Bagaimana teknik pemisahan fraksi minyak bumi

Minyak bumi adalah suatu campuran cairan yang terdiri dari berjuta-juta senyawa kimia. Paling banyak adalah senyawa hidrokarbon. Senyawa ini terbentuk dari dekomposisi yang dihasilkan oleh fosil tumbuh-tumbuhan dan hewan.

Minyak bumimerupakan komoditas hasil tambang dengan peran yang sangat penting dalam kehidupan manusia, terutama sebagai sumberenergi. Bahan bakar mulai dari elpiji, bensin, solar, hingga kerosin; serta material seperti lilin parafin dan aspal; serta berbagai reagen kimia yang dibutuhkan untuk pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, obat-obatan, dan lainnya dihasilkan dari minyak bumi.

Nah, kali ini kita akan ulas mengenai minyak bumi, mulai dari sejarah terbentuknya minyak bumi, komposisi, sampai pengolahannya. Sobat yang sudah duduk di kelas 11 MIPA dan sudah membaca materi dalam fitur Belajar Pintar, tentunya tidak asing lagi dengan bahasan ini.

Proses Pembentukan Minyak Bumi

Minyak bumi terbentuk dari pelapukan berbagai macam sisa-sisa organisme, seperti tumbuhan, hewan, dan jasad-jasad renik yang sudah tertimbun dalam dasar lautan bersama lumpur selama jutaan tahun lamanya. Lumpur tersebut akan berubah menjadi berbagai batuan sedimen yang berpori, sedangkan sisa-sisa organisme akan bergerak ke tempat yang tekanannya rendah dan terkumpul pada sebuah daerah perangkap, yaitu batuan kedap. Gas alam, minyak, dan air akan terakumulasi sebagai deposit minyak bumi. Pada rongga bagian atas ada gas alam, sedangkan cairan minyak mengambang di atas deposit air.

== Bila kita urutkan maka akan menjadi seperti ini:

== Jasad renik yang terkubur bersama lumpur

== Diproses jutaan tahun

== Mengendap dari dasar laut

== Menghasilkan bintik minyak dan gas

== Terakumulasi di batuan kedap

== Menjadi deposit minyak bumi

Karena asal minyak bumi terbentuk dari sisa-sisa organisme, minyak bumi dan gas alam sering juga disebut sebagai bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil tergolong sumber daya alam yang tak terbarukan. Proses terbentuknya minyak bumi yang sangat lama menjadi alasan dari hal ini.

Komposisi Minyak Bumi

Minyak bumi adalah campuran kompleks yang sebagian besar (sekitar 90% hingga 97%) terdiri darisenyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana, sedangkan sisanya adalah sikloalkana, alkena, alkuna, dan senyawa aromatik. Komponen kecil lainnya selain hidrokarbon adalah senyawa-senyawa karbonyang mengandung oksigen, belerang, ataupun nitrogen.

Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana suku rendah (C1– C4) dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain alkana, juga terdapat gas lain seperti CO2, O2, N2, H2S, ataupungas muliaseperti helium dalam jumlah yang sangat sedikit.

Proses Pengolahan Minyak Bumi

Untuk memperoleh minyak bumi, perlu dilakukan proses pengeboran. Minyak bumi yang ditemukan biasanya akan bercampur dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam berbentuk cairan kental hitam dan berbau disebut minyak mentah (crude oil). Minyak mentah ini masih belum bisa dimanfaatkan secara langsung, oleh karena itu perlu dilakukan pemurnian (refining) dengan distilasi bertingkat. Prinsip distilasi ini adalah pemisahan komponen-komponen campuran berdasarkan perbedaan titik didih sehingga diperoleh kelompok-kelompok komponen dalam rentang titik didih tertentu yang disebut fraksi-fraksi

Fraksi Minyak Bumi dan Manfaat Minyak Bumi

Berikut ini fraksi hidrokarbon dari minyak bumi dan manfaat minyak bumi untuk setiap fraksinya.

Bensin

Bensin merupakan bahan bakar kendaraan bermotor yang memiliki peran penting. Di Indonesia, tersedia beberapa jenis bensin, misalnya premium, pertamax, dan pertamax plus. Setiap jenis bensin memiliki mutu yang berbeda. Mutu bensin ditentukan oleh efektivitas pembakarannya di dalam mesin. Mutu bensin mempengaruhi ketepatan waktu pembakaran sehingga tidak menimbulkan ketukan (knocking) yang mengganggu gerakan piston pada mesin. Ketukan dapat mengurangi efisiensi bahan bakar, menyebabkan mesin menggelitik, dan bahkan merusak mesin.

Mutu bensin biasanya dinyatakan dengan bilangan oktan (octane number). Bilangan oktan ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin sehingga diperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar dan menghasilkan ketukan paling banyak, sedangkan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar dan menghasilkan ketukan paling sedikit. Sebagai contoh, suatu campuran yang terdiri dari 25% n-heptana dan 75% isooktana akan mempunyai bilangan oktan (25/100 × 0) + (75/100 × 100) = 75. Jadi, pertamax dengan bilangan oktan 92 akan memiliki mutu bensin yang setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana.

Secara umum, bensin yang mengandung alkana rantai lurus akan memiliki nilai bilangan oktan lebih rendah dibanding yang mengandung alkana rantai bercabang, alisiklik, ataupun aromatik. Sebagai contoh, n-heksana memiliki bilangan oktan 25, sedangkan 2,2-dimetilbutana memiliki bilangan oktan 92.

Fraksi bensin dari hasil penyulingan umumnya mempunyai bilangan oktan ~70 yang tergolong relatif rendah. Oleh karena itu, ada beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menaikkan bilangan oktan:

=> Mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming;

=> Menambahkan hidrokarbon alisiklik ataupun aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin; atau

=> Menambahkan zat aditif antiketukan ke dalam bensin sehingga memperlambat pembakaran bensin.

Zat antiketukan yang dapat digunakan yaitu TEL (tetraethyl lead) dengan rumus kimia Pb(C2H5)4. Namun, senyawa timbal (Pb) ini merupakan racun yang dapat merusak otak, sehingga penggunaannya dilarang dan diganti dengan zat antiketukan lainnya seperti MTBE (methyl tertiary-butyl ether) ataupun etanol.

Nah bagaimana Sobat? Menarik bukan, pembahasan kita tentang minyak bumi ini?

Simak kelengkapan materinya hanya di fitur Belajar Pintar, ya Sobat, bisa kalian dapatkan setelah mendownload aplikasi Aku Pintar.

Writer: Muhammad Fahmi Ridlo
Editor: Deni Purbowati, Qorin R

Alam memberikan berbagai macam sumber yang bisa dimanfaatkan untuk mendukung segala macam aktivitas makhluk hidup yang dikenal dengan sebutan sumber daya alam. Hampir semua makhluk hidup yang tinggal di Planet Bumi ini memanfaatkan sumber daya alam tersebut, sebut saja tumbuhan yang memanfaatkan sinar matahari guna membantu dalam proses fotosintesis. Selain sinar matahari ada juga air ataupun udara yang juga sama pentingnya membantu keberlangsungan hidup makhluk hidup.

Udara, air dan sinar matahari yang telah disebutkan di atas masuk ke dalam kelompok sumber daya alam dapat diperbaharui artinya sumber daya alam tersebut tidak akan habis jika digunakan secara terus menerus. Dan berkebalikan dari itu terdapat sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui yaitu sumber daya alam tersebut butuh waktu yang sangat lama untuk mendapatnya kembali. Contoh dari sumber daya alam tidak terbarukan yaitu minyak bumi dan gas alam.

Sejak pertama kali ditemukan sekitar  5000 tahun SM, waktu itu minyak bumi hanya dimanfaatkan sebagai obat luka, pembasmi kutu hingga obat pencahar. Seiring berjalannya waktu minyak bumi mulai diolah hingga menghasilkan minyak yang mudah dibakar dan sejak saat itu minyak bumi banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Baca juga mengenai proses pengolahan minyak mentah. Untuk mengubah minyak bumi menjadi bahan bakar yang kita kenal selama ini membutuhkan proses yang cukup panjang. Salah satu tahapan yang harus dilalui yaitu proses pemisahan. Lalu apa saja teknik pemisahan minyak bumi? Berikut tahapannya:

1. Destilasi

Pada proses destilasi atau penyulingan ini minyak dipisahkan berdasarkan titik didihnya. Sedangkan untuk penyulingan yang terfraksi diperlukan untuk larutan (dalam hal ini minyak) yang mempunyai perbedaan titik didih tidak terlalu jauh atau sekitar 30oC atau lebih. Hal ini dilakukan berdasarkan pada perbedaan titik didih dari dua atau lebih cairan yang tercampur untuk kemudian dipanaskan, jika terdapat komponen yang memiliki titik didih rendah, maka komponen tersebut akan menguap terlebih dahulu. Dengan melakukan pengaturan suhu secara hati-hati, lalu menguapkan larutan hingga mengembunkan untuk mendapatkan komponen yang diinginkan secara bertahap.

A. Destilasi Bertingkat

Pada proses ini minyak mentah yang diperoleh tidak dipisahkan menjadi beberapa komponen murni namun masuk ke dalam fraksi – fraksi yang memiliki kisaran titik didih tertentu. Hal ini dilakukan mengingat jika di dalam minyak bumi terdapat komponen hidrokarbon yang cukup banyak serta isomer – isomer hidrokarbon juga memiliki titik didih berdekatan. Adapun proses destilasi bertingkat sebagai berikut:

• Minyak mentah dipanaskan dengan uap air bertekanan tinggi hingga bersuhu 600o Uap minyak yang diterbentuk dialirkan untuk ditampung di dalam menara destilasi.
• Uap minyak di dalam menara destilasi dipindahkan dengan melewati plat – plat atau tray. Masing – masing tray mempunyai banyak lubang yang juga dilengkapi penutup gelembung untuk mengaliri uap.
• Selama proses perjalanan tersebut, uap minyak mentah akan mendingin. Ada sebagian uap minyak mentah mencapai titik kondensasi membentuk zat cair. Sedangkan zat cair yang didapat berdasarkan suhu tertentu tersebut disebut dengan fraksi.
• Untuk fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan mengalami kondensasi pada bagian bawah menara distilasi. Sedangkan untuk fraksi yang memiliki titik didih rendah akan berada di bagian atas menara distilasi.

B. Distilasi Sederhana

Untuk proses distilasi sederhana, dasar pemisahan minyak bumi mentah dilakukan dengan memisahkan titik didih yang cukup jauh atau dengan menggunakan salah satu komponen yang memiliki sifat volatil. Ketika campuran minyak bumi mentah dipanaskan, maka komponen yang memiliki titik didih lebih rendah akan mengalami penguapan terlebih dahulu. Tidak hanya perbedaan titik didih saja perbedaan bisa diketahui dari kevolatilan yakni kecenderungan sebuah komponen untuk menjadi gas. Untuk distilasi sederhana dilakukan dengan menggunakan tekanan atmosfer.

C. Distilasi Fraksionisasi

Pada distilasi fraksionisasi yaitu melakukan pemisahan dua atau lebih komponen berwujud cair dari sebuah larutan berdasarkan pada perbedaan titik didih. Distilasi fraksionisasi sendiri diperuntukan untuk campuran yang memiliki titik didih kurang dari 20o C dan juga menggunakan tekanan atmosfer atau bertekanan rendah. Perbedaannya dengan distilasi sederhana yaitu terletak pada kolom fraksionasi di mana pada distilasi fraksionasi kolom tersebut mengalami pemanasan dengan suhu yang berbeda – beda untuk setiap platnya.

D. Distilasi Uap

Distilasi uap digunakan untuk memisahkan komponen yang memiliki titik didih di atas 200 derajat celcius. Distilasi ini juga bisa menguapkan senyawa yang memiliki titik didih 100o C dengan menggunakan tekanan atmosfer menggunakan air mendidih atau uap. Dasar dari distilasi uap yaitu dapat dipakai pada campuran yang tidak larut dalam air di semua suhu namun masih dapat didistilasi dengan menggunakan air.

E. Distilasi Vakum

Distilasi ini biasanya digunakan untuk senyawa tidak stabil, artinya dapat terdekomposisi bak sebelum atau memiliki titik didih di atas 150o C. Pada distilasi vakum tidak dapat menggunakan pelarut bertitik didih rendah jika kondensor menggunakan air dingin. Hal ini disebabkan karena komponen yang menguap tidak bisa dikondensasi oleh air.

2. Absorpsi

Biasa digunakan untuk memisahkan komponen yang memiliki titik didih tinggi dengan gas. Dalam hal ini digunakan minyak gas untuk menyerap gasolin alami yang berasal dari gas – gas basah. Gas ini berasal dari tank penyimpanan gas yang diperoleh dari pemanasan matahari lalu diserap ulang oleh tanaman. Proses absorpsi ini dilakukan untuk mengabsorpsi hidrokarbon berfraksi ringan serta memperbaiki kapasitas absorpsi minyak gas.

3. Adsorpsi

Proses adsorpsi atau penyerapan adalah saat sebuah cairan, fluida atau gas berikatan dengan padatan atau cairan lainnya (adsorben, zan penyerap) dan membentuk lapisan tipis atau film di permukaannya. Pada adsorpsi dilakukan untuk mendapatkan komponen berat dari gas. Hasil yang diperoleh dari proses ini yaitu bensin dari gas bumi berupa arang aktif.

4. Filtrasi

Pada proses ini digunakan untuk memindahkan lilin yang terdapat pada lilin yang mengandung destilat. Jika filtrasi menggunakan tanah liat berguna untuk decolorisasi fraksi.

5. Kristalisasi

Sebelum memasuki tahan filtrasi, lilin harus dibekukan atau dikristalisasi terlebih dahulu untuk menyesuaikannya menggunakan kristal dengan cara cooling dan stirring. Bagian lilin yang tidak diperlukan, dipindah dan akan menjadi lilin mikrokristalin yang bisa diperjual belikan. Kristalisasi sendiri merupakan proses pembentukan padatan yang berasal dari larutan endapan, melt atau endapan dari gas.

6. Ekstraksi

Ekstraksi adalah suatu proses memisahkan zat dengan berdasar pada perbedaan kelarutan terhadap dua cairan tidak terlarut, biasanya antara air dengan pelarut organik. Proses ekstraksi sendiri didasari dari bahan tertentu yang berada pada dua bagian dengan sifat larut berbeda.

Demikian tahapan – tahapan dari pemisahan minyak bumi yang dapat dijelaskan. Semoga informasi di atas dapat bermanfaat.