. Aromatik yang terdiri dari hidrokarbon cincin tak jenuh

5. Diolefin terdiri dari dua ikatan rangkap yang tak jenuh dan

6. Asetilen

Kelompok senyawa parafin merupakan senyawa yang sangat stabil dan mempunyai rantai lurus, seperti metan, etan, propan, butan, pentan dan lain-lain. Kelompok senyawa olefin atau juga disebut etilen terdiri dari senyawa rantai lurus yang tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap menghubungkan dua atom karbon. Kelompok senyawa olefin antara lain etena, propena, butena dan lain-lain.

Kelompok senyawa naftalen mempunyai rumus molekul yang sama dengan kelompok senyawa olefin, tetapi sangat besar perbedaan sifat-sifatnya. Sernyawa naftalen adalah senyawa-senyawa yang mempunyai cincin atau rantai melingkar yang jenuh. Kelompok senyawa ini antara lain siklo propan, siklo pentan, siklo heksan, siklo heptan dan lain-lain.

Kelompok senyawa aromatik yang sering disebut sebagai kelompok senyawa benzen, merupakan senyawa kimia yang aktif. Senyawa ini merupakan senyawa tak jenuh yang berbentuk cincin atau rantai melingkar. Kelompok senyawa ini antara lain benzen, naftalen, fenol, anilin dan lain-lain. Kelompok senyawa diolefin hampir sama dengan senyawa-senyawa olefin kecuali dua atom hidrogen yang hilang., atau dua ikatan rangkap tedapat pada setiap molekulnya. Dua ikatan rangkap tersebut menyebabkan senyawa ini aktif sekali. Senyawa diolefin cenderung membentuk polimer atau berkombinasi dengan molekul-molekul tak jenuh lainnya membentuk senyawa yang mempunyai berat molekul yang lebih besar seperti getah minyak (gum). 3.1.2 Klasifikasi Minyak dan Gas Bumi

Dahulu minyak dan gas bumi sering dipertimbangkan sebagai larutan hidrokarbon parafin, tetapi survei literatur menunjukkan bahwa asumsi itu tidak benar. Sekitar 85 % dari minyak mentah (crude oil) di dunia diklasifikasikan menjadi 3 golongan yaitu :

1. Minyak dasar aspal (asphaltic base) 2. Minyak dasar paraffin (paraffinic base) 3. Minyak dasar campuran (mixed base). Minyak dasar aspal mengandung sedikit lilin paraffin dengan aspal sebagai residu utama. Minyak dasar aspal sangat dominan mengandung aromatik. Kandungan sulfur, oksigen dan nitrogen relatif lebih tinggi dibandingkan dengan minyak-minyak dasar lainnya. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk memproduksi gasolin yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal. Fraksi-fraksi ringan dan menengah mengandung prosentase naftalen yang tinggi.

Minyak dasar parafin (paraffinic base) mengandung sangat sedikit aspal, sehingga sangat baik sebagai sumber untuk memproduksi lilin paraffin, minyak pelumas motor dan kerosin dengan kualitas tinggi. Minyak dasar campuran (mixed base) mengandung sejumlah lilin dan aspal secara bersamaan. Produk yang dihasilkan minyak dasar ini lebih rendah kualitasnya dibandingkan dengan dua tipe minyak di atas. Disebabkan karena bervariasinya produk dan fraksi minyak di dalam berbagai minyak mentah yang berbeda-beda, maka terdapat perbedaan yang menyolok dari sifat-sifat minyak tersebut. Sifat-sifat umum minyak mentah dengan dasar yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 3.1. Disamping penggolongan minyak berdasarkan senyawa hidrokarbon dan ikatan molekul atom-atomnya, pengklasifikasian minyak dapat juga didasarkan pada sifat penguapan, kadar sulfur, berat jenis dan faktor karakteristik.

1. Klasifikasi menurut sifat penguapan

a. Minyak ringan (light oil), mengandung komponen fraksi ringan lebih dari 50 % berat.

b. Minyak sedang (medium oil) mengandung komponen ringan 20 - 50 % berat.

c. Minyak berat (heavy oil) mengandung komponen ringan kurang dari 20 % berat.

2. Klasifikasi menurut kadar sulfur

a. Minyak bumi kadar sulfur tinggi (ligh sulfur oil) mengandung sulfur lebih dari 2 % berat.

b. Minyak bumi kadar sulfur sedang (medium sulfur oil), mengandung sekitar 0,1 sampai 2 % berat.

c. Minyak bumi kadar sulfur rendah (low sulfur oil), mengandung kadar sulfur kurang dari 0,1 % berat.

3. Klasifikasi berdasarkan berat jenis

a. Minyak ringan : berat jenis < 0,835

b. Minyak sedang : berat jenis 0,835 s/d 0,865

c. Minyak berat : berat jenis > 0,86

4. Klasifikasi berdasarkan faktor karakteristik

a. Parafin

: K = 12,1 13,0

b. Intermediate : K = 11,5 12,1

c. Naftenik : K = 10,5 11,5

d. Aromatik : K = 9,8 - 10,5

K adalah faktor karakteristik yang didefinisikan sebagai :

K = ,

Dimana TB adalah titik didih molar rata-rata (oF) dan Spgr adalah berat jenis pada 60 oF.

Tabel 3.1 Sifat-Sifat Umum Minyak Mentah

NoSifat-SifatMinyak Dasar ParafinMinyak Dasar Aspal

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9Berat jenis, oAPI

Kandungan nafta

Bilangan Oktan nafta

Bau (odor) nafta

Kecenderungan asap kerosin

Kecendrungan ketukan minyak dieselTitik tuang pelumasKandungan minyak pelumas

Indeks viskositas pelumasTinggi

Tinggi

Rendah

Manis

Rendah

Rendah

Tinggi

Tinggi

TinggiRendah

Rendah

Tinggi

Masam

Tinggi

Tinggi

Rendah

Rendah

Rendah

Fraksi-fraksi minyak seperti nafta secara umum diklasifikasikan sebagai minyak ringan, kerosene dan gas oil ringan (LGO=light Gas Oil) digolongkan sebagai distilat menengah, gas oil hampa (VGO= Vaccum Gas Oil) bersama dengan residu dinyatakan sebagai minyak yang tereduksi (reduced crude). Tabel 3.2 menunjukkan indikasi yang berpengaruh terhadap komposisi kimia fraksi utama yang dihasilkan oleh beberapa minyak mentah.Berdasarkan jarak titik didih tiap fraksi yang dihasilkan maka susunan molekul menurut jumlah atom karbon dari fraksi dan produk akhir kilang dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.2 Komposisi Kimia Fraksi Minyak

Fraksi50 %

ASTM,oFMinyak Dasar Parafin,% berat

Minyak Dasar Aspal

ParafNaftaAromatikParafNaftaAromUnS

Gasoline

Kerosen

Gas Oil

Distilat

Berat280

450

600

75065

60

25

2030

30

55

65 5

10

15

1535

25

-

-3550

65

551025

65

55--

2

2

Table 3.3 Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas Bumi

Fraksi/ProdukJarak Didih, 0CJumlah Atom Karbon dalam Molekul Minyak

Gas-gas

Gasolin

Nafta

Kerosen dan Avtur

Diesel dan Fuel oil

Gas oil

Fuel oil berat

Atm residu

Vac Residu< 30

30 210

100 200

150 250

160 400

220 345

315 540

> 450

> 615C1 C4 C5 C12C8 - C12C11 C13C13 C17 C17 C20

C20 C45

> C30 > C60

3.2 Senyawa-Senyawa Pengotor

Sebagaimana diketahui bahwa senyawa-senyawa pengotor yang tidak diinginkan ada dalam minyak dan gas bumi adalah senyawa sulfur atau belerang yang terkandung dalam minyak mentah maupun dalam produk akhir dan fraksi-fraksinya. Tipe senyawa-senyawa sulfur yang sering dijumpai dalam minyak bumi adalah hidrogen sulfida (H2S), merkaptan yang terdiri dari metil dan benzil merkaptan, metil sulfida dan normal butil sulfida, metil disulfida, sulfida-sulfida siklis, alkil sulfat, asam sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofen.

Senyawa-senyawa sulfur tersebut dianggap pengotor dan pengganggu karena mempunyai sifat korosif, berbau tidak enak atau merangsang, dan mempunyai karakter yang mudah meledak. Korosif karena adanya sulfur dalam jumlah yang sedikit pada produk akhir disebabkan karena produk tersebut dipakai pada suhu rendah, dimana pada suhu tersebut terdapat beberapa senyawa yang korosif terhadap logam-logam yang komersil. Senyawa sulfur yang mempunyai titik didih rendah cenderung terkonsentrasi di dalam gasolin pada waktu proses pengolahannya, dan oleh karena itu sifat korosif jarang sekali terdapat pada produk yang mempunyai titik didih tinggi. Bau yang selalu menjengkelkan terdapat pada senyawa-senyawa yang mempunyai titik didih rendah atau senyawa-senyawa sulfur dalam bentuk gas seperti hidrogen sulfida (H2S), sulfur dioksida (SO2) yang keluar melalui cerobong asap, merkaptan yang mempunyai atom karbon sampai 6 buah (titik didih sekitar 400 oF), sulfide sampai dengan atom karbon (titik didih sekitar 350 oF) dan metal disulfide (titik didih sekitar 243 oF). Prosentase sulfur di dalam minyak mentah bervariasi mulai dari nol untuk minyak mentah yang mempunyai o API tinggi sampai dengan 7,5 % dalam minyak mentah berat. Berarti bahwa pada minyak yang mengandung prosentase sulfur sedemikian tinggi maka separuh dari senyawa-senyawa yang dihasilkan dari minyak mentah itu akan mengandung senyawa sulfur.

Minyak mengandung oksigen dalam bentuk asam-asam naftenat, fenol, asam karbonat, aspal dan resin. Kandungan oksigen dalam minyak bumi tidak lebih dari 3 %. Dalam fraksi yang mempunyai titik didih rendah akan dijumpai fenol dan asam karbolik dalam jumlah yang sangat kecil. Minyak yang mengandung hidrokarbon naftenik tinggi biasanya mengandung asam naftenat yang tinggi. Jumlah asam naftenat yang ada dalam fraksi gas oil berat adalah maksimum dengan berat jenis 0,96 1,0. Asam-asam tersebut larut dalam alkohol dan produk-produk minyak dan tidak larut dalam air. Asam ini adalah suatu cairan dengan bau yang tak sedap dan menyebabkan korosi terhadap logam-logam, seng, timah putih, tembaga dan besi.

Nitrogen yang ada dalam minyak adalah dalam bentuk senyawa-senyawa basa seperti piridin, piridin yang terhidrogenasi, dan sebagainya. Komposisi minyak yang mengandung senyawa nitrogen tidak diketahui, tetapi mempunyai berat jenis sama dengan 1 dan mempunyai bau yang sangat tidak sedap.

Senyawa lain yang terkandung dalam minyak adalah aspalten dan resin yang terdiri dari resin netral, asam-asam aspalten dan aspaltenat dan anhidridanya. Resin netral dapat berbentuk cairan, setengah padat dan kadang-kadang berbentuk padatan. Resin-resin tersebut membentuk komposisi kimia minyak yang mengandung resin dan aspalten adalah hidrokarbon aromatik, naften dan parafin.

A. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat ! 1. Sebutkan senyawa utama yang terkandung dalam minyak dan gas bumi ! 2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan crude oil, asphaltic base dan mixed base ! 3. Sebutkan unsur-unsur dan senyawa pengotor apa saja yang terkandung dalam minyak !

B. Berilah tanda silang X pada salah satu jawaban yang anda anggap benar ! 1. Unsur utama yang terdapat di dalam minyak dan gas bumi adalah :

a. Nitrogen

c. Hidrogen-Karbon

b. Oksigen

d. Sulfur

2. Komposisi senyawa oksigen yang terdapat dalam minyak mentah dan gas bumi adalah :

a. 0,5 - 14,0 %

c. 11,5 - 14,0 %

b. 0,01 - 0,3 %

d. 0,1 - 1,0 %

3. Kelompok senyawa hidrokarbon yang mempunyai molekul yang sama dengan kelompok senyawa olefin adalah :

a. Naftalen

c. Parafin

b. Asetilen

d. Propen

4. Kelompok senyawa aromatik yang berbentuk cincin dan merupakan senyawa kimia yang aktif adalah :

a. Olefin

c. Diolefin

b. Benzen

d. Asetilen

5. Minyak dasar yang digunakan untuk memproduksi atau sebagai sumber untuk memproduksi minyak pelumas motor adalah :

a. Aspal

c. Parafin

b. Crude oil

d. Campuran H2 dan N2 6. Minyak bumi dengan kadar sulfur sedang adalah :

a. < 0,1 % berat

c. 0,1 - 0,2 % berat

b. 0,1 - 2 % berat

d. > 0,2 % berat.

7. Senyawa pengotor yang tidak diingini dalam minyak dan gas bumi adalah :

a. Karbon dan hidrogen c. Oksigen

b. Sulfur dan belerang d. Naftalen

8. Senyawa pengotor yang terkandung dalam minyak bumi mempunyai sifat :

a. Mudah meledak

c. Reaktan

b. Katalis

d. Korosif

9. Pengklasifikasian minyak dengan berat jenis > 0,86 tergolong :

a. Minyak ringan

c. Minyak berat

b. Minyak sedang

d. Minyak parafin

10. Untuk menghilangkan kandungan sulfur, oksigen dan Nitrogen yang terdapat dalam minyak maka dlalkukan :

a. Reforming

c. Treating

b. Cracking

d. Distilasi

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

1. Sebutkan peranan senyawa hidrokarbon sebagai penyusun senyawa minyak dan gas bumi ! 2. Sebutkan unsur penyusun minyak mentah dan gas bumi ! 3. Kelompokkan senyawa hidrokarbon yang ada didalam minyak dan gas bumi ! 4. Sebutkan klasifikasi minyak dan gas bumi berdasarkan komposisinya ! 5. Uraikan senyawa pengotor yang sering dijumpai dalam produk BBM dan non BBM !B. Berilah tanda huruf B apabila pernyataan di bawah ini benar dan berilah tanda huruf S bila salah. 1. Kelompok senyawa yang terkandung didalam minyak dan gas bumi terdiri dari sulfur, Hidrogen dan Nitrogen.

( ...) 2. Komposisi sulfur yang terdapat pada minyak mentah dan gas bumi

berdasarkan unsur penyusunnya adalah 11,5 - 14,0 %. ( ...)

3. Salah satu kelompok senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam

minyak dan gas bumi adalah paraffin yang merupakan senyawa alkana () 4. Kelompok senyawa olefin merupakan dua ikatan rangkap yang

terdapat dalam setiap molekulnya. () 5. Minyak dasar aspal mengandung ( 85 % lilin, paraffin dengan aspal

sebagai residu. () 6. Minyak dasar paraffin merupakan bahan dasar untuk memproduksi

lilin parafin. (..) 7. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk

memproduksi gasolin yang berkualitas tinggi. (.) 8. Berdasarkan klasifikasi kadar sulfur, minyak bumi dengan kadar sulfur

sedang adalah 0,1 - 5 % berat. ()

9. Kemungkinan yang ditimbulkan oleh adanya senyawa pengotor yang

terdapat didalam produk BBM dan non BBM adalh berkurangnya

kualitas gasoline yang dihasilkan () 10. Merkaptan dan H2S merupakan unsur dan senyawa pengotor

yang terkandung dalam minyak ()

1. Bland W.F. and Davidson, R.L., 1987. Petroleum Processing Handbook, Mc-Graw Hill Book Co. New York.2 Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.3. Pandey G.N., 1994. A Textbook of Chemical Technology. Volume II (Organic). Vikas Publishing House PVT Ltd. New Delhi.

ANALISIS MINYAK DAN FRAKSINYATujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Mengetahui cara-cara melakukan pemeriksaan terhadap minyak dan produknya untuk menentukan spesifikasinya.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan bermacam-macam metoda analisis minyak dan fraksinya.2. Mahasiswa mampu menggunakan alat untuk mengukur sifat-sifat minyak dengan metoda pemeriksaan rutin di Laboratorium.3. Mahasiswa mampu menguraikan persyaratan-persyaratan minimal yang harus dipenuhi dalam spesifikasi produk kilang minyak.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan karakteristik yang dimiliki oleh minyak yang menyatakan kualitas minyak tersebut.

Lembar Informasi IV : Analisis Minyak dan Fraksinya

4.1 Metoda dan Macam- Macam Pemeriksaan Lab.

Metoda yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan terhadap minyak dan produknya adalah :1. ASTM (American Standard for Testing Material).2. API (American Petroleum Institute)3. IP ( Institute du Petrol)4. ISI ( Indian Specification Institute) Macam-macam pemeriksaan rutin yang dilakukan di laboratorium dimaksudkan untuk melakukan pengawasan dan pengendalian pada proses dan operasi pengilangan terutama menyangkut kualitas produk yang dihasilkan.

Pemeriksaan rutin tersebut antara lain meliputi :

1. a. API Gravity dan Berat Jenis (specific gravity) Berat jenis dan oAPI gravity menyatakan densitas atau berat persatuan volume sesuatu zat. oAPI dapat diukur dengan Hidrometer (ASTM D 287), sedangkan berat jenis dapat ditentukan dengan piknometer (ASTM D 941 dan D 1217). Pengukuran o API gravity dengan hydrometer dinyatakan dengan angka 0 s/d 100. Hubungan o API gravity dengan berat jenis adalah sebagai berikut :

o API = atau BJ =

satuan berat jenis dapat dinyatakan dengan lb/gal atau lb/barrel atau ton/m3. Tujuan dilaksanakan pemeriksaan terhadap oAPI gravity dan berat jenis adalah untuk indikasi mutu minyak dimana makin tinggi oAPI atau makin rendah berat jenis maka minyak tersebut makin berharga karena banyak mengandung bensin. Sebaliknya makin rendah oAPI maka mutu minyak makin rendah karena lebih banyak mengandung lilin. Minyak yang mempunyai berat jenis tinggi berarti minyak tersebut mempunyai kandungan panas (heating value ) yang rendah, dan sebaliknya bila minyak mempunyai berat jenis rendah berarti memiliki kandungan panas yang tinggi.

2. Tekanan Uap ( Reid Vapor Pressure)

Pemeriksaan tekanan uap RPV dilakukan dengan metoda ASTM D 323 untuk produk-produk yang mudah menguap dan tidak pekat seperti mogas (motor gasoline) dan bensin alam (natural gasoline). Pemeriksaan dilakukan pada suhu 100 oF, dan satuan tekanan uap ASTM dilaporkan sebagai lb/in2 atau psia. Tekanan uap minyak yang sesungguhnya dilaporkan lebih tinggi sekitar 5 9 % dari RVP.

Tekanan uap memberikan indikasi tekanan pada minyak yang akan mengembang di dalam tempat tertutup, dan tekanan ini sangat berarti bagi minyak yang mempunyai suhu sedemikian rendah dan tidak dapat didistilasi pada tekanan atmosfir. Pemeriksaan RVP sangat penting terutama :

a. Untuk keselamatan dalam transportasi minyak, b. Untuk menghindari penyumbatan uap pada sistem umpan gasoline, c. Untuk perencanaan tangki penyimpanan minyak dan d. Untuk menandai karakteristik mudah tidaknya start up pada bahan bakar untuk motor yang menggunakan penyalaan dengan busi. RVP menggambarkan adanya kandungan komponen ringan berupa etan dan propan.

3. Distilasi ASTM

Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk gasoline, nafta, dan kerosene adalah dengan metoda ASTM-D 86, untuk bensin alam dengan ASTM-D 216, dan untuk gas oil dengan ASTM-D 158. Distilasi laboratorium dilakukan pada volume 100 ml dengan kecepatan tetesan yang keluar adalah 5 ml/menit. Suhu uap mula-mula menetes (setelah mengembun) disebut IBP (Initial Boiling Point). Suhu uap dicatat pada setiap 10 ml tetesan yang terkumpul. Maksimum suhu yang dicapai pada hasil distilasi 95 % dicatat sebagai End Point atau FBP (Final Boiling Point).Distilasi ASTM merupakan informasi untuk operasi di kilang bagaimana fraksi-fraksi seperti komponen gasolin, bahan bakar jet, minyak diesel dapat diambil dari minyak mentah yang disajikan melalui performance dan volatilitas dalam bentuk persen penguapannya. 4. Titik Nyala dan Titik Api Titik nyala (Flash Point) adalah suhu dimana uap yang berada di atas minyak dapat menyala sementara atau akan meledak seketika kalau ada api, sedangkan titik api (Fire Point) adalah suhu dimana uap yang ada di atas minyak akan cepat terbakar seluruhnya secara terus menerus.

Titik nyala dan titik api menunjukkan indikasi jarak titik didih , dimana pada suhu tersebut minyak akan aman untuk dibawa tanpa adanya bahaya terhadap api (tidak terjadi kebakaran). Peralatan yang umum dipakai untuk pemeriksaan titik nyala dan titik api adalah Open Cup (ASTM-D92) dan Pensky-Marten (ASTM-D93) untuk pemeriksaan minyak-minyak berat., sedangkan peralatan Tag-tester (ASTM-D56) dipakai untuk pemeriksaan minyak-minyak ringan. Minyak-minyak berat yang akan diperiksa dipanaskan pada kecepatan 10 oF per menit, sedangkan untuk minyak-minyak ringan pada kecepatan 1,8 oF/menit. Pada tiap pemeriksaan, nyala api dimasukkan ke dalam uap selama interval waktu 30 detik, lalu suhu dicatat. 5. Warna (Color)

Warna minyak menunjukkan indikasi kesempurnaan pada proses penyulingannya. Untuk minyak-minyak yang berbeda jarak didihnya dan berbeda asal minyak mentahnya akan mempunyai warna yang berbeda pula, akan tetapi hal-hal lain dapat pula dibandingkan dimana warna menyatakan tingkat kesempurnaan penyulingan. Produk-produk penyulingan yang berwarna akan menunjukkan indikasi a) terjadinya peruraian termis, b) masuknya material yang berwarna gelap seperti ter. Perubahan warna oleh peruraian disebabkan karena suhu terlalu tinggi, dan perubahan warna karena masuknya material gelap biasanya disebabkan karena melubernya material itu kedalam peralatan yang kapasitasnya telah maksimum.Pemeriksaan yang dipakai pada pemeriksaan warna gasoline dan minyak-minyak bakar adalah Saybolt Chromometer (ASTM-D156) atau IP-87. Untuk pemeriksaan warna minyak-minyak pelumas, minyak-minyak sekunder dan Petrolatum digunakan Union Calorimeter(ASTM-D155). Secara visual minyak dapat dibedakan seperti kuning untuk mogas, merah untuk premium , hijau untuk avgas, biru untuk bensin 2 tak atau BB2L (bensin biru 2 langkah) dan jernih untuk minyak premix.

6. Viskositas Viskositas suatu minyak adalah merupakan ukuran ketahanan terhadap pengalirannya sendiri dan merupakan indikasi adanya minyak pada permukaan bidang pelumasan. Viskositas dapat didefinisikan sebagai gaya hambatan dalam satuan dyne yang diperlukan untuk menggerakkan suatu bidang datar yang luasnya 1 cm2 sejauh 1 cm dalam waktu 1 detik. Pengukuran viskositas dimaksudkan untuk mengetahui kekentalan minyak pada suhu tertentu sehingga minyak dapat dialirkan pada suhu tersebut, terutama pada sistim pemipaan dan pemompaan minyak diesel dan minyak pelumas. Pada umumnya makin ringan minyak bumi maka makin kecil viskositasnya dan sebaliknya. Peralatan yang dipakai untuk pemeriksaan viskositas adalah Saybolt Universal Viscosity (ASTM-D88). Viskositas yang dicatat adalah lamanya waktu pengaliran minyak dalam suatu wadah dengan volume tertentu melalui suatu lubang (orifice) tertentu pada suhu tertentu. Apabila t adalah viskositas say bolt universal (dalam satuan detik), z adalah viskositas dalam satuan centipoises dan s adalah berat jenis yang diperoleh pada suhu yang sama, maka hubungannya adalah :

Viskositas kinematik, z/s = 0,219 t -

Pemeriksaan viskositas kinematik dilakukan dengan ASTM-D445 atau IP-71 menggunakan viskometer kapiler, merupakan suatu ukuran terhadap waktu pengaliran minyak yang melawan gaya gravitasi dengan tekanan yang merata terhadap densitas cairan. Angka viskositas dipakai sebagai dasar untuk menentukan angka indeks viskositas, yaitu secara empiris menggambarkan perubahan viskositas akibat perubahan suhu. Bila indeks viskositas tinggi maka viskositasnya relatif tidak berubah terhadap suhu, jika rendah berarti viskositasnya sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu. 7. Titik Kabut dan Titik Tuang.

Titik kabut (Cloud Point) dan titik tuang (Pour Point) dimaksudkan untuk memperkirakan jumlah lilin yang terdapat dalam minyak. Seperti diketahui bahwa semua minyak akan membeku jika didinginkan sampai suhu yang cukup rendah, dan oleh karena itu pemeriksaan ini tidak menunjukkan adanya sejumlah lilin ataupun padatan lain di dalam minyak. Hal ini berarti bahwa pada pemeriksaan tersebut terlihat bahwa lilin akan meleleh di atas titik tuangnya sehingga dapat dipisahkan dari minyak. Titik kabut ini sangat diperlukan untuk minyak diesel HSD (High Speed Diesel) untuk indikasi adanya penyumbatan lilin pada saringan minyak halus (finer filter) sehingga mesin akan sulit beroperasi. Indikasi minyak ini adalah makin rendah titik kabut maka makin banyak kandungan lilin.

Titik kabut adalah suhu dimana terjadinya asap pada dasar tabung reaksi (jar test) ketika minyak yang diperiksa (sesudah dipanaskan) didinginkan tanpa pengadukan. Pemeriksaan titik kabut ini dilakukan dengan metoda ASTM-D250 atau IP-219, dimana minyak didinginkan minimum pada suhu 25 oF di atas titik kabutnya.

Titik tuang adalah suhu dimana minyak tidak dapat bergerak karena membeku selama 5 detik ketika dimiringkan atau dituangkan setelah melalui pendinginan pada setiap interval 5 oF. Pemeriksaan titik tuang dilakukan dengan metoda yang sama dengan metoda titik kabut yaitu ASTM-D97 atau IP-15, dimana minyak mula-mula dipanaskan sampai suhu 115 oF sehingga semua lilin sudah terlarut, lalu didinginkan hingga suhu mula-mula minyak sebelum dipanaskan (sekitar 90 oF). Titik tuang biasanya dicatat lebih rendah 5 oC (8 10 oF) di bawah titik kabutnya. Indikasi minyak ini adalah bahwa pada suhu yang rendah minyak bakar (fuel oil) masih dapat dipompakan. 8. Karakteristik Ketukan atau Angka Oktan

Satuan intensitas ketukan dikenal sebagai angka oktan (Octane Number) didefinisikan sebagai persen volume dari iso-oktan (2,2,4 tri metil pentane) yang harus dicampurkan dengan normal heptan dalam rangka untuk memberikan intensitas ketukan yang sama terhadap minyak selama pengujiannya. Pada mesin yang memakai busi, karakteristik anti ketukan digunakan untuk menentukan gejala fisik, gejala kimiawi, perancangan mesin dan kondisi operasi. Bila angka oktan dari suatu gasoline terlalu rendah dari spesifikasi yang diperlukan mesin, maka akan terjadi ketukan yang berakibat akan menurunkan performance (daya guna) mesin tersebut sehingga akan menyebabkan kehilangan tenaga dan kerusakan pada mesin. Standar angka oktan untuk Indonesia adalah 88 untuk premium, 95 untuk premix dan 98 untuk super.

Metoda-metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan antara lain ASTM-D908 atau D-2699 (research method) dan ASTM-D357 (Motor method) dipakai untuk mogas (motor gasoline), ASTM-D614 atau D-2885 (Aviation method) dipakai untuk minyak kapal terbang baling-baling (avgas = aviation gasoline), dan ASTM-D909 (Supercharge Method) dipakai untuk minyak kapal terbang turbo jet (avtur = avation turbine).

Angka Oktan Riset (RON = Research Octane Number) ditentukan dengan suatu metoda yang mengukur tingkat anti ketuk mogas dalam suatu mesin dengan silender tunggal pada kondisi operasi ringan (ppm rendah).Angka Oktan Motor (MON = Motor Octane Number) terdiri dari :

a. Angka oktan > 100 (ASTM-D909), disebut rich mixture performance.b. Angka oktan 100 disebut :

a. Weak mixture performancec. Rich mixture performance

b. Angka oktan riset

d. ASTM-D 614

5. Standar angka oktan untuk premium adalah :

a. 88

c. 90

b. 98

d. 95

6. Metoda yang dipakai untuk pengujian agka oktan pada mogas adalah :

a. ASTM D 614

c. ASTM D-357

b. ASTM D-2885

d. ASTM-D269

7. Bilangan yang menunjukkan mudah tidaknya dilakukan start terhadap mesin pada suhu dan tekanan mesin yang rendah pada operasi pembakaran sempurna dinamakan :

a. Titik asap c. Titik anilin

b. Indeks diesel

d. Indeks korelasi

8. Salah satu karakterisasi yang harus dimiliki oleh minyak gasolin adalah:

a. Dapat terbakar secara halus c. Indeks korelasi > 0,1

b. Titik anilin tinggi d. Angka oktan 98

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

2. Hancock, E.G., 1985. Critical Report on Applied Chemistry. Technology of Gasoline, Blackwell Scientific Publications. Oxford.3. Nelson, W.L., 1985. Petroleum Refinery Engineering, 4th ed, Mc Graw Hill Book Co. Singapore.

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

EVALUASI PERSEDIAAN MINYAK DAN PRODUKSINYA

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mengetahui cara-cara mengevaluasi persediaan minyak dan produknya yang ada dalam inventori melalui pengolahan pendahuluan di dalam Pilot Plant berdasarkan karakteristik dan sifat-sifat umum minyak.Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :1. Mahasiswa mampu memperkirakan jenis minyak yang akan diolah berdasarkan data yang ada.

2. Mahasiswa dapat menentukan jenis minyak yang akan diolah berdasarkan basis penggolongan minyak.

3. Mahasiswa mampu memanipulasi besaran fisik dari produk yang dievaluasi untuk memperbaiki kondisi operasi.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja alat pilot plant.

Lembar Informasi V : Evaluasi Persediaan Minyak dan Produknya5.1 Karakteristik Minyak Mentah

Karakteristik fisik, dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat produk ataupun fraksi yang dihasilkannya sangat dipertimbangkan dalam persiapan pengolahannya. Karakteristik minyak-minyak tersebut (minyak mentah, fraksi-fraksi dan produk akhir) tergantung pada jenis minyak yang diolah yang meliputi konsentrasi hidrokarbon, tipe minyak serta adanya senyawa-senyawa pengotor. Hasil ini dimaksudkan untuk mendapatkan efisiensi kilang yang tinggi dalam pengolahannya sehingga operasinya lebih ekonomis, dimana proses pengolahannya tidak atau kurang memerlukan pengolahan khusus (treating) terhadap senyawa-senyawa pengotor yang dikandungnya.

Untuk melakukan proses pengolahan maka suatu kilang memerlukan beberapa informasi terhadap minyak mentah yang akan diolah menjadi fraksi-fraksi atau produk akhirnya. Informasi tersebut dapat diperoleh dari data lab berupa distilasi ASTM, maupun data crude oil dari Pilot Plant. Data yang diperlukan terhadap analisis menyeluruh minyak mentah meliputi bagaimana data diperoleh, bagaimana fungsi perhitungan dari data primer, bagaimana interpretasi data serta bagaimana cara menggunakannya.

Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak antara lain :

1. Sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak mentah.

Informasi yang diperlukan adalah oAPI, kandungan sulfur, viskositas, titik tuang, warna dan kandungan nitrogen.

2. Prosentase senyawa sulfur (impurities) seperti sulfur, garam dan emulsi yang menyebabkan kesulitan pada proses pengolahan nantinya.3. Data operasi dan perencanaan.

Data yang diperlukan berupa kurva hubungan antara suhu dan gravity versus persen distilasi seperti :

a. Kurva fraksionasi atau TBP (true boiling point)

b. Kurva kesetimbangan atau flash vaporization

c. Kurva oAPI atau berat jenis tiap fraksi hasil distilasi4. Kurva sifat-sifat fraksi versus persen distilasi (mid percent) sifat rata-rata beberapa fraksi versus persen hasil yang akan dicapai.

Beberapa kurva sifat umum tersebut adalah :

a. Kurva viskositas fraksi minyak pelumas

b. Kurva bilangan oktan fraksi gasolin

c. Kurva titik anilin dari fraksi minyak pelarut, kerosin, atau minyak

d. Kurva penetrasi residu aspale. Kurva viskositas residu distilasi

5. Data produk-produk akhir.

Informasi produk akhir diperoleh dari Pilot Plant baik berupa batch still maupun semi batch still. Informasi yang diperoleh meliputi sifat-sifat umum dan yield yang dihasilkan melalui proses distilasi seperti kurva distilasi. Berdasarkan data yang diperoleh dari informasi-informasi tersebut di atas dapat diperkirakan jenis minyak yang akan diolah. Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan produk-produknya dapat dilakukan dengan mengetahui faktor karakteristik, indeks viskositas, dll.

a. Faktor Karakteristik

Faktor karakteristik minyak dapat dihitung berdasarkan definisi sebagai berikut :

K =

Dimana Tb adalah titik didih molal rata-rata, dan S adalah berat jenis pada 60 oF. Faktor karakteristik sangat erat hubungannya dengan viskositas, titik anilin, berat molekul, suhu kritis, persen hidrokarbon, dll. Oleh karena itu hampir semua data lab dapat dipakai memperkirakan faktor karakteristik. b. Indeks Viskositas

Indeks viskositas mempunyai skala 0 s/d 100 yang menunjukkan kecepatan perubahan viskositas terhadap suhu. Index viskositas 100 berarti minyak cenderung menjadi tidak pekat pada suhu rendah atau menjadi encer pada kenaikan suhu. Minyak-minyak dengan dasar parafin mempunyai indeks viskositas hampir 100, sedangkan minyak-minyak dasar naften mempunyai indeks viskositas sekitar 200, dimana proses pemisahannya dapat menurunkan indeks viskositas minyak asalnya. Indeks viskositas dapat ditentukan dengan mengetahui viskositas say bolt pada 100 dan 210 oF.

c. Konstanta Viscosity Gravity

Konstanta ini meliputi viskositas dan juga berat jenis seperti terlihat pada hubungan berikut ini :

KVG =

Dimana G adalah berat jenis pada suhu 60 oF, dan V dalah viskositas pada suhu 100 oF, persamaan tersebut pada umumnya dipakai untuk minyak-minyak pelumas. d. Indeks Korelasi

Indeks korelasi sebagaimana juga faktor karakteristik mempunyai hubungan dengan titik didih dan berat jenis, seperti terlihat pada korelasi berikut ini : IK =

Dimana TB adalah titik didih mutlak skala Kelvin (oK), G adalah berat jenis pada 60/60 oF. Berdasarkan faktor karakteristik dan index viskositas maka minyak mentah dapat dikelompokkan sebagai berikut :GroupFaktor KarakteristikIndeks Viskositas

I

II

III

IV

V12,1 12,6

11,9 12,2

11,7 12,0

11,5 11,8

11,3 11,6 80 100

60 80

40 60

20 40

0 - 20

5.1.1 Tipe Minyak Mentah

Minyak bumi sangat bervariasi dalam komposisinya bila dilihat dari berat jenisnya mulai dari bahan yang hampir seperti gas dengan gravity 65 oAPI sampai ke bahan yang setengah padat seperti aspal yang mempunyai gravity 10 oAPI. Penggolongan minyak mentah dapat juga dilakukan dengan melihat kandungan sulfur, yaitu 0,03 % pada minyak yang mempunyai gravity sekitar 14 oAPI untuk minyak yang berasal dari Irak.

Minyak mentah dapat pula digolongkan sebagai minyak asam (sour) karena mengandung hidrogen sulfida. Minyak mentah diklasifikasikan sebagai minyak masam jika mengandung hidrogen sulfida terlarut lebih besar dari 0,05 ft3 per 100 galon minyak sebagai minyak masam, karena minyak tersebut bersifat racun yang sangat membahayakan. Minyak-minyak yang digolongkan masam berasal dari Amerika Serikat (Texas, New Mexiko, Kansas, Wyoming, Arkansas) dan sebagian berasal dari Timur Tengah. Minyak-minyak yang berasal dari California, Venezuela dan Mexico mengandung sulfur tinggi, tetapi tidak mengandung hidrogen sulfida sehingga tidak digolongkan sebagai minyak masam. Bervariasinya karakteristik minyak mentah menghasilkan produk yang beragam, dan bervariasinya teknik pengolahan dan konversi yang digunakan pada kilang yang berbeda, maka prosedur analisis comprehensive tidak mungkin dipertimbangkan untuk dikembangkan dan distandarisasi menjadi satu metoda. Prosedur dan cara perhitungan analsis minyak mentah dapat dilihat pada Tabel 5.1 dan Tabel 5.2. 5.2 Evaluasi Produk Kilang Sifat sifat dasar produk kilang dapat ditentukan dari faktor karakteristik dan titik didih produk tersebut. Besaran-besaran fisik dan sifat-sifat umum yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang adalah : 1. Sulfur dalam produk

Jumlah rata-rata sulfur dalam produk awal (straight run products) berkait dengan jumlah sulfur yang terdapat dalam minyak mentah yang diolah.

2. Titik nyala (flash point)

Perkiraan hubungan antara titik nyala dengan persen jarak didih (0 10 %) dikemukan oleh Nelson sebagai berikut :Untuk fraksi distilasi = 0,64 T 100

Untuk minyak mentah = 0,57 T - 100

Jarak didih yang lebar mempunyai beberapa pengaruh terhadap titik nyala atau pada suhu penyalaan. Pada titik nyala atau suhu penyalaan tekanan uap beberapa material adalah sebagai berikut :

Material sangat mudah menguap 20 mm

Gasoline .. 14 mm

Kerosine, distilat, residu .. 5 mm

Minyak-minyak pelumas . 1 mm

Ketinggian tekanan uap mempunyai pengaruh terhadap penurunan titik nyala, dan sebaliknya tekanan menaikkan titik nyala

Tabel 5.1 Kerangka Prosedur Analisis Rutin Minyak Mentah

NoAnalisisKarakteristik

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

2.Distilasi pada tekanan Atm1. Cut 10 fraksi distilat pada interval 25 oC dari 50275 oC.

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

3.Distilasi pada tek 40 mm Hg1. Cut 5 fraksi distilat yang diperoleh dari residu distilasi atm pada interval 25 oC dari 200 300 oC

2. Penentuan untuk tiap fraksi, volume, gravity, indeks bias, viskositas dan titik kabut.

4.Analisis residuBerat, gravity, residu karbon

5.Perhitungan1. Volume dan gravity : gasolin ringan, gasolin dan nafta, distilat kerosin, gas oil, distilat pelumas dan residu.

2. Indeks korelasi fraksi.3. Spesifik dispersi fraksi.

3. Tekanan Uap

Tekanan uap untuk gasoline pada jarak 8 14 RVP kira-kira sama dengan persen butan di dalam gasoline dengan tekanan 8 psi mengandung kira-kira 6,6 % butan, dan 12 14 psi tekanan uap gasoline mengandung kira-kira 14 % butan.

Tabel 5.2. Prosedur Pengujian dan Analisis Minyak dan Fraksinya

Material yang

DianalisisSifat-sifat yang DitentukanProsedur Pengujian dan Kondisi

Minyak mentahBerat JenisPiknometer botol pada 60/60 oF.

WarnaASTM D1500

Kandungan SulfurASTM-D129

Kandungan NitrogenKjeldahl

ViskositasASTM-D88 (Saybolt)ASTM-D445 (Fenske)

Jika vis ssu < 50 detik tidak ada vis lain yang ditentukan. Jika vis ssu 50-99 detik pada 100 oF maka vis juga ditentukan pada 77 oF. Jika vis ssu > 100 detik pada 100 oF maka vis juga ditentukan pada 130 oF.

Titik TuangASTM-D97

Fraksi distilat pada tek AtmBerat JenisNeraca Westphal pada 60/60 oF.

Indeks BiasASTM-D1218 pada 20 oC

Fraksi distilat pada tek40 mm HgBerat JenisPiknometer pipet pada 100/60 oF.

Indeks BiasASTM-D1218 pada 20 oC

ViskositasASTM-D445

Titik KabutASTM-D97

ResiduBerat JenisPiknometer botol pada 60/60 oC

Residu KarbonASTM-D524 (ramsbottom)

4. Gravity

o API gravity atau berat jenis biasanya dilaporkan sebagai bagian dari analisis minyak mentah atau produk-produknya, dan karena itu tidak ada metoda perkiraan secara cepat yang dapat digunakan. Bila faktor karakteristik diketahui maka berat jenis atau oAPI gravity dapat dihitung dengan persamaan :

bj =

5. Titik tuang dan titik beku Suhu pembekuan tidak dapat diestimasi secara teliti karena tidak ada cara umum untuk mengklasifikasi minyak selain faktor karakteristik, indeks korelasi, titik aniline dan sebagainya. Titik tuang biasanya lebih rendah dari titik beku.

6. Viskositas Jarak harga viskositas yang umum beberapa produk kilang minyak ditentukan berdasarkan suhu minyak yang diukur. Viskositas bukanlah sifat aditif. Apabila campuran 1% vol minyak dengan viskositas 500 dan 1% vol minyak dengan viskositas 100 pada suhu yang sama, secara resultan viskositas campuran minyak tersebut bukanlah 300 tetapi mendekati harga rata-rata sekitar 200 pada masing-masing 50 % campuran.

5.3 Peralatan Evaluasi

Peralatan untuk mengevaluasi minyak mentah, fraksi dan produk-produknya yang dilakukan dalam laboratorium adalah distilasi TBP, distilasi ASTM, dan distilasi EFP. Evaluasi minyak mentah dalam lab yang dilakukan dalam suatu operasi yang mirip dengan kilang yang sesungguhnya disebut Pilot Plant, sedangkan analisis minyak yang menyeluruh dan definitif disebut dengan Crude Essay.

Pilot Plant pada prinsipnya adalah peralatan distilasi yang disebut true boiling point distillation (distilasi TBP). Menara distilasinya menggunakan 15 s/d 60 tray dengan ratio refluk 5/1. Distilasi TBP beroperasi secara batch pada tekanan atmosfir atau pada tekanan hampa.

Distilasi ASTM dilakukan untuk produk minyak maupun fraksinya secara batch tanpa tray dan refluks, serta beroperasi pada tekanan atmosfir ataupun hampa, sedangkan distilasi EFV (equilibrium flash vaporization) jarang dilakukan karena mahal dan memakan waktu yang lama serta beroperasi pada tekanan di atas atmosfir.Macam-macam distilasi di Laboratorium : 1. Distilasi Engler (ASTM-D 86) Percobaan dilakukan dengan 100 cc minyak pada kecepatan pemanasan untuk tetesan pertama adalah 5 10 menit dan selanjutnya dengan 4 5 cc per menit. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point) , selanjutnya suhu dicatat pada 5 cc, 10 cc dan seterusnya setiap kenaikan 10%. Suhu uap maksimum pada tetesan hasil akhir disebut FBP (Final Boiling Point).Kekurangan distilasi ini adalah :a. Labu godok tidak diisolasi dari udara sekeliling sehingga refluks selalu berubah b. Terdapat hidrokarbon yang mempunyai titik didih lebih kecil dari IBP sehingga sulit menentukan persen penguapannya c. Tekanan operasinya rendah (1 atm) sehingga produk sedikit karena belum terjadi perengkahan, proses perengkahan terjadi pada suhu maksimum 700 oFd. Angka hasil bukan angka pasti karena termometer tidak sepenuhnya kena panas yang merata sehingga perlu dikoreksi dengan stem thermometer. 2. Distilasi hampa (ASTM-D 1160)

Distilasi ini sama dengan ASTM-D 86, hanya percobaan dilakukan pada tekanan hampa 10 mm Hg dan suhu tinggi sampai dengan 1000 oF setelah dikoreksi terhadap tekanan atmosfir. Kekurangan distilasi ini sama dengan distilasi atmosfir, kecuali alat pengukur panasnya menggunakan Thermo Couple dan stem koreksi tidak diadakan. 3. Distilasi TBP (distilasi 15/5) Percobaan dilakukan pada menara fraksionasi dalam pilot plant dengan 15 pelat dan ratio refluks 5 : 1. Kondisi operasi adalah 600 oF dan tekanan 1 atm. Diperolehnya informasi yang benar dari fraksi-fraksi minyak yang dikumpulkan maka dari distilasi-distilasi tersebut dapat dibuat grafik distilasi sebagai berikut :

a. Kurva % vol hasil distilasi terhadap suhu penguapan (true boiling point), gravity dan viskositas.

b. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, angka oktan, dan FBP dari beberapa fraksi gasoline.

c. Kurva % vol hasil crude terhadap gravity, viskositas, titik tuang, titik aniline, dan kandungan sulfur dari gasoline.

d. Kurva hasil dari crude terhadap gravity, viskositas, titik tuang dari hasil bottom (produk bawah) atau crude yang tidak menguap.

A. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan singkat !1. Tuliskan informasi (data) apa saja yang diperlukan oleh kilang untuk melakukan suatu proses pengolahan minyak mentah sebelum minyak diolah menjadi produk-produknya ! Besaran fisik apa saja yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang ?

2. Jelaskan salah satu prinsip kerja alat Pilot Plant yang ada di Lab saudara !B. Pilihlah salah satu jawaban dari soal-soal di bawah ini menurut anda paling benar !

1. Informasi yang diperlukan oleh kilang minyak untuk mengetahui sifat-sifat dasar dan umum suatu minyak adalah :

a. oAPI

c. Titik nyala

b. Berat jenis

d. Density

2. Untuk mengklasifikasikan minyak mentah dan produk-produknya dapat dilakukan dengan mengetahui :

a. Indeks bias

c. Indeks viskositas

b. Titik tuang

d. Gravity

3. Metoda yang digunakan untuk pengujian dan analisis minyak dalam menentukan titik tuang adalah :

a. ASTM D-86

c. ASTM D-128

b. ASTM D-97

d. ASTM D-129

4. Peralatan kilang yang sering dipergunakan sebagai alat penukar panas adalah :

a. Distilasi

c. Evaporator

b. Reaktor

d. Heat Exchanger

5. Peralatan yang sering digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak berdasarkan perbedaan titik didih adalah :

a. Distilasi

c. Tangki pemisah

b. Heat Exchanger

d. Reaktor

6. Peralatan distilasi yang menggunakan tray 15 s/d 60 dengan refluk ratio 5/1 disebut :

a. Distilasi ASTM

c. Distilasi TBP

b. Distilasi biner

d. Distilasi multi komponen

7. Pada percobaan distilasi, suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut :

a. FBP

c. ASTM D-86

b. IBP

d. TBP

8. Salah satu persyaratan yang diperlukan untuk mengklasfikasikan minyak mentah dan produk-produknya adalah :

a. Indeks viskositas

c. Titik tuang

b. Titik didih

d. Titik nyala

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

1. Besaran fisik apa saja yang diperlukan untuk mengevaluasi produk kilang ?

2. Informasi apa saja yang diperlukan untuk mengolah minyak mentah ? B. Berilah tanda huruf B bila pernyataan dari soal-soal di bawah ini adalah benar dan berilah tanda huruf S bila salah !

1.Karakteristik fisik dan kimiawi minyak mentah dan sifat-sifat produk atau fraksi yang dihasilkan sangat dipertimbangkan dalam pengolahannya..

2.Data operasi perencanaan dan besaran fisik diperlukan oleh kilang minyak..

3.Karakteristik yang diperlukan untuk menganalisis penentuan minyak mentah adalah berat jenis, gravity dan volume.

4. Suhu uap yang dicatat pada tetesan pertama disebut Final Boiling Point (FBP).

5. Distilasi TBP adalah distilasi yang dipergunakan untuk menunjukkan nisbah refluk 5 : 1.

1. Bland W.F. and Davidson, R.l., 1987. Petroleum Processing Handbook. Mc-Graw Hill Book Co. New York.2. Maxwell, J.B., 1980. Data Book on Hydrocarbon : Application to Process Engineering. The ESSO Series. D.Van Nostrand Company. New York.

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

4. Watskin, R.N., 1983. Petroleum Refinery Distillation. Gulf Publishing Co. Houston Texas.

SIFAT FISIK MINYAK DAN PRODUKNYA

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :Memahami pengertian tentang sifat-sifat fisik minyak dan produknya sebagai dasar untuk dapat melakukan perhitungan tentang operasi pengilangan minyak bumi.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan kandungan panas yang dimiliki oleh minyak dan produknya.

2. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan dengan panas yang dikandung oleh minyak dan produknya.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan densitas, viskositas dan tegangan muka minyak dan produknya.

4. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan dengan densitas, viskositas dan tegangan muka.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan peranan titik didih, titik kritis dan tekanan uap minyak dan produknya.

6. Mahasiswa mampu menghitung soal sederhana yang berhubungan dengan titik didih, titik kritis dan tekanan uap yang dimiliki oleh minyak dan produknya.

Lembar Informasi VI : Sifat Fisik Minyak dan Produknya

6.1 Kandungan Panas

6.1.1 Panas Laten

Panas jenis minyak/produknya didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 derajat dari sejumlah berat minyak/produknya. Berat jenis minyak atau fraksi merupakan fungsi yang berbanding lurus dengan suhu, dan juga tergantung pada berat jenis (specific gravity). Untuk uap minyak yang mempunyai tekanan 0 1 atm maka panas jenisnya dapat diperoleh dari Grafik 5-1 dan 5-2 Nelson atau Maxwell halaman 88 91, sebagai fungsi dari oAPI gravity dan suhu atau titik didih volume rata-rata (VABP = Volume Average Boiling Point ). Untuk minyak yang mempunyai tekanan lebih dari 1 atm maka panas jenis dihitung dari diagram entalpi dengan menentukan kemiringan garis (slope) hubungan antara entalpi dan suhu pada tekanan dan suhu tertentu. Data panas jenis tersebut dapat dilihat pada Section 7 Maxwell halaman 93 97.

6.1.2 E n t a l p i

Kandungan panas atau entalpi cairan dan gas-gas minyak dapat diperoleh secara memuaskan dari Grafik 5-3 Nelson. Untuk hidrokarbon ringan (parafin dengan titik didih rendah, olefin dan aromatik) dapat diperoleh dari Section 7 Maxwell halaman 98 113 berdasarkan entalpi sama dengan nol untuk cairan pada 200 o F. Untuk fraksi minyak berat dimana komposisi hidrokarbon tidak diketahui, tetapi o API dan data distilasi tersedia, maka entalpinya dapat diperoleh dari Section 7 Maxwell halaman 114 - 127 berdasarkan entalpi sama dengan nol dengan MnABP 200 o F - 800 oF. Total panas pada tekanan atmosfir dapat dihitung dengan menentukan panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 lb minyak cair sampai mencapai titik didih atmosfirnya, penguapan cairan pada titik didih tersebut, dan pemanasan uap sampai suhu tertinggi terakhir menggunakan panas jenis uap, tetapi cara ini tidak dapat digunakan untuk tekanan hampa atau kelewat tinggi (super atm).

6.1.3 Panas Laten Penguapan. Panas laten penguapan yang lazim disebut panas laten didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 lb cairan pada titik didihnya pada tekanan atmosfir. Penguapan dapat terjadi pada tekanan lain atau suhu lain. Panas laten berubah dengan berubahnya suhu atau tekanan dimana terjadi penguapan. Panas laten pada tekanan atmosfir untuk fraksi minyak bumi dapat dilihat pada Grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.

Panas laten penguapan suatu senyawa adalah perbedaan entalpi antara uap jenuhnya dengan cairan jenuh pada suhu konstan dan dapat dinyatakan kedua-duanya sebagai fungsi suhu atau tekanan uap.Panas laten pada suhu tertentu dapat ditentukan berdasarkan titik didih normalnya sebagai berikut :

( = ( (B T/TB

Dimana ( = Panas penguapan pada suhu T

(B = Panas penguapan pada titik didih normal pada TB

( = factor koreksi yang diperoleh dari grafik 5-6 Buku Nelson.6.2 Densitas, Viskositas, dan Tegangan Muka 6.2.1 Densitas dan Berat Jenis

Densitas didefinisikan sebagai berat persatuan volume, dan pada industri perminyakan biasa dinyatakan dalam lb/gal. Hubungan oAPI gravity dengan berat jenis adalah :

o API =

Perkiraan densitas produk-produk minyak bumi pada beberapa suhu dapat diperoleh dari Grafik 5-14 Nelson. Densitas untuk beberapa senyawa hidrokarbon jenuh dapat dilihat pada Section 8 Maxwell halaman 138 142. Densitas untuk gas dapat diperoleh dari sifat-sifat gas ideal atau gas sejati melalui hubungan P-V-T. 6.2.2 V i s k o s i t a s

Hubungan antara viskositas dengan titik didih, oAPI gravity dan faktor karakteristik dapat dilihat pada Grafik 510 dan 511 Nelson. Perubahan viskositas karena tekanan dan suhu dapat dilihat pada Grafik 4-43 dan 4-45 Nelson. Penggunaan grafik-grafik tersebut dimaksudkan untuk mengetahui viskositas pada dua buah suhu, atau untuk mengetahui satu viskositas dan satu indeks viskositas.

Viskositas kinematik atau dalam satuan centipoise dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut :

v = (/( = 0,219 t -

dimana t adalah viskositas Saybolt Universal dalam satuan detik, ( adalah viskositas dalam satuan centipoise dan ( adalah berat jenis, dimana semua besaran tersebut berada dalam suhu yang sama. Untuk viskositas uap kritis dan hidrokarbon ringan dapat diperoleh dari Grafik 5-16 Nelson atau melalui persamaan sebagai berikut :

(c = 7,7 dimana M adalah berat molekul, Tc adalah suhu kritis dalam o K, dan Pc tekanan kritis dalam satuan atm. Viskositas untuk fraksi-fraksi minyak tertentu dapat dilihat pada Grafik 517 s/d 520 Nelson.6.3 Titik Didih, Titik Kritis dan Tekanan Uap 6.3.1 Titik Didih

Sifat-sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai hubungan yang erat dengan titik didih rata-rata seperti terlihat pada Tabel 6.1. Titik didih rata-rata (MABP = Molal Average Boiling Point) lebih memuaskan dibandingkan dengan data distilasi dalam persen cairan hasil penguapan yang dialurkan dengan suhu penguapan. Hubungan titik didih rata-rata dapat dilihat pada Grafik 5-4 dan 5-5 Nelson.

Titik didih rata-rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling Point) langsung dapat dihitung dari data distilasi dalam bentuk persen volume distilasi terhadap suhu penguapan, baik pada distilasi TBP maupun distilasi ASTM seperti terlihat pada Tabel 6.2.

Tabel 6.1 Hubungan Titik Didih dan Sifat Fisik

NoMacam Titik DidihSifat-Sifat Fisik

123

4

Titik didih rata-rata volume (VABP)Titik didih rata-rata berat (WABP)

Titik didih rata-rata molal (MABP)

Titik didih rata-rata (MeABP)Viskositas dan panas jenis (( dan Cp)Suhu kritis nyata (Tc)Suhu kritis pseudo (T/Tc) dan ekspansi termis (kt)

Berat molekul (M), faktor karakteristik (K), berat jenis ((), tekanan kritis pseudo (P/Pc) dan panas pembakaran (Hc).

Tabel 6.2 VABP berbagai Minyak

Jenis MinyakGrafik Distilasi

TBPASTM

Minyak mentah tv =

tv =

Fraksi-fraksi tv =

tv =

Titik didih rata-rata yang lain dapat dihitung dengan menggunakan VABP serta sudut garis miring (slope) dari grafik 5-4 dan 5-5 Nelson. Slope dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

S =

Hubungan antara titik didih rata-rata molal (MABP) dan titik didih rata-rata volumetric (VABP) terhadap sifat- sifat fisik lain seperti oAPI gravity, berat molekul, faktor karateristik, suhu kritis dan tekanan kritis, dapat dilihat pada Grafik 5-9 s/d 5-12 Nelson.

Faktor karakteristik yang ditentukan dari titik didih rata-rata (mean average boiling point) dan oAPI gravity merupakan petunjuk yang dapat dihubungkan dengan sifat-sifat lain minyak bumi. Harga K untuk bermacam-macam minyak adalah sebagai berikut:1. Minyak Mentah a. Minyak dasar parafin : 12,6 - 13,2

b. Minyak dasar olefin

: 12,3 - 12,8

c. Minyak dasar diolefin

: 11,6 - 12,1

d. Minyak dasar naften

: 11,0 - 11,7

e. Minyak dasar aromatik : 9,8 - 11,0

2. Fraksi-Fraksi a. Gasolin rengkahan

: 11,5 11,8

b. Umpan perengkahan

: 10,5 11,5

c. Stock recycle

: 10,0 11,0

d. Residu rengkahan

: 9,8 11,0

6.3.2 Tekanan Uap

Tekanan uap atau kecenderungan cairan untuk menguap diikuti oleh prosesproses kondensasi, penguapan fraksionasi, dan lain-lain diperlukan untuk menghitung koreksi titik didih pada suatu tekanan yang berubah ke tekanan yang lain. Tekanan uap campuran merupakan tekanan terendah yang diperlukan untuk mencegah terjadinya penguapan pada suatu suhu tertentu.

Secara kualitatif pada tekanan yang rendah maka tekanan uap merupakan petunjuk untuk menentukan kesetimbangan antara uap dan cairannya. Hubungan tekanan uap dan suhu penguapan senyawa hidrokarbon dapat dilihat pada Grafik 5-25 s/d 5-27 Nelson, atau pada Maxwell halaman 27 - 44 untuk mengubah grafik distilasi pada tekanan rendah menjadi tekanan basis 1 atm.

Apabila jarak antara tekanan uap sangat besar maka diperlukan koreksi terhadap titik didih minyak berdasarkan hubungannya dengan faktor karakteristik. Mekanisme koreksi untuk faktor karakteristik tersebut adalah 10 oF pada tekanan penguapan antara 0,1 mm sampai tekanan atmosfir.

Koreksi tersebut mempunyai hubungan sebagai berikut :

dt = - 2,5 (k-12) log P2/P1 dimana dt adalah koreksi suhu penguapan dalam oF, K adalah faktor karakteristik dan P2/P1 adalah tekanan uap tertinggi dan terendah dalam satuan mmHg.

6.3.3 Titik Kritis

Suhu dan tekanan kritis nyata (true critical temperature & pressure) adalah titik dimana semua perbedaan antara fasa cairan dan fasa uap tidak ada lagi. Pada titik tersebut komposisi tersebut menguap sempurna pada suhu konstan, meskipun tekanannya dinaikkan. Apabila tekanan dinaikkan, maka komponen tersebut mengembun seluruhnya dan tidak dapat diuapkan lagi meskipun suhunya dinaikkan. Mekanisme ini merupakan fungsi sampai pada suatu titik tertinggi (baik tekanan maupun suhu) dimana diperoleh komponennya tidak dapat mengembun walaupun tekanannya diperbesar. Titik ini disebut dengan Titik Kritis, dimana suhu dan tekanan pada titik itu disebut suhu dan tekanan kritis. Tidak ada perubahan volume yang terjadi jika suatu cairan diuapkan pada titik kritisnya, dan tidak ada panas yang diperlukan untuk menguapkan cairan tersebut.

Hubungan titik kritis dengan sifat-sifat fisik minyak dapat dilihat pada Grafik 5-9 s/d 5-12 Nelson. Dalam kasus kurangnya informasi terhadap sifat-sifat campuran minyak maka diperlukan titik kritis pseudo yang didefinisikan sebagai titik kritis rata-rata molekuler, yang digunakan untuk menghitung suhu dan tekanan reduksi dalam campuran tersebut.

Suhu reduksi : Tr = T/Tc

Tekanan reduksi: Pc = P/Pc

Suhu dan tekanan pseudo tersebut digunakan untuk mengetahui penyimpangan terhadap hukum-hukum gas ideal. Sifat-sifat kritis ini dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat lainnya seperti terlihat pada Tabel 6.3.Tabel 6.3 Hubungan Titik Kritis dengan Sifat Fisik

Sifat KritisBM MinyakGrafik MaxwellAbsis GrafikParameter

True, TcPseudo, TcPseudo, PcTrue, Tc> 100

< 100

> 100

< 100

< 80

> 100

semua6-72

6-71

6-72

6-70

6-71

6-73

6-69WABP

WABP

MABP

MABP

BM

MnABP

-Gravity

Gravity

Gravity

Gravity

Kurva dasar

Gravity

-

Pendekatan terhadap tekanan kritis nyata (TCP = True Critikal Presure) merupakan ukuran yang baik terhadap dapat tidaknya suatu menara distilasi melakukan fungsinya. Apabila kondisi dasar (bagian bawah) suatu menara distilasi berada pada titik kritisnya, maka tidak akan diperoleh fraksi-fraksi minyak yang dapat ditarik dari menara distilasi tersebut.

Kondisi bawah menara distilasi harus ditahan sekurang-kurangnya 50 oF di bawah titik kritisnya dan entalpi dalam reboiler harus lebih besar dari 60