BAB II

MINYAK BUMI

 

 

Minyak bumi masih menjadi sumber energi andalan untuk saat ini. Bahan bakar kendaraan dan mesin industri masih bergantung pada minyak bumi. Bensin, solar, dan minyak tanah merupakan fraksi-fraksi minyak bumi yang banyak dipakai setiap hari. Solar merupakan bahan bakar diesel. Minyak tanah digunakan untuk bahan bakar kompor.

 

 

 

A.  Fraksi Minyak Bumi

Minyak bumi mentah belum dapat digunakan sebelum dimurnikan terlebih dahulu. Permurnian minyak bumi dilakukan dengan cara distilasi, yaitu cara pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih dari masing-masing komponen dalam campuran.

Minyak mentah dipanaskan sampai 350^°C dan dipompakan ke dalam kolom distilasi. Sebagian dari minyak menguap dan bergerak melalui sungkup-sungkup. Di sini sebagian dari uap (yaitu fraksi dengan titik didih tinggi) mencair dan mengalir melalui pelat, sehingga terpisah dari fraksi yang lain. Uap yang tidak mencair (sebab titik didih lebih rendah) melanjutkan perjalanannya ke bagian kolom yang lebih atas dan mengalami pencairan sebagian (sesuai dengan trayek titik didihnya) pada pelat-pelat di sebelah atas. Demikianlah seterusnya, sehingga akhirnya diperoleh fraksi gas-gas (lihat Tabel 2.1)

 

Tabel 2.1 Fraksi Minyak Bumi

Fraksi Minyak Bumi	Jumlah Atom C	Trayek Titik Didih
Gas alam (LNG)          Elpiji (LPG)          Petroleum eter          Bensin          Nafta          Kerosin (minyak tanah)          Solar          Minyak pelumas Vaselin dan lilin          Aspal	C1 – C2              C3 – C4              C5 – C6              C7 – C8              C9 – C10              C11 – C13              C14 – C16              C17 – C20              C21 – C24              C36 dst	-160°C sampai -88°C        - 40°C sampai 0°C         20°C sampai 70°C         70°C sampai 140°C 140°C sampai 180°C 180°C sampai 250°C 250°C sampai 350°C         di atas 350 °C

 

            Petroleum eter, bensin, nafta, kerosin, dan solar termasuk kelompok distilat (cairan hasil distilasi), sedangkan minyak pelumas, vaselin, lilin, dan aspal termasuk residu (padatan sisa distilasi).

Sifat-sifat fraksi bergantung pada komposisi minyak mentah dan tipe produk jadi yang diinginkan. Fraksi-fraksi yang diperoleh dalam distilasi ini merupakan campuran senyawa-senyawa hidrokarbon yang mendidih pada trayek-trayek suhu tertentu. Proses distilasi berlangsung pada kolom atau menara distilasi. Pada kolom distilasi terdapat pelat-pelat pada jarak tertentu yang mempunyai sejumlah bubble caps. Pelat-pelat ini digunakan untuk mempermudah pemisahan berbagai fraksi dengan trayek suhu yang berbeda-beda.

Ketika minyak mentah (minyak bumi) yang dipanaskan mencapai suhu 400 ^°C, banyak komponen campuran menjadi gas. Gas tersebut kemudian dipompa ke kolom. Minyak yang telah menguap kemudian bergerak ke atas melalui bubble caps. Pada bubble caps, minyak yang telah berbentuk uap mencair, sedangkan uap minyak yang tidak mencair naik ke kolom dan kembali mengalami pencairan sebagian pada pelat-pelat di atasnya. Semakin tinggi perjalanan gas di kolom, semakin rendah titik didihnya.

 

1.    Bensin

Bensin banyak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Bensin diperoleh dari distilasi minyak bumi yang mengandung alkana rantai lurus.

 

2.    Nafta

Nafta digunakan sebagai zat aditif pada bensin dan sebagai bahan baku pada proses pembuatan etilena dan senyawa-senyawa aromatik. Nafta dikenal sebagai bensin berat yang apabila dicampur minyak gas ringan dapat dipakai sebagai bahan bakar jet.

 

3.    Kerosin

Dalam kehidupan sehari-hari dikenal dengan nama minyak tanah. Kerosin banyak digunakan sebagai penerangan dan bahan bakar kompor dalam rumah tangga. Penggunaan lainnya sebagai bahan bakar mesin pesawat terbang jenis tertentu dengan nama avtur (aviation turbine).

 

4.    Minyak Solar

Minyak solar banyak digunakan sebagai bahan bakar industri, yaitu sebagai bahan bakar mesin diesel. Sebagai minyak gas, minyak solar banyak digunakan dalam pembuatan gas kota, yang didistribusikan ke rumah-rumah untuk bahan bakar dapur.

 

5.    Residu

Residu adalah senyawa hidrokarbon dengan jumlah atom karbon lebih dari 20. Fraksi ini pada suhu kamar berupa padatan, misalnya lilin dan aspal. Jenis residu hasil distilasi bergantung  pada  jenis minyak tanahnya. Ada minyak mentah yang menghasilkan paraffin padat sebagai residunya.

 

 

B.  Mutu Bensin

Bensin adalah campuran isomer-isomer heptana (C₇H₁₆) dan oktana (C₈H₁₈). Nama lain dari bensin adalah petrol atau gasolin. Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang paling komersial, paling banyak diproduksi dan digunakan, sebab ia berfungsi sebagai bahan bakar kendaraan bermotor yang menjadi alat transportasi manusia sehari-hari. Fraksi bensin dalam minyak bumi sebetulnya relatif sedikit. Oleh Karena itu, pada pengolahan minyak bumi dilakukan proses cracking, yaitu pemutusan hidrokarbon yang rantainya panjang. Minyak bumi dipanaskan pada suhu 800 ^°C, agar fraksi berantai panjang yang kurang komersial pecah menjadi fraksi bensin yang rantainya lebih pendek.

Oksidasi oleh gas O₂ (udara) akan menghasilkan energi untuk menjalankan mesin kendaraan. Efisiensi energi yang tinggi diperoleh dari komponen bensin yang memiliki rantai karbon bercabang banyak. Adapun komponen bensin yang berantai lurus atau bercabang sedikit akan menghasilkan energi yang kurang efisien, artinya energi banyak terbuang dalam bentuk  panas, bukan sebagai kerja untuk menggerakan mesin. Kurang efisiensi ini ditandai dengan suara ketukan (knocking) pada mesin kendaraan. Jadi, sedapat mungkin suara ketukan itu harus dikurangi, artinya bensin dibuat seefisien mungkin dalam menghasilkan energi.

Di dalam bensin terdapat dua senyawa hidrokarbon sebagai komponen utama, yaitu n-heptana dan isooktana. Struktur kedua hidrokarbon tersebut adalah sebagai berikut.

 

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃

n-heptana

 

           CH₃

           │

CH₃ – C – CH₂ – CH – CH₃

           │               │

           CH₃          CH₃

2,2,4-trimetil pentana (isooktana)

 

Bensin yang kaya dengan alkana (berantai karbon lurus) sangat mudah terbakar sehingga menimbulkan ketukan (knocking) dalam motor bakar. Knocking terjadi karena bahan bakar terbakar sangat cepat sehingga meledak dalam silinder dan mendorong piston dengan keras. Sampai sekarang, dikenal tiga macam bensin, yaitu premium, premix, dan super TT. Mutu bensin ditentukan oleh jumlah letupan (knocking) yang ditimbulkan pada saat digunakan. Letupan disebabkan pembakaran terjadi terlalu dini, yaitu terjadi sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Letupan akan terdengar  jika mobil dipercepat pada tanjakan. Makin banyak letupan, makin rendah mutu bensin. Adanya letupan menyebabkan mesin berbunyi menggelitik, mengurangi efisiensi pembakaran bahan bakar, dan dapat menyebabkan rusak mesin.

Bensin jenis premix yang memiliki bilangan oktana 94 setara mutunya dengan campuran 94% isooktana dan 6% n-heptana. Walaupun  demikian, premix tidak hanya terdiri atas 94% isooktana dan 6% n-heptana, tetapi terdiri atas banyak hidrokarbon yang mutunya setara dengan campuran itu. Pada umumnya, bensin premium memiliki bilangan oktana 80-85, sedangkan bensin super TT memiliki bilangan oktana 98.

Kualitas bensin ditentukan dengan bilangan oktana (angka oktana)

 

 

 

 

Persentase iso-oktana dalam suatu bensin disebut bilangan oktan (nilai oktan). Makin  tinggi harga bilangan oktan suatu  bensin, makin efisien bensin tersebut menghasilkan energi. Bensin hasil distilasi masih banyak menimbulkan letupan jika digunakan. Hal ini disebabkan sebagian besar bensin hasil distilasi berupa hidrokarbon rantai lurus. Oleh karena itu, bensin harus diolah terlebih dahulu sebelum digunakan. Pengolahan bertujuan untuk menaikkan bilangan oktana.

 

Tabel 2.2 Bilangan oktan beberapa hidrokarbon

Nama	Rumus	Bilangan Oktan
Heksana Sikloheksana Benzena Isooktana	C6H16 C6H12 C6H6 C8H8	25 82 100 100

 

Untuk meningkatkan mutu bensin dilakukan dengan cara menambahkan bahan aditif yang dikenal dengan TEL (tetra ethyl lead) atau timbal tetra etil. Rumus kimia TEL adalah Pb(C₂H₅)₄, suatu zat yang mampu mempercepat pembakaran bensin agar efisiensinya maksimum. Penambahan TEL dapat menaikkan angka oktan 80 – 90%. Misalnya, bensin premium memiliki angka oktan 88, artinya mutu bahan bakar tersebut sama dengan campuran 88% isooktana dan 12% n-heptana.

Penggunaan TEL dapat menaikkan mutu bensin. Akan tetapi, juga menghasilkan gas buang atau debu PbBr₂ yang mencemari lingkungan. Knalpot kendaraan bermotor akan membuang debu-debu timbal (Pb) ke udara, dan jika debu itu terhisap oleh manusia dalam kadar yang tinggi menyebabkan beberapa enzim pertumbuhan tidak aktif. Akibatnya bagi anak-anak adalah berat badan berkurang serta perkembangan sistem syaraf lambat, sedangkan pengaruh keracunan timbal bagi orang dewasa adalah selera makan hilang, cepat lelah, dan iritasi saluran pernafasan.

Kini telah dikembangkan zat aditif untuk menaikkan mutu bensin yang bebas timbal (unleaded gasoline), yaitu metil tersier butil eter (MTBE). Fungsi MTBE disebut sama dengan fungsi TEL tetapi tidak banyak menghasilkan PbBr₂. Campuran bensin premium dengan MTBE disebut bensin Pertamax. Misalnya, Pertamax -92, artinya bensin premium dengan 20% MTBE dan angka oktannya 92.

Beberapa zat aditif lain yang digunakan untuk menaikkan angka oktan adalah oksigenat alkohol dan eter. Oksigenat alkohol yang telah dipakai, yaitu etanol (produk dari Amerika Serikat) dan campuran metanol dan tersier-butil alkohol (TBA) yang dikenal dengan nama axinol.