SIFAT-SIFAT FISIS MINYAK BUMI

(1)

SIFAT-SIFAT FISIS

MINYAK BUMI

(2)

Titik Didih Rerata Fraksi

Minyak Bumi

• Banyak sifat- sifat fisis senyawa hidrokarbon

murni yang dapat di korelasikan dengan berat

jenis (specific grafity) dan titik didih normal.

• Berat jenis fraksi minyak bumi dengan mudah

dapat

di

tentukan

dalam

laboratorium,

sedangkan titik didih rerata yang segera dapat di

peroleh dari data distilasi ASTM adalah titik didih

rerata volumetris, TDRV (volumetric average

(3)

• Watson dan Nelson menunjukan bahwa banyak sifat-sifat fisis fraksi minyak bumi yang tidak dapat di kolerasikan dengan titik didih rerata volumetris, tetapi hanya dapat di kolerasikan dengan titik didih rerata fraksi minyak bumi yang lain, seperti titik didih rerata molal, TDRM (molal average boiling point, MABP), titik didih rerata kubis, TDRK (cubic average boiling point, CABP), titik didih rerata berat, TDRB (weight average boiling point, WARP) dan titik didih rerata tengahan, TDRT (mean average boiling point, MeABP).

(4)

• Karena titik didih rerata molal, rerata berat

dan rerata kubis sukar untuk ditentukan dalam

laboratorium, maka Watson dan Nelson

mencari cara untuk memperoleh hubungan

antara titik didih–titik didih rerata tersebut

dengan titik didih rerata volumetris.

(5)

(6)

Faktor Karakterisasi

• Berdasarkan

pengamatan-pengamatan

frak-sionisasi minyak-minyak mentah,

Watson,

Nalson dan Murphy mendapatkan bahwa berat

jenis setiap fraksi kira-kira sebanding dengan akar

pangkat tiga titik didihnya dalam skala absolut

pada tekanan 1 atmosfir.

• Faktor perbandingan tersebut yang merupkan

indeks tingkat keparafinan bahan minyak disebut

factor karakterisasi U.O.P. atau factor Watson

yang di beri simbol K. Sehingga dapat dituliskan

bahwa:

(7)

• Dimana S adalah berat jenis pada 60/60

0

F dan

T

_B

adalah titik didih rerata tengahan TDRT.

• T

_B

mula-mula oleh Watson didefinisikan

sebagai titik didih rerata molal TDRM, namun

dalam perkembangnya T

_B

ini kemudian

berubah menjadi titik didih rerata kubis TDRK,

dan akhirnya menjadi titik didih rerata

tengahan TDRT.

(8)

• Untuk senyawa hidrokarbon murni, terlihat adanya perbedaan harga K yang menyolok antara senyawa hidrokarbon paraffin, naften dan aromat.

• Apabila K_1,K_2,K₃ dan seterusnya adalah factor karakterisasi senyawa hidrokarbon 1,2,3 dan seterusnya, maka factor karakterisasi campuran senyawa hidrokarbon dapat di hitung dengan persamaan berikut:

K= K₁W₁ + K₂W₂+ K₃W₃+….

• Dimana W₁, W_2, W₃ dst adalah fraksi berat senyawa hidrokarbon 1,2,3 dst, ternyata bahwa faktor karakterisasi mempuyai peranan yang sangat penting untuk fraksi minyak bumi langsung (straight run fractions) karena faktor tersebut dapat di korelasikan dengan sifat fisis dan sifat termal fraksi .

(9)

• untuk fraksi minyak bumi yang mengandung

hidrokarbon olefin, diolefin dan aromat yaitu

yang berasal dari proses rengkahan ataupun

proses sintesis yang lain, faktor karakterisasi

Watson tidak dapat di korelasikan secara baik

dengan sifat-sifat fisis dan termal fraksi.

(10)

Panas Jenis

• Panas jenis adalah panas yang di perlukan untuk menaikan suhu satu satuan berat bahan sebesar satu derajat. Satuan panas jenis yang biasa di pergunakan adalah kalori/(gram) (0_{C) dalam system cgs dan BTU/(Ib) (}0 _{F) dalam system}

inggris. Harga numerik panas jenis adalah dalam kedua system satuan di atas untuk sesuatu bahan.

• Panas jenis pada tekanan tetap harganya lebih tinggi dari pada panas jenis pada volum tetap.

• Panas jenis minyak bumi dan fraksi-fraksinya mempunyai korelasi dengan suhu, grafitas API dan faktor karakterisasi K menurut persamaan sebagai berikut:

• Persamaan di atas menunjukan bahwa untuk fraksi minyak bumi yang mempunyai harga K dan API gravity tertentu, panas jenis merupakan fungsi linier dari suhu.Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila 10

(11)

• Menurut Watson dan Fallon, panas jenis uap minyak bumi mempunyai korelasi dngan suhu dan faktor karakterisasi K menurut persamaan sebagai berikut:

Cp = (0,045K-0,233) + (0,44+ 0,017K) 10-3 _{t – (0, 153) 10}-6_t 2

• Sehingga uap minyak bumi yang mempunyai faktor karakterisasi tertentu , panas jenisnya merupakan fungsi kuadrat dari suhunya

• Panas jenis rerata uap minyak bumi dapat di tentukan dengan di tentukan dengan rumus pendekatan sebagai berikut:

Cp rerata = 1/6 (c_p1 + 4 c_{pt rerata}+c_p2) Dimana :

c_p1= panas jenis uap minyak pada t₁ C_p2= panas jenis uap minyak pada t₂

(12)

(13)

(14)

Panas Laten Penguapan

• Panas laten penguapan ialah panas yang diperluakan untuk menguapkan satu satuan berat cairan pada titik didih atmosferis.

• Dalam satuan inggris satuan panas laten penguapan

adalah Btu/lb dan dalam sistem satuan cgs adalah kalori/g.

• Panas laten penguapan molar pada tekanan atmosferis untuk cairan-cairan non-polar seperti cairan hidrokarbon dapat dperkirangan dengan persamaan Kistiakowsky.

Mr = Tb [7,58 + 4,57 log Tb]

Mr = panas laten penguapan, Btu/lbmol Tb = titik didih normal, R

(15)

Panas Laten Penguapan

• Menurut Wason persamaan di atas memberikan harga panas laten penguapan molar yang rendah untuk fraksi minyak bumi berat. Untuk menentukan panas laten penguapan fraksi minyak bumi pada tekanan yang lain dari tekanan atmosferis, watson mengajukan persamaan empiris :

• L = panas laten penguapan absolut T

(16)

16 Panas penguapan fraksi minyak bumi pada tekanan atmosferis (nelson, 1958)

(17)

Titik kritis

• Suhu kritis adalah suhu tertinggi dimana gas

masih dapat dicairkan dengan menggunakan

tekanan.

• Tekanan minimum yang diperlukan untuk

mencairkan gas pada suhu kritis disebut tekanan

kritis. Volum pada suhu kritis tersebut disebut

volum kritis.

• Pada titik kritis, yaitu pada suhu dan tekanan

kritis tidak dapat dibedakan lagi antara fasa gas

dan fasa cair. Tidak terjadi perubahan volume

apabila cairan diuapkan pada titik kritis, dan tidak

diperlukan panas untuk penguapannya.

(18)

Titik kritis

• Untuk fraksi minyak bumi yang merupakan

campuran dari banyak komponen, digunakan

konsep titik kritis semu (pseudo critical point)

• Menurut H,B Kay titik kritis semu didefinisikan

sebagai suhu dan tekanan kritis rerata molar

komponen-komponen suatu campuran. Titik kritis

dapat digunakan untuk menentukan suhu dan

tekanan tereduksi suatu campuran yaitu

perbandingan suhu dan tekanan sebenarnya

terhadap suhu dan tekanan kritisnya.

(19)

Koefisien Ekspansi

• Koefisien ekspansi adalah fraksi pertambahan volume apabila satu satuan volume bahan

dipanaskan sebesar satu derajat. • Koefisien ekspansi :

Daerah grafitas API Koefisien ekspansi 0 - 14,9 15 - 4,9 35 – 50,9 51 – 63,9 64 – 78,9 79 – 88,9 89 – 93,9 94 – 100 0,00035 0,00040 0,00050 0,00060 0,00070 0,00080 0.00085 0.00090

(20)

Vikositas

• Uji ditilasi bukanlah merupakan uji rutin untuk fraksi

minyak berat di dalam laboratorium

• Untuk fraksi minyak berat seperti minyak bakar, residu

dan minyak pelumas uji rutin dalam lab adalah viskositas. Sehingga minyak untuk berat, harga faktor karakterisasi seringkali diperoleh dari korelasi antara faktor karakterisasi dengan viskositas

• Viskositas kritis kritis uap minyak dapat ditentuan

dengan persamaan

• μ_c : viskositas kritis, M : berat molekul; Tc suhu kritis

(21)

Panas pembakaran

• Panas pembakaran bahan bakar minyak adalah panas

keseluruhan yang diperoleh dari pembakaran sejumlah tertentu bahan bakar minyak yang mempunyai suhu 60oF pada waktu pembakaran mulai terjadi, dan hasil pembakaran didinginkan ke suhu 60o F.

• Apabila pada pemakaran hasil pembakaran

pembakaran uap air yang ada senuanya mengembun, maka panas pembakaran disebut panas pembakaran kotor (gross heating value) karena di dalamnya termasuk juga panas yang timbul karena pengembunan air.

(22)

Panas pembakaran

• Apabila uap air tidak mengembun, maka panas

pembakarannya disebut panas pembakaran

bersih (net heating value)

• Panas pembakaran akan naik dengan naiknya

gravitas API atau naiknya kandungan hidrogen

• Hubungan panas pembakaran kotor dengan

gravitas spesisfiknya diperkirakan dengan dengan

persamaan:

(23)

Panas pembakaran

• Untuk mendapatkan panas pembakaran bersih dari

panas pembakaran kotor, dapat digunakan hubungan berikut:

Panas pembakaran bersih, Btu/lb = panas pembakaran kotor (Btu/lb) – 94% hidrogen

• Penentuan kandungan hidrogen dalam fraksi minyak

bumi bukan merupakan pekerjaan rutin dalam lab.

• Namun demikian korelasi empirik berikut ini dapat

digunakan untuk memperkirakan kandungan hidrogen dalam fraksi minyak bumi,

(24)

DENSITAS

• Densitas didefinisikan sebagai massa yang

terdapat dalam satu satuan volum

• Densitas sring dinyatakan dengan gravitas API,

gravitas spesifik atau berat jenis

• Densitas minyak adalah densitas minyak relatif

terhadap densitas air pada kondisi tertentu

(25)

• Hubungan antara berat jenis pada 60

o

F/60

o

F

dengan gravitas API adalah

• Hubungan antara densitas lb/gallon pada suhu

60

o

_{F dengan gravitas API}

(26)

TEKANAN UAP

• Tekanan uap adalah tekanan di mana fase uap zat

berada pada kesetimbangan dengan fasa cair zat tersebut pada suhu tertentu

• Istilah tekanan uap pada umumnya dikenakan kepada

zat murni, namun kadang-kadang digunakan untuk cairan.

• Tekanan uap Reid (Reid vapor Pressure) adalah tekanan

mutlak yang diberikan oleh suatu campuran dalam

lb/in2_{, ditentukan pada suhu 100}o_{F dan pada rasio uap}

terhadap cairan 4:1

• Tekanan uap reid digunakan untuk menentukan

(27)