PUSAT PENDIDKAN DAN PELATIHAN MINYAK DAN GAS BUMI
(PUSDIKLAT MIGAS)
C E P U
disusun oleh:
Ir. Kardjono SA, MT
PROSES PENGOLAHAN
MINYAK DAN GAS BUMI
KATA PENGANTAR
Menyadari akan pentingnya catatan materi perkuliahan di dalam kegiatan proses belajar-mengajar, maka dengan memanjatkan puji syukur dihadapan Tuhan Yang Maha Esa, penulis telah menyelesaikan penyusunan satu buah catatan lagi untuk yang kesekian kalinya sebagai sajian materi perkuliahan dalam bidang studi Pengetahuan Industri Migas dan Aplikasinya yang terfokus pada Proses Pengolahan Migas. Di dalam catatan ini penulis mencoba menguraikan dasar-dasar berbagai macam proses pengolahan migas secara garis besar.
Kepada para pembaca saya harapkan memaklumi akan segala kekurangan yang ada pada tulisan ini, dan dengan senang hati jika kiranya sumbang saran dari para pembaca dapat saya terima sebagai bahan untuk penyempuranaannya.
Mudah-mudahan tulisan yang sederhana ini dapat memberikan manfaat dan dapat dikembangkan terutama oleh para mahasiswa yang ingin mempelajari bidang studi ini.
Cepu, Juli 2006
Penyusun,
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
BAB 1: PENDAHULUAN 1
1. U M U M 1
2. SEKTOR EKSPLORASI DAN PRODUKSI 1
3. SEKTOR PENYEDIAAN ENERGI DOMESTIK 2
4. SEKTOR PERDAGANGAN MIGAS INTERNASIONAL 3
5. SEKTOR PRODUKSI NON-BBM ATAUPUN PETROKIMIA 4
BAB 2: DASAR-DASAR PERHITUNGAN TEKNIK 6
1. SISTEM SATUAN 6
1.1. Sistem satuan SI 6
1.2. Sistem satuan CGS 7
1.3. Sistem satuan FPS 8
1.4. Satuan-satuan persamaan yang homogen dimensinya 8
2. CARA MENYATAKAN SUHU DAN KOMPOSISI 10
2.1. Mole dan berat atau massa 11
2.2. Satuan konsentrasi liquida 12
3. DENSITAS DAN SPECIFIC GRAVITY 12
3.1. Densitas (kerapatan) 12 3.2. Specific gravity (SG) 13 3.2.1. Skala Baume 13 3.2.2. Skala API 14 3.2.3. Skala Twaddell 14 4. NERACA BAHAN 14
4.1. Neraca Bahan Sederhana 15
4.2. Neraca Bahan Bertingkat 16
4.3. Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle 18
5.1. Neraca Panas pada HE 19
5.2. Neraca Panas pada Kolom Distilasi 20
BAB 3: CRUDE OIL & HASIL-HASILNYA 22
1. U M U M 22
2. SIFAT-SIFAT UMUM MINYAK BUMI 23
3. KOMPOSISI MINYAK BUMI 23
4. KOMPOSISI ELEMENTER CRUDE OIL 28
5. HASIL-HASIL PENGOLAHAN CRUDE OIL 28
6. MACAM-MACAM PROSES PENGOLAHAN MIGAS 33
BAB 4: CRUDE OIL DESALTING 35
1. U M U M 35
2. DESALTING 36
3. ELECTRICAL DESALTER 37
4. VARIABEL OPERASI DESALTING 37
5. PENGALAMAN OPERASI 40
6. CHEMICAL DESALTING 43
7. NETRALISASI HCl 43
BAB 5: DISTILASI 44
1. U M U M 44
2. MACAM-MACAM PROSES DISTILASI 46
3. PERALATAN UTAMA DI DALAM UNIT DISTILASI 46
4. VARIABEL PROSES 48
4.1. Suhu 49
4.2. Tekanan 49
4.3. Laju alir (Flow rate) 50
4.4. Tinggi permukaan cairan (level) 51
5. TEKANAN DAN HUKUM GAS IDEAL 51
5.1. Tekanan 51
5.3. Campuran Gas Ideal 56
6. PROSES DAN PERALATAN DISTILASI 63
6.1. Jenis Kolom Distilasi 65
6.2. Peralatan Pokok dan Operasinya 66
6.3. Operasi Dasar dan Terminologi 67
6.4. Internal Colums 68
6.4.1. Tray dan Plate 68
6.4.2. Packing 72
6.5. Reboilers 73
7. DASAR-DASAR DISTILASI 75
7.1. Tekanan uap dan titik didih 75
7.2. Diagram titik didih 76
7.3. Volatilitas relative 77
7.4. Kesetimbangan uap-cairan 78
7.5. Titik Dididh dan Titik Embun 81
8. PERANCANGAN KOLOM DISTILASI 81
8.1. Metoda McCabe-Thiele 82
8.2. Garis operasi untuk bagian rektifikasi 82
8.3. Garis operasi untuk bagian pelucutan 84
8.4 Garis kesetimbangan dan garis operasi 85
8.5. Jumlah tray 86
8.6. Garis umpan (garis q) 88
8.7. Pengaruh jumlah tray 89
9. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI OPERASI KOLOM 92
9.1. Kondisi umpan 92
9.2. Kondisi reflux 92
9.3. Kondisi aliran uap 93
9.4. Diameter kolom 95
9.5. Keadaan tray/packing 95
9.6. Kondisi cuaca 95
1. U M U M 96
2. MACAM-MACAM PROSES EKSTRAKSI 98
2.1. Ekstraksi Edeleanu 99
2.2. Ekstraksi Furfural 100
2.3. Ekstraksi Udex 101
2.4. Ekstraksi Propane Deasphalting 102
2.5. Distilasi Ekstraktif 104
3. KESETIMBANGAN DALAM EKSTRAKSI 105
4. NERACA MASSA 110
BAB 7: ABSORPSI 114
1. U M U M 114
2. PRINSIP OPERASI ABSORPSI 115
3. MACAM-MACAM PROSES ABSORPSI 115
4. HYDROGEN SULFIDE REMOVAL 117
4.1. Amine Process 118
4.2. Sodium Carbonate Process 120
4.3. Jenis Proses yang lain 122
4.3.1. Potasium Carbonate Process 122
4.3.2. Iron Oxide Process 123
4.3.3. Sodium Phenolate Process 123
4.3.4. Tripotassium Phosphate Process 123
5. CARBON DIOXIDE REMOVAL 124
6. ABSORPSI DAN STEAM STRIPPING 124
6.1. Prinsip Dasar Absorpsi 124
6.2. Prinsip Dasar Steam Stripping 130
BAB 8: ADSORPSI 135
1. U M U M 135
2. PRINSIP OPERASI ADSORPSI 136
3. MACAM-MACAM ADSORBENT 137
3.2. Non-Activated-Carbon 138
3.3. Sifat-Sifat Granular Activated Carbon 140
4. MACAM-MACAM ADSORPSI 142
4.1. Adsorpsi Fisika 142
4.2. Adsorpsi kimia 142
5. ADSORPSI ISOTHERMIS (FREUNDLICH) 143
6. ANALISA TIME SERIES (TREND) 145
6.1. Hal-hal yang harus diperhatikan 145
6.2. Cara-cara menentukan trend 145
6.3. Menentukan Kurva Regresi 147
BAB 9: KRISTALISASI 153 1. U M U M 153 2. STRUKTUR KRISTAL 153 2.1. Cubic Structures 155 2.2. Closest Packing 156 2.3. Sistem Kristal 157 3. KESETIMBANGAN FASE 161 4. PROGRESSIVE FREEZING 163 5. METODA KRISTALISASI 164 BAB 10: CRACKING 166 1. U M U M 166 2. THERMAL CRACKING 166
2.1. Thermal Cracking Unit 168
2.2. Visbreaking 172
2.3. Coking 174
2.3.1. Delayed Coking 175
2.3.2. Fluid Coking 176
3. CATALYTIC CRACKING AND CATALYSIS 178
3.1. Fixed-Bed Catalytic Cracking 189
3.3. Fluid Catalytic Cracking (FCC) 194
3.4. Model IV Fluid Catalytic Cracking 197
3.5. UOP Fluid Catalytic Cracking 199
3.6. Texaco Fluid Catalytic Cracking 201
3.7. Gulf Catalytic Cracking 203
3.8. Kellogg Heavy Oil Cracker (HOC) 203
3.9. Hydrocracking 206 BAB 11: REFORMING 210 1. U M U M 210 2. THERMAL REFORMING 210 3. CATALYTIC REFORMING 213 3.1. Katalis 216
3.2. Catalytic Reforming Process 218
BAB 12: POLIMERISASI DAN ALKILASI 225
1. U M U M 225
2. POLIMERISASI 225
2.1. Sulfuric Acid Polymerization 228
2.2. Phosphoric Acid Polymerization 229
3. ALKILASI 231
3.1. Alkilasi dengan katalis sulfuric acid 232
3.2. Alkilasi dengan katalis hydrofluoric acid 234
4. ISOMERISASI 235 4.1. BP. Isomerization Process 237 4.2. Penex Process 238 BAB 13: HYDROTREATING 241 1. U M U M 241 2. DESULFURISASI 241 3. DENITRIFIKASI 242 4. PEMISAHAN OKSIGEN 243
5. PENJENUHAN OLEFIN 244
6. PEMISAHAN HALIDA 244
BAB 1
PENDAHULUAN
1. U M U M
Pada dasarnya Industri Migas di Indonesia yang diperankan oleh Pertamina mempunyai fungsi ganda yang harus dilaksanakan dalam keterpaduan yang optimal. Fungsi ganda tersebut dapat dikelompokan dalam 4 katagori, yakni:
a. Sektor Explorasi dan Produksi b. Sektor Penyediaan Energi Domestik c. Sektor Perdagangan Migas Internasional d. Sektor Produksi Non-BBM ataupun Petrokimia
2. SEKTOR EKSPLORASI DAN PRODUKSI
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas menjaga kesinambungan tersedianya cadangan Sumber Daya Migas, melalui usaha-usaha explorasi untuk mencari cadangan Sumber Daya Migas yang baru maupun usaha-usaha produksi untuk dapat mengambil Migas dari cadangannya sebanyak dan seefektif mungkin. Sektor ini merupakan kegiatan yang paling mendasar, karena merupakan faktor yang menentukan kelestarian dan kesinambungan Industri Migas itu sendiri. Meskipun kawasan Nusantara ini termasuk bumi dan laut, telah terbukti banyak mempunyai cekungan yang mengandung endapan Sumber Daya Migas, tetapi untuk mencari dan memproduksinya secara nyata merupakan usaha besar tersendiri. Terutama disektor eksplorasi, usaha ini merupakan kegiatan resiko tinggi dan menuntut tingkat keahlian teknologi yang semakin tinggi, untuk menemukan dan memproduksi Sumber Daya Migas dari lokasi yang semakin sulit dan terpencil.
Di sektor produksi, meskipun unsur resiko tidak sebesar sektor eksplorasi, tetapi usaha ini memerlukan usaha padat modal dan teknologi. Terlebih pula bila berkenaan dengan lokasi produksi yang sulit ataupun berkenaan dengan usaha
meningkatkan jumlah minyak yang dapat diproduksi dari cadangan tersebut (enhaced recovery).
3. SEKTOR PENYEDIAAN ENERGI DOMESTIK
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memurnikan dan mengolah minyak mentah menjadi bahan bakar minyak (BBM) dan kemudian menyalurkannya keseluruh pelosok Nusantara. Termasuk dalam sektor kegiatan ini juga penyediaan gas alam sebagai bahan bakar di dalam negeri.
Pertamina bekewajiban mengadakan dan menyediakan kebutuhan energi domestik ini dalam jumlah, jenis yang cukup dan dengan harga yang ditetapkan sama diseluruh pelosok Nusantara.
Menyadari kepentingan strategis Nasional atas tersedianya energi ini, maka seluruh biaya modal dan operasi pengadaan energi domestik ini dibiayai sepenuhnya oleh Pemerintah.
Sektor kegiatan ini bukan semata-mata kegiatan mikro-ekonomis bagi Pertamina, karena harga jual bahan bakar minyak (BBM) harus ditetapkan dengan lebih mementingkan daya beli masyarakat.
Untuk sektor ini Pemerintah harus membangun dan mengoperasikan berbagai sarana produksi, transportasi dan distribusi BBM untuk dapat menjangkau penyediaan sarana diseluruh kawasan Nusantara yakni:
- Kilang-kilang minyak
- Tanker pengangkut minyak mentah ataupun produk - Jaringan distribusi
- Semua sarana penunjang kegiatan tersebut
Lebih lanjut sarana-sarana tersebut harus dikembangkan untuk tetap dapat secara efektif melayani kebutuhan BBM yang semakin meningkat.
Kilang-kilang baru harus dibangun untuk memenuhi kebutuhan tambahan kapasitas yang diperlukan, kilang-kilang yang sudah ada harus dimodifikasi untuk melayani perubahan jenis minyak mentah yang diolah ataupun perubahan jenis produk yang diinginkan.
Sarana distribusi tidak lagi dapat dilayani dengan angkutan darat semata-mata, tetapi harus ditunjang dengan jaringan pipa distribusi BBM yang semakin luas. Jumlah tangki-tangki penimbun BBM juga harus selalu ditingkatkan kapasitasnya. Sebagai gambaran kongkrit, pada tahun 1989 biaya operasi pengadaan dan penyediaan BBM sekitar Rp. 9 - 10 trillium setahun. Perlu dicatat bahwa sekitar 70% biaya pengadaan BBM ini adalah merupakan biaya bahan baku minyak mentah, sehingga pasang surut harga minyak didunia sangat mempengaruhi berat ringannya beban Pemerintah atau Pertamina dalam mengadakan dan menyediakan BBM.
Pada dasarnya, kecuali biaya modal, biaya operasi pengadaan BBM ini dibayar kembali dari hasil penjualan BBM. Tetapi dalam kondisi harga minyak mentah yang tinggi, Pemerintah harus menyediakan sejumlah subsidi BBM.
Dalam batas-batas lingkup tugasnya Pertamina telah merintis penggunaan CNG (atau BBG) sebagai pengganti gasoline. Program ini diharapkan pada akhirnya dapat mencapai tujuan penggantian bahan bakar transportasi (gasoline dan diesel) dengan BBG. Sehingga pada gilirannya akan dapat membebaskan sejumlah naphtha dan diesel dari komponen BBM dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku petrokimia atau komoditi eksport.
4. SEKTOR PERDAGANGAN MIGAS INTERNASIONAL
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memperdagangkan Migas ataupun produk-produknya dipasaran Internasional untuk memperoleh devisa bagi anggaran biaya pembangunan Nasional. Termasuk dalam sektor kegiatan ini adalah kegiatan impor minyak mentah ataupun produk-produknya yang diperlukan untuk melengkapi kebutuhan dalam negeri.
Pertamina berkewajiban memperdagangkan sebagian Migas atau produknya untuk menghimpun dana devisa Pemerintah. Pertamina telah mengekspor berbagai macam komoditi Migas, terutama:
- Minyak mentah - LSWR
- Produk tertentu seperti JP4, JP5. - LNG
- LPG
Dilain pihak Pertamina juga masih harus mengimpor beberapa komoditi Migas yang tidak diproduksi atau tidak cukup diproduksi di dalam negeri, seperti:
- Middle East Crude - Middle Distillate - Fuel Oil jenis khusus
Usaha pengembangan yang dilakukan Pertamina disektor perdagangan Internasional diarahkan pada dua tujuan, yakni:
a. Mengekspor lebih banyak produk dari pada minyak mentah b. Mengurangi keharusan impor sejauh mungkin
5. SEKTOR PRODUKSI NON-BBM ATAUPUN PETROKIMIA
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memproduksi produk-produk bukan BBM yang dimaksudkan untuk memberi nilai tambah bagi Sumber Daya Migas ataupun melaksanakan tugas Pemerintah mengadakan produk-produk tertentu yang diperlukan bagi kebutuhan Nasional. Termasuk dalam sektor ini adalah penyediaan bahan baku untuk Industri Petrokimia maupun dalam hal tertentu pembangunan industri petrokimianya sendiri.
Disamping produk-produk BBM, kilang-kilang Pertamina ataupun sarana produksi lainnya, juga memproduksi produk-produk non BBM ataupun petrokimia.
Sarana-sarana produksi non-BBM atau petrokimia tersebut telah dibangun atas dasar beberapa alasan, yakni:
a. Kegiatan sampingan produksi yang merupakan pemanfaatan peluang yang timbul dari kegiatan pengilangan, seperti produksi wax, polypropylene, petroleum coke, beberapa jenis solvent, LPG, asphalt, lube base oil.
b. Kegiatan produksi non-BBM atau petrokimia yang dirintis Pertamina karena adanya kebutuhan Nasional yang mendesak atas produk tersebut, seperti: PTA (purified terephthelic acid) dan methanol.
Pola pengembangan ini akan tetap dipertimbangkan dimasa depan sebagai bagian perencanaan pengembangan kilang ataupun sebagai pelaksanaan kegiatan produksi yang ditugaskan oleh Pemerintah.
Berlainan dengan produk BBM, untuk kegiatan non-BBM dan Petrokimia ini Pertamina lebih banyak berperan sebagai produsen saja dan tidak berperan sebagai pemasok tunggal. Para konsumen tetap dapat mengimpor (atau memproduksi sendiri) kekurangannya. Hanya untuk beberapa jenis produk yang mempunyai nilai strategis, Pertamina juga bertindak selaku produsen dan pemasok tunggal, seperti halnya lube oil dan LPG.
Sektor kegiatan ini merupakan sektor kegiatan Pertamina dalam kegiatan menunjang pengembangan Industri Petrokimia khususnya ataupun Industri Non-Migas pada umumnya.
Beberapa contoh kongkritnya:
- PTA sebagai penunjang bahan baku industri tekstil - Methanol sebagai penunjang produksi plywood
- Wax sebagai penunjang berbagai industri Non-Migas (packaging, produk kosmetik, dsb.)
- Solvent sebagai penunjang industri kimia - Polypropylene sebagai bahan baku karung - Asphalt sebagai penunjang pembangunan jalan
- Lube oil sebagai penunjang pengembangan industri automotive - Petroleum coke sebagai penunjang produksi logam aluminium - Paraxylene sebagai penunjang produksi PTA
Keempat sektor kegiatan tersebut harus berlangsung secara terpadu, berkesinambungan dan dilaksanakan dengan hasil guna serta daya guna seoptimal mungkin.
BAB 2
DASAR-DASAR PERHITUNGAN TEKNIK
1. SISTEM SATUAN
Ada tiga sistem satuan-satuan dasar yang dipakai didalam ilmu pengetahuan dan keteknikan yakni:
SI = Systeme International d'Unites, yang mempunyai satuan-satuan dasar seperti meter (m), kilogram (kg) dan scond (s), yang disingkat dengan sebutan MKS.
CGS = Centimeter (c) - Gram (g) - Scond (s).
FPS = Foot (ft) - Pound (lb) - Scond (s), yang pada umumnya disebut sebagai satuan Inggris (British Unit).
1.1. Sistem satuan SI
Besaran-besaran dasar yang digunakan didalam sistem SI adalah sebagai berikut: Panjang, dengan satuan meter (m).
Waktu, dengan satuan second (s). Massa, dengan satuan kilogram (kg). Suhu, dengan satuan derajad Kelvin (K).
Satuan-satuan standard lain yang diturunkan dari besaran-besaran dasar tersebut dinataranya adalah:
Gaya, dengan satuan Newton (N). 1 Newton (N) = 1 kg.m/s2
Kerja, energi, panas, dengan satuan Newton-meter (N.m) atau Joule (J). 1 Joule (J) = 1 Newton-meter (N.m) = 1 kg.m2/s2
Tenaga, dengan satuan Joule/second (J/s) atau Watt (W). 1 Joule/second (J/s) = 1 Watt (W)
1 Newton/m2 (N/m2) = 1 Pascal (Pa)
Tekanan dalam satuan atmosfir (atm) adalah bukan suatu satuan standard SI, tetapi hanya digunakan selama periode transisi.
Standard percepatan gravitasi dinyatakan sebagai: 1 g = 9,80665 m/s2
Beberapa awalan-awalan standard untuk mengalikan satuan-satuan dasar adalah sebagai berikut: giga (G) = 109 mega (M) = 106 kilo (k) = 103 centi (c) = 10-2 mili (m) = 10-3 micro (µ) = 10-6 nano (n) = 10-9
Suhu dinyatakan dalam derajad Kelvin (K) sebagaimana satuan yang digunakan didalam sistem SI. Namun dalam praktek secara luas digunakan dengan satuan dalam skala derajad celsius (oC), yang dinyatakan dengan:
t oC = T (K) - 273,15
Ingat bahwa 1 oC = 1 K dalam hal pengukuran beda suhu.
t o C = T K
Standard satuan waktu adalah scond (s), tetapi dapat pula dinyatakan dengan satuan-satuan seperti minut (min), hour (h) atau day (d).
1.2. Sistem satuan CGS
Sistem satuan CGS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut: 1 g massa (g) = 1 X 10-3 kg massa (kg)
1 centimeter (cm) = 1 X 10-2 meter (m)
1 erg = 1 dyn.cm = 1 X 10-7 Joule (J). Standard percepatan gravitasi adalah:
g = 980,0665 cm/s2
1.3. Sistem satuan FPS
Sistem satuan FPS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut: 1 lb massa (lbm) = 0,45359 kg 1 ft = 0,30480 m 1 lb force (lbf) = 4,4482 Newton (N) 1 ft.lbf = 1,35582 Newton.m (N.m) = 1,35582 Joule (J) 1 psia = 6,89476 X 103 Newton/m2 (N/m2) 1,8 oF = 1 K = 1 oC g = 32,174 ft/s2
Faktor proporsionalitas untuk hukum Newton adalah gc = 32,174 ft.lbm/lbf.s2
Faktor gc didalam satuan SI dan CGS adalah 1,0 sehingga gc tidak pernah digunakan didalam perhiungan-perhitungan yang menggunakan satuan SI dan CGS.
1.4. Satuan-satuan persamaan yang homogen dimensinya
Suatu persamaan yang homogen dimensinya adalah suatu satuan yang semua istilahnya mempunyai satuan dasar yang sama. Satuan-satuan tersebut dapat berupa satuan dasar atau satuan yang diturunkan (sebagai contoh, kg/s2.m atau Pa). Suatu satuan yang demikian ini dapat digunakan dengan sistem satuan-satuan yang satuan dasar atau satuan turunannya digunakan didalam persamaan. Tidak ada faktor konversi yang diperlukan jika satuan-satuan yang digunakan telah konsisten.
Perlu diingat bahwa dalam menggunakan persamaan harus hati-hati dan selalu mengeceknya untuk kehomogenan dimensi. Untuk mengerjakannya, suatu sistem satuan harus dipilih apakah akan menggunakan sistem satuan SI, CGS atau FPS. Untuk selanjutnya dimasukkan kedalam masing-masing istilah yang digunakan didalam persamaan.
Contoh 2-1:
Suatu persamaan untuk perpindahan panas dari suatu fluida ke suatu permukaan dinyatakan seperti berikut:
q = h A (Tf - Tw)
dimana : q = laju perpindahan panas (energi/waktu)
h = koefisien perpindahan panas (energi/waktu-luas-suhu) A = luas permukaan
T = suhu
Gunakan satuan SI dan cek jika persamaan tersebut adalah homogen secara dimensi.
Penyelesaian:
Dengan menggunakan kg.m2/s2 ebagai satuan energi yang dipilih dan dengan mensubstitusikan satuan-satuan dasar SI kedalam persamaan energi, maka akan diperolh:
(
)
q kg. m / s s = h kg. m / s s. m . K A m T - T K 2 2 2 2 2 2 f w / /Tampak dari persamaan diatas menunjukkan bahwa satuan yang ada di suku kiri sama dengan yang ada di suku kanan, dan persamaan adalah homogen secara dimensi. Jika diturunkan satuan J untuk energi, maka kedua suku akan mempunyai satuan J/s atau W.
2. CARA MENYATAKAN SUHU DAN KOMPOSISI
Ada dua sekala suhu yang biasa digunakan didalam industri kimia, yaitu derajad Fahrenheit (oF) dan Celsius (oC). Juga sering dijumpai untuk merubah dari satu sekala ke sekala yang lainnya. Keduanya menggunakan titik beku dan titik didih air pada tekanan 1 atmosfir sebagai patokannya. Sering juga dalam menyatakan suhu dengan menggunakan derajad mutlak K (untuk standard SI) atau derajad Rankine (oR) (untuk standard FPS) sebagai pengganti oC atau oF. Tabel 1-1 menunjukkan ekivalensi empat sekala suhu.
Tabel 2-1: Sekala suhu dan ekivalensinya
Celsius o C Fahrenheit o F Kelvin o K Rankin o R
Titik didih air 100 212 373,15 671,7
Titik lebur es 0 32 273,15 491,7
Nol mutlak -273,15 -459,7 0 0
Perbedaan antara titik didih air dan titik leleh es pada 1 atm adalah 100 oC atau 180 oF. Dengan demikian setiap perubahan 1,8 oF sama dengan perubahan 1 oC. Biasanya harga -273,15 oC dibulatkan menjadi -273 oC dan -459,7 dibulatkan menjadi -460 oF. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mengubah sekala suhu dari satu sekala ke sekala yang lain.
o F = 32 + 1,8 (oC) o C = 1/1,8 (oF - 32) o R = oF + 460 o K = oC + 273 Contoh 2-2:
Suatu gas didalam bejana mempunyai suhu 120 oC. Nyatakan suhu tersebut ke dalam sekala oF, oR dan oK
Penyelesaian: o F = 32 + 1,8 (oC) = 32 + 1,8 (120) = 248 oF o R = oF + 460 = 248 + 460 = 708 oR o K = oC + 273 = 120 + 273 = 393 K
2.1. Mole dan berat atau massa
Banyak metoda yang digunakan untuk menyatakan komposisi didalam gas, loquida maupun padatan. Salah satu dari kebanyakan penggunaannya adalah satuan molar, karena hukum reaksi kimia dan gas adalah lebih sederhana untuk menyatakan dalam istilah satuan molar. Satu mol suatu zat murni dinyatakan sebagai jumlah zat yang massanya secara numerik sama dengan berat molekulnya. Oleh karena itu, 1 kgmol methane (CH4) mengandung 16,04 kg massa. Juga untuk 1 lbmol mengandung 16,04 lbm.
Fraksi mol suatu zat adalah jumlah mol zat tersebut didalam suatu campuran dibagi dengan total mol campuran. Demikian halnya untuk fraksi massa, adalah jumlah massa zat tertentu didalam campuran dibagi dengan total massa campuran. Misalkan suatu campuran zat A, B dan C maka fraksi mol dan fraksi massa zat A dapat dinyatakan sebagai berikut:
x = jumlah mol A total mol (A + B + C) w = jumlah masa A total masa (A + B + C) A A Contoh 2-3:
Suatu campuran terdiri dari 50 gram air (B) dan 50 gram NaOH (A). Hitung fraksi massa dan fraksi mol NaOH, juga hitung massa (dalam lbm) NaOH.
Penyelesaian:
Total massa campuran = 50 + 50 = 100 gram. wA (fraksi massa NaOH) = 50/100 = 0,5
Jumlah mol H2O = 50/18,02 = 2,78 mol Jumlah mol NaOH = 50/40 = 1,25 mol
Total mol campuran = 2,78 + 1,25 = 4,03 mol xA (fraksi mol NaOH) = 1,25/4,03 = 0,31 Massa A (dalam lbm) = (50 g)/(453,6 g/lbm = 0,1102 lbm
2.2. Satuan konsentrasi liquida
Secara umum jika suatu liquida dicampur dengan liquida lain yang dapat bercampur, maka komposisi liquida tersebut dinyatakan dalam persen berat atau persen massa.
Cara-cara lain untuk menyatakan konsentrasi suatu komponen didalam larutan adalah sebagai berikut:
Molaritas = Jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan. Molalitas = Jumlah mol zat terlarut tiap 1000 gram larutan. Normalitas = Jumlah grek zat terlarut tiap liter larutan. (grek = grol/valensi).
Metoda yang paling umum untuk menyatakan konsentrasi per satuan volume adalah densitas (kg/m3, g/cm3, atau lbm/ft3). Sebagai contoh densitas air pada 277 K (4oC) adalah 1000 kg/m3 atau 62,43 lbm/ft3. Kadang-kadang densitas larutan dinyatakan sebagai specific gravity, yaitu yang menyatakan densitas larutan pada suhu tertentu dibagi dengan densitas suatu zat acuan (biasanya air) pada suhu tertentu. Jika sebagi zat acuan adalah air pada 277 K, maka specific gravity dan densitas zat adalah sama.
3. DENSITAS DAN SPECIFIC GRAVITY 3.1. Densitas (kerapatan)
Densitas (kerapatan) adalah menyatakan jumlah masa zat persatuan volumenya. Simbul = ρ
3.2. Specific gravity (SG)
Specific gravity (SG) adalah perbandingan densitas suatu fluida pada suhu tertentu terhadap densitas fluida standar (untuk cairan biasanya air) pada suhu tertentu.
SG = densitas zat
densitas zat standard
Untuk gas: p V = n R T karena: n = m/M
p V = (m/M) R T ρ = m/V
ρ = (p M)/(R T) dimana:
p = tekanan, atm, psia V = volume, liter, ft3
n = jumlah mol, kgmol, lbmol m = massa, kg, lbm
M = berat molekul T = suhu, oK, oR
R = konstanta gas yang harganya 0,08206 (liter.atm)/(mol.oK) = 10,7315 (psia.ft3)/(lbmol.oR)
Sebagai zat standard, untuk cairan dipakai air sedangkan untuk gas dipakai hidrogen kering atau udara kering. Karena perubahan densitas zat dan perubahan densitas air terhadap perubahan suhu tidak sama, maka pada umumnya specific gravity yang ditetapkan selalui disertai keterangan suhu. Sebagai contoh misalnya:
SG60/60 = SG pada suhu zat 60oF dan suhu air 60oF SG60/77 = SG pada suhu zat 60oF dan suhu air 77oF
3.2.1. Skala Baume
Antoine Baume pada tahun 1768 telah membuat dua macam hydrometer yang satu untuk cairan yang lebih ringan dari air dan yang satu lainnya untuk cairan yang
lebih berat dari air. Skala tersebut linier dan dikenal dengan istilah derajad Baume (oBe). Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:
o
o o
o
o o
Be = 140
SG 60 F / 60 F - 130 (untuk cairan lebih ringan dari air)
Be = 145 - 145
SG 60 F / 60 F (untuk cairan lebih berat dari air)
3.2.2. Skala API
American Petroleum Institute telah mengeluarkan skala gravity khusus untuk produk-produk minyak bumi. Skalanya dinyatakan dalam oAPI dan khusus untuk cairan yang lebih ringan dari air yang ditetapkan berdasarkan persamaan sebagai berikut: o o o API = 141,5 SG 60 F / 60 F - 131,5 3.2.3. Skala Twaddell
Skala Twaddell yang digunakan di England hanya berlaku untuk cairan yang lebih berat dari air. Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:
(
)
o o o
Tw = 200 SG 60 F / 60 F - 1
4. NERACA BAHAN
Salah satu hukum dasar pengetahuan fisika adalah konservasi masa. Hukum tersebut dinyatakan secara sederhana, bahwa masa tidak dapat di hasilkan atau dimusnahkan (sudah barang tentu tidak termasuk nuclear atau reaksi atom). Oleh karena itu masa (atau berat) semua bahan yang memasuki proses harus sama dengan total masa yang meninggalkan plus masa yang terakumulasi di dalam proses.
Input = Output + Akumulasi
Dalam kebanyakan kasus, proses yang ditinjau dalam keadaan steady atau dengan kata lain tidak ada akumulasi di dalam proses. Dengan demikian persamaan di atas menjadi
Input = Output
4.1. Neraca Bahan Sederhana
Di dalam neraca bahan sederhana ini dianggap tidak terjadi reaksi kimia sehingga perhitungannya sangat sederhana karena tidak terjadi pembentukan senyawa baru. Satuan-satuan yang digunakan dalam persamaan harus konsisten agar tidak terjadi kesalahan dalam perhitungan.
Untuk menyelesaikan persoalan-persoalan neraca bahan disarankan dilakukan dengan suatu urutan langkah-langkah yang telah ditetapkan seperti berikut:
(1). Sketch suatu diagram proses secara sederhana, yaitu dengan menggunakan box diagram yang menunjukkan masing-masing aliran keluar maupun masuk dengan menggunakan anak panah dan dilengkapi dengan keterangan mengenai komposisi, suhu, laju alir, dan sebagainya. Semua data yang terlibat harus tercantum dalam diagram tersebut.
(2). Tuliskan persamaan kimia jika ada
(3). Pilih basis yang digunakan untuk perhitungan.
(4). Buat suatu neraca bahan. Neraca bahan dapat berbentuk neraca total dan neraca komponen.
Jenis proses yang tidak mengalami reaksi kimia adalah drying, eveporation, dilution, distilation, extraction, dan sebagainya. Dalam persoalan seperti ini dapat dipecahkan dengan dengan menetapkan neraca bahan yang mengandung besaran-besaran yang tidak diketahui dan menyelesaikan persaman untuk besaran-besaran-besaran-besaran yang tidak diketahui.
F (A,B) XFA L, XLA V, XVA
Gambar (2-1): Neraca Bahan Sederhana
Neraca Total: F = V + L → L = F - V
(
)
Neraca Komponen A: F. X = V. X + L. X F. X = V. X + F. X - V. X V = F. X - X X - X FA VA LA FA VA LA LA FA LA VA LA4.2. Neraca Bahan Bertingkat
Neraca bahan bertingakat sebagaimana kebanyakan dalam proses distilasi secara skematis ditunjukkan dalam Gambar (2-2). Melalui proses bertingkat diharapkan proses pemisahan akan dapat menghasilkan produk (top product maupun bottom product) dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi.
Neraca Bahan di sekitar kolom 1:
Neraca Total:
(
)
Neraca Komponen A: F. X = V. X + L. X F. X = V. X + F. X - V. X V = F. X - X X - X FA VA LA FA VA LA LA FA LA VA LA V, XVA F (A,B) XFA L, XLA 2 L1, XLA1 V1, XVA1 1Gambar (2-2): Neraca Bahan Bertingkat
Neraca Bahan si sekitar kolom 2:
Neraca Total: V = V + L 1 1 → L = V - V 1 1
(
)
Neraca Komponen A: V. X = V . X + L . X V. X = V . X + V. X - V . X V = V. X - X X - X VA 1 VA1 1 LA1VA 1 VA1 LA1 1 LA1
VA LA1
4.3. Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle V, XVA F (A,B) XFA L, XLA 2 L1, XLA1 V1, XVA1 1
Gambar (2-3): Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle
Neraca Bahan di sekitar Kolom 1:
Neraca Total: F = V + L 1 → L = F - V 1
(
)
Neraca Komponen A: F. X = V . X + L. X F. X = V . X + F. X - V . X V = F. X - X X - X FA 1 VA1 LA FA 1 VA1 LA 1 LA 1 FA LA VA1 LANeraca Bahan di sekitar Kolom 2:
Neraca Total: V = V + L 1 1
(
)
Neraca Komponen A: V. X = V . X + L . X V . X + L . X = V . X + L . X L = V . X - X X - X VA 1 VA1 1 LA1 1 VA 1 VA 1 VA1 1 LA1 1 1 VA1 VA VA LA1 5. NERACA PANASDi dalam proses kimia, suatu perhitungan juga dibuat untuk semua panas yang masuk maupun yang meninggalkan sistem. Perhitungan ini dikenal dengan istilah
"Neraca Panas", dan pada umumnya perhitungan-perhitungan yang dibuat didasarkan pada jumlah panas karena jumlah panas tidak berubah meskipun kondisi operasi berubah. Neraca panas adalah merupakan salah satu benrtu neraca energi yang dapat digunakan untuk menghitung perubahan panas yang terjadi pada setiap aliran di dalam sistem. Khusus di dalam neraca panas tidak diperhitungkan (diabaikan) besarnya perubahan energi kinetik, potensial dan lain sebagainya. Jika di dalam suatu sistem tidak terjadi akumulasi panas maka jumlah seluruh panas yang masuk sama dengan jumlah seluruh panas yang meninggalkan sistem.
5.1. Neraca Panas pada HE
Di dalam heat exchanger (HE) yang berlangsung proses perpindahan panas dapat dihitung besarnya laju perpindahan panas dengan menggunakan perhitungan neraca panas.
Sebagai contoh, anggap sebuah double pipe exchanger yang digunakan untuk proses perpindahan panas antara fluida A (fluida panas) dan fluida B (fluida dingin). Panas mengalir dari fluida panas ke fluida dingin selama kedua fluida tersebut berada di dalam HE. Sebagai akibat perpindahan panas, fluida A akan memberikan panas dan fluida B akan menerima panas. Jika di dalam sistem tidak
ada penambahan panas dari luar atau panas lepas keluar maka besarnya panas yang diberikan oleh fluida A sama dengan panas yang diterima oleh fluida B. Karena fluida A melepaskan panas maka suhu fluida A turun atau mengalami perubahan fase dari uap menjadi cair, sedangkan fluida B yang menerima panas suhunya naik atau mengalami perubahan fase dari cair menjadi uap.
Jika: mA = laju alir masa fluida A, kg/jam
HA1 = enthalpy fluida A saat memasuki HE, kcal/kg HA2 = enthalpy fluida A saat meninggalkan HE, kcal/kg mB = laju alir masa fluida B, kg/jam
HB1 = enthalpy fluida B saat memasuki HE, kcal/kg HB2 = enthalpy fluida B saat meninggalkan HE, kcal/kg
maka bentuk persamaan neraca panas di dalam HE adalah sebagai berikut: mA(HA1 - HA2) = mB(HB2 - HB1)
Jika tidak terjadi perubahan fase,
HA1 - HA2 = CpA(tA1 - tA2) HB2 - HB1 = CpB(tB2 - tB1) dimana: CpA = panas jenis fluida A, kcal/kg.oC
CpB = panas jenis fluida B, kcal/kg.oC tA1 = suhu fluida A saat memasuki HE, oC tA2 = suhu fluida A saat meninggalkan HE, oC tB1 = suhu fluida B saat memasuki HE, oC tB2 = suhu fluida B saat meninggalkan HE, oC
5.2. Neraca Panas pada Kolom Distilasi
Seperti halnya pada neraca bahan, neraca panas pada suatu sistem yang mana terjadi perubahan komposisi komponen-komponen di dalam aliran maka untuk pemecahannya dapat dilakukan dengan cara membuat neraca panas keseluruhan dan neraca panas komponen-komponennya. Untuk distilasi sederhana, bentuk neraca panas dapat dinyatakan dalam persamaan seperti berikut:
Neraca bahan keseluruhan
F.HF = D.HD + R.HR atau
F.HF = FA.HFA + FB.HFB
Neraca bahan komponen A
FA.HFA = DA.HDA + RA.HRA atau
F.wFA.HFA = D.wDA.HDA + R.wRA.RA
Neraca bahan komponen B
FB.HFB = DB.HDB + RB.HRB atau
BAB 3
CRUDE OIL & HASIL-HASILNYA
1. U M U M
Crude oil (minyak mentah) adalah merupakan suatu campuran senyawa hidrokarbon yang tidak uniform. Sifat-sifatnya amat bervariasi dari ladang minyak yang satu ke ladang yang lain, bahkan dari sumur yang satu ke sumur yang lain meskipun dalam satu ladang.
Karena crude oil mempunyai komposisi kimia yang praktis jumlahnya tak terhingga, maka didalam mengklasifikasikan crude oil hingga saat ini dilakukan dengan menggunakan metoda pendekatan. Adapun metoda yang biasa digunakan adalah seperti berikut:
a. Klasifikasi berdasarkan API Gravity
Metoda ini digunakan karena ada kecenderungan bahwa jika API gravity crude oil tinggi maka crude oil tersebut mengandung fraksi ringan dalam jumlah yang besar. Oleh karena itu crude oil yang mempunyai API gravity yang tinggi harga pasarannya lebih tinggi, sebab banyak mengandung fraksi ringan (seperti gasoline dan kerosene) sedangkan residunya relative sedikit.
Berdasarkan API gravity, maka crude oil dibagi dalam 5 jenis:
Jenis API Gravity
Ringan > 39,0 Ringan-sedang 39,0 - 35,0 Berat-sedang 35,0 - 32,1 Berat 32,1 - 24,8 Sangat berat < 24,8 131,5 SG 141,5 = API 60/60 °
b. Klasifikasi berdasarkan kandungan parafin dan aspal
Menurt klasifikasi ini maka crude oil dibagi menjadi 4 golongan seperti berikut:
- Crude oil dasar parafin - Crude oil dasar aspal - Crude oil dasar campuran - Crude oil dasar aromatik.
2. SIFAT-SIFAT UMUM MINYAK BUMI
Walupun crude oil mempunyai komposisi yang berbeda, tetapi berdasarkan golongan tertentu didapat sifat-sifat umumnya seperti berikut:
Sifat-sifat Dasar parafin Dasar naften
API gravity Tinggi Rendah
Kandungan nafta Rendah Tinggi
Angka oktan Rendah Tinggi
Titik asap kerosene Tinggi Rendah
Angka cetan solar Tinggi Rendah
Titik tuang minyak pelumas Tinggi Rendah
Indeks viskositas Tinggi Rendah
3. KOMPOSISI MINYAK BUMI
Pada dasarnya minyak bumi terdiri dari dari senyawa hidrokarbon dan non hidrokarbon yang dibagi seperti berikut:
a. Senyawa hidrokarbon
Senyawa hidrokarbon yang terkandung didalam minyak bumi jumlahnya relatif lebih banyak. Walupun demikian senyawa hidrokarbon tersebut dapat dibagi dalam 5 golongan, yaitu:
- Senyawa olefin - Senyawa diolefin - Senyawa naften
- Senyawa Aromat
a.1. Senyawa parafin
Senyawa parafin adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan rantai lurus yang mempunyai rumus molekul CnH2n+2 dan pada umumnya mempunyai sifat seperti berikut:
- Stabil pada suhu kamar.
- Tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat, larutan alkali pekat, asam nitrat, ataupun oksidator kuat seperti asam kromat, kecuali senyawa yang mempunyai atom karbon tersier.
- Bereaksi lambat dengan Khlor dengan bantuan sinar matahari. - Bereaksi dengan Khlor dan Brom dengan bantuan katalisator.
Senyawa parafin dengan 4 buah atom karbon atau kurang berupa gas pada suhu kamar dan tekanan atmosfir. Metana dan etana merupakan gas alam, sedangkan propana, butana dan isobutana merupakan komponen utama LPG (Liquified Petroleum Gas).
Senyawa parafin dengan 5 sampai 15 atom karbon berupa cairan pada suhu kamar dan tekanan atmosfir dan terdapat dalam fraksi nafta, bensin, kerosene, solar dan minyak bakar. Sedangkan yang dengan atom karbon lebih dari 15 pada suhu kamar dan tekanan atmosfir berbentuk kristal dan terdapat pada minyak parafin (wax).
a.2. Senyawa monoolefin
Senyawa olefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul CnH2n yang mempunyai sebuah ikatan rangkap dua.
Olefin tidak terdapat didalam crude oil, tetapi mungkin terbentuk pada saat proses pengolahannya. Karena mempunyai ikatan rangkap maka olefin sangat reaktif dan
merupakan bahan dasar utama industri petrokimia seperti ethylene (C2H4) dan propylen (C3H6).
a.3. Senyawa diolefin
Senyawa diolefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul CnH2n-2 yang mempunyai dua buah ikatan rangkap. Senyawa ini juga tidak terdapat didalam crude oil, tetapi terbentuk pada saat proses pengolahannya. Diolefin tidak stabil dan akan berpolimerisasi membentuk gum (damar).
a.4. Senyawa naften
Senyawa naften adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rumus molekul CnH2n. Senyawa ini sering disebut senyawa sikloparafin karena sifat kimianya sama dengan sifat kimia hidrokarbon parafin hanya saja struktur molekulnya melingkar. Senyawa hidrokarbon naften yang terdapat dalam crude oil adalah siklopentan dan sikloheksan, yang terdapat dalam fraksi nafta dan fraksi lain dengan titik didih tinggi.
a.5. Senyawa aromat
Senyawa aromat adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul CnH2n-6 dan ikatan rantainya melingkar. Senyawa ini mempunyai sifat kimia reaktif mudah teroksidasi menjadi asam dan pada kondisi operasi tertentu dapat mengalami substitusi maupun adisi. Hanya sedikit sekali crude oil yang mengandung senyawa aromat dengan titik didih rendah.
b. Senyawa non hidrokarbon
Senyawa non hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi dan produk-produknya adalah senyawa organik yang mengandung belerang, oksigen, nitrogen dan logam-logam.
b.1. Senyawa belerang
Kadar belerang dalam minyak bumi bervariasi antara 0,04% - 6,0% berat. Minyak (crude oil) Indonesia terkenal sebagai minyak bumi berkadar belerang sangat rendah, pada umumnya kurang dari 1 %.
Distribusi belerang didalam fraksi-fraksi minyak bumi makin bertambah besar dengan makin bertambah beratnya fraksi tersebut. Senyawa belerang yang terdapat dalam minyak bumi sangat kompleks dan umumnya tidak stabil terhadap pemanasan. Senyawa belerang ini selama dalam proses pengolahan akan pecah membentuk asam sulfida serta senyawa belerang yang lebih sederhana.
Senyawa belerang dalam minyak bumi dan produk-produknya menimbulkan beberapa kerugian, yaitu:
* Pencemaran udara
Pencemaran udara disebabkan oleh beberapa senyawa belerang yang berbau tidak enak. Senyawa tersebut mempunyai titik didih rendah, yaitu H2S, SO2 dalam gas hasil pembakaran, RSH sampai dengan 6 atom karbon dalam metil disulfida. Pencemaran udara juga terjadi karena gas SO2 yang terlarut dalam kabut yang dikenal dengan nama smog dan terdapat di kota-kota industri yang berkabut. Gas hidrogen sulfida disamping mempunyai bau tidak enak juga beracun.
* Korosi
Korosi yang disebabkan oleh senyawa-senyawa belerang terjadi pada suhu diatas 300 oF. Korosi ini akan merusakkan alat-alat pengolahan, khususnya alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi.
Senyawa belerang yang bersifat korosi pada suhu rendah adalah hidrogen sulfida, beberapa senyawa alkil sulfida dan alkil disulfida serta merkaptan yang mempunyai titik didih rendah.
Beberapa contoh peristiwa-peristiwa korosi yang disebabkan oleh senyawa belerang diantara adalah:
- Hidrogen sulfida dalam udara lembab akan mengubah besi menjadi besi sulfida yang rapuh.
- Dalam udara lembab gas belerang oksida dalam gas hasil pembakaran akan merusakkan cerobong baja dan saluran pembuangan gas hasil pembakaran.
* Menurunkan susceptibility bensin
Susceptibility bensin terhadap TEL (Tetra Ethyl Lead) yaitu pengaruh terhadap kemampuan TEL dalam menaikkan angka oktan yang diukur dalam mililiter TEL
untuk setiap US gallon bensin. Jika bensin mempunyai kandungan belerang yang cukup tinggi maka akan memerlukan lebih banyak TEL untuk menaikkan angka oktannya, berarti memerlukan biaya yang lebih tinggi dari pada bensin yang kandungan belerangnya rendah.
b.2. Senyawa oksigen
Kadar oksigen dalam minyak bumi bervariasi dari sekitar 0,1 sampai 2 % berat. Oksidasi minyak bumi dapat terjadi karena kontak yang terlalu lama dengan udara.
Oksigen terutama terdapat sebagai asam organik yang terdistribusi dalam semua fraksi, dengan konsentrasi tertinggi pada fraksi minyak fase gas. Asam organik tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan sebagian kecil sebagai asam alifatik. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan berbau tidak enak. Pada umumnya senyawa oksigen yang ada didalam minyak bumi tidak menimbulkan masalah yang serius.
b.3. Senyawa nitrogen
Kadar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, berkisar antara 0,01 sampai 2,0 % berat.
Minyak yang mempunyai kadar belerang dan aspal yang tinggi biasanya juga mempunyai kadar nitrogen yang tinggi. Senyawa nitrogen terdapat dalam semua fraksi minyak bumi, tetapi konsentrasinya akan semakin tinggi dalam fraksi-fraksi yang mempunyai titik didih tinggi.
Kerugian yang diakibatkan oleh adanya senyawa nitrogen dalam minyak bumi adalah:
- Menurunkan aktifitas katalis yang digunakan dalam proses perengkahan, reforming, polimerisasi dan isomerisasi.
- Jika didalam kerosene terdapat senyawa nitrogen maka warnanya yang jernih akan berubah kemerahan dengan bantuan sinar matahari.
- Senyawa nitrogen dalam bensin akan mempercepat pembentukan damar dalam karburator.
- Menyebabkan terjadinya endapan lumpur dalam minyak bakar selama penyimpanannya.
b.4. Senyawa logam
Praktis semua logam terdapat dalam minyak bumi, tetapi karena jumlahnya sangat kecil maka pada umumnya tidak menimbulkan persoalan. Kecuali beberapa logam seperti besi, nickel, vanadium dan arsen bersifat racun terhadap beberapa katalis. Logam vanadium bisa menurunkan mutu barang pecah-belah dalam industri keramik.
Dalam distilasi crude oil, logam-logam cenderung berkumpul dalam fase residu.
4. KOMPOSISI ELEMENTER CRUDE OIL
Walaupun crude oil mempunyai komposisi kimia dan sifat fisis yang sangat beragam, tetapi mempunyai daerah komposisi elementer yang sempit. Komposisi elementer crude oil adalah sebagai berikut:
Komposisi Prosentase Karbon 83,00 - 87,00 Hidrogen 11,00 - 15,00 Belerang 0,04 - 6,00 Oksigen 0,10 - 2,00 Nitrogen 0,01 - 2,00 Logam 0,00 - 0,10
5. HASIL-HASIL PENGOLAHAN CRUDE OIL
Dari pengolahan crude oil dihasilkan berbagai macam produk yang berupa minyak cair maupun gas. Minyak dan gas hasil pengolahan didapatkan dari rentetan proses-proses pengolahan dan proses pencampuran untuk mendapatkan
produk minyak sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan oleh sarat-sarat penggunaannya.
Adapun produk yang dihasilkan dari pengolahan crude oil adalah:
a. Liquified Petroleum Gas (LPG)
Liquified Petroleum Gas (LPG) pada umumnya terdiri dari komponen-komponen utama propana dan butana yang dicairkan pada suhu kamar dan tekanan sedang (95 psi).
LPG mengandung sejumlah kecil zat aroma yang sengaja diberikan untuk mengetahui adanya kebocoran.
LPG banyak digunakan untuk:
- Bahan bakar rumah tangga dan industri.
- Bahan bakar mesin-mesin internal combustion. - Bahan baku industri petrokimia.
b. Motor gasoline (mogas)
Motor gasolin (mogas) yang sehari-hari disebut bensin adalah campuran kompleks senyawa hidrokarbon yang mempunyai trayek titik didih antara 40 - 200 oC dan dipergunakan sebagai bahan bakar motor-motor yang menggunakan busi (spark ignation engines).
Di Indonesia menghasilkan 2 macam gasoline:
- Bensin premium dengan angka oktan minimum 87 dan diberi warna kuning sebagai warna pengenalnya.
- Premix sebagai pengganti bensin super dengan angka oktan minimum 98 dan diberi warna merah sebagai warna pengenalnya.
Sifat-sifat yang paling penting untuk bensin adalah sifat kemudahannya untuk menguap (volatility) dan sifat anti ketukan.
* Sifat penguapan
Sifat penguapan diukur dari pemeriksaan distilasi dan pemeriksaan tekanan uap Reid (Reid Vapour Pressure Test), Sifat penguapan ini mengontrol sifat bensin dalam pemakaiannya seperti:
- Mudah dinyalakan pada waktu dingin (cold starting). - Mudah mencapai panas operasi (warm up).
- Penghalangan uap (vapour lock).
- Pembentukan es dalam karburator (carburator icing). - Distribusi campuran didalam silinder.
Jika penguapan bensin terlalu rendah, maka bensin sulit menguap sehingga sulit dinyalakan waktu dingin dan sukar mencapai panas operasi.
Jika penguapan terlalu tinggi, maka terlalu banyak bensin yang teruapkan sehingga kesulitan-kesulitan seperti vapour lock dan carburator icing mungkin akan terjadi.
* Sifat anti ketukan
Setiap bensin mempunyai kemampuan untuk melakukan sejumlah kerja tertentu dalam sebuah mesin. Kalau bensin dipaksa untuk melakukan kerja yang melampaui kemampuan kerja maksimum mesin, maka bensin akan memberikan reaksi yaitu daya yang diberikan menjadi berkurang serta timbul suara ketukan dalam mesin.
Keadaan seperti ini sering dialami sewaktu mobil dipakai untuk memberikan tenaga dengan cepat dan dapat diketahui dari bunyi mesin menggelitik atau knocking.
Bensin mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menahan ketukan. Kemampuan untuk menahan terjadinya ketukan dinyatakan sebagai mutu anti ketukan (anti knock quality) dan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi kwalitas anti ketukan bensin, maka makin tinggi kemampuan bensin untuk menahan terjadinya ketukan, dan semakin tinggi pula daya maksimum yang dapat dihasilkan.
c. Aviation gasoline (Avgas)
Aviation gasoline (avgas) adalah jenis bahan bakar yang digunakan untuk mesin pesawat terbang yang berbaling-baling (piston engine) yang pada prinsipnya seperti mesin motor biasa.
Ada sedikit perbedaan antara mesin pesawat terbang dengan mesin motor yang mempengaruhi sarat-sarat dari spesifikasi bahan bakarnya, yaitu:
- Pesawat terbang bekerja dengan kondisi yang berubah-ubah dimana pada saat tinggal landas (take off) diperlukan tenaga yang sangat besar dan pada keadaan jelajah (cruising) bekerja dengan sedkit tenaga.
- Pesawat terbang bekerja pada atmosfir yang tinggi, dimana kepadatan dan temperatur udara cukup rendah sehingga memerluka supercharging yaitu sistem pemompaan campuran udara-bahan bakar dari karburator kedalam silinder yang lebih besar.
d. Aviation turbo fuel (Avtur)
Avtur adalah jenis bahan bakar untuk pesawat terbang yang bermesin jet (turbo jet). Pada turbo jet proses pembakarannya tidak terjadi pada tekanan yang tinggi seperti pada pesawat terbang baling-baling. Karena mesin jet bekerja pada suhu biasa sampai sekitar 95oF, maka fraksi kerosene merupakan bahan yang paling sesuai untuk mesin jet.
e. Kerosene
Kerosene adalah fraksi minyak bumi yang lebih berat dari pada bensin dan mempunyai daerah titik didih 150 - 250 oC. Kerosene dipakai sebagai bahan bakar lampu penerangan dan bahan bakar kompor untuk rumah tangga. Karena penggunaa utamanya untuk bahan bakar lampu penerangan, maka kerosene harus memberikan intensitas nyala yang baik dan sedikit mungkin timbulnya asap.
f. Minyak diesel
Minyak diesel adalah fraksi minyak bumi yang mempunyai trayek titik didih antara 200 - 350 oC dan digunakan untuk bahan bakar mesin diesel.
Mesin diesel sistem penyalaannya tidak menggunakan busi, tetapi penyalaannya terjadi karena suhu tinggi yang dihasilkan dari pemampatannya dengan udara didalam silinder mesin. Oleh karena itu mesin diesel dirancang dengan perbandingan kompresi (compression ratio) yang tinggi (diatas 12 : 1). Tekanan kompresi bisa mencapi 400 - 700 psi dan suhu udara setelah dimampatkan
silinder yang berisi udara bertekanan tinggi, maka bahan bakar harus ditekan dengan pompa injektor sampai 20000 psi.
g. Minyak bakar residu
Minyak bakar residu terdiri dari residu-residu yang berasal dari hasil distilasi dan proses perengkahan (cracking).
Minyak bakar jenis ini terutama digunakan untuk furnace industri.
h. Minyak pelumas
Minyak pelumas berfungsi untuk mencegah keausan pada bagian-bagian mesin yang bergerak satu sama lainnya. Karena jenis mesin dan kondisi operasinya berbeda-beda maka minyak pelumas juga disediakan dalam berbagai jenis sesuai dengan kebutuhannya.
Pembagian minyak pelumas dilakukan oleh SAE (Society of Automotive Engineers) berdasarkan bilangan indeks viskositas pelumas tersebut.
Kedalam pelumas ditambahkan beberapa additive dengan tujuan tertentu, misalnya:
- Anti oksidan: untuk mencegah terjadinya oksidasi minyak pelumas dan pembentukan asam-asam.
- Detergent dispersant: untuk mendispersikan lumpur dan mencegah terjadinya penggumpalan kotoran.
- Viscosity index improver: untuk mencegah terjadinya penurunan viskositas karena kenaikan suhu.
- Foam inhibitor: untuk mencegah terjadinya buih.
- Alkaline reserve: untuk menetralkan asam yang terbentuk karena oksidasi. - Deemulsifier: untuk mempermudah pemisahan air dari minyak pelumas.
i. Minyak gemuk (greas)
Banyak bagian-bagian mesin yang dirancang sedemikian rupa sehingga pelumas tidak dapat tinggal pada tempatnya. Untuk itu maka minyak pelumas dipertebal dengan mendispersikan sabun, clay atau bahan penebal lainnya.
Gemuk untuk keperluan ini dapat dibuat dengan jalan memanaskan campuran minyak dan sabun pada suhu sekitar 300 - 600 oF di dalam sebuah ketel gemuk.
j. Malam (wax)
Senyawa hidrokarbon yang terdapat didalam minyak bumi dengan jumlah atom karbon antara 20 - 75 buah mempunyai titik lebur sekitar 90 - 200 oF. Malam (wax) dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:
- Malam parafin. - Malam mikro kristal.
Malam parafin diperoleh dari hasil distilasi parafin ringan, sedangkan malam mikro kristal diperoleh dari hasil distilasi parafin berat.
k. Aspal
Aspal adalah bitumen setengah padat atau padat yang berwarna hitam yang berasal dari minyak bumi.
Aspal terdiri dari partikel-partikel koloid yang disebut aspalten yang terdispersi didalam resin dan konstituen minyak.
Aspal dapat dipisahkan dengan jalan melaritkan nafta. Aspalten yang tidak larut akan mengendap sebagai serbuk berwarna coklat atau hitam.
Aspal mempunyai sifat adhesif/lengket dan kohesif (melawan tarikan), tahan terhadap air, tidak terpengaruh oleh asam maupun basa.
Aspal digunakan untuk perekat pada konstruksi pengerasan jalan, untuk atap, melapisi saluran pipa sebagai bahan pelindung.
l. Bahan-bahan Petrokimia
Banyak bahan petrokimia yang dapat dihasilkan untuk menunjang industri-industri lain seperti textil, pertanian dan lain sebagainya.
6. MACAM-MACAM PROSES PENGOLAHAN MIGAS
Untuk membuat agar minyak mentah tersebut dapat digunakan sebagaimana mestinya dan memenuhi persyaratan penggunaannya, sudah barang tentu harus mengalami proses pengolahan terlebih dahulu.
Sesuai dengan sifat prosesnya, maka macam proses pengolahan minyak bumi dapat dikelompokkan seperti berikut:
Proses fisis: - Distilasi - Extraksi - Absorpsi - Adsorpsi - Kristalisasi - Dsb. Proses kemis/konversi: - Cracking - Polimerisasi - Alkilasi - Isomerisasi - Reformasi - Hydrotreating - Dsb.
Proses fisis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa fisika, sedangkan proses kemis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa kimia dimana selama proses berlangsung terjadi reaksi kimiawi dalam bentuk peruraian, penggabungan, perubahan struktur kimia, dsb.
BAB 4
CRUDE OIL DESALTING
1. U M U M
Crude oil yang diperoleh dari perut bumi banyak mengandung garam-garam yang terlarud di dalam minyak seperti nickel dan vanadium. Disamping garam-garam yang terlarut di dalam minyak terdapat juga garam-garam yang terlarut di dalam air seperti sodium, magnesium, dan calsium yang berupa senyawa klorida dan sulfat (perhatikan gambar (4-1). Kandungan garam-garam yang terlarut dinyatakan sebagai ppm berat NaCl dan kandungan air dinyatakan dalam % berat. Kandungan BS + W (Bottom Sediment plus Water) biasanya berkisar antara 50 – 150 ppm wt dan 0,1 – 0,5 % berat. Meskipun demikian kadang-kadang juga dijumpai kandungannya sampai 1000 ppm dan 1,2 % berat. Garam-garam tersebut dapat menimbulkan kerak dan korosi pada peralatan unit distilasi maupun unnit-unit pengolahan lain. Korosi terjadi setelah crude oil dipanaskan (sekitar suhu 130 o
C) ke atas, di mana garam-garam klorida mulai terhidrolisa dan membentuk HCl.
2. DESALTING
Sebelum crude oil memasuki desalter biasanya mendapatkan pemanasan awal terlebih dahulu di dalam sebuah alat penukar panas (heat exchanger) sampai sehu sekitar 120 – 140 oC. Sekitar 3 – 5 % vol. Air (air proses atau air lunak) ditambahkan ke crude oil sesudah alat penukar panas pertama atau sebelum memasuki desalter vessel, dan sebagian besar lainnya ditambahkan pada lokasi berikutnya (perhatikan gambar (4-2). Campuran crude oil dan air diemulsikan pada sebuah globe type mixing valve dan dimasukkan ke dalam electrical desalter, yang biasanya terdiri dari sebuah horizontal settling vessel yang dilengkapi dengan elektroda tegangan tinggi (10.000 – 20.000 Volt) yang beroperasi dengan arus bolak-balik. Selanjutnya campuran tersebut dipisahkan dengan cara pengendapan gravitasi di dalam bak pengendap dengan bantuan medan listrik. Waktu tinggal yang diperlukan sekitar 20 menit untuk crude ringan dan 45 menit untuk crude berat.
Gambar (4-2): Crude Desalting Unit
Medan listrik menimbulkan muatan listrik pada butiran-butiran air dan mulai terjadi getaran, getaran tersebut mempunyai dua pengaruh sebagai berikut:
(a) Lapisan antar permukaan (interfacial film) di sekitar butiran air dipecahkan dan menambah luas permukaan butiran yang kemudian diubah bentuknya menjadi ellipsoida.
(b) Terjadinya tumbukan menjadi lebih sering sehingga butiran-butiran akan menyatu membentuk butiran yang berukuran lebih besar
Air garam (salty water) yang telah menyatu meninggalkan desalter melalui bagian dasar dan melepaskan panasnya di dalam sebuah alat penukar panas untuk memanaskan air proses atau air segar yang akan diumpankan ke desalter. Air garam yang keluar dari desalter biasanya dikirim ke sour water stripper (SWS) untuk diturunkan kandungan H2S dan kontaminan lainnya sebelum dibuang ke perairan bebas. Crude oil bebas garam (desalted crude oil) meninggalkan desalter melalui bagian puncak dikirim menuju ke satu atau lebih alat penukar panas atau langsung ke sebuah preflah vessel.
3. ELECTRICAL DESALTER
Electrical desalter umumnya dibuat oleh Petrolite, Marsco, atau Howe-Baker. Dua macam electrical desalter yang banyak tersedia di pasaran adalah “high-velocity” cylectric desalter (dibuat oleh petrolite) dan “low-velocity” desalter (dibuat oleh Petrolite, Marsco dan Howe-Baker).
Perbedaan antara kedua type tersebut adalah terletak pada konstruksi dan posisi elektroda dan crude inlet nozzles. Pada Cylectric desalter emulsi crude-air didispersikan langsung ke medan listrik melalui bagian atas vessel dengan menggunakan nozzle khusus, yakni aliran masuk diarahkan secara horisontal di antara elektroda. Pada low velocity desalter emulsi di masukkan di bawah elektroda melalui bagian dasar vessel dengan menggunakan pipa distributor.
4. VARIABEL OPERASI DESALTING
Ada lima variabel yang harus betul-betul diperhatikan dalam operasi desalting secara rinci dapat dijelaskan seperti berikut:
a). Suhu operasi
Rentang suhu operasi yang ditetapkan biasanya didasarkan pada densitas, viskositas, daya hantar listrik dan BS + W content dalam crude oil.
Batas suhu minimum biasanya ditentukan oleh viskositas crude oil, kelarutan kotoran-kotoran yang pada interface dalam fase cair utama, dan perbedaan specific gravity antara air dan crude oil. Batas suhu maksimum biasanya ditentukan oleh kelarutan air di dalam cerude oil dan total water content (dissolved plus entrained water), crude hasil desalting yang disyaratkan tidak boleh lebih tinggi dari 0,5 % wt. Meskipun demikian untuk heavy crude desalting, batasan suhu maksimum juga ditentukan oleh dua faktor berikut: (1). Daya hantar listrik yang naik secara tajam dengan naiknya suhu
membentu kebutuan untuk kapasitas transformer lebih besar. (2). Titik interaksi kurva specific gravity untuk air dan crude oil.
Suhu operasi ekonomis maksimum adalah sekitar 145 oC dan sekali suhu operasi telah dipilih untuk suatu perancangan tertentu hanya dapat divariasikan dengan batas yang sempit (± 10 o
C).
b). Air Proses
Jumlah air proses dapat divariasikan antara 3 dan 7 % vol pada crude intake, laju air ditentukan oleh jumlah garam yang ada di dalam crude oil dan kandungan garam yang tersisa memenuhi syarat dalam desalted crude oil. Dimanapun sedapat mungkin sour water dari catalytic cracking unit, crude distilling unit, hydrotreater dan hydrodesulfurizer harus digunakan untuk desalting. Jenis air lain misalnya dari high vacuum unit, bitumen blowing unit, steam naphtha cracker dan thermal cracker water dapat meningkatkan untuk emulsi, oleh karena itu harus dihindari. Untuk menjamin tidak terjadinya kerak dan dapat memberikan hasil pemisahan garam dianjurkan harus menggunakan air lunak. Petrolite menetapkan maksimum kandungan garam sadah tetap dalam air 85 ppm wt. Sebagai CaCO3.
Komposisi maksimum yang diijinkan pada air jernih untuk desalting adalah sebagai berikut:
Total dissolved solid : max. 625 ppm wt
Total hardness (sebagai CaCO3) : max. 140 ppm wt Chloride content (sebagai Cl-) : max. 263 ppm wt Sulphate content (sebagai SO4--) : max. 63 ppm wt
PH : 6,7 – 7,0
Untuk menjamin kontak yang baik antara air dan crude oil minimum jumlah air yang diperlukan adalah 5 % vol. dari total air pada crude intake. Jika jumlah air tersebut tidak tersedia, sirkulasikan sebagian dari air effluent (direkomendasikan tidak lebih dari 1 : 1).
c). Pressure drop pada mixing valve
Sebuah globe-type mixing valve digunakan untuk mencampurkan air dan crude oil, untuk mendapat percampuran yang baik dianjurkan pressure drop di dalam mixing valve sekitar 1,0 – 2,0 kg/cm2. Pressure drop yang terlalu rendah dapat mengakibatkan pencampuran kurang sempurna, sebaliknya jika pressure drop yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan emulsi yang terbentuk relatif stabil.
Untuk pemrosesan slop, pressure drop harus dijaga mendekati angka minimum, hal ini dikarenakan slop mempunyai kecenderungan membentuk emulsi yang stabil, dalam beberapa hal dianjurkan untuk menambahkan demulsifier agent jika diperlukan. Maksimum jumlah slop yang diproses secara kontinyu telah ditetapkan 2 % dari feed.
d). Demulsifier
Jenis dan jumlah demulsifier yang dibutuhkan untuk diinjeksikan tergantung pada jenis crude oil dan/atau pada impurities yang ada di dalam crude oil. Untuk alasan keselamatan, semua desalter harus dilengkapi dengan fasilitas injeksi demulsifier.
Jenis demulsifier umum yang sering digunakan adalah Tretolite R-35 (Petreco) dan Nalco 537-D (Howe-Baker). Jika crude oil yang khususnya sulit untuk dipisahkan garamnya, maka demulsifier khusus untuk keperluan tersebut dapat dipesan pada pabrik pembuatnya. Dua macam demulsifier untuk keperluan ini adalah “water-soluble type” dan “crude-soluble type”, Dalam kenyataannya tergantung pada rekomendasi pabrik pembuat desalter atau pabrik kimia yang memproduksi demulsifier.
Jumlah sebenarnya demulsifier yang diinjeksikan harus ditetapkan oleh hasil pengujian. Untuk pemrosesan slop, secara perkiraan jumlah demulsifier telah ditetapkan sekitar 2 – 7 ppm wt. Namun demikian injeksi demulsifier dalam kaitannya dengan injeksi slop direkomendasikan sebagai berikut:
Injeksi slop % wt on crude Jenis demulsifier Jumlah ppm wt. On crude 1,5 – 2,0 (continuously) Nalco 537-D Tretolite R-35 1,5 – 7,0 5,0 2,5 – 4,0 (intermittently) Nalco 537-D 5,0 – 10,0
e). Tekanan operasi di dalam desalter vessel
Jika crude oil dan/atau air mendidih di dalam desalter vessel akan menimbulakn turbulensi tinggi dan pencampuran berulang crude oil dan air, dengan demikian akan menyulitkan pengendapan; selanjutnya pembentukan gelembung gas akan memicu pembentukan electrical “flash over”. Untuk mencegah terjadinya hal ini, tekanan operasi di dalam vessel biasanya diatur sekurang-kurangnya 1,7 kg/cm2 di atas tekanan sistem. Yang dimaksud tekanan sistem adalah jumlah dari tekanan uap crude oil dan tekanan uap air.
5. PENGALAMAN OPERASI
Berdasarkan pengalaman operasi telah menunjukkan bahwa banyak keuntungan-keuntungan dan persoalan-persoalan yang timbul baik terhadap peralatan maupun operasinya.
a). Manfaat desalter
Berikut adalah manfaat yang diperoleh dari desalter: (1). Menurunkan biaya operasi
Dengan melakukan penyempurnaan desalter dapat menurunkan 50 – 70 % caustic soda dan ammonia yang diperlukan untuk netralisasi. Konsumsi bahan bakar dapat ditekan karena terbentuknya kerak di dalam furnace maupun alat penukar panas dapat ditekan. Kebutuhan bahan kimia dan tenaga kerja untuk pembersihan dapat ditekan karena terbentuknya kerak dapat ditekan.
(2). Menurunkan kandungan garam fuel oil dan bitumen
Akibat lain karena menurunnya konsumsi caustic soda adalah bahwa kadungan garam tersisa (Na+) dalam bahan bakar juga menurun
(3). Operasi kilang lebih lancar
Adanya desalter membantu kelancaran operasi distilling unit karena desalter dapat mencegah terjadinya penyumbatan. Harus diingat bahwa preflash vessel juga dapat berperan sebagai buffer.
(4). Kontribusi positif terhadap persoalan pencemaran air.
Dapat menurunkan kandungan phenol sampai batas yang disyaratkan dalam stripped sour water jika pemrosesan sour water digunakan sebagai wash water dalam desalter.
c). Persoalan yang terjadi setelah pemasangan desalter
Beberapa persoalan yang telah ditimbulkan setelah pemasangan desaalter dapat dijelaskan sebagai berikut:
(1). Menurunnya efisiensi desalter ketika crude oil lain selain crude oil yang dirancang diproses. Hal ini disebabkan oleh karena menurunnya suhu operasi di dalam desalter yang dapat menurunkan proses desalting. (2). Pembentukan emulsi di dalam desalter vessel, tingkat ketergantungan
terhadap jenis air proses yang digunakan. Jika air berasal dari high vacuum unit (sour water) dapat menimbulkan emulsi, oleh karena itu
sebelum digunakan harus dilewatkan terlebih dahulu ke sour water stripper.
(3). Pembentukan emulsi di dalam desalter vessel, tingkat ketergantungan terhadap jenis crude oil dan slop yang diproses. Pemrosesan slop yang mengandung bahan-bahan rengkahan atau teroksidasi akan memicu terbentuknya emulsi yang stabil di dalam desalter. Untuk light slop, straight-run slop dan hydrotreating slop dapat diproses secara kontinyu sampai maksimum 1 – 2 % wt. atau untuk intermediate slop sampai 3 – 4 % wt. On crude tanpa menimbulkan gangguan.
Stabilitas emulsi tergantung pada jenis crude oil yang diproses, jenis wash water yang digunakan, suhu, laju air yang diinjeksikan, harga BS+W dan pressure drop dalam mixing valve. Sebagai contoh naphthenic crude cenderung menstabilkan emulsi. Pemrosesan crude oil yang kandungan BS+W tinggi akan meningkatkan kecenderungan pembentukan emulsi.
(4). Terjadinya korosi pada bagian bawah desalter vessel dan rundown water piping. Korosi yang terjadi umumnya dikarenakan adanya endapan lumpur, erosi yang disebabkan oleh sludge yang terbawa air dapat menimbulkan erosi pada bagian pipa atau valve. Pengendapan slude dapat terjadi karena
pemrosesan crude berat, pengembalian slop dari oil catcher, wash water yang mengandung oksida besi dan kalsium karbonat atau jenis padatan lain. Untuk menghindari hal tersebut dapat dilakukan dengan melapisi bagian-bagian dimana sludge berada dengan menggunakan cat pelapis seperti misalnya silica-EPIKOTE paint. Dapat juga dilakukan dengan memasang steam jet yang berfungsi untuk membantu membuang sludge dan memecahkan emulsi. Jika harga pH wash water turun hingga di bawah harga normal (7 – 8,5), maka harus diinjeksikan caustic soda untuk menaikkannya
(5). Pembentukan kerak di dalam alat penukar panas setelah desalter. Pada suhu sekitar 150 oC semua air bebas akan terlarut dan meninggalkan kristal garam dalam bentuk suspensi di dalam crude oil. Kristal garam yang terbentuk akan menempel pada dinding tube sebagai kerak yang akan menghambat proses perpindahan panas.
(6). Kesulitan-kesulitan yang berkaitan dengan penentuan garam dan repeatability of the analysis. Persoalan analisis adalah terletak pada penentuan kandungan garam dalam crude oil. Tahapan kritis adalah pada saat ekstraksi garam-garam dari crude oil.
6. CHEMICAL DESALTING
Jika waktu penyimpanan di dalam tangki cukup lama, maka harus dilengkapi dengan coil pemanas dan fasilitas-fasilitas untuk menambahkan demulsifier dan sekitar 1 % vol air yang memenuhi syarat untuk desalting. Meskipun cara chemical desalting ini dapat menjadi lebih murah daripada electrical desalting, namun harus diingat bahwa biaya pemeliharaan bisa menjadi lebih mahal.
7. NETRALISASI HCl
Ketika crude oil dipompakan ke crude desalting unit masih mengandung sejumlah tertentu air yang mengandung garam, hal ini dapat menimbulkan korosi pada bagian atas desalter. Adanya garam-garam MgCl2, CaCl2, NaCl sebagian akan terhidrolisa pada suhu sekitar 120 oC, dan HCl akan terbentuk di dalam alat penukar panas dan furnace. HCl tidak akan menimbulkan korosi sepanjang dalam keadaan kering, tetapi pada lokasi dimana terjadi pengembunan uap air seperti pada bagian puncak kolom distilasi asam klorida akan terbentuk dan korosi akan terjadi. Untuk menghindari hal tersebut, bahan konstruksi yang digunakan harus terbuat dari Monel atau logam paduan tahan korosi, dan cara yang paling murah adalah dengan menetralkan HCl yang terbentuk. Bahan kimia yang dapat digunakan untuk menetralisir adalah caustic soda atau ammonia.
BAB 5
DISTILASI
1. U M U M
Distilasi adalah salah satu teknik pemisahan yang didasarkan atas perbedaan volatility atau titik didih komponen-komponen dalam campuran. Proses ini dilakukan didalam sebuah kolom yang didalamnya dilengkapi alat kontak yang tersusun diatas tray dengan jarak antara tray tertentu. Untuk pemisahan yang sangat komplek sering kali digunakan lebih dari satu kolom, dan untuk mendapatkan kemurnian yang tinggi pada hasil puncak dapat dilakukan dengan cara mengembalikan sebagian kondensat melalui puncak kolom tersebut sebagai reflux. Karena dari kolom ini diperoleh produk dalam berbagai fraksi maka proses ini dikenal sebagai distilasi fraksional atau fraksinasi. Di dalam proses distilasi mencakup kegiatan proses penguapan dan pengembunan.
Proses penguapan:
Campuran larutan dipanaskan pada suhu tertentu sehingga komponen-komponen yang lebih ringan akan lebih banyak berubah fasenya menjadi uap.
Proses pengembunan:
Uap yang terbentuk didinginkan kemudian berubah fasenya menjadi cair kembali dan kemudian ditampung di dalam tempat penampungan. Didalam proses distilasi terjadi dua kejadian lain yaitu transfer panas dan transfer masa. Transfer panas berlangsung pada saat campuran diberi panas dari sumber panas tertentu. Transfer masa ditunjukkan oleh adanya perubahan fase cair menjadi uap dan demikian juga sebaliknya, berkurangnya masa cairan sebanding dengan bertambahnya masa uap. Fase uap kontak dengan fase cair dan sekaligus terjadi transfer masa dari cairan ke uap dan dari uap ke cairan. Di dalam fase cair dan uap biasanya mengandung komponen-komponen sama tetapi berbeda jumlahnya.
Sebagai contoh distilasi sederhana untuk memisahkan larutan yang terdiri dari dua komponen A dan B (biner) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar (5-1).
Komponen A adalah lebih volatile (atau lebih mudah menguap) sedangkan komponen B kurang volatile. Feed (umpan) memasuki kolom distilasi berupa campuran yang terdiri dari komponen A dan B pada suhu TF. Di dalam kolom distilasi campuran tersebut terpisah berdasarkan titik didihnya, yang mempunyai titik didih rendah berupa uap dan keluar melalui bagian puncak kolom dan setelah dilewatkan melalui condenser berubah fasenya menjadi cair (condensate) pada suhu TC. Sedangkan yang mempunyai titik didih lebih besar keluar melalui bagian dasar kolom berupa cairan kemudian didinginkan oleh cooler dan keluar pada suhu TR.
Gambar (5-1): Skema Distilasi Sederhana
Dalam praktek, hasil puncak tidak pernah mencapai kemurnian 100 % A, demikian pula untuk hasil bawah (bottom product) tidak pernah mencapai kemurnian 100 % B. Untuk mendapatkan kemurnian hasil yang lebih tinggi, maka di dalam kolom distilasi dilengkapi dengan peralatan kontak yang tersusun secara bertingkat.
