Minyak Bumi

MINYAK BUMI

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus – karang dan oleum – minyak) dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah suatu cairan kental yang berwarna coklat sampai hitam atau kehijauan, yang mudah terbakar dan berbau kurang sedap, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi.

Minyak bumi merupakan campuran kompleks dari senyawa-senyawa hidrokarbon, baik senyawa alifatik, alisiklik, dan aromatik yang sebagian terdiri atas alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya, dengan sedikit senyawa nitrogen (0,01-0,9%), belerang (0,1-7%), oksigen (0,06-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sangat kecil.

1. Pembentukan minyak bumi

Para ahli berpendapat bahwa minyak bumi terbentuk dari pelapukan sisa kehidupan purba (hewan, tumbuhan, dan jasad-jasad renik) yang terpendam bersama air laut dan masuk ke dalam batuan pasir, lempung, atau gamping yang terdapat di dalam lapisan kerak bumi selama berjuta-juta tahun melalui proses fisika dan kimia.

Proses terbentuknya minyak bumi dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Pada zaman purba, di darat dan di dalam lautan hidup beraneka ragam binatang dan tumbuh-tumbuhan. Binatang serta tumbuh-tumbuhan yang mati ataupun punah itu akhirnya tertimbun di bawah endapan lumpur. Endapan lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju lautan bersama bahan organik lainnya dari daratan.

• Selama berjuta-juta tahun, sungai-sungai menghanyutkan pasir dan lumpur ke dasar laut dan membuat lapisan batuan yang bercampur dengan fosil-fosil binatang dan tumbuh-tumbuhan.

• Akibat peristiwa alam, lapisan dan permukaan bumi mengalami perubahan besar berupa pergeseran-pergeseran sehingga fosil hewan dan tumbuhan yang terkubur di perut bumi masuk ke celah-celah lapisan bumi yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Akibat pengaruh waktu, temperatur tinggi, dan tekanan beban lapisan batuan di atasnya, menyebabkan binatang dan tumbuh-tumbuhan yang mati tadi mengalami proses penguraian berupa perubahan kimia, berubah menjadi bintik- bintik dan gelembung minyak yang berbentuk cairan kental dan gas. Akibat pengaruh yang sama, maka endapan lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan induk atau “source rock”.

• Karena ringan, minyak bumi akan terdorong dan terapung, lalu bergerak mencari tempat yang lebih baik (berimigrasi menuju tempat yang bertekanan lebih rendah) untuk berhenti dan terperangkap dalam batuan sedimen yang kedap atau kadang-kadang merembes ke luar permukaan bumi. Batuan sedimen tersusun atas fragmen- fragmen atau butiran mineral dari yang halus sampai yang kasar satu sama lain saling terikat oleh materi yang sangat halus dan berfungsi sebagai “semen”, sehingga di antaranya terdapat pori-pori. Pada kondisi tertentu, pori-pori ini dapat mengandung fluida minyak, gas, atau air. Peristiwa terperangkapnya minyak bumi dan gas alam dalam batuan sedimen disebut proses “akumulasi”.

Berapa lama proses terbentuknya minyak bumi? 

Mengenai hal ini masih terdapat pendapat yang berbeda-beda. Ada yang mengatakan ribuan tahun, ada yang mengatakan jutaan tahun, bahkan ada yang berpendapat lebih dari itu. Namun diduga, minyak bumi terbentuk paling sedikit 2 juta tahun yang lalu, dan ada juga yang berpendapat bahwa minyak bumi terbentuk 500-2500 juta tahun yang lalu.

         2. Pengolahan Minyak Bumi

Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak bumi belum dapat digunakan atau dimanfaatkan untuk berbagai keperluan secara langsung. Hal itu karena minyak bumi masih merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon alifatik dari rantai C yang sederhana/pendek sampai ke rantai C yang banyak/panjang, dan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam dan basa.

Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa, memiliki titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari suhu yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya.

Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen minyak bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses  distilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah proses distilasi (penyulingan) dengan menggunakan tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa fraksi tadi. Cara seperti ini disebut fraksionasi.

Minyak mentah tidak dapat dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni (senyawa tunggal). Hal itu tidak mungkin dilakukan karena tidak praktis, dan mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon maupun senyawa- senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa hidrokarbon memiliki isomer-isomer dengan titik didih yang berdekatan. Oleh karena itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses distilasi bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak bumi ialah campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.

• .Pengolahan tahap pertama (primary process)

Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya berdasarkan titik didih masing- masing fraksi.

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 menara gelembung. Makin ke atas, suhu dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menyebabkan komponen dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian seterusnya, sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar  berupa gas.

Perhatikan diagram fraksionasi minyak bumi berikut ini.

Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut.

• Fraksi pertama

Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30^oC, berarti pada suhu kamar berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu pengeboran. Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang mengandung komponen utama propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀), dan LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH₄) dan etana (C₂H₆).

• Fraksi kedua

Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil 90^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu 30^oC – 90^oC. Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan  campuran alkana dengan rantai C₅H₁₂ – C₆H₁₄.

• Fraksi Ketiga

Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 90^oC – 175^oC. Pada trayek ini, bensin akan mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran alkana dengan rantai C₆H₁₄–C₉H₂₀.

• Fraksi keempat

Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175^oC- 200^oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran alkana dengan rantai C₉H₂₀–C₁₂H₂₆.

• Fraksi kelima

Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175^oC-275^oC. Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C₁₂H₂₆–C₁₅H₃₂.

• Fraksi keenam

Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 375⁰C, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250⁰C-375⁰C. Pada trayek ini minyak gas (minyak solar) akan mencair141 dan keluar ke penampungan minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran alkana dengan rantai C₁₅H₃₂–C₁₆H₃₄.

• Fraksi ketujuh

Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi, yaitu di atas 375^oC, sehingga akan terjadi penguapan. Pada trayek ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap. Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap, seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin dengan suhu 375^oC. Minyak pelumas (C₁₆H₃₄–C₂₀H₄₂) digunakan untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C₂₁H₄₄–C₂₄H₅₀)  untuk membuat lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C₃₆H₇₄) digunakan untuk bahan bakar dan pelapis jalan raya.

• Pengolahan tahap kedua

Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasil-hasil unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan untuk mendapatkan dan menghasilkan berbagai jenis bahan bakar minyak (BBM) dan non bahan bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan mutu yang lebih baik, yang sesuai dengan permintaan konsumen atau pasar.

Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang dapat berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul (proses polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses reforming).

Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini.

1)Konversi struktur kimia

Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa hidrokarbon lain melalui proses kimia.

• Perengkahan (cracking)

Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih lebih rendah dan stabil.

Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai berikut:

a.       Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja.

b.      Perengkahan katalitik; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang memiliki titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.

c.       Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi hidrokarbon tidak jenuh.

Dengan cara seperti ini, maka dari minyak bumi dapat dihasilkan elpiji, nafta, karosin, avtur, dan solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau perengkahan katalitik saja. Selain itu, jumlah residunya akan berkurang.

• Alkilasi

Alkilasi merupakan suatu proses penggabungan dua macam hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai oktan tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.

• Polimerisasi

Polimerisasi merupakan penggabungan dua molekul atau lebih untuk membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan.

• Reformasi

Proses ini dapat berupa perengkahan termal ringan dari nafta untuk mendapatkan produk yang lebih mudah menguap seperti olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di samping itu, dapat pula berupa konversi katalitik komponen-komponen nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih tinggi.

• Isomerisasi

Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah tanpa menambah atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi isobutana yang dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam proses alkilasi.

• Proses ekstraksi

Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut fraksi- fraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO₂, furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan dengan proses distilasi saja.

• Proses kristalisasi

Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat dihasilkan lilin dan minyak filter.

Pada hampir setiap proses pengolahan, dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produk-produk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.

• Membersihkan produk dari kontaminasi (treating)

Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang korosif atau yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan misalnya dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses hidrogenasi.

• Kegunaan minyak bumi

Berdasarkan jumlah atom C, maka minyak bumi dapat dibagi menjadi fraksi-fraksi dengan sifat berbeda (Tabel 7.8).

Anda sedang membaca artikel tentang Minyak Bumi dan anda bisa menemukan artikel Minyak Bumi ini dengan url https://moslem-chemist.blogspot.com/2013/01/minyak-bumi_7.html,anda boleh menyebar luaskannya atau mengcopy paste-nya jika artikel Minyak Bumi ini sangat bermanfaat bagi teman-teman anda,namun jangan lupa untuk meletakkan link Minyak Bumi sumbernya.

ARTIKEL TERKAIT: