KOMPOSISI MINYAK BUMI
Komposisi Elementer • 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.
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
2
• 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. • Berdasarkan hasil analisa elemen, 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 % Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
3
Senyawa Hidrokarbon 1)
Golongan parafinik • Senyawa HC jenuh rumus mum CnH2n+2. • Sifat : stabil pada suhu biasa, tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat dan asam sulfat berasap, larutan alkali pekat, asam nitrat maupun oksidator kuat seperti asam kromat, kecuali mempunyai atom karbon tersier. • Bereaksi lambat dengan klor dengan bantuan sinar matahari, bereaksi dengan klor dan brom kalau ada katalis • C1-C4 : berupa gas pada suhu kamar dan tekanan 1 atm, metana dan etana (LNG), propana dan butan (LPG), • C5-C16 : berupa cairan pada suhu kamar dan tekanan 1 atm, nafta, kerosin, bensin, solar, minyak diesel dan minyak bakar. • > C16 : berupa padatan, malam parafin Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
4
2) Golongan naftenik • Senyawa HC jenuh rumus mum CnH2n. • Sifat : memiliki sifat seperti senyawa HC parafin dan mempunyai struktur molekul siklis, disebut sikloparafin. • Terdapat dalam minyak bumi ialah siklopentan dan sikloheksan, yang terdapat dalam fraksi nafta dan fraksi minyak bumi dengan titik didih lebih tinggi. • Selain senyawa naften sederhana, dalam minyak bumi khususnya dalam fraksi beratnya, juga terdapat senyawa naften polisiklis, seperti dekalin atau dehidronaftalen Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
5
3) Golongan aromat • Senyawa HC tidak jenuh rumus mum CnH2n-6. • Sifat : sangat reaktif. Mudah dioksidasi menjadi asam. Dapat mengalami reaksi adisi dan reaksi subtitusi tergantung pada kondisi reaksi. • Hanya sedikit sekali minyak mentah yang mengandung senyawa aromat dengan titik rendah. • Minyak mentah dari Sumatera dan Kalimantan ada yang mengandung senayawa aromat tinggi. • Senyawa yang ada : benzen, naftalen dan antrasen. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
6
4) Golongan Monoolefin • Senyawa HC tidak jenuh rumus mum CnH2n. • Merupakan senyawa hidrokarbon yang tidak jenuh dengan sebuah ikatan rangkap. • Monoolefin tidak terdapat dalam minyak mentah, tetapi terbentuk dalam distilasi minyak mentah dan terbentuk dalam proses rengkahan, sehingga bensin rengkahan mengandung banyak senyawa monoolefin. Senyawa HC akan mengalami perengakahan pada suhu sekitar 680oF. • Bersifat reaktif, banyak digunakan sebagai bahan baku utama industri petrokimia, contoh etilen (C2H4) dan propilen (C3H6) Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
7
5) Golongan Diolefin • Senyawa HC tidak jenuh rumus mum CnH2n-2. • Merupakan senyawa hidrokarbon yang tidak jenuh dengan dua buah ikatan rangkap. • Monoolefin tidak terdapat dalam minyak mentah, tetapi terbentuk dalam distilasi minyak mentah dan terbentuk dalam proses rengkahan. • Bersifat reaktif, tidak stabil, dan cenderung berpolimerisasi dan membentuk damar.
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
8
Kompleksitas Minyak Buni • Walaupun senyawa hidrokarbon yang menyusun minyak bumi hanyalah senayawa hidrokarbon parafin, naften dan aromat, namun demikian, minyak bumi adalah sangat kompleks sekali. Hal ini disebabkan karena senyawa-senyawa tersebut disamping berupa senyawa murni, juga dapat berupa gabungan antara senyawa HC parafin-naften, parafin-aromat, naftennaften (polinaften), naften-aromat, aromat-aromat (poliaromat), dan parafin-naften-aromat dan kemungkinan kombinasi lainnya. • Disamping itu isomeri dalam senyawa HC menyebabkan komposisi minyak bumi menjadi lebih kompleks lagi. • Senyawa isomer adalah senyawa yang mempunyai rms molekul sama tapi struktur moleklnya berlainan. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
9
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
10
Senyawa Non Hidrokarbon 1) Senyawaan Sulfur • Disamping senyawa belerang, di dalam minyak bumi belerang juga terdapat sebagai unsur belerang yang terlarut, karena sedikit banyak belerang dapat larut dalam minyak bumi. • Kadar belerang dalam minyak mentah berkisar dari 0,04 sampai 6% • Minyak bumi indonesia terkenal sebagai minyak bumi berkadar belerang rendah sampai sedang yang umumnya kurang dari 1 % berat. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
11
Kerugian yang ditimbulkan: a) Pencemaran udara, (H2S, SO2, merkaptan) H2S larut dalam kabut smog, hujan asam H2S 0,1% di udara mematikan dalam ½ jam b) Korosi, terjadi jika pada suhu di atas 300oC. merusak alat pengolahan dalam kilang, khususnya alat yang bekerja pada suhu tinggi. Pada suhu rendah yang korosif H2S. c) Menurunkan angka oktan, disebabkan oleh senyawa etil trisulfid dan merkaptan. 0.1% senyawa belerang akan menurunkan angka oktan 0-2 satuan oktan. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
12
Kerugian yang ditimbulkan: d) Menurunkan supseptibilitas bensin terhadap timbal tetraetil. Supsebtibilitas kenaikan angka oktan bensin jika ke dalam satu galon bensin ditambahkan satu sentimeter kubik TEL. Fungsi TEL menaikkan angka oktan bensin . e) Meracuni katalis. Pada reforming katalitik nafta atau bensin untuk membuat nafta atau bensin dengan angka oktan yang tinggi, adanya belerang dalam umpan dapat meracuni katalis platina. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
13
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
14
2) Senyawa 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. • Asam naftalet mempnyai sifat sedikit korosif dan mempnyai bau tidak enak.
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
15
3) Senyawaan Nitrogen • Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1- 2 %. Minyak yang mempunyai kadar belerang tinggi dan aspal tinggi biasanya juga mempunyai kadar belerang tinggi. • Senyawa nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi dapat dibagi menjadi senyawa nitrogen basa, yaitu piridin atau turunan piridin seperi kaolin dan iso kaolin, dan senyawa nitrogen bukan basa yaitu senyawa pirol dan turunannya, seperti indol dan karbasol. • Semua senyawa nitrogen mempunyai bau yang tidak sedap dan menusuk. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
16
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
17
• Porfirin yaitu senyawa kompleks logamnitrogen, juga merupakan konstituen minyak bumi, dimana pirol adalah penyusun utamanya. Porfirin yang sederhana adalah porfin yang terdiri 4 buah molekl pirol yang dihubngkan dengan jembatan metin (-CH=).
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
18
Kerugian yang diakibatkan oleh senyawaan nitrogen: a) Menurunkan aktivitas katalis yang digunakan dalam proses rengkahan, reforming, polimerisasi dan isomerisasi b) Kerosin yang jernih seperti air (water white) pada waktu distilasi, warnanya akan berubah menjadi kemerahan jika terkena sinar matahari c) Nitrogen dalam bensin juga akan mempercepat pembentukan damar dalam karbrator. d) Menyebabkan terjadinya endapan pada miyak bakar dalam penyimpanannya. Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
19
4) Senyawa Logam a)
b)
Heri Rustamaji
Semua logam terdapat dalam minyak bumi, tetapi karena jmlahnya yang sangat kecil, yaitu antara 5 – 400 ppm, maka adanya logam dalam minyak bumi pada mmnya tidak menimbulkan masalah Kecuali beberapa logam seperti besi, nikel, vanadium dan arsen, yang walaupun jumlahnya sedikit sekali namun sudah dapat merusak katalis, terutama vanadim yang dapat merusak batu tahan api pada dinding furnace, merusak pipa boiler, dan menyebabkan korosi .
Teknik Kimia Unila
20
Sekian Terima Kasih
Heri Rustamaji
Teknik Kimia Unila
21
