BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengenalan Minyak Bumi
Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak. Minyak mentah berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap.
Minyak Bumi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno, dan sampai saat ini masih merupakan komoditas yang penting. Minyak Bumi menjadi bahan bakar utama setelah ditemukannya mesin pembakaran dalam, semakin majunya penerbangan komersial, dan meningkatnya penggunaan plastik. Lebih dari 4000 tahun yang lalu, menurut Herodotus dan Diodorus Siculus, aspal telah digunakan sebagai konstruksi dari tembok dan menara Babylon; ada banyak lubang-lubang minyak di dekat Ardericca (dekat Babylon). Jumlah minyak yang besar ditemukan di tepi Sungai Issus, salah satu anak sungai dari Sungai Eufrat. Tablet-tablet dari Kerajaan Persia Kuno menunjukkan bahwa kebutuhan obat-obatan dan penerangan untuk kalangan menengah-atas menggunakan minyak Bumi. Pada tahun 347, minyak diproduksi dari sumur yang digali dengan bambu di China.
Pada tahun 1850-an, Ignacy Łukasiewicz menemukan bagaimana proses untuk mendistilasi minyak tanah dari minyak Bumi, sehingga memberikan alternatif yang lebih murah daripada harus menggunakan minyak paus. Maka, dengan segera, pemakaian minyak Bumi untuk keperluan penerangan melonjak drastis di Amerika Utara. Sumur minyak komersial pertama di dunia yang digali terletak di Polandia pada tahun 1853. Pengeboran minyak kemudian berkembang sangat cepat di banyak belahan dunia lainnya, terutama saat Kerajaan Rusia berkuasa. Perusahaan Branobel
yang berpusat di Azerbaijan menguasai produksi minyak dunia pada akhir abad ke-19. (Khong, Cho Oon. 1986)
Tiga negara yang memproduksi minyak terbanyak adalah Arab Saudi, Rusia, dan Amerika Serikat. Sekitar 80 persen minyak dunia dihasilkan dari Timur Tengah, dengan 62,5 persennya berasal dari Arab 5: Arab Saudi, Uni Emirat Arab, Irak, Qatar, dan Kuwait. Pada tahun 1950-an, biaya pengangkutan minyak menggunakan kapal tangker mencapai 33 persen dari harga minyak di teluk Persia, tetapi pada saat pengembangan supertangker pada tahun 1970-an, biaya pengangkutan menurun menjadi hanya 5 persen. (Saragih, Juli Panglima. 2010)
Penampakan fisik minyak bumi sangat beragam, tergantung dari komposisinya. Pada umumnya, minyak bumi yang baru dihasilkan dari sumur pengeboran berupa lumpur berwarna hitam atau cokelat gelap, meskipun ada juga minyak bumi yang berwarna kekuningan, kemerahan, atau kehijauan. Sumur minyak sebagian besar menghasilkan minyak mentah, terkadang ada juga kandungan gas di dalamnya Karena tekanan di permukaan Bumi lebih rendah daripada di bawah tanah, beberapa gas akan keluar dalam bentuk campuran.
Jenis hidrokarbon yang terdapat pada minyak Bumi sebagian besar terdiri dari alkana, sikloalkana, dan berbagai macam jenis hidrokarbon aromatik, ditambah dengan sebagian kecil elemen-elemen lainnya seperti nitrogen, oksigen dan sulfur, ditambah beberapa jenis logam seperti besi, nikel, tembaga, dan vanadium. Jumlah komposisi molekul sangatlah beragam dari minyak yang satu ke minyak yang lain. (Widianto, Eko. 2007)
2.2. Komponen-Komponen Pembentuk Minyak Bumi
Minyak bumi tersusun dari senyawa hidrokarbon yang berbeda-beda. Perbedaan ini tergantung dari faktor umur, suhu pembentukan, dan cara pembentukan. Minyak dari Indonesia mengandung banyak senyawa aromatik seperti benzena, sedangkan minyak 6
bumi dari Rusia mengandung banyak senyawa sikloalkana seperti sikloheksana. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, diketahui bahwa dalam minyak bumi terdiri atas bermacam-macam senyawa hidrokarbon. Senyawa-senyawa hidrokarbon tersebut sebagai berikut.
2.2.1. Golongan Alkana
Golongan alkana yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah n-alkana dan isoalkana. alkana adalah alkana jenuh berantai lurus dan tidak bercabang, contoh n-oktana.
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (n-oktana)
Isoalkana adalah alkana jenuh yang rantai induknya mempunyai atom C tersier dan bercabang, contoh isooktana.
CH3
CH3 – C – CH2 – CH – CH3 (Isooktana) CH3 CH3
Alkana disebut juga parafin. Parafin adalah senyawa hidrokarbon tersatuasi yang mengandung rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya terdiri atas atom karbon (C) dan hidrogen (H).
2.2.2. Sikloalkana
Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon berantai tunggal dan berbentuk cincin. Golongan sikloalkana yang terdapat dalam minyak bumi adalah siklopentana seperti metil siklopentana dan sikloheksana seperti etil sikloheksana.
CH2CH3
(Etil sikloheksana)
Sikloalkana juga dikenal dengan nama naptena. Naptena adalah senyawa hidrokarbon tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya. Naptena memiliki rumus umum CnH2n dan mempunyai ciri-ciri mirip alkana tetapi mempunyai titik didih yang lebih tinggi.
2.2.3. Hidrokarbon Aromatik
Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon yang tidak tersaturasi, memiliki satu atau lebih cincin planar karbon-6 atau cincin benzena. Pada struktur ini, atom hidrogen berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum CnHn. Jika hidrokarbon aromatik dibakar, akan menimbulkan asap hitam pekat dan beberapa bersifat karsinogen (menyebabkan kanker). Senyawa hidrokarbon aromatik yang terdapat dalam minyak bumi adalah benzene.
CH2 = CH3
(Etil benzene)
2.3. Kandungan Unsur Kimia Dalam Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 86% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). saelain itu, juga terdapat bnahan organic dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) dan nitrogen (N).
Kompos berisi gas alam, minyak bumi dan batu bara. Gas alam terdiri dari alkana suhu rendah yaitu metana, etana, propana dan butana dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain itu alkana juga terdapat gas lain seperti karbondioksida (CO2) dan hidrogensulfida (H2S). Alkana adalah golongan senyaw yang kurang reaktif karena sukar bereaksi sehingga disebut paraffin yang artinya afinitas kecil. Reaksi penting alkana adalah pembakaran, substitusi dan perengkahan (cracking). Pembakaran sempurna menghasilkan CO2 dan H2O.
Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 hingga 50, karena titik didih karbon telah meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya. Oleh karna itu pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan kedalam kelompok kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Secara umum, komponen minyak bumi terdiri atas lima unsur kimia, yaitu 83-87% karbon, 10-14% hidrogen, 0,05-6% belerang, 0,05-1,5% oksigen, 0,1-2% nitrogen, dan < 0,1% unsur-unsur logam.
2.3.1. Sulfur (Belerang)
Minyak mentah mempunyai kandungan belerang yang lebih tinggi. Keberadaan belerang dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau basah), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.
2.3.2. Oksigen
Oksigen dapat terbentuk karena kontak yang cukup lama antara minyak bumi dengan atmosfer di udara. Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah antara 0,05 sampai 1,5 persen dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu terlalu lama berhubungan dengan udara. Senyawa yang terbentuk dapat berupa: alkohol, keton, eter, dll, sehingga dapat menimbulkan sifat asam pada minyak bumi. Oksigen dapat meningkatkan titik didih bahan bakar.
2.3.3. Nitrogen
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-2%. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum (getah) pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi.
2.3.4. Unsur-Unsur Logam
Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline, menghasilkan banyak gas, dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace (bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan refractory itu.
2.4. Komposisi Molekul Hidrokarbon dalam Minyak Bumi
Golongan hidrokarbon-hidrokarbon yang utama adalah parafin, naptena, aspaltena, dan aromatik. Komposisi molekul hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi berdasarkan beratnya adalah sebagai berikut:
No. Hidrokarbon Rata-Rata Rentang
1. Naptena 49% 30-60%
2. Parafin 30% 15-60%
3. Aromatik 15% 3-30%
4. Aspaltena 6% sisa-sisa
Berdasarkan komponen terbanyak dalam minyak bumi, minyak bumi dibedakan menjadi tiga golongan, yaitu parafin, naftalena, dan campuran parafin-naftalena.
2.4.1. Minyak Bumi Golongan Parafin
Sebagian besar komponen dalam minyak bumi jenis parafin adalah senyawa hidrokarbon rantai terbuka. Minyak bumi jenis ini dimanfaatkan untuk bahan bakar karena merupakan sumber penghasil gasolin.
2.4.2. Minyak Bumi Golongan Naftalena
Komponen terbesar dalam minyak bumi jenis naftalena berupa senyawa hidrokarbon rantai siklis atau rantai tertutup. Minyak bumi jenis ini digunakan untuk pengeras jalan dan pelumas.
2.4.3. Minyak Bumi Golongan Campuran Parafin-Naftalena
Minyak bumi golongan ini komponen penyusunnya berupa senyawa hidrokarbon rantai terbuka dan rantai tertutup. (Rene.P.Schwarzenbach. 2003)
2.5. Proses Pembentukkan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk dari penguraian senyawa-senyawa organik dari jasad mikroorganisme jutaan tahun yang lalu di dasar laut atau di darat. Sisa-sisa tumbuhan dan hewan tersebut tertimbun oleh endapan pasir, lumpur, dan zat-zat lain selama jutaan tahun dan mendapat tekanan serta panas bumi secara alami. Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawa-senyawa kompleks dalam jasad organik menjadi senyawa-senyawa hidrokarbon. Proses penguraian ini berlangsung sangat lamban sehingga untuk membentuk minyak bumi dibutuhkan waktu yang sangat lama. Itulah sebabnya minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga dibutuhkan kebijaksanaan dalam eksplorasi dan pemakaiannya.
Hasil peruraian yang berbentuk cair akan menjadi minyak bumi dan yang berwujud gas menjadi gas alam. Untuk mendapatkan minyak bumi ini dapat dilakukan dengan pengeboran. Beberapa bagian jasad renik mengandung minyak dan lilin. Minyak dan lilin ini dapat bertahan lama di dalam perut bumi. Bagian-bagian tersebut akan membentuk bintik-bintik, warnanya pun berubah menjadi cokelat tua. Bintink-bintik itu akan tersimpan di dalam lumpur dan mengeras karena terkena tekanan bumi. Lumpur tersebut berubah menjadi batuan dan terkubur semakin dalam di dalam perut bumi. Tekanan dan panas bumi secara alami akan mengenai batuan lumpur sehingga mengakibatkan batuan lumpur menjadi panas dan bintin-bintik di 11
dalam batuan mulai mengeluarkan minyak kental yang pekat. Semakin dalam batuan terkabur di perut bumi, minyak yang dihasilkan akan semakin banyak. Pada saat batuan lumpur mendidih, minyak yang dikeluarkan berupa minyak cair yang bersifat encer, dan saat suhunya sangat tinggi akan dihasilkan gas alam. Gas alam ini sebagian besar berupa metana.
Sementara itu, saat lempeng kulit bumi bergerak, minyak yang terbentuk di berbagai tempat akan bergerak. Minyak bumi yang terbentuk akan terkumpul dalam pori-pori batu pasir atau batu kapur. Oleh karena adanya gaya kapiler dan tekanan di perut bumi lebih besar dibandingkan dengan tekanan di permukaan bumi, minyak bumi akan bergerak ke atas. Apabila gerak ke atas minyak bumi ini terhalang oleh batuan yang kedap cairan atau batuan tidak berpori, minyak akan terperangkap dalam batuan tersebut. Oleh karena itu, minyak bumi juga disebut petroleum. Petroleum berasal dari bahasa Latin, petrus artinya batu dan oleum yang artinya minyak.
Daerah di dalam lapisan tanah yang kedap air tempat terkumpulnya minyak bumi disebut cekungan atau antiklinal. Lapisan paling bawah dari cekungan ini berupa air tawar atau air asin, sedangkan lapisan di atasnya berupa minyak bumi bercampur gas alam. Gas alam berada di lapisan atas minyak bumi karena massa jenisnya lebih ringan daripada massa jenis minyak bumi. Apabila akumulasi minyak bumi di suatu cekungan cukup banyak dan secara komersial menguntungkan, minyak bumi tersebut diambil dengan cara pengeboran. Minyak bumi diambil dari sumur minyak yang ada di pertambangan-pertambangan minyak. Lokasi-lokasi sumur-sumur minyak diperoleh setelah melalui proses studi geologi analisis sedimen karakter dan struktur sumber. (Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2007)
2.6. Klasifikasi dan Spesifikasi Produk
Klasifikasi merupakan pengaturan secara sistematik menurut kategori khusus berkaitan dengan sifat, kinerja maupun pengujian. Sedangkan spesifikasi (standard mutu) merupakan batas-batas mutu 12
(kualitas) yang telah dikembangkan atas dasar percobaan dan kerja sama antara produsen, pabrikasi mesin dan pemakai.
Spesifikasi adalah batas minimum atau maksimum dari sifat-sifat produk yang diperbolehkan bagi suatu produk untuk dapat dipakai sehingga tidak mengakibatkan terjadinya kerusakan, dibuat untuk tujuan melindungi alat atau mesin, keselamatan pemakai serta akrab dengan lingkungan.
Adapun metoda-metoda pengujian minyak bumi yaitu: • ASTM (American Society for Testing and Materials); • IP (Institute of Petroleum);
• UOP (Universal Oil Production); • GPA (Gas ProcessorAssociation),
• SNI (Standar Nasional Indonesia), dan lain-lain.
Adapun parameter-parameter yang harus diperhatikan untuk menjadi acuan sebagai penentuan apakah suatu produk sudah memenuhi spesifikasi, yaitu
• sifat umum (General) • sifat penguapan (Volatility) • sifat mutu pembakaran (Ignition Quality) • sifat kemudahan mengalir (Fluidity) • sifat pengkaratan (Corrosivity)
• sifat kestabilan (Stability) (Akamigas. 2003)
2.7. Proses Pengolahan Minyak Bumi
Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlahatom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Secara umum teknologi proses kilang minyak bumi dikelompokkan menjadi 3 macam proses, yaitu :
1. Primary Processing
Unit-unit yang dikelompokkan ke dalam primary processing adalah unit-unit yang hanya melibatkan peristiwa fisis, yaitu distilasi. Proses distilasi adalah proses pemisahan komponen-komponen minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Primary processing terdiri dari Crude Distillation Unit/CDU dan Vacuum Distillation Unit/VDU.
2. Secondary Processing
Unit-unit yang dikelompokkan ke dalam secondary processing adalah unit-unit yang melibatkan reaksi kimia. Secondary processing terdiri dari Hydrotreating process, Catalytic Reforming/Platforming process, Hydrocracking process, Fluid Catalytic Cracking/Residual Catalytic Cracking/Residual Fluid Catalytic Cracking/High Olefine Fluid Catalytic Cracking, Hydrogen Production Unit/HPU, Delayed Coking Unit/DCU, dan Visbraking.
3. Recovery Processing
Unit-unit yang dikelompokkan ke dalam recovery processing adalah unit-unit yang bertujuan untuk memperoleh kembali minyak yang diproduksi atau chemical yang digunakan di unit-unit primary dan secondary processing atau untuk mengolah limbah cair atau gas sebelum dibuang ke laut atau udara luar/lingkungan sekitar. Recovery processing terdiri dari Amine unit, Sour Water Stripping Unit, dan Sulphur Recovery Unit. (James.G.Speight. 2002)
2.7.1. Destilasi
Destilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolomfraksinasi pada bagian flash 14
chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawahkolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi). Menara destilasi minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. 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 yangdisebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik kebagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas). Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumimeliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebihdari 20. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antaralain sebagai berikut : 1. GasRentang rantai karbon : C1 sampai C5 Trayek didih : 0 sampai 50°C.
2. Gasolin (Bensin)Rentang rantai karbon : C6 sampai C11 Trayek didih 50 sampai 85°C
3. Kerosin (Minyak Tanah)Rentang rantai karbon : C12 sampai C20 Trayek didih : 85 sampai 105°C
4. Solar Rentang rantai karbon : C21 sampai C30Trayek didih : 105 sampai 135°C
5. Minyak Berat Rentang ranai karbon : C31 sampai C40 Trayek didih : 135 sampai 300°C 6. ResiduRentang rantai karbon : di atas C40 Trayek didih : di atas 300°C
Fraksi-fraksi minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang meliputi proses cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending. (Don W.1997)
Proses Pemisahan (Separation Processes) Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana tetapi dalam proses interkoneksi dan interaksinya cukup kompleks. Proses pemisahan tersebut adalah:
a. Destilasi fraksinasi Bensin, kerosin dan minyak gas pada umumnya dipisahkan dengan destilasi fraksinasi dengan tekanan yang tinggi, fraksi-fraksi minyak pelumas akan 15
mencapai suhu yanglebih tinggi. Pada saat zat-zat hidrokarbon mulai terpisah (pada umumnya kira-kira antara suhu 375 -400°C), sehingga lebih baik jika minyak pelumas didestilasi pada dengan tekanan yang diturunkan. Pengurangan tekanan diperoleh dengan menggunakan sebuah pompa vakum (vacum pump).
Gambar.2.1. Distilasi bertingkat
b. Absorpsi. Absorpsi pada umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang memliki titik didih tinggi dengan gas. Proses ini dilakukan terutama untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami dan memisahkan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan (misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi.
c. Adsorpsi. Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas. Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah :
1) Untuk mendapatkan bagian-bagian yang berisi bensin (natural gasoline) dari gas-gas bumi, pada umumnya digunakan karbon aktif.
2) Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan zat-zat lain yang tidak di kehendaki dari minyak, pada umumnya digunakan tanah liat untuk menghilangkan warna dan bauksit (biji oksida-aluminium).
d. Filtrasi. Digunakan untuk menyaring endapan lilin dari lilin yang mengandung destilate.
e. Kristalisasi Sebelum dilakukan filtrasi, lilin harus dikristalisasi terlebih dahulu untuk menyesuaikan ukuran kristal dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipisahkan.
f. Ekstraksi. Ekstraksi ini digunakan untuk memisahkan dua zat yang tidak bercampur atau mempunyai sifat kelarutan yang berbeda. Proses ekstraksi ini menggunakan pelarut tertentu misalnya menggunakan air atau pelarut organik). Proses Konversi (Conversion Processes) hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi, mekanisme reaksi yang terjadi adalah pembentukan "ion karbonium" dan "radikal bebas". Berikut ini beberapa contoh reaksi konversi dasar yang cukup penting dalam pengolahan minyak mentah. (Paul.R.Robinson. 2006)
Cracking atau Pyrolisis Cracking atau pyirolisis merupakan proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan pemanasan atau menggunakan katalis. Dengan adanya pemanasan yang cukup tinggi dan menggunakan katalis hidrokarbon alkana dengan rantai yang panjang akan pecah menjadi dua atau lebih senyawa dan salah satunya dapat berupa olefin. Reaksi cracking merupakan reaksi endotermik dan melibatkan energi yang tinggi. Proses cracking meliputi Proses cracking thermis murni; pada proses ini terjadi pemecahan molekul-molekul yang besar dari zat hidrokarbon dan dilakukan pada suhu tinggi. Proses cracking ini biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline), akan menghasilkan molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih besar (memiliki titik didih yang lebihtinggi dari bensin). (Ferge Raseef. 2003)
2.8. Pengetahuan Umum Tentang Diesel Oil (Solar)
Bahan bakar diesel secara umum adalah bahan bakar yang dapat digunakan di mesin diesel. Yang paling banyak digunakan antara lain adalah minyak diesel atau minyak solar. Namun, terdapat juga alternatif lain yaitu biodiesel, biomass to liquid (BTL) diesel, ataupun gas to liquid (GTL) diesel, yang sedang dalam perkembangan. Hal ini dimaksudkan agar emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran diesel fuel hanya mengandung sedikit kandungan sulfur.
Minyak diesel merupakan hasil penyulingan minyak yang berwarna hitam dan berbentuk cair pada temperatur rendah, dengan cetane number 40-45. Biasanya memiliki kandungan sulfur yang rendah dan dapat diterima oleh Medium Speed Diesel Engine di sektor industri. Menurut kecepatan putarannya, motor diesel dibagi menjadi 3 jenis;
1. Motor diesel putaran tinggi (>1000 rpm) 2. Motor diesel putaran sedang (300 – 1000 rpm) 3. Motor diesel putaran rendah (<300 rpm)
2.8.1. Motor Diesel Putaran tinggi (>1000 rpm)
Motor diesel putaran tinggi disebut juga High Speed Diesel (HSD) atau Automatic Diesel Oil (ADO) atau sering dikenal dengan nama Solar. Solar merupakan fraksi gasoil (C15-C20) dihasilkan dari pegolahan minyak (distilasi atmosfir, Hydrocracker) mempunyai trayek titik didih 230-3500C. Mutu bahan bakar solar ditentukan oleh beberapa macam sifat, yaitu: sifat umum, sifat penguapan, sifat pembakaran, sifat mudah alir, sifat kebersihan, sifat pengkaratan.
a. Sifat umum
Sifat umum ditentukan dengan pemeriksaan Spesifik gravity, ASTM D-1298 dan API gravity. Kegunaan spesifik gravity untuk dapt menghitung masa minyak bila volumenya telah diketahui maupun untuk mengetahui ada tidaknya kontaminasi sehingga mengubah besarnya spesifik gravity. API gravity diperoleh setelah spesifik gravity diketahui.
b. Sifat penguapan
Sifat penguapan ditentukan melalui pemeriksaan distilasi ASTM D-86 dan Flash point ASTM D-93. Pengujian distilasi adalah untuk mengetahui kecepatan penguapan yang merupakan sifat penting dari bahan bakar cair terutama dalam pembentukkan campuran bahan baker dan udara. Apabila bahan bakar terlalu mudah menguap maka campuran antara bahan bakar dengan udara menjadi tidak sempurna.
c. Sifat pembakaran
Sifat pembakaran ditunjukkan dengan pemeriksaan Angka setana (Cetane Number) ASTM D-613 atau dengan kalkulasi Indeks Setana ASTM D-976 .
d. Angka setana (Cetane Number)
Kemampuan bahan bakar menyala dengan sendirinya (autoignition) dalam ruang bakar dari motor diesel. Besarnya angka setana tergantung dari komposisi hidrokarbonnya. Angka setana yang tinggi menggambarkan autoignition yang cepat dari bahan bakar motor diesel/minyak solar. Batasan minimal cetane number adalah 48. Angka setana diukur dengan menggunakan mesin CFR F-5 ASTM D.613-65. Namun apabila angka setana tidak dapat diukur diakrenakan mesin CFR yang tidak tersedia, calculated cetane number dapat dilakukan melalui perhitungan sesuai dengan ASTM D-976 beserta data lainnya yang digunakan sebagai faktor pengali seperti mid boiling point pada distilasi ASTM D-86 dan API gravity at 600F. batasan minimal setana index yaitu 45.
Gambar 2.2. Spesifikasi Solar 48 (Solar Bersubsidi) sesuai Surat Keputusan Dirjen Migas No.002/P/DM/MIGAS/1979 Tanggal 25 Mei 1979.
Ganbar 2.3. Spesifikasi Solar 51 (PertaDex) sesuai dengan Surat Keputusan Dirjen Migas No.3675 K/24/DJM/2006 Tanggal 17 Maret 2006. (Direktorat Jendral Minyak dan gas Bumi. 2008)
2.9. Analisa Minyak Diesel
Pada minyak diesel, terdapat beberapa parameter yang digunakan untuk membedakan tiap jenis minyak diesel. Uji analisa untuk mengecek kualitas dan kandungan yang terdapat dalam minyak diesel mencakup antara lain:
API Gravity / Density / Relative Density
Cetane Number/Index
Ash Content Test
Flash Point Test
Pour Point Test
Sediment Content
Sulfur Content Analysis
Viscosity – Kinematic pada 40 dan 100 oC
Cloud Point Test
Color
Copper Corrosion
Distillation Test
2.9.1. API Gravity/Density
Derajat API (API Gravity) merupakan satuan yang digunakan untuk menyatakan berat jenis minyak dan digunakan sebagai dasar klasifikasi minyak bumi yang paling sederhana. Hubungan berat jenis dengan derajat api adalah saling berkebalikan. Makin kecil berat jenis minyak bumi atau makin tinggi derajat API nya, makin berharga minyak bumi itu karena lebih banyak mengandung bensin. Tinggi rendahnya berat jenis minyak bumi juga berpengaruh pada viskositasnya. Pada umumnya semakin tinggi derajat API atau makin ringan minyak bumi tersebut, makin kecil viskositasnya. Tinggi rendahnya derajat API juga berpengaruh pada titik didih minyak bumi, kalau API Gravity minyak bumi rendah, maka titik didihnya tinggi. Demikian sebaliknya kalau derajat APInya tinggi, maka titik didihnya rendah, dan juga lebih mudah terbakar atau mempunyai titik nyala yang lebih rendah daripada yang derajat APInya rendah. Ternyata terdapat hubungan antara berat jenis dengan 22
nilai kalori minyak bumi, pada umumnya minyak bumi dengan API tinggi menghasilkan kalori yang lebih kecil daripada minyak bumi dengan API lebih rendah.
Berdasarkan derajat API, minyak mentah dibagi kedalam lima jenis minyak mentah yaitu: minyak mentah ringan, minyak mentah ringan sedang, minyak mentah berat sedang, minyak mentah berat, minyak mentah sangat berat. (UNDP. 2000)
2.9.2. Cetane Number/Index (Angka Setana)
Angka Setana atau Index Setana atau CN (Cetane Number) adalah ukuran yang menunjukkan kualitas dari bahan bakar untuk diesel. Dalam mesin diesel angka bahan bakar setana yang lebih tinggi akan memiliki periode pengapian lebih pendek daripada bahan bakar setana bernilai rendah. Singkatnya, semakin tinggi angka setana akan lebih mudah bagi bahan bakar untuk terbakar dalam kompresi. Dengan bahan bakar yang mudah terbakar maka akan mengurangi ketukan dari mesin diesel, sehingga mesin akan lebih halus. Oleh karena itu bahan bakar yang lebih tinggi setana biasanya menyebabkan mesin untuk berjalan lebih lancar dan tenang. Hal ini berbeda bila nilai setananya lebih rendah maka akan terjadi delay sehingga menambah ketukan pada proses pembakaran. (Mohon dibedakan dengan Nilai Octan pada Mesin Bensin), karena Prinsipnya sangat berbeda jauh, kalau nilai oktan pada bensin itu bahan bakar makin sulit terbakar bila di kompresi.
Nilai Setana dinyatakan dengan angka, dan biasanya mesin diesel bermain diangka CN 40-55. Seperti penjelasan diatas, Bahan bakar dengan setana yang lebih tinggi mengalami keterlambatan pengapian lebih pendek, akan memberikan lebih banyak waktu untuk proses pembakaran bahan bakar akan selesai. Oleh karena itu, mesin diesel high performance akan beroperasi lebih efektif dengan bahan bakar setana yang lebih tinggi.
2.9.3. Flash Point
Flash point adalah suhu terendah dimana senyawa/bahan mengeluarkan uap yang cukup untuk membentuk campuran dengan udara yang dapat terbakar. Apabila 23
campuran uap dengan udara pada temperatur tertentu dapat terbakar tanpa adanya sumber api maka kondisi ini disebut ignition mixture dan auto ignition temperature.
2.9.4. Color
Warna merupakan salah satu parameter mutu produk pertanian baik yang masih segar maupun yang terlah diolah sehingga sangat penting dalam mempelajari cara mengukur warna. Warna sering digunakan untuk mengetahui perubahan yang terjadi baik fisik maupun kimia suatu produk pertanian. Pengukuran warna secara visual atau kualitatif sangat sulit dilakukan karena indera penglihatan menusia sulit untuk membedakan perbedaan warna yang sedikit. Pengukuran warna produk pertanian dapat dilakukan dengan menggunakan.alat yang bernama colour checker. Alat ini dapat mengukur warna dengan hasil berupa angka dan dibagi menjadi Lightness, Chroma dan Hue. Hue merupakan karakteristik warna berdasar cahaya yang dipantulkan oleh objek, dalam warna dilihat dari ukurannya mengikuti tingkatan 0 sampai 359. Sebagai contoh, pada tingkat 0 adalah warna Merah, 60 adalah warna Kuning, untuk warna Hijau pada tingkatan 120, sedangkan pada 180 adalah warna Cyan. Untuk tingkat 240 merupakan warna Biru, serta 300 adalah warna Magenta. Penggunaan pengukuran menggunakan L*a*b perlu dikembangkan dan dipelajari lebih mendalam karena pengukuran ini masih terbilang baru. L (Lightness) menunjukkan tingkat terangnya suatu warna dimana 0 menunjukkan warna hitam dan 100 menunjukkan warna putih. a menunjukkan warna hijau dan merah, dimana a+ adalah merah dan a- adalah hijau. Sedangkan b menunjukkan warna biru dan kuning dimana b+ adalah kunign dan b- adalah biru. Dengan mempelajari pengukuran warna baik LCH maupun Lab diharapkan mampu menambah wawasan dan kemampuan mahasiswa dalam melakukan uji mutu menggunakan warna.
2.9.5. Distilasi
Pengujian distilasi adalah untuk mengetahui kecepatan penguapan yang merupakan sifat penting dari bahan bakar cair terutama dalam pembentukkan campuran bahan baker dan udara. Apabila 24
bahan bakar terlalu mudah menguap maka campuran antara bahan baker dengan udara menjadi tidak sempurna karena alas an-alasan berikut:
- penguapan yang terlalu cepat dari butir-butir cairan dari bahan baker akan menyebabkan jet dari injector mengandung udara uap hidrokarbon yang sangat tinggi, sehingga phase cairan dari bahan bakar yang disemprotkan kedalam udara di ruang pembakaran akan sangat berkurang.
-penguapan yang berlebihan di dalam jet akan mengambil panas untuk penguapan dari udara di sekelilingnya. Sebaliknya bila campuran gemuk dengan fraksi-fraksi yang tidak menguap maka campuran akan memerlukan waktu penyalaan yang terlalu lama.
2.9.6. Pour Point
Pour point adalah suhu terendah dimana minyak masih bisa mengalir apabila didinginkan pada kondisi pengujian. Pada suhu yang dingin saringan bahan bakar dapat tersumbat oleh kristal-kristal paraffin yang sangat tipis yang terpisah dari phase cairan. Pada umumnya minyak solar mempunyai titik tuang yang lebih rendah dari suhu minimum dimana motor beroperasi.
2.9.7. Ash Content
Analisa ash content dilakukan untuk mengidentifikasi adanya kandungan logam pada solar. Kadar abu itu sendiri adalah sisa-sisa minyak yang ketinggalan setelah semua bagian yang dapat terbakar dalam minyak terbakar habis, bila ash ini tertinggal didalam dinding-dinding dan permukaan ruang bakar mesin dapat menimbulkan kerusakan pada nozzle, disamping dapat menambah deposit dalam ruang bakar.
2.9.8. Viskositas
Viskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida yang menunjukkan besar kecilnya gesekan internal fluida. Viskositas fluida berhubungan dengan gaya gesek antar lapisan fludia ketika bergerak melewati lapisan yang lain. Viskositas juga sangat menentukan dalam pengkabutan. Apabila viskositas terlalu encer maka pengkabutan akan sukar terjadi. (Akamigas. 2003)
