BAB I
PENDAHULUAN
Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik tersebut dan mengubahnya menjadi minyak dan gas. Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap. Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
BAB II
PEMBAHASAN
1. PENGERTIAN ALKILASIAlkilasi 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’’ panah R-CH2-CHR’R”.
.
Pada proses yang umum dilakukan di pengilangan minyak, isobutana di alkilasi menggunakanalkena alkena yang memilik MR rendah (biasanya campuran dari propilena dan butilena) danmenggunakan katalis yang bersifat asam kuat, antara asam sulfat (H2SO4) atau asam fluorida (HF).Pada pengilangan minyak proses tersebut biasa disebut unit alkilasi asam sulfat (SAAU) atau unitalkilasi fluorida (HFAU). Katalis tersebut memprotonasi alkena (campuran propilena dan butilena)untuk memproduksi karbokation ang reaktif, yaitu isobutana teralkilasi. Reaksi tersebut terjadi padatemperatur menengah (0 dan 300C) pada reaksi 2 fasa. Sangatlah penting untuk menjaga kadar isobutan terhadap alkena tetap tinggi. Hal tersebut dilakukan untuk mencegah reaksi samping yang menghasilkan produk dengan nilai oktan rendah. Kedua fasa tersebut dipisahkan secara spontan,sehingga fasa asam tersebut tercampur secara cepat dengan fasa hidrokarbon untuk menghasilkan luas permukaan kontak yang cukup.Produk yang dihasilkan disebut zat turunan alkil dan terkandung dalam campuran yangmengandung oktana yang tinggi, ikatan cabang dari hidrokarbon jenis parafin ( kebanyakanisopentana dan isooktana). Zat turunan alkil adalah perpaduan didalam bensin pada umumnya karena zat ini memiliki sifat anti-knocking dan terbakar secara bersih. Zat turunan alkil juga merupakan komponen utama didalam avgas (bahan bakar pesawat). Bilangan oktan dari zat turunan alkil bergantung dari alkana turunan yang digunakan dan pada kondisi operasi tertentu. Sebagai contoh,isooktana yang diperoleh dari pencampuran butilena dengan isobutena akan memiliki bilangan oktansebesar 100.Pada umumnya minyak mentah hanya memiliki kandungan 10 sampai 40 persen unsur hidrokarbon, oleh karena itu pengilangan menggunakan proses FCC untuk mengkonversi hidrokarbon dengan MR yang tinggi menjadi hidrokarbon yang lebih rendah MR-nya dan
menjadi zat yang mudah menguap, yang setelah itu dikonversi lagi menjadi cairan kembali. Proses alkilasi mengubah alkena dan molekul iso-parafin dengan MR rendah menjadi iso-parafin dengan MR yang lebih besar dan memiliki nilai oktan yang tinggi pula.Penggabungan antara perengkahan, polimerisasi, dan alkilasi akan memberikan hasil pada perolehan bensin hingga 70 persen dari minyak mentah awal. Proses yang lebih lanjut, seperti sklikisasi dari parafin dan dehidrogenasi dari naftena membentuk hidrokarbon aromatik di dalam pembaruan secara katalitik (catalytic reformer), juga telah dikembangkan untuk meningkatkan nilai oktan dari bensin. Pengilangan yang moderen dapat memproduksi banyak jenis bahan bakar dengan spesifik performa dengan satu jenis umpan mentah.Pada seluruh rentang proses pengilangan, alkilasi sangatlah penting karena dapat meningkatkan perolehan bensin dengan bilangan oktan tinggi. Tetapi, tidak semua pengilangan memiliki pabrik alkilasi.
Pengilangan memeriksa apakah akan ada peningkatan yang siknifikan apabila pada pengilangan tersebut dipasang unit alkilasi. Hal ini disebabkan karena unit alkilasi sangatlah kompleks, dengan skala ekonomi. Produk alternatif dari pengilangan alkilasi dapat berupa LPG, pencampuran dari lajuC-4 secara langsung kedalam bensin dan bahan baku untuk pabrik zat kimia.Ketersediaan dari katalis yang cocok juga merupakan faktor pentinga untuk menentukanapakah perlu didirikan pabrik alkilasi. Jika asam sulfat yang digunakan, volume yang dignifikansangat diperlukan. Jalur masuk yang cocok dengan pabrik juga dibutuhkan untuk memasok asam yangmasih segar dan pembuangan asam yang telah dipakai. Jika pabrik asam sulfat dibangun untuk mendukung unit alkilasi, konstruksi harus memiliki dampak yang siknifikan terhadap persyaratan- persyaratan dasar untuk modal dan biaya operasi. Secara alternatif sangatlah mungkin untuk memasang proses WSA (Wet Sulfuric Acid) untuk meregenasi asam yang telah jenuh. Tidak ada pengeringan dari gas. Ini berarti tidak akan ada kehilangan asam, tidak ada material bersifat asamyang terbuang dan tidak ada panas yang hilang pada proses pemanasan kembali gas. Kondensasi yangselektif pada kondensor WSA menjamin asam yang teregenasi akan memiliki adar 98% w/w bahkandengan gas proses yang lembab. Sangatlah mungkin untuk menggabungkan regenerasi asam yangterpakai dengan pembuangan asam sulfat dengan menggunakan asam sulfat sebagai bahan bakar.Katalis kedua yang biasa digunakan dalam proses alkilasi ini adalah asam fluorida. Lajukonsumsi HF pada pabrik alkilasi jauh lebih rendah dibandingkan bila menggunakan asam sulfat.Pabrik yang menggunakan HF
dapat memproses campuran bahan baku dengan rentang yang lebar dandicampur dengan propilena dan butilena. Pabrik dengan HF juga memproduksi zat turunan alkildengan nilai oktan yang lebih baik daripada pabrik dengan asam sulfat. Tetapi, karena sifat yang berbahaya dari material, HF digunakan pada lokasi tertentu dan transportasinya harus dilakukansecara ketat. Alkilasi dengan menggunakan HF memiliki 2 cara yaitu dengan cara phillips dan UOP.Berikut ini ditampilkan contoh proses dengan kedua cara tersebut.
2. PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI
Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain:
1. Teori Anorganik (Abiogenesis)
Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti dibawah ini:
Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu:
a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot)
Reaksi yang terjadi:
alkali metal + CO2 karbida
karbida + H2O ocetylena
C2H2 C6H6 komponen-komponen lain
Dengan kata lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi.
b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef)
Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.
2.Teori Organik (Biogenesis)
Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme).
P.G. Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak bumi berasal dari zat organik yaitu:
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar. - Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi. - Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan. - Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat, yaitu: 1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap. 3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
Proses kimia organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah:
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai. Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon. Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan
Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang. Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi. Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi peristiwa diatas, diantaranya:
1. Degradasi thermal Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri. Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
Zat organik sebagai bahan sumber Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
3. KOMPOSISI PENYUSUN MINYAK BUMI dan GAS ALAM
Minyak bumi dan gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa organik lain. Komponen hidrokarbon adalah komponen yang paling banyak terkandung di dalam minyaak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri dari alkana suku rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Selain alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), beberapa sumur gas juga mengandung helium.
Sedangkan hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya adalah Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel, Besi dan Tembaga. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari daerah ke daerah lainnya.
Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :
· Karbon : 83,0-87,0 %
· Hidrogen : 10,0-14,0 %
· Nitrogen : 0,1-2,0 %
· Oksigen : 0,05-1,5 %
· Sulfur : 0,05-6,0 %
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. Sikloalkana (napten) CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
siklopentana
sikloheksana
3. Aromatik CnH2n -6
aromatik memiliki cincin 6
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.
Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi:
1. Senyawaan Sulfur
Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.
2. Senyawaan Oksigen
Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam alifatik.
3. Senyawaan Nitrogen
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral encer.
4. Konstituen Metalik
Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline, menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace (bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan refractory itu.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
* 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’’ panah R-CH2-CHR’R”.*proses pembentukan minyak bumi terbagi menjadi :
- Teori Anorganik (Abiogenesis)
- Teori Organik (Biogenesis)
* hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya adalah Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel, Besi dan Tembaga.
DAFTAR PUSTAKA
Austin, George T ,"Shreve's Chemical Process Industries".Keenan, dkk. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga
Stocchi, E.1990. "Industrial Chemistry Vol. 1", Ellis Horwood, Englnad. Othmer, Kirk ,"Encyclopedia of Chemical Technology".
tech.groups.yahoo.com/group/Teknik-Kimia/message/5567
www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia.../alkilasi / id.wikipedia.org/wiki/keramik
www. Geogle. Com
No comments:
Post a Comment