download

klasifikasi
Friday, October 7, 2011

A Pembentukan dan Pengolahan Minyak Bumi dan gas alam

A Pembentukan dan Pengolahan Minyak Bumi dan gas alam

Bahan-bahan seperti minyak tanah, gas elpiji, bensin, minyak pelumas,dan minyak solar tentu sudah tidak asing lagi bagi Anda. Bahan-bahan tersebut banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Dari manakah bahan-bahan tersebut berasal? Jawabannya adalah minyak bumi. Apakah minyak bumi itu dan dari mana asalnya? Jika Anda melakukan kegiatan berikut, Anda akan menemukan jawabannya.

Minyak bumi berasal dari sisa-sisa fosil hewan yang telah melapuk di dasar bumi selama jutaan tahun. Minyak bumi disebut juga sebagai bahan bakar yang tidak dapat diperbarui karena jika kita menggunakan minyak bumi kita harus menunggu selama jutaan tahun untuk mendapatkannya kembali. Minyak bumi mentah berasal dari makhluk-makhluk laut yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Makhluk-makhluk ini terkubur di bawahlapisan pasir dan lumpur pada dasar laut. Organisme mati ini tidak terurai oleh bakteri seperti biasanya karena keterbatasan oksigen bahkan tanpa oksigen dalam proses penguraiannya. Peningkatan suhu dan tekanan secara perlahan akan mengubah organisme mati tersebut menjadi minyak. Gas alam juga terkadang dapat ditemukan bersamaan dengan minyak bumi.

Perhatikangambar berikut.



  



Proses pengolahan fosil hewan menjadi minyak melewati beberapa tahap yang cukup panjang. Mula-mula, para ahli melakukan eksplorasi, yaitu kegiatan yang bertujuan memperoleh informasi mengenai kondisi geologi untuk menemukan dan mendapatkan perkiraan cadangan minyak bumi. Pada umumnya, mereka membuat peta topografi dengan pemotretan dari udara.
Setelah daerah-daerah yang akan diselidiki ditetapkan, para ahli bumi (geologi) mencari contoh-contoh batu atau lapisan batu yang muncul dari permukaan karang atau tebing-tebing untuk diperiksa di laboratorium. Selanjutnya, kegiatan dilanjutkan dengan melakukan penyelidikan geofisika. Caranya dengan membuat gempa kecil atau getaran-getaran di bawah tanah (kegiatan seismik). Gelombang-gelombang getaran dari ledakan ini turun ke bawah dan memantul kembali ke permukaan bumi. Dengan cara ini, lokasi yang mengandung minyak bumi dapat diperkirakan secara ilmiah.





 
Sumber: My Pals are Here, 2004

Setelah menentukan lokasi yang diperkirakan mengandung minyak bumi, tahapan selanjutnya adalah melakukan kegiatan eksploitasi. Eksploitasi adalah rangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menghasilkan minyak bumi. Kegiatan ini terdiri atas pengeboran dan penyelesaian sumur, pembangunan sarana pengangkutan, penyimpanan, dan pengolahan untuk pemisahan dan pemurnian minyak. Pengeboran sumber minyak bumi menghasilkan minyak mentah yang harus diproses lagi. Selain minyak mentah, terdapat juga air dan senyawa pengotor lainnya. Zat-zat selain minyak mentah dipisahkan terlebih dahulu sebelum dilakukan proses selanjutnya. Kandungan utama minyak mentah hasil pengeboran merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon. Adapun senyawa lain, seperti sulfur, nitrogen, dan oksigen hanya terdapat dalam jumlah sedikit. Tabel berikut menunjukkan persentase komposisi senyawa yang terkandung dalam minyak mentah (crude oil).

Tabel 7.1  Persentase Komposisi Senyawa dalam Minyak Bumi Mentah
Kelompok
Unsur
Karbon
Hidrogen
Sulfur
Nitrogen
Oksigen
Logam
Garam
84%
14%
Antara 1 hingga 3%
Kurang dari 1%
Kurang dari 1%
Kurang dari 1%
Kurang dari 1%

Campuran hidrokarbon dalam minyak mentah terdiri atas berbagai senyawa hidrokarbon, misalnya senyawa alkana, aromatik, naftalena, alkena, dan alkuna. Senyawa-senyawa ini memiliki panjang rantai dan titik didih yang berbeda-beda. Semakin panjang rantai karbon yang dimilikinya, semakintinggi titik didihnya. Agar dapat digunakan untuk berbagai keperluan,  komponen-komponen minyak mentah harus dipisahkan berdasarkan titik didihnya. Metode yang digunakan adalah distilasi bertingkat. Menurut Anda, adakah metode pemisahan selain distilasi? Gambar berikut menunjukkan
fraksi-fraksi hasil pengolahan menggunakan metode distilasi bertingkat.

            Proses pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksi minyak bumi yang bermanfaat dilakukan di kilang minyak (oil refinery). Di Indonesia terdapat sejumlah kilang minyak, antara lain:
1. kilang minyak Cilacap, Jawa Tengah (Kapasitas 350 ribu barel/hari);
2. kilang minyak Balongan, Jawa Tengah (Kapasitas 125 ribu barel/hari);
3. kilang minyak Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 240 ribu barel/hari);
4. kilang minyak Dumai, Riau;
5. kilang minyak Plaju, Sumatra Selatan;
6. kilang minyak Pangkalan Brandan, Sumatra Utara; dan
7. kilang minyak Sorong, Papua.
           
Minyak bumi yang berasal dari Indonesia memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan minyak bumi dari negara Timur Tengah karena memiliki kadar belerang yang lebih rendah.

6.2 Komponen-komponen Minyak Bumi
            Minyak bumi merupakan campuran yang kompleks, yang komponen terbesarnya adalah hidrokarbon. Komponen-komponen minyak bumi sebagai berikut.

A.Golongan Alkana
            Golongan alkana yang tidak bercabang terbanyak adalah n–oktana, sedang alkana bercabang terbanyak adalah isooktana (2,2,4–trimetilpentana).

B. Golongan Sikloalkana
            Golongan sikloalkana yang terdapat pada minyak bumi adalah siklopentanadan sikloheksana.

C. Golongan Hidrokarbon Aromatik
Golongan hidrokarbon aromatik yang terdapat dalam minyak bumi adalah benzena.

D. Senyawa-senyawa Lain
         
Senyawa-senyawa mikro yang lain, seperti senyawa belerang berkisar 0,01 – 7%, senyawa nitrogen berkisar 0,01 – 0,9%, senyawa oksigen berkisar 0,06 – 0,4%, dan mengandung sedikit senyawa organologam yang mengandung logam vanadium dan nikel. Sementara itu sumber energi yang lain, yaitu gas alam memiliki komponen alkana suku rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Sebagai komponen terbesarnya adalah metana. Dalam gas alam, selain mengandung alkana, terkandung juga di dalamnya berbagai gas lain, yaitu karbon dioksida (CO2) dan hydrogen sulfida (H2S), meskipun beberapa sumur gas alam yang lain ada juga yang mengandung helium. Dalam gas alam ini, metana digunakan sebagai bahan bakar, sumber hidrogen, dan untuk pembuatan metanol. Etana yang ada dipisahkan untuk
keperluan industri, sedangkan propana dan butana juga dipisahkan, dan kemudian dicairkan untuk bahan bakar yang dikenal dengan nama LPG (Liquid Petroleum Gas) yang biasa digunakan untuk bahan bakar kompor gas rumah tangga.

Teknik Pengolahan Minyak Bumi

Di Indonesia, sumber minyak bumi terdapat di daerah-daerah Aceh, Sumatra Utara, Riau, Irian Jaya, Kalimantan, dan sebagian ada di pulau Jawa, yaitu Cepu dan beberapa daerah lain. Biasanya kandungan minyak bumi ini ada pada 3 – 4 km di bawah permukaan tanah. Untuk itu proses pengambilannya dengan menggunakan sumur-sumur bor yang sengaja dibuat. Beberapa di antaranya karena sumber minyak bumi ada di dasar laut, maka pengeboran dilakukan di laut. Minyak mentah yang
dihasilkan ditampung dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau kilang minyak.

Minyak mentah atau yang biasa disebut dengan crude oil ini berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap, yang selain mengandung kotoran, juga mengandung mineral-mineral yang larut dalam air. Minyak ini belum dapatdigunakan untuk bahan bakar atau berbagai keperluan lainnya, tetapi harus melalui pengolahan terlebih dahulu. Minyak mentah ini mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom karbon 1 – 50. Pada prinsipnya pengolahan minyak bumi dilakukan dengan dua langkah, yaitu desalting dan distilasi.

A.Desalting

Proses desalting merupakan proses penghilangan garam yang dilakukan dengan cara mencampurkan minyak mentah dengan air, tujuannya adalah untuk melarutkan zat-zat mineral yang larut dalam air.

Pada proses ini juga ditambahkan asam dan basa dengan tujuan untuk menghilangkan senyawa-senyawa selain hidrokarbon. Setelah melalui proses desalting, maka selanjutnya minyak akan menjalani proses distilasi.

B. Distilasi

Minyak mentah yang telah melalui proses desalting kemudian diolah lebih lanjut dengan proses distilasi bertingkat, yaitu cara pemisahan campuran berdasar perbedaan titik didih. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari proses distilasi bertingkat ini adalah campuran hidrokarbon yang mendidih pada interval (range) suhu tertentu. Proses distilasi bertingkat dan fraksi yang dihasilkan dari distilasi bertingkat tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.








Gambar 6.2 Diagram menara fraksionasi (distilasi bertingkat) untuk penyulingan minyak bumi. Pandangan irisan menunjukkan bagaimana fasa uap dan cairan dijaga agar selalu kontak satu sama lain, sehingga pengembunan dan penyulingan berlangsung menyeluruh sepanjang kolom
Fraksi-faksi yang didapatkan setelah proses distilasi selanjutnya diolah lebih lanjut dengan proses reforming, polimerisasi, treating, dan blending.

1. Reforming
Reforming merupakan suatu cara pengubahan bentuk, yaitu dari rantai lurus menjadi bercabang. Proses ini digunakan untuk meningkatkan mutu bensin.

2. Polimerisasi
Polimerisasi merupakan suatu cara penggabungan monomer (molekulmolekul sederhana) menjadi molekul-molekul yang lebih kompleks.

3. Treating
Treating merupakan proses penghilangan kotoran pada minyak bumi.

4. Blending
Blending merupakan proses penambahan zat aditif.


Kualitas Bensin berdasarkan bilangan oktapnya


A. Kualitas Bensin

Salah satu hasil pengolahan distilasi bertingkat minyak bumi adalah bensin, yang dihasilkan pada kisaran suhu 30 °C – 200 °C. Bensin yang dihasilkan dari distilasi bertingkat disebut bensin distilat langsung (straight run gasoline). Bensin merupakan campuran dari isomer-isomer heptana (C7H16) dan
oktana (C8H18). Bensin biasa juga disebut dengan petrol atau gasolin. Sebenarnya fraksi bensin merupakan produk yang dihasilkan dalam jumlah yang sedikit. Namun demikian karena bensin merupakan salah satu bahan bakar yang paling banyak digunakan orang untuk bahan bakar kendaraan bermotor, maka dilakukan upaya untuk mendapatkan bensin dalam jumlah yang besar. Cara yang dilakukan adalah dengan proses cracking (pemutusan hidrokarbon yang rantainya panjang menjadi hidrokarbon rantai pendek). Minyak bumi dipanaskan sampai suhu 800 °C, sehingga rantai hidrokarbon yang kurang begitu dibutuhkan dapat dipecah menjadi rantai pendek, sesuai rantai pada fraksi bensin (Keenan, Kleinfelter, Wood, 1992).

Mutu atau kualitas bensin ditentukan oleh persentase isooktana yang terkandung di dalamnya atau yang biasa disebut sebagai bilangan oktan. Dikatakan kualitas bensin ditentukan oleh isooktana (2,2,4–trimetilpentana), hal ini terkait dengan efisiensi oksidasi yang dilakukan oleh bensin terhadap mesin kendaraan. Efisiensi energi yang tinggi diperoleh dari bensin yang memiliki rantai karbon yang bercabang banyak. Adanya komponen bensin berantai lurus menghasilkan energi yang kurang efisien, artinya banyak energy yang terbuang sebagai panas bukan sebagai kerja mesin, dan hal ini menyebabkan terjadinya knocking atau ketukan pada mesin. Ketukan pada mesin ini menyebabkan mesin menjadi cepat rusak. Bensin premium memiliki bilangan oktan 82, sedangkan bensin super memiliki bilangan oktan 98.


Untuk meningkatkan bilangan oktan bensin, ditambahkan satu zat yang disebut TEL (tetraetil lead) atau tetraetil timbal. Penambahan TEL dalam konsentrasi sampai 0,01% ke dalam bensin dapat menaikkan bilangan oktan, sehingga ketukan pada mesin dapat dikurangi. Namun demikian penggunaan
TEL ini memberikan dampak yang tidak baik bagi kesehatan manusia. Hal ini disebabkan karena gas buang kendaraan bermotor yang bahan bakarnya mengandung TEL, menghasilkan partikel-partikel timbal. Partikel timbal yang terisap oleh manusia dalam kadar yang cukup tinggi, menyebabkan terganggunya enzim pertumbuhan. Akibatnya bagi anak-anak adalah berat badan yang berkurang disertai perkembangan sistem syaraf yang lambat. Pada orang dewasa, partikel timbal ini menyebabkan hilangnya selera makan, cepat lelah, dan rusaknya saluran pernapasan. Untuk itu sekarang sedang digalakkan penggunaan bensin tanpa timbal, yaitu dengan mengganti TEL dengan MTBE (metil tersier butil eter), yang memiliki fungsi sama untuk meningkatkan bilangan oktan, tetapi tidak melepaskan timbal di udara.



B. Penggunaan Residu dalam Industri Petrokimia

Berbagai produk bahan yang dihasilkan dari produk petrokimia dewasa ini banyak ditemukan. Petrokimia adalah bahan-bahan atau produk yang dihasilkan dari minyak dan gas bumi. Bahan-bahan petrokimia tersebut dapat digolongkan ke dalam plastik, serat sintetis, karet sintetis, pestisida, detergen,
pelarut, pupuk, berbagai jenis obat maupun vitamin.

1. Bahan Dasar Petrokimia

Terdapat tiga bahan dasar yang digunakan dalam industri petrokimia, yaitu olefin, aromatika, dan gas sintetis (syn-gas). Untuk memperoleh produk petrokimia dilakukan dengan tiga tahapan, yaitu:
a. Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia.
b. Mengubah bahan dasar menjadi produk antara.
c. Mengubah produk antara menjadi produk akhir.
a. Olefin (alkena-alkena)

Olefin merupakan bahan dasar petrokimia yang paling utama. Produksi olefin di seluruh dunia mencapai milyaran kg per tahun. Di antara olefin yang paling banyak diproduksi adalah etilena (etena),
propilena (propena), dan butadiena. Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar
etilena adalah:

1) Polietilena, merupakan plastik yang paling banyak diproduksi, plastik ini banyak digunakan sebagai kantong plastik dan plastic pembungkus (sampul). Di samping polietilena sebagai bahan dasar, plastik dari polietilena ini juga mengandung beberapa bahan tambahan, yaitu bahan pengisi, plasticer, dan pewarna.

2) PVC atau polivinilklorida, juga merupakan plastik yang digunakan pada pembuatan pipa pralon dan pelapis lantai.

3) Etanol, merupakan bahan yang sehari-hari dikenal dengan nama alkohol. Digunakan sebagai bahan bakar atau bahan antara untuk pembuatan produk lain, misalnya pembuatan asam asetat.

4) Etilena glikol atau glikol, digunakan sebagai bahan antibeku dalam radiator mobil di daerah beriklim dingin. Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar
propilena adalah:

1) Polipropilena, digunakan sebagai karung plastik dan tali plastik. Bahan ini lebih kuat dari polietilena.
2) Gliserol, digunakan sebagai bahan kosmetika (pelembab), industry makanan, dan bahan untuk membuat peledak (nitrogliserin).
3) Isopropil alkohol, digunakan sebagai bahan-bahan produk petrokimia yang lain, misalnya membuat aseton.

Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasarbutadiena adalah:
1) Karet sintetis
2) Nilon
b. Aromatika
Pada industri petrokimia, bahan aromatika yang terpenting adalah benzena, toluena, dan xilena. Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar benzena adalah:
1) Stirena, digunakan untuk membuat karet sintetis.
2) Kumena, digunakan untuk membuat fenol.
3) Sikloheksana, digunakan untuk membuat nilon. Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar toluena dan xilena adalah:
1) Bahan peledak, yaitu trinitrotoluena (TNT)
2) Asam tereftalat, merupakan bahan dasar pembuatan serat.
c. Syn-Gas (Gas Sintetis)

Gas sintetis ini merupakan campuran dari karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2). Beberapa produk petrokimia yang menggunakan bahan dasar gas sintetis adalah:

1) Amonia (NH3), yang dibuat dari gas nitrogen dan gas hidrogen. Pada industri petrokimia, gas nitrogen diperoleh dari udara sedangkan gas hidrogen diperoleh dari gas sintetis.

2) Urea (CO(NH2)2), dibuat dari amonia dan gas karbon dioksida. Selain sebagai pupuk, urea juga digunakan pada industri perekat, plastik, dan resin.

3) Metanol (CH3OH), dibuat dari gas sintetis melalui pemanasan pada suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis. Sebagian methanol digunakan dalam pembuatan formaldehida, dan sebagian lagi
 digunakan untuk membuat serat dan campuran bahan bakar.

4) Formaldehida (HCHO), dibuat dari metanol melalui oksidasi dengan bantuan katalis. Formaldehida yang dilarutkan dalam air dikenal dengan nama formalin, yang berfungsi sebagai pengawet specimen biologi. Sementara penggunaan lainnya adalah untuk membuat resin urea-formaldehida dan lem.

Dampak Pembakaran Minyak Bumi

Pembakaran bahan bakar minyak dapat berlangsung dua cara yaitu pembakaran sempurna dan tidak sempurna. Pembakaran sempurna menghasilkan energi yang cukup besar dibandingkan pembakaran tidak sempurna. Tetapi gas CO2 yang dihasilkan dapat menyebabkan terjadinya green
house effect (efek rumah kaca). Reaksi pembakaran sempurna:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + Energi

Gas CO2 merupakan gas tak berwarna, tak berbau, mudah larut dalam air, meneruskan sinar matahari gelombang pendek tapi menahan pantulan energi matahari gelombang panjang (sinar inframerah). Jika jumlahnya melebihi ambang batas (lebih dari 330 bpj), maka akan menyebabkan sesak napas dan membentuk “selubung” di atmosfer. Gas CO2 mempunyai kemampuan untuk menahan energi matahari gelombang panjang sehingga panas tidak dapat dilepaskan ke ruang angkasa. Peristiwa terjebaknya sinar matahari oleh gas CO2 inilah yang disebut efek rumah kaca. Akibatnya suhu bumi menjadi naik atau lebih dikenal dengan istilah pemanasan
global. Coba bayangkan jika suhu di seluruh permukaan bumi ini naik, apa yang terjadi? Bukankah es di kedua kutub bumi akan mencair? Dapatkan kamu membayangkan apa
dampak selanjutnya?

Pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar minyak akan menghasilkan jelaga yang dapat mengotori alat-alat seperti perkakas rumah tangga, mesin, knalpot, dan lain-lain. Sehingga mempercepat kerusakan pada alat-alat tersebut. Selain itu juga menghasilkan gas CO yang dapat menyebabkan keracunan.
Reaksi pembakaran tak sempurna:

2 CH4(g) + 3 O2(g) → 2 CO(g) + 4 H2O(g) + Energi

Gas CO merupakan gas tak berwarna, tak berbau, tak berasa, dan sukar larut dalam air. Gas CO mempunyai daya ikat yang lebih tinggi dibanding gas oksigen terhadap hemoglobin,
sehingga jika terhirup manusia menyebabkan dalam darah lebih banyak mengandung CO daripada oksigen. Gejala yang timbul jika keracunan gas CO adalah sesak napas, daya  ingat berkurang, ketajaman penglihatan menurun, dan lelah jantung. Tubuh akan kekurangan suplai oksigen, akibatnya badan lemas, pingsan, bahkan dapat menyebabkan kematian.
Reaksi:

CO(g) + Hb(aq) → HbCO(aq)  

Pembakaran bahan bakar minyak juga dapat menghasilkan zat polutan lain seperti: oksida belerang (SO2 dan SO3), oksida nitrogen (NO dan NO2), dan partikel-partikel debu. Gas-gas tersebut jika masuk di udara dapat menyebabkan terjadinya hujan asam.

Gas SO2 merupakan gas tak berwarna tetapi berbau sangat menyengat dan larut dalam air. Gas CO2 dapat menyesakkan napas, memedihkan mata, dan mematikan daun karena merupakan racun bagi klorofil. Gas SO2 dan SO3 di udara lembap dapat bereaksi dengan uap air membentuk
asam. Reaksinya:

SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)

Bereaksi dengan O2 membentuk SO3 kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat. Reaksinya:

2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g)

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Asam sulfat di udara lembap mudah larut dalam air hujan sehingga air hujan bersifat asam, atau dikenal dengan hujan asam. Hujan asam dapat menyebabkan tumbuhan dan hewan yang tidak tahan hidup dalam suasana asam akan mati, dan perabotan yang berasal dari logam terkorosi. Selain gas SO2 dan SO3, gas NO dan NO2 juga dapat menyebabkan hujan asam. Gas NO merupakan gas yang tak berwarna tetapi beracun. Gas NO dapat bereaksi dengan O2 menghasilkan
gas NO2.
Reaksinya:

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

Gas NO2 berwarna merah cokelat, berbau menyengat, mudah larut dalam air, dan beracun. Gas NO2 dapat menyebabkan kanker karena bersifat karsinogenik. Gas-gas tersebut juga mempunyai potensi menjadi gas rumah kaca yang dapat menyebabkan terjadinya efek rumah kaca. Gas NO dan NO2 juga menjadi katalis pada penguraian ozon di stratosfer.
Mengingat dampak yang ditimbulkan dan terbatasnya sumber tambang minyak di dunia ini, maka mulai sekarang dicari energi alternatif lain seperti:
1. licol /batu bara yang dibersihkan (sumber Buletin Khusus –Warta untuk Warga Agustus 2006);
2. biodiesel dari minyak jarak (sumber Yunior–Suara Merdeka 1 Oktober 2006);
3. biodiesel (etanol dari tebu, minyak jagung, minyak kelapa sawit);
4. biogas dari kompos/kotoran hewan;
5. tenaga nuklir;
6. tenaga panas bumi /geothermal;
7. tenaga air terjun;
8. tenaga gelombang air laut;
9. tenaga angin;
10. tenaga surya.

0 komentar:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)