1. Pendahuluan Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam. Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah: 1. Alkana (parafin) : CnH2n + 2 2. Siklo alkana (napten) : CnH2n 3. Aromatik : CnH2n -6 Aromatik hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi sangat diperlukan dalam bensin karena : – Memiliki harga anti knock yang tinggi – Stabilitas penyimpanan yang baik – Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels) Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak, tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit. Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses perubahan minyak mentah menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan tersebut antara lain: 1. Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil. a. Gasoline (Amerika Serikat) atau motor spirit (Inggris) atau bensin (Indonesia) memiliki titik didih terendah dan merupakan produk kunci dalam penyulingan yang digunakan sebagai bahan pembakar motor (:t 45% dari minyak mentah diproses untuk menghasilkan gasolin. b. Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerasin. Beberapa naphta digunakan sebagai : – Pelarut dry cleaning (pencuci) – Pelarut karet – Bahan awal etilen – Dalam kemileteran digunakan sebagai bahan bakar jet dikenanl sebagai jP-4 c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai : – Minyak tanah – Bahan bakar jet untuk air plane 2. Intermediate destilates merupakan minyak gas atau bahan bakar diesel yang penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi truk-truk berat, kereta api, kapal kecil komersial, peralatan pertanian dan lain-lain. 3. Heavy destilates merupakan komponen dengan berat molekul tinggi. Fraksi ini biasanya dirubah menjadi minyak pelumas (lubricant oils), minyak dengan berat jenis tinggi dari bahan bakar, lilin dan stock cracking. 4. Residu termasuk aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum. 2. Fraksi Minyak Bumi Sisa: 1. Minyak bisa menguap : Minyak-minyak pelumas, lilin, parafin dan vaselin. a. Fraksi Gas 1. Bahan bakar rumah tangga atau pabrik Gas alam merupakan bahan bakar yang paling bersih dan praktis, tetapi gas alam mempunyai keburukan yaitu sifatnya yang tidak berbaun (bila dibandingkan dengan gas dari batubara) sehingga sering terjadi kecelakaan karena bocor. Oleh karena itu kadang-kadang gas ini diberi “bau” yaitu sedikit zat yang berbau sekali. Propana yang merupakan salah satu fraksi gas pada perusahaan biasanya digunakan sebagai : – Mengelas paduan-paduan tembaga, alumunium dan magnesium. – Mengelas besi tuang. – Menyolder dan mengelas solder. – Menyemprot Jogam. – Memotong besi dengan gas karbit. – Penerangan pantai. Butana dipakai dalam rumah tangga sebagai : – Pemanas ruangan. – Penerangan. – Pemakaian di dapur. Butana mempunyai batas meledak yang lebih kecil bila dibandingkan dengan propana. 2. Karbon hitam (Carbon Black) Karbon hitam (Carbon black) adalah arang harus yang dibuat oleh pembakaran yang tidak sempurna. Pegunaannya antara lain sebagai : – Bahan dalam pembuatan cat, tinta cetak dan tinta Gina. – Zat pengisi pada karet terutama dalam pembuatan ban-ban mobil dan sepeda. Karbon hitam dibuat dengan membawa nyala gas bumi ke sebuah bidang datar yang didinginkan, arang yang terbentuk kemudian dipisahkan dari bidang ini dan dibagi berdasarkan kehalusannya. Metana yang mengandung 75% karbon akan menghasilkan 4 atau 4,5% zat penghitam dan sisanya hilang sebagai asap, zat asam arang dan sebagainya. 3. Tujuan-tujuan Sintesis Hasil sintesis dibuat dengan oksidasi zat-zat hidrokarbon dari gas alamo Proses pembuatan lainnya, yaitu : – Pembuatan zat cair dari metana. – Pembuatan bensin-bensin untuk kapal terbang yang bernilai tinggi dengan cara menggandeng (alkylering) iso-butana dengan butena-butena. b. Bensin Bensin dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain yaitu ; 1. Penyulingan langsung dari minyak bumi (bensin straight run), dimana kualitasnya tergantung pada susunan kimia dari bahan-bahan dasar. Bila mengandung banyak aromatik-aromatik dan napthen-naphten akan menghasilkan bensin yang tidak mengetok (anti knocking). 2. Merengkah (cracking) dari hasil-hasil minyak bumi berat, misalnya dari minyak gas dan residu. 3. Merengkah (retor ming) bensin berat dari kualitas yang kurang baik. 4. Sintesis dari zat-zat berkarbon rendah. Bensin biasanya digunakan sebagai : 1. Bahan bakar motor Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut. * Keadaan terbang (titik embun) Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalam karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu tinggi dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama disebabkan oleh terlalu banyaknya propana dan butana yang berasal dari bensin. Gelembunggelembung gas yang terdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup lubang-lubang perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti. * Kecendrungan mengetok (knocking) Ketika rasio tekanan dari motor relatif tinggi, pembakaran bisa menyebabkan peletusan (peledakan) didalam sijinder, sehingga : – Timbulnya kebisingan knock – Kekuatan berkurang – Menyebabkan kerusakan mesin Hidrokarbon rantai bercabang dan aromatik sangat mengurangi kecendrungan dari bahan bakar yang menyebabkan knocking, misalnya 2,2,4 trimetil pentana iso-oktan) adalah anti fuels. Harga yang tinggi dari bilangan oktan mengakibatkan makin baik melawan knocking. Mesin automibil modern memerlukan bahan bakar dengan bilangan oktan antara 90 dan 100, semakin tinggi rasio penekanan (compression) maka diperlukan bilangan oktan yang tinggi pula. Bilangan oktan dapat dinaikkan dengan menambahkan beberapa substansi, antara lain fefraefyl lead (TEL) dan feframefyl lead (l-MI) yang ditambahkan da!am bensin dengan kuantitas yang kecil karena dikuatirkan apabila ditambahkan terlalu banyak efek timah bagi lingkungan. TEL (Pb(C2Hs)4) dibuat dari campuran timah hitam dengan natrium dan eti!klorida, reaksinya : TEL * Keadaan “damar” dan stabilitas penyimpanan Damar dapat terbentuk karena adanya alkena-alkena yang mempunyai satu ikatan ganda sehingga berpotensi untuk berpolirherisasi membentuk molekul-molekul yang lebih besar. Pembentukan damar ini dipercepat oleh adanya zat asam di udara, seperti peroksiden. Kerugian yang disebabkan oleh pembentukan damar ini antara lain; – Bahan ini dapat menempel pada beberapa tempat dalam motor, antara lain saluran-saluran gas dan pada kutub yang dapat mengakibatkan kerusakan pada motor. – Menurunkan bilangan oktan karena hilangnya alkena-alkena dari bensin. Pembentukan damar dapat dicegah dengan penambahan senyawa-senyawa dari tipe poliphenol dan aminophenol, seperti hidroquinon dan p-aminophen. * Titik beku * Kadar belerang Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi, adalah : – Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas yang dihasilkan. – Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya silinder-silinder yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding silinder. – Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan.
Sebelum digunakan sebaagi pengekstraksi bensin di fraksinasi dengan destilasi bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin biasanya digunakan untuk mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai, minyak kacang tanah, minyak kelapa dan bahan-bahan alam lain. Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik didih antara 80 -130°C dan 100 -130°C. Larutan karet ini biasanya digunakan untuk : – Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban. – Melekatkan karet. – Perekat-perekat untuk industri sepatu. – Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan tenunan. Bensin juga dapat digunakan sebagai bahan pembersih yaitu membersihkan secara kimia dengan cara diuapkan. Keuntungan menggunakan bensin sebagai bahan pembersih adalah: – Bensin memiliki titik didih rendah sehingga barang-barang yang dicuci lekas menjadi kering dan baunya cepat hilang. – Tidak mudah terbakar di ruang terbuka. – Kualitas dari bahan wol tahan terhadap ini. 3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan Bensin digunakan pada lampu-lampu tambang dimana tidak terdapat tenaga listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada: – Lampu soldir dan lampu pembakar cat. – Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol dari tenunan dan rambut kulit.
Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan langsung, sifat-sifat yang harus diperhatikan bila kerasin digunakan sebagai minyak lampu adalah : * Warna – Water spirit (tidak berwarna) – Prime spirit – Standar spirit Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih karena mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo matang saja yang dapat membakar dengan baik. * Sifat bakar Nyala kerasin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah : – Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat dibesarkan karena apinya mulai berarang. – Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik. – Sifat bakar napthen terletak antara aromatik dan alkana. * Viskositas Minyak dalam lampu kerasin mengalir ke sumbu karena adanya gaya kapiler dalam saluran-saluran sempit antara serat-serat sumbu. Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair kental dan lampu mempunyai tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah dan sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan minyak. * Kadar belerang Sama seperti kadar belerang pada bensin. 2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak Macam-macam alat pembakar kerosin: – Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak. – Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang dipusatkan. – Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primus 3. Bahan bakar motor Motor-motor yang menggunakan kerosin sebagai bahan bakar adalah : – Alat-alat pertanian (traktor). – Kapal perikanan. – Pesawat penerangan listrik kecil. Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat penguap untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan dengan kerosin kalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan dengan baik bila kadar aromatik didalam bensin tinggi. 4. Bahan pelart untuk bitumen Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk bitumen aspal. 5. Bahan pelarut untuk insektisida Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum cinerarieotollum) yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut digunakan kerosin. Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak atau biasanya obat semprot itu mengandung bahan pengharum.
– Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida (peroxyden) dan berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10 atau 15 titik bilangan oktan. e. Minyak Bakar Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar tetapi nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk bahan bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara mengentalkan minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah. Bahan bakar digunakan sebagai : – Motor diesel tipe besar. – Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang digunakan untuk : – Memproduksi uap – Pengerjaan panas dari logam – Mencairkan hasil perindustrian – Membakar batu, emaile, dan sebagainya. Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar adalah : * Memiliki batas viskositas tertentu Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas yaitu kira-kira 4 cs = 1,30E pada 50°C dan kira-kira 550/650 cs = 75/850E pada 50°C. Minyak bakar yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih kecil, misalnya untuk alat pemanasan sentral otomatis dalam rumah. * Banyaknya panas yang diberikan Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kira-kira 10.000 dan 10.550 cal/g. * Kadar belerang Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada minyak disesi belerang dapat menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari sistem buang. * Titik beku – Mempunyai titik beku maksimal tertentu. – Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang dikerjakan terhadap bahan. Misalnya minyak bakar sebagian terdiri dari residu cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000C memiliki titik didih -210C, tetapi sesudah dibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi 1500C. 3. Pemrosesan Minyak Bumi Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu : 1. Proses pemisahan (separation processes) 2. Proses konversi (convertion processes) Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah komponen minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe dari destilasi. Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk memperbaiki kualitas dari produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada tahun 1912 permintaan gasolin melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan tersebut maka digunakan proses “pemanasan” dan “tekanan” yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak diharapkan. Molekul besar menjadi yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin, proses ini disebut cracking. Pengurangan tekanan diperoleh dengan menggunakan sebuah pompa vakum (vacum pump). 2. Absorpsi Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut: – Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada bensin. – Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan (misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi. -Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas ampas dari suatu instalasi penghalus. 3. Adsorpsi Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas. Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah : – Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gas-gas bumi, dalam hal ini digunakan arang aktif. – Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain yang tidak dikehendaki dari minyak, digunakan tanah liat untuk menghilangkan warna dan bauxiet (biji oksida-aluminium). 4. Filtrasi 5. Kristalisasi 6. Ekstraksi Pengerjaan ini didasarkan pada pembagian dari suatu bahan tertentu dalam dua bagian yang mempunyai sifat dapat larut yang berbeda.
mekanisme yang terjadi berupa pembentukan “ion karbonium” dan “radikal bebas”. Dibawah ini ada beberapa contoh reaksi konversi dasar yang penting: 1. Cracking atau Pyrolisis Dengan adanya pemanasan yang cukup dan katalis maka hidrokarbon parafin akan pecah menjadi dua atau lebih fragmen dan salah satunya berupa olefin. Semua reaksi cracking adalah endotermik dan melibatkan energi yang tinggi. Proses cracking meliputi: * Proses cracking thermis murni Pada pelaksanaannya tidak mungkin mengatur produk yang dihasilkan pada suatu proses cracking, biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline) juga mengandung molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih besar (memiliki titik didih yang lebih tinggi dari bensin). Proses cracking dilakukan untuk menghasilkan fraksi-fraksi bensin yang berat yaitu yang mempunyai bilangan oktan yang buruk karena umunya bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya turun. Maka pada cracking bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas bahan pembakarnya yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu: – Penurunan titik didih rata-rata – Terbentuknya alken Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat tinggi, misalnya dari 45-50 hingga 75-80. * Proses cracking thermis dengan katalisator Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan dari proses thermis-katalisator adalah: – Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik karena disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah. – Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik. Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana alkenaalkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat mempengaruhi bilangan oktan. * Proses cracking dengan chlorida-aluminium (AlCl3) yang bebas air – Mahal karena AlCl3 yang dipakai akan menyublim dan mengurai.- Bahan-bahan yang dapat dikerjakan terbatas. 2. Polimerisasi Proses polimerisasi merubah produk samping gas hirokarbon yang dihasilkan pada cracking menjadi hidrokarbok liquid yang bisa digunakan sebagai: – Bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi. – Bahan baku petrokimia. Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adalah olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya: Propilen, n-butilen, isobutilen. 3. Alkilasi Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be unsaturated. Sebagai hasilnya adalah produk alkilat yang tidak mengandung olefin dan memiliki bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari karbon tersier dari isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen. 4. Hidrogenasi Disamping untuk menjenuhkan ikatan ganda, hidrogenasi dapat digunakan untuk mengeliminasi elemen-elemen lain dari molekul, elemen ini termasuk oksigen, nitrogen, halogen dan sulfur. 5. Hydrocracking 6. Isomerisasi Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana yang dibutuhkan untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline penerbangan. 7. Reforming atau Aromatisasi Penulis : Cut Fatimah Zuhra, Ssi. Msi Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara © 2003 Digitized by USU digital library DAFTAR PUSTAKA Austin, T. George. 1985. Shreves Chemical Process Industries. Mc Graw Hill Book Company. |