BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Minyak Bumi II.1.1 Definisi Minyak Bumi Minyak bumi atau minyak mentah merupakan cairan kompleks yang disusun oleh berbagai macam zat kimia organik yang berubah secara alamiah dan tersimpan dalam lapisan bumi selama ribuan tahun lamanya. Material ini ditemukan dalam jumlah besar di bawah permukaan bumi dan digunakan sebagai bahan bakar atau sebagai bahan mentah dalam berbagai industri kimia. Saat ini, minyak bumi dan turunannya telah dikenal penggunaannya dalam berbagai industri, seperti pabrik obat-obatan, makanan, plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain. II.1.2 Pembentukan Minyak Bumi Minyak bumi terbentuk di bawah permukaan bumi oleh dekomposisi organisme laut. Sisa mikroorganisme yang hidup di dalam laut, sampai tingkatan yang lebih tinggi seperti organisme permukaan, terbawa ke dalam laut melalui arus sungai, serta tanaman yang tumbuh di dasar laut, terjebak bersama pasir dan lumpur, kemudian mengendap di dasar basin laut. Deposit yang kaya akan zat organik ini menjadi sumber daya batuan untuk pembangkitan minyak mentah. Prosesnya
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Minyak Bumi
II.1.1 Definisi Minyak Bumi
Minyak bumi atau minyak mentah merupakan cairan kompleks yang disusun oleh
berbagai macam zat kimia organik yang berubah secara alamiah dan tersimpan dalam
lapisan bumi selama ribuan tahun lamanya. Material ini ditemukan dalam jumlah besar
di bawah permukaan bumi dan digunakan sebagai bahan bakar atau sebagai bahan
mentah dalam berbagai industri kimia. Saat ini, minyak bumi dan turunannya telah
dikenal penggunaannya dalam berbagai industri, seperti pabrik obat-obatan, makanan,
plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain.
II.1.2 Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk di bawah permukaan bumi oleh dekomposisi organisme
laut. Sisa mikroorganisme yang hidup di dalam laut, sampai tingkatan yang lebih tinggi
seperti organisme permukaan, terbawa ke dalam laut melalui arus sungai, serta tanaman
yang tumbuh di dasar laut, terjebak bersama pasir dan lumpur, kemudian mengendap di
dasar basin laut. Deposit yang kaya akan zat organik ini menjadi sumber daya batuan
untuk pembangkitan minyak mentah. Prosesnya dimulai jutaan tahun yang lalu.
Endapan tersebut kemudian menebal sedikit demi sedikit dan tenggelam ke dasar laut.
Sejalan dengan penambahan massa deposit, tekanan di bawah lapisan ini
meningkat ribuan kali disertai dengan kenaikan temperatur. Lumpur dan pasir
mengalami pengerasan menjadi serpihan dan batu pasir, endapan karbonat dan shells
skeleton mengeras menjadi limestone, sementara sisa organisme yang telah mati
mengalami perubahan menjadi minyak mentah dan gas alam. Pada saat minyak bumi
terbentuk, minyak ini mengalir ke atas lapisan bumi karena kerapatannya yang rendah
dibandingkan dengan air laut yang menjenuhkan celah serpih, pasir, dan batuan
karbonat serta mengangkat lapisan bumi. Minyak bumi dan gas alam naik ke dalam pori
mikroskopik pada sedimen yang lebih kasar yang terbentang di atasnya. Kerap kali zat
yang mengalami kenaikan ini bertemu dengan serpihan kedap air atau lapisan batuan
yang rapat yang mencegah migrasi lebih lanjut. Minyak menjadi terperangkap, dan
terbentuklah penampungan minyak. Sejumlah besar minyak yang bermigrasi ke atas
tidak bertemu dengan lapisan batuan kedap air tetapi mengalir keluar permukaan bumi
atau menuju ke dasar lautan.
II.1.3 Karakteristik Minyak Bumi
Minyak bumi memiliki campuran yang sangat kompleks dan mengandung ribuan
senyawa tunggal seperti gas metana yang ringan, hingga bahan aspal yang berat dan
padat. Komposisi kimia minyak bumi pada dasarnya adalah hidrokarbon. Meskipun
demikian, sejumlah kecil belerang dan senyawa oksigen kerap kali hadir dalam minyak
bumi. Kandungan senyawa belerang ini biasanya bervariasi mulai kisaran 0,1 sampai
0,5 % berat. Minyak bumi mengandung gas, cairan, dan elemen-elemen padat.
Reliabilitas minyak bumi bervariasi mulai dari cairan setipis bensin sampai cairan yang
cukup tebal dan sulit mengalir. Ketika senyawa ini hadir dalam jumlah yang besar,
deposit minyak bumi bergabung dengan deposit gas alam. Kondisi lingkungan seperti
temperatur, tekanan, senyawa logam dan mineral, serta letak geologis selama proses
perubahan alamiah senyawa penyusun minyak bumi, mengakibatkan komposisi minyak
bumi yang terdapat di setiap daerah berbeda-beda pula. Namun demikian, minyak
mentah dapat digolongkan ke dalam empat kelas utama sebagai berikut :
1. Minyak bumi tipe paraffin, disusun oleh atom karbon dan atom hidrogen
yang jumlahnya selalu dua lebih banyak dari dua kali jumlah atom
karbonnya (parrafine-base crude oil).
2. Minyak bumi tipe asphaltic (naphthenes), disusun oleh atom karbon dan
atom hidrogen yang kuantitasnya dua kali jumlah atom karbonnya
(naphthene-base crude oil).
3. Minyak bumi tipe aromatik, disusun oleh atom karbon dan hidrogen yang
melingkar (aromate-base crude oil).
4. Minyak bumi tipe campuran (mixed crude oil), disusun oleh minyak bumi
tipe paraffin , tipe asphaltic dan aromatik.
II.1.4 Komposisi Minyak Bumi
Hampir semua senyawa dalam minyak bumi disusun dari hydrogen dan karbon.
Bahan-bahan ini disebut hydrocarbon, juga terdapat senyawa-senyawa lain yang
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 20
mengandung sejumlah kecil belerang, oksigen, dan nitrogen. Dalam pengilangan,
operasi fisik seperti penguapan, fraksionasi, dan pendinginan terutama ditentukan oleh
sifat-sifat hidrokarbon dalam minyak mentah. Operasi treating dan penyaringan
ditentukan oleh adanya senyawa belerang, oksigen, nitrogen dan selebihnya sejumlah
kecil hidrokarbon reaktif yang mungkin ada.
Komposisi kimia dan sifat-sifat fisik minyak mentah sangat bervariasi, tetapi
komposisi elemental pada umumnya adalah tetap, yaitu :
Tabel II.1 Komposisi elemental minyak bumi
Komposisi Persentase (%)
Carbon (C) 84-87
Hydrogen (H) 11-14
Sulfur (S) 0-3
Nitrogen (N) 0-1
Oksigen 0-2
II.1.4.1 Senyawa Hidrokarbon
Seri Paraffin (CnH2n+2)
Seri parafin memiliki kestabilan yang besar. Karakteristik kestabilan
ini terjadi akibat struktur paraffin dengan rumus molekul CnH2n+2 memiliki
ikatan tunggal jenuh. Pada temperatur kamar paraffin tidak bereaksi
dengan asam kromat yang sangat oksidatif, kecuali yang mengandung
atom karbon tersier. Akan tetapi, parafin bereaksi dengan gas klor secara
perlahan-lahan pada sinar matahari dan bereaksi dengan klor dan brom jika
terdapat katalis. Parafin ringan terkandung dalam semua minyak bumi,
sedangkan parafin terberat dalam minyak bumi adalah parafin dengan 70
atom C. Contoh parafin adalah metana, etana, heksana, dan heksadekan.
Seri Olefin atau Etilen (CnH2n)
Olefin terdiri dari hidrokarbon rantai tak jenuh, yaitu hidrokarbon
yang memiliki ikatan rangkap. Seri ini umumnya tidak diinginkan berada
dalam produk karena ikatan rangkapnya yang sangat reaktif serta mudah
teroksidasi dan terpolimerasi. Olefin tidak secara alami terdapat pada
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 21
minyak bumi, namun terbentuk selama proses pengolahan. Hidrokarbon
yang termasuk dalam seri ini dapat bereaksi langsung dengan klor, brom,
asam klorida, dan asam sulfat, tanpa menggantikan atom hydrogen. Olefin
dengan titik didih rendah kemungkinan tidak ditemukan dalam minyak
mentah, tetapi berada dalam produk perengkahan. Contoh Olefin adalah
Etena (Etilen), Propena, dan Butena.
Seri Naften (CnH2n)
Naften mempunyai formula yang sama dengan Olefin, namun
memiliki sifat yang jauh berbeda. Naften adalah senyawa hydrokarbon
siklis yang merupakan senyawa jenuh. Sebelumnya naften disebut dengan
Methylene, sekarang senyawa tersebut disebut siklobutan, siklopentan, dan
sikloheksan. Naften tidak memiliki ikatan rangkap sehingga tidak dapat
bereaksi secara langsung, serta tidak larut dalam asam sulfat. Naften
dijumpai pada hampir semua minyak mentah. Contoh naften adalah
tetramethylene, pentamethylene, dan heksamethylene.
Seri Aromatik (CnH2n-6)
Seri Aromatik disebut juga sebagai seri benzene. Seri ini bersifat
aktif karena adanya tiga ikatan rangkap. Hidrokarbon ini terutama dapat
dioksidasi dan membentuk asam organik. Seri aromatik merupakan produk
adisi atau substitusi, bergantung pada kondisi reaksi. Sebagian minyak
mentah di Sumatera dan Kalimantan kaya akan aromatik. Seri ini banyak
ditemukan di dalam reformate gasoline secara katalis. Aromatik ringan
meningkatkan kualitas knocking gasoline.
Seri polynuclear aromatic terdapat dalam fraksi berat minyak
mentah, beberapa contoh polynuclear aromatic yang diisolasi dari
petroleum pitch adalah methylphenanthrenes, pyrene, methylphyrenes,
chrysene, methylchrysene, dimethylchrysene, 1,2-benzopyrene, dan 3,4-
benzopyrene.
II.1.4.2 Senyawa non-Hidrokarbon
Senyawa Sulfur
Senyawa belerang dalam minyak bumi umumnya kompleks dan
tidak stabil oleh panas. Untuk minyak mentah dengan oAPI Gravity tinggi,
Laporan Umum Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Persero) RU II Dumai 22
nilainya mendekati nol sedangkan untuk minyak mentah berat, nilainya
mencapai 7,5 %. Minyak mentah diklasifikasikan asam jika mengandung
hiodrogen sulfida terlarut sebesar 0,005 ft3 per seratus galon minyak.
Semakin tinggi kandungan senyawa belerang dalam minyak bumi,
semakin tinggi pula densitasnya. Senyawa belerang dalam bentuk hidrogen
sulfide merupakan kontributor terbesar terjadinya korosi dalam unit-unit
proses pengilangan. Karena sifat-sifatnya yang merugikan proses
pengilangan inilah keberadaan senyawa sulfur dalam umpan unit perlu
dihilangkan.
Pembakaran produk pengilangan yang mengandung senyawa sulfur
menghasilkan material yang tidak diinginkan seperti hidrogen sulfida dan
sulfur dioksida. Proses hydrotreating katalitik seperti hidrodesulfurisasi,
serta sweetening mampu menghilangkan senyawa sulfur dari aliran produk
pengilangan. Belerang biasanya terdapat dalam minyak mentah dan dalam
aliran produk pengilangan dalam bentuk senyawa hydrogen sulfide,