Asal Usul Minyak
Bumi
Terkait
dengan asal usul pembentukan minyak bumi, sedikitnya ada 3 teori yang
mengungkap rahasia dibalik bagaimana bahan yang dalam bahasa Latin disebut
petrolium ini. Ketiga teori tersebut adalah teori biogenetik, teori anorganik, serta
teori Duplex.
1.
Asal usul Minyak Bumi Berdasarkan Teori Biogenetik (Teori Organik)
Menurut
Teori Biogenitik, minyak bumi terbentuk dari pelapukan berbagai jenis binatang
dan tumbuhan (mahluk hidup) yang mati dan tertimbun di dalam endapan lumpur,
hanyut terbawa oleh arus sungai, menuju laut, dan akhirnya berkumpul di dasar
laut, bertemu dengan timbunan-timbunan hasil pelapukan mahluk hidup yang
sebelumnya telah ada. Timbunan ini
kemudian selama beratus juta tahun terendap dan mengalami proses dekomposisi
menjadi gelembung minyak bumi atau gas alam. Dekomposisi tersebut dipengaruhi
oleh beberapa faktor yaitu suhu endapan, waktu, serta tekanan lapisan batuan
yang berada di atasnya
2.
Asal usul Minyak Bumi Berdasarkan Teori Anorganik Menurut Teori Anorganik,
minyak bumi terbentuk akibat adanya aktivitas bakteri yang mampu melakukan
reaksi biokimia, merubah unsur-unsur seperti Oksigen, Hidrogen, Karbon,
Belerang, dan nitrogen dari batuan induk menjadi zat minyak yang mengandung
hidrokarbon.
3.
Asal usul Minyak Bumi Berdasarkan Teori Duplex Teori Duplex sebetulnya
merupakan perpaduan antara Teori Biogenetik dan Teori Anorganik. Teori ini
banyak diterima oleh para ilmuan secara umum. Dalam teori ini, dijelaskan bahwa
minyak bumi berasal dari materi-materi hidup baik nabati maupun bewani yang
berada di laut, yang karena pengaruh suhu, tekanan, dan waktu akhirnya berubah
menjadi batuan induk pembentuk bahan-bahan hidrokarbon. Batuan ini kemudian
mengalami proses biokimia dan akhirnya berubah menjadi minyak bumi dan gas
alam. Keduanya berkumpul dan berpindah ke tempat yang memiliki tekanan lebih
rendah bertemu dengan minyak bumi dan gas alam hasil dari proses sebelumnya.
Mereka semua terjebak dan terperangkap, terakumulasi dengan sesamanya dan tak
sanggup menguap.
Dalam
perangkap ini bisa terkandung 3 bahan campuran yang antara lain (1) minyak,
gas, dan air; (2) minyak dan air; atau (3) gas dan air. Gas alam dalam hal ini
akan selalu berada di lapisan atas, minyak di lapisan tengah, dan air ada di
lapisan bawah. Perbedaan ini terjadi karena adanya perbedaan massa jenis dan
karena sifat ini proses penambangan minyak bumi dan gas alam menjadi lebih
mudah
Proses Terbentuknya Bensin
Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di
bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Minyak
mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tanker atau dialirkan melalui
pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.
Minyak mentah (cude 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.
DISTILASI
Destilasi adalah pemisahan
fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini
adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran
pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang sudah
dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash
chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk
menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap
air panas dan bertekanan tinggi).
Minyak mentah yang menguap pada
proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi
pada suhu yang berbeda-beda. 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 bagian atas melalui sungkup-sungkup yang
disebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom
fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik
didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih
rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga
komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas.
Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan
disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak
menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal.
Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Fraksi minyak bumi yang dihasilkan
berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut :
1. Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
2. Gasolin (Bensin)
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
3. Kerosin (Minyak Tanah)
Rentang rantai karbon : C12 sampai
C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
4. Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai
C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
5. Minyak Berat
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
6. Residu
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
Fraksi-fraksi minyak bumi dari proses
destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan
masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang meliputi proses
cracking, reforming, polimerisasi,I treating, dan blending.
CRACKING
Setelah melalui tahap destilasi,
masing-masing fraksi yang dihasilkan dimurnikan (refinery)
Cracking adalah penguraian
molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa
hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau
minyak tanah menjadi bensin.
Proses ini terutama ditujukan untuk
memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin (bensin). Kualitas gasolin
sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan dalam
bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil
pentana) yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0
diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin
yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan
oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon.
Terdapat 3 cara proses cracking,
yaitu :
a. Cara panas (thermal cracking),
yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah.
b. Cara katalis (catalytic cracking),
yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau
Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan
ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke
molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan
terbentuknya ion karbonium.
c. Hidrocracking
Hidrocracking merupakan kombinasi
antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang jenuh.
Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi. Keuntungan lain dari
Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam minyak diubah
menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.
REFORMING
Reforming
Reforming juga dapat merupakan
pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon parafin menjadi senyawa aromatik
dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini digunakan katalis molibdenum
oksida dalam Al2O3 atauplatina dalam lempung.
ALKILASI
Alkilasi merupakan
penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan
bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl,
AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut:
RH + CH2=CR’R’’ R-CH2-CHR’R”
Polimerisasi adalah proses
penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah
sebagai berikut :
M CnH2n Cm+nH2(m+n)
Contoh polimerisasi yaitu
penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana menghasilkan bensin
berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
TREATING
Treating adalah pemurnian minyak bumi
dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara proses treating
adalah sebagai berikut :
Copper sweetening dan doctor
treating, yaitu proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang
tidak sedap.
Acid treatment, yaitu proses
penghilangan lumpur dan perbaikan warna.
Dewaxing yaitu proses penghilangan
wax (n parafin) dengan berat molekul tinggi dari fraksi minyak pelumas untuk
menghasillkan minyak pelumas dengan pour point yang rendah.
Deasphalting yaitu penghilangan aspal
dari fraksi yang digunakan untuk minyak pelumas
Desulfurizing (desulfurisasi), yaitu
proses penghilangan unsur belerang.
Sulfur merupakan senyawa yang secara
alami terkandung dalam minyak bumi atau gas, namun keberadaannya tidak
dinginkan karena dapat menyebabkan berbagai masalah, termasuk di antaranya
korosi pada peralatan proses, meracuni katalis dalam proses pengolahan, bau
yang kurang sedap, atau produk samping pembakaran berupa gas buang yang beracun
(sulfur dioksida, SO2) dan menimbulkan polusi udara serta hujan asam. Berbagai
upaya dilakukan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi, antara
lain menggunakan proses oksidasi, adsorpsi selektif, ekstraksi, hydrotreating,
dan lain-lain. Sulfur yang disingkirkan dari minyak bumi ini kemudian diambil
kembali sebagai sulfur elemental.
Desulfurisasi merupakan proses yang
digunakan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi. Pada dasarnya
terdapat 2 cara desulfurisasi, yaitu dengan :
1. Ekstraksi menggunakan pelarut,
serta
2. Dekomposisi senyawa sulfur
(umumnya terkandung dalam minyak bumi dalam bentuk senyawa merkaptan, sulfida
dan disulfida) secara katalitik dengan proses hidrogenasi selektif menjadi
hidrogen sulfida (H2S) dan senyawa hidrokarbon asal dari senyawa belerang
tersebut. Hidrogen sulfida yang dihasilkan dari dekomposisi senyawa sulfur
tersebut kemudian dipisahkan dengan cara fraksinasi atau pencucian/pelucutan.
Akan tetapi selain 2 cara di atas,
saat ini ada pula teknik desulfurisasi yang lain yaitu bio-desulfurisasi.
Bio-desulfurisasi merupakan penyingkiran sulfur secara selektif dari minyak
bumi dengan memanfaatkan metabolisme mikroorganisme, yaitu dengan mengubah
hidrogen sulfida menjadi sulfur elementer yang dikatalis oleh enzim hasil
metabolisme mikroorganisme sulfur jenis tertentu, tanpa mengubah senyawa
hidrokarbon dalam aliran proses. Reaksi yang terjadi adalah reaksi aerobik, dan
dilakukan dalam kondisi lingkungan teraerasi. Keunggulan proses ini adalah
dapat menyingkirkan senyawa sulfur yang sulit disingkirkan, misalnya alkylated
dibenzothiophenes. Jenis mikroorganisme yang digunakan untuk proses
bio-desulfurisasi umumnya berasal dari Rhodococcus sp, namun penelitian lebih
lanjut juga dikembangkan untuk penggunaan mikroorganisme dari jenis lain.
Proses ini mulai dikembangkan dengan
adanya kebutuhan untuk menyingkirkan kandungan sulfur dalam jumlah menengah
pada aliran gas, yang terlalu sedikit jika disingkirkan menggunakan amine
plant, dan terlalu banyak untuk disingkirkan menggunakan scavenger. Selain
untuk gas alam dan hidrokarbon, bio-desulfurisasi juga digunakan untuk
menyingkirkan sulfur dari batubara.
Proses Shell-Paques Untuk
Bio-Desulfurisasi Aliran Gas
Salah satu lisensi proses
bio-desulfurisasi untuk aliran gas adalah Shell Paques dari Shell Global
Solutions International dan Paques Bio-Systems. Proses ini sudah diterapkan
secara komersial sejak tahun 1993, dan saat ini kurang lebih terdapat sekitar
35 unit bio-desulfurisasi dengan lisensi Shell-Paques beroperasi di seluruh
dunia.
Proses ini dapat menyingkirkan sulfur
dari aliran gas dan menghasilkan hidrogen sulfida dengan kapasitas mulai dari
100 kg/hari sampai dengan 50 ton/hari, menggunakan mikroorganisme Thiobacillus
yang sekaligus bertindak sebagai katalis proses bio-desulfurisasi. Dalam proses
ini, aliran gas yang mengandung hidrogen sulfida dilewatkan pada absorber dan
dikontakkan pada larutan soda yang mengandung mikroorganisme. Senyawa soda
mengabsorbi hidrogen sulfida, dan kemudian dialirkan ke bioreaktor THIOPAQ
berupa tangki atmosferik teraerasi dimana mikroorganisme mengubah hidrogen
sulfida menjadi sulfur elementer secara biologis dalam kondisi pH 8,2-9. Sulfur
hasil reaksi kemudian melalui proses dekantasi untuk memisahkan dengan cairan
soda. Cairan soda dikembalikan ke absorber, sedangkan sulfur diperoleh sebagai
cake atau sebagai sulfur cair murni. Karena sifatnya yang hidrofilik sehingga
mudah diabsorpsi oleh tanah, maka sulfur yang dihasilkan dari proses ini dapat
juga dimanfaatkan sebagai bahan baku pupuk.
Keunggulan dari proses Shell-Paques
adalah :
dapat menyingkirkan sulfur dalam
jumlah besar (efisiensi penyingkiran hidrogen sulfida dapat mencapai 99,8%)
hingga menyisakan kandungan hidrogen sulfida yang sangat rendah dalam aliran
gas (kurang dari 4 ppm-volume)
pemurnian gas dan pengambilan kembali
(recovery) sulfur terintegrasi dalam 1 proses- gas buang (flash gas/vent gas)
dari proses ini tidak mengandung gas berbahaya, sehingga sebelum dilepas ke
lingkungan tidak perlu dibakar di flare. Hal ini membuat proses ini ideal untuk
lokasi-lokasi dimana proses yang memerlukan pembakaran (misalnya flare atau
incinerator) tidak dimungkinkan.
menghilangkan potensi bahaya dari
penanganan solvent yang biasa digunakan untuk melarutkan hidrogen sulfida dalam
proses ekstraksi
sifat sulfur biologis yang hidrofilik
menghilangkan resiko penyumbatan (plugging atau blocking) pada pipa
Bio-katalis yang digunakan bersifat
self-sustaining dan mampu beradaptasi pada berbagai kondisi proses
Konfigurasi proses yang sederhana,
handal dan aman (antara lain beroperasi pada suhu dan tekanan rendah) sehingga
mudah untuk dioperasikan
Proses Shell-Paques ini dapat
diterapkan pada gas alam, gas buang regenerator amine, fuel gas, synthesis gas,
serta aliran oksigen yang mengandung gas limbah yang tidak dapat diproses
dengan pelarut.
BLENDING
Proses blending adalah penambahan
bahan-bahan aditif kedalam fraksi minyak bumi dalam rangka untuk meningkatkan
kualitas produk tersebut. Bensin yang memiliki berbagai persyaratan kualitas
merupakan contoh hasil minyak bumi yang paling banyak digunakan di barbagai
negara dengan berbagai variasi cuaca. Untuk memenuhi kualitas bensin yang baik,
terdapat sekitar 22 bahan pencampur yang dapat ditambanhkan pada proses
pengolahannya.
Diantara bahan-bahan pencampur yang
terkenal adalah tetra ethyl lead (TEL). TEL berfungsi menaikkan bilangan oktan
bensin. Demikian pula halnya dengan pelumas, agar diperoleh kualitas yang baik
maka pada proses pengolahan diperlukan penambahan zat aditif. Penambahan TEL
dapat meningkatkan bilangan oktan, tetapi dapat menimbulkan pencemaran udara.
No comments:
Post a Comment