Komposisi Minyak dan Gas Bumi

Pertemuan 3Komposisi Minyak dan Gas BumiStruktur dan Komposisi Senyawa Hidrokarbon

Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi

Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKebanyakan senyawa-senyawa yang terkandung di dalam minyak dan gas bumi terdiri dari HIDROGEN dan KARBON sebagai unsur utamanya, yang disebut sebagai senyawa HIDROKARBON.

Selain senyawa HIDROKARBON sebagai penyusun utama dalam minyak dan gas bumi, terdapat senyawa-senyawa lain dalam jumlah sedikit terdiri dari unsur-unsur SULFUR, OKSIGEN, dan NITROGEN.Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKomposisi minyak mentah (crude oil) dan gas bumi adalah sebagai berikut:Unsur Jumlah (% berat)Hidrogen11,5 14,0Karbon83,5 87,0Sulfur0,1 3,0 Oksigen0,1 1,0 Nitrogen0,01 0,3

Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonUnsur-unsur lain yang terdapat dalam minyak dan gas bumi adalah unsur-unsur logam seperti: Vanadium (V)Besi (Fe)Nikel (Ni)Krom (Cr)Posfor (P)logam-lain jumlahnya < 0,03 % beratStruktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonOperasi pengilangan (refinary) dilakukan secara fisis berupa penguapan, fraksionasi, dan pendinginan dilakukan karena adanya sejumlah besar sifat-sifat hidrokarbon penyusun minyak dan gas bumi.

Operasi kimia seperti permurnian (treating) dan filtrasi dilakukan karena adanya unsur-unsur sulfur, oksigen, nitrogen dan dan sejumlah kecil senyawa hidrokarbon reaktif yang mungkin terikat dalam minyak dan gas bumi. Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonOperasi pengilangan (refinary) dilakukan secara fisis berupa penguapan, fraksionasi, dan pendinginan dilakukan karena adanya sejumlah besar sifat-sifat hidrokarbon penyusun minyak dan gas bumi.

Operasi kimia seperti permurnian (treating) dan filtrasi dilakukan karena adanya unsur-unsur sulfur, oksigen, nitrogen dan dan sejumlah kecil senyawa hidrokarbon reaktif yang mungkin terikat dalam minyak dan gas bumi. Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok Senyawa HidrokarbonParafin yang merupakan senyawa alkanaOlefin terdiri dari gugus alkena dan sikloparapinNaftena terdiri dari hidrokarbon cincin jenuhAromatik terdiri dari hidrokarbon cincin tak jenuhDiolefin terdiri dari dua ikatan rangkap tak jenuhAsetilen Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok senyawa parafin dengan karateristik sebagai senyawa sangat stabil dan mempunyai rantai lurus, seperti:MetanaEtanaPropanaButanaPentana, dan lain-lain

Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok senyawa olefin atau disebut juga etilen terdiri dari senyawa rantai lurus tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap menghubungkan dua atom karbon, seperti:EtenaPropenaButenaPentena, dan lain-lain.Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok senyawa naftena mempunyai rumus molekul yang sama dengan kelompok senyawa olefin, tetapi sangat besar perbedaan sifat-sifatnya.

Senyawa naftena adalah senyawa-senyawa yang mempunyai cincin atau melingkar jenuh, seperti: siklo propana, siklo pentana, siklo heksana, siklo heptana, dan lain-lain. Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok senyawa aromatik sering disebut sebagai kelompok senyawa benzena (merupakan senyawa kimia yang aktif). Merupakan senyawa tak jenuh yang berbentuk cincin atau rantai melingkar, seperti: BenzenaNaftalenaFenolAnilin, dan lain-lain.Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKelompok senyawa diolefin hampir sama dengan senyawa-senyawa olefin, kecuali dua atom hidrogen yang hilang, atau terdapat dua ikatan rangkap pada setiap molekulnya. Dua ikatan rangkap tersebut menyebabkan senyawa ini sangat aktif, cenderung membentuk polimer atau berkombinasi dengan molekul-molekul tak jenuh lainnya membentuk senyawa yang berat molekulnya lebih besar seperti getah minyak (gum)Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKlasifikasi minyak dan gas bumiSekitar 85 % dari semua minyak mentah (crude oil) di dunia diklasifikasikan menjadi 3 golongan yaitu:Minyak dasar aspal (asphaltic base) = MDAMinyak dasar parafin (parafinic base) = MDPMinyak dasar campuran (mixed base) = MDCStruktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonMinyak Dasar Aspal (MDA) mengandung sedikit lilin parafin dengan aspal sebagai residu utama. MDA sangat dominan mengandung aromatik.

Kandungan Sulfur, Oksigen dan Nitrogen relatif lebih tinggi dibandingkan minyak dasar lainnya. MDA sangat cocok untuk memproduksi gasolin berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal. Fraksi ringan dan menengah mengandung naftena yang tinggi.Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonMinyak Dasar Parafin (MDP) mengandung sangat sedikit aspal sehingga sangat baik untuk memproduksi lilin parafin, minyak pelumas motor, dan kerosin dengan kualitas tinggi

Minyak Dasar Campuran (MDC) mengandung sejumlah lilin dan aspal secara bersamaan. Produk yang dihasilkan dari minyak dasar ini kualitasnya lebih rendah dibandingkan dengan kedua minyak dasar lainnya ( MDA dan MDP). Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonTabel 1. Sifat-sifat Umum Minyak Mentah

NoSifat-Sifat UmumMDPMDA1Berat Jenis, APITinggi Rendah 2Kandungan NaftaTinggi Rendah 3Bilangan Oktan NaftaRendah Tinggi 4Bau (Odor) NaftaManis Masam 5Kecenderungan Asap KerosinRendah Tinggi 6Kecenderungan Ketukan Minyak DiselRendah Tinggi 7Titik Tuang PelumasTinggi Rendah 8Kandungan Minyak PelumasTinggi Rendah 9Indek Viskositas PelumasTinggi Rendah Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonKlasifikasi minyak didasarkan pada:Klasifikasi Menurut Sifat PenguapanMinyak Ringan (light oil) mengandung komponen ringan > 50 % beratMinyak Sedang (medium oil) mengandung komponen ringan 20 50 % beratMinyak Berat (heavy oil) mengandung komponen ringan < 20 % berat

Struktur dan Komposisi Senyawa Hidrokarbonb. Klasifikasi Menurut Kadar SulfurMinyak Bumi Kadar Sulfur Tinggi (high sulfur oil) mengandung sulfur < 2 % beratMinyak Bumi Kadar Sulfur Sedang (medium sulfur oil) mengandung sulfur 0,1 2 % beratMinyak Bumi Kadar Sulfur Rendah (low sulfur oil) mengandung kadar sulfur < 0,1 % berat Struktur dan Komposisi Senyawa Hidrokarbonc. Klasifikasi Berdasarkan Berat JenisMinyak Ringan: berat jenis < 0,835 Minyak Sedang: nerat jenis 0,835 1,865Minyak Berat :> 1,86

d. Klasifikasi Berdasarkan Faktor KarakteristikParafin: K = 12,1 13,0Intermediate: K = 11,5 12,1Naftenik: K = 10,5 11,5Aromatik : K = 9,8 10,5

Struktur dan Komposisi Senyawa HidrokarbonTabel 2. Susunan Hidrokarbon Fraksi/Produk Minyak dan Gas Bum

Fraksi/ ProdukJarak Didih, CJlmh Atom KarbonGas - gas< 30C1 C4Gasolin 30 210C5 C12Nafta 100 200 C8 C12 Kerosin dan Avtur150 250 C11 C13 Disel dan Fuel Oil160 400 C13 C17 Gas-Oil220 345 C17 C20 Fuel-Oil berat315 540C20 C45 Atm. Residu450> C30Vaccum Residu> 615> C60Tugas I-1Tuliskan rumus kimia dan rumus bangun (menampilkan ikatan C dan H) senyawa alkana dan alkena C1-C10.Tuliskan rumus kimia dan rumus bangun siklopropana, sikloheksana, sikloheptana.Tuliskan rumus kimia dan rumus bangun benzena, naftalena dan fenol.Tuliskan rumus kimia dan rumus bangun 3 senyawa kelompok diolefin

Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Seyawa pengotor yang tidak diinginkan dalam minyak dan gas bumi adalah senyawa sulfur (belerang) yang terkandung dalam minyak mentah maupun didalam produk akhir atau fraksi-fraksinya.

Tipe senyawa sulfur yang sering dijumpai dalam minyak bumi adalah hidrogen sulfida (H2S), merkaptam (terdiri dari metil dan benzil merkaptam), metil sulfida dan normal butil sulfida, metil disulfida, sulfida-sulfida siklis, alkil sulfat, asam sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofena.Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Senyawa-senyawa sulfur dianggap sebagai pengotor dan pengganggu karena:bersifat korosifberbau tidak enak atau merangsangmudah meledak Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Korosi karena adanya sulfur dalam jumlah sedikit pada produk akhir karena produk-produk tersebut dipakai pada suhu rendah, karena pada suhu tersebut terdapat beberapa senyawa yang korosi terhadap logam-logam komersial.

Senyawa-senyawa sulfur yang mempunyai titik didih rendah cenderung terkonsentrasi di dalam gasolin pada waktu proses pengolahannya (proses distilasi). Sifat korosif sulfur jarang terdapat pada produk yang mempunyai titik didih tinggi, kecuali kadangkadang dalam kerosin.

Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Bau yang menjengkelkan terdapat pada senyawa-senyawa yang mempunyai titik didih rendah atau senyawa-senyawa sulfur dalam bentuk gas seperti hidrogen sulfida, sulfur dioksida (keluar melalui cerobong asap), merkaptam mempunyai atom karbon 6 buah (titik didih sekitar 400 F), sulfida sampai dengan 8 atom karbon (titik didih sekitar 350 F) dan metil disulfida (titik didih sekitar 243 F).Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Bau tidak akan menjengkelkan bagi produk-produk yang mempunyai titik didih tinggi atau produk-produk yang bersih (sweetened products), kecuali pada beberapa gasolin yang mengandung sulfur sangar tinggi.

Persentase sulfur dalam minyak mentah bervariasi mulai dari nol unyuk minyak mentah yang mempunyai oAPI tinggi sampai 7,5 % dalam minyak mentah berat. Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Senyawa OksigenMinyak mengandung oksigen dalam bentuk: asam-asam naftenik FenolAsam karbonatAspal Resin

Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Kandungan oksigen dalam minyak bumi tidak lebih dari 3 %. Dalam fraksi yang mempunyai titik didih rendah akan dijumpai fenol dan asam katbolik dalam jumlah yang sangat kecil.

Minyak yang mengandung hidrokarbon naftenik tinggi biasanya mengandung asam naftenik tinggi. Jumlah asam naftenik yang ada didalam fraksi gas-oil adalah maksimum dengan berat jenis 0,96 1,0. Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Asam-asam naftenik larirut dalam alkohol dan produk-produk minyak dan tidak larut dalam air. Asam ini berbentuk cair dengan bau yang tak sedap dan menyebabkan korosi terhadap logam-logam seng, timah putih, tembaga dan besi. Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Senyawa NitrogenNitrogen yang ada dalam minyak adalah dalam bentuk senyawa basa seperti piridin, piridin yang ter-hidrogenasi, dan sebagainya.

Komposisi minyak yang mengandung senyawa tidak diketahui, tetapi mempunyai berat jenis 1,0 dan mempunyai bau sangat tidak sedap. Senyawa Pengotor dalam Minyak dan Gas Bumi Senyawa-senyawa lain yang terkandung dalam minyak adalah asphalten dan resin yang terdiru dari resin netral, asam-asam asphalten dan asphaltenik dan anhidridanya. Resin netral dapat berbentuk cairan, setengah padat dan jkadang-kadang berbentuk padatan.

Resin-resin tersebut membentuk larutan yang berwarna coklat dan hitam. Resin netral larut dalam minyak, eter, benzena, khloroform, karbon disulfida, gasolin, dsb, berat jenis > 1,0. Komposisi kimia minyak yang mengandung resin dan asphalten adalah hidrokarbon aromatik, naften dan parafin. Tuliskan rumus kimia dan rumus bangun senyawa metil dan benzil merkaptam, metil sulfida dan normal butil sulfuda, metil disulfida, alkil sulfat, asam sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofena.Tuliskan faktor penyebab senyawa=senyawa sulfur disebut sebagai senyawa pengotor dalam minyak dan gas bumi.Tuliskan senyawa pengotor (selain senyawa-senyawa sulfur) dalam minyak dan gas bumi.Tugas I-2