BAHAN BAKAR BENSIN RAMAH LINGKUNGAN

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891

BAHAN BAKAR BENSIN RAMAH LINGKUNGAN A.S. Nasution dan Oberlin Sidjabat PPPTMGB “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan – 12230 Telepon: (021) 7394422 Ext. 1559/1518 Fax 021-7228414, [email protected] Abstrak Dalam era tahun 2000-an persyaratan lingkungan tentang gas buang kendaraan bermotor akan semakin ditingkatkan. Sehingga persyaratan atau spesifikasi bahan bakar minyak akan turut pula ditingkatkan yaitu a.l. bahan bakar bensin harus berangka oktan tinggi dengan batasan kadar hidrokarbon (aromatik total, benzena dan olefin) serta kadar non-hidrokarbon (sulfur organik). Komponen bensin adalah hidrokarbon dengan kisaran titik didih antara 30 – 225oC, yang jenisnya adalah antara lain: straight-run gasoline, cat. crack gasoline, reformat, isomerat, alkilat dan poli gasoline. Berdasarkan kandungan hidrokarbon, komponen bensin tersebut dapat dibagi dalam 3 jenis berikut: komponen bensin parafinik (straight run gasoline, isomerat dan alkilat), komponen bensin olefinik (poli gasoline dan cat. crack gasoline) dan komponen bensin aromatik (reformat dan cat. crack gasoline). Angka oktana komponen bensin dipengaruhi oleh komposisi kandungan hidrokarbonnya. Iso parafin, iso olefin dan aromatik mempunyai harga angka oktana tinggi dan normal parafin berangka oktana rendah. Angka oktana bensin adalah riset oktana number (RON) dan Motor oktana number (MON) dimana harga RON lebih besar dari MON. Sensitivitas bensin (S) adalah S = RON – MON dan semakin rendah harga sensitivitas maka semakin baik komponen bensin. Komponen bensin parafinik mempunyai harga sensitivitas rendah sedangkan harga sensitivitas tinggi diamati pada komponen bensin olefinik dan aromatik. Cat.crack gasoline adalah komponen bensin yang mengandung sulfur organik terbesar diantara komponen bensin tersebut. Untuk meningkatkan mutu cat.crack gasoline tersebut dilakukan dengan proses desulfurisasi yang menghilangkan kadar sulfur dan juga menjenuhkan hidrokarbon olefin dan aromatik. Bagian ringan dari fraksi reformat mempunyai angka oktana rendah sehingga perlu ditingkatkan dengan bantuan proses hidroisomerisasi. Bensin ramah lingkungan diperoleh dari hasil pencampuran dari beberapa jenis komponen bensin berangka oktana tinggi yaitu cat. crack gasoline, reformat, isomerat dan alkilat. Angka oktana, komposisi hidrokarbon dari berbagai jenis komponen bensin, komposisi komponen bensin dalam pembuatan bensin ramah lingkungan dan spesifikasinya dari berbagai negara serta konfigurasi kilang minyak bumi akan disajikan dalam makalah ini.

Peningkatan Daya Saing Nasional Melalui Pemanfaatan Sumber Daya Alam untuk Pengembangan Produk dan Energi Alternatif

1

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891 1.

Pendahuluan

Dalam era tahun 2000-an persyaratan lingkungan tentang gas buang kendaraan bermotor akan semakin ditingkatkan. Sehubungan dengan hal tersebut, motor bakar dan bahan bakar telah berkembang secra bersamaan sehingga motor bakar memerlukan suatu bahan bakar yang mempunyai persyaratan (spesifikasi) tinggi. Persyaratan lingkungandan tekanan untuk menurunkan polusi dari gas buang telah menyebabkan penyempurnaan desain atau rancangan motor bakar, antara lain pemakaian catalytic converter yang berakibat pula pada peningkatan mutu bahan bakarnya. Peningkatan rasio kompressi motor bahan bakar bensin akan membutuhkan bahan bakar bensin berangka oktana tinggi, sedangkan untuk menurunkan polusi gas buang kendaraan bermotor akan membatasi baik komponen hidrokarbon bensin (aromatik, benzena dan olefin) maupun kadar non-hidrokarbonnya (senyawa sulfur-organik). Pengaruh komposisi hidrokarbon dari beberapa jenis komponen bensin pada angka oktananya, dan komposisi komponen bensin untuk pembuatan bahan bakar bensin ramah lingkungan akan disajikan pada makalah ini.

2.

Pengaruh Komposisi Hidrokarbon Komponen Bensin Pada Angka Oktana

Komponen bensin mempunyai kisaran titik didih antara 40oC sampai dengan 225oC yang mengandung golongan atau grup hidrokarbon: parafin, olefin, naftena dan aromatik dengan variasi harga angka oktananya cukup besar. Angka oktana bensin dapat dinyatakan dalam tiga jenis: Angka Oktana Riset (Research Octane Number – RON), Angka Oktana Motor (Motor Octane Number), dan Distribusi Angka Oktana (Octane Number Distribution). Pada umumnya nilai atau harga RON bensin diamati lebih besar daripada nilai MON nya, sedangkan selisih nilai oktana bensin antara RON dan MON disebut Sensitivitas (S) atau S = RON – MON. Bensin yang baik mempunyai nilai RON dan MON yang tinggi, sensitivitas yang rendah dan distribusi angka oktananya homogen. Berdasarkan kandungan hidrokarbon, komponen bensin dapat dibagi tiga golongan sebagai beriukut: - Komponen bensin parafinik - Komponen bensin olefinik - Komponen bensin aromatik 2.1 Komponen Bensin Parafinik Komponen bensin parafinik adalah bensin dengan kandungan parafinnya banyak yaitu bensin distilasi (straight-run gasoline) dari produk proses distilasi minyak bumi, nafta ringan hidrorengkah (light hydrocracked naphtha) dari produk proses hidrorengkah distilat berat, isomerat (isomerate) dari produk hidroisomerisasi nafta ringan, dan alkilat (alkylate) dari proses alkilasi campuran antara iso-butana dan propilena/butilena/amilena. Sensitivitas ketiga jenis komponen bensin tersebut adalah rendah. Bensin distilasi mengandung banyak normal parafin, dengan nilai RON dan MON-nya rendah dengan distribusi angka oktananya tidak homogen. Nafta ringan hidrorengkah dan isomerat mengandung banyak senyawa iso-parafin bercabang sedikit (rendah) dengan nilai RON dan sensivitas rendah. Kedua komponen bensin tersebut mempunyai distribusi angka oktana yang homogen. Alkilat mengandung iso-parafin bercabang banyak (~ 100% vol), sehingga alkilat tersebut mempunyai nilai RON dan MON-nya tinggi dan distribusi angka oktananya homogen. 2.2 Komponen Bensin Olefinik Komponen bensin olefinik adalah bensin dengan kandungan olefinnya banya yaitu bensin polimer (polygasoline dan dimater) dari produk proses polimerisasi dan/atau dimerisasi senyawa etilena/propilena/butilena/amilena; pyro-gasoline dari produk proses termal reforming nafta dan bensin rengkahan katalitik (cat. cracked gasoline) dari produk proses perengkahan katalitik distilat berat dari residu. Bensin polimer mengandung ~ 100% vol olefin. Sesuai dengan pengamatan, sensitivitas dari ketiga jenis komponen bensin berkadar olefin tinggi tersebut sangat tinggi. Nilai RON dari bensin polimer, pyro-gasoline dan bensin rengkahan katalitik adalah tinggi dengan distribusi angka oktananya homogen. 2.3 Komponen Bensin Aromatik Komponen bensin aromatik adalah bensin dengan kandungan aromatiknya banyak yaitu reformat (reformate) produk dari proses reforming katalitik nafta berat, dan juga kedua jenis komponen bensin olefinik


2

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891 tersebut di atas yaitu pyro-gasoline dan bensin rengkahan katalitik. Reformat, pyro-gasoline dan bensin rengkahan katalitik mempunyai kandungan benzena tinggi pula. Nilai RON dan sensitivitas dari reformat adalah tinggi, sensitivitas tinggi, dengan distribusi angka oktananya tidak homogen. Angka oktana dari bagian ringan reformat tersebut yang mengandung banyak isoparafin bercabang sedikit (rendah) adalah cukup rendah, tetapi angka oktana tinggi diamati pada bagian berat reformatnya yang mengandung banyak hidrokarbon aromat dengan kadar aromatik di atas 40% vol. IKandungan molekul non-hidrokarbon sulfur dari komponen bensin rengkahan katalitik diamati tertinggi diantara berbagai jenis komponen bensin tersebut. Komposisi hidrokarbon dan angka oktana (RON) dan distribusi angka oktana dari berbagai jenis komponen bensin disajikan pada Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3 dan Tabel 4.

3.

Pembuata Bensin Ramah Lingkungan

Komposisi hidrokarbon bensin ramah lingkungan dibatasi, antara lain: total aromatik, benzena, dan olefin sehingga proporsi komponen-komponen bensin seperti bensin polimer, pyro-gasoline, reformat dan bensin rengkahan katalitik dibatasi; sedangkan isomerat dan alkilat harus ditingkatkan proporsinya dalam pembuatan bensin ramah lingkungan. Rendahnya angka oktana bensin distilasi, membatasi proporsinya dalam pembuatan bensin berangka oktana tinggi yang ramah lingkungan tersebut. Dalam rangka menurunkan polusi dari gas buang (SOX) dari hasil pembakaran molekul non-hidrokarbon sulfur, maka proporsi bensin rengkahan katalitik yang mengandung banyak sulfur pada pembuatan bensin ramah lingkungan perlu dibatasi pula. Untuk peningkatan proporsi reformat dalam bensin ramah lingkungan berkadar benzena ≤ 1%-berat, maka reformat tersebut harus difraksinasi untuk pemisahan bagian ringan reformatnya yang mengandung iso-parafin bercabang sedikit (rendah) berangka oktana rendah dan benzena, dan selanjutnya fraksi tersebut dihidroisomerisasi untuk peningkatan angka oktananya dan sekaligus penurunan kadar benzenanya. Penurunan kadar sulfur dari bensin rengkahan katalitik dilakukan dengan bantuan proses hidropemurnian selektif agar supaya kadar hidrokarbon aromatik berangka oktana tinggi tidak banyak terhidrogenasi atau tidak hilang. Empat jenis komponen bensin utama (bensin rengkahan katalitik, reformat, isomerat dan alkilat) banyak dipakai dalam pembuatan bensin ramah lingkungan. Komposisi komponen bensin untuk pembuatan bensin ramah lingkungan dan spesifikasi bensin ramah lingkungan dari berbagai Negara disajikan pada Tabel 5 dan Tabel 6. Sedangkan spesifikasi Bahan Bakar Bensin untuk Indonesia disajikan pada Tabel 7. Dalam pembuatan bensin ramah lingkungan, komponen bensin bermutu tinggi perlu ditingkatkan baik jumlah unit prosesnya maupun kapasitas umpannya pada kilang minyak yaitu unit proses katalitik perengkahan, katalitik reforming, isomerisasi dan alkilasi.

4.

Kesimpulan

Dalam menyongsong era tahun 2000-an, spesifikasi bahan bakar minyak, khususnya bensin semakin meningkat sehingga konfigurasi kilang perlu dilakukan untuk pembuatan komponen-komponen bensin unggulan seperti bensin rengkahan katalitik, reformat, isomerat dan alkilat. Untuk peningkatan potensi pembuatan bensin ramah lingkungan, perlu kiranya dilakukan penelitian prosesproses yang tepat dalam peningkatan angka oktana dari komponen bensin yang diproduksi di setiap unit pengolahan minyak. Mengingat akan diberlakukannya spesifikasi bensin maka perlu persiapan peningkatan jenis dan jumlah produksi komponen-komponen bensin utama agar supaya batasan kadar hidrokarbon, sulfur dan persyaratan angka oktana dapat dipenuhi. 5. 1. 2. 3. 4. 5.

Daftar Pustaka

Al-Mutez, I. S. (1996), How to Implement a Gasoline Pool Lead Phase-down, Hydrocarbon Processing, Feb., 63-69 Courtes, J. D. (2000), Lead Phase-out and the Challenges of Developing Future Gasoline Specifications, 6th Annual Fuels & Lubes Conference, Singapore, January 25-28 Donand, A. (1995), Tomorrow’s Engines and Fuels, Hydrocarbon Processing, Feb. , 55-61 Nasution, A. S., and Jasjfi, E. (1995), Production of Gasoline and Impact of More Stringent Specification on Catalyst Performance, 4th ASCOPE Refining Workshop, Bangkok, Thailand, Nov. Nasution, A.S., dan Legowo, E. H. (2001), Bahan Bakar bensin Ramah lingkungan, Forum Komunikasi Teknologi Proses Proses III, PERTAMINA, Dumai, Feb.


3

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891 6. 7. 8. 9.

Rahman, A., and Road, T. (2000), Taking Steps: A Community Action to People-Centered, Equitable and Sustainable Urban Transport, the SUSTRAN Network, Feb. Aakko, P. (2000), Reformulated Gasoline: Lower Particulate Emissions, 6th Annual Fuels & Lubes Conference, Singapore, January 25-28 (1996) Special Report, Fuel Quality Standards for Year 2000 Proposed by the European Commission, Fuels and Lubes International, Dec., Vol. 2, No. 12, pp 10-11 (1999) World-Wide Fuel Charter, 5th Annual Fuels of Lubes Asia Conference, Singapore, Jan. 25-28

Tabel 1. Pengaruh Komposisi bensin pada Emisi Gas Buang

Parameter

CO

HC

Aromatik (45% vol → 20% vol Olefin (20 % vol → 5 % vol) MTBE (0% vol → 15% vol) T90 (455 → 411K)

-13%

-6%

-

NOX

Emisi Butadiena Formaldehida Naik

Ozone

Benzena

-

-

Turun

+6%

-10%

-10%

-

Turun

-

-

-11%

-5%

-

-

-

-

Naik

-

-

-22%

+5%

Turun

Turun

Turun

Turun

Turun

Asetaldehida Naik

Tabel 2. Komposisi Hidrokarbon Berbagai Jenis Komponen Bensin Tipikal Komponen Bensin 1. Straight-Run Naphtha: - Nafta Ringan - Nafta Berat - Total Nafta 2. Termal Reformat 3. Termal Nafta Rengkah 4. Reformat 5. Nafta Hidrorengkahan - Nafta Ringan - Nafta Berat - Total Nafta 6. Isomerat 7. Alkilat 8. Polygasoline

Parafin Total Iso

Naftena

Olefin Total Iso

(Dalam %-vol) Aromatik RON Total Benze na

90.0-91.7 44.1-63.5 62.0-69.0 5.3*

45.2-54.8 -

6.8-7.9 24.5-44.5 21-29.0 -

-

-

1.0-1.5 10.9-11.8 5.0-15.0 34.0

1.0-1.5 16.8

69.9-72.0 50.0-60.0 90.0

30.0-44.0

-

25.0-30.0

-

-

13.0-17.0

-

-

14.18-45.0

-

0.95-2.0

-

-

52.084.87

16.16

86.6-98.3

37.0-82.0 46.0-48.0 33.0 67.5-89.5 100 -

26.0-53.0 100 -

15.0-54.0 44.0-55.0 55.0 2.7-5.3 -

100

100

1.0-9.0 3.0-5.0 12.0 1.5-1.7 -

1.0-9.0 -

-

-

25.045.0

-

25.0

-

70.0-88.0 51.0-53.0 68.0 80.5-89.0 93.3-95.5 96.0101.0 90.6-93.3

23-47* 9. Bensin Rengkah Katalitik Catatan: (*) = Parafin+Naftena


4

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891

Tabel 3. Karakteristik Komponen Bensin dan Angka Oktana Karakteristik RVP, kPa T90, oK T50, oK Kadar Aromatik, %-vol Kadar Benzena, %-vol Kadar Olefin, %-vol Sulfur, ppm (brt) Clear RON Sensitivity Distribusi Oktana

Cat. Cracked Gasoline 46-89 393-428 353-373 20-35 30-45 Tinggi 93-96 10-17 Baik

Reformat 21-41 444-451 391-422 50-85 3-8 Rendah 90-107 6-11 Buruk

Isomerat 76-97 1-2 1-2 Rendah 78-84 0-2 Baik

Alkilat 41-62 388-412 364-392 Rendah 93-96 1-3 Baik

Poly-gasoline 55-82 413-418 368-373 >94 Rendah 95-99 10-18 Baik

Tabel 4. Distribusi Angka Oktana Komponen Bensin Octane Performance RON, Clear Sensitivity Octane Distribution Temperature, K 303 308 313 323 333 343 353 363 373 383 393 403 413 423 433 443

Straight-Run Light Naphtha 40-80 1-4

Cat. Cracked Gasoline

Reformate

90-96 10-17

90-117 6-11

80 75 74 67 63 59 58

95 95 95 94 93 92 91 90 90 91 92 94 95 96 98 100

90


88 82 78 71 54 71 90 111 116 115 113 112 111 100

5

Proses Kimia Ramah Lingkungan ISSN 1410-9891 Tabel 5. Komposisi Komponen Bensin untuk Pembuatan Bensin Ramah Lingkungan (Dalam %-Vol) Komposisi Komponen Bensin A* B* C* D* E* F* G* 5.5 7.2 Blending Butane 2.0 16.0 Straight Run Light Naphtha 1.0 Coker Gasoline 34.5 40.0 68.4 38.0 23.7 Cat. Cracked Gasoline 1.5 Hydrocracked Naphtha 33.5 30.0 65 37.0 76.0 69.3 Reformate 10.0 12.0 35 11.0 4.7 Isomerate 12.5 12.0 17.7 14.0 1.4 Alkylate 3.0 0.9 Poly-gasoline 2.5 6.7 8.0 MTBE Catatan: A* = Potential U.S. Gasoline Pool 1995 B* = Average U.S. Gasoline Pool C* = Olefins Mode FCC with MTBE D* = Unleaded Gasoline in Riyads Refinery E* = Reformulated Gasoline F* = Average ASEAN Gasoline Component with Catalytic Process Tabel 6. Komposisi Hidrokarbon Bensin berbagai Negara Karakteristik Aromatic Content, vol-% Benzene Content, vol-% Olefin Content, vol-% Sulfur content, ppm-wt Oxygenate Content, vol-%

2004-CARB Phase 3 25

US EPA 2000 25

EU-2000 Phase 3 35

World Wide Fuel Charter Cat-1 Cat-2 Cat-3 Cat-4 50 40 35 35

Indonesia Pertamax 50

0,8

1,0

1,0

5,0

2,5

1,0

1,0

-

6,0

8,5

8,5

-

20

10

10

-

20

130

130

1000

200

30

Free-S

1000

2,0

2,0

2,0

2,7

2,7

2,7

2,7

10

Tabel 7. Spesifikasi Bensin Indonesia SIFAT

SATUAN

PREMIUM

PERTAMAX

Angka Oktana Riset Densitas Kandungan Pb (max) Tekanan Uap Reid pd 37,8oC Getah purwa (Gum) Periode Induksi Kandungan belerang (max) Kandungan Aromatik Uji Doctor atau Alternatif belerang merkaptan Distilasi: 10% vol penguapan, 50% vol penguapan 90% vol penguapan Titik didih akhir Residu Bau

RON Kg/m3 gr/lt k.Pa mg/100 ml Menit %-massa %-vol

88 0,30 62 4 240 0,20 Negatif 0,0020

91 715 - 780 0,013 45-60 4 240 0,10 50 Negatif 0,0020

74 88-125 180 205 2.0 Marketable

70 77-110 180 205 2,0 Marketable

%-massa o

C C o C o C % vol o


PERTAMAX PLUS 95 0,013 45-60 4 240 0,10 50 Negatif 0,0020

METODA UJI D-2699 D-1298 D-2547 D-323 D-381 D-525 D-1266 D-1319 IP-30 D-1219 D-86

70 77-110 180 205 2.0 Marketable

6

BAHAN BAKAR BENSIN RAMAH LINGKUNGAN

Recommend Documents