Pintar Pelajaran Proses Pengolahan Minyak Bumi Minyak Mentah Dan Komposisinya

Proses Pengolahan Minyak Bumi dan Minyak Mentah dan Komposisinya - Proses pengolahan fosil binatang menjadi minyak melewati beberapa tahap yang cukup panjang. Mula-mula, para jago melaksanakan eksplorasi, yaitu acara yang bertujuan memperoleh warta mengenai kondisi geologi untuk menemukan dan mendapat asumsi cadangan minyak bumi. Pada umumnya, mereka menciptakan peta topografi dengan pemotretan dari udara. Setelah daerah-daerah yang akan diselidiki ditetapkan, para jago bumi (geologi) mencari contoh-contoh kerikil atau lapisan kerikil yang muncul dari permukaan karang atau tebing-tebing untuk diperiksa di laboratorium.

Selanjutnya, acara dilanjutkan dengan melaksanakan penyelidikan geofisika. Caranya dengan menciptakan 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 sanggup diperkirakan secara ilmiah. Pada tempat lapisan bawah tanah yang tak berpori tersebut dikenal dengan nama antiklinal atau cekungan. Daerah cekungan ini terdiri dari beberapa lapisan, lapisan yang paling bawah berupa air, lapisan di atasnya berisi minyak, sedang di atas minyak bumi tersebut terdapat rongga yang berisi gas alam. Jika cekungan mengandung minyak bumi dalam jumlah besar, maka pengambilan dilakukan dengan jalan pengeboran.

Setelah memilih lokasi yang diperkirakan mengandung minyak bumi, tahapan selanjutnya ialah melaksanakan acara eksploitasi. Eksploitasi ialah rangkaian acara 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.

Proses pengeboran minyak bumi dan gas alam tersebut digambarkan sebagai berikut.

Gambar 1. Minyak bumi, gas alam, dan kerikil bara di dalam lapisan bumi. [1]

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 gabungan dari aneka macam senyawa hidrokarbon. Adapun senyawa lain, ibarat sulfur, nitrogen, dan oksigen hanya terdapat dalam jumlah sedikit. Tabel berikut menawarkan persentase komposisi senyawa yang terkandung dalam minyak mentah (crude oil).

Tabel 1. Persentase Komposisi Senyawa dalam Minyak Bumi Mentah

Kelompok	Unsur
Karbon	84%
Hidrogen	14%
Sulfur	Antara 1 hingga 3%
Nitrogen	Kurang dari 1%
Oksigen	Kurang dari 1%
Logam	Kurang dari 1%
Garam	Kurang dari 1%

Campuran hidrokarbon dalam minyak mentah terdiri atas aneka macam senyawa hidrokarbon, contohnya senyawa alkana, aromatik, naftalena, alkena, dan alkuna. Senyawa-senyawa ini mempunyai panjang rantai dan titik didih yang berbeda-beda. Semakin panjang rantai karbon yang dimilikinya, semakin tinggi titik didihnya. Agar sanggup dipakai untuk aneka macam keperluan, komponen-komponen minyak mentah harus dipisahkan menurut titik didihnya. Metode yang dipakai ialah distilasi bertingkat. Menurut Anda, adakah metode pemisahan selain distilasi? Gambar berikut menawarkan fraksi-fraksi hasil pengolahan memakai metode distilasi bertingkat.

Gambar 2. Fraksi-fraksi pengolahan metode distilasi bertingkat pada minyak bumi mentah.

Tahapan Lengkap Pengolahan Minyak Mentah [2]

Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak bumi belum sanggup dipakai atau dimanfaatkan untuk aneka macam keperluan secara langsung. Hal itu alasannya minyak bumi masih merupakan gabungan dari aneka macam senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon alifatik dari rantai C yang sederhana/pendek hingga ke rantai C yang banyak/panjang, dan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon.

Untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam dan basa.

Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa, mempunyai titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari suhu yang sangat rendah hingga suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya.

Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen minyak bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat. Destilasi bertingkat ialah proses distilasi (penyulingan) dengan memakai tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih gabungan yang diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa fraksi tadi. Cara ibarat ini disebut fraksionasi.

Minyak mentah tidak sanggup dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni (senyawa tunggal). Hal itu mustahil dilakukan alasannya tidak praktis, dan mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon maupun senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa hidrokarbon mempunyai isomerisomer dengan titik didih yang berdekatan. Oleh alasannya itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses distilasi bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak bumi ialah gabungan hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.

a. Pengolahan tahap pertama (primary process)

Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya menurut titik didih masing-masing fraksi.

Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bab atas melalui sungkup-sungkup yang disebut menara gelembung. Makin ke atas, suhu dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menjadikan komponen dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bab yang lebih atas lagi. Demikian seterusnya, sehingga komponen yang mencapai puncak menara ialah komponen yang pada suhu kamar berupa gas.

Perhatikan diagram fraksionasi minyak bumi pada gambar 2 di atas.

Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut.

1) Fraksi pertama

Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30 ^oC, berarti pada suhu kamar berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu pengeboran.

Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang mengandung komponen utama propana  (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀), dan LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH₄)dan etana (C₂H₆).

2) Fraksi kedua

Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil 90 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu 30 ^oC – 90 ^oC. Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan gabungan alkana dengan rantai C₅H₁₂ – C₆H₁₄.

3) Fraksi Ketiga

Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175 ^oC , masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 90 ^oC – 175 ^oC. Pada trayek ini, bensin akan mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan gabungan alkana dengan rantai C₆H₁₄–C₉H₂₀.

4) Fraksi keempat

Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 ^oC - 200 ^oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan gabungan alkana dengan rantai C₉H₂₀–C₁₂H₂₆.

5) Fraksi kelima

Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 ^oC - 275 ^oC. Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan gabungan alkana dengan rantai C₁₂H₂₆–C₁₅H₃₂.

6) Fraksi keenam

Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 375 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250 ^oC - 375 ^oC. Pada trayek ini minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke penampungan minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan gabungan alkana dengan rantai C₁₅H₃₂–C₁₆H₃₄.

7) Fraksi ketujuh

Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi, yaitu di atas 375 ^oC, sehingga akan terjadi penguapan.

Pada trayek ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap. Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap, ibarat aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin dengan suhu 375 ^oC. Minyak pelumas (C₁₆H₃₄–C₂₀H₄₂) digunakan untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C₂₁H₄₄–C₂₄H₅₀) untuk menciptakan lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C₃₆H₇₄) digunakan untuk materi bakar dan pelapis jalan raya.

b. Pengolahan tahap kedua

Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasil-hasil unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan untuk mendapat dan menghasilkan aneka macam jenis materi bakar minyak (BBM) dan non materi bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan mutu yang lebih baik, yang sesuai dengan undangan konsumen atau pasar.

Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang sanggup berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul (proses polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses reforming).

Proses pengolahan lanjutan sanggup berupa proses-proses ibarat di bawah ini.

1) Konversi struktur kimia

Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa hidrokarbon lain melalui proses kimia.

a) Perengkahan (cracking)

Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga mempunyai titik didih lebih rendah dan stabil.

Caranya sanggup dilaksanakan, yaitu sebagai berikut:

• Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan memakai suhu dan tekanan tinggi saja.

• Perengkahan katalitik; yaitu proses perengkahan dengan memakai panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang mempunyai titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.

• Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi hidrokarbon tidak jenuh.

Dengan cara ibarat ini, maka dari minyak bumi sanggup dihasilkan elpiji, nafta, karosin, avtur, dan solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau perengkahan katalitik saja.

Selain itu, jumlah residunya akan berkurang.

b) Alkilasi

Alkilasi ialah suatu proses penggabungan dua macam hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang mempunyai nilai oktan tinggi. Alkilat ini sanggup dijadikan bensin atau avgas.

c) Polimerisasi

Polimerisasi ialah penggabungan dua molekul atau lebih untuk membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan.

d) Reformasi

Reformasi ialah proses yang berupa perengkahan termal ringan dari nafta untuk mendapat produk yang lebih gampang menguap ibarat olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di samping itu, sanggup pula berupa konversi katalitik komponen-komponen nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih tinggi.

e) Isomerisasi

Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah tanpa menambah atau mengurangi bab asal. Hidrokarbon garis lurus diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang mempunyai angka oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana sanggup diubah menjadi isobutana yang sanggup dijadikan sebagai materi baku dalam proses alkilasi.

2) Proses ekstraksi

Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut fraksifraksi minyak dalam materi pelarut (solvent) ibarat SO2, furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik kalau dibandingkan dengan proses distilasi saja.

3) Proses kristalisasi

Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak parafin, melalui proses pendinginan, pemfokusan dan penyaringan, sanggup dihasilkan lilin dan minyak filter. Pada hampir setiap proses pengolahan, sanggup diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produk-produk ini sanggup dijadikan materi dasar petrokimia yang diharapkan untuk pembuatan materi plastik, materi dasar kosmetika, obat pembasmi serangga, dan aneka macam hasil petrokimia lainnya.

4) Membersihkan produk dari kontaminasi (treating)

Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan ibarat persenyawaan yang korosif atau yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan contohnya dengan memakai caustic soda, tanah liat, atau proses hidrogenasi.

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.

Tokoh Kimia

Thomas Hancock

Thomas Hancock. [3]

Thomas Hancock (1786–1865) dan Charles Macintosh (1766–1843) memakai nafta dari hasil distilasi

bertingkat minyak bumi untuk melarutkan karet. Tanpa kenal menyerah, ia terus melaksanakan penelitian sampai

mendapat suatu larutan karet. Larutan karet ini kemudian dipakai untuk menghasilkan kain tahan air. Kain ini dipakai dalam pembuatan mantel yang populer dengan nama macintosh. Sumber: Jendela IPTEK, 1997

Anda kini sudah mengetahui Pengolahan Minyak Bumi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Rahayu, I. 2009. Mudah Belajar Kimia, Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p 210.

Referensi Lainnya :

[1] Utami, B. A. N. Catur Saputro, L. Mahardiani, dan S. Yamtinah, Bakti Mulyani.2009. Kimia : Untuk SMA/MA Kelas X. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 250.

[2] Permana, I. 2009. Memahami Kimia 1 : SMA/MA untuk Kelas Semester 1 dan 2. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 175.

[3] http://www.pslc.ws/macrog/exp/rubber/bepisode/coat/hancock.htm