Minyak bumi bukan merupakan senyawa homogen, tapi merupakan campuran dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing, baik sifat fisika maupun sifat kimia.
MINYAK BUMI
Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama
terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil
komponen yang mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit
komponen yang mengandung logam.
Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:
1. Alkana (parafin) CnH2n + 2
Alkana ini memiliki rantai lurus dan bercabang, fraksi ini
merupakan yang
terbesar di dalam minyak mentah.
2. Siklo alkana (napten) CnH2n
Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana
ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
Sikloheksana Siklopentana
3. Aromatik CnH2n -6
Aromatik memiliki cincin 6 (enam)
Aromatik hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi sangat
diperlukan dalam bensin karena :
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada
sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang
terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung
sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan
komponen yang paling sedikit. Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses
perubahan minyak mentah menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product)
melalui kombinasi proses fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan
tersebut antara lain:
1.
Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil.
a. Gasoline (Amerika Serikat)
atau motor spirit (Inggris) atau bensin (Indonesia) memiliki titik didih
terendah dan merupakan produk kunci dalam penyulingan yang digunakan sebagai
bahan pembakar motor (:t 45% dari minyak mentah diproses untuk menghasilkan
gasolin.
b. Naphta adalah material yang
memiliki titik didih antara gasolin dan kerasin. Beberapa naphta digunakan
sebagai :
- Pelarut dry cleaning (pencuci)
- Pelarut karet
- Bahan awal etilen
- Dalam kemileteran digunakan sebagai bahan bakar jet dikenanl
sebagai
jP-4
c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan
sebagai :
- Minyak tanah
- Bahan bakar jet untuk air plane
2.
Intermediate
destilates merupakan minyak gas atau bahan
bakar diesel yang penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi truk-truk
berat, kereta api, kapal kecil komersial, peralatan pertanian dan lain-lain.
3.
Heavy destilates merupakan komponen dengan berat molekul tinggi. Fraksi ini biasanya
dirubah menjadi minyak pelumas (lubricant oils), minyak dengan berat jenis
tinggi dari bahan bakar, lilin dan stock cracking.
4.
Residu termasuk
aspal, residu bahan bakar minyak dan petrolatum.
***
2. Fraksi Minyak Bumi
Proses pertama dalam pemrosesan minyak bumi adalah fraksionasi
dari
minyak mentah dengan menggunakan proses destilasi bertingkat,
adapun hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut:
Jangka titik
Didih (ºC)
Banyaknya atom karbon
Nama Penggunaan
Dibawah 30 1 - 4 Fraksi Gas Bahan Bakar Pemanas
30 – 180 5 – 10 Bensin Bahan bakar mobil
180 – 230 11 – 12 Minyak Tanah Bahan bakar jet
230 – 305 13 – 17 Minyak Gas Bahan bakar diesel,
Pemanas 305 – 405 18 - 25 Minyak Gas Berat Bahan bakar pemanas
Sisa: 1. Minyak bisa menguap : Minyak-minyak pelumas, lilin,
parafin dan vaselin.
2. Bahan yang tidak bisa menguap : aspal dan arang minyak bumi.
***
A.
Fraksi Gas
Gas alam dapat diperoleh secara terpisah maupun bersama-sama
dengan
minyak bumi. Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana berantai
karbon rendah yaitu antara lain metana, etana, propana, butana dan iso-butana.
Gas alam dapat dipergunakan sebagai:
2. Bahan bakar rumah tangga atau pabrik
Gas alam merupakan bahan bakar yang paling bersih dan praktis,
tetapi gas alam mempunyai keburukan yaitu sifatnya yang tidak berbaun (bila
dibandingkan dengan gas dari batubara) sehingga sering terjadi kecelakaan
karena bocor. Oleh karena itu kadang-kadang gas ini diberi "bau"
yaitu sedikit zat yang berbau sekali.
·
Propana yang
merupakan salah satu fraksi gas pada perusahaan biasanya digunakan sebagai :
- Mengelas paduan-paduan tembaga, alumunium dan magnesium.
- Mengelas besi tuang.
- Menyolder dan mengelas solder.
- Menyemprot Jogam.
- Memotong besi dengan gas karbit.
- Penerangan pantai.
·
Butana dipakai dalam
rumah tangga sebagai :
- Pemanas ruangan.
- Penerangan.
- Pemakaian di dapur.
Butana mempunyai batas meledak yang lebih kecil bila dibandingkan
dengan propana.
2. Karbon hitam (Carbon Black)
Karbon hitam (Carbon black) adalah arang harus yang dibuat oleh
pembakaran yang tidak sempurna. Pegunaannya antara lain sebagai :
- Bahan dalam pembuatan cat, tinta cetak dan tinta Gina.
- Zat pengisi pada karet terutama dalam pembuatan ban-ban mobil
dan sepeda.
Karbon hitam dibuat dengan membawa nyala gas bumi ke sebuah bidang
datar yang didinginkan, arang yang terbentuk kemudian dipisahkan
dari bidang ini dan dibagi berdasarkan kehalusannya. Metana yang mengandung 75%
karbon akan menghasilkan 4 atau 4,5% zat penghitam dan sisanya hilang sebagai
asap, zat asam arang dan sebagainya.
3. Tujuan-tujuan Sintesis
Hasil sintesis dibuat dengan oksidasi zat-zat hidrokarbon dari gas
alamo
Proses pembuatan lainnya, yaitu :
- Pembuatan zat cair dari metana.
- Pembuatan bensin-bensin untuk kapal terbang yang bernilai tinggi
dengan cara menggandeng (alkylering) iso-butana dengan butena-butena.
B.
Bensin
Bensin dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain yaitu ;
1. Penyulingan langsung dari minyak bumi (bensin straight run),
dimana kualitasnya tergantung pada susunan kimia dari bahan-bahan dasar. Bila
mengandung banyak aromatik-aromatik dan napthen-naphten akan menghasilkan
bensin yang tidak mengetok (anti knocking).
2. Sintesis dari zat-zat berkarbon rendah.
Bensin biasanya digunakan sebagai :
1. Bahan bakar motor
Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan
untuk
menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut.
* Keadaan terbang (titik embun)
Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas
didalam karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu
tinggi dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama
disebabkan oleh terlalu banyaknya propana dan butana yang berasal dari bensin.
Gelembunggelembung gas yang terdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup
lubang-lubang perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti.
* Kecendrungan mengetok (knocking)
Ketika rasio tekanan dari motor relatif tinggi, pembakaran bisa
menyebabkan
peletusan (peledakan) didalam sijinder, sehingga :
- Timbulnya kebisingan knock
- Kekuatan berkurang
- Menyebabkan kerusakan mesin
Hidrokarbon rantai bercabang dan aromatik sangat mengurangi
kecendrungan dari bahan bakar yang menyebabkan knocking, misalnya 2,2,4
-trimetil pentane (iso-oktan) adalah anti knock fuels. Harga yang tinggi dari
bilangan oktan mengakibatkan makin baik melawan knocking. Mesin automibil
modern memerlukan bahan bakar dengan bilangan oktan antara 90 dan 100, semakin
tinggi rasio penekanan (compression) maka diperlukan bilangan oktan yang tinggi
pula. Bilangan oktan dapat dinaikkan dengan menambahkan beberapa substansi, antara
lain fefraefyl lead (TEL) dan feframefyl lead (l-MI) yang ditambahkan da!am bensin
dengan kuantitas yang kecil karena dikuatirkan apabila ditambahkan terlalu banyak
efek timah bagi lingkungan. TEL (Pb(C2Hs)4) dibuat dari campuran timah hitam
dengan natrium dan eti!klorida, reaksinya : Pb + 4Na + 4C2H5CI Pb (C2H5 )4 + 4
NaCI TEL
* Keadaan "damar" dan stabilitas penyimpanan
Damar dapat terbentuk karena adanya alkena-alkena yang mempunyai
satu ikatan ganda sehingga berpotensi untuk berpolirherisasi membentuk
molekulmolekul yang lebih besar. Pembentukan damar ini dipercepat oleh adanya
zat asam di udara, seperti peroksiden. Kerugian yang disebabkan oleh
pembentukan damar ini antara lain;
- Bahan ini dapat menempel pada beberapa tempat dalam motor,
antara lain saluran-saluran gas dan pada kutub yang dapat mengakibatkan
kerusakan pada motor.
- Menurunkan bilangan oktan karena hilangnya alkena-alkena dari
bensin.
Pembentukan damar dapat dicegah dengan penambahan senyawa-senyawa dari
tipe poliphenol dan aminophenol, seperti hidroquinon dan paminophen.
* Titik beku
Jika dalam bensin terdapat prosentasi yang tinggi dari
aromatik-aromatik tertentu maka pada waktu pendinginan, aromatik itu akan
mengkristal dari mengakibatkan tertutupnya lubang-lubang alai penyemprotan
dalam karburator. Titik beku ini terutama dipengaruhi oleh benzen (titik beku
benzen murni ± 5ºC).
* Kadar belerang
Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi,
adalah :
- Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas yang dihasilkan.
- Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya
silinder-silinder yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding
silinder.
- Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan.
2. Bahan Ekstraksi, Pelarut dan Pembersih
Sebelum digunakan sebaagi pengekstraksi bensin di fraksinasi
dengan
destilasi bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin
biasanya digunakan untuk mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai,
minyak kacang tanah, minyak kelapa dan bahan-bahan alam lain.
Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik
didih antara 80 -130°C dan 100 -130°C. Larutan karet ini biasanya digunakan
untuk :
- Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban.
- Melekatkan karet.
- Perekat-perekat untuk industri sepatu.
- Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan
tenunan.
Bensin juga dapat digunakan sebagai bahan pembersih yaitu
membersihkan secara kimia dengan cara diuapkan. Keuntungan menggunakan bensin
sebagai bahan pembersih adalah:
- Bensin memiliki titik didih rendah sehingga barang-barang yang
dicuci lekas menjadi kering dan baunya cepat hilang.
- Tidak mudah terbakar di ruang terbuka.
- Kualitas dari bahan wol tahan terhadap ini.
3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan
Bensin digunakan pada lampu-lampu tambang dimana tidak terdapat
tenaga listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada:
- Lampu soldir dan lampu pembakar cat.
- Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol
dari tenunan dan rambut kulit.
C. Kerosin
Pemakaian kerasin sebagai penerangan di negara-negara maju semakin
berkurang, sekarang kerasin digunakan untuk pemenasan. Pemakaian
terpenting dari kerasin antara lain:
1. Minyak Lampu
Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan
langsung, sifatsifat yang harus diperhatikan bila kerasin digunakan sebagai
minyak lampu adalah :
* Warna
Kerosin dibagai dalam berbagai kelas warna:
- Water spirit (tidak berwarna)
- Prime spirit
- Standar spirit
Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih
karena mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo
matang saja yang dapat membakar dengan baik.
* Sifat bakar
Nyala kerasin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah :
- Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat
dibesarkan karena apinya mulai berarang.
- Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik.
- Sifat bakar napthen terletak antara aromatik dan alkana.
* Viskositas
Minyak dalam lampu kerasin mengalir ke sumbu karena adanya gaya
kapiler dalam saluran-saluran sempit antara serat-serat sumbu.
Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair
kental dan
lampu mempunyai tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah
dan
sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan minyak.
* Kadar belerang
Sama seperti kadar belerang pada bensin.
2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak
Macam-macam alat pembakar kerosin:
- Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak.
- Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang
dipusatkan.
- Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primus
3. Bahan bakar motor
Motor-motor yang menggunakan kerosin sebagai bahan bakar adalah :
- Alat-alat pertanian (traktor).
- Kapal perikanan.
- Pesawat penerangan listrik kecil.
Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat
penguap untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan
dengan kerosin kalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan
dengan baik bila kadar aromatik didalam bensin tinggi.
4. Bahan pelart untuk bitumen
Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk
bitumen aspal.
5. Bahan pelarut untuk insektisida
Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum
cinerarieotollum) yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut
digunakan kerosin. Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak
atau biasanya obat semprot itu mengandung bahan pengharum.
A. Minyak Gas
Minyak gas pada awalnya banyak digunakan sebagai penerangan dalam
gerbong kereta api, tetapi sekarang sebagian telah diganti oleh listrik karena
lebih mudah dipakai dan sedikit bahaya kebakaran jika ada kecelakaan kereta
api. Minyak gas juga digunakan sebagai :
- Bahan bakar untuk motor diesel.
- Pesawat-pesawat pemanasan pusat otomatis dengan nama minyak
bakar untuk keperluan rumah tangga, biasanya adalah minyak gas tanpa
bagian-bagian residual.
Seperti pada bensin untuk menaikkan bilangan oktan pada minyak gas
maka perlu ditambahkan :
- Persenyawaan yang mengandung banyak sekali zat asam, misalnya
amilnitrit dan etilnitrit. Untuk memperoleh hasil yang nyata maka persentasenya
harus besar yaitu kira-kira 5% sehingga pemakaian senyawa ini menjadi mahal.
- Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida
(peroxyden) dan berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10
atau 15 titik bilangan oktan.
E. Minyak Bakar
Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar
tetapi nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk
bahan bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara
mengentalkan minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah. Bahan
bakar digunakan sebagai :
- Motor diesel tipe besar.
- Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang
digunakan untuk :
- Memproduksi uap
- Pengerjaan panas dari logam
- Mencairkan hasil perindustrian
- Membakar batu, emaile, dan sebagainya.
Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar adalah :
* Memiliki batas viskositas tertentu
Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas
yaitu kira-kira 4 cs = 1,30E pada 50°C dan kira-kira 550/650 cs = 75/850E pada
50°C. Minyak bakar yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih
kecil, misalnya untuk alat pemanasan sentral otomatis dalam rumah.
* Banyaknya panas yang diberikan
Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kira-kira 10.000 dan 10.550
cal/g.
* Kadar belerang
Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada
minyak disesi belerang dapat menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari system
buang.
* Titik beku
- Mempunyai titik beku maksimal tertentu.
- Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang
dikerjakan terhadap bahan. Misalnya minyak bakar sebagian terdiri dari residu
cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000C memiliki titik didih –210C,
tetapi sesudah dibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi 1500C.
3. Pemrosesan Minyak Bumi
Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu :
1. Proses pemisahan (separation processes)
2. Proses konversi (convertion processes)
Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah komponen
minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe
dari destilasi. Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk
memperbaiki kualitas dari produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada
tahun 1912 permintaan gasolin melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan
tersebut maka digunakan proses "pemanasan" dan "tekanan"
yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak diharapkan. Molekul besar menjadi
yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin, proses ini disebut cracking.
A. Proses Pemisahan (Separation Processes)
Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya
sederhana tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan interaksinya.
Proses pemisahan tersebut adalah :
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.
Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut:
- Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat
dicampurkan pada bensin.
- Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat
ringan
(misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana)
dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih
tinggi.
- Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari
berbagai gas ampas dari suatu instalasi penghalus.
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.
- 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 di USA,
mekanisme yang terjadi berupa pembentukan "ion
karbonium" dan "radikal bebas". Dibawah ini ada beberapa contoh
reaksi konversi dasar yang penting:
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. C7H15C15H30C7H15 C7H16 + C6H12CH2 + C14H28CH2
minyak gas berat gasolin gasalin (anti knock) recycle stock
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.
Proses cracking meliputi:
* Proses cracking thermis murni
Proses ini merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dari
zat
hidrokarbon yang dilakukan pada suhu tinggi yang bekerja pada
bahan awal selama waktu tertentu. Pada pelaksanaannya tidak mungkin mengatur
produk yang dihasilkan pada suatu proses crackingi, biasanya selain
menghasilkan bensin (gasoline) juga mengandung molekul-molekul yang lebih kecil
(gas) dan molekul-molekul yang lebih besar (memiliki titik didih yang lebih
tinggi dari bensin).
Proses cracking dilakukan unuk menghasilkan fraksi-fraksi bensin
yang berat yaitu yang mempunyai bilangan oktan yang buruk karena umunya
bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya turun. Maka pada cracking
bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas bahan pembakarnya
yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu:
- Penurunan titik didih rata-rata
- Terbentuknya alken
Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat
tinggi, misalnya dari 45-50 hingga 75-80.
* Proses cracking thermis dengan katalisator
Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada
suhu
yang lebih rendah. Keuntungan dari proses thermis-katalisator
adalah:
- Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik
karena disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah.
- Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik.
Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana
alkena dengan rantai lurus diubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya
terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat
mempengaruhi bilangan oktan.
* Proses cracking dengan chlorida-aluminium (AlCl3) yang
bebas air
Bila minyak dengan kadar aromatik rendah dipanaskan dengan AlCl3
bebas air pada suhu 180-2000C maka akan terbentuk bensin dalam keadaan dan
waktu tertentu. Bahan yang tidak mengandung aromatik (misalnya parafin murni)
dengan 2 atau 5% AlCl3 dapat merubah sebagian besar (90%) dari bahan itu
menjadi bensin, bagian lain akan ditingga/ sebagai arang dalam ketel. Anehnya
pada proses ini bensin yang dihasilkan tidak mengandung alkena-alkena tetapi
masih memiliki bilangan oktan yang lumayan, hal ini mungkin disebabkan kerena
sebagian besar alkena bercabang. Kerugian dari proses ini adalah :
- Mahal karena AlCl3 yang dipakai akan menyublim dan mengurai.
- Bahan-bahan yang dapat dikerjakan terbatas.
- Pada saat reaksi berlangsung, banyak sekali gas asam garam maka
harus memakai alat-alat yang tahan korosi.
2. Polimerisasi
Terbentuknya polimer antara ikatan molekul yang sama yaitu ikatan
bersama dari light gasoline.
C C katalis C C
C – C = C + C – C = C C – C – C – C = C+ C - C- C- C = C - C
suhu /tekanan C C C
rantai pendek tidak jenuh rantai lebih panjang
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.
- Bahan baku petrokimia.
Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adalah olefin
(hidrokarbon
tidak jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya:
Propilen, n-butilen, isobutilen.
CH3 CH3 CH3 H3PO4
2CH3 – C - CH2 CH3 - C - CH2 - C = CH2 C12H24
CH3 tetramer atau tetrapropilen
Isobutelin diisobutilen (campuran isomer)
3. Alkilasi
Proses alkilasi merupakan proses penggabungan olefin dari aromat
atau
hidrokarbon parafin.
C katalis C
C = C + C - C - C C - C - C - C
C
etilen isobutan 2,2-dimetilbutan atau neoheksan
(unsaturated) (isounsaturated) ( saturated branched chain)
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.
C H2 C
C – C – C = C - C C - C – C – C - C
C katalis C C
diisobutilen isooktan
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. C17H15C15H30C7H15 + H2 C7H16 + C7H16 + C15H32
6. Isomerisasi
Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa
adanya perubahan nomor atom.
3000C
C - C - C - C C - C - C
AlCl3
Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana
yang
dibutuhkan untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline
penerbangan.
CH3
CH3 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - CH - CH3
n-butana iso-butana
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.
BILANGAN
OKTAN
Nama
oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun
bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat
dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti
yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru
ditekan sedikit.
Bilangan
oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa
diberikan sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan
bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat
kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran
udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari
busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan
bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau
ketukan di dalam mesin. Knocking
ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga sebisa mungkin harus kita
hindari.
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut
terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin
ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang
diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki
ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.
Beberapa
angka oktan untuk bahan bakar:
Angka
oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin. Menambahkan tetraethyl
lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan
meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah"
dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk
mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung
TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br). Celakanya,
lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup,
termasuk manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk
dipakai sebagai bahan campuran bensin.
Zat
tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (methyl
tertiary butyl ether, C5H11O), yang berasal dan
dibuat dari etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat
meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada campuran
gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin
yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa MTBE ini juga berbahaya bagi
lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi
kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa
bensin) MTBE
masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya.
Etanol yang berbilangan oktan 123 juga digunakan sebagai campuran.
Etanol lebih unggul dari TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan
timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya
cukup melimpah. Etanol semakin sering dipergunakan sebagai komponen bahan bakar
setelah harga minyak bumi semakin meningkat.
0 komentar:
Posting Komentar