Pengolahan Minyak Bumi Mentah

Pengolahan Minyak Mentah- Minyak mentah merupakan campuran yang sangat kompleks maka perlu diolah lebih lanjut untuk dapat dimanfaatkan. Gambar 9.5merupakan tempat pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksi minyak bumi, seperti yang ada di SPBU dilakukan melalui penyulingan (distillation) bertingkat.

1. Penyulingan Minyak Bumi

Minyak yang ditambang masih berupa minyak mentah yang belum dapat digunakan. Untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar dan aplikasi lain, minyak mentah perlu diolah di kilang-kilang minyak melalui penyulingan bertingkat dengan teknik fraksionasi. Prinsip dasar penyulingan bertingkat adalah perbedaan titik didih di antara fraksi-fraksi minyak mentah. Jika selisih titik didih tidak berbeda jauh maka penyulingan tidak dapat diterapkan (perhatikan Tabel 9.1).

Gambar 9.5Penyulingan minyak bumi pada malam hari

Hidrokarbon yang memiliki titik didih paling rendah akan terpisah lebih dulu, disusul dengan hidrokarbon yang memiliki titik didih lebih tinggi. Jadi, secara bertahap, senyawa hidrokarbon dapat dipisahkan dari campuran minyak mentah.

Tabel 9.1 Proses Penyulingan Minyak Mentah Menjadi Fraksi-Fraksi Minyak Bumi

Distilat	Hasil	Jumlah Atom C	Aplikasi
	Gas Gasolin Kerosin Diesel Pelumas Residu	1 – 45 – 1011 – 1516 – 2021 – 40> 50	Bahan bakar gas, plastik,bahan kimiaBahan bakar cair (bensin), Bahan kimiaBahan bakar pesawat, bahan bakar kompor, bahan kimiaBahan bakar diesel, bahan kimiaPelumas, lilin, malam (wax)Aspal, zat anti bocor(waterproof)

Fraksi minyak mentah yang pertama keluar dari penyulingan adalah senyawa hidrokarbon dengan massa molekul rendah, kurang dari 70 sma. Fraksi ini dikemas dalam tabung bertekanan sampai mencair. Hasil pengolahan pada fraksi ini dikenal dengan LPG (liquid petroleum gas). Setelah semua fraksi teruapkan, fraksi berikutnya yang keluar adalah fraksi gasolin. Suhu yang diterapkan untuk mengeluarkan fraksi ini berkisar antara 40 – 200°C. Pada suhu tersebut, hidrokarbon mulai dari pentana sampai oktana dikeluarkan dari penyulingan (lihat titik didih pentana sampai oktana). Pada suhu kamar, wujud dari fraksi ini adalah cairan tak berwarna hingga agak kuning dan mudah menguap. Demikian seterusnya hingga semua fraksi dapat dipisahkan secara bertahap berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hasil fraksionasi itu menyisakan residu yang disebut aspal berwarna hitam pekat.

2. Perengkahan Minyak Bumi

Untuk memenuhi kebutuhan produk tertentu, hidrokarbon yang berantai panjang dapat dipecah menjadi lebih pendek melalui proses perengkahan (cracking). Sebaliknya, hidrokarbon rantai pendek dapat digabungkan menjadi rantai yang lebih panjang (reforming). Untuk meningkatkan fraksi bensin dapat dilakukan dengan cara memecah hidrokarbon rantai panjang menjadi fraksi (C₅–C₉) melalui perengkahan termal. Proses perengkahan ini dilakukan pada suhu 500°C dan tekanan 25 atm. Hidrokarbon jenuh rantai lurus seperti kerosin (C₁₂H₂₆) dapat direngkahkan ke dalam dua buah fragmen yang lebih pendek menjadi senyawa heksana (C₆H₁₄) dan heksena (C₆H₁₂).
C₁₂H₂₆(l)→C₆H₁₄(l) + C₆H₁₂(l)

Keberadaan heksena (alkena) dari hasil perengkahan termal dapat meningkatkan bilangan oktan sebesar 10 satuan. Akan tetapi, produk dari proses perengkahan ini umumnya kurang stabil jika disimpan dalam kurun waktu lama. Oleh karena produk perengkahan termal umumnya kurang stabil maka teknik perengkahan termal diganti dengan perengkahan katalitikmenggunakan katalis yang dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Perengkahan katalitik, misalnya alkana rantai panjang direaksikan dengan campuran silikon (SiO₂) dan alumina (Al₂O₃), ditambah gas hidrogen atau katalis tertentu. Dalam reforming, molekul-molekul kecil digabungkan menjadi molekul-molekul yang lebih besar. Hal ini dilakukan guna meningkatkan produk bensin. Misalnya, butana dan propana direaksikan membentuk heptana. Persamaan reaksinya:
C₄H₁₀(g) + C₃H₈(g)→C₇H₁₆(l) + H₂(g)

3. Bilangan Oktan Minyak Bumi

Fraksi terpenting dari minyak bumi adalah bensin. Bensin digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor (perhatikan Gambar 9.6). Sekitar 10% produk distilasi minyak mentah adalah fraksi bensin dengan rantai tidak bercabang. Dalam mesin bertekanan tinggi, pembakaran bensin rantai lurus tidak merata dan menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan terjadi ketukan pada mesin. Jika ketukan ini dibiarkan dapat mengakibatkan mesin cepat panas dan mudah rusak. Ukuran pemerataan pembakaran bensin agar tidak terjadi ketukan digunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan adalah bilanganperbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan dari campuranhidrokarbon standar. Campuran hidrokarbon yang dipakai sebagai standar bilangan oktan adalah n-heptana dan 2,2,4-trimetilpentana (isooktana). Bilangan oktan untuk campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana ditetapkan sebesar 87 satuan. Terdapat tiga metode pengukuran bilangan oktan, yaitu:

a. pengukuran pada kecepatan dan suhu tinggi, hasilnya dinyatakan sebagai bilangan oktan mesin;

b. pengukuran pada kecepatan sedang, hasilnya dinamakan bilangan oktan penelitian;

c. pengukuran hidrokarbon murni, dinamakan bilangan oktan road index.

Beberapa hidrokarbon murni ditunjukkan pada Tabel 9.2.

Tabel 9.2 Bilangan Oktan Hidrokarbon

Hidrokarbon	Bilangan Oktan Road Indeks
n-heptana	0
2-metilheptana	23
n-heksana	25
2-metilheksana	44
1-heptena	60
n-pentana	62
1-pentena	84
1-butena	91
Sikloheksana	97
2,2,4-trimetil pentana	100

Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukan makin kuat (tidak terjadi ketukan). Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana (isooktana), sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Oleh karena 2,2,4-trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi (100) dan n-heptana terendah (0) maka campuran kedua senyawa tersebut dijadikan standar untuk mengukur bilangan oktan. Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain berdasarkan komposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif, seperti tetraetillead (TEL) atau Pb(C₂H₅)₄. Penambahan 6 mL TEL ke dalam satu galon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensin yang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium. Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termal reforming. Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi alkana bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi (500–600°C) dan tekanan tinggi (25–50 atm).

4. Penggunaan Minyak Bumi Sebagai Bahan Bakar

Sebagian besar produk minyak bumi digunakan sebagai bahan bakar, baik bahan bakar di rumah tangga, industri maupun bahan bakar kendaraan. Bahan bakar minyak yang digunakan di rumah tangga adalah minyak tanah dan gas elpiji. Minyak tanah berasal dari fraksi kerosin, sedangkan gas elpiji berasal dari fraksi gas. Selain digunakan sebagai bahan bakar kompor, minyak bumi juga digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Produk-produk minyak bumi yang digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor adalah bensin dan minyak solar. Bensin mengandung sekitar ratusan jenis hidrokarbon dengan jumlah rantai karbon antara 5 hingga 10. Minyak solar digunakan sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermesin diesel. Ada tiga jenis bensin yang beredar di pasaran, yaitu premium, pertamax, dan pertamax plus. Apakah perbedaan antara premium dan pertamax? Kedua jenis bahan bakar ini dibedakan dari bilangan oktannya. Bilangan oktan menyatakan jumlah ketukan pada mesin yang dihasilkan bensin. Semakin besar nilai bilangan oktannya, semakin sedikit jumlah ketukannya. Artinya, semakin besar bilangan oktan, semakin baik kualitas bensin. Nilai bilangan oktan dapat dihitung menggunakan rumus berikut. Bilangan Oktan = (% isooktana × 100) + (% n-heptana × 100) Pertamax memiliki bilangan oktan yang lebih besar dari premium. Bilangan oktan pertamax adalah 94, sedangkan premium hanya 88. Bilangan oktan dapat ditingkatkan melalui berbagai cara, di antaranya dengan menambahkan TEL (tetra ethyl lead), MTBE (methyl tertier buthyl ether), dan HOMC (high octane mogas component). Penambahan zat-zat ini dapat meningkatkan bilangan oktan antara 3–5 poin.

5. Penggunaan Minyak Bumi Sebagai Bahan Baku Industri Petrokimia

Selain sebagai bahan bakar, minyak bumi dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan produk-produk lainnya. Misalnya, plastik, bahan peledak, detergen, nilon, urea, dan metanol. Produk-produk dari minyak bumi tersebut dinamakan petrokimia. Suatu industri petrokimia dapat terbuat dari senyawa alkena (olefin), benzena dan turunannya (aromatik), dan gas sintetis. Bahan baku untuk industri petrokimia ini dihasilkan dari fraksi-fraksi hasil pengolahan minyak bumi. Untuk lebih jelasnya, amatilah tabel berikut.

Tabel 7.2 Bahan Baku dan Produk yang Dihasilkan Industri Petrokimia

Bahan Baku Petrokimia	Contoh	Asal Fraksi Minyak Bumi	Produk yang Dihasilkan
Senyawa alkena	Etena	Fraksi gas	Polietena, etanol, polivinilklorida
	Propilena	Fraksi gas	Polipropilena
	2-metil propilena	Fraksi gas	MTBE
Senyawa benzena dan turunannya (aromatik)	Benzena	Fraksi nafta	Detergen, bahan peledak
Gas sintetis	Metana	Fraksi gas	Metanol, urea

6. Dampak Pembakaran Produk Minyak Bumi

Pembakaran bahan bakar minyak dapat berlangsung dua cara yaitu pembakaran sempurna dan tidak sempurna. Pembakaran sempurna menghasilkan energi yang cukup besar dibandingkan pembakaran tidak sempurna. Tetapi gas CO₂ yang dihasilkan dapat menyebabkan terjadinya greenhouse effect (efek rumah kaca). Reaksi pembakaran sempurna:

CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g) + Energi

Gas CO₂ merupakan gas tak berwarna, tak berbau, mudah larut dalam air, meneruskan sinar matahari gelombang pendek tapi menahan pantulan energi matahari gelombang panjang (sinar inframerah). Jika jumlahnya melebihi ambang batas (lebih dari 330 bpj), maka akan menyebabkan sesak napas dan membentuk “selubung” di atmosfer. Gas CO₂ mempunyai kemampuan untuk menahan energi matahari gelombang panjang sehingga panas tidak dapat dilepaskan ke ruang angkasa. Peristiwa terjebaknya sinar matahari oleh gas CO₂ inilah yang disebut efek rumah kaca. Akibatnya suhu bumi menjadi naik atau lebih dikenal dengan istilah pemanasan global. Coba bayangkan jika suhu di seluruh permukaan bumi ini naik, apa yang terjadi? Bukankah es di kedua kutub bumi akan mencair? Dapatkan membayangkan apa dampak selanjutnya?

Pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar minyak akan menghasilkan jelaga yang dapat mengotori alat-alat seperti perkakas rumah tangga, mesin, knalpot, dan lain-lain. Sehingga mempercepat kerusakan pada alat-alat tersebut. Selain itu juga menghasilkan gas CO yang dapat menyebabkan keracunan. Reaksi pembakaran tak sempurna:

2 CH₄(g) + 3 O₂(g) → 2 CO(g) + 4 H₂O(g) + Energi

Gas CO merupakan gas tak berwarna, tak berbau, tak berasa, dan sukar larut dalam air. Gas CO mempunyai daya ikat yang lebih tinggi dibanding gas oksigen terhadap hemoglobin, sehingga jika terhirup manusia menyebabkan dalam darah lebih banyak mengandung CO daripada oksigen. Gejala yang timbul jika keracunan gas CO adalah sesak napas, daya ingat berkurang, ketajaman penglihatan menurun, dan lelah jantung. Tubuh akan kekurangan suplai oksigen, akibatnya badan lemas, pingsan, bahkan dapat menyebabkan kematian. Reaksi:

CO(g) + Hb(aq) → HbCO(aq)

Pembakaran bahan bakar minyak juga dapat menghasilkan zat polutan lain seperti: oksida belerang (SO₂ dan SO₃), oksida nitrogen (NO dan NO₂), dan partikel-partikel debu. Gas-gas tersebut jika masuk di udara dapat menyebabkan terjadinya hujan asam. Gas SO₂ merupakan gas tak berwarna tetapi berbau sangat menyengat dan larut dalam air. Gas CO₂ dapat menyesakkan napas, memedihkan mata, dan mematikan daun karena merupakan racun bagi klorofil. Gas SO₂ dan SO₃ di udara lembap dapat bereaksi dengan uap air membentuk asam. Reaksinya:

SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(aq)

Bereaksi dengan O₂ membentuk SO₃ kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat. Reaksinya:

2 SO₂(g) + O₂(g) → 2 SO₃(g)

SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)

Asam sulfat di udara lembap mudah larut dalam air hujan sehingga air hujan bersifat asam, atau dikenal dengan hujan asam. Hujan asam dapat menyebabkan tumbuhan dan hewan yang tidak tahan hidup dalam suasana asam akan mati, dan perabotan yang berasal dari logam terkorosi. Selain gas SO₂ dan SO₃, gas NO dan NO₂ juga dapat menyebabkan hujan asam. Gas NO merupakan gas yang tak berwarna tetapi beracun. Gas NO dapat bereaksi dengan O₂ menghasilkan gas NO₂. Reaksinya:

2 NO(g) + O₂(g) → 2 NO₂(g)

Gas NO₂ berwarna merah cokelat, berbau menyengat, mudah larut dalam air, dan beracun. Gas NO₂ dapat menyebabkan kanker karena bersifat karsinogenik. Gas-gas tersebut juga mempunyai potensi menjadi gas rumah kaca yang dapat menyebabkan terjadinya efek rumah kaca. Gas NO dan NO₂ juga menjadi katalis pada penguraian ozon di stratosfer. Mengingat dampak yang ditimbulkan dan terbatasnya sumber tambang minyak di dunia ini, maka mulai sekarang dicari energi alternatif lain seperti:

1. licol /batu bara yang dibersihkan (sumber Buletin Khusus–Warta untuk Warga Agustus 2006);
2. biodiesel dari minyak jarak (sumber Yunior–Suara Merdeka 1 Oktober 2006);
3. biodiesel (etanol dari tebu, minyak jagung, minyak kelapa sawit);
4. biogas dari kompos/kotoran hewan;
5. tenaga nuklir;
6. tenaga panas bumi /geothermal;
7. tenaga air terjun;
8. tenaga gelombang air laut;
9. tenaga angin;
10. tenaga surya.