PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI
Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum,
dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam
adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang
berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi dan gas
alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150
juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme tersebut mengendap di dasar lautan,
kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah
menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu,
dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa
jasad renik tersebut dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.
Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap.
Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain:
Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap.
Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain:
1. Teori
Anorganik (Abiogenesis)
Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali,
yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2
membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi
terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam
bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan
bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi
terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut
berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan
meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti
dibawah ini:
Berdasarkan
teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu :
a. Teori
alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot)
Reaksi yang
terjadi:
alkali metal
+ CO2
karbida
karbida +
H2O
ocetylena
C2H2
C6H6
komponen-komponen lain
Dengan kata
lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan
bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka
akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu
tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak
bumi.
b. Teori
karbida panas dengan air (Mendeleyef)
Asumsi yang
dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan
dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di
alam.
2.Teori
Organik (Biogenesis)
|
Berdasarkan
teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang
permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir
dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang
berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada
arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak
dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang
kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan,
hewan dan mikroorganisme).
|
P.G.
Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal
dari tumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa
minyak bumi berasal dari zat organik yaitu:
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.
- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.
- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.
- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.
- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
Proses
pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat, yaitu:
1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:
- pengumpulan zat organik dalam sedimen
- pengawetan zat organik dalam sedimen
- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
Proses kimia
organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun
berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta
penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh
Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah:
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai.
Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan.
Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang.
Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi.
Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai.
Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan.
Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang.
Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi.
Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi.
Ada beberapa
hal yang mempengaruhi peristiwa diatas, diantaranya:
1. Degradasi thermal
Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis
Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi
Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri.
Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
1. Degradasi thermal
Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis
Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi
Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri.
Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.
Zat organik
sebagai bahan sumber
Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
KOMPOSISI PENYUSUN MINYAK BUMI dan GAS ALAM
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.
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.
Perbandingan
unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi.
Berdasarkan 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 %
Struktur
hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:
1. Alkana (parafin)
CnH2n + 2 , alkana ini memiliki
rantai lurus dan bercabang, fraksi ini
merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah.
2. Sikloalkana (napten)
CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki
cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
1. Alkana (parafin)
2. Sikloalkana (napten)
siklopentana
|
sikloheksana
|
3. Aromatik
aromatik memiliki cincin 6
|
Aromatik
hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi
sangat diperlukan dalam bensin karena :
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit.
- Memiliki harga anti knock yang tinggi
- Stabilitas penyimpanan yang baik
- Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)
Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit.
Zat-Zat
Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi:
- 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. - 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. - 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.
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. PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI
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. PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI
Minyak bumi
biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan
membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal
tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.
Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.
Secara umum
Proses Pengolahan Minyak Bumi digambarkan sebagai berikut:
Klik ikon
dibawah untuk melihat proses pengolahan minyak bumi:
5. 1. DESTILASI
6. Destilasi
adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik
didihnya. Dalam hal
ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam
aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak
mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi
pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah
kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu
pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi).
7. Menara
destilasi
8.
Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. 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 sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut :
Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. 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 sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas).
Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut :
9. 1. Gas
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
Trayek didih : 0 sampai 50°C
10. 2. Gasolin
(Bensin)
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
Trayek didih : 50 sampai 85°C
11. 3. Kerosin
(Minyak Tanah)
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
Trayek didih : 85 sampai 105°C
12. 4. Solar
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
Trayek didih : 105 sampai 135°C
13. 5. Minyak
Berat
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
Rentang ranai karbon : C31 sampai C40
Trayek didih : 135 sampai 300°C
14. 6. Residu
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
Rentang rantai karbon : di atas C40
Trayek didih : di atas 300°C
15. Fraksi-fraksi
minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai
dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang
meliputi proses cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar