BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Bumi
2.1.1 Teori Pembentukan Minyak Bumi
Menururt teori pembentukan minyak bumi, khususnya teori binatang engler dan
teori tumbuh-tunbuhan (Hofer,1966), senyawa-senyawa organik penyusun minyak
bumi merupakan hasil alamiah proses dekomposisi tumbuhan selama berjuta-juta
tahun. Oleh karena itu, minyak bumi juga dikenal sebagai bahan bakar fosil, selain
batubara dan gas alam.
Semua bahan bakar fosil dihasilkan oleh senyawa karbohidrat dengan
rumus kimia Cx(H2O) yang memfosil. Karbohidrat tersebut dihasilkan oleh
tumbuhan dengan mengubah energi matahari menjadi energi kimia melalui proses
fotosintesis. Kebanyakan bahan bakar fosil diproduksi kira-kira 325 juta tahun
yang lalu, yaitu pada abad Carboniferous dalam era Paleozoic bumi. Setelah
tumbuhan mati maka karbohidrat dapat berubah menjadi senyawa hidrokarbon
dengan rumus kimia CxHy akibat tekanan dan temperatur yang tinggi serta tidak
tersedianya oksigen (anaerob). Hal yang sama dikemukakan pula oleh Chator dan
Somerville (1978) yang menjelaskan bahwa minyak bumi merupakan salah satu
produk minyak mentah alami yang dihasilkan dari konfersi biomasa pada
temperatur dan tekanan yang tinggi secara alami dilingkungan aerob, senyawa
membutuhkan waktu yang lama, sehingga tidak sebanding dengan dampak yang
akan ditimbulkannya, bila minyak bumi tersebut terakumulasi dalam tanah.
(Nugroho,A.2006)
Minyak bumi berasal dari pormasi batuan yang berumur antara sepuluh
juta sampai empat ratus juta tahun dan sekarang ini telah terbukti bahwa
pembentukan minyak bumi berkaitan dengan pengembangan batuan sedimen
berbutir halus, yang mengendap dilaut atau didekat laut dan bahwa minyak bumi
adalah produk dari binatang dan tumbuh-tumbuhan yang hidup di laut. Walaupun
demikian mengenai asal usul minyak bumi ini telah banyak teori yang diajukan
diantaranya ada yang menganggap bahwa minyak bumi berasal dari bahan
anorganik.
Teori anorganik yang lain, dimana asetilen juga merupakan bahan dasar,
diajukan oleh Mendelejeff. Menurut Mendelejeff asetilen terjadi karena reaksi
antara logam karbid dengan asam.Pada tahun 1866, Berthelot mengajukan teori
bahwa minyak bumi berasal dari reaksi antara karbid dengan air yang
menghasilkan asitilen, yang selanjutnya karena suhu dan tekanan yang tinggi
asitilen berubah menjadi minyak bumi.
Teori organik mengenai terjadinya minyak bumi diajukan oleh Engler
pada tahun 1911 yang mengatakan bahwa minyak bumi terjadi dari bahan organik
melalui tiga tahap. Tahan pertama, deposit binatang dan tumbuh-tumbuhan
berkumpul pada dasar laut, yang selanjutnya yang akan terurai oleh bakteri.
Karbohidrat dan protein yang diubah menjadi bahan yang dapat larut dalam air
Minyak bumi adalah suatu campuran cairan yang terdiri dari berjuta-juta
senyawa kimia, yang paling banyak adalah senyawa hidrokarbon yang terbentuk
dari dekomposisi yang dihasilkan oleh fosil tumbuh-tumbuhan dan hewan.
Minyak bumi dan derivat minyak bumi menghasilkan bahan bakar kendaraan
bermotor, pesawat terbang dan kereta api. Tumbuhan dan hewan juga
menghasilkan minyak pelumas yang dibutuhkan untuk alat-alat mesin industri.
(Brown,H,W.1995)
Minyak bumi bukan merupakan bahan yang seragam, melainkan
mempunyai komposisi yang sangat bervariasi, bergantung pada lokasi lapangan
minyak dan juga kedalaman sumur.
Minyak bumi merupakan senyawaan kimia yang terdiri dari unsur-unsur
karbon, hidrogen, sulfur, oksigen, halogenida dan logam. Senyawa yang hanya
terdiri dari unsur karbon dan hidrogen dikelompokan kedalam senyawa
hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon diklasifikasikan atas naftanik, farafinik dan
aromatik sedangkan senyawa campuran antara unsur karbon, hidrogen, haloginida
dan logam, dikelompokan dalam senyawa non hidrokarbon. (Jasji,E.1996)
2.1.2 Komposisi Minyak Bumi
Hampir semua senyawa dalam minyak bumi disusun dari hidrogen dan
karbon. Bahan-bahan ini disebut Hidrokarbon, juga terdapat senyawa-senyawa
lain yang mengandung sejumlah kecil belerang, oksigen, dan nitrogen. Dalam
penghilangan, operasi fisik seperti penguapan, fraksionasi, dan pendinginan
treating dan penyaringan ditentukan oleh adanya senyawa belerang, oksigen,
nitrogen, dan selebihnya sejumlah kecil hidrokarbon reaktif yang mungkin ada.
Komposisi kimia dan sifat-sifat minyak mentah sangat bervariasi, tetapi
komposisi elemental pada umumnya adalah tetap, yang ditampilkan pada tabel
berikut ini :
Tabel 2.1 Komposisi Elemntal Minyak Bumi
Komposisi Persen (%)
beberapa seri homolog hidrokarbon. Setiap seri mempunyai komposisi elemental
yang relatif konstan. Dekomposisi tidak sempurna protein dapat menjelaskan
kandungan nitrogen dan sulfur yang berada dalam minyak mentah, sedangkan
oksigen dapat berasal dari asal sumber bahan, atau merupakan hasil oksidasi
produk antara (intermediate). Dalam minyak mentah, konsentrasi sulfur, nitrogen,
dan oksigen bertambah sesuai dengan kenaikan titik didih fraksi. Pada umumnya
sulfur berada sebagai merkaptan dan sulfide, meskipun terdapat juga H2S dan
sedikit belerang bebas. Sebagaian besar senyawa belerang berada dalam bentuk
besar, selebihnya terdapat dalam senyawa khusus.(Branan,C.2002)
Berikut ini adalah keterangan mengenai jenis-jenis senyawa yang terdapat
2.1.2.1 Senyawa Hidrokarbon
Walaupun senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi sangat
banyak jumlahnya namun senyawa tersebut dapat dikelompokkan ke dalam 3
golongan senyawa hidrokarbon yaitu senyawa hidrokarbon parafin, naftan dan
aromat. Disamping senyawa-senyawa tersebut, dalam produk minyak bumi juga
terdapat hidrokarbon monoolefin dan diolefin, yang terjadi karena rengkahan
dalam proses pengolahan minyak bumi dalam kilang, misalnya pada destilasi
minyak mentah dan proses rengkahan.
a. Senyawa Hidrokarbon Parafin
Senyawa hidrokarbon parafin adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan
rumus umum CnH2n+2. Senyawa ini mempunyai sifat-sifat kimia stabil dimana
pada suhu biasa tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat dan asam sulfat berasap.
Senyawa hidrokarbon parafin sampai dengan 4 buah atom karbon, pada
suhu kamar dan tekanan atmosfer berupa gas. Metana dan etana terutama terdapat
dalam gas alam sedangkan propana, butana dan i-butana merupakan kompenen
utama elpiji. Senyawa hidrokarbon parafin dengan 5 sampai 16 buah atom karbon
pada suhu kamar dan tekanan atmosfer berupa cairan dan terdapat dalam fraksi
naftana, bensin, kerosin, solar, minyak diesel dan minyak bakar. Senyawa
hidrokarbon parafin dengan lebih dari 16 buah atom karbon, pada suhu kamar dan
b. Senyawa Hidrokarbon Naftena
Senyawa hidrokarbon naftena adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan
rumus umum CnH2n. Senyawa hidrokarbon naftena yang terdapat dalam minyak
bumi adalah siklopentana dan sikloheksana yang terdapat dalam fraksi naftena
dan fraksi minyak bumi dengan titik didih lebih tinggi. Walaupun jumlah atom
karbon dalam cicin naften dapat mempunyai harga 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 namun
umumnya dianggap bahwa senyawa naftena dalam fraksi minyak bumi hanyalah
senyawa naftena yang mempunyai cincin dengan 5 dan 6 atom karbon, karena
memang senyawa naftena inilah yang dapat diisolasi dari fraksi minyak bumi.
c. Senyawa Hidrokarbon Aromat
Senyawa hidrokarbon aromat adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh
dengan rumus umum CnH2n-6 sehingga senyawa ini mempuunyai sifat kimia yang
sangat reaktif. Senyawa ini muda dioksidasi menjadi asam, dapat mengalami
reaksi substitusi atau reaksi adisi tergantung kepada kondisi reaksi. Hanya sedikit
sekali minyak mintah yang mengandung senyawa aroomat dengan titik didih
rendah.
Disamping senyawa hidrokarbon aromat seperti benzena, dalam minyak
mentah juga terdapat senyawa hidrokarbon poliaromat seperti naftalena dan
antrasen, terutama dalam fraksi beratnya.
d. Senyawa Hidrokarbon Monoolefin
Senyawa hidrokarbon monoolefin mempunyai rumus umum CnH2n dan
dua. Monoolefin dianggap tidak terdapat di dalam minyak mentah tetapi sedikit
banyak terbentuk dalam proses rengkahan sehingga bensin rengkahan banyak
mengandung senyawa monoolefin. Senyawa hidrokarbon akan mulai mengalami
rengkahan apabila dipanaskan pada suhu sekitar 680oF. karena mempunyai ikatan rangkap maka senyawa monoolefin adalah reaktif sehingga banyak digunakan
sebagai bahan dasar utama dalam industri petrokimia, seperti etilena (C2H4) dan
propilena (C3H6).
e. Senyawa Hidrokarbon Diolefin
Senyawa hidrokarbon diolefin mempunyai rumus umum CnH2n-2 dan
merupakan senyawa tidak jenuh dengan dua buah ikatan rangkap dua. Seperti
halnya dengan monoolefin, senyawa ini tidak terdapat dalam minyak mentah
tetapi terbentuk dalam proses rengkahan. Senyawa diolefin tidak stabil, sangat
reaktif dan cenderung akan berpolimerisasi dan membentuk damar.
2.1.2.2 Senyawa Bukan Hidrokarbon
Senyawa bukan hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi dan
produknya adalah senyawa organik yang mengandung atom unsur belerang,
oksigen, nitrogen dan logam-logam. Lazimnya senyawa ini dianggap sebagai
senyawa pengotor karena pengaruhnya yang tidak baik selama proses pengolahan
minyak bumi dalam kilang minyak seperti korosi dan peracunan katalis ataupun
pengaruhnya yang buruk terhadap mutu produk. Karena pengotor ini tidak larut
dalam minyak bumi atau produknya, maka pengotor ini disebut pengotor oleofilik.
keadaan terdispersi dan tidak larut dalam fase minyak disebut dengan pengotor
oleofobik.
a. Senyawa Belerang
Disamping sebagai senyawa belerang, di dalam minyak bumi belerang
juga terdapat sebagai unsur belerang yang terlarut karena sedikit banyak belerang
dapat larut dalam minyak bumi. Kadar belerang dalam minyak mentah berkisar
dari 0,04 sampai 6 %. Senyawa belerang yang umum terdapat dalam minyak bumi
dan produk-produknya.
Adanya senyawa belerang dalam minyak bumi dan produknya perlu
mendapat perhatian karena senyawa ini dapat menimbulkan pencemaran, korosi,
menurunkan angka oktan.
b. Senyawa Oksigen
Kadar oksigen dalam minyak bumi berpariasi dari sekitar 0,1 sampai 2%
berat. Oksidasi minyak bumi dengan oksigen karena kontak yang lama dengan
udara juga dapat menaikan kadar oksigen dalam minyak bumi.
Dalam minyak bumi, oksigen terutama terdapat sebagai asam organik
yang terdistribusi dalam fraksi dengan konsentrasi yang tertinggi pada fraksi
minyak gas. Asam organik tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan
sebagian kecil sebagai asam alifatik. Disamping itu dalam destilat rengkahan bisa
terdapat fenol dan kresol. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan
c. Senyawa Nitrogen
Kadar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, berkisar dari 0,1 %
sampai 2% berat. Minyak yang mempunyai kadar belerang dan aspal yang tinggi,
biasanya juga mempunyai kadar nitrogen tinggi. Senyawa nitrogen terdapat dalam
semua fraksi minyak bumi tetapi konsentrasinya makin tinggi dalam fraksi-fraksi
yang mempunyai titik didih tinggi.
Senyawa nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi dapat dibagi menjadi
senyawa nitrogen basa, yaitu piridin atau turunan piridin seperti kinolin dan iso
kinolin dan senyawa nitrogen bukan basa yaitu senyawa pirool dan turunanya,
seperti indol dan karbasol.
Adapun kerugian-kerugian yang diakibatkan oleh adanya senyawa
nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi dan produknya ialah :
1. Menurunkan aktivitas katalis yang digunakan dalam proses rengkahan,
reforming, polimerisasi, isomerisasi.
2. Kerosin yang jernih seperti air pada waktu destilasi, warnanya akan
berubah menjadi kemerahan apabila terkena sinar matahari.
3. Nitrogen dalam bensin juga akan mempercepat pembentukan damar dalam
karburator.
4. Menyebabkan terjadinya endapan dalam minyak bakar pada penyimpanan.
d. Senyawa Logam
Praktis semua logam terdapat dalam minyak bumi, tetapi karena
jumlahnya kecil, yaitu 5 sampai 400 bagian per juta maka adanya logam dalam
macam logam seperti besi, nikel, vanadium dan arsen yang walaupun jumlahnya
hanya sedikit sekali, namun sudah dapat meracuni beberapa katalis. Disamping itu
logam vanadium yang terdapat dalam minyak bakar dapat menyebabkan korosi
turbin gas dan pipa-pipa pembangkit uap, merusak batu tahan api dinding dapur
dan menurunkan mutu produk pecah belah dalam industri keramik. Logam-logam
berat seperti vanadium, nikel dan tembaga di dalam minyak bumi umumnya
dianggap terdapat sebagai senyawa kompleks parafirin, dimana logam-logam ini
terdapat di pusatnya sedangkan logam garam anorganik yang dapat larut dalam
air, seperti garam klorid dan sulfat dari logam natrium, kalium, magnesium dan
kalsium terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdispersi. Dalam destilasi
minyak mentah senyawa logam cenderung akan berkumpul dalam fraksi residu.
(Hardjono,A.2001)
2.2 Pengolahan Minyak Bumi
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-senyawa-senyawa yang
bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam dan basa.
Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen
fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat. Distilasi bertingkat adalah proses
distilasi (penyulingan) dengan menggunakan tahap-tahap atau fraksi-fraksi
pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang diinginkan, sehingga proses
pengembunan terjadi pada beberapa tahap atau 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 isomer-isomer 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.
2.2.1 Pengolahan Tahap Pertama
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
komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu
kamar berupa gas.Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut:
a. 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).
b. 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 mencairdan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan
campuran alkana dengan rantai C5H12– C6H14.
c. 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–
d. 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.
e. 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.
f. 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.
g. 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
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.
2.2.2 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
polimerisasi, 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
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,
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. 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. (http://perpustakaancyber.blogspot.com
/2013/04/proses-pengolahan-minyak-bumi-dan-minyak-mentah-dan komposisinya
.html)
2.3 Sifat Fisik Kimia Minyak Bumi
Di alam bentuk fisik minyak bumi sangat beragam. Ada yang kasar, padat,
berbentuk gas yang terkondensasi. Bentuk fisik tersebut memiliki kemungkinan
yang sama untuk ditemukan dalam satu lokasi asalkan terjadi perubahan tekanan,
suhu, maupun perubahan fisik dan kimia lainnya pada senyawa hidrokarbon
pembentukannya.
Minyak bumi cair dapat berubah menjadi padat melalui penguapan.
Fraksi-fraksi ringan akan membentuk gas dan uap, sedangkan fraksi-fraksi berat
akan membentuk padatan. Titik didih fraksi-fraksi tersebut dapat berbeda-beda,
tergantung oleh banyak dan jenis homolog-homolog penyusun fraksi tersebut.
Fraksi-fraksi dengan homolog yang sama, titik didihnya ditentukan oleh berat
molekul senyawa penyusunnya.
Menurut Doerffer (1992), karakteristik fisika kimia minyak bumi adalah
sebagai berikut :
a. Viskositas
Viskositas atau kekentalan didefenisikan sebagai ketahanan fluida
terhadap aliran. Pada umumnya dinyatakan dalam ukuran waktu yang diperlukan
untuk mengalirkan cairan melalui tabung dengan ukuran tertentu. Jika nilai
viskositas rendah, maka fluida semakin mudah mengalir. Sebaliknya, jika nilai
viskositas tinggi, maka fluida semakin sulit mengalir. Nilai viskositas minyak
bumi bergantung pada kandungan fraksi ringan dan temperatur disekitarnya.
b. Daya Larut Dalam Air
Daya larut adalah proses ketika suatu substansi (solute) akan terlarut pada
c. Gravitasi Spesifik (GS)
GS minyak bumi menyatakan densitas minyak bumi tersebut dan
seringkali dinyatakan dalam bentuk gravitasi API (American Petroleum Institute).
Gravitasi API (oAPI) adalah rasio berat minyak bumi terhadap berat akuades pada volume yang sama, pada suhu 16oC dan tekanan 1 atm. Semua minyak bumi nmemiliki densitas lebih kecil dari pada air, kecuali beberapa minyak beratdan
residu. Minyak bumi denga GS rendah memiliki nilai oAPI yang tinggi, viskositas rendah, daya adhesi rendah dan kecenderungan emulsifikasi tinggi, sedangkan
minyak bumi dengan GS tinggi memiliki nilai oAPI rendah, viskositas tinggi, daya adhesi tinggi dan kecenderungan emulsifikasi rendah.
d. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan adalah gaya tarik menarik antara permukaan
molekul dari suatu fluida. Gaya ini menunjukkan laju penyebaran fluida diatas
permukaan air atau tanah. Minyak bumi dengan GS rendah biasanya memiliki
potensial laju penyebaran lebih besar. Tegangan permukaan minyak bumi akan
semakin turun sejalan dengan peningkatan temperatu dan peningkatan laju
penyebaran setelah terjadinya tumpahan minyak bumi dilaut.
Selain sifat fisik kimia tersebut diatas, masih ada beberapa sifat penting
minyak bumi serta turunannya yang perlu diketahui, yaitu :
a. Nilai Pembakaran
Nilai pembakaran, biasanya nilai pembakaran tinggi, dinyatakan dalam
b. Berat atau Bobot Jenis
Bobot jenis suatu cairan adalah kerepatan cairan tersebut dibagi dengan kerapatan
air pada 60oF (15,6oC). Bobot jenis minyak bumi dan produk turunannya biasanya
dinyatakan dalam satuan oBe atau oAPI. c. Titik Nyala (Flash Point)
Titik nyala dari suatu cairan bahan bakar semacam minyak bumi adalah
temperatur minimum fluida pada waktu uap yang keluar dari permukaan fluida
langsung menyala. Jika temperatur naik sedikit, yang disebut titik api (fire point),
dapat menyebabkan uap membantu pembakaran. Oleh karena itu perlu diwaspadai
agar temperatur maksimum minyak tidak melebihi titik nyalanya.
d. Titik Lumer (Pour Point)
Titik lumer dari suatu produk minyak bumi adalah temperatur terendah
yang menyebabkan minyak bumi akan mengalir dibawah kondisi standar. Titik ini
ditentukan dengan mencari temperatur maksimum, yang diperoleh bila permukaan
sampel mnyak bumi dalam suatu tabung percobaan standar tidak bergerak selama
5 detik ketika tabung tersebut diputar ke posisi horisontal. Titik lumer sama
dengan temperatur maksimum ditambah 5o Fahrenheit. (Nugroho,A.2006)
2.4 Produk Minyak Bumi
Ada beberapa macam cara penggolongan produk jadi yang dihasilkan oleh
kilang minyak. Di antaranya produk jadi kilang minyak yang dapat dibagi
menjadi: produk bahan bakar minyak (BBM) dan produk bukan bahan bakar
Termasuk dalam produk BBM adalah :
1. bensin penerbangan
2. bensin motor
3. bahan bakar jet
4. kerosin
5. solar
6. minyak diesel
7. dan minyak bakar.
Sedangkan yang termasuk produk BBBM adalah :
1. elpiji(liquified petroleum gases-LPG)
2. pelarut
3. minyak pelumas
4. gemuk
5. aspal
6. malam paraffin
7. karbon hitam (carbon black)
8. dan kokas
(Hardjono.A.2001)
Pada umumnya produk yang dihasilkan oleh Kilang PT Pertamina (Persero) RU II
Dumai dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan yaitu :
1.Produk-produk yang mudah menguap “Liquified Potreleum Gases” atau
LPG.
3. Distillate seperti bahan baker diesel dan minyak gas.
4. Residue seperti minyak baker residue, green coke.
Keempat kelompok produk ini dihasilkan oleh kilang milik PT.Pertamina RU
II Dumai . Hal ini yang membedakan dengan kilang – kilang yang lain milik
PT.Pertamina , yang mana kilang RU II Dumai menghasilkan produk akhir
yang khas yaitu berupa green cooke .Berbagai macam produk yang dihasilkan
oleh kilang RU II Dumai pertahunnya dapat dilihat dari table berikut ini :
Table 2.2 Produk BBM PT Pertamina (Persero) RU II Dumai
No Jenis Produk Juta BBL/Tahun Volume (%)
Motor gasoline yang dikenal sebagai bensin atau premium adalah cairan
yang berasal dari minyak bumi dan sebagian besar tersusun dari hidrokarbon yang
memiliki trayek didih ASTM sekitar 40 – 180 ℃ , dan digunakan sebagai bahan
bakar mesin motor bakar .(Hardjono.A.2001)
Komponen mogas dapat diperoleh antara lain dari proses destilasi
Untuk membuat produk jadi yang memenuhi spesifikasi , diperlukan proses
pencampuran antara komponen – komponen dari hasil proses diatas serta
penambahan aditif untuk menaikkan mutu nya .
Kualitas Premium ini jika berdasarkan spesifikasi ditetapka oleh Dirjen.
Migas yang utama adalah angka oktan yaitu ukuran relative yang menunjukkan
kecenderungan tidak terjadinya pembakaran spontan “Premature Detonation”
ketika bahan bakar ini terkena panas dan tekanan dalam ruang bakar mesin bakar
yang diindikasikan dengan terjadinya knocking (ketukan) . Makin tinggi angka
oktan dari Premium ini menunjukkan karakteristik anti – knock yang lebih bagus .
Premium 88 adalah Premium yang mempunyai angka oktan 88 atau identik
dengan campuran 88% iso-oktan dan 12% normal-heptana .
2.5.2 Proses Pembuatan Bensin 88
Gasoline yang dihasilkan dari suatu proses pengolahan belum dapat
langsung digunakan, melainkan masih ditambahkan beberapa bahan kimia atau
dicampur (Blending) dengan gasoline lainnya yang tujuannya untuk memperbaiki
mutu gasoline itu sehingga sesuai dengan spesifikasinya sehingga aman dalam
pemakaiannya dan tidak mencemari lingkungan. Bahan kimia yang ditambahkan
itu disebut aditif, sedangkan gasoline yang dihasilkan dari suatu proses disebut
komponen gasoline, umumnya komponen gasoline tersebut diperoleh dari
1. Proses Distilasi Atmosferik
Distilasi atmosferik adalah proses pemisahan minyak bumi secara fisika
menjadi fraksi – fraksi nya dengan dasar perbedaan titik didih pada kondisi
tekanan atmosferik . Naphtha yang dihasilkan sebagai komponen gasoline dari
proses distilasi ini mempunyai angka oktan yang berkisar 55-60 ON .
2. Proses Perengkahan (cracking)
Perengkahan adalah proses pengolahan minyak bumi dengan memutuskan
ikatan tunggal C-C dan C-H dari hidrokarbon berat molekul besar menjadi berat
molekul kecil. Secara umum proses perengkahan dibagi menjadi 3 , yaitu :
a. Thermal Cracking
Adalah suatu proses perengkahan dengan menggunakan panas , dan
merupakan proses untuk memecah molekul hidrokarbon berat molekul besar
menjadi berat molekul kecil pada suhu 455-540 ℃ dan tekanan 100-1000 psig.
Produk yang dihasilkan disebut cracked gasoline . Umumnya mempunyai angka
oktan lebih tinggi dari komponen gasoline yang dihasilkan dari proses distilasi .
Angka oktan cracked gasoline yang dihasilkan dari proses thermal cracking ini
berkisar 69-73 ON .
b. Catalytic cracking
Adalah perengkahan dengan menggunakan katalis panas . Katalis ini dapat
berupa cair atau padatan (granular) . Umumnya produk yang dihasilkan
mempunyai angka oktan berkisar 90-94 ON .
Suatu proses dalam industry perminyakan yang bertujuan untuk mengubah
struktur hidrokarbon yang mempunyai angka oktan rendah menjadi hidrokarbon
angka oktan tinggi . Senyawa hidrokarbon angka oktan rendah umumnya berupa
hidrokarbon normal parafin , sedangkan senyawa hidrokarbon oktan tinggi berupa
naften dan aromat , gasoline yang dihasilkan mempunyai angka oktan berkisar
anatara 94-100 ON .
3. Proses Isomerisasi
Adalah proses yang bertujuan untuk menghasilkan komponen gasoline
oktan tinggi dengan cara mengubah N-pentana dan N-Heksana masing – masing
menjadi Iso-pentana dan Iso-heksana . Umumnya isomerisasi dilakukan dengan
mengubah N-pentana (ON 61,7) menjadi Iso-pentana (ON 92,6) dan N-heksana
(ON 34,0) menjadi Iso-heksana ( 2,3 dimethyl Butana ON 103,5) atau mengubah
butana menjadi iso butana . Proses reaksi terjadi dengan menggunakan platina dan
asam klorida .
4 . Proses Alkilasi
Adalah proses dalam industry perminyakan yang bertujuan untuk
menghasilkan komponen gasoline oktan tinggi dengan cara penggabungan olefin
dan parafin . Proses ini mereaksikan antara iso butana dan olefin dengan
menggunakan katalis alumunim klorida dan asam klorida atau menggunakan asam
sulfat . Komponen gasoline yang dihasilkan dari proses alkilasi ini disebut alkiat
5 . Proses Polimerisasi
Adalah proses penggabungan olefin menjadi poliolefin degan berat
molekul besar dalam trayek didih cair gasoline Olefin yang digabung adalah
propilen menghasilkan polipropilena, n-butilena atau isobutulena menghasilkan
polimer butilena atau gabungan propilena dan butilena. Polimer yang dihasilkan
disebut polimer gasolin disingkat poligasoline. Tujuan proses ini adalah untuk
mendapatkan produk gasoline dengan angka oktan yang tinggi.
6 . Pencampuran (Blending)
Adalah pencampuran dari dua komponen atau lebih yang berbeda angka
oktannya yang bertujuan untuk mendapatkan angka oktan yang di kehendaki .
Agar kualitas produk hasil blending memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan ,
maka harus dilakukan uji laboratorium .Yang kemudian diikuti dengan
penambahan zat aditif.
2.6 Karakteristik Bensin 88
Penggunaan bensin harus aman , tidak membahayakan manusia , tidak
merusak mesin , harus efesien dalam penggunaannya serta tidak menimbulkan
pencemaran bagi lingkungan . Bensin sebagai bahan bakar pada mesin yang
menggunakan penyalaan api busi , dalam penggunaannya dicampur dengan udara
, dan campuran ini dinyalakan oleh percikan api busi dalam waktu yang tepat .
kesempurnaan pembakaran , bensin secar cepat dapat dilihat dari sifat / spesifikasi
yaitu :
a . sifat mutu pembakaran (ignition quality)
b. sifat penguapan (volatility)
c. sifat pengkaratan (corrosivity)
d. sifat kestabilan (stability) (Rand,S J.2003)
2.6.1 Sifat Pengkaratan
Unsur – unsur dalam bahan bakar mogas diamping hidrokarbon , terdapat
pula unsur – unsur sulfur , nitrogen , halogen , dan logam . Senyawa unsur yang
bersifat korosif adalah sulfur . Senyawa – senyawa sulfur dalam mogas yang
korosif dapat berupa merkaptan , hydrogren sulfide , tiofena . Pada pembakaran
senyawa sulfur akan teroksidasi oleh oksigen dalam udara menghasilkan oksida
sulfur . Bila oksida sulfur ini bereaksi dengan air akan menghasilkan asam sulfat .
Terbentuknya asam sulfat ini dapat bereaksi dengan logam , terutama dalam gas
buang . Oleh karean itu , gasoline harus bebas dari senyawa yang bersifat korosif
sebelum dan sesudah pembakaran .
2S + 2O (udara) ⇾ 2SO
2SO + O (udara) ⇾ 2SO
2SO + 2H O ⇾ 2H SO (korosif)
2.7 Spesifikasi Bensin
Spesifikasi adalah batasan minimum atau maximum suatu produk yang
ditetapkan secara resmi oleh pemerintah . Untuk produk bensin , spesifikasinya
ditetapkan oleh Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi . Penetapan spesifikasi ini
melalui beberapa pertimbangan mengenai kebutuhan ideal bagi kendaraan
bermotor serta kebijaksanaan umum mengenai lingkungan dan keselamatan
masyarakat . Suatu bahan bakar maupun pelumas meliputi / terdiri atas batasan
sifat – sifat dari : uji sifat fisika , kimia dan unjuk kerja mesin . Sedangkan
peralatan dan metode uji , pada umumnya dituntut menggunakan metode standar .
Metode standar yang banyak dipakai antara lain : ASTM (American Society for
Testing and Materials) dan IP (Institue Of Petroleum)
Sifat – sifat bensin yang ditentukan oleh Dirjen Migas antara lain adalah :
1. Harus dapat terbakar secara merata didalam cylinder tanpa adanya
gangguan yang berupa pembakaran yang tidak normal dan detonasi pada
mesin .
2. Mudah terbentuknya campuran antara uap minyak dan udara serta mudah
untuk dinyalakan dalam keadaan dingin .
3. Tidak boleh terlalu mudah menguap , sehingga ketika mesin panas , bensin
didalam saluran bahan bakar akan mendidih , mengakibatkan timbulnya
gelembung – gelembung udara yang akan menganggu aliran bensin
menuju ruang bakar yang berupa sumbatan uap (vapor lock) .
4. Tidak meninggalkan getah (gum) pada sistem penyimpanan , penyaluran
5. Harus tahan disimpan dalam waktu yang cukup lama tanpa mengalami
perubahan kimia dan tidak membentuk getah .
6. Harus cukup bersih , tidak menimbulkan pengkaratan dengan logam lain .
2.7.1 Merkaptan Sulfur ( Uji Doctor Test IP-30 )
Salah satu pengujian atau metode yang digunakan dalam menentukan
mutu kualitas produk bensin salah satunya dengan menggunakan metode Uji
Doctor Test IP-30 yang bertujuan untuk menentukan secara kualitatif ada atau
tidaknya senyawa – senyawa belerang dalam bentuk merkaptan. Metode ini juga
dapat digunakan untuk menentukan ada atau tidaknya senyawa hidrogen sulfida.
Analisa merkaptan dapat dilihat dengan cara mecampurkan bensin dengan larutan
sodium plumbit dan menambahkan serbuk sulfur yang mana hasilnya ditandai
dengan perubahan warna pada sulfur yang mengambang diantara lapisan sampel
dengan larutan atau perubahan pada kedua fase zat tersebut .
Merkaptan adalah komponen sulfur organik . Secara kimiawi dia berupa
komponen yang terdiri dari senyawa hidrokarbon yang mengikat gugus –SH.
Merkaptan sulfur dibatasi karena sifat korosinya terhadap tembaga dan cadmium
serta bau yang tidak sedap . Baik merkaptan sulfur maupun senyawa korosif yang
kompleks lain nya juga dibatasi penggunaannya . (Annual Book ASTM standard
2.7.2 Merkaptan sulfur ( ASTM D-3227 )
Merkaptan sulfur adalah senyawa hidrokarbon , dimana satu atom karbon
terikat dengan atom sulfur dan atom hidrogen dengan simbol RSH .Kandungan
sulfur dalam minyak bumi sangat penting untuk diketahui , yang berguna untuk
menentukan proses treating dan pengolahan minyak bumi dan produk – produk
distilasinya . Semakin rendah kandungan sulfur semakin baik bahan bakar tersebut
. Kandungan sulfur yang tinggi memerlukan prosedur pengolahan yang lebih
kompleks untuk menghasilkan produk yang memenuhi kualitas yang diinginkan
.(Anonim, 2002)
Metode ASTM D-3227 adalah metoda uji secara kuantitatif merkaptan
yang ditetapkan dengan metode potensiometri, dimana titik ekuivalen ditunjukkan
oleh lonjakan perubahan potensial . Dibandingkan titrasi indikator , titrasi
potensiometri lebih memberikan hasil yang akurasinya lebih tinggi .Prinsip kerja
dari metoda ini sejumlah sampel yang bebas dari H S dilarutkan dalam solvent
Na-asetat alkholik dititrasi secara potensiometri dengan larutan standart perak
nitrat menggunakan elektroda glass dengan kondisi tersebut ,merkpatan sulfur
diendapkan sebagai merkaptida perak dan titik akhir titrasi ditunjukkan oleh
perubahan potensial . Terdapatya merkaptan dalam produk akan menyebabkan
bau , mempunyai pengaruh kurang baik terhadap elastomer sistem bahan bakar
dan korosif terhadap komponen sistem bahan bakar .(Annual Book ASTM
