Distilasi ASTM D 86

(1)

DISTILASI ASTM D-86

I. Tujuan

- Menjelaskan pengertian dan peranan titik didih petroleum ether dan bensin berdasarkan ASTM D-86

- Menentukan titik didih yan dimiliki oleh petroleum ether dan bensin - Menyelesaikan perhitungan untuk menentukan panas laten penguapan II. Alat dan Bahan yang digunakan

a. Alat yang digunakan

- Double necked round bottom flask - Heating mantel, 1000 ml

- Distillation top after clasein - Liebig cooler - Distilation adapter - Graduated cylinder, 100 ml - Thermometer - Water batch - Klem - Bisshed - Joint clip

b. Bahan yang digunakan - Petroleum Spirit III. Dasar Teori

A. Analisa Minyak Bumi

Metode yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan terhadap minyak dan produknya adalah :

1. ASTM (American Society for Testing Material) 2. API (American Petroleum Institute)

3. IP (Institude de Petrol)

4. ISI (Indian Spesification Institute)

a. Distilasi ASTM (American Society for Testing and Materials)

Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk gasoline, nafta dan kerosin adalah dengan metode ASTM D-86, untuk bensin alam dengan ASTM D-216, dan untuk gas oil dengan ASTM D-158. Distilasi laboratorium dilakuakn pada volume 100 ml dengan kecepatan tetesan yang keluar adalah 5 ml/menit. Suhu uap mula – mula menetes (setelah mengembun) disebut IBP (Initial Boiling Pint).

(2)

Distilasi ASTM merupakan informasi untuk operasi di kilang bagaimana fraksi – fraksi seperti komponen gasoline, bahan bakar jet, minyak diesel dapat diambil dari minyak mentah yang disajikan melalui kinerja dan volatilitas dalam bentuk persen penguapannya.

Distilasi ASTM dilaksanakan dalam suatu labu Engler. Pada distilasi ini, tidak dipergunakan struktur tray maupun packing serta refluks yang ada merupakan efek kehilangan panas (heat loss) pada struktur leher labu engler. Metode distilasi ini paling banyak digunakan karena biayanya murah, lebih sederhana, membutuhkan jumlah sample yang sedikit, serta waktu pengujian yang lebih singkat dibandingkan distilasi TBP (kurang lebih 1/10 kali waktu pengujian TBP). Distilasi ASTM dilakukan guna mengetahui kualitas produk (product quality control). Beberapa metode distilasi ASTM adalah sebagai berikut. a. ASTM method D86

Metode distilasi ini digunakan untuk menguji motor gasoline, aviation gasoline, aviation turbine, naphta, kerosine, diesel, distillate fuel oil dan produk-produk yang serupa. Pengujiannya dilakukan pada tekanan atmosferis. Digunakan termometer yang dipaparkan langsung dalam labu engler dan hasil pembacaannya tidak ada koreksi stem.

b. ASTM method D216

Metode distilasi ini digunakan untuk menguji natural gasoline. Dilakukan pada tekanan atmosferis.

c. ASTM method D1160

Metode distilasi ini digunakan untuk menguji produk migas fraksi berat yang dapat diuapkan secara parsial maupun keseluruhan pada suhu maksimal 750 F pada tekanan absolut hingga 1 mmHg dan dikondensasikan menjadi fase liquid pada tekanan pengujian. Tekanan operasi pengujian berkisar antara 1-760 mmHg absolut. Temperatur diukur dengan perangkat thermocouple.

d. ASTM method D2887

Metode ini merupakan metode simulasi distilasi yang dilakukan dengan gas chromatography (GC). Metode ini merupakan metode yang paling sederhana yang dapat melakukan analisis cut point dan boiling range fraksi hidrokarbon dengan ketelitian tinggi.

 Distilasi TBP (True Boiling Point)

Distilasi TBP dilakukan dalam sebuah kolom distilasi dengan 15 - 100 plates(trays) teoritis dengan reflux ratio yang tinggi (5 : 1 atau lebih). Tingkat fraksinasi yang tinggi pada pengujian ini memberikan distribusi komponen campuran yang akurat. Kekurangan distilasi TBP adalah tidak adanya standadisasi alat dan prosedur pengujian. Meskipun demikian, variasi antara laboratorium pengujian yang ada hanya sedikit karena pemisahan komponen campuran dapat tercapai dengan baik dengan pengujian yang dilakukan. Distilasi TBP ini dilakukan untuk mengetahui % volume produk yang diperoleh dari cutting kurva berdasarkan cut point produk yang dihaapkan.

(3)

 Distilasi EFV (Equilibrium Flash Vaporization)

Distilasi EFV sangat identik dengan distilasi pada unit distilasi yang sebenarnya. Oleh karenanya hasil pengujian distilasi EFV ini dijadikan dasar penentuan kondisi operasi. Pada pengujian distilasi EFV ini, terjadi kesetimbangan vapor-liquid. Namun demikian, proses pengujian yang menargetkan terjadinya kesetimbangan vapor-liquid tersebut memakan waktu yang relatif lebih lama dibandingkan metode pengujian yang lainnya. Metode ini juga bersesuaian dengan perhitungan secara flash (flash calculation method). Distilasi EFV ini berfungsi untuk menentukan kondisi operasi unit distilasi.

b. Panas Laten Penguapan

Panas laten penguapan yang lazim disebut panas laten didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 lb cairan pada titik didihnya pada tekanan atmosfer. Penguapan dapat terjadi pada tekanan lain atau suhu lain. Panas laten berubah dengan berubahnya suhu atau tekanan dimana terjadi penguapan. Panas laten pada tekanan atmosfir untuk fraksi minyak bumi dapat dilihat pada grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.

c. Titik Didih

Sifta – sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai hubungan yang erat dengan titik didih rata – rata seperti terlihat pada Table 1. Titik didih rata – rata (MABP = Molal Average Boiling Point) lebih memuaskan dibandingkan dengan penguapan. Hubungan titik didih rarta – rata dapat dilihat pada grafik 5-4 dan 5-5 Nelson.

Titik didih rata – rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling Point) langsung dapat dihitungdari data distilasi dalam bentuk persen volume distilat terhadap suhu penguapan, baik pada distilasi TBP maupun distilasi ASTM seperti terlihat pada Tabel 2.

Table 1. Hubungan titik didih dan sifat fisik

No Macam Titik Didih Sifat – sifat fisik

1 Titik didih rata – rata volume (VABP) _{Viskositas dan panas jenisn ( dan Cp)} 2 Titik didih rarta – rata berat (WABP) Suhu kritis nyata (Tc)

3 Titik didih rata – rata molal (MABP) Suhu kritis pseudo (T/Tc+) dan ekspansi termis (kt+)

4 Titik didih rata – rata (MnABP) Berat molekul (M), factor karakteristik (K), berat jenis (ρ), tekanan kritis pseudo (P/+Pc) dan panas pembakaran (Hc)

(4)

Jenis Minyak Grafik Distilasi TBP ASTM Minyak Mentah tv tv = Fraksi – fraksi tv = tv =

Titik didih rata – rata yang lain dapat dihitung menggunakan VABP dan sudut garis miring (slpoe) dari grafik 5 – 4 dan 5 – 5 Nelson. Slpoe dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut : S = , o_{F / %}

Hubungan antara titik didih rata – rata molal ( MABP) dan titik didih rata – rata volumetrik (VABP) terhadap sifat – sifat fisik lain seperti o _{API gravity, berat molekul, faktor} karakteristik, suhu kritis dan tekanan kritis, dapat dilihat pada grafik 5 – 9 s/d 5 – 12 Nelson.

B. Spesifikasi Produk Kilang

Persyaratan diperlukan untuk menentukan spesifikasi minyak, fraksi serta produk – produk kilang dimana produk kilang berbeda satu sama lainnya. Pada topik ini akan dibahas tiga produk utama kilang yaitu mogas, kerosine dan minyak diesel.

1. Mogas ( motor gasoline)

Persyaratan umum untuk gasoline atau bensin antara lain ; a. Bebas air, getah minyak dan sulfur korosif

b. Mempunyai ketukan uap yang minimum c. Pemanasan dan akselarisanya lebih muda d. Mempunyai kualitas anti ketukan

e. Dapat diencerkan sendiri dalam silinder mesin

2. Kerosine

Kerosine yang banyak dipakai sebagai minyak untuk keperluan rumah tangga tidak hanya mempunyai kualitas pembakaran yang layak, tetapi harus juga aman untuk dibawa dan dapat dipakai untuk keperluan lampu dan kompor. Secara umum kerosine harus bebas dari air, zat aditif, getah minyak dan zat – zat terlarut.

Kerosine yang lebih dikenal sebagai minyak pemanas merupakan produk kilang yang murni mempunyai spesifikasi standar yaitu :

o _{API gravity : 43 – 45} Jarak didih : 350 – 550 o_F 3. Minyak Diesel

(5)

Karakteristik yang utama dari minyak diesel adalah kebersihannya, kualitas penyalaan, fluiditas, volaritas dan atomisasi. Kebersihan minyak diesel meliputi residu karbon dan kandungan sulfur yang terdapat dalam minyak. Kualitas penyalaan yang baik dinyatakan dengan pengukuran bilangan setana (cetane number) atau indeks diesel yang ditunjukan dengan mudah tidaknya mesin di start pada suhu rendah, tekanan mesin yang rendah, tekanan mesin yang rendah dan operasi mesin yang halus. Fluiditas dan atomisasi minyak diesel ditandai dengan titik tuang (pour point) dan viskositas minyak yang rendah, namun tidak demikian rendah sehingga menyebabkan kesulitan pelumasan pada injector, kebocoran dan efisiensi yang rendah. Volatilitas minyak ditandai dengan titik nyala, residu karbon, dan distilasi.

Di indonesia minyak diesel dijual dalam 2 kategori yaitu minyak diesel untuk kendaraan bermotor (ADO = automotive diesel oil).

IV. Langkah Kerja

- Mempersiapkan peralatan distilasi

- Mengisi labu bundar dengan petroleum 100 ml - Menghidupkan air pendingin

- Menghidupkan heating mantel dan memansakan secara perlahan - Mencatat temperature tetesan pertama distilat

- Menjaga laju pemanas secafra hati – hati

- Distilasi selesai apabila tidak ada tetesan lagi dan mencatat temperaturnya

V. Data Pengamatan

Temperatur (0_C) ₄₈ ₅₀ ₅₁ ₅₃ ₅₆ ₅₉ ₆₂ ₆₆ ₆₈ ₇₂ ₇₃

Volume Distilat 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95

Keterangan :

 Volume petroleum eter yang digunakan sebanyak 100 ml  (IBP = 48 0_{C dan FBP = 73}0_{C )}

a. (Temperatur operasi

= (118,4+122+123,8+127,4+132,8+143,6+150,8+154,4+161,6+163,4+163,4)0_F b. Destilat petroleum eter = 0,654 gr/eter

o_{API =} _{- 131,5} = 90

c. Penentuan Panas Penguapan Petroleum dik : Temperatur operasi = 139,667o_C

(6)

dit : _{Panas penguapan petroleum…..?} Penyelesaian :

Tahap 1

 Mencari nilai VABP =

=

= 140

 Slope =

= = 0,48

 Dari grafik 3.6 = terhadap slope dan VABP, maka didapat factor koreksi Maka MeABP = VABP + Faktor koreksi

= 140 – 0 = 130 o_C

Sehingga pada grafik (gambar 3.6) didapat BM Parafin = 80 Tahap 2

 BM Petroleum eter (gambar 2.5) = terhadap MeABP dan o_{API maka didapat = 84} Tahap 3

 Panas laten n-parafin (gambar 3.9) terhadap tekanan uap n-parafin = x tekanan uap petroleum

 Pc n-parafin (gambar 2.3) = terhadap BM n-parafin maka didapat 29,5 atm  Pc-semu (gambar 3.2) = terhadap MeABP dan O_{API maka didapat 435 Psia,}

dimana 1 atm = 14,7 Psia.

 Psia = x atm

= 29,5 atm

 Tekanan uap petroleum (gambar 3.8)terhadap temperature operasi dan MeABP mak didapatkan 1 atm.

(7)

 Panas laten n-parafin (gambar 3.9) terhadap takanan uap n-prafin dan MeABP maka panas laten – 150n

 Panas peguapan petroleum = x panas laten penguapan

= x 150 btu/lb = 142,8 B btu

VII. Analisa Percobaan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat dianalisa bahwa distilasi ASTM D-86, bahn yang digunakan adalah petroleum. Distilasi (American Society for Testing Material) ASTM D-86 dilakukan untuk pengawasan pengendalian pada proses dan operasi pemisahan terutama menyangkut kualitas produk yang dihasilkan. Distilasi ASTM D-86 biasanya dilakukan untuk gasoline, nafta dan kerosin. Pada saat praktikum, petroleum yang digunakann sebanyak 100 ml, kemudian petroleum tadi dimasukkan ke dalam lanu bundar lalu merangkai peralatan destilasi. Pada destilasi ASTM D-86 ini menggunakan gelas ukur sebagai tempat penampung destilat hasil dari distilasi.

Kemudian melakukan proses distilasi. Kecepatan tetesan distilast yang keluar dicatat pada selang waktu 10 ml. Setelah selang waktu 10 ml suhu pada labu bundar dicatat. Suhu mula – mula setelah menetes disebut IBP (Indeks Boling Point). IBP nya 50 o_{C. Suhu uap} dijaga sekitar 20o_{C agar tidak menguap dan agar tidak terjadi pengembunan. Dari proses} distilasi didapat 95 ml distilat yang ada didalam gelas ukur dengan tempertaur akhir pada volume 95 ml yaitu 73o_C.

VIII. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat di simpulkan bahwa:

- Distilasi ASTM D-86 adalah salah satu jennies distilasi untuk memisahkan minyak bumi jenis petroleum

- Bahn yang digunakan yaitu petroleum - Nilai VABP yang didapat adalah = 140

(8)

IX. Daftar Pustaka

Fadarina. 2011. ‘Petunjuk Praktikum Hidrikarbon’. Palembang; POLSRI

Kurva hubungan antara distilat dan temperatur

Volume Distilat (ml) Temperatur (OC)

0 48 10 50 20 51 30 53 40 56 50 59 60 63 70 66 80 68 90 72 94 73

(9)

Gambar alat

Seperangkat Peralatan Pistilasi ASTAM D-86

(10)

HIDROKARBON