Perengkahan Minyak Bumi Bilangan Oktan

166 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X

2. Perengkahan Minyak Bumi

Untuk memenuhi kebutuhan produk tertentu, hidrokarbon yang berantai panjang dapat dipecah menjadi lebih pendek melalui proses perengkahan cracking. Sebaliknya, hidrokarbon rantai pendek dapat digabungkan menjadi rantai yang lebih panjang reforming. Untuk meningkatkan fraksi bensin dapat dilakukan dengan cara memecah hidrokarbon rantai panjang menjadi fraksi C 5 –C 9 melalui perengkahan termal . Proses perengkahan ini dilakukan pada suhu 500°C dan tekanan 25 atm. Hidrokarbon jenuh rantai lurus seperti kerosin C 12 H 26 dapat direngkahkan ke dalam dua buah fragmen yang lebih pendek menjadi senyawa heksana C 6 H 14 dan heksena C 6 H 12 . C 12 H 26 A 500 ,25 o atm ⎯⎯⎯⎯⎯ → C 6 H 14 A + C 6 H 12 A Keberadaan heksena alkena dari hasil perengkahan termal dapat meningkatkan bilangan oktan sebesar 10 satuan. Akan tetapi, produk dari proses perengkahan ini umumnya kurang stabil jika disimpan dalam kurun waktu lama. Oleh karena produk perengkahan termal umumnya kurang stabil maka teknik perengkahan termal diganti dengan perengkahan katalitik menggunakan katalis yang dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Perengkahan katalitik, misalnya alkana rantai panjang direaksikan dengan campuran silikon SiO 2 dan alumina Al 2 O 3 , ditambah gas hidrogen atau katalis tertentu. Dalam reforming, molekul-molekul kecil digabungkan menjadi molekul-molekul yang lebih besar. Hal ini dilakukan guna meningkatkan produk bensin. Misalnya, butana dan propana direaksikan membentuk heptana. Persamaan reaksinya: C 4 H 10 g + C 3 H 8 g → C 7 H 16 A + H 2 g

3. Bilangan Oktan

Fraksi terpenting dari minyak bumi adalah bensin. Bensin digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor perhatikan Gambar 9.6. Sekitar 10 produk distilasi minyak mentah adalah fraksi bensin dengan rantai tidak bercabang. Dalam mesin bertekanan tinggi, pembakaran bensin rantai lurus tidak merata dan menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan terjadi ketukan pada mesin. Jika ketukan ini dibiarkan dapat mengakibatkan mesin cepat panas dan mudah rusak. Ukuran pemerataan pembakaran bensin agar tidak terjadi ketukan digunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan adalah bilangan perbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan dari campuran hidrokarbon standar . Campuran hidrokarbon yang dipakai sebagai standar bilangan oktan adalah n-heptana dan 2,2,4-trimetilpentana isooktana. Bilangan oktan untuk campuran 87 isooktana dan 13 n-heptana ditetapkan sebesar 87 satuan. Terdapat tiga metode pengukuran bilangan oktan, yaitu: a. pengukuran pada kecepatan dan suhu tinggi, hasilnya dinyatakan sebagai bilangan oktan mesin; b. pengukuran pada kecepatan sedang, hasilnya dinamakan bilangan oktan penelitian; Sekilas Kimia Perengkahan Cracking Alkana Ketika alkana dipanaskan sampai temperatur tinggi dalam udara vakum, alkana akan pecah atau terpecah menjadi molekul yang lebih kecil. Perengkahan metana CH 4 menghasilkan serbuk karbon murni, seperti yang digunakan pada ban mobil; pembentukan pelapis intan buatan; dan menghasilkan hidrogen, sebagai bahan mentah untuk industri kimia. CH 4 g → Cs + 2H 2 g Perengkahan etana menghasilkan etena, salah satu bahan mentah yang penting dalam industri kimia terutama dalam pembuatan plastik sama halnya seperti hidrogen. C 2 H 6 g → CH 2 =CH 2 g + H 2 g Sumber: Heinemann Advanced Science: Chemistry, 2000 Molekul kecil termasuk hidrogen Molekul besar Di unduh dari : Bukupaket.com 167 Minyak Bumi Gambar 9.6 Pengisian BBM di SPBU Sumber: Introductory Chemistry, 1997 c. pengukuran hidrokarbon murni, dinamakan bilangan oktan road index. Beberapa hidrokarbon murni ditunjukkan pada Tabel 9.2. n -heptana 2-metilheptana n -heksana 2-metilheksana 1-heptena n -pentana 1-pentena 1-butena Sikloheksana 2,2,4-trimetil pentana Hidrokarbon Bilangan Oktan Road Indeks Tabel 9.2 Bilangan Oktan Hidrokarbon 23 25 44 60 62 84 91 97 100 Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukan makin kuat tidak terjadi ketukan. Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana isooktana, sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Oleh karena 2,2,4-trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi 100 dan n -heptana terendah 0 maka campuran kedua senyawa tersebut dijadikan standar untuk mengukur bilangan oktan. Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain berdasarkan komposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif, seperti tetraetillead TEL atau PbC 2 H 5 4 . Penambahan 6 mL TEL ke dalam satu galon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensin yang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium. Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termal reforming . Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi alkana bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi 500–600°C dan tekanan tinggi 25–50 atm. Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1. Mengapa pengolahan minyak mentah menggunakan distilasi bertingkat? 2. Pada saat menyuling bensin, apakah suhu akan naik terus hingga di atas 125°C walaupun fraksi bensin belum semuanya keluar? Ingat ketika Anda memasak air, apakah suhunya naik terus pada saat air mendidih. 3. Mengapa produk yang dihasilkan dari perengkahan secara termal kurang stabil? Hubungkan antara suhu proses dan titik didih produk. 4. Apakah bilangan oktan road index untuk senyawa berikut: lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dengan n -heptana dan 2, 2, 4-trimetil pentana. a. n -oktana b. 2,2-dimetilpentana 5. Apakah yang dimaksud LPG? Apa bedanya dengan LNG? Tes Kompetensi Subbab B Kesimpulan apa yang dapat Anda peroleh dari data Tabel 9.2? Diskusikan dengan teman sekelas Anda. Kegiatan Inkuiri Fraksi nomor urut 3 digunakan untuk .... A. bahan bakar pesawat dan diesel B. bensin premium C. pembuatan LPG D. bahan baku plastik E. pembuatan parafin Pembahasan Fraksi minyak mentah dengan jumlah atom C11–15 disebut kerosin. Kerosin digunakan sebagai bahan bakar pesawat, bahan bakar kompor, dan bahan-bahan kimia. A Ebtanas 1995-1996 No Jumlah atom C Titik Didih °C 1. 2. 3. 4. 5. C1–C4 C5–C10 C11–C12 C13–C25 C26–C28 40 40–180 160–250 220–350 350 Mahir Menjawab Sumber: Principles of Modern Chemistry, 1987 Di unduh dari : Bukupaket.com 168 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X

C. Aplikasi dan Dampak Lingkungan