M. Bumi & Gas Alam Anggota: Cahyaning DA 6 Delima N 8 Mahnul FA 21 M Hanif D 22
Pengertian M.bumi Minyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Rantai karbon yang menyusun minyak bumi dan gas alam memiliki jenis yang beragam dan tentunya dengan sifat dan karakteristik masing-masing. Sifat dan karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Hal ini juga akan mempengaruhi produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak tersebut.
PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain: 1. Teori Anorganik (Abiogenesis) Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti dibawah ini:
Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu : a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot) Reaksi yang terjadi: alkali metal + CO2 karbida karbida + H2O ocetylena C2H2 C6H6 komponen-komponen lain Dengan kata lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak
b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef) Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.
Faktor Pembentuk Minyak Bumi • Bebatuan asal (source rock ) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi. • Perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir rock ), ), umumnya sandstone atau sandstone atau limestone yang limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut.
Jebakan (entrapment ) geologis. geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu ruangan bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon.Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yang impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi.
Temperatur bawah tanah, tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 650C dan umumnya terurai pada suhu di atas 2600C. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177 0C.
Komposisi M. Bumi Minyak bumi dan gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa organik lain. • Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut : • Karbon : 83,0-87,0 % • Hidrogen : 10,0-14,0 % • Nitrogen : 0,1-2,0 % • Oksigen : 0,05-1,5 % • Sulfur : 0,05-6,0 %
Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah: 1. Alkana (parafin) CnH2n + 2 , alkana ini memiliki rantai lurus dan berca bang, fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah. 2. Sikloalkana (napten) CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana. 3. Aromatik CnH2n -6
Pengolahan Minyak Bumi Minyak mentah blum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
1. DESTILASI Destilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap steam (uap air panas dan bertekanan tinggi).
2. CRACKING Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin. Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin (bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil pentana) yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan nheptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur st ruktur molekul hidrokarbon.
Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu : cracking), yaitu a. Cara panas (thermal cracking), dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah. Contoh reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :
b. Cara katalis (catalytic cracking), cracking), yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium :
c. Hidrocracking Hidrocracking merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi. Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.
3. REFORMING Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). bercabang) . Kedua jenis bensin ini memiliki rumus molekul yang sama bentuk strukturnya yang berbeda. Oleh karena itu, proses ini juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan pemanasan. Contoh reforming adalah sebagai berikut :
Reforming juga dapat merupakan pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon parafin menjadi senyawa aromatik dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini digunakan katalis molibdenum oksida dalam Al2O3 atau platina dalam lempung.Contoh reaksinya :
4. ALKILASI dan POLIMERISASI Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl, AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut: RH + CH2=CR’R’’ CHR’R”
R-CH2-
Polimerisasi adalah proses penggabungan molekulmolekul kecil menjadi molekul besar. besar . Reaksi umumnya adalah sebagai berikut : M CnH2n Cm+nH2(m+n) Contoh polimerisasi yaitu penggabungan penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana:
5. TREATING Treating adalah pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara proses treating adalah sebagai berikut : • • • • •
Copper sweetening dan doctor treating , yaitu proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak sedap. Acid treatment , yaitu proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna. Dewaxing yaitu Dewaxing yaitu proses penghilangan wax (n parafin) dengan berat molekul tinggi dari fraksi minyak pelumas untuk menghasillkan point yang rendah. minyak pelumas dengan pour point yang Deasphalting yaitu Deasphalting yaitu penghilangan aspal dari fraksi yang digunakan untuk minyak pelumas Desulfurizing (desulfurisasi), (desulfurisasi) , yaitu proses penghilangan unsur belerang.
PRODUK PENGOLAHAN MINYAK BUMI dan MANFAATNYA
Keberadaan minyak bumi dan berbagai macam produk olahannya memiliki manfaat yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari, sebagai contoh penggunaan minyak tanah, gas, dan bensin. Tanpa ketiga produk hasil olahan minyak bumi tersebut mungkin kegiatan pendidikan, perekonomian, pertanian, dan aspek-aspek lainnya tidak akan dapat berjalan lancar.
1. Bahan bakar gas Elpiji, Elpiji, LPG ( LPG (liquified petroleum gas ,harfiah: ,harfiah: "gas minyak bumi yang dicairkan"), adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal darigas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana dan butana . Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil,
Sifat elpiji Sifat elpiji terutama adalah sebagai berikut: • Cairan dan gasnya sangat mudah terbakar • Gas tidak beracun, tidak berwarna dan biasanya berbau menyengat • Gas dikirimkan sebagai cairan yang bertekanan di dalam tangki atau silinder. • Cairan dapat menguap jika dilepas dan menyebar dengan cepat. • Gas ini lebih berat dibanding udara sehingga akan banyak menempati daerah yang rendah.
Penggunaan elpiji Penggunaan Elpiji di Indonesia terutama adalah sebagai bahan bakar alat dapur (terutama kompor gas). Selain sebagai bahan bakar alat dapur, Elpiji juga cukup banyak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor (walaupun mesin kendaraannya harus dimodifikasi terlebih dahulu).
2. Naptha atau Petroleum eter, eter, biasa digunakan sebagai pelarut dalam industri. 3. Gasolin (bensin), (bensin), biasa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor.
4. Kerosin (minyak tanah) Minyak tanah (bahasa Inggris: kerosene paraffin) adalah cairan hidrokarbon atau paraffin) yang tak berwarna dan mudah terbakar. Dia diperoleh dengan cara distilasi fraksional dari petroleum pada 150°C and 275°C (rantai karbon dari C12 sampai C15).
5. Minyak solar atau minyak diesel, diesel , biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel pada kendaraan bermotor seperti bus, truk, kereta api dan traktor. Selain itu, minyak solar juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan bensin melalui proses cracking. 6. Minyak pelumas, pelumas, biasa digunakan untuk lubrikasi mesin-mesin.
Dampak negatif 1. Efek rumah kaca 2. Hujan asam 3. Air laut tercemar oleh logam berat 4. Polusi udara 5. Kebisingan
Pencegahan pencemaran Limbah a. Penyempurnaan metode proses serta peralatan yang dipakai. b. Menjaga kebersihan dari tumpahan atau ceceran bahan kimia . c. Menambah unit pemanfaatan hasil samping dan penggunaan kembali air buangan proses . d. Sebaiknya setiap industri petrokimia dilengkapi dengan unit pengolahan air limbah, serta unit- unit
