SUMBER DAYA MINYAK BUMI dan EKSPLORASINYA Disusun guna memenuhi tugas mata kuliah Geofisika
Oleh: Febrian Eko P. 080210102038
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JEMBER 2010
BAB I PENDAHULUAN
Minyak bumi merupakan sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan. Banyak hasil yang didapat dari minyak bumi yang dirubah menjadi berbagai jenis bahan bakar, mulai dari bensin untuk bahan bakar mobil, solar untuk bahan bakar mesin diesel, dan lain sebagainya. Hasil dari minyak bumi tidak hanya dipakai untuk kendaraan bermotor saja tetapi juga digunakan dalam pabrik-pabrik industri. Pemanfaatan minyak bumi sebagai sumber energi juga memiliki dampak negatif. Dampak negatif itu mulai dari pencemaran lingkungan dan lain sebagainya. Eksploitasi minyak bumi harus mengikuti atauran-aturan yang berlaku, hal ini untuk mengurangi dampak yang ditimbulkan dari pemanfaatan minyak bumi yang berlebihan, sehingga kita bisa membantu menjaga agar agar bumi tidak semakin r usak.
BAB II ISI A. Minyak Bumi
Minyak: petroleum, petroleum, dari bahasa Latin petrus ± karang dan oleum ± minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar , yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses distilasi, yang kemudian, setelah diolah lagi, menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dll.Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawaan hidrogen dan karbon.Empat alkana teringan- CH 4 (metana), C2 H6 (etana), C 3H8 (propana), dan C4 H10 (butana) - semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6 °C, 88.6 °C, -42 °C, dan -0.5 °C, berturut-turut (-258.9°, (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F). Rantai dalam wilayah C5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry (dry clean), clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C 6 H14 sampai C12 H26 dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C10. Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat setengah-padat (termasuk Vaseline®) berada di antara C 16 sampai ke C20. Rantai di atas C20 berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal. Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius: minyak eter: 40 - 70 °C (digunakan sebagai pelarut) minyak ringan: 60 - 100 °C (baha n bakar mobil) minyak berat: 100 - 150 °C (bahan bakar mobil) minyak tanah ringan: 120 - 150 °C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga) kerosene: 150 - 300 °C (bahan bakar mesin jet)
minyak gas: 250 - 350 °C (minyak diesel/pemanas) diesel/pemanas) minyak pelumas: > 300 °C (minyak mesin) sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam dala m lingkungan lingkungan ilmiah. B. Eksplorasi Minyak Bumi
Eksplorasi atau pencarian minyak bumi merupakan suatu kajian panjang yang melibatkan beberapa bidang kajian kebumian dan ilmu eksak. Untuk kajian dasar, riset dilakukan oleh para geologis, yaitu orang-orang yang menguasai ilmu kebumian. Mereka adalah orang yang bertanggung jawab atas pencarian hidrokarbon tersebut. tersebut. Perlu diketahui bahwa minyak di dalam bumi bukan berupa wadah yang menyerupai danau, na mum berada berada di dalam pori-pori pori-pori batuan bercampur bersama air. Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini.
Gambar pori batuan
Abu-abu adalah pasir Biru adalah air Hitam adalah minyak
C. Penyulingan, Pemrosesan, dan Penggunaan Minyak Bumi
Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama. terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang. mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam. Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah: 1. Alkana (parafin) CnH2n + 2 Alkana ini memiliki rantai lurus dan da n bercabang, fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah. 2. Siklo alkana (napten) CnH2n Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana. Sikloheksana Siklopentana 3. Aromatik CnH2n -6 Aromatik memiliki cincin 6 (enam) (ena m) Aromatik hanya terdapat dalam dala m jumlah kecil, tetapi sangat sangat diperlukan dalam bensin karena : - Memiliki harga a nti knock yang tinggi - Stabilitas penyimpanan yang baik - Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan ba kar (fuels) Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak
tetapi
kadang-kadang
(disebut
sebagai
crude
napthenic)
mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen komponen yang paling sedikit. Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses perubahan minyak mentah menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan pengilangan/penyulingan tersebut antara a ntara lain: 1. Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil.
a.
Gasoline
(Amerika Serikat) atau motor spirit (Inggris) atau bensin
(Indonesia) memiliki titik didih terendah dan merupakan produk kunci dalam penyulingan © 2003 Digitized by USU digital library 2 yang digunakan sebagai bahan pembakar motor (:t 45% dari minyak mentah diproses untuk menghasilkan gasolin. b. Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerasin. Beberapa naphta digunakan sebagai : - Pelarut dry cleaning (pencuci) cleaning (pencuci) - Pelarut karet - Bahan awal etilen - Dalam kemileteran digunaka n sebagai bahan bakar jet dikenanl sebagai jP-4 c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai : - Minyak tanah - Bahan bakar jet untuk air plane 2. Intermediate destilates merupakan minyak gas atau bahan bakar diesel yang penggunaannya penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi transportasi truk-truk berat, kereta api, kapal kecil komersial, peralatan pertanian dan lain-lain. lain-lain. 3. Heavy destilates merupakan komponen dengan dengan berat molekul tinggi. tinggi. Fraksi Fraks i ini biasanya dirubah menjadi minyak pelumas (lubricant oils), oils), minyak dengan berat jenis tinggi dari bahan bakar, lilin dan stock cracking. 4. Residu termasuk aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum.
Proses pertama dalam pemrosesan minyak bumi adalahfraksionasi dari minyak mentah dengan menggunakan menggunakan proses destilasi bertingkat, adapun adapun hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut: Jangka titik
Didih (ºC) Banyaknya atom karbon Nama Penggunaan
Dibawah 30 1 - 4 Fraksi Gas Bahan Bakar Pemana s 30 ± 180 5 ± 10 Bensin Bahan bakar mobil 180 ± 230 11 ± 12 Minyak Tanah Bahan bakar jet 230 ± 305 13 ± 17 Minyak Gas Bahan bakar diesel, pemanas 305 ± 405 18 - 25 Minyak Gas Berat Bahan bakar pemanas Sisa: 1. Minyak bisa menguap : Minyak-minyak pelumas, lilin, parafin dan vaselin. 2. Bahan yang tidak bisa menguap : aspal dan arang minyak bumi. a. Fraksi Gas
Gas alam dapat diperoleh secara terpisah maupun maupun bersama-sama bersama-sama dengan minyak bumi. Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana berantai karbon rendah yaitu antara lain metana, etana, propana, butana dan iso-butana. Gas alam ala m dapat dipergunakan seba s ebagai: gai: 1.
Bahan bakar rumah tangga atau pabrik
Gas alam merupakan bahan bakar yang paling bersih dan praktis, tetapi gas alam mempunyai keburukan yaitu sifatnya yang tidak berbaun (bila dibandingkan dengan gas dari batubara) sehingga sering terjadi kecelakaan karena bocor. Oleh karena itu kadang-kadang gas ini diberi "bau" yaitu sedikit zat yang berbau sekali. Propana yang merupakan salah satu fraksi gas pada perusahaan biasanya digunakan sebagai : - Mengelas paduan-paduan tembaga, alumunium dan magnesium. magnesium. - Mengelas besi tuang.
- Menyolder dan mengelas solder. - Menyemprot Jogam. © 2003 Digitized by USU digital library 3 - Memotong besi dengan gas karbit. - Penerangan pantai. Butana dipakai dalam rumah tangga sebagai : - Pemanas ruangan. - Penerangan. - Pemakaian di dapur. Butana mempunyai batas meledak yang lebih kecil bila dibandingkan dengan propana. 2. Karbon hitam (Carbon Black) Karbon hitam (Carbon black) black) adalah ara ng harus yang dibuat oleh pembakaran yang tidak sempurna. Pegunaannya antara lain sebagai : - Bahan dalam pembuatan cat, tinta cetak da n tinta Gina. - Zat pengisi pada karet terutama dalam pembuatan ban-ban mobil dan sepeda. Karbon hitam dibuat dengan membawa nyala gas bumi ke sebuah bidang datar yang didinginkan, arang yang terbentuk kemudian dipisahkan dari bidang ini dan dibagi berdasarkan kehalusannya. Metana yang mengandung 75% karbon akan menghasilkan 4 atau 4,5% zat penghitam dan sisanya hilang sebagai asap, zat asam arang dan sebagainya. 3. Tujuan-tujuan Sintesis Hasil sintesis dibuat dengan oksidasi zat-zat hidrokarbon dari gas ala mo Proses pembuatan lainnya, yaitu : - Pembuatan zat cair dari metana. - Pembuatan bensin-bensin untuk kapal terbang yang bernilai tinggi dengan cara menggandeng (alkylering) iso-butana dengan butena-butena. butena-butena.
b. Bensin
Bensin dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain yaitu ; 1. Penyulingan langsung dari minyak bumi (bensin straight run), run), dimana kualitasnya tergantung pada susunan s usunan kimia dari dar i bahan-bahan bahan-bahan dasar. Bila mengandung banyak aromatik-aromatik dan napthen-naphten akan menghasilkan bensin yang tidak mengetok (anti knocking). 2. Merengkah (cracking) dari hasil-hasil minyak bumi berat, misalnya dari minyak gas dan residu. 3. Merengkah (retor ming) bensin berat dari kualitas yang kurang baik. 4. Sintesis dari zat-zat berkarbon rendah. Bensin biasanya digunakan sebagai : 1.
Bahan bakar motor
Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk menentukan baik ata u tidaknya bensin tersebut. * Keadaan terbang terba ng (titik embun) Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gelembung-gelembung gas didalam karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu tinggi dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama disebabkan oleh terlalu
banyaknya
propana
dan
butana
yang
berasal
dari
bensin.
Gelembunggelembung gas yang terdapat t erdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup lubang-lubang lubang-lubang perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti. © 2003 Digitized by USU digital library 4 * Kecendrungan mengetok (knocking) Ketika rasio tekanan dari motor relatif r elatif tinggi, tinggi, pembakaran bisa menyebabkan menyebabkan peletusan (peledakan) didalam didala m sijinder, sijinder, sehingga : - Timbulnya kebisingan knock
- Kekuatan berkurang - Menyebabkan kerusakan mesin Hidrokarbon rantai bercabang dan aromatik sangat mengurangi mengurangi kecendrungan dari bahan bakar yang menyebabkan knocking, misalnya 2,2,4 -trimetil pentana (iso-oktan) adalah anti knock fuels. Harga yang tinggi dari bilangan oktan mengakibatkan makin baik melawan knocking. Mesin automibil modern memerlukan bahan bakar dengan bilangan oktan antara 90 dan 100, semakin tinggi rasio penekanan (compression) maka diperlukan bilangan oktan yang t inggi pula. pula. Bilangan oktan dapat dinaikkan dengan mena mbahkan mbahkan beberapa substansi, antara lain fefraefyl lead (TEL) dan feframefyl lead (l-MI) yang ditambahkan da!am bensin dengan kuantitas yang kecil karena dikuatirkan apabila ditambahkan terlalu banyak efek timah bagi lingkungan. TEL (Pb(C2Hs)4) dibuat dari campuran timah hitam dengan natrium dan eti!klorida, reaksinya : Pb + 4Na + 4C2H5CI Pb (C2H5 )4 + 4 NaCI TEL * Keadaan "damar" dan stabilitas penyimpanan Damar dapat t erbentuk karena adanya alkena-alkena alkena-alkena yang mempunyai satu ikatan ganda sehingga berpotensi untuk berpolirherisasi membentuk molekulmolekul yang lebih besar. Pembentukan damar ini dipercepat oleh adanya zat asa m di udara, seperti peroksiden. Kerugian yang disebabkan oleh pembentukan damar ini antara lain; - Bahan ini dapat menempel pada beberapa tempat dalam motor, antara lain saluran-saluran gas dan pada kutub yang dapat mengakibatkan kerusakan pada motor.
- Menurunkan bilangan oktan karena hilangnya hila ngnya alkena-alkena alkena-alkena dari bensin. Pembentukan damar dapat dicegah dengan penambahan s enyawa-senyawa dari tipe poliphenol dan aminophenol, seperti hidroquinon dan p-aminophen. * Titik beku Jika dalam bensin terdapat prosentasi yang tinggi dari aromatik-aromatik tertentu maka pada waktu pendinginan, aromatik itu akan mengkristal dari mengakibatkan tertutupnya lubang-lubang alai penyemprotan dalam karburator. Titik beku ini terutama dipengaruhi dipengaruhi oleh benzen (titik beku benzen murni murni
5ºC).
* Kadar belerang Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi, adalah : - Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas gas-gas yang dihasilka n. - Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya silindersilinder yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding silinder. - Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan. 2. Bahan Ekstraksi, Pelarut dan Pembersih Sebelum digunakan sebaagi pengekstraksi bensin di fraksinasi dengan destilasi bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin biasanya digunakan untuk mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai, minyak kacang tanah, minyak kelapa dan bahan-bahan bahan-bahan alam ala m lain. © 2003 Digitized by USU digital library 5 Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik didih antara 80 -130°C dan 100 -130°C. Larutan karet ini biasanya digunakan untuk : - Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban. - Melekatkan karet. - Perekat-perekat untuk industri sepatu. - Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan tenunan.
Bensin juga dapat digunakan sebagai ba han pembersih yaitu membersihkan secara kimia dengan cara diuapkan. Keuntungan menggunakan bensin sebagai bahan pembersih adalah: - Bensin memiliki titik didih rendah sehingga barang-barang yang dicuci lekas menjadi kering dan baunya cepat hilang. - Tidak mudah terbakar di ruang terbuka. - Kualitas dari bahan wol tahan t erhadap ini. 3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan Bensin digunakan pada lampu-lampu lampu-lampu tambang dimana tidak tida k terdapat tenaga listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada: - Lampu soldir dan lampu pembakar cat. - Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol dari tenunan dan rambut kulit. C. Kerosin
Pemakaian kerasin sebagai penerangan di negara-negara negara-negara maju semakin berkurang, sekarang kerasin digunakan untuk pemenasan. Pemakaian terpenting dari kerasin antara lain: 1. Minyak Lampu Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan langsung, langsung, sifatsifat yang harus diperhatikan bila kerasin digunakan sebagai minyak lampu adalah : * Warna Kerosin dibagai dalam berbagai kelas warna: - Water spirit (tidak berwarna) - Prime spirit - Standar spirit
Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih karena mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo matang saja yang dapat membakar dengan baik. * Sifat bakar Nyala kerasin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah : - Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat dibesarkan karena apinya mulai berarang. - Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik. - Sifat bakar napthen terletak antara a romatik dan alkana. * Viskositas Minyak dalam lampu kerasin mengalir ke sumbu karena adanya gaya kapiler dalam saluran salura n-saluran sempit antara serat-serat serat-serat sumbu. Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair kental dan lampu mempunyai tinggi-naik tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah dan sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan kekurangan minyak. * Kadar belerang Sama seperti kadar belerang pada bensin. © 2003 Digitized by USU digital library 6 2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak Macam-macam alat pembakar kerosin: - Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak. - Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang dipusatkan. - Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primus dagang primus 3. Bahan bakar motor Motor-motor yang menggunakan menggunakan kerosin sebagai bahan bakar ba kar adalah : - Alat-alat pertanian (traktor) (tra ktor).. - Kapal perikanan. - Pesawat penerangan listrik kecil.
Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat penguap untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan dengan kerosin kalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan dengan baik bila kadar aromatik dida lam bensin tinggi. 4. Bahan pelart untuk bitumen Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk bitumen aspal. 5. Bahan pelarut untuk insektisida Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum cinerarieotollum) yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut digunakan kerosin. Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak atau biasanya obat semprot itu mengandung mengandung bahan pengharum p engharum.. d. Minyak Gas
Minyak gas pada awalnya banyak digunakan sebagai penerangan dalam gerbong kereta api, tetapi sekarang sebagian telah diganti oleh listrik karena lebih mudah dipakai dan sedikit bahaya kebakaran jika ada kecelakaan kereta api. Minyak gas juga digunakan sebagai : - Bahan bakar untuk motor diesel. - Pesawat-pesawat pemanasan pusat otomatis dengan nama minyak bakar untuk keperluan rumah tangga, biasanya adalah minyak gas tanpa bagian bagia n-bagian residual. Seperti pada bensin untuk menaikkan menai kkan bilangan oktan pada minyak gas maka perlu ditambahkan :
- Persenyawaan yang mengandung banyak sekali zat asam, misalnya amilnitrit dan etilnitrit. Untuk memperoleh hasil ya ng nyata maka persentasenya harus besar yaitu kira-kira 5% sehingga pemakaian senyawa ini menjadi mahal. - Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida (peroxyden) dan berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10 atau 15 titik bilangan oktan. e. Minyak Bakar
Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar tetapi nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk bahan bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara mengentalkan minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah. Bahan bakar digunakan sebagai : - Motor diesel tipe besar. - Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang digunakan untuk : - Memproduksi uap - Pengerjaan panas dari logam - Mencairkan hasil perindustrian perindustrian © 2003 Digitized by USU digital library 7 - Membakar batu, emaile, dan sebagainya. Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar ada lah : * Memiliki batas viskositas tertentu Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas yaitu kira-kira 4 cs = 1,30E pada 50°C dan kira-kira 550/650 cs = 75/850E pada 50°C. Minyak bakar
yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih kecil, misalnya untuk alat pemanasan sentral otomatis dala m rumah. * Banyaknya panas yang diberikan Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kira-kira 10.000 dan 10.550 cal/g. * Kadar belerang Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada minyak disesi belerang dapat menyebabkan menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari s istem buang. * Titik beku - Mempunyai titik beku maksimal tertentu. - Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang dikerjakan terhadap bahan. Misalnya minyak bakar s ebagian terdiri dari residu cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000C memiliki titik didih ±210C, tetapi sesudah dibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi 1500C. 3.
Pemrosesan Minyak Bumi
Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu : 1. Proses pemisahan (separation processes) 2. Proses konversi konversi (conve (c onvertion rtion processes) Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah mengubah komponen komponen minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe dari destilasi. Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk memperbaiki kualitas dari produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada tahun 1912 permintaan gasolin melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan tersebut maka digunakan proses "pemanasan" dan "tekanan" yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak
diharapkan. Molekul besar menjadi yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin, proses ini disebut cracking. a. Proses Pemisahan (Separation Processes )
Unit operasi yang digunakan dalam dala m penyulingan penyulingan minyak biasanya sederhana tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan intera ksinya. Proses pemisahan tersebut adalah : 1. Destilasi
Bensin, kerasin kerasi n dan minyak gas biasanya disuling pada teka nan atmosfer, atmosfer, fraksi-fraksi minyak pelumas akan mencapai suhu yang lebih tinggi dimana zat-zat hidrokarbon mulai terurai (biasanya kira-kira antara suhu 375 -400°C) karena itu lebih baik jika minyak pelumas disuling dengan tekanan yang diturunkan. Pengurangan tekanan diperoleh dengan menggunakan sebuah pompa vakum (vacum pump). 2. Absorpsi Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin gas olin alami dari dar i gas-gas gas-gas basah. Gasgas dikeluarkan dari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang kemudian diserap ulang oleh ta naman. Steam Stea m stripping stripping pada umumnya umumnya digunakan untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi minyak gas. © 2003 Digitized by USU digital library 8 Proses ini dilakukan teruta ma dalam hal-hal hal-hal sebagai berikut: - Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada bensin.
- Untuk pemisahan gas-gas gas-gas rekahan rekaha n dalam suatu fraksi yang sangat ringan (misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi. - Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas ampas dari suatu instalasi penghalus. penghalus. 3. Adsorpsi Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas. Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah : - Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gasgas buni, buni, dalam dala m hal ini digunakan arang aktif. - Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain yang
tidak
dikehendaki
dari
minyak,
digunakan
tanah
liat
untuk
menghilangkan warna dan bauxiet (biji oksida-aluminium). oksida-aluminium). 4. Filtrasi Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunaka n untuk decolorisasi fraksi. 5. Kristalisasi Sebelum di filtrasi lilin harus dikristalisasi untuk menyesuaikan ukuran kristal dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipindahkan dan menjadi lilin mikrokristalin yang diperdagangkan. 6. Ekstraksi Pengerjaan ini didasarkan pada pembagian dari suatu bahan tertentu dalam dua bagian yang ya ng mempunyai sifat dapat larut yang berbeda. b. Proses Konversi (conversion processes)
Hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi di USA, mekanisme yang terjadi berupa pembentukan "ion karbonium" dan "radikal bebas".
Dibawah ini ada beberapa contoh reaksi konversi dasar yang penting: 1.
Cracking atau Pyrolisis
Cracking atau pyirolisis merupakan merupakan proses pemecahan molekul-molekul molekul-molekul hidrokarbon besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan adanya pemanasan atau katalis. C7H15C15H30C7H15 C7H16 + C6H12CH2 + C14H28CH2 minyak gas berat gasolin gasalin (anti knock) recycle stock Dengan adanya pemanasan pemanasan yang cukup dan katalis maka hidrokarbon parafin akan pecah menjadi dua atau lebih fragmen dan salah satunya berupa olefin. Semua reaksi cracking adalah endo e ndotermik termik dan melibatkan energi yang tinggi. Proses cracking meliputi: * Proses cracking thermis cracking thermis murni Proses ini merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dari zat hidrokarbon yang dilakukan pada suhu tinggi yang bekerja pada bahan awal selama waktu tertentu. © 2003 Digitized by USU digital library 9 Pada pelaksanaannya tidak mungkin mungkin mengatur mengatur produk yang ya ng dihasilkan pada suatu proses crackingi, biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline) juga mengandung molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih besar (memiliki titik didih yang lebih tinggi dari bensin). Proses cracking dilakukan untuk menghasilkan fraksi-fraksi fraksi-fraksi bensin yang ya ng berat yaitu yang mempunyai bilangan oktan yang buruk karena umunya bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya turun. Maka pada cracking bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas bahan pembakarnya yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu: - Penurunan titik didih rata-rata
- Terbentuknya alken Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat tinggi, misalnya dari 45-50 hingga 75-80. * Proses cracking thermis cracking thermis dengan katalisator Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan dari proses ther mis-katalisator mis-katalisator adalah: - Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik karena disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah. - Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik. Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana alkenaalkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya terjadi terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat mempengaruhi bilangan oktan. * Proses cracking dengan cracking dengan chlorida-aluminium (AlCl3) yang bebas air Bila minyak dengan kadar aromatik rendah dipanaskan dengan AlCl3 bebas air pada suhu 180-2000C 180-2000C maka akan terbentuk t erbentuk bensin dalam keadaan dan da n waktu tertentu. Bahan yang tidak mengandung aromatik (misalnya parafin murni) dengan 2 atau 5% AlCl3 dapat merubah sebagian besar (90%) dari bahan itu menjadi bensin, bagian lain akan ditingga/ sebagai arang dalam ketel. Anehnya pada proses ini bensin yang dihasilkan tidak mengandung alkena-alkena tetapi masih memiliki bilangan oktan yang lumayan, hal ini mungkin disebabkan kerena sebagian besar alkena bercabang. Kerugian dari proses ini adalah : - Mahal karena AlCl3 yang dipakai akan a kan menyublim dan mengurai. - Bahan-bahan yang dapat dikerjakan terbatas.
- Pada saat reaksi berlangsung, banyak sekali gas asam garam maka harus memakai alat-alat yang tahan korosi. 2. Polimerisasi Terbentuknya polimer antara ikatan molekul yang sama yaitu ikatan bersama dari light gasoline. C C katalis C C C ± C = C + C ± C = C C ± C ± C ± C = C+ C - C- C- C = C - C suhu /tekanan C C C rantai pendek tidak jenuh rantai lebih panjang Proses polimerisasi merubah produk pr oduk samping gas gas hirokarbon yang dihasilkan pada cracking menjadi hidrokarbok hi drokarbok liquid yang bisa bisa digunakan sebagai: - Bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi. - Bahan baku petrokimia. © 2003 Digitized by USU digital library 10 Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adala h olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya: Propilen, n butilen, isobutilen. CH3 CH3 CH3 H3PO4 2CH3 ± C - CH2 CH3 - C - CH2 - C = CH2 C12H24 CH3 tetramer atau tetrapropilen Isobutelin diisobutilen (campuran isomer) 3. Alkilasi Proses alkilasi merupakan proses penggabungan olefin dari aromat atau hidrokarbon parafin. C katalis C C=C+C-C-CC-C-C-C C etilen isobutan 2,2-dimetilbutan atau neoheksan
(unsaturated) (isounsaturated) (isounsaturated) ( saturated saturat ed branched chain) Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan polimerisasi, hanya berbeda pada ba gian-bagian gian-bagian dari charging c harging stock need be unsaturated. Sebagai hasilnya adalah a dalah produk alkila t yang tidak mengandung olefin dan memiliki bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari karbon tersier dari isobutan dengan olefin, seperti propilen, butilen dan amilen. 4. Hidrogenasi Proses ini adalah pena mbahan hidrogen pada olefin. ol efin. Katalis hidrogen hidrogen adalah logam yang dipilih tergantung pada senyawa yang akan di reduksi dan pada kondisi hidrogenasi, misalnya Pt, Pd, Ni, dan Cu. C H2 C C±C±C=C-CC-C±C±C-C C katalis C C diisobutilen isooktan Disamping untuk menjenuhkan ikatan ganda, hidrogenasi dapat digunakan untuk mengeliminasi elemen-elemen lain dari molekul, elemen ini termasuk oksigen, nitrogen, halogen dan sulfur. 5. Hydrocracking Proses hydrocracking merupakan hydrocracking merupakan penambahan hidrogen pada proses cracking. C17H15C15H30C7H15 + H2 C7H16 + C7H16 + C15H32
D. Dampak Penggunaan Bahan Bakar Minyak Bumi
Selain menghasilkan energi, pembakaran sumber energi fosil (misalnya: minyak bumi, batu bara) juga melepaskan gas-gas, antara lain karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx),dan sulfur dioksida (SO2) yang menyebabkan pencemaran udara (hujan asam, smog dan pemanasan
global).
Emisi NOx (Nitrogen oksida) adalah pelepasan gas NOx ke udara. Di udara, setengah dari konsentrasi NOx berasal dari kegiatan manusia (misalnya pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dan transportasi), dan sisanya berasal dari proses alami (misalnya kegiatan mikroorganisme yang mengurai zat organik). Di udara, sebagian NOx tersebut berubah menjadi asam nitrat (HNO3) yang dapat menyebabkan terjadinya
hujan
asam.
Emisi SO2 (Sulfur dioksida) adalah pelepasan gas SO2 ke udara yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan peleburan logam. Seperti kadar NOx di udara, setengah dari konsentrasi SO2 juga berasal dari kegiatan manusia. Gas SO2 yang teremisi ke udara dapat membentuk asam sulfat (H2SO4)
yang
menyebabkan
terjadinya
hujan
asam.
Emisi gas NOx dan SO2 ke udara dapat bereaksi dengan uap air di awan dan membentuk asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat sulfat (H2SO4) yang yang merupakan asam kuat. Jika dari awan tersebut turun hujan, air hujan tersebut bersifat asam (pH-nya lebih kecil dari 5,6 yang merupakan pH ³hujan normal´), yang dikenal sebagai ³hujan asam´. Hujan asam menyebabkan tanah dan perairan (danau dan sungai) menjadi asam. Untuk pertanian dan hutan, dengan asamnya tanah akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman produksi. Untuk perairan, hujan asam akan menyebabkan terganggunya makhluk hidup di dalamnya. Selain itu hujan asam secara langsung menyebabkan
rusaknya
bangunan
(karat,
lapuk).
Smog merupakan pencemaran udara yang disebabkan oleh tingginya kadar gas NOx, SO2, O3 di udara yang dilepaskan, antara lain oleh kendaraan bermotor, dan kegiatan industri. Smog dapat menimbulkan batuk-batuk dan tentunya
dapat
menghalangi
jangkauan
mata
dalam
memandang.
Emisi CO2 adalah pemancaran atau pelepasan gas karbon dioksida (CO2) ke udara. Emisi CO2 tersebut menyebabkan kadar gas rumah kaca di atmosfer meningkat, sehingga terjadi peningkatan efek rumah kaca dan pemanasan
global.
CO2
tersebut
menyerap
sinar
matahari
(radiasi
inframerah) yang dipantulkan oleh bumi sehingga suhu atmosfer menjadi naik. Hal tersebut dapat mengakibatkan perubahan iklim dan kenaikan permukaan air laut. Emisi CH4 (metana) adalah pelepasan gas CH4 ke udara yang berasal, antara lain, dari gas bumi yang tidak dibakar, karena unsur utama dari gas bumi adalah gas metana. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang menyebabkan menyebabkan pemasanan pemasana n global. Batu bara selain menghasilkan pencemaran (SO2) yang paling tinggi, juga menghasilkan karbon dioksida terbanyak per satuan energi. Membakar 1 ton batu bara menghasilkan sekitar 2,5 ton kar bon dioksida. dioksida. Untuk mendapatkan jumlah energi yang sa ma, jumlah karbon dioksida yang dilepas oleh minyak akan mencapai 2 ton sedangkan dari gas bumi hanya 1,5 ton
Dampak Terhadap Perairan
Eksploitasi minyak bumi, khususnya cara penampungan dan pengangkutan minyak bumi yang tidak layak, misalnya: bocornya tangker minyak atau kecelakaan lain akan mengakibatkan tumpahnya minyak (ke laut, sungai atau air ta nah) dapat menyebabkan menyebabkan pencemaran perairan. Pada dasarnya pencemaran tersebut disebabkan oleh kesalahan manusia. Pencemaran air oleh minyak bumi umumnya disebabkan oleh pembuangan minyak pelumas secara sembarangan. Di laut sering terjadi pencemaran oleh minyak dari tangki yang bocor. Adanya minyak pada permukaan air menghalangi kontak antara air dengan udara sehingga kadar oksigen berkurang.
Dampak Terhadap Tanah
Dampak penggunaan energi terhadap ta nahdapat diketahui, misalnya dari pertambahan batu bara. Msalah yang berkaitan berkaitan dengan lapisan tanah ta nah muncul terutama dalam da lam pertambangan pertambangan terbuka. t erbuka.
BAB III PENUTUP
Pencemaran udara terutama di kota-kota besar telah menyebabkan turunnya kualitas udara sehingga mengganggu kenyamanan lingkungan bahkan telah menyebabkan terjadinya gangguan kesehatan. Menurunnya kualitas udara tersebut terutama disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang tidak terkendali dan tidak efisien pada sarana transportasi dan industri yang umumnya terpusat di kota-kota besar, disamping kegiatan rumah tangga dan kebakaran hutan. Hasil penelitian dibeberapa kota besar (Jakarta, Bandung, Semarang dan Surabaya) menunjukan bahwa kendaraan bermotor merupakan sumber utama pencemaran udara. Hasil penelitian di Jakarta menunjukan bahwa kendaraan bermotor memberikan kontribusi pencemaran CO sebesar 98,80%, NOx sebesar 73,40% dan HC sebesar 88,90% (Bapedal, 1992). Sehingga, sebagai generasi penerus kita harus bisa menjaga pemanfaatan minyak bumi dalam batas-batas yang wajar, sehingga dalam pemanfaatannya pemanfa atannya minyak bumi tidak tida k menjadi bencana bagi bumi kita.
BAB IV DAFTAR BACAAN
http://library.usu.ac.id/download/fmipa/kimia-fatimah2.pdf http://www.ccitonline.com/mekanikal/tiki-print_article.php?articleId=50 http://id.wikipedia.org/wiki/Eksplorasi_minyak http://id.wikipedia.org/wiki/Eksplorasi_minyak_bumi http://www.scribd.com/doc/1657636 http://www.scribd.com /doc/16576360/Proses-Pengambilan-Minyak0/Proses-Pengambilan-MinyakBumi?secret_password=&autodown=doc http://id.answers.yahoo.com/question/inde http://id.answers.yahoo .com/question/index?qid=200904 x?qid=20090425051 25051457AA 457AAfnlDr fnlDr http://arghainc.wordpress.com
