PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Terbentuknya Minyak Bumi Kompetensi dasar indikator Pembentukan minyak bumi dan gas alam Komponen utama Pengolahan minyak bumi Bensin

Indikator Menjelaskan proses pembentukan minyak bumi dan gas alam Menjelaskan komponen-komponen utama penyusun minyak bumi Menafsirkan bagan penyulingan bertingkat untuk menjelaskan dasar dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi Membedakan kualitas bensin berdasarkan bilangan oktannya.

Kompetensi Dasar Mendeskripsikan proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya

PETROLEUM NATURAL GAS

1. Teori Biogenesis (Organik) Macqiur (Perancis, 1758) dan M.W. Lamanosow (Rusia, 1763) mengemukakan bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian didukung oleh ilmuan lainnya, yang juga menyatakan bahwa, “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

Pembentukan Minyak Bumi, Dan Gas Alam Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lampau. Sisa-sisa organisme itu mengendap didasar lautan, kemudian ditutupi lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik itu dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.

Diuraikan Bakteri anaerob Organisme Mati ± 150 Juta Tahun Mengendap Ditutup Lumpur Membentuk Batuan Diuraikan Bakteri anaerob Minyak dan Gas PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

2. Teori Abiogenesis (Anorganik) Minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi (Mandeleyev, 1877). Di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 dan membentuk asitilena. (Barthelot, 1866) 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 PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

B. Compiler of petroleum Alifatic Group Alkana start from short chain until long chain and stright chain or branch chain. Most componen found in n-oktana or isooktana(2,2,4-trimetil pentana) CH3 CH2 CH3 CH CH3 C CH3 CH3 Gugus Bangun Isooktana PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

B. Compiler of petrolium 2 Alisiclic Group Sikloalkana, alkana that has close chain or siklik, like siklopentana and sikloheksana. Sikloalkana is the biggest componen after alifatik group. H2 H2 C C H2 H2 H2 H2 C C C C C C C C H2 H2 H2 H2 C H2 siklopentana sikloheksana PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

B. Compiler of petrolium 3. Aromatic Group hidrocarbon compound have hexagonal siklik double bound (benzena and the derivative) H CH H H CH CH H H CH CH H CH Benzena PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Senyawa aromatik = senyawa carbon heksagonal dengan ikatan rangkap terkonjugasi dan dapat beresonansi Senyawa benzena C6H6 PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Komponen Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N). PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Komponen-Komponen Utama Penyusun Minyak Bumi dan Gas Alam Alkana Sikloalkana Hidrokarbon Aromatik Alkena Senyawa karbon yang mengandung oksigen, sulfur dan nitrogen (OSN) Gas Alam Metana Etana Propana Butana Karbon dioksida Hidrogen Sulfida

Cara Menemukan Minyak Bumi Daratan PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Pencarian Minyak Bumi di Laut PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Persamaan Helmholtz PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Proses Pengambilan mencari keberadaan minyak bumi yang berada di bawah tanah daratan maupun laut. pembuatan sumur (well-construction), yang meliputi : pemboran (drilling), memasang tubular sumur (casing) dan penyemenan (cementing). Proses completion untuk membuat sumur siap digunakan. Proses ini meliputi : perforasi yaitu pelubangan dinding sumur; pemasangan seluruh pipa-pipa dan katup produksi beserta asesorinya untuk mengalirkan minyak dan gas ke permukaan; pemasangan kepala sumur (wellhead atau chrismast tree) di permukaan; pemasangan berbagai peralatan keselamatan, pemasangan pompa kalau diperlukan, dsb. Selanjutnya well-evaluation untuk mengevaluasi kondisi sumur dan formasi di dalam sumur. Mengambil minyak bumi tersebut dengan alat tertentu, dan mengolah minyak mentah tersebut untuk dapat digunakan. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Gambar kilang minyak bumi PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PENGOLAHAN MINYAK BUMI Minyak bumi yang telah dipisahkan dengan gas alam Disebut minyak mentah. Dibedakan menjadi : Minyak Mentah Ringan (Light Crude Oil) Mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan encer (viskositas rendah) Minyak Mentah Berat (Heavy Crude Oil) Mengandung kadar logam dan belerang tinggi,memiliki viskositas tinggi Minyak mentah berat merupakan campuran kompleks dengan komponen utama alkana, dan sebagian kecil alkena, alkuna, alkuna, aromatik dan senyawa organik. Pemisahan komponen ini berdasarkan perbedaan titik didih. Proses ini disebut destilasi bertingkat. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK DISTILASI BERTINGKAT Minyak mentah dipisahkan kedalam fraksi-fraksi Yaitu kelompok yang memiliki titik didih tertentu. Prosesnya: Minyak mentah dipanaskan kemudian uap dialirkan kebagian bawah menara destilasi -Dalam menara uap melalui tray (pelat) -Terjadi perpindahan massa dan panas sehingga komponen terpisah. Dalam perjalanannya uap akan terkondensasi. -Uap kemudian didinginkan sehingga menjadi cair. -Fraksi dengan titik didih tinggi akan terkondensasi dibawah menara, sedangkan uap dengan TD rendah terkondensasi diatas menara PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

FRAKSI-FRAKSI DALAM MINYAK BUMI PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK LPG  gas CH4 s/d C4H10 dalam ruang diberi tekanan tinggi sehingga berubah fasanya menjadi cair. Tabung LPG memiliki tekanan tinggi sehingga jika di jarum tabung terbuka cairan akan keluar dan menjadi gas Tabung gas terasa dingin karena cairan dalam tabung bersuhu rendah  embun  karat besi Avtur (Aviation Turbine Fuel) adalah minyak tanah dengan spesifikasi yang diperketat, terutama mengenai titik nyala (flash point) dan titik beku (melting point). (Titik nyala 38oC titik leleh -47oC) PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Aviation Gasoline (AVGAS)= bensol = bahan bakar dari fraksi minyak tanah yang dirancang sebagai bahan bakar pesawat terbang yang menggunakan mesin yang memiliki ruang pembakaran internal (Internal Combustion Engine), AVGAS merupakan suatu campuran komponen-komponen yang berasal dari minyak mentah dengan hidrokarbon sintetik yang di blending dengan additive tertentu yakni unsur/bahan kimia seperti tetraethyl lead, inhibitors dan dyes dalam jumlah kecil. Grade AVGAS yang disediakan oleh PERTAMINA Aviation di Indonesia adalah AVGAS 100/130. Serupa dengan bensin yang merupakan bahan bakar untuk mesin piston, AVGAS memiliki sifat sangat mudah menguap dan sangat mudah terbakar pada temperatur normal. AVGAS harus memiliki titik beku (freeze point) maksimum -58°C dan memiliki kandungan Sulfur maksimum 0.05 % m/m. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Jumlah atom C tiap molekul No Fraksi minyak bumi Jumlah atom C tiap molekul Titik didih (oC) Kegunaan umum 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. gas (LPG) petrolium eter (ligroin) naphta avgas (plane fuel) bensin (gasoline) avtur (jet fuel) minyak tanah (kerosin) solar (diesel oil) minyak pelumas parafin/lilin/wax minyak bakar (MFO) aspal/bitumen/residu C1 – C4 C4 – C6 C5 – C7 C5 – C8 C5 – C10 C8 – C10 C11 – C18 C14 – C20 C20 – C50 C40 – C60 C20 – C70 C70 keatas di bawah 0 (gas) 30 – 50 (cair) 50 – 90 (cair) 35 – 100 (cair) 40 – 120 (cair) 85 – 150 (cair) 100 – 170 (cair) 150 – 270 (cair) 230 – 300 (cair) diatas 250 (padat) diatas 300 (hitam kental) diatas 350 (hitam padat) bahan bakar, sumber hidrogen pelarut, dry cleaning, petrokimia pelarut, dry cleaning, aditif bensin bahan bakar pesawat ringan bahan bakar motor/mobil bahan bakar pesawat jet bahan bakar, penerangan bahan bakar truk, bus, kereta api pelumas mesin malam batik, lilin, penerangan bahan bakar kapal, indutri/pabrik pelapis jalan, bahan anti air PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Fraksi Jumlah atom C Rentang titik didih (°C) Kegunaan GAS RINGAN Metana dan etana Olefin (alkena) Propana dan butana C1 – C4 C1 – C2 C2 – C4 C3 – C4 ~ 20 < 20 Bahan bakar (LNG) Alkohol, karet, plastik Bahan bakar (LPG) GASOLIN Petroleum eter Bensin Nafta C5 – C11 C5 – C6 C6 – C8 C8 – C11 20 – 200 30 – 60 60 – 100 100 – 200 Bahan bakar, pelarut Bahan bakar motor, pelarut Pelarut KEROSIN (minyak tanah) C12 – C15 200 – 300 MINYAK DIESEL (solar C15 – C18 280 – 380 Bahan bakar mesin berat MINYAK PELUMAS C16 – C20 300 – 400 Pelumas mesin VASELIN C18– C22 380 Pelumas, farmasi, pelapis kedap air LILIN PARAFIN C20– C30 Titik leleh: 50 – 60 Lilin penerang, pelapis kedap air ASPAL > C50 - Cat, aspal, dll KOKAS Metalurgi, elektroda, dll PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Fraksi Ukuran molekul Titik didih (C) Kegunaan Gas Eter petroleum Bensin (gasoline) Kerosin minyak diesel/ solar Minyak pelumas Parafin Aspal C1 – C5 C5 – C7 C5 – C12 C9– C14 C16–C18 C18-C20 C20-C22 C25 > -160 – 30 30 – 90 40-70 180 – 250 250 -300 300 > Bahan bakar (LPG), sumber hidrogen Pelarut, dry cleaning Bahan bakar motor Bahan bakar mesin diesel, bahan bakar industri, untuk cracking Pelumas Membuat lilin, dan lain-lain Bahan bakar dan untuk pelapis jalan raya PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK PROSES KONVERSI Memperoleh fraksi – fraksi dengan kuantitas dan kualitas sesuai dengan permintaan pasar Perengkahan (cracking) Pemecahan molekul besar menjadi molekul – molekul kecil ex : perengkahan fraksi berat minyak bumi menjadi bensin, kerosin dll Reforming Bertujuan mengubah struktur molekul rantai lurus menjadi rantai bercabang/aromatik ex : rantai lurus C5 – C6 diubah menjadi bensin Alkilasi Penggabungan molekul – molekul kecil menjadi molekul besar Coking Perengkaahn fraksi residu padat menjadi fraksi minyak bakar dan hidrokarbon intermediat. Dalam proses ini dihasilkan kokas (coke) PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK PEMISAHAN PENGOTOR fraksi – fraksi mengandung berbagai pengotor,antara lain senyawa organik,S,N,O, air,logam dll. Dipisahkan dengan melewatkan pada : Menara asam sulfat Memisahkan hidrokarbon tidak jenuh, senyawa nitrogen, oksigen, aspal dll. Menara absorpsi Mengandung agen pengering untuk memisahkan air Scrubber Memisahkan belerang atau senyawa belerang PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK BENSIN Merupakan bahan bakar transportasi yang memegang peranan penting dalam perekonomian dunia. Oleh karena bensin hanya terbakar dalam fase fase uap, maka bensin harus diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder mesin kendaraan. Pembakaran bensin yang diinginkan adalah menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. Alkana rantai bercabang/aromatis dalam bensin seperti iso oktana tidak terlalu mudah terbakar. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK BENSIN PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK a Motor empat langkah (four stroke) Langakah pertama (Langkah hisap): pada saat langkah ini, katub hisap terbuka dan katub buang tertutup. Piston bergerak dari posisi titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB) yang disertai dengan proses pemasukan bahan bakar melalui katup hisap. Langkah kedua (Langkah kompresi): katub hisap dan katub buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) menujutitik mati atas (TMA) yang disertai dengan proses kompresi terhadap campuran bahan bakar-udara, sehingga tekanan dan temperatur meningkat hingga mencapai titik nyala elektroda busi. Sesaat sebelum mencapai titik mati atas, busi menyala. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Langkah ketiga (Langkah ekspansi/Langkah kerja): katup hisap dan katup buang masih tertutup. Nyala api pada busi membakar bahan bakar sehingga berubah phasa menjadi gas bertekanan tinggi, kemudian gas ber-ekspansi, sehingga piston terdorong dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB), hingga tekanan dalam ruang bakar menurun. Langkah keempat (Langkah buang): katup hisap tertutup dan katup buang terbuka, piston medorong sisa pembakaran keluar dari ruang bakar melalui katup buang. Pembilasanpun terjadi hingga torak mencapai titik mati atas PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK b Motor dua langkah (two stroke) Langkah pertama (langkah kompresi): torak bergerak dari titik mati bawah (TMB) menuju titik mati atas (TMA) dan melakukan proses kompresi pada campuran bahan bakar-udara yang telah berada dalam ruang bakar. Langakah kedua (langkah kerja): torak berada pada posisi titik mati atas (TMA) dan akibat proses pembakaran bahan bakar, terbentuk gas dengan tekan dan temperatur tinggi, sehingga gas mengalami ekspansi yang mendorong torak menuju titik mati bawah (TMB) dan disertai dengan pelepasan energi (kerja). Pada saat torak berada pada TMB, campuran udara dan bahan bakar masuk ke ruang bakar sekaligus melakukan proses pembilasan, yakni mengganti sisa gas buang yang terdapat dalam ruang bakar dengan bahan bakar baru. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Bensin (petrol atau gasolin) Jenis bensin Premium premix Pertamax Pertamax plus Mutu bensin, dinyatakan dengan bilangan oktan. Zat aditif pada bensin TEL (tetra ethyl lead) MTBE (methyl tertiery buthyl ether) PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK ANGKA OKTAN Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana,n-oktana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagi ketukan (knocking) Alkana rantai bercabang/aromatis dalam bensin seperti iso oktana tidak terlalu mudah terbakar. Oleh karena itu, bensin dengan kualitas baik harus lebih banyak mengandung lebih banyak rantai bercabang/aromatik dibanding rantai lurus. Kualitas bensin ini dinyatakan dengan ANGKA OKTAN PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK ANGKA OKTAN Merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu bensin terbakar dalam ruang pembakaran. Nilai oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana karena memberikan ketukan terbanyak. Nilai oktan 100 untuk isooktana karena memberikan ketukan paling kecil Ex : suatu campuran 30 % n-heptana dan 70 % isooktana akan mempunyai bilangan oktan : = (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70 PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Bilangan oktan Bilangan oktan merupakan nilai mutu bensin yang dikaitkan dengan jumlah ketukan yang ditimbulkan pada mesin pada saat pembakaran terjadi. Dua jenis senyawa pembanding untuk menentukan nilai oktan adalah: Isooktana menghasilkan ketukan sedikit diberi nilai oktan 100 n-heptana menghasilkan ketukan paling banyak diberi nilai oktan 0 Pertamax mempunyai nilai oktan 92, berarti mutu bahan bakar setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Pertamax mempunyai nilai oktan 92, berarti mutu bahan bakar setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. Atau efisiensi pembakaran pertamax tersebut setara dengan bensin (standar) yang memiliki isooktana 92% dan n heptana 8%. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Zat aditif pada bensin TEL  Pb(C2H5)4  bahaya PbO(s) partikel padat Atau jika bensin ditambah C2H5Br dihasilkan PbBr2(g) dapat terhirup melalui pernafasan dan akan terakumulasi dalam otak (anak-anak) PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK MTBE (metil tersierbutil eter)  CH3-O-C(CH3)3  bersifat karsinogen (penyebab kanker) jika terjadi kebocoran dalam tangki penyimpanan (SPBU) MTBE dapat bercampur dengan sumber air. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Dampak Pembakaran Bensin Bagi lingkungan CO Pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna Bersifat racun CO2 Pembakaran bahan bakar Pemanasan global NOx Pembakaran bahan bakar pada suhu tinggi dimana nitrogen ikut teroksidasi  Hujan asam Pb Penggunaan aditif bensin yang mengandung timbal Timbal beracun PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

ASAP BUANGAN KENDARAAN BERMOTOR GAS KARBON DIOKSIDA (peningkatan suhu bumi atau pemanasan global) GAS KARBON MONOKSIDA (bereaksi dengan Hb,mengakibatkan sakit kepala,gangguan pernafasan serta kematian) OKSIDA BELERANG (gangguan pernafasan,rusaknya jaringan,bahaya hujan asam) OKSIDA NITROGEN (berkurangnya daya pandang,iritasi mata,membuat tanaman layu) BUTIRAN (PARTIKULAT) (menganggu daya pandang,memperbesar bahaya asap berkabut,mengganggu pernafasan) PARTIKEL TIMAH HITAM (mudah lelah,depresi,kerusakan otak,ginjal dan hati) PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK Membuat Barang Jadi Pengolahan minyak mentah<crude oil> dapat dilakukan dengan melalui destilasi bertingkat, yang di dasarkan pada perbedaan titik didih. Hasil destilasi ada 2,yaitu: Destilat = cairan hasil destilasi seperti petroleum eter, bensin ,nafta dan solar Residu = padatan sisa destilasi seperti plumas , vaselin ,lilin , aspal. PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK

Produk-Produk Industri Petrokimia Pupuk Obat-Obatan Alat Rumah Tangga Plastik Serat Sintetik Pestisida Detergen Dll PETROLEUM and Natural Gas By Farid SMA N 1 YK