Sifat Gas Alam MINYAK BUMI.
26
n. Nilai kalori
a. Kompresibilitas Boyle, Charles, Gay Lussac dan lainnya melakukan percobaannya dengan gas
murni atau ”ideal”. Hubungan antara suhu, tekanan, dan volume berlaku untuk gas ini. Namun, gas alam merupakan campuran gas yang memperlihatkan
deviasi dari hukum gas ideal. Adanya deviasi ini mengharuskan persamaan gas ideal dimodifikasi yaitu dengan
memasukkan faktor kompresibilitas, Z. Faktor Z ini didefinisikan sebagai rasio volume aktual yang ditempati oleh gas pada suhu dan tekanan tertentu terhadap
volumenya bila gas itu bersifat ideal. Sehingga persamaan gas ideal menjadi : PV = ZnRT
Faktor Z ini bersifat empiris, artinya nilainya didapat dari hasil percobaan. Untuk mencari nilai faktor Z pada kondisi tertentu maka suhu dan tekanan harus
dinyatakan sebagai fungsi tekanan dan suhu kritis. Hasilnya berupa tekanan dan suhu tereduksi.
Tekanan tereduksi Pr = P Pc
Suhu tereduksi Tr = T Tc
Simbol P dan T menyatakan tekanan dan suhu absolut gas. Sedangkan Pc dan Tc ialah tekanan kritis dan suhu kritis gas. Keadaan kritis merupakan
karakteristik dari zat murni yang unik. Temperatur kritis ialah temperatur tertinggi dimana liquid dapat terbentuk. Tekanan yang dibutuhkan untuk terbentuk liquid
pada temperatur kritis disebut tekanan kritis.
Tabel : 1 - 8
27
Properties Beberapa Gas pada Kondisi Kritis
Metoda diatas dipakai untuk gas tunggal. Sedangkan untuk gas campuran nilai Tr dan Pr didapat dari nilai pseudokritis sebagai berikut:
i C
P i
y C
P
i C
T i
y C
T
Dimana y
i
merupakan fraksi mol tiap komponen gas dalam campuran. Sedangkan P
Ci
dan T
Ci
ialah nilai kritis dari tiap komponen gas. Kemudian nilai Tr dan Pr dihitung dengan persamaan:
28
Pr = P P
c
’ Tr
= T T
c
’
29
Gambar : 1 - 5 Faktor Kompresibilitas Sweet Gas
30
b. Berat Molekul BM Berat molekul adalah jumlah massa atau berat setiap satuan molekul zat. Berat
molekul ini sering pula dikenal sebagai massa molekul relatif Mr. Contoh berat molekul butana C
4
H
10
adalah 58 Gambar 5. Nilai ini didapat dari 1 molekul C
4
H
10
terdiri atas: 4 ato
m C → 4 x 12 = 48 1 atom C memiliki massa 12 10 atom H → 10 x 1 = 10 1 atom H memiliki massa 1
Total = 58
Sedangkan untuk campuran dari banyak gas dipakai persamaan berikut:
i BM
i y
avg BM
. Dimana yi : fraksi mol
31
Tabel : 1 - 9 Beberapa Physical Properties Hidrokarbon
32
33
Tabel : 1 - 10 Beberapa Physical Properties Hidrokarbon Lanjutan
34
c. Density Density adalah massa suatu gas per satuan volume.
V m
Density gas biasanya dinyatakan dalam satuan pound per cubic foot lbcuft,
kilogram per liter kgliter, kilogram per meter kubik kgm
3
. Volume yang dipakai biasanya dinyatakan pada pengukuran dalam keadaan standard, yaitu
diukur pada temperatur 60
o
F dan tekanan 14,7 psia. Sebagai contoh udara mempunyai normal density 0,0763 lbcuft, artinya didalam 1 standard cubic foot
udara mempunyai massa sebesar 0,0763 pounds. Atau dalam 1 m
3
udara mempunyai massa 1,2 kg.
Density gas sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, semakin tinggi suhunya akan semakin rendah densitynya, sebaliknya semakin tinggi
tekanannya akan semakin tinggi densitynya. Khusus untuk gas selain persamaan diatas densitas juga dapat dihitung
memakai persamaan berikut:
RT Z
BM P
Dimana : P
= merupakan tekanan gas, BM = berat molekul gas,
Z = faktor kompresibilitas,
R = Konstanta gas universal
T = Temperatur gas
35
d. Specific Gravity Specific gravity dinyatakan sebagai perbandingan density gas terhadap density
udara pada kondisi tekanan dan temperatur yang sama. Karena udara digunakan sebagai zat standard pembanding, maka dapat dinyatakan bahwa
specific gravity udara sama dengan 1 satu. Specific gravity merupakan besaran yang tidak bersatuan karena menunjukkan harga perbandingan
density. Untuk gas yang dijadikan standar pembanding ialah density udara sedangkan minyak standarnya ialah density air.
udara gas
udara gas
gas
BM BM
SG
Nilai BM udara biasanya ditentukan 29. Untuk nilai SG campuran gas berlaku persamaan berikut:
i i
mix
SG y
SG API gravity merupakan skala gravity yang dikeluarkan oleh American Petroleum
Institute API. Nilainya didefinisikan sebagai berikut: Derajat API =
5 .
131 60
60 5
. 141
SG
Biasanya SG dan
o
API ini diukur pada tekanan 14.7 psia dan temperatur 60
o
F. Kondisi ini dijadikan kondisi standar untuk pengukuran keduanya.
Sedangkan untuk mendapatkan nilai SG pada suhu lainnya dapat digunakan Gambar berikut.
36
37
Gambar : 1 - 6 Nilai Specific Gravity Hidrokarbon
Tabel : 1 - 11 BM, SG, BP, gas tertentu
No Nama
Berat Molekul
Specific Gravity
Melting Point,
o
C Boiling
Point,
o
C 1.
2. 3.
4.
5.
6. 7.
8. 9.
10. 11.
12. 13.
14. H
2
H
2
S HCl
CO
2
CO
CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
iC
4
H
10
nC
4
H
10
iC
5
H
12
nC
5
H12 iC6H14
nC6H14 2,016
34,08 36,47
44,01
28,01
16,40 30,07
44,09 58,12
58,12 72,15
72,15 86,17
86,17 0,0709 l
1,1895 g 1,2680 g
1,101 l 1,530 g
0,814 l 0,968 g
0,415 l 0,546 l
0,585 l 0,600 l
0,600 l 0,621 l
0,630 l 0,654 l
0,659 l -259,1
-82,9 -111,0
-56,65
-207,0
-182,6 -172,0
-187,1 -145,0
-135,0 -160,0
-129,7 -153,7
-94,0 -252,7
-59,6 -85,0
-78,5
-192,0
-161,4 -88,6
-42,2 -10,0
-0,6 27,95
36,3 60,2
60,0
e. Bubble Point Bubble point ialah titik dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalam
cairan yang dipanaskan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat
38
dinyatakan sebagai temperatur dimana cairan mulai menguap sesuai dengan tekanan yang diberikan.
f. Dew Point Dew point titik embun adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali
terbentuk dari dalam uapgas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai suhu dimana uapgas mulai
mengembun sesuai dengan tekanan yang diberikan.
g. Vapor Pressure Tekanan Uap Tekanan uap ialah besarnya tekanan yang dihasilkan oleh suatu zat dalam
keadaan setimbang antara uap dan cairannya pada suhu tertentu. Dalam keadaan setimbang ini dapat diartikan dalam keadaan jenuh yaitu jumlah cairan
yang menguap sama dengan jumlah uapnya yang mengembun. Tekanan uap suatu komponen murni merupakan fungsi temperatur dan berat
molekul BM. Bila temperatur bertambah tekanan uap bertambah dan bila BM bertambah tekanan uap berkurang.
Nilai tekanan uap beberapa hidrokarbon diberikan pada Gambar berikut.
39
Gambar : 1 - 7 Tekanan Uap Hidrokarbon Ringan pada Temperatur Rendah
h. Temperatur Kritis Temperatur kritis ialah temperatur dimana gas tidak dapat dicairkan lagi pada
tekanan berapapun jika temperaturnya berada diatas temperatur kritis. Dapat
40
juga dikatakan bahwa zat yang berada pada temperatur kritisnya memiliki panas penguapan sama dengan nol. Dengan demikian berarti tidak jelas fasenya
apakah berfase cair atau gas. Sebagai contoh temperatur kritis gas methane = - 116,6
o
F, jika temperatur methane berada diatas –116,6
o
F, maka pada tekanan berapapun tidak akan dapat dicairkan . Temperatur ktitis beberapa hidrokarbon
lihat Gambar 5.
i. Tekanan Kritis Tekanan kritis ialah tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada
temperatur kritisnya. Sebagai contoh tekanan kritis metana adalah 667 psia Gambar 5. Hal ini berarti untuk mencairkan metana pada temperatur kritisnya -
116,6
o
F diperlukan tekanan 667 psia.
j. Kalor Jenis Kalor jenis atau panas jenis ialah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan
temperatur 1 satu skala derajat suhu setiap satuan massa zat. Satuan yang sering digunakan adalah Btulb.
o
F, Btulbmol.
o
F, kalg.
o
C, dan kalgmol.
o
C. Gas mempunyai 2 macam kalor jenis yaitu : panas jenis pada tekanan tetap Cp
dan panas jenis pada volume tetap Cv. Panas jenis pada tekanan tetap Cp adalah : bilangan yg menunjukkan berapa
kalori yg diperlukan untuk memanasi 1 gram gas itu 1
o
C pada tekanan tetap. Panas jenis pada volume tetap Cv adalah : bilangan yg menunjukkan berapa
kalori yg diperlukan untuk memanasi 1 gram gas itu 1
o
C pada volume tetap. Ternyata
Cv Cp
untuk gas = 1,41
41
Contoh nilai kalor jenis air ialah 1 Btulb.
o
F artinya untuk menaikkan suhu 1
o
F setiap 1 lb air diperlukan panas sebesar 1 Btu. Gambar : 5 dan 6
k. Panas Laten Kalor Laten Kalor laten atau panas laten ialah panas yang hanya dipakai untuk merubah fase
suatu zat tanpa diikuti oleh perubahan temperatur. Kalor laten ini ada 2 macam yaitu kalor laten pencairan, kalor laten penguapan.
l. Viskositas Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida atau tahanan fluida untuk mengalir
karena gaya berat. Viscosity cairan lebih besar dari pada viscosity gas, hal ini disebabkan oleh karena molekul-molekul cairan lebih rapat dibanding dengan
molekul-molekul gas. Viscosity cairan akan turun dengan naiknya temperatur. Satuan viskositas dinamik absolut ialah poise.
Nilai 1 poise = 1 dyne sec cm
2
. 1 centipoise cp = 0,01 poise
m. Panas Peleburan Panas peleburan adalah kuantitas panas per satuan massa yang harus
diberikan kepada suatu bahan pada titik leburnya supaya menjadi zat cair seluruhnya pada suhu titik lebur tsb.
Tabel : 1 - 12 Beberapa contoh titik didih, titik lebur suatu zat
Zat Ttk Lebur
Normal, Panas
Peleburan Ttk Didih
Panas Penguapan
42
o
C Kalgram
Normal,
o
C Kalgram
Air 79,7
100 539
Belerang 119
9,1 444,60
78 Emas
1063 15,4
2660 372
EtilAlkohol -114
24,9 78
204 Helium
-269,65 1,25
-268,93 5
Hidrogen -259,31
14 -252,89
108 n. Nilai Kalori
Nilai kalori adalah besarnya panaskalor yang dihasilkan oleh setiap satuan massa atau volume zat melalui reaksi pembakaran. Nilai kalori untuk zat padat
atau cair umumnya dinyatakan dalam satuan Btulb atau kcalkg, sedangkan untuk gas umumnya dinyatakan dalam satuan Btuscf atau kcalscm.
1 kilogram kalori 1 Kkal ialah : jumlah panas yg harus ditambahkan pada 1 kg massa zat, untuk menaikkan suhunya 1 derajat Celcius.
1 British Thermal Unit 1 BTU ialah : jumlah panas yg harus ditambahkan pada 1 pound massa zat, untuk menaikkan suhunya 1 derajat Fahrenheit.
1 Btu = 252 gram kalori = 252 kalori = 0,252 Kkal
LATIHAN SOAL :
1. Komposisi Senyawa Hydrokarbon pada gas bumi terdiri dari senyawa hydrokarbon C
1
sd C ............... 2. Menurut Abraham, minyak bumiBituminaPetroleum adalah senyawa hydrokarbon
yang larut dalam CS
2
, sedangkan yang tidak larut dalam CS
2
disebut non bitumena, misalkan ..................................................
43
3. Jelaskan struktur alifatif pada minyak bumi dan contohnya 4. Jelaskan apa yang disebut Tekanan Kritis dan Suhu Kritis.
5. Tuliskan rumus gas Ideal dan Non Ideal 6. Jelaskan apa yang disebut Laten Heat dan Sensible Heat
7. Jelaskan apa yang disebut Bubble Point dan Dew Point 8. Tuliskan hubungan antara SG dengan
o
API. 9. Tuliskan rumus bangun dari senyawa Parafine dan Aromat
10. Sebutkan unsur-unsur lain yang ada dalam minyak bumi selain unsur hydrokarbon
BAB. II PROSES PENYIAPAN CRUDE OIL