RSS

Petroleum Refining…

02 Jan

Petroleum refineries are marvel of modern engineering. Within them a maze of pipes, distillation columns, and chemical reactor turn crude oil into valuable product. Large refineries cost billions of dollars, employ several thousand worker, operate around the clock, and occupy the same area as several hundred footbal stadium. In the state there are about 300 refineries that can process anywhere between 40 and 40.000 barrell of oil a day. These refineries turn out gassoline and chemical feed stocks that keep the country running. (Pafko, 2000)

Minyak bumi telah dikenal luas penggunaannya bahkan sebelum dimulainya sejarah. Bangsa Mesir menggunakan aspal alam untuk melapis piramida dan muminya. Bangsa Babilonia (Irak), Assyria dan Persia telah menggunakan aspal alam untuk melapisi jalan raya dan merekatkan batu bangunan. Perahu di sepanjang sungai Euprat juga dilapisi oleh aspal untuk mencegah kebocoran. Bangsa China menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar untuk memanaskan batu garam yang diperoleh di penambangan garam. Bangsa Indian Amerika menggunakan komponen minyak sebagai cat, bahan bakar dan obat.
Selama ribuan tahun, minyak hanya diperoleh dari rembesan yang muncul ke permukaan sampai akhirnya pada tahun 1859, dilakukan pemboran pada kedalaman 30 meter di Pennsylvania oleh Seneca Oil Company di Amerika.


Pemurnian awal terhadap minyak tercatat pertama kali dilakukan pada tahun 1860 yang dilakukan oleh 15 tempat pemurnian. Masih bersifat sederhana, pemurnian hanya dilakukan dalam sebuah ketel dari drum besar dengan tabung panjang sebagai pendinginnya dan menghasilkan 1 hingga 100 barrel per hari. Batubara digunakan sebagai bahan bakar. Hasil utamanya adalah kerosene sebanyak 75%, yang pada waktu itu populer digunakan sebagai minyak lampu dan sisanya sebagai nafta dan tar dibuang begitu saja.
Minyak bumi terdiri atas campuran kompleks hidrokarbon. Pemurnian kemudian harus dilakukan untuk meningkatkan nilai guna dan nilai jual yang diawali dengan penghilangan garam dan air. Pemurnian selanjutnya dilakukan menggunakan reaktor kimia untuk menghasilkan lebih banyak produk yang sesuai dengan permintaan.
Pemurnian dapat dibagi ke dalam empat proses utama sebagai lanjutan proses destilasi awal yang menghasilkan beberapa fraksi. Proses tersebut adalah catalytic reforming, alkilasi, catalytic cracking dan hydroprocessing. Empat proses ini menjadi pilar utama dalam sistem pemurnian minyak bumi.

1. Catalytic Reforming
Proses ini menghasilkan bensin dengan nilai oktan yang tinggi untuk mesin kendaraan. Nilai oktan berkisar dari 0 untuk heptane sampai 100 untuk 2,2,4-trimethylpentane. Nilai oktan perlu ditingkatkan untuk menghilangkan proses knocking pada sistem pembakaran dalam mesin.
Bahan baku bensin bersama nafta dipanaskan pada 500˚C dan dialirkan pada suatu rangkaian reaktor katalitik. Karena reaksi yang menghasilkan produk beroktan tinggi bersifat endotermis, sebuah pemanas dipasang untuk menjaga reaktor agar tetap berada pada suhu yang sesuai.
Katalis yang digunakan dalam proses ini adalah platina dalam alumina. Walaupun secara teoretis katalis dilepaskan kembali pada akhir reaksi, tetapi pada suatu saat dapat kehilangan kapasitas katalitiknya. Untuk tujuan regenerasi, maka rangkaian dibuat sedemikian rupa hingga dapat dibongkar pasang untuk memudahkan proses pengaktifan kembali.
Selain untuk meningkatkan nilai oktan bensin, proses ini juga digunakan untuk menghasilkan senyawaan aromatik untuk industri kimia. Pada proses, terjadi peristiwa isomerisasi disertai dengan pembentukan rantai ganda dengan pelepasan hidrogen.
2. Alkilasi
Alkilasi merupakan proses lain untuk menghasilkan bensin beroktan tinggi. Reaksi yang terjadi memerlukan katalis asam (asam sulfat atau asam fluorida) pada suhu rendah 1 sampai 40˚C dan pada tekanan rendah 1 sampai 10 atmosfer. Campuran yang digunakan mengandung sekitar 50% asam yang menyebabkan memiliki sifat korosif.

3. Fluidized Catalytic Cracking
Cracking merupakan istilah yang digunakan dalam proses pemecahan molekul hidrokarbon rantai panjang menjadi molekul lebih kecil dengan kegunaan lebih. Proses cracking dapat dilakukan dengan atau tanpa katalis.
Proses tanpa katalis dilakukan pada suhu sekitar 750 sampai 900˚C. Proses dipicu oleh kenaikan nilai entropi, dan pembentukan radikal bebas tak bermuatan yang bereaksi satu sama lain.

Pemecahan hidrokarbon terjadi secara acak dengan beberapa diantaranya merupakan molekul dengan ikatan ganda.
Catalytic cracking sesuai dengan namanya memerlukan katalis dalam proses pemecahan rantai, mengambil molekul rantai panjang hidrokarbon dan menguraikannya menjadi satuan rantai yang lebih pendek. Reaksi yang terjadi sangat endotermis dan memerlukan panas dalam jumlah yang tinggi.
Masalah lain yang terjadi adalah cepatnya terjadi kejenuhan pada katalis alumina dan silika yang digunakan karena pembentukan jelaga dipermukaan katalis. Dengan menggunakan sistem mengalir, katalis dapat secara perlahan diangkat dan dimasukkan ke dalam sistem regenerasi katalis untuk dibakar. Regenerasi katalis model ini terjadi secara sinambung.
Sistem ini memiliki keuntungan tambahan karena panas yang dibebaskan dari proses regenerasi yang bersifat eksotermis dapat digunakan untuk memanaskan kembali reaktor.
Hidrokarbon dicampurkan dengan serbuk katalis yang sangat halus. Jenis katalis yang paling sering digunakan untuk masa sekarang adalah zeolit yang merupakan komplek alumina silikat. Zeolit lebih efisien bila dibandingkan dengan mencampurkan alumina dan silikat secara terpisah.
Seluruh campuran kemudian dialirkan seperti halnya cairan melalui suatu tempat pada temperatur sekitar 500˚C. Campuran yang bersifat seperti cairan menyebabkan metode ini dinamakan Fluidized Catalytic Cracking. Salah satu reaksi yang mungkin untuk hidrokarbon C15H32 misalnya:

Bagan berikut menunjukkan reaksi pemecahan pada rantai hidrokarbon. Diawali dengan pengaktifan oleh katalis zeolit, pemecahan kemudian dilakukan terhadap rantai panjang hidrokarbon.
4. Hydroprocessing
Hydroprocessing meliputi dua topik utama yaitu hydrocracking dan hydrotreating.
Hydrotreating menyertakan penambahan hidrogen ke dalam molekul tanpa memecah molekul menjadi molekul yang lebih kecil. Terjadi pada suhu sekitar 325˚C dan tekanan 50 atmosfer. Banyak katalis digunakan dalam proses kerja hydrotreating, seperti: nikel, paladium, platina, kobal, dan besi.
Hydrocracking memecah molekul menjadi lebih kecil. Proses terjadi pada suhu di atas 350˚C pada tekanan 200 atmosfer. Diperlukan waktu sekitar satu jam untuk berjalannya hydrocracking karena sifat reaksinya yang lambat.

SIMPULAN

Penggunaan minyak bumi dan produknya menyebabkan dikembangkannya bermacam teknologi pengolahan minyak dengan berbagai macam cara. Semua usaha ini bertujuan untuk pemanfaatan secara maksimal terhadap minyak bumi dan komponennya dengan metode yang efektif, efiesien dan ekonomis.

PUSTAKA

Clark, Jim. 2002. Catalysts In The Petrochemical Industry. http://www.chemguide.co.uk. Diambil 17 Mei 2005.

Clark, Jim. 2003. Cracking Alkenes. http://www.chemguide.co.uk. Diambil 17 Mei 2005.

Pafko, Wayne. 2000. Petroleum: Origin of The Industry. http://www.pafko.com/history/h_petro.html. Diambil 17 Mei 2005

Pafko, Wayne. 2000. Petroleum: Modern Refining. http://www.pafko.com/history/h_refine.html. Diambil 17 Mei 2005

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 2 Januari 2011 in Chemistry

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: