Pembentukan, Komposisi dan Pengolahan Minyak Bumi

Pengertian Minyak Bumi 

Minyak bumi adalah hasil proses alami berupa hidrokarbon yang dalam kondisi tekanan dan temperatur atmosfer berupa fasa cair atau padat, termasuk aspal, lilin mineral atau ozokerit dan bitumen yang diperoleh dari proses penambangan, tetapi tidak termasuk batu bara atau endapan hidrokarbon lain yang berbentuk padat yang diperoleh dari kegiatan yang tidak berkaitan dengan kegiatan usaha Minyak dan Gas Bumi (Undang-Undang No.22 Tahun 2001 tentang Migas).

Pembentukan, Komposisi dan Pengolahan Minyak Bumi

Istilah minyak bumi dari bahasa Inggris, yaitu Petroleum yang berasal dari bahasa Latin, yaitu Petrus yang artinya karang dan Oleum yang berarti minyak. Minyak bumi dijuluki sebagai emas hitam, yaitu cairan yang kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar dan berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, dimana sebagian besar terdiri dari seri alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Minyak bumi merupakan campuran dari ratusan senyawa hidrokarbon, yang dikelompokkan atas hidrokarbon parafin, naften dan aromat. Hidrokarbon parafin mempunyai titik didih paling rendah diantara hidrokarbon naften dan aromatik. Hidrokarbon naften mempunyai sifat-sifat diantara hidrokarbon parafin dan hidrokarbon aromat. Hidrokarbon naften disebut pula sikloparafin atau sikloalkana. Selain mengandung hidrokarbon, minyak bumi juga mengandung senyawa non hidrokarbon yaitu sulfur, oksigen, nitrogen, halogen atau logam. Keberadaan unsur-unsur non hidrokarbon tersebut sebagian dalam bentuk senyawa organik, yaitu organik sulfur, organik nitrogen, organik oksigen, organik halogen dan organik logam dan sebagian lagi dalam bentuk senyawa anorganik.

Proses Pembentukan Minyak Bumi 

Minyak bumi berasal dari mahluk hidup (tumbuhan, hewan) yang terkubur selama jutaan tahun dengan melalui proses penguburan, proses diagenesis kemudian proses lebih lanjut pada masa katagenesis dan tidak dapat dimanfaatkan lagi pada masa metagenesis. Adapun tahapan pembentukan minyak bumi adalah sebagai berikut:

a. Diagenesis 

Masa ini merupakan zona tak matang dan terjadi perengkahan tak mencolok (10%), yang dibagi dalam tiga bagian yaitu :
  1. Diagenesis dini, yaitu peralihan dari senyawa yang stabil saat di permukaan bumi, menjadi senyawa yang stabil pada kedalaman ribuan meter dengan suhu sekitar 40 - 42 C. Pada masa ini terjadi pembentukan kerogen (fase dari petroleum yang tidak dapat larut dalam pelarut organik dan anorganik). 
  2. Diagenesis pertengahan, terjadi proses aromatisasi (senyawa rantai panjang membentuk senyawa aromatik, lingkar dan mempunyai ikatan rangkap dengan elektron terdelokalisasi). 
  3. Diagenesis akhir, adalah proses yang terjadi pengkhelatan logam oleh senyawa organik yang terbentuk pada masa sebelumnya. Pembentukan minyak bumi terjadi pada diagenesis akhir dan dapat dikenal berdasar hasil eksplorasi.

b. Katagenesis 

Katagenesis adalah zona minyak dan gas basah. Pada masa ini terjadi perengkahan mencolok, dimana terjadi perubahan senyawa kimia yang diakibatkan oleh suhu dan kedalaman pendaman (penguburan) sehingga menyebabkan penguraian termal kerogen.

c. Metagenesis 

Pada tahap ini terjadi masa perusakan termal dari karakter senyawa (cairan) menjadi residu (padatan), sehingga mengakibatkan senyawa organik menjadi senyawa yang kekurangan hidrogen, dan material tak bernilai atau menjadi material bernilai dari senyawa karbon (grafit, intan).

Komposisi Minyak Bumi 

Komposisi atau unsur-unsur yang terkandung dalam minyak bumi terdiri dari hidrokarbon serta unsur-unsur sulfur, oksigen, nitrogen, halogen dan logam. Komposisi utama minyak bumi adalah sebagai berikut:

a. Hidrokarbon 

Senyawa karbon adalah unsur yang paling banyak terkandung dalam minyak bumi. Dengan persentase mencapai 83-87 persen, senyawa karbon bisa dikatakan sebagai bahan dasar pembentuk utama minyak bumi. Senyawa karbon yang paling banyak ditemukan didalam bentuk hidrokarbon jenis paraffin, naptena, dan aromatic. Sisanya, ada 6 % senyawa aspaltena yang terkandung dalam minyak bumi.

b. Hidrogen, Nitrogen, Oksigen, dan Sulfur

Komposisi minyak bumi terbanyak kedua adalah unsur hidrogen, nitrogen, oksigen, dan sulfur. Kita semua pasti sangat mengenal unsur-unsur ini. persentase hidrogen dan nitrogen yang terkandung dalam minyak bumi mencapai 10 hingga 14 persen, sedangkan nitrogen 0,1 sampai 2 persen, lalu ada 0,05 sampai 1,5 % Oksigen. Untuk sulfur, persentasenya mencapai 0,05 sampai 6%.

c. Logam 

Logam dalam minyak bumi memang teridentifikasi, namun jumlahnya sangat kecil dan sedikit, yaitu hanya 0,01%. Jumlahnya tergantung pada kondisi geologi dan pembentukan minyak bumi itu sendiri. Mengapa dalam komposisi minyak bumi terdapat logam? Karena bahan pembentuknya adalah fosil makhluk yang hidup ribuan hingga jutaan tahun yang lalu, yang mengalami tekanan dan berbagai reaksi sehingga menjadi minyak bumi yang kita kenal.

Proses Pengolahan Minyak Bumi 

Minyak mentah (crude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip. Proses pengolahan minyak bumi terdiri dari dua proses, yaitu proses pemisahan (separation processes) dan proses konversi (convertion processes), penjelasan kedua proses tersebut adalah sebagai berikut:

a. Proses Pemisahan (separation processes) 

Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan interaksinya. Proses pemisahan tersebut terdiri dari:
  1. Destilasi. Bensin, kerasin dan minyak gas biasanya disuling pada tekanan 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 (vacuum pump). 
  2. Absorpsi. Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin alami dari gas-gas basah. Gas-gas dikeluarkan dari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang kemudian diserap ulang oleh tanaman. Steam stripping pada umumnya digunakan untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi minyak gas. 
  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 gas-gas bumi, dalam hal ini digunakan arang aktif. Selain itu proses adsorpsi digunakan 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).
  4. Filtrasi. Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunakan 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 mempunyai sifat dapat larut yang berbeda.

b. Proses konversi (conversion processes) 

Hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi, mekanisme yang terjadi berupa pembentukan ion karbonium dan radikal bebas. Adapun hal-hal yang dilakukan dalam proses konversi adalah sebagai berikut:
  1. Cracking atau Pyrolisis. Cracking atau pyirolisis merupakan proses pemecahan molekul-molekul hidrokarbon besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dengan adanya pemanasan atau katalis. Dengan adanya pemanasan yang cukup dan katalis maka hidrokarbon paraffin akan pecah menjadi dua atau lebih fragmen dan salah satunya berupa olefin. Semua reaksi cracking adalah endotermik dan melibatkan energi yang tinggi. 
  2. Polimerisasi. Proses polimerisasi merubah produk samping gas hirokarbon yang dihasilkan pada cracking menjadi hidrokarbok liquid yang bisa digunakan sebagai bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi. Selain itu polimerisasasi juga menghasilkan bahan baku petrokimia yaitu olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang diperoleh dari cracking still, Contohnya: Propilen, n-butilen, isobutilen. 
  3. Alkilasi. Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be unsaturated. Sebagai hasilnya adalah produk alkilat 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 penambahan hidrogen pada olefin. Katalis hidrogen adalah logam yang dipilih tergantung pada senyawa yang akan di reduksi dan pada kondisi hidrogenasi, misalnya Pt, Pd, Ni, dan Cu. 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 penambahan hidrogen pada proses cracking. 
  6. Isomerisasi. Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa adanya perubahan nomor atom. Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana yang dibutuhkan untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline penerbangan. 
  7. Reforming atau Aromatisasi. Reforming merupakan proses konversi dari naptha untuk memperoleh produk yang memiliki bilangan oktan yang tinggi, dalam proses ini biasanya menggunakan katalis rhenium, platinum dan chromium.

Hasil Pengolahan Minyak Bumi 

Setelah minyak bumi diolah melalui proses yang telah dijelaskan di atas, maka akan menghasilkan beberapa produk hasil minyak bumi, yaitu sebagai berikut:

a. Avgas (Aviation Gasoline) 

Avgas adalah bahan bakar minyak khusus yang dihasilkan dari minyak bumi. Bahan bakar ini buat khusus untuk bahan bakar pesawat udara dengan sistem mesin pembakaran dalam (internal combution) atau pesawat dengan mesin piston. Bahan bakar ini memiliki kandungan nilai octane dibawah 100 dan juga ada yang diatas 100. Di Indonesia Avgas memiliki kandungan nilai octane pada angka 100 - 130.

b. Avtur (Aviation Turbine) 

Avtur dibuat untuk bahan bakar pesawat dengan sistem mesin turbin (external combution) atau pesawat mesin jet. Karakteristik kemurnian dari bahan bakar ini menjadi nilai mutu performa, sistem pembakaran pada turbin berada pada suhu yang rendah.

c. Bensin 

Bahan bakar jenis bensin merupakan bahan yang paling banyak digunakan, karena bahan bakar ini digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Di Indonesia bahan bakar ini memiliki berbagai macam nilai mutu octane. Nilai mutu ini dihitung dari Randon Octane Number (RON).

d. Minyak Tanah (Kerosene) 

Jenis bahan bakar minyak tanah atau kerosen memiliki titik didih 150° C dan 300° C. Banyak digunakan sebagai bahan bakar penerangan, water heating, memasak dan sebagainya.

e. Minyak Solar High Speed Diesel (HSD) 

Bahan bakar cair jenis solar yang memiliki nilai catane 45. Solar jenis High Speed Diesel digunakan pada kendaraan transportasi bermesin diesel yang mengamplikasikan sistem injeksi pompa mekanik dan electronic injection. Selain pada kendaraan transportasi juga digunakan pada industri.

f. Minyak Diesel (MDF) 

Minyak Diesel (MDF) hasil penyulingan dari fraksi minyak bumi mentah dan memiliki kandungan warna hitam. Nilai kandungan sulfur yang rendah dan dapat digunakan pada sistem mesin Medium Speed Diesel Engine Industri.

g. Minyak Bakar (MFO) 

Minyak jenis MFO memiliki tingkat kekentalan yang tinggi dibandingkan minyak diesel. Minyak bakar ini bukan hasil dari destilasi tetapi hasil dari residu. Pemakaiannya digunakan langsung sebagai pembakaran langsung pada industri besar dan digunakan sebagai steam power station dan lebih murah untuk penggunaannya.

h. Biodiesel 

Biodiesel adalah gabungan dari unsur petroleum dan sumber terbarui seperti minyak nabati dan hewani. Dalam ilmu kimia dikenal dengan istilah mono-alkyl ester. Biodiesel memiliki campuran 95% petrolium dan 5% CPO yang telah dibentuk menjadi Fatty Acid Methyl Ester (FAME) yang menjadi alternatif bahan bakar jenis diesel.

i. Pertamina Dex 

Pertamina Dex memiliki kandungan catane 53 keatas, serta kandungan sulfur dibawah 300 ppm. Bahan bakar ini diperuntukkan untuk mesin diesel yang telah menggunakan teknologi Diesel Common Rail System, sehingga penggunaan bahan bakar menjadi lebih hemat serta lebih ekonomis dan menghasilkan tenaga yang lebih besar.

Berlangganan update artikel terbaru via email:

Belum ada Komentar untuk "Pembentukan, Komposisi dan Pengolahan Minyak Bumi"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel