Minyak bumi adalah
campuran komplek hidrokarbon plus senyawaan organik dari Sulfur, Oksigen,
Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel,
Besi dan Tembaga.
Minyak bumi sendiri
bukan merupakan bahan yang uniform, melainkan berkomposisi yang sangat
bervariasi, tergantung pada lokasi, umur lapangan minyak dan juga kedalaman
sumur.
Dalam minyak bumi
parafinik ringan mengandung hidrokarbon tidak kurang dari 97 % sedangkan dalam
jenis asphaltik berat paling rendah 50 %.
Komponen Hidrokarbon
Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan atas hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :
Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan atas 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 %
Komponen hidrokarbon
dalam minyak bumi diklasifikasikan atas tiga golongan, yaitu :
·
golongan parafinik
·
golongan naphthenik
·
golongan aromatik
·
sedangkan golongan
olefinik umumnya tidak ditemukan dalam crude oil, demikian juga hidrokarbon
asetilenik sangat jarang.
Crude oil mengandung sejumlah senyawaan non hidrokarbon, terutama
senyawaan Sulfur, senyawaan Nitrogen, senyawaan Oksigen, senyawaan Organo
Metalik (dalam jumlah kecil/trace sebagai larutan) dan garam-garam anorganik
(sebagai suspensi koloidal).
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.
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.
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.
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.
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.
Agar dapat diolah
menjadi produk-produknya, minyak bumi dari sumur diangkut ke Kilang menggunakan
kapal, pipa, mobil tanki atau kereta api. Didalam Kilang, minyak bumi diolah
menjadi produk yang kita kenal secara fisika berdasarkan trayek titik didihnya
(distilasi), dimana gas berada pada puncak kolom fraksinasi dan residu (aspal)
berada pada dasar kolom fraksinasi.
Setiap trayek titik
didih disebut “Fraksi”, misal :
0-50°C : Gas
50-85°C : Gasoline
85-105°C : Kerosin
105-135°C : Solar
> 135°C : Residu (Umpan proses lebih lanjut)
50-85°C : Gasoline
85-105°C : Kerosin
105-135°C : Solar
> 135°C : Residu (Umpan proses lebih lanjut)
Jadi yang namanya minyak bumi atau
sering juga disebut crude oil adalah
merupakan campuran dari ratusan jenis hidrokarbon dari rentang yang paling
kecil, seperti metan, yang memiliki satu atom karbon sampai dengan jenis
hidrokarbon yang paling besar yang mengandung 200 atom karbon bahkan lebih.
Secara
garis besar minyak bumi dikelompokkan berdasarkan komposisi kimianya menjadi
empat jenis, yaitu :
1. Parafin
2. Olefin
3. Naften
4. Aromat
Tetapi
karena di alam bisa dikatakan tidak pernah ditemukan minnyak bumi dalam bentuk
olefin, maka minyak bumi kemudian dikelompokkan menjadi tiga jenis saja, yaitu
Parafin, Naften dan Aromat.
Kandungan
utama dari campuran hidrokarbon ini adalah parafin atau senyawa isomernya.
Isomer sendiri adalah bentuk lain dari suatu senyawa hidrokarbon yang memiliki
rumus kimia yang sama. Misal pada normal-butana pada gambar berikut memiliki
isomer 2-metil propana, atau kadang disebut juga iso-butana. Keduanya memiliki
rumus kimia yang sama, yaitu C4H10 tetapi memiliki rumus bangun yang berbeda
seperti tampak pada gambar.
Jika
atom karon (C) dinotasikan sebagai bola berwarna hitam dan atom hidrogen (H)
dinotasikan sebagai bola berwarna merah maka gambar dari normal-butan dan
iso-butan akan tampak seperti gambar berikut :
Senyawa hidrokarbon ‘normal’ sering juga
disebut sebagai senyawa hidrokarbon rantai lurus, sedangkan senyawa isomernya
atau ‘iso’ sering juga disebut sebagai senyawa hidrokarbon rantai cabang.
Keduanya merupakan jenis minyak bumi jenis parafin.
Sedangkan sisa kandungan hidrokarbon
lainnya dalam minyak bumi adalah senyawa siklo-parafin yang disebut juga naften dan/atau senyawa aromat. Berikut adalah contoh dari siklo-parafin dan
aromat.
‘Keluarga
hidrokarbon’ terebut diatas disebut homologis, karena sebagian besar kandungan
yang ada dalam minyak bumi tersebut dapat dipisahkan kedalam beberapa jenis
kemurnian untuk keperluan komersial. Secara umum, di dalam kilang minyak bumi,
pemisahan perbandingan kemurnian dilakukan terhadap hidrokarbon yang memiliki
kandungan karbon yang lebih kecil dari C7. Pada umumnya kandungan tersebut
dapat dipisahkan dan diidentifikasi, tetapi hanya untuk keperluan di
laboratorium.
Campuran siklo parafin dan aromat dalam
rantai hidrokarbon panjang dalam minyak bumi membuat minyak bumi tersebut
digolongkan menjadi minyak bumi jenis aspaltin.
Minyak
bumi di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk parafin murni maupun aspaltin
murni, tetapi selalu dalam bentuk campuran antara parafin dan aspaltin.
Pengelompokan minyak bumi menjadi minyak bumi jenis parafin dan minyak bumi
jenis aspaltin berdasarkan banyak atau dominasi minyak parafin atau aspaltin
dalam minyak bumi. Artinya minyak bumi dikatakan jenis parafin jika senyawa
parafinnya lebih dominan dibandingkan aromat dan/atau siklo parafinnya. Begitu
juga sebaliknya.
Dalam
skala industri, produk dari minyak bumi dikelompokkan berdasarkan rentang titik
didihnya, atau berdasarkan trayek titik didihnya. Pengelompokan produk
berdasarkan titik didih ini lebih sering dilakukan dibandingkan pengelompokan
berdasarkan komposisinya.
Minyak bumi tidak seluruhnya terdiri
dari hidrokarbon murni. Dalam minyak bumi terdapat juga zat pengotor (impurities) berupa sulfur (belerang), nitrogen dan
logam. Pada umumnya zat pengotor yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah
senyawa sulfur organik yang disebut merkaptan. Merkaptan ini mirip dengan
hidrokarbon pada umumnya, tetapi ada penambahan satu atau lebih atom sulfur
dalam molekulnya, seperti pada gambar berikut :
Senyawa
sulfur yang lebih kompleks dalam minyak bumi terdapat dalam bentuk tiofen dan
disulfida. Tiofen dan disulfida ini banyak terdapat dalam rantai hidrokarbon
panjang atau pada produk distilat pertengahan (middle distillate).
Selain
itu zat pengotor lainnya yang terdapat dalam minyak bumi adalah berupa senyawa
halogen organik, terutama klorida, dan logam organik, yaitu natrium (Na),
Vanadium (V) dan nikel (Ni).
Titik
didih minyak bumi parafin dan aspaltin tidak dapat ditentukan secara pasti,
karena sangat bervariasi, tergantung bagaimana komposisi jumlah dari rantai
hidrokarbonnya. Jika minyak bumi tersebut banyak mengandung hidrokarbon rantai
pendek dimana memiliki jumlah atom karbon lebih sedikit maka titik didihnya
lebih rendah, sedangkan jika memiliki hidrokarbon rantai panjang dimana
memiliki jumlah atom karbon lebih banyak maka titik didihnya lebih tinggi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar