DISTILASI MINYAK MENTAH I. TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan, mahasiswa diharapkan mampu : 1. Mengetahui fraksi-fraksi minyak bumi yang dihasilkan sebagai distilat dan residu 2. Menjelaskan mengenai titik didih fraksi- fraksi tersebut II. ALAT DAN BAHAN 2.1 Alat yang Digunakan : 1. Heating mantel, 1000 ml : 1 buah 2. Double necked round bottom flask : 1 buah 3. Bubble cap column with 2 tray : 1 buah 4. Distillation bridge, 2ST 29/32, GI 18 : 1 buah 5. Counterflow cooler after dimroth : 1 buah 6. Distillation adapter, straight : 1 buah 7. Round bottom flask, 500 ml : 1 buah 8. Beaker, 100 ml : 2 buah
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
DISTILASI MINYAK MENTAH
I. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan, mahasiswa diharapkan mampu :
1. Mengetahui fraksi-fraksi minyak bumi yang dihasilkan sebagai distilat
dan residu
2. Menjelaskan mengenai titik didih fraksi-fraksi tersebut
II. ALAT DAN BAHAN
2.1 Alat yang Digunakan :
1. Heating mantel, 1000 ml : 1 buah
2. Double necked round bottom flask : 1 buah
3. Bubble cap column with 2 tray : 1 buah
4. Distillation bridge, 2ST 29/32, GI 18 : 1 buah
5. Counterflow cooler after dimroth : 1 buah
6. Distillation adapter, straight : 1 buah
7. Round bottom flask, 500 ml : 1 buah
8. Beaker, 100 ml : 2 buah
9. Thermometer, (-100C) – (2500C) : 2 buah
10. Water batch : 1 buah
11. Thermometer, (-10℃) – (350℃) : 2 buah
2.2 Bahan yang Digunakan :
1. Minyak bumi (crude oil) : 1000 ml
2. Batu didih : 5 buah
3. Aquadest : secukupnya
4. Silicone grease : secukupnya
III. DASAR TEORI
3.1 Struktur dan Komposisi Minyak Mentah
Kebanyakan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam minyak dan gas
bumi terdiri dari hidrogen dan karbon sebagai unsur-unsur utamanya. Senyawa-
senyawa tersebut disebut sebagai senyawa hidrokarbon. Selain daripada senyawa-
senyawa tersebut terdapat pula senyawa-senyawa lain dalam jumlah yang sedikit
mengandung unsur-unsur belerang atau sulfur, oksigen dan nitrogen.
Komposisi minyak mentah dan gas bumi berdasarkan unsur-unsur
penyusunnya adalah sebagai berikut :
Karbon : 83,5 – 87, 5% (berat)
Hidrogen : 11,5 – 14,0%
Sulfur : 0,1 – 3,0%
Oksigen : 0,1 – 1,0%
Nitrogen : 0,01 – 0,3%
Selain unsur-unsur di atas terdapat juga unsur-unsur logam seperti
vanadium, besi, nikel, khrom, posfor dan logam-logam lain yang jumlahnya
kurang dari 0,03% berat.
3.2 Klasifikasi Minyak dan Gas Bumi
Sekitar 85% dari minyak mentah (crude oil) di dunia diklasifikasikan
menjadi 3 golongan, yaitu :
1. Minyak dasar aspal (asphaltic base)
2. Minyak dasar parafin ( paraffinic base)
3. Minyak dasar campurab ( mixed base)
Minyak dasar aspal mengandung sedikit lilin parafin dengan aspal sebagai
residu utama. Minyak dasar aspal sangat dominan mengandung aromatik.
Kandungan sulfur, oksigen dan nitrogen relatif lebih tingggi dibandingkan dengan
minyak-minyak dasar lainnya. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok
untuk memproduksi gasolin yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan
aspal. Fraksi-fraksi ringan dan menengah mengandung presentase naftalen yang
tinggi.
Minyak dasar paraffin mengandung sangat sedikit aspal, sehingga sangat
baik sebagai sumber untuk memproduksi lilin paraffin, minyak pelumas motor
dan kerosin dengan kualitas tinggi. Minyak dasar campuran mengandung
sejumlah lilin dan aspalsecara bersamaan. Produk yang dihasilkan minyak dasar
ini lebih rendah kualitasnya dibandingkan dengan dua tipe minyak di atas.
Berdasarkan jarak titik didih tiap fraksi yang dihasilkan, maka susunan
molekul menurut jumlah atom karbon dari fraksi dan produk akhir kilang dapat
dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas Bumi
Fraksi / Produk Jarak Didih, 0CJumlah Atom Karbon dalam
Molekul Minyak
Gas-gas <30 C1 – C4
Gasolin 30 – 210 C5 – C12
Nafta 100 – 200 C8 – C12
Kerosin dan avtur 150 – 250 C11 – C13
Diesel dan fuel oil 160 – 400 C13 – C17
Gas oil 220 – 345 C17 – C20
Fuel oil berat 315 – 540 C20 – C45
Atm residu >450 >C30
Vac residu >650 >C60
3.3 Proses Pengolahan Dasar
Proses epngolahan dasar sebagai proses utama untuk mengolah minyak
mentah menjadi produk dan fraksi-fraksinya terdiri dari :
1. Pengolahan secara fisik , yaitu distilasi terdiri dari :
- Distilasi Atmosfir
- Distilasi Hampa
- Distilasi Bertekanan
2. Pengolahan secara kimia , disebut juga sebagai proses konversi atau
reforming terdiri dari :
a. Proses perengkahan (cracking) terdiri dari :
- Perengkahan Termis ( Thermal Cracking )
- Perengkahan Katalis (Catalytic Cracking )
- Perengkahan Hidro ( Hydrocracking )
b. Proses Pembentukan Kembali (reforming ) terdiri dari :
- Reformasi Termis ( Thermal Reforming )
- Reformasi Katalis ( Catalytic Reforming )
c. Proses Penggabungan Molekul , terdiri dari :
- Polimerisasi Katalis , yakni : Polimerisasi Selektif dan Polimerisasi
tidak selektif
- Alkilasi Katalis , yang terdiri dari : Alkilasi H2SO4 dan alkilasi HF
Pengolahan secara fisik
Proses distilasi dalam kilang minyak merupakan proses pengolahan secara
fisik yang primer mengawali semua proses-proses yang diperlukan untuk
memproduksi BBM dan non BBM. Proses distilasi/fraksionasi adalah proses
untuk memisahkan campuran yang terdapat dalam minyak mentah ( crude oil )
menjadi komponen-komponen nya atas dasar fraksi atau pemotongan (cut) yang
dibatasi oleh jarak titik didih tertentu , bukan atas dasar titik didih masing-masing
komponen. Proses distilasi ini dapat menggunakan satu kolom atau lebih menara
fraksionasi, misalnya residu dari menara distilasi atmosfir dialirkan ke menara
distilasi hampa , atau salah satu fraksi dari menara distilasi atmosfir dialirkan ke
menara distilasi bertekanan. Fraksi-fraksi yang dapat ditarik dari kolom
distilasi/menara fraksionasi antara lain adalah sebagai berikut:
Fraksi Jarak didih , °F
Gas < 80
Nafta ringan 80 – 220
Nafta berat 180 – 520
Gas oil ringan 420 – 650
Gas oil berat 610 – 800
Residu > 800
Contoh proses distilasi /fraksionasi di PERTAMINA RU III
- Distilasi Atmosfir :
1) Crude Batterry (CB)
2) Crude Distiller (CD)
- Distilasi Hampa :
1) High Vacuum Unit ( HVU)
2) Vacuum Distillation Unit (VDU)
- Distilasi Bertekanan : Stabilizer
Sifat Fisika dan Sifat Kimia Minyak Bumi
1. Sifat Fisika Minyak Bumia.
1. Berat Jenis
Berat Jenis atau Specific Gravity (SG) atau 0API Gravity sering
menunjukkan secara kasar kualitas minyak bumi tersebut. Makin kecil SG minyak
bumi tersebut, makin besar 0API nya, makinbagus kualitasnya, makin tinggi
harganya atau makin ringan minyak tersebut.
2. Titik Tuang
Titik Tuang (Pour Point) adalah suhu terendah dimana minyak masih bisa
dituangkan atau suhu terendah dimana minyak bumi masih bisa mengalir oleh
beratnya sendiri.
3. Viskositas
Viskositas adalah daya hambatan yang dilakukan oleh cairanuntuk mengalir
pada suhu tertentu. Yaitu berupa bilangan yangmenunjukkan mudah tidaknya
suatu fluida mengalir pada suhutertentu.
Bila viskositas rendah → Mudah mengalir
Bila viskositas tinggi → Sukar mengalir
Pada umumnya dapat dikatakan bahwa makin tinggi °API atau makin
ringan minyak tersebut makin kecil viskositasnya atau makin encer minyak
tersebut, demikian sebaliknya. Yang banyak dipakai dan palingteliti adalah alat
pengukur viskositas kinematik (kinematicviscometer). Dalam Pengukuran dengan
alat ukur yang berbeda jenis dapat menghasilkan satuan yang berbeda pula,
diantaranya:
4. Titik Nyala (Flash Point)
Titik Nyala adalah suhu terendah dimana minyak bumi apabila
dipanaskan, sudah memberikan uapnya yang cukup campurannya dengan udara
sehingga akan menyala sekejap apabila diberi sumber nyala api.
Fire Point → Suhu terendah dimana minyak bumi apabila dipanaskan sudah
memberikan uapnya yang cukup campurannya dengan udara sehingga akan
terbakarterus apabila diberi sumber api kecil.
Autoignition Point → Suhu terendah dimana minyak bumi apabila dipanaskan
akan menyala atau terbakar atau meledak tanpa adanya sumber api.
Smoke Point →Tinggi nyala maksimum dalam milimeter dimana kerosen
terbakar tanpa timbul asap apabila ditentukan dalam alat standar pada kondisi
tertentu.
5. Warna
Minyak Bumi tidak selalu berwarna hitam, adakalanya malah tidak
berwarna sama sekali. Pada umumnya warna itu berhubungan dengan berat
jenisnya. Kalau berat jenisnya tinggi, warna menjadi hijau kehitam-hitaman atau
hitam pekat, sedangkan kalau berat jenis rendah warna cokelat kehitam-hitaman.
Warna ini disebabkan karena berbagai pengotoran, misalnya oksidasi senyawa
hidrokarbon, karena senyawa hidrokarbon sendiri tidak memperlihatkan warna
tertentu.
6. Fluoresensi
Minyak Bumi mempunyai suatu sifat Fluoresensi, yaitu jika terkena sinar
ultra-violet akan memperlihatkan warna yang lain dari warna biasa. Warna
Fluoresensi minyak bumi ialah kuning sampai kuning keemas-emasan dan
kelihatan sangat hidup. Lampu Ultra-Violet→Memudahkan kita untuk
mengetahui adanyaminyak bumi yang terdapat pada kepingbatuan dan lumpur
pemboran.
7. Indeks Refraksi
Merupakan Indeks pembiasan sinar tertentu. Minyak Bumi
memperlihatkan berbagai macam indeks fraksi dari 1,3 sampai 1,4. Perbedaan
indeks refraksi tergantung dari °APInya atau berat jenis. Makin tinggi berat jenis
atau makin rendah °APInya akan semakin tinggi pula indeks refraksinya,
sedangkan makin rendah berat jenis atau makin tinggi °API nya akan semakin
rendah indeks refraksinya.
8. Bau
Minyak Bumi ada yang berbau sedap dan ada pula yang tidak, yang
biasanya disebabkan karena pengaruh molekul aromat. Minyak Bumi yang berbau
tidak sedap biasanya terutama disebabkan karenamengandung senyawa nitrogen
(N) ataupun belerang (S). Adanya H2S juga memberikan bau yang tidak sedap.
Golongan parafin dan naften biasanya memberikan bau yang sedap.
9. Nilai Kalori
Nilai Kalori Minyak Bumi adalah jumlah panas yang ditimbulkan oleh 1
gr minyak bumi, yaitu dengan meningkatkan temperatur 1 gr air dari 3,5°C
sampai 4,5°C, dan satuannya adalah kalori atau Btu atau MJ (Mega Joule). Pada
umumnya minyak bumi mempunyai nilai kalori 10000 sampai 10800 kal/gr.
10. Kadar Sulfur
Kadar sulfur minyak bumi biasanya dinyatakan dengan %berat.
Berdasarkan kadar sulfur, minyak bumi dibagi 3 macam, yaitu :
Minyak bumi dengan kadar sulfur tinggi disebut Sour Crude, sedangkan
minyak bumi dengan kadar sulfur rendah disebut Sweet Crude. Sulfur dapat
menimbulkan problem korosi dan pencemaran lingkungan
11. Kadar Garam
Kadar garam minyak mentah dinyatakan dengan banyaknya garam dapur
(NaCl) yang terkandung di dalamnya. Garam ini bisa menimbulkan persoalan
korosi berat pada proses di kilang. Bila kandungan garam suatu minyak melebihi
dari 10 lb NaCl/1000 bbl maka diperlukan proses penghilangan garam (Desalting
Process) sebelum minyak tersebut diproses lebih lanjut dikilang. Proses
penghilangan garam biasanya dilaksanakan pada peralatan Desalter yang prinsip
kerjanya berdasarkan atas Elektrolisis dengan memanfaatkan tenaga listrik.
12. Kadar Karbon
Karbon sisa setelah minyak mentah, biasanya ditentukan dengan metode
Ramsbottom (RCR) ataupun Conradson (CCR). RCR/CCR ini hubungannya
dengan kandungan bahan Asphaltis (Asphaltene Content) dan Lube Oil Recovery.
Semakin rendah harganya, biasanya semakin bagus lube oil recoverynya.
13. Kadar Nitrogen
Nitrogen biasanya tidak dikehendaki didalam minyak mentah, karena
senyawa nitrogen bisa meracuni beberapa jenis katalis. Biasanya kalau kadar
nitrogen lebih dari 0,25% akan diperlukan proses untuk penghilangannya.
14. Panas Jenis
Cp = panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan berat
bahan sebesar satu derajat, dengan satuan: kalori/gram °C dan BTU/lb °F
15. Temperatur Kritis
Temperatur tertinggi dimana gas masih dapat dicairkan dengan
menggunakan tekanan. Tekanan minimum yang diperlukan untuk mencairkan gas
pada temperatur kritis disebut tekanan kritis. Volume gas pada pada temperatur
kritis dan tekanan kritis disebut volume kritis.
2. Sifat Kimia Minyak Bumi
Susunan komposisi Kimia Minyak Bumi berdasarkan Hasil Analisa
Elementer pada umumnya adalah sebagai berikut :
Minyak bumi sebagian besar terdiri dari dua unsur yaitu Karbon dan
hidrogen namun kedua unsur ini telah dapat membentuk berbagai macam senyawa
molekuler dengan rantai yang terdiri dariatom C dan H tersebut dapat bercabang–
cabang ke berbagai arah dandapat membentuk berbagai macam struktur 3 dimensi
dengan kata lain C dan H ini dapat membentuk molekul yang sangat besar dan
jumlah karbon dalam setiap molekul dapat berjumlah sampai puluhan bahkan
secara teoritis dapat ratusan atau ribuan. Berikut merupakan karakteristik umum
minyak bumi.
SIFAT PRODUK HASIL PENGOLAHAN MINYAK BUMI
1. Elpiji/LPG liquified petroleum gas, "gas minyak bumi yang dicairkan")
Komponennya didominasi propana (C3H8) dan butana (C4H10). Elpiji
juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana