165
Minyak Bumi
Fraksi minyak mentah yang pertama keluar dari penyulingan adalah senyawa hidrokarbon dengan massa molekul rendah, kurang dari 70 sma.
Fraksi ini dikemas dalam tabung bertekanan sampai mencair. Hasil pengolahan pada fraksi ini dikenal dengan LPG liquid petroleum gas.
Setelah semua fraksi teruapkan, fraksi berikutnya yang keluar adalah fraksi gasolin. Suhu yang diterapkan untuk mengeluarkan fraksi ini
berkisar antara 40 – 200°C. Pada suhu tersebut, hidrokarbon mulai dari pentana sampai oktana
dikeluarkan dari penyulingan lihat titik didih pentana sampai oktana. Pada suhu kamar, wujud dari fraksi ini adalah cairan tak berwarna hingga
agak kuning dan mudah menguap. Demikian seterusnya hingga semua fraksi dapat dipisahkan secara
bertahap berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hasil fraksionasi itu menyisakan residu yang disebut aspal berwarna hitam pekat.
Gambar 9.5
Penyulingan minyak bumi pada malam hari
Gas 1 – 4
Bahan bakar gas, plastik,bahan kimia Gasolin
5 – 10 Bahan bakar cair bensin,
Bahan kimia Kerosin
11 – 15 Bahan bakar pesawat, bahan
bakar kompor, bahan kimia Diesel
16 – 20 Bahan bakar diesel, bahan kimia
Pelumas 21 – 40
Pelumas, lilin, malam wax Residu
50 Aspal, zat anti bocorwaterproof
Distilat Jumlah Atom C
Aplikasi
Tabung fraksionasi
40°C 40 – 200°C
200° – 300°C 250° – 350°C
300° – 370°C Uap minyak
mentah 370°C Minyak mentah
Tabel 9.1
Proses Penyulingan Minyak Mentah Menjadi Fraksi-Fraksi Minyak Bumi
Hidrokarbon yang memiliki titik didih paling rendah akan terpisah lebih dulu, disusul dengan hidrokarbon yang memiliki titik didih lebih
tinggi. Jadi, secara bertahap, senyawa hidrokarbon dapat dipisahkan dari campuran minyak mentah.
Sumber: Chemistry For You, 2001
Prinsip dasar penyulingan bertingkat adalah perbedaan titik didih di antara fraksi-fraksi minyak mentah. Jika selisih titik didih tidak berbeda
jauh maka penyulingan tidak dapat diterapkan perhatikan Tabel 9.1.
Kata Kunci
• Cracking
• Distilasi penyulingan
• Fragmen
• Fraksionasi
• Oktan
• Reforming
Sumber:
Chemistry Zumdahl, 1989
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
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
