MINYAK BUMI DAN PRODUKNYA
Minyak bumi adalah bentuk bitumen terdiri atas komponen utama hidrokarbon dan terdapat dalam keadaan gas atau cair dalam reservoir alam. Kata petroleum berasal dari Latin yaitu petra ("rock") dan oleum ("minyak"). Bentuk utama dari minyak bumi adalah gas alam, yang tidak mengembun pada suhu dan tekanan standar (STP = 760 mm Hg atau 101 kPa, 60 ° F atau 15,6 ° C), kondensasi dimana berbentuk gas dalam tanah tetapi terkondensasi atau mengembun di permukaan , dan minyak mentah merupakan bagian yang berbentuk cair dari minyak bumi.
Minyak bumi hampir seluruhnya terdiri dari unsur hidrogen dan karbon, pada rasio teradapat sekitar 1,85 atom hidrogen untuk 1 atom karbon dalam minyak mentah. Unsur-unsur minor yang ada antara lain adalah sulfur, nitrogen, dan oksigen keterdapatannya kurang dari 3% dari kebanyakan minyak bumi. Pembentukan minyak bumi dari kerogen bergantung pada banyak faktor, tetapi jumlah minyak yang dihasilkan ditentukan terutama oleh kadar hidrogen dari kerogen tersebut. Sebuah kerogen tinggi hidrogen (7 sampai 10% H) umumnya lebih jauh dibanding minyak dan gas dari kerogen rendah hidrogen (3 sampai 4% H). Karena hidrogen adalah unsur yang jauh lebih ringan dari unsur-unsur lain, minyak dengan kandungan hidrogen yang lebih tinggi memiliki berat jenis yang lebih rendah. Beberapa minyak memiliki kandungan nitrogen, sulfur, dan oksigen (NSO) yang jauh lebih tinggi dari yang umum. Hal ini menyebabkan dihasilkannya minyak dengan berat jenis lebih tinggi, karena elemen-elemen tersebut lebih berat dari karbon atau hidrogen.
Unsur karbon dan hidrogen digabungkan sebagai hidrokarbon yang bervariasi baik ukuran maupun jenis molekul dalam minyak mentah. Perbedaan sifat fisik dan kimia minyak bumi karena variasi dalam distribusi dari berbagai ukuran, jenis hidrokarbon dan persentase senyawa NSO.
1. Variasi Ukuran molekul
Molekul terkecil dalam minyak bumi adalah metana dengan berat molekul 16. Molekul terbesar adalah asphaltenes dengan berat molekul dalam puluhan ribu. Terdapat di antara dua ekstrim ribuan senyawa yang sederhana untuk struktur yang sangat kompleks. Rumus untuk seri parafin adalah CnH2n+2, dimana n adalah angka dari
berubah dari gas ke cairan kemudian ke padatan. Pada seri parafin, n sama dengan 1 sampai 4 berbentuk gas, 5 sampai 16 berbentuk cairan, dan di atas 16 berbentuk padat untuk parafin rantai lurus.
Minyak bumi dipisahkan ke dalam berbagai ukuran molekul dengan cara destilasi. Sebuah menara hasil pengolahan produk khas dari ukuran molekul terkecil sampai ukuran molekul terbesar adalah sebagai berikut: gas, bensin, minyak tanah, gas minyak ringan (solar), gas minyak berat, minyak pelumas, dan residu.
2. Variasi tipe molekul
molekul Hidrokarbon terdapat dalam bentuk struktural yang berbeda dengan nama berikut: molekul Alkana rantai terbuka dengan ikatan tunggal antar atom karbon; sikloalkana adalah cincin alkana, alkena mengandung satu atau lebih ikatan rangkap antar atom karbon; dan arena, hidrokarbon dengan satu atau lebih cincin benzena.
Contoh:
Aromatic ( Arenes ): Toluen Tetralin
3. Parafin (CnH2n+2 )
Di samping naphthenes, Parafin adalah tipe hodrokarbon kedua yng paling banyak menyusun minyak mentah. Parafin-parafin mendominasi fraksi bensin minyak mentah, dan parafin adalah hidrokarbon utama dan tertua. Istilah hidrokarbon alifatik jenuh juga digunakan untuk kelompok ini. Parafin rantai lurus ditunjukkan dalam dua contoh yaitu parafin normal, atau-rz parafin. Parafin-parafin normal membentuk suatu seri homolog, seperti yang dijelaskan sebelumnya. Karena setiap hidrokarbon berbeda setiap anggota tersusun atas satu karbon dan dua atom hidrogen. Para anggota dari seri ini disebut homolog. Karena parafin normal didefinisikan sebagai rantai lurus, ada sejumlah dari mereka dalam minyak mentah biasanya kurang dari delapan puluh (n = 1 sampai 80). Hal ini membuatnya paling mudah diidentifikasi campurannya dalam minyak bumi. jenis molekul lainnya berisi ratusan molekul yang berbeda, sehingga jauh lebih sulit diidentifikasi.
Kata parafin ini berasal dari kata Latin parum affinis, yang berarti "afinitas kecil". Parafin-parafin normal relatif inert dengan asam kuat, basa, dan agen pengoksidasi. Asam sulfat, misalnya, digunakan untuk menghapus sifat toksin dari parafin normal sehingga mereka dapat digunakan untuk obat-obatan dan sebagai pelapis untuk wadah makanan. Tanaman mulai mensintesis parafin pada awal sejarah geologi sebagai pelapis untuk benih, spora, daun, dan sel-sel lainnya untuk proteksi selama penyimpanan. Sebagai sedimen yang mengalami diagensis, sebagian besar bahan organik asli diubah atau dihancurkan, tetapi lapisan parafin terakhir kecuali batu metamorfosis terkena suhu tinggi. Tanaman yang tumbuh di daerah gurun kering bentuk lilin khususnya keras sebagai pelapis guna meminimalkan kerugian air. Akibatnya, banyak sedimen kuno disimpan di daerah gurun berisi dominan dari hidrokarbon parafin bertipe keras.
4. Naphthenes atau Cycloparaffin ( CnH2n )
Cycloparaffin yang terbentuk oleh gabungan atom karbon dalam cincin adalah struktur molekul yang paling banyak terdapat dalam minyak bumi. Cincin cycloparafin umumnya tersusun atas lima atau enam atom karbon, karena ukuran dari sudut ikatan cincin karbon – karbon mencapai 109,50. Sedikit Cycloheptana ( C
7H14)
yang teridentifikasi dalam minyak bumi, tetapi tidak ada cincin yang lebih kecil dari C5
atau lebih besar dari C7 yang ditemukan.
5. Hidrokarbon Aromatik ( CnH2n-6 )
Hidrokarbon aromatik memiliki bau yang wangi seperti minyak wangi alami. Bau yang kuat dari minyak bumi adalah karena nonhydrocarbons. Semua hidrokarbon aromatik mengandung setidaknya satu cincin benzena. Ini adalah sebuah cincin 6-karbon datar, di mana ikatan keempat setiap atorn 6-karbon dibagi seluruh cincin. Untuk kesederhanaan, cincin ditunjukkan dengan lingkaran dalam, yang menunjukkan bahwa elektron berpasangan ikatan keempat adalah terdelokalisasi atas semua atom karbon di atas ring. Aromatik hidrokarbon tak jenuh yang bereaksi untuk menambahkan hidrogen atau elemen lainnya untuk cincin. The aromatik jarang berjumlah lebih dari 15 persen dari total minyak mentah. Mereka cenderung terkonsentrasi dalam pecahan berat
minyak bumi, seperti minyak gas, minyak pelumas, dan residuum, di mana kuantitas yang sering melebihi 50 persen.
6. Hidrokarbon Olefin ( CnH2n-2 )
Hidrokarbon OIefin mengandung ikatan ganda antara dua atau lebih atom karbon. Hal ini menyebabkan olefin menjadi sangat reaktif dibandingkan dengan jenis hidrokarbon lain. Keadaan tak jenuh dari olifin jauh lebih tidak stabil dibanding aromatik. Jika hidrogen atau unsur-unsur lain tidak tersedia untuk bereaksi secara jenuh, beberapa olefin akan bereaksi dengan diri mereka sendiri untuk membentuk polimer molekul berat tingkat tinggi. Banyak hirokarbon olefin yang dibentuk oleh tanaman dan hewan. Ethylene (C2H4) adalah gas utama yang terbentuk oleh pemasakan buah-buahan dan sayuran. Apel, pir, tomat, dan jagung semua etilena hasil pada saat pematangan. Bahkan ethyIene sekarang digunakan untuk mengontrol pematangan pisang ketika mereka siap untuk dipasarkan. Olefin jarang terjadi pada minyak mentah karena kelompok ini dapat segera dikurangi menjadi parafin dengan hidrogen atau menjadi tiol dengan hidrogen sulfida dalam sedimen.
7.Komposisi dan kegunaan Minyak Bumi
Destilasi adalahmetode utama untuk memisahkan minyak mentah menjadi produk yang berguna. Komposisi minyak bumi berdasarkan ukuran molekul antara lain adalah Gasolin, Kerosin, Solar, Minyak Berat, Residu. Komposisi berdasarkan tipe molekulnya antara lain adalah Parafin, Napten, Aromatik, Aspaltik. Meskipun perbedaan ukuran molekul mempunyai pengaruh besar pada graviti dibanding pengaruh perbedaan tipe molekul. Minyak dengan 50% gasolin selalu lebih ringan dibanding dengan yang tersusun atas 50% Lubricating Oil dan Residu, distribusi tipe molekul yang tidak respektif. Densitas terbesar dari molekul besar tergantung pada perbedaan tipe molekul.
8.Gas
Gas pada umumnys terdiri dari Metana (CH4) dengan mengurangi jumlah
hidrokarbon yang lebih ringan, terkadang termasuk level yang sama tingginya dengan Nonana ( C9H20). Komponen utama gas nonhidrokarbon adalah nitrogen,
beberapa gas. Gas kering didominasi oleh metana dan etana sedangkan gas cair mengandung 50% atau lebih propana dan butana.
9.Gasoline ( Bensin )
Bensin terdiri dari hidrokarbon terutama mulai dari C5 sampai C10. Diperlukan
suatu peningkatan luar biasa dalam produksi bensin. Sejak minyak mentah hanya berisi bensin 10 sampai 40%, proses cracking yang melibatkan memecah molekul besar menjadi yang berukuran bensin pada suhu tinggi, dikembangkan. Selain itu, molekul lebih kecil dari kisaran bensin dipolimerisasi dengan ukuran bensin lebih besar.
10.Kerosine ( Minyak Tanah )
Minyak tanah mulai digunakan pada akhir abad kesembilan belas. Untuk mencegah minyak tanah yang dicampur dengan bensin yang membahayakan, uji titik nyala dikembangkan. Titik nyala adalah suhu dimana minyak dapat dipanaskan sebelum uap menyala saat api dilewatkan di atas minyak. Flash poin masih ditentukan untuk minyak mentah karena mereka menunjukkan suhu di bawah ini yang minyak dapat ditangani tanpa bahaya kebakaran.
11. Minyak gas
Minyak gas ringan (C14 sampai C18) yang digunakan pada kedua bahan bakar
jet dan bahan bakar diesel. Sebuah mesin diesel merupakan mesin pengapian kompresi karena kompresi udara panas membakar bahan bakar. Syarat bahan bakar untuk efisiensi termodinamika tinggi yang persis berlawanan dengan mesin bensin. Rantai-panjang hidrokarbon parafin yang terkunci buruk di spark pengapian adalah bahan bakar terbaik untuk mesin diesel. Cetane, normal heksadekana (C16H34), adalah standar untuk mesin diesel, seperti isooctane adalah untuk mesin bensin.
12. Residu : Resin, Aspalt, dan Waxes
Fraksi dari minyak bumi yang paling kompleks dan kurang dimengerti adalah residu. Tersusun atas komponen utama yaitu minyak yang sangat berat, resin, aspalt dan molekul waxes. Fraksi wax pada kebanyakan residu adalah separuh dari fraksi minyak oli. Minyak yang terbentuk dari kerogen kaya hidrogen memiliki rasio H/C resin dan
aspalt lebih tinggi dibanding minyak yang terbentuk oleh kerogen yang miskin hidrogen.
13. Graviti Minyak Mentah
Spesifik Graviti adalah rasio massa benda dengan massa dari jumlah volum air pada suhu yang spesifik. Spesifik graviti fraksi minyak pada umumnya terdapat pada suhu 15,60C ( 600F ). Berikut ini adalah beberapa nilai spesifik graviti dari produk
minyak bumi : Bensin ( 0,74 ), Minyak tanah ( 0,78 ), solar (0,79), Residu (1). Sedangkan menurut American Petroleum Institute ( API ) sebagai berikut : Bensin (60), Minyak Tanah (50), solar (45), residu (10).
14. Kondensasi
Reservoir gas dibawah tekanan yang sangat tinggi memungkingkan untuk terlarutnya cairan hidrokarbon dalam jumlah besar. Ketika suatu gas diproduksi, larutan terkondensasi dan terkumpul pada bagian minor. Kondensasi pada umumnya memiliki API graviti lebih tinggi dari 550 . kebanyakan zat kondensasi tersusun atas larutan
hidrokarbon pada rentang bensin ringan( butana, pentana, dan hexana )yang disebabkan oleh API graviti yang tinggi.
