Proses Pengolahan Minyak Bumi Minyak Mentah dan Komposisinya
Proses Pengolahan Minyak Bumi
dan Minyak Mentah dan Komposisinya - Proses pengolahan fosil hewan
menjadi minyak melewati beberapa tahap yang cukup panjang. Mula-mula,
para ahli melakukan eksplorasi, yaitu kegiatan yang bertujuan memperoleh
informasi mengenai kondisi geologi untuk menemukan dan mendapatkan
perkiraan cadangan minyak bumi. Pada umumnya, mereka membuat peta
topografi dengan pemotretan dari udara. Setelah daerah-daerah yang akan
diselidiki ditetapkan, para ahli bumi (geologi) mencari contoh-contoh
batu atau lapisan batu yang muncul dari permukaan karang atau
tebing-tebing untuk diperiksa di laboratorium.
Selanjutnya, kegiatan dilanjutkan dengan melakukan penyelidikan
geofisika. Caranya dengan membuat gempa kecil atau getaran-getaran di
bawah tanah (kegiatan seismik). Gelombang-gelombang getaran dari ledakan
ini turun ke bawah dan memantul kembali ke permukaan bumi. Dengan cara
ini, lokasi yang mengandung minyak bumi dapat diperkirakan secara
ilmiah. Pada daerah lapisan bawah tanah yang tak berpori tersebut
dikenal dengan nama antiklinal atau cekungan. Daerah cekungan ini
terdiri dari beberapa lapisan, lapisan yang paling bawah berupa air,
lapisan di atasnya berisi minyak, sedang di atas minyak bumi tersebut
terdapat rongga yang berisi gas alam. Jika cekungan mengandung minyak
bumi dalam jumlah besar, maka pengambilan dilakukan dengan jalan
pengeboran.
Setelah menentukan lokasi yang diperkirakan mengandung minyak bumi,
tahapan selanjutnya adalah melakukan kegiatan eksploitasi. Eksploitasi
adalah rangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menghasilkan minyak bumi.
Kegiatan ini terdiri atas pengeboran dan penyelesaian sumur,
pembangunan sarana pengangkutan, penyimpanan, dan pengolahan untuk
pemisahan dan pemurnian minyak. Pengeboran sumber minyak bumi
menghasilkan minyak mentah yang harus diproses lagi.
Proses pengeboran minyak bumi dan gas alam tersebut digambarkan sebagai berikut.
 |
| Gambar 1. Minyak bumi, gas alam, dan batu bara di dalam lapisan bumi. [1] |
Selain minyak mentah, terdapat juga air dan senyawa pengotor lainnya.
Zat-zat selain minyak mentah dipisahkan terlebih dahulu sebelum
dilakukan proses selanjutnya. Kandungan utama minyak mentah hasil
pengeboran merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon. Adapun
senyawa lain, seperti sulfur, nitrogen, dan oksigen hanya terdapat dalam
jumlah sedikit. Tabel berikut menunjukkan persentase komposisi senyawa
yang terkandung dalam minyak mentah (crude oil).
Tabel 1. Persentase Komposisi Senyawa dalam Minyak Bumi Mentah
Kelompok
|
Unsur
|
Karbon
|
84%
|
Hidrogen
|
14%
|
Sulfur
|
Antara 1 hingga 3%
|
Nitrogen
|
Kurang dari 1%
|
Oksigen
|
Kurang dari 1%
|
Logam
|
Kurang dari 1%
|
Garam
|
Kurang dari 1%
|
Campuran hidrokarbon dalam minyak mentah terdiri atas berbagai senyawa
hidrokarbon, misalnya senyawa alkana, aromatik, naftalena, alkena, dan
alkuna. Senyawa-senyawa ini memiliki panjang rantai dan titik didih yang
berbeda-beda. Semakin panjang rantai karbon yang dimilikinya, semakin
tinggi titik didihnya. Agar dapat digunakan untuk berbagai keperluan,
komponen-komponen minyak mentah harus dipisahkan berdasarkan titik
didihnya. Metode yang digunakan adalah distilasi bertingkat. Menurut
Anda, adakah metode pemisahan selain distilasi? Gambar berikut
menunjukkan fraksi-fraksi hasil pengolahan menggunakan metode distilasi
bertingkat.
 |
| Gambar 2. Fraksi-fraksi pengolahan metode distilasi bertingkat pada minyak bumi mentah. |
Tahapan Lengkap Pengolahan Minyak Mentah [2]
Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak
bumi belum dapat digunakan atau dimanfaatkan untuk berbagai keperluan
secara langsung. Hal itu karena minyak bumi masih merupakan campuran
dari berbagai senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon
alifatik dari rantai C yang sederhana/pendek sampai ke rantai C yang
banyak/panjang, dan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon.
Untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam dan basa.
Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa,
memiliki titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar
dari suhu yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal
ini, titik didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya
jumlah atom C dalam molekulnya.
Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen minyak
bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak mentah menjadi sejumlah
fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat. Destilasi bertingkat
adalah proses distilasi (penyulingan) dengan menggunakan
tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran
yang diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa
tahap/beberapa fraksi tadi. Cara seperti ini disebut fraksionasi.
Minyak mentah tidak dapat dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni
(senyawa tunggal). Hal itu tidak mungkin dilakukan karena tidak praktis,
dan mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon
maupun senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa
hidrokarbon memiliki isomerisomer dengan titik didih yang berdekatan.
Oleh karena itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses
distilasi bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak
bumi ialah campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.
a. Pengolahan tahap pertama (primary process)
Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi
bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya
berdasarkan titik didih masing-masing fraksi.
Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan
turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap
dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut menara
gelembung. Makin ke atas, suhu dalam menara fraksionasi itu makin
rendah. Hal itu menyebabkan komponen dengan titik didih lebih tinggi
akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya
lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian seterusnya,
sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada
suhu kamar berupa gas.
Perhatikan diagram fraksionasi minyak bumi pada gambar 2 di atas.
Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut.
1) Fraksi pertama
Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30 oC,
berarti pada suhu kamar berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang
tadinya terlarut dalam minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut
dipisahkan pada waktu pengeboran.
Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang mengandung komponen utama propana (C3H8) dan butana (C4H10), dan LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH4)dan etana (C2H6).
2) Fraksi kedua
Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil 90 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu 30 oC – 90 oC.
Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar
ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan campuran alkana
dengan rantai C5H12 – C6H14.
3) Fraksi Ketiga
Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175 oC , masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 90 oC – 175 oC. Pada trayek ini, bensin akan mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran alkana dengan rantai C6H14–C9H20.
4) Fraksi keempat
Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 oC - 200 oC.
Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke
penampungan nafta. Nafta merupakan campuran alkana dengan rantai C9H20–C12H26.
5) Fraksi kelima
Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 oC - 275 oC.
Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke
penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan campuran alkana
dengan rantai C12H26–C15H32.
6) Fraksi keenam
Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 375 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250 oC - 375 oC.
Pada trayek ini minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke
penampungan minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran
alkana dengan rantai C15H32–C16H34.
7) Fraksi ketujuh
Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi, yaitu di atas 375 oC, sehingga akan terjadi penguapan.
Pada trayek ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang
menguap. Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak
menguap, seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap
berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin dengan
suhu 375 oC. Minyak pelumas (C16H34–C20H42) digunakan untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C21H44–C24H50) untuk membuat lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C36H74) digunakan untuk bahan bakar dan pelapis jalan raya.
b. Pengolahan tahap kedua
Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasil-hasil
unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan
untuk mendapatkan dan menghasilkan berbagai jenis bahan bakar minyak
(BBM) dan non bahan bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan mutu
yang lebih baik, yang sesuai dengan permintaan konsumen atau pasar.
Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang dapat
berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul
(proses polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses
reforming).
Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini.
1) Konversi struktur kimia
Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa hidrokarbon lain melalui proses kimia.
a) Perengkahan (cracking)
Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi molekul
hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih lebih rendah
dan stabil.
Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai berikut:
• Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja.
• Perengkahan katalitik; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan
panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang memiliki titik didih
tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini juga akan menghasilkan
butana dan gas lainnya.
• Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses perengkahan
yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan katalitik dengan
"menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi hidrokarbon tidak jenuh.
Dengan cara seperti ini, maka dari minyak bumi dapat dihasilkan elpiji,
nafta, karosin, avtur, dan solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih
banyak dan mutunya lebih baik dibandingkan dengan proses perengkahan
termal atau perengkahan katalitik saja.
Selain itu, jumlah residunya akan berkurang.
b) Alkilasi
Alkilasi adalah suatu proses penggabungan dua macam hidrokarbon
isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai oktan
tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.
c) Polimerisasi
Polimerisasi adalah penggabungan dua molekul atau lebih untuk membentuk
molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi ini ialah
untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam bentuk gas
(etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan.
d) Reformasi
Reformasi adalah proses yang berupa perengkahan termal ringan dari nafta
untuk mendapatkan produk yang lebih mudah menguap seperti olefin dengan
angka oktan yang lebih tinggi. Di samping itu, dapat pula berupa
konversi katalitik komponen-komponen nafta untuk menghasilkan aromatik
dengan angka oktan yang lebih tinggi.
e) Isomerisasi
Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah tanpa menambah
atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus diubah menjadi
hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka oktan lebih tinggi.
Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi isobutana yang dapat
dijadikan sebagai bahan baku dalam proses alkilasi.
2) Proses ekstraksi
Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut
fraksifraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO2, furfural,
dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang diperoleh akan
lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan dengan proses
distilasi saja.
3) Proses kristalisasi
Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik
cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak
parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat
dihasilkan lilin dan minyak filter. Pada hampir setiap proses
pengolahan, dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan.
Produk-produk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan
untuk pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi
serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.
4) Membersihkan produk dari kontaminasi (treating)
Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan tahap
pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami kontaminasi
dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang korosif atau
yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan misalnya
dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses hidrogenasi.
Proses pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksi minyak bumi yang
bermanfaat dilakukan di kilang minyak (oil refinery). Di Indonesia
terdapat sejumlah kilang minyak, antara lain:
- kilang minyak Cilacap, Jawa Tengah (Kapasitas 350 ribu barel/hari);
- kilang minyak Balongan, Jawa Tengah (Kapasitas 125 ribu barel/hari);
- kilang minyak Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 240 ribu barel/hari);
- kilang minyak Dumai, Riau;
- kilang minyak Plaju, Sumatra Selatan;
- kilang minyak Pangkalan Brandan, Sumatra Utara; dan
- kilang minyak Sorong, Papua.
Tokoh Kimia
Thomas Hancock
 |
| Thomas Hancock. [3] |
Thomas Hancock (1786–1865) dan Charles Macintosh (1766–1843) menggunakan nafta dari hasil distilasi
bertingkat minyak bumi untuk melarutkan karet. Tanpa kenal menyerah, ia terus melakukan penelitian sampai
mendapatkan suatu larutan karet. Larutan karet ini kemudian digunakan
untuk menghasilkan kain tahan air. Kain ini digunakan dalam pembuatan
mantel yang terkenal dengan nama macintosh.sumber :http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/04/proses-pengolahan-minyak-bumi-dan-minyak-mentah-dan-komposisinya.html
Komentar
Posting Komentar