7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
1/255
PUSAT PENDIDKAN DAN PELATIHAN MINYAK DAN GAS BUMI
(PUSDIKLAT MIGAS)
C E P U
disusun oleh:
Ir. Kardjono SA, MT
PROSES PENGOLAHAN
MINYAK DAN GAS BUMI
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
2/255
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
i
KATA PENGANTAR
Menyadari akan pentingnya catatan materi perkuliahan di dalam kegiatan proses
belajar-mengajar, maka dengan memanjatkan puji syukur dihadapan Tuhan Yang
Maha Esa, penulis telah menyelesaikan penyusunan satu buah catatan lagi untuk
yang kesekian kalinya sebagai sajian materi perkuliahan dalam bidang studi
Pengetahuan Industri Migas dan Aplikasinya yang terfokus pada Proses
Pengolahan Migas. Di dalam catatan ini penulis mencoba menguraikan
dasar-dasar berbagai macam proses pengolahan migas secara garis besar.
Kepada para pembaca saya harapkan memaklumi akan segala kekurangan yang
ada pada tulisan ini, dan dengan senang hati jika kiranya sumbang saran dari para
pembaca dapat saya terima sebagai bahan untuk penyempuranaannya.
Mudah-mudahan tulisan yang sederhana ini dapat memberikan manfaat dan dapat
dikembangkan terutama oleh para mahasiswa yang ingin mempelajari bidang
studi ini.
Cepu, Juli 2006
Penyusun,
Ir. Kardjono SA, MT
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
3/255
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
4/255
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
5/255
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
6/255
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
v
1. U M U M 96
2. MACAM-MACAM PROSES EKSTRAKSI 98
2.1. Ekstraksi Edeleanu 99
2.2. Ekstraksi Furfural 100
2.3. Ekstraksi Udex 101
2.4. Ekstraksi Propane Deasphalting 102
2.5. Distilasi Ekstraktif 104
3. KESETIMBANGAN DALAM EKSTRAKSI 105
4. NERACA MASSA 110
BAB 7: ABSORPSI 114
1. U M U M 114
2. PRINSIP OPERASI ABSORPSI 115
3. MACAM-MACAM PROSES ABSORPSI 115
4. HYDROGEN SULFIDE REMOVAL 117
4.1. Amine Process 118
4.2. Sodium Carbonate Process 120
4.3. Jenis Proses yang lain 122
4.3.1. Potasium Carbonate Process 122
4.3.2. Iron Oxide Process 123
4.3.3. Sodium Phenolate Process 123
4.3.4. Tripotassium Phosphate Process 123
5. CARBON DIOXIDE REMOVAL 124
6. ABSORPSI DAN STEAM STRIPPING 124
6.1. Prinsip Dasar Absorpsi 124
6.2. Prinsip Dasar Steam Stripping 130
BAB 8: ADSORPSI 135
1. U M U M 135
2. PRINSIP OPERASI ADSORPSI 136
3. MACAM-MACAM ADSORBENT 137
3.1. Activated Carbon 137
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
7/255
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
vi
3.2. Non-Activated-Carbon 138
3.3. Sifat-Sifat Granular Activated Carbon 140
4. MACAM-MACAM ADSORPSI 142
4.1. Adsorpsi Fisika 142
4.2. Adsorpsi kimia 142
5. ADSORPSI ISOTHERMIS (FREUNDLICH) 143
6. ANALISA TIME SERIES (TREND) 145
6.1. Hal-hal yang harus diperhatikan 145
6.2. Cara-cara menentukan trend 145
6.3. Menentukan Kurva Regresi 147
BAB 9: KRISTALISASI 153
1. U M U M 153
2. STRUKTUR KRISTAL 153
2.1. Cubic Structures 155
2.2. Closest Packing 156
2.3. Sistem Kristal 157
3. KESETIMBANGAN FASE 161
4. PROGRESSIVE FREEZING 163
5. METODA KRISTALISASI 164
BAB 10: CRACKING 166
1. U M U M 166
2. THERMAL CRACKING 166
2.1. Thermal Cracking Unit 168
2.2. Visbreaking 172
2.3. Coking 174
2.3.1. Delayed Coking 175
2.3.2. Fluid Coking 176
3. CATALYTIC CRACKING AND CATALYSIS 178
3.1. Fixed-Bed Catalytic Cracking 189
3.2. Moving-Bed Catalytic Cracking 190
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
8/255
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
vii
3.3. Fluid Catalytic Cracking (FCC) 194
3.4. Model IV Fluid Catalytic Cracking 197
3.5. UOP Fluid Catalytic Cracking 199
3.6. Texaco Fluid Catalytic Cracking 201
3.7. Gulf Catalytic Cracking 203
3.8. Kellogg Heavy Oil Cracker (HOC) 203
3.9. Hydrocracking 206
BAB 11: REFORMING 210
1. U M U M 210
2. THERMAL REFORMING 210
3. CATALYTIC REFORMING 213
3.1. Katalis 216
3.2. Catalytic Reforming Process 218
BAB 12: POLIMERISASI DAN ALKILASI 225
1. U M U M 225
2. POLIMERISASI 225
2.1. Sulfuric Acid Polymerization 228
2.2. Phosphoric Acid Polymerization 229
3. ALKILASI 231
3.1. Alkilasi dengan katalis sulfuric acid 232
3.2. Alkilasi dengan katalis hydrofluoric acid 234
4. ISOMERISASI 235
4.1. BP. Isomerization Process 237
4.2. Penex Process 238
BAB 13: HYDROTREATING 241
1. U M U M 241
2. DESULFURISASI 241
3. DENITRIFIKASI 242
4. PEMISAHAN OKSIGEN 243
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
9/255
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
viii
5. PENJENUHAN OLEFIN 244
6. PEMISAHAN HALIDA 244
DAFTAR PUSTAKA 246
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
10/255
1
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
BAB 1
PENDAHULUAN
1. U M U M
Pada dasarnya Industri Migas di Indonesia yang diperankan oleh Pertamina
mempunyai fungsi ganda yang harus dilaksanakan dalam keterpaduan yang
optimal. Fungsi ganda tersebut dapat dikelompokan dalam 4 katagori, yakni:
a. Sektor Explorasi dan Produksi
b. Sektor Penyediaan Energi Domestik
c. Sektor Perdagangan Migas Internasional
d. Sektor Produksi Non-BBM ataupun Petrokimia
2. SEKTOR EKSPLORASI DAN PRODUKSI
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas menjaga kesinambungan tersedianya
cadangan Sumber Daya Migas, melalui usaha-usaha explorasi untuk mencari
cadangan Sumber Daya Migas yang baru maupun usaha-usaha produksi untuk
dapat mengambil Migas dari cadangannya sebanyak dan seefektif mungkin.
Sektor ini merupakan kegiatan yang paling mendasar, karena merupakan faktor
yang menentukan kelestarian dan kesinambungan Industri Migas itu sendiri.
Meskipun kawasan Nusantara ini termasuk bumi dan laut, telah terbukti banyak
mempunyai cekungan yang mengandung endapan Sumber Daya Migas, tetapi
untuk mencari dan memproduksinya secara nyata merupakan usaha besar
tersendiri. Terutama disektor eksplorasi, usaha ini merupakan kegiatan resiko
tinggi dan menuntut tingkat keahlian teknologi yang semakin tinggi, untuk
menemukan dan memproduksi Sumber Daya Migas dari lokasi yang semakin sulit
dan terpencil.
Di sektor produksi, meskipun unsur resiko tidak sebesar sektor eksplorasi, tetapi
usaha ini memerlukan usaha padat modal dan teknologi. Terlebih pula bila
berkenaan dengan lokasi produksi yang sulit ataupun berkenaan dengan usaha
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
11/255
2
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
meningkatkan jumlah minyak yang dapat diproduksi dari cadangan tersebut
(enhaced recovery).
3. SEKTOR PENYEDIAAN ENERGI DOMESTIK
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memurnikan dan mengolah minyak mentah
menjadi bahan bakar minyak (BBM) dan kemudian menyalurkannya keseluruh
pelosok Nusantara. Termasuk dalam sektor kegiatan ini juga penyediaan gas alam
sebagai bahan bakar di dalam negeri.
Pertamina bekewajiban mengadakan dan menyediakan kebutuhan energi domestik
ini dalam jumlah, jenis yang cukup dan dengan harga yang ditetapkan sama
diseluruh pelosok Nusantara.
Menyadari kepentingan strategis Nasional atas tersedianya energi ini, maka
seluruh biaya modal dan operasi pengadaan energi domestik ini dibiayai
sepenuhnya oleh Pemerintah.
Sektor kegiatan ini bukan semata-mata kegiatan mikro-ekonomis bagi Pertamina,
karena harga jual bahan bakar minyak (BBM) harus ditetapkan dengan lebih
mementingkan daya beli masyarakat.
Untuk sektor ini Pemerintah harus membangun dan mengoperasikan berbagai
sarana produksi, transportasi dan distribusi BBM untuk dapat menjangkau
penyediaan sarana diseluruh kawasan Nusantara yakni:
- Kilang-kilang minyak
- Tanker pengangkut minyak mentah ataupun produk
- Jaringan distribusi
- Semua sarana penunjang kegiatan tersebut
Lebih lanjut sarana-sarana tersebut harus dikembangkan untuk tetap dapat secara
efektif melayani kebutuhan BBM yang semakin meningkat.
Kilang-kilang baru harus dibangun untuk memenuhi kebutuhan tambahan
kapasitas yang diperlukan, kilang-kilang yang sudah ada harus dimodifikasi untuk
melayani perubahan jenis minyak mentah yang diolah ataupun perubahan jenis
produk yang diinginkan.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
12/255
3
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Sarana distribusi tidak lagi dapat dilayani dengan angkutan darat semata-mata,
tetapi harus ditunjang dengan jaringan pipa distribusi BBM yang semakin luas.
Jumlah tangki-tangki penimbun BBM juga harus selalu ditingkatkan kapasitasnya.
Sebagai gambaran kongkrit, pada tahun 1989 biaya operasi pengadaan dan
penyediaan BBM sekitar Rp. 9 - 10 trillium setahun. Perlu dicatat bahwa sekitar
70% biaya pengadaan BBM ini adalah merupakan biaya bahan baku minyak
mentah, sehingga pasang surut harga minyak didunia sangat mempengaruhi berat
ringannya beban Pemerintah atau Pertamina dalam mengadakan dan menyediakan
BBM.
Pada dasarnya, kecuali biaya modal, biaya operasi pengadaan BBM ini dibayar
kembali dari hasil penjualan BBM. Tetapi dalam kondisi harga minyak mentah
yang tinggi, Pemerintah harus menyediakan sejumlah subsidi BBM.
Dalam batas-batas lingkup tugasnya Pertamina telah merintis penggunaan CNG
(atau BBG) sebagai pengganti gasoline. Program ini diharapkan pada akhirnya
dapat mencapai tujuan penggantian bahan bakar transportasi (gasoline dan diesel)
dengan BBG. Sehingga pada gilirannya akan dapat membebaskan sejumlah
naphtha dan diesel dari komponen BBM dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan
baku petrokimia atau komoditi eksport.
4. SEKTOR PERDAGANGAN MIGAS INTERNASIONAL
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memperdagangkan Migas ataupun
produk-produknya dipasaran Internasional untuk memperoleh devisa bagi
anggaran biaya pembangunan Nasional. Termasuk dalam sektor kegiatan ini
adalah kegiatan impor minyak mentah ataupun produk-produknya yang
diperlukan untuk melengkapi kebutuhan dalam negeri.
Pertamina berkewajiban memperdagangkan sebagian Migas atau produknya untuk
menghimpun dana devisa Pemerintah. Pertamina telah mengekspor berbagai
macam komoditi Migas, terutama:
- Minyak mentah
- LSWR
- Naphtha dan high octane component
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
13/255
4
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
- Produk tertentu seperti JP4, JP5.
- LNG
- LPG
Dilain pihak Pertamina juga masih harus mengimpor beberapa komoditi Migas
yang tidak diproduksi atau tidak cukup diproduksi di dalam negeri, seperti:
- Middle East Crude
- Middle Distillate
- Fuel Oil jenis khusus
Usaha pengembangan yang dilakukan Pertamina disektor perdagangan
Internasional diarahkan pada dua tujuan, yakni:
a. Mengekspor lebih banyak produk dari pada minyak mentah
b. Mengurangi keharusan impor sejauh mungkin
5. SEKTOR PRODUKSI NON-BBM ATAUPUN PETROKIMIA
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memproduksi produk-produk bukan BBM
yang dimaksudkan untuk memberi nilai tambah bagi Sumber Daya Migas ataupun
melaksanakan tugas Pemerintah mengadakan produk-produk tertentu yang
diperlukan bagi kebutuhan Nasional. Termasuk dalam sektor ini adalah
penyediaan bahan baku untuk Industri Petrokimia maupun dalam hal tertentu
pembangunan industri petrokimianya sendiri.
Disamping produk-produk BBM, kilang-kilang Pertamina ataupun sarana
produksi lainnya, juga memproduksi produk-produk non BBM ataupun
petrokimia.
Sarana-sarana produksi non-BBM atau petrokimia tersebut telah dibangun atas
dasar beberapa alasan, yakni:
a. Kegiatan sampingan produksi yang merupakan pemanfaatan peluang yang
timbul dari kegiatan pengilangan, seperti produksi wax, polypropylene,
petroleum coke, beberapa jenis solvent, LPG, asphalt, lube base oil.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
14/255
5
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
b. Kegiatan produksi non-BBM atau petrokimia yang dirintis Pertamina karena
adanya kebutuhan Nasional yang mendesak atas produk tersebut, seperti: PTA
(purified terephthelic acid) dan methanol.
Pola pengembangan ini akan tetap dipertimbangkan dimasa depan sebagai bagian
perencanaan pengembangan kilang ataupun sebagai pelaksanaan kegiatan
produksi yang ditugaskan oleh Pemerintah.
Berlainan dengan produk BBM, untuk kegiatan non-BBM dan Petrokimia ini
Pertamina lebih banyak berperan sebagai produsen saja dan tidak berperan
sebagai pemasok tunggal. Para konsumen tetap dapat mengimpor (atau
memproduksi sendiri) kekurangannya. Hanya untuk beberapa jenis produk yang
mempunyai nilai strategis, Pertamina juga bertindak selaku produsen dan
pemasok tunggal, seperti halnya lube oil dan LPG.
Sektor kegiatan ini merupakan sektor kegiatan Pertamina dalam kegiatan
menunjang pengembangan Industri Petrokimia khususnya ataupun Industri
Non-Migas pada umumnya.
Beberapa contoh kongkritnya:
- PTA sebagai penunjang bahan baku industri tekstil- Methanol sebagai penunjang produksi plywood
- Wax sebagai penunjang berbagai industri Non-Migas (packaging,
produk kosmetik, dsb.)
- Solvent sebagai penunjang industri kimia
- Polypropylene sebagai bahan baku karung
- Asphalt sebagai penunjang pembangunan jalan
- Lube oil sebagai penunjang pengembangan industri automotive
- Petroleum coke sebagai penunjang produksi logam aluminium
- Paraxylene sebagai penunjang produksi PTA
Keempat sektor kegiatan tersebut harus berlangsung secara terpadu,
berkesinambungan dan dilaksanakan dengan hasil guna serta daya guna seoptimal
mungkin.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
15/255
6
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
BAB 2
DASAR-DASAR PERHITUNGAN TEKNIK
1. SISTEM SATUAN
Ada tiga sistem satuan-satuan dasar yang dipakai didalam ilmu pengetahuan dan
keteknikan yakni:
SI = Systeme International d'Unites, yang mempunyai satuan-satuan dasar
seperti meter (m), kilogram (kg) dan scond (s), yang disingkat dengan
sebutan MKS.
CGS = Centimeter (c) - Gram (g) - Scond (s).
FPS = Foot (ft) - Pound (lb) - Scond (s), yang pada umumnya disebut sebagai
satuan Inggris (British Unit).
1.1. Sistem satuan SI
Besaran-besaran dasar yang digunakan didalam sistem SI adalah sebagai berikut:
Panjang, dengan satuan meter (m).
Waktu, dengan satuan second (s).
Massa, dengan satuan kilogram (kg).
Suhu, dengan satuan derajad Kelvin (K).
Satuan-satuan standard lain yang diturunkan dari besaran-besaran dasar tersebut
dinataranya adalah:
Gaya, dengan satuan Newton (N).
1 Newton (N) = 1 kg.m/s2
Kerja, energi, panas, dengan satuan Newton-meter (N.m) atau Joule (J).
1 Joule (J) = 1 Newton-meter (N.m) = 1 kg.m2/s2
Tenaga, dengan satuan Joule/second (J/s) atau Watt (W).
1 Joule/second (J/s) = 1 Watt (W)
Tekanan, dengan satuan Newton/m2
atau Pascal (Pa).
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
16/255
7
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
1 Newton/m2(N/m2) = 1 Pascal (Pa)
Tekanan dalam satuan atmosfir (atm) adalah bukan suatu satuan standard SI,
tetapi hanya digunakan selama periode transisi.
Standard percepatan gravitasi dinyatakan sebagai:
1 g = 9,80665 m/s2
Beberapa awalan-awalan standard untuk mengalikan satuan-satuan dasar adalah
sebagai berikut:
giga (G) = 109
mega (M) = 106
kilo (k) = 103
centi (c) = 10-2
mili (m) = 10-3
micro () = 10-6
nano (n) = 10-9
Suhu dinyatakan dalam derajad Kelvin (K) sebagaimana satuan yang digunakan
didalam sistem SI. Namun dalam praktek secara luas digunakan dengan satuan
dalam skala derajad celsius (oC), yang dinyatakan dengan:
t oC = T (K) - 273,15
Ingat bahwa 1 oC = 1 K dalam hal pengukuran beda suhu.
t oC = T K
Standard satuan waktu adalah scond (s), tetapi dapat pula dinyatakan dengan
satuan-satuan seperti minut (min), hour (h) atau day (d).
1.2. Sistem satuan CGS
Sistem satuan CGS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut:
1 g massa (g) = 1 X 10-3kg massa (kg)
1 centimeter (cm) = 1 X 10-2meter (m)
1 dyne (dyn) = 1 g.cm/s2
= 1 X 10-5
Newton (N)
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
17/255
8
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
1 erg = 1 dyn.cm = 1 X 10-7Joule (J).
Standard percepatan gravitasi adalah:
g = 980,0665 cm/s2
1.3. Sistem satuan FPS
Sistem satuan FPS dihubungkan dengan sistem satuan SI adalah seperti berikut:
1 lb massa (lbm) = 0,45359 kg
1 ft = 0,30480 m
1 lb force (lbf) = 4,4482 Newton (N)
1 ft.lbf= 1,35582 Newton.m (N.m) = 1,35582 Joule (J)
1 psia = 6,89476 X 103Newton/m2(N/m2)
1,8 oF = 1 K = 1 oC
g = 32,174 ft/s2
Faktor proporsionalitas untuk hukum Newton adalah
gc= 32,174 ft.lbm/lbf.s2
Faktor gc didalam satuan SI dan CGS adalah 1,0 sehingga gc tidak pernah
digunakan didalam perhiungan-perhitungan yang menggunakan satuan SI dan
CGS.
1.4. Satuan-satuan persamaan yang homogen dimensinya
Suatu persamaan yang homogen dimensinya adalah suatu satuan yang semuaistilahnya mempunyai satuan dasar yang sama. Satuan-satuan tersebut dapat
berupa satuan dasar atau satuan yang diturunkan (sebagai contoh, kg/s2.m atau
Pa). Suatu satuan yang demikian ini dapat digunakan dengan sistem satuan-satuan
yang satuan dasar atau satuan turunannya digunakan didalam persamaan. Tidak
ada faktor konversi yang diperlukan jika satuan-satuan yang digunakan telah
konsisten.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
18/255
9
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Perlu diingat bahwa dalam menggunakan persamaan harus hati-hati dan selalu
mengeceknya untuk kehomogenan dimensi. Untuk mengerjakannya, suatu sistem
satuan harus dipilih apakah akan menggunakan sistem satuan SI, CGS atau FPS.
Untuk selanjutnya dimasukkan kedalam masing-masing istilah yang digunakan
didalam persamaan.
Contoh 2-1:
Suatu persamaan untuk perpindahan panas dari suatu fluida ke suatu permukaan
dinyatakan seperti berikut:
q = h A (Tf- Tw)
dimana : q = laju perpindahan panas (energi/waktu)
h = koefisien perpindahan panas (energi/waktu-luas-suhu)
A = luas permukaan
T = suhu
Gunakan satuan SI dan cek jika persamaan tersebut adalah homogen secara
dimensi.
Penyelesaian:
Dengan menggunakan kg.m2/s2 ebagai satuan energi yang dipilih dan dengan
mensubstitusikan satuan-satuan dasar SI kedalam persamaan energi, maka akan
diperolh:
( )q
kg.m / s
s = h
kg.m / s
s.m . K A m T - T K
2 2 2 2
2
2
f w/ /
Tampak dari persamaan diatas menunjukkan bahwa satuan yang ada di suku kiri
sama dengan yang ada di suku kanan, dan persamaan adalah homogen secara
dimensi. Jika diturunkan satuan J untuk energi, maka kedua suku akan
mempunyai satuan J/s atau W.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
19/255
10
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
2. CARA MENYATAKAN SUHU DAN KOMPOSISI
Ada dua sekala suhu yang biasa digunakan didalam industri kimia, yaitu derajad
Fahrenheit (oF) dan Celsius (oC). Juga sering dijumpai untuk merubah dari satu
sekala ke sekala yang lainnya. Keduanya menggunakan titik beku dan titik didih
air pada tekanan 1 atmosfir sebagai patokannya. Sering juga dalam menyatakan
suhu dengan menggunakan derajad mutlak K (untuk standard SI) atau derajad
Rankine (oR) (untuk standard FPS) sebagai pengganti oC atau oF. Tabel 1-1
menunjukkan ekivalensi empat sekala suhu.
Tabel 2-1: Sekala suhu dan ekivalensinya
CelsiusoC
FahrenheitoF
KelvinoK
RankinoR
Titik didih air 100 212 373,15 671,7
Titik lebur es 0 32 273,15 491,7
Nol mutlak -273,15 -459,7 0 0
Perbedaan antara titik didih air dan titik leleh es pada 1 atm adalah 100 oC atau
180 oF. Dengan demikian setiap perubahan 1,8 oF sama dengan perubahan 1 oC.
Biasanya harga -273,15 oC dibulatkan menjadi -273 oC dan -459,7 dibulatkan
menjadi -460 oF. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mengubah sekala suhu
dari satu sekala ke sekala yang lain.
oF = 32 + 1,8 (oC)
oC = 1/1,8 (oF - 32)oR = oF + 460oK = oC + 273
Contoh 2-2:
Suatu gas didalam bejana mempunyai suhu 120 oC. Nyatakan suhu tersebut ke
dalam sekala oF, oR dan oK
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
20/255
11
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Penyelesaian:oF = 32 + 1,8 (oC) = 32 + 1,8 (120) = 248 oFoR = oF + 460 = 248 + 460 = 708 oR
oK = oC + 273 = 120 + 273 = 393 K
2.1. Mole dan berat atau massa
Banyak metoda yang digunakan untuk menyatakan komposisi didalam gas,
loquida maupun padatan. Salah satu dari kebanyakan penggunaannya adalah
satuan molar, karena hukum reaksi kimia dan gas adalah lebih sederhana untuk
menyatakan dalam istilah satuan molar. Satu mol suatu zat murni dinyatakan
sebagai jumlah zat yang massanya secara numerik sama dengan berat molekulnya.
Oleh karena itu, 1 kgmol methane (CH4) mengandung 16,04 kg massa. Juga untuk
1 lbmol mengandung 16,04 lbm.
Fraksi mol suatu zat adalah jumlah mol zat tersebut didalam suatu campuran
dibagi dengan total mol campuran. Demikian halnya untuk fraksi massa, adalah
jumlah massa zat tertentu didalam campuran dibagi dengan total massa campuran.
Misalkan suatu campuran zat A, B dan C maka fraksi mol dan fraksi massa zat A
dapat dinyatakan sebagai berikut:
x =jumlah mol A
total mol (A + B+ C)
w =jumlah masa A
total masa (A + B+ C)
A
A
Contoh 2-3:
Suatu campuran terdiri dari 50 gram air (B) dan 50 gram NaOH (A). Hitung fraksi
massa dan fraksi mol NaOH, juga hitung massa (dalam lbm) NaOH.
Penyelesaian:
Total massa campuran = 50 + 50 = 100 gram.
wA(fraksi massa NaOH) = 50/100 = 0,5
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
21/255
12
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Jumlah mol H2O = 50/18,02 = 2,78 mol
Jumlah mol NaOH = 50/40 = 1,25 mol
Total mol campuran = 2,78 + 1,25 = 4,03 mol
xA(fraksi mol NaOH) = 1,25/4,03 = 0,31
Massa A (dalam lbm) = (50 g)/(453,6 g/lbm= 0,1102 lbm
2.2. Satuan konsentrasi liquida
Secara umum jika suatu liquida dicampur dengan liquida lain yang dapat
bercampur, maka komposisi liquida tersebut dinyatakan dalam persen berat atau
persen massa.
Cara-cara lain untuk menyatakan konsentrasi suatu komponen didalam larutan
adalah sebagai berikut:
Molaritas = Jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan.
Molalitas = Jumlah mol zat terlarut tiap 1000 gram larutan.
Normalitas = Jumlah grek zat terlarut tiap liter larutan.
(grek = grol/valensi).
Metoda yang paling umum untuk menyatakan konsentrasi per satuan volume
adalah densitas (kg/m3, g/cm3, atau lbm/ft3). Sebagai contoh densitas air pada 277
K (4oC) adalah 1000 kg/m3 atau 62,43 lbm/ft3. Kadang-kadang densitas larutan
dinyatakan sebagai specific gravity, yaitu yang menyatakan densitas larutan pada
suhu tertentu dibagi dengan densitas suatu zat acuan (biasanya air) pada suhu
tertentu. Jika sebagi zat acuan adalah air pada 277 K, maka specific gravity dan
densitas zat adalah sama.
3. DENSITAS DAN SPECIFIC GRAVITY
3.1. Densitas (kerapatan)
Densitas (kerapatan) adalah menyatakan jumlah masa zat persatuan volumenya.
Simbul =
Satuan = g/cm3
, kg/liter, lb/ft3
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
22/255
13
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
3.2. Specific gravity (SG)
Specific gravity (SG) adalah perbandingan densitas suatu fluida pada suhu
tertentu terhadap densitas fluida standar (untuk cairan biasanya air) pada suhu
tertentu.
SG =densitas zat
densitas zat standard
Untuk gas: p V = n R T karena: n = m/M
p V = (m/M) R T
= m/V
= (p M)/(R T)dimana:
p = tekanan, atm, psia
V = volume, liter, ft3
n = jumlah mol, kgmol, lbmol
m = massa, kg, lbm
M = berat molekul
T = suhu, oK, oR
R = konstanta gas yang harganya 0,08206 (liter.atm)/(mol.oK) = 10,7315
(psia.ft3)/(lbmol.oR)
Sebagai zat standard, untuk cairan dipakai air sedangkan untuk gas dipakai
hidrogen kering atau udara kering. Karena perubahan densitas zat dan perubahan
densitas air terhadap perubahan suhu tidak sama, maka pada umumnya specific
gravity yang ditetapkan selalui disertai keterangan suhu. Sebagai contoh
misalnya:SG60/60= SG pada suhu zat 60
oF dan suhu air 60oF
SG60/77= SG pada suhu zat 60oF dan suhu air 77oF
3.2.1. Skala Baume
Antoine Baume pada tahun 1768 telah membuat dua macam hydrometer yang satu
untuk cairan yang lebih ringan dari air dan yang satu lainnya untuk cairan yang
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
23/255
14
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
lebih berat dari air. Skala tersebut linier dan dikenal dengan istilah derajad Baume
(oBe). Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:
o
o o
o
o o
Be =140
SG 60 F / 60 F - 130 (untuk cairan lebih ringan dari air)
Be = 145 -145
SG 60 F / 60 F (untuk cairan lebih berat dari air)
3.2.2. Skala API
American Petroleum Institute telah mengeluarkan skala gravity khusus untuk
produk-produk minyak bumi. Skalanya dinyatakan dalam oAPI dan khusus untuk
cairan yang lebih ringan dari air yang ditetapkan berdasarkan persamaan sebagai
berikut:
o
o oAPI =
141,5
SG 60 F / 60 F - 131,5
3.2.3. Skala Twaddell
Skala Twaddell yang digunakan di England hanya berlaku untuk cairan yang lebih
berat dari air. Skala tersebut ditetapkan berdasarkan persamaan berikut:
( )o o oTw = 200 SG 60 F / 60 F - 1
4. NERACA BAHAN
Salah satu hukum dasar pengetahuan fisika adalah konservasi masa. Hukum
tersebut dinyatakan secara sederhana, bahwa masa tidak dapat di hasilkan atau
dimusnahkan (sudah barang tentu tidak termasuk nuclear atau reaksi atom). Oleh
karena itu masa (atau berat) semua bahan yang memasuki proses harus sama
dengan total masa yang meninggalkan plus masa yang terakumulasi di dalam
proses.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
24/255
15
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Input = Output + Akumulasi
Dalam kebanyakan kasus, proses yang ditinjau dalam keadaan steady atau dengan
kata lain tidak ada akumulasi di dalam proses. Dengan demikian persamaan diatas menjadi
Input = Output
4.1. Neraca Bahan Sederhana
Di dalam neraca bahan sederhana ini dianggap tidak terjadi reaksi kimia sehingga
perhitungannya sangat sederhana karena tidak terjadi pembentukan senyawa baru.Satuan-satuan yang digunakan dalam persamaan harus konsisten agar tidak terjadi
kesalahan dalam perhitungan.
Untuk menyelesaikan persoalan-persoalan neraca bahan disarankan dilakukan
dengan suatu urutan langkah-langkah yang telah ditetapkan seperti berikut:
(1). Sketch suatu diagram proses secara sederhana, yaitu dengan menggunakan
box diagram yang menunjukkan masing-masing aliran keluar maupun masuk
dengan menggunakan anak panah dan dilengkapi dengan keterangan
mengenai komposisi, suhu, laju alir, dan sebagainya. Semua data yang
terlibat harus tercantum dalam diagram tersebut.
(2). Tuliskan persamaan kimia jika ada
(3). Pilih basis yang digunakan untuk perhitungan.
(4). Buat suatu neraca bahan. Neraca bahan dapat berbentuk neraca total dan
neraca komponen.
Jenis proses yang tidak mengalami reaksi kimia adalah drying, eveporation,
dilution, distilation, extraction, dan sebagainya. Dalam persoalan seperti ini dapat
dipecahkan dengan dengan menetapkan neraca bahan yang mengandung besaran-
besaran yang tidak diketahui dan menyelesaikan persaman untuk besaran-besaran
yang tidak diketahui.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
25/255
16
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
F (A,B)XFA
L,XLA
V,XVA
Gambar (2-1): Neraca Bahan Sederhana
Neraca Total:
F = V + L L = F - V
( )
Neraca Komponen A:
F.X = V.X + L.X
F.X = V.X + F.X - V. X
V = F. X - XX - X
FA VA LA
FA VA LA LA
FA LA
VA LA
4.2. Neraca Bahan Bertingkat
Neraca bahan bertingakat sebagaimana kebanyakan dalam proses distilasi secara
skematis ditunjukkan dalam Gambar (2-2). Melalui proses bertingkat diharapkan
proses pemisahan akan dapat menghasilkan produk (top product maupun bottom
product) dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi.
Neraca Bahan di sekitar kolom 1:
Neraca Total:
F = V + L L = F - V
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
26/255
17
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
( )
Neraca Komponen A:
F.X = V.X + L.X
F.X = V.X + F.X - V. X
V =F. X - X
X - X
FA VA LA
FA VA LA LA
FA LA
VA LA
V,XVA
F (A,B)XFA
L,XLA
2
L1,XLA1
V1,XVA1
1
Gambar (2-2): Neraca Bahan Bertingkat
Neraca Bahan si sekitar kolom 2:
Neraca Total:
V = V + L L = V - V1 1 1 1
( )
Neraca Komponen A:
V. X = V .X + L . X
V. X = V . X + V. X - V . X
V =V. X - X
X - X
VA 1 VA1 1 LA1
VA 1 VA1 LA1 1 LA1
VA LA1
VA1 LA1
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
27/255
18
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
4.3. Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle
V,XVA
F (A,B)XFA
L,
XLA
2
L1,XLA1
V1,
XVA1
1
Gambar (2-3): Neraca Bahan Bertingkat dengan Recycle
Neraca Bahan di sekitar Kolom 1:
Neraca Total:
F = V + L L = F - V1 1
( )
Neraca Komponen A:
F.X = V .X + L.X
F.X = V .X + F.X - V .X
V =F. X - X
X - X
FA 1 VA1 LA
FA 1 VA1 LA 1 LA
1FA LA
VA1 LA
Neraca Bahan di sekitar Kolom 2:
Neraca Total:
V = V + L1 1
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
28/255
19
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
( )
Neraca Komponen A:
V. X = V . X + L .X
V . X + L . X = V . X + L . X
L =V . X - X
X - X
VA 1 VA1 1 LA1
1 VA 1 VA 1 VA1 1 LA1
11 VA1 VA
VA LA1
5. NERACA PANAS
Di dalam proses kimia, suatu perhitungan juga dibuat untuk semua panas yang
masuk maupun yang meninggalkan sistem. Perhitungan ini dikenal dengan istilah
"Neraca Panas", dan pada umumnya perhitungan-perhitungan yang dibuat
didasarkan pada jumlah panas karena jumlah panas tidak berubah meskipun
kondisi operasi berubah. Neraca panas adalah merupakan salah satu benrtu neraca
energi yang dapat digunakan untuk menghitung perubahan panas yang terjadi
pada setiap aliran di dalam sistem. Khusus di dalam neraca panas tidak
diperhitungkan (diabaikan) besarnya perubahan energi kinetik, potensial dan lain
sebagainya. Jika di dalam suatu sistem tidak terjadi akumulasi panas maka jumlah
seluruh panas yang masuk sama dengan jumlah seluruh panas yang meninggalkan
sistem.
5.1. Neraca Panas pada HE
Di dalam heat exchanger (HE) yang berlangsung proses perpindahan panas dapat
dihitung besarnya laju perpindahan panas dengan menggunakan perhitungan
neraca panas.
Sebagai contoh, anggap sebuah double pipe exchanger yang digunakan untuk
proses perpindahan panas antara fluida A (fluida panas) dan fluida B (fluida
dingin). Panas mengalir dari fluida panas ke fluida dingin selama kedua fluida
tersebut berada di dalam HE. Sebagai akibat perpindahan panas, fluida A akan
memberikan panas dan fluida B akan menerima panas. Jika di dalam sistem tidak
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
29/255
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
30/255
21
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Neraca bahan keseluruhan
F.HF= D.HD+ R.HR
atau
F.HF= FA.HFA+ FB.HFB
Neraca bahan komponen A
FA.HFA= DA.HDA+ RA.HRA
atau
F.wFA.HFA= D.wDA.HDA+ R.wRA.RA
Neraca bahan komponen B
FB.HFB= DB.HDB+ RB.HRBatau
F.wFB.HFB= D.wDB.HDB+ R.wRB.HRB
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
31/255
22
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
BAB 3
CRUDE OIL & HASIL-HASILNYA
1. U M U M
Crude oil (minyak mentah) adalah merupakan suatu campuran senyawa
hidrokarbon yang tidak uniform. Sifat-sifatnya amat bervariasi dari ladang minyak
yang satu ke ladang yang lain, bahkan dari sumur yang satu ke sumur yang lain
meskipun dalam satu ladang.
Karena crude oil mempunyai komposisi kimia yang praktis jumlahnya tak
terhingga, maka didalam mengklasifikasikan crude oil hingga saat ini dilakukan
dengan menggunakan metoda pendekatan. Adapun metoda yang biasa digunakan
adalah seperti berikut:
a. Klasifikasi berdasarkan API Gravity
Metoda ini digunakan karena ada kecenderungan bahwa jika API gravity crude oil
tinggi maka crude oil tersebut mengandung fraksi ringan dalam jumlah yang
besar. Oleh karena itu crude oil yang mempunyai API gravity yang tinggi harga
pasarannya lebih tinggi, sebab banyak mengandung fraksi ringan (seperti gasoline
dan kerosene) sedangkan residunya relative sedikit.
Berdasarkan API gravity, maka crude oil dibagi dalam 5 jenis:
Jenis API Gravity
Ringan > 39,0
Ringan-sedang 39,0 - 35,0
Berat-sedang 35,0 - 32,1
Berat 32,1 - 24,8
Sangat berat < 24,8
131,5SG
141,5=API
60/60
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
32/255
23
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
b. Klasifikasi berdasarkan kandungan parafin dan aspal
Menurt klasifikasi ini maka crude oil dibagi menjadi 4 golongan seperti berikut:
- Crude oil dasar parafin
- Crude oil dasar aspal
- Crude oil dasar campuran
- Crude oil dasar aromatik.
2. SIFAT-SIFAT UMUM MINYAK BUMI
Walupun crude oil mempunyai komposisi yang berbeda, tetapi berdasarkan
golongan tertentu didapat sifat-sifat umumnya seperti berikut:
Sifat-sifat Dasar parafin Dasar naften
API gravity Tinggi Rendah
Kandungan nafta Rendah Tinggi
Angka oktan Rendah Tinggi
Titik asap kerosene Tinggi Rendah
Angka cetan solar Tinggi Rendah
Titik tuang minyak pelumas Tinggi Rendah
Indeks viskositas Tinggi Rendah
3. KOMPOSISI MINYAK BUMI
Pada dasarnya minyak bumi terdiri dari dari senyawa hidrokarbon dan non
hidrokarbon yang dibagi seperti berikut:
a. Senyawa hidrokarbon
Senyawa hidrokarbon yang terkandung didalam minyak bumi jumlahnya relatif
lebih banyak. Walupun demikian senyawa hidrokarbon tersebut dapat dibagi
dalam 5 golongan, yaitu:
- Senyawa parafin
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
33/255
24
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
- Senyawa olefin
- Senyawa diolefin
- Senyawa naften
- Senyawa Aromat
a.1. Senyawa parafin
Senyawa parafin adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan rantai lurus yang
mempunyai rumus molekul CnH2n+2dan pada umumnya mempunyai sifat seperti
berikut:
- Stabil pada suhu kamar.
- Tidak bereaksi dengan asam sulfat pekat, larutan alkali pekat, asam nitrat,
ataupun oksidator kuat seperti asam kromat, kecuali senyawa yang mempunyai
atom karbon tersier.
- Bereaksi lambat dengan Khlor dengan bantuan sinar matahari.
- Bereaksi dengan Khlor dan Brom dengan bantuan katalisator.
Senyawa parafin dengan 4 buah atom karbon atau kurang berupa gas pada suhu
kamar dan tekanan atmosfir. Metana dan etana merupakan gas alam, sedangkan
propana, butana dan isobutana merupakan komponen utama LPG (Liquified
Petroleum Gas).
Senyawa parafin dengan 5 sampai 15 atom karbon berupa cairan pada suhu kamar
dan tekanan atmosfir dan terdapat dalam fraksi nafta, bensin, kerosene, solar dan
minyak bakar. Sedangkan yang dengan atom karbon lebih dari 15 pada suhu
kamar dan tekanan atmosfir berbentuk kristal dan terdapat pada minyak parafin
(wax).
a.2. Senyawa monoolefin
Senyawa olefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul
CnH2nyang mempunyai sebuah ikatan rangkap dua.
Olefin tidak terdapat didalam crude oil, tetapi mungkin terbentuk pada saat proses
pengolahannya. Karena mempunyai ikatan rangkap maka olefin sangat reaktif dan
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
34/255
25
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
merupakan bahan dasar utama industri petrokimia seperti ethylene (C2H4) dan
propylen (C3H6).
a.3. Senyawa diolefinSenyawa diolefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul
CnH2n-2 yang mempunyai dua buah ikatan rangkap. Senyawa ini juga tidak
terdapat didalam crude oil, tetapi terbentuk pada saat proses pengolahannya.
Diolefin tidak stabil dan akan berpolimerisasi membentuk gum (damar).
a.4. Senyawa naften
Senyawa naften adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rumus molekul CnH2n.
Senyawa ini sering disebut senyawa sikloparafin karena sifat kimianya sama
dengan sifat kimia hidrokarbon parafin hanya saja struktur molekulnya melingkar.
Senyawa hidrokarbon naften yang terdapat dalam crude oil adalah siklopentan dan
sikloheksan, yang terdapat dalam fraksi nafta dan fraksi lain dengan titik didih
tinggi.
a.5. Senyawa aromat
Senyawa aromat adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul
CnH2n-6 dan ikatan rantainya melingkar. Senyawa ini mempunyai sifat kimia
reaktif mudah teroksidasi menjadi asam dan pada kondisi operasi tertentu dapat
mengalami substitusi maupun adisi. Hanya sedikit sekali crude oil yang
mengandung senyawa aromat dengan titik didih rendah.
b. Senyawa non hidrokarbon
Senyawa non hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi danproduk-produknya adalah senyawa organik yang mengandung belerang, oksigen,
nitrogen dan logam-logam.
b.1. Senyawa belerang
Kadar belerang dalam minyak bumi bervariasi antara 0,04% - 6,0% berat. Minyak
(crude oil) Indonesia terkenal sebagai minyak bumi berkadar belerang sangat
rendah, pada umumnya kurang dari 1 %.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
35/255
26
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Distribusi belerang didalam fraksi-fraksi minyak bumi makin bertambah besar
dengan makin bertambah beratnya fraksi tersebut. Senyawa belerang yang
terdapat dalam minyak bumi sangat kompleks dan umumnya tidak stabil terhadap
pemanasan. Senyawa belerang ini selama dalam proses pengolahan akan pecah
membentuk asam sulfida serta senyawa belerang yang lebih sederhana.
Senyawa belerang dalam minyak bumi dan produk-produknya menimbulkan
beberapa kerugian, yaitu:
* Pencemaran udara
Pencemaran udara disebabkan oleh beberapa senyawa belerang yang berbau tidak
enak. Senyawa tersebut mempunyai titik didih rendah, yaitu H2S, SO2dalam gashasil pembakaran, RSH sampai dengan 6 atom karbon dalam metil disulfida.
Pencemaran udara juga terjadi karena gas SO2 yang terlarut dalam kabut yang
dikenal dengan nama smog dan terdapat di kota-kota industri yang berkabut. Gas
hidrogen sulfida disamping mempunyai bau tidak enak juga beracun.
* Korosi
Korosi yang disebabkan oleh senyawa-senyawa belerang terjadi pada suhu diatas
300 oF. Korosi ini akan merusakkan alat-alat pengolahan, khususnya alat-alat
yang bekerja pada suhu tinggi.
Senyawa belerang yang bersifat korosi pada suhu rendah adalah hidrogen sulfida,
beberapa senyawa alkil sulfida dan alkil disulfida serta merkaptan yang
mempunyai titik didih rendah.
Beberapa contoh peristiwa-peristiwa korosi yang disebabkan oleh senyawa
belerang diantara adalah:
- Hidrogen sulfida dalam udara lembab akan mengubah besi menjadi besi sulfida
yang rapuh.
- Dalam udara lembab gas belerang oksida dalam gas hasil pembakaran akan
merusakkan cerobong baja dan saluran pembuangan gas hasil pembakaran.
* Menurunkan susceptibility bensin
Susceptibility bensin terhadap TEL (Tetra Ethyl Lead) yaitu pengaruh terhadap
kemampuan TEL dalam menaikkan angka oktan yang diukur dalam mililiter TEL
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
36/255
27
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
untuk setiap US gallon bensin. Jika bensin mempunyai kandungan belerang yang
cukup tinggi maka akan memerlukan lebih banyak TEL untuk menaikkan angka
oktannya, berarti memerlukan biaya yang lebih tinggi dari pada bensin yang
kandungan belerangnya rendah.
b.2. Senyawa oksigen
Kadar oksigen dalam minyak bumi bervariasi dari sekitar 0,1 sampai 2 % berat.
Oksidasi minyak bumi dapat terjadi karena kontak yang terlalu lama dengan
udara.
Oksigen terutama terdapat sebagai asam organik yang terdistribusi dalam semua
fraksi, dengan konsentrasi tertinggi pada fraksi minyak fase gas. Asam organik
tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan sebagian kecil sebagai asam
alifatik. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan berbau tidak enak.
Pada umumnya senyawa oksigen yang ada didalam minyak bumi tidak
menimbulkan masalah yang serius.
b.3. Senyawa nitrogen
Kadar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, berkisar antara 0,01 sampai
2,0 % berat.
Minyak yang mempunyai kadar belerang dan aspal yang tinggi biasanya juga
mempunyai kadar nitrogen yang tinggi. Senyawa nitrogen terdapat dalam semua
fraksi minyak bumi, tetapi konsentrasinya akan semakin tinggi dalam fraksi-fraksi
yang mempunyai titik didih tinggi.
Kerugian yang diakibatkan oleh adanya senyawa nitrogen dalam minyak bumi
adalah:
- Menurunkan aktifitas katalis yang digunakan dalam proses perengkahan,
reforming, polimerisasi dan isomerisasi.
- Jika didalam kerosene terdapat senyawa nitrogen maka warnanya yang jernih
akan berubah kemerahan dengan bantuan sinar matahari.
- Senyawa nitrogen dalam bensin akan mempercepat pembentukan damar dalam
karburator.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
37/255
28
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
- Menyebabkan terjadinya endapan lumpur dalam minyak bakar selama
penyimpanannya.
b.4. Senyawa logam
Praktis semua logam terdapat dalam minyak bumi, tetapi karena jumlahnya sangat
kecil maka pada umumnya tidak menimbulkan persoalan. Kecuali beberapa logam
seperti besi, nickel, vanadium dan arsen bersifat racun terhadap beberapa katalis.
Logam vanadium bisa menurunkan mutu barang pecah-belah dalam industri
keramik.
Dalam distilasi crude oil, logam-logam cenderung berkumpul dalam fase residu.
4. KOMPOSISI ELEMENTER CRUDE OIL
Walaupun crude oil mempunyai komposisi kimia dan sifat fisis yang sangat
beragam, tetapi mempunyai daerah komposisi elementer yang sempit. Komposisi
elementer crude oil adalah sebagai berikut:
Komposisi Prosentase
Karbon 83,00 - 87,00
Hidrogen 11,00 - 15,00
Belerang 0,04 - 6,00
Oksigen 0,10 - 2,00
Nitrogen 0,01 - 2,00
Logam 0,00 - 0,10
5. HASIL-HASIL PENGOLAHAN CRUDE OIL
Dari pengolahan crude oil dihasilkan berbagai macam produk yang berupa
minyak cair maupun gas. Minyak dan gas hasil pengolahan didapatkan dari
rentetan proses-proses pengolahan dan proses pencampuran untuk mendapatkan
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
38/255
29
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
produk minyak sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan oleh sarat-sarat
penggunaannya.
Adapun produk yang dihasilkan dari pengolahan crude oil adalah:
a. Liquified Petroleum Gas (LPG)
Liquified Petroleum Gas (LPG) pada umumnya terdiri dari komponen-komponen
utama propana dan butana yang dicairkan pada suhu kamar dan tekanan sedang
(95 psi).
LPG mengandung sejumlah kecil zat aroma yang sengaja diberikan untuk
mengetahui adanya kebocoran.
LPG banyak digunakan untuk:
- Bahan bakar rumah tangga dan industri.
- Bahan bakar mesin-mesin internal combustion.
- Bahan baku industri petrokimia.
b. Motor gasoline (mogas)
Motor gasolin (mogas) yang sehari-hari disebut bensin adalah campuran
kompleks senyawa hidrokarbon yang mempunyai trayek titik didih antara 40 -200 oC dan dipergunakan sebagai bahan bakar motor-motor yang menggunakan
busi (spark ignation engines).
Di Indonesia menghasilkan 2 macam gasoline:
- Bensin premium dengan angka oktan minimum 87 dan diberi warna kuning
sebagai warna pengenalnya.
- Premix sebagai pengganti bensin super dengan angka oktan minimum 98 dan
diberi warna merah sebagai warna pengenalnya.
Sifat-sifat yang paling penting untuk bensin adalah sifat kemudahannya untuk
menguap (volatility) dan sifat anti ketukan.
* Sifat penguapan
Sifat penguapan diukur dari pemeriksaan distilasi dan pemeriksaan tekanan uap
Reid (Reid Vapour Pressure Test), Sifat penguapan ini mengontrol sifat bensin
dalam pemakaiannya seperti:
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
39/255
30
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
- Mudah dinyalakan pada waktu dingin (cold starting).
- Mudah mencapai panas operasi (warm up).
- Penghalangan uap (vapour lock).
- Pembentukan es dalam karburator (carburator icing).
- Distribusi campuran didalam silinder.
Jika penguapan bensin terlalu rendah, maka bensin sulit menguap sehingga sulit
dinyalakan waktu dingin dan sukar mencapai panas operasi.
Jika penguapan terlalu tinggi, maka terlalu banyak bensin yang teruapkan
sehingga kesulitan-kesulitan seperti vapour lock dan carburator icing mungkin
akan terjadi.
* Sifat anti ketukan
Setiap bensin mempunyai kemampuan untuk melakukan sejumlah kerja tertentu
dalam sebuah mesin. Kalau bensin dipaksa untuk melakukan kerja yang
melampaui kemampuan kerja maksimum mesin, maka bensin akan memberikan
reaksi yaitu daya yang diberikan menjadi berkurang serta timbul suara ketukan
dalam mesin.
Keadaan seperti ini sering dialami sewaktu mobil dipakai untuk memberikan
tenaga dengan cepat dan dapat diketahui dari bunyi mesin menggelitik atau
knocking.
Bensin mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menahan ketukan.
Kemampuan untuk menahan terjadinya ketukan dinyatakan sebagai mutu anti
ketukan (anti knock quality) dan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi
kwalitas anti ketukan bensin, maka makin tinggi kemampuan bensin untuk
menahan terjadinya ketukan, dan semakin tinggi pula daya maksimum yang dapat
dihasilkan.
c. Aviation gasoline (Avgas)
Aviation gasoline (avgas) adalah jenis bahan bakar yang digunakan untuk mesin
pesawat terbang yang berbaling-baling (piston engine) yang pada prinsipnya
seperti mesin motor biasa.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
40/255
31
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Ada sedikit perbedaan antara mesin pesawat terbang dengan mesin motor yang
mempengaruhi sarat-sarat dari spesifikasi bahan bakarnya, yaitu:
- Pesawat terbang bekerja dengan kondisi yang berubah-ubah dimana pada saat
tinggal landas (take off) diperlukan tenaga yang sangat besar dan pada keadaan
jelajah (cruising) bekerja dengan sedkit tenaga.
- Pesawat terbang bekerja pada atmosfir yang tinggi, dimana kepadatan dan
temperatur udara cukup rendah sehingga memerluka supercharging yaitu
sistem pemompaan campuran udara-bahan bakar dari karburator kedalam
silinder yang lebih besar.
d. Aviation turbo fuel (Avtur)
Avtur adalah jenis bahan bakar untuk pesawat terbang yang bermesin jet (turbo
jet). Pada turbo jet proses pembakarannya tidak terjadi pada tekanan yang tinggi
seperti pada pesawat terbang baling-baling. Karena mesin jet bekerja pada suhu
biasa sampai sekitar 95oF, maka fraksi kerosene merupakan bahan yang paling
sesuai untuk mesin jet.
e. KeroseneKerosene adalah fraksi minyak bumi yang lebih berat dari pada bensin dan
mempunyai daerah titik didih 150 - 250 oC. Kerosene dipakai sebagai bahan bakar
lampu penerangan dan bahan bakar kompor untuk rumah tangga. Karena
penggunaa utamanya untuk bahan bakar lampu penerangan, maka kerosene harus
memberikan intensitas nyala yang baik dan sedikit mungkin timbulnya asap.
f. Minyak diesel
Minyak diesel adalah fraksi minyak bumi yang mempunyai trayek titik didih
antara 200 - 350 oC dan digunakan untuk bahan bakar mesin diesel.
Mesin diesel sistem penyalaannya tidak menggunakan busi, tetapi penyalaannya
terjadi karena suhu tinggi yang dihasilkan dari pemampatannya dengan udara
didalam silinder mesin. Oleh karena itu mesin diesel dirancang dengan
perbandingan kompresi (compression ratio) yang tinggi (diatas 12 : 1). Tekanan
kompresi bisa mencapi 400 - 700 psi dan suhu udara setelah dimampatkan
mencapai 1000 oF atau lebih. Supaya bahan bakar diesel dapat masuk kedalam
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
41/255
32
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
silinder yang berisi udara bertekanan tinggi, maka bahan bakar harus ditekan
dengan pompa injektor sampai 20000 psi.
g. Minyak bakar residuMinyak bakar residu terdiri dari residu-residu yang berasal dari hasil distilasi dan
proses perengkahan (cracking).
Minyak bakar jenis ini terutama digunakan untuk furnace industri.
h. Minyak pelumas
Minyak pelumas berfungsi untuk mencegah keausan pada bagian-bagian mesin
yang bergerak satu sama lainnya. Karena jenis mesin dan kondisi operasinya
berbeda-beda maka minyak pelumas juga disediakan dalam berbagai jenis sesuai
dengan kebutuhannya.
Pembagian minyak pelumas dilakukan oleh SAE (Society of Automotive
Engineers) berdasarkan bilangan indeks viskositas pelumas tersebut.
Kedalam pelumas ditambahkan beberapa additive dengan tujuan tertentu,
misalnya:
- Anti oksidan: untuk mencegah terjadinya oksidasi minyak pelumas danpembentukan asam-asam.
- Detergent dispersant: untuk mendispersikan lumpur dan mencegah terjadinya
penggumpalan kotoran.
- Viscosity index improver: untuk mencegah terjadinya penurunan viskositas
karena kenaikan suhu.
- Foam inhibitor: untuk mencegah terjadinya buih.
- Alkaline reserve: untuk menetralkan asam yang terbentuk karena oksidasi.- Deemulsifier: untuk mempermudah pemisahan air dari minyak pelumas.
i. Minyak gemuk (greas)
Banyak bagian-bagian mesin yang dirancang sedemikian rupa sehingga pelumas
tidak dapat tinggal pada tempatnya. Untuk itu maka minyak pelumas dipertebal
dengan mendispersikan sabun, clay atau bahan penebal lainnya.
Gemuk untuk keperluan ini dapat dibuat dengan jalan memanaskan campuran
minyak dan sabun pada suhu sekitar 300 - 600 oF di dalam sebuah ketel gemuk.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
42/255
33
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
j. Malam (wax)
Senyawa hidrokarbon yang terdapat didalam minyak bumi dengan jumlah atom
karbon antara 20 - 75 buah mempunyai titik lebur sekitar 90 - 200 oF. Malam
(wax) dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:
- Malam parafin.
- Malam mikro kristal.
Malam parafin diperoleh dari hasil distilasi parafin ringan, sedangkan malam
mikro kristal diperoleh dari hasil distilasi parafin berat.
k. Aspal
Aspal adalah bitumen setengah padat atau padat yang berwarna hitam yang
berasal dari minyak bumi.
Aspal terdiri dari partikel-partikel koloid yang disebut aspalten yang terdispersi
didalam resin dan konstituen minyak.
Aspal dapat dipisahkan dengan jalan melaritkan nafta. Aspalten yang tidak larut
akan mengendap sebagai serbuk berwarna coklat atau hitam.
Aspal mempunyai sifat adhesif/lengket dan kohesif (melawan tarikan), tahan
terhadap air, tidak terpengaruh oleh asam maupun basa.
Aspal digunakan untuk perekat pada konstruksi pengerasan jalan, untuk atap,
melapisi saluran pipa sebagai bahan pelindung.
l. Bahan-bahan Petrokimia
Banyak bahan petrokimia yang dapat dihasilkan untuk menunjang
industri-industri lain seperti textil, pertanian dan lain sebagainya.
6. MACAM-MACAM PROSES PENGOLAHAN MIGAS
Untuk membuat agar minyak mentah tersebut dapat digunakan sebagaimana
mestinya dan memenuhi persyaratan penggunaannya, sudah barang tentu harus
mengalami proses pengolahan terlebih dahulu.
Sesuai dengan sifat prosesnya, maka macam proses pengolahan minyak bumi
dapat dikelompokkan seperti berikut:
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
43/255
34
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Proses fisis:
- Distilasi
- Extraksi
- Absorpsi
- Adsorpsi
- Kristalisasi
- Dsb.
Proses kemis/konversi:
- Cracking
- Polimerisasi
- Alkilasi
- Isomerisasi
- Reformasi
- Hydrotreating
- Dsb.
Proses fisis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa fisika, sedangkanproses kemis adalah proses yang berlangsung dengan peristiwa kimia dimana
selama proses berlangsung terjadi reaksi kimiawi dalam bentuk peruraian,
penggabungan, perubahan struktur kimia, dsb.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
44/255
35
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
BAB 4
CRUDE OIL DESALTING
1. U M U M
Crude oil yang diperoleh dari perut bumi banyak mengandung garam-garam yang
terlarud di dalam minyak seperti nickel dan vanadium. Disamping garam-garam
yang terlarut di dalam minyak terdapat juga garam-garam yang terlarut di dalam
air seperti sodium, magnesium, dan calsium yang berupa senyawa klorida dan
sulfat (perhatikan gambar (4-1). Kandungan garam-garam yang terlarut
dinyatakan sebagai ppm berat NaCl dan kandungan air dinyatakan dalam % berat.Kandungan BS + W (Bottom Sediment plus Water) biasanya berkisar antara 50
150 ppm wt dan 0,1 0,5 % berat. Meskipun demikian kadang-kadang juga
dijumpai kandungannya sampai 1000 ppm dan 1,2 % berat. Garam-garam tersebut
dapat menimbulkan kerak dan korosi pada peralatan unit distilasi maupun unnit-
unit pengolahan lain. Korosi terjadi setelah crude oil dipanaskan (sekitar suhu 130oC) ke atas, di mana garam-garam klorida mulai terhidrolisa dan membentuk HCl.
Gambar (4-1): Crude oil plus air yang mengandung garam
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
45/255
36
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
2. DESALTING
Sebelum crude oil memasuki desalter biasanya mendapatkan pemanasan awal
terlebih dahulu di dalam sebuah alat penukar panas (heat exchanger) sampai sehu
sekitar 120 140 oC. Sekitar 3 5 % vol. Air (air proses atau air lunak)
ditambahkan ke crude oil sesudah alat penukar panas pertama atau sebelum
memasuki desalter vessel, dan sebagian besar lainnya ditambahkan pada lokasi
berikutnya (perhatikan gambar (4-2). Campuran crude oil dan air diemulsikan
pada sebuah globe type mixing valve dan dimasukkan ke dalam electrical desalter,
yang biasanya terdiri dari sebuah horizontal settling vessel yang dilengkapi
dengan elektroda tegangan tinggi (10.000 20.000 Volt) yang beroperasi dengan
arus bolak-balik. Selanjutnya campuran tersebut dipisahkan dengan cara
pengendapan gravitasi di dalam bak pengendap dengan bantuan medan listrik.
Waktu tinggal yang diperlukan sekitar 20 menit untuk crude ringan dan 45 menit
untuk crude berat.
Gambar (4-2): Crude Desalting Unit
Medan listrik menimbulkan muatan listrik pada butiran-butiran air dan mulai
terjadi getaran, getaran tersebut mempunyai dua pengaruh sebagai berikut:
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
46/255
37
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
(a)Lapisan antar permukaan (interfacial film) di sekitar butiran air dipecahkan
dan menambah luas permukaan butiran yang kemudian diubah bentuknya
menjadi ellipsoida.
(b)Terjadinya tumbukan menjadi lebih sering sehingga butiran-butiran akan
menyatu membentuk butiran yang berukuran lebih besar
Air garam (salty water) yang telah menyatu meninggalkan desalter melalui bagian
dasar dan melepaskan panasnya di dalam sebuah alat penukar panas untuk
memanaskan air proses atau air segar yang akan diumpankan ke desalter. Air
garam yang keluar dari desalter biasanya dikirim ke sour water stripper (SWS)
untuk diturunkan kandungan H2S dan kontaminan lainnya sebelum dibuang ke
perairan bebas. Crude oil bebas garam (desalted crude oil) meninggalkan desalter
melalui bagian puncak dikirim menuju ke satu atau lebih alat penukar panas atau
langsung ke sebuah preflah vessel.
3. ELECTRICAL DESALTER
Electrical desalter umumnya dibuat oleh Petrolite, Marsco, atau Howe-Baker. Dua
macam electrical desalter yang banyak tersedia di pasaran adalah high-velocity
cylectric desalter (dibuat oleh petrolite) dan low-velocity desalter (dibuat oleh
Petrolite, Marsco dan Howe-Baker).
Perbedaan antara kedua type tersebut adalah terletak pada konstruksi dan posisi
elektroda dan crude inlet nozzles. Pada Cylectric desalter emulsi crude-air
didispersikan langsung ke medan listrik melalui bagian atas vessel dengan
menggunakan nozzle khusus, yakni aliran masuk diarahkan secara horisontal di
antara elektroda. Pada low velocity desalter emulsi di masukkan di bawah
elektroda melalui bagian dasar vessel dengan menggunakan pipa distributor.
4. VARIABEL OPERASI DESALTING
Ada lima variabel yang harus betul-betul diperhatikan dalam operasi desalting
secara rinci dapat dijelaskan seperti berikut:
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
47/255
38
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
a). Suhu operasi
Rentang suhu operasi yang ditetapkan biasanya didasarkan pada densitas,
viskositas, daya hantar listrik dan BS + W content dalam crude oil.
Batas suhu minimum biasanya ditentukan oleh viskositas crude oil, kelarutan
kotoran-kotoran yang pada interface dalam fase cair utama, dan perbedaan
specific gravity antara air dan crude oil. Batas suhu maksimum biasanya
ditentukan oleh kelarutan air di dalam cerude oil dan total water content
(dissolved plus entrained water), crude hasil desalting yang disyaratkan tidak
boleh lebih tinggi dari 0,5 % wt. Meskipun demikian untuk heavy crude
desalting, batasan suhu maksimum juga ditentukan oleh dua faktor berikut:
(1). Daya hantar listrik yang naik secara tajam dengan naiknya suhu
membentu kebutuan untuk kapasitas transformer lebih besar.
(2). Titik interaksi kurva specific gravity untuk air dan crude oil.
Suhu operasi ekonomis maksimum adalah sekitar 145 oC dan sekali suhu operasi
telah dipilih untuk suatu perancangan tertentu hanya dapat divariasikan dengan
batas yang sempit (10 oC).
b). Air Proses
Jumlah air proses dapat divariasikan antara 3 dan 7 % vol pada crude intake,
laju air ditentukan oleh jumlah garam yang ada di dalam crude oil dan
kandungan garam yang tersisa memenuhi syarat dalam desalted crude oil.
Dimanapun sedapat mungkin sour water dari catalytic cracking unit, crude
distilling unit, hydrotreater dan hydrodesulfurizer harus digunakan untukdesalting. Jenis air lain misalnya dari high vacuum unit, bitumen blowing
unit, steam naphtha cracker dan thermal cracker water dapat meningkatkan
untuk emulsi, oleh karena itu harus dihindari. Untuk menjamin tidak
terjadinya kerak dan dapat memberikan hasil pemisahan garam dianjurkan
harus menggunakan air lunak. Petrolite menetapkan maksimum kandungan
garam sadah tetap dalam air 85 ppm wt. Sebagai CaCO3.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
48/255
39
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Komposisi maksimum yang diijinkan pada air jernih untuk desalting adalah
sebagai berikut:
Total dissolved solid : max. 625 ppm wt
Total hardness (sebagai CaCO3) : max. 140 ppm wt
Chloride content (sebagai Cl-) : max. 263 ppm wt
Sulphate content (sebagai SO4--) : max. 63 ppm wt
PH : 6,7 7,0
Untuk menjamin kontak yang baik antara air dan crude oil minimum jumlah
air yang diperlukan adalah 5 % vol. dari total air pada crude intake. Jika
jumlah air tersebut tidak tersedia, sirkulasikan sebagian dari air effluent
(direkomendasikan tidak lebih dari 1 : 1).
c). Pressure drop pada mixing valve
Sebuah globe-type mixing valve digunakan untuk mencampurkan air dan
crude oil, untuk mendapat percampuran yang baik dianjurkan pressure drop
di dalam mixing valve sekitar 1,0 2,0 kg/cm2. Pressure drop yang terlalu
rendah dapat mengakibatkan pencampuran kurang sempurna, sebaliknya jika
pressure drop yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan emulsi yang terbentuk
relatif stabil.
Untuk pemrosesan slop, pressure drop harus dijaga mendekati angka
minimum, hal ini dikarenakan slop mempunyai kecenderungan membentuk
emulsi yang stabil, dalam beberapa hal dianjurkan untuk menambahkan
demulsifier agent jika diperlukan. Maksimum jumlah slop yang diproses
secara kontinyu telah ditetapkan 2 % dari feed.
d). Demulsifier
Jenis dan jumlah demulsifier yang dibutuhkan untuk diinjeksikan tergantung
pada jenis crude oil dan/atau pada impurities yang ada di dalam crude oil.
Untuk alasan keselamatan, semua desalter harus dilengkapi dengan fasilitas
injeksi demulsifier.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
49/255
40
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Jenis demulsifier umum yang sering digunakan adalah Tretolite R-35
(Petreco) dan Nalco 537-D (Howe-Baker). Jika crude oil yang khususnya
sulit untuk dipisahkan garamnya, maka demulsifier khusus untuk keperluan
tersebut dapat dipesan pada pabrik pembuatnya. Dua macam demulsifier
untuk keperluan ini adalah water-soluble type dan crude-soluble type,
Dalam kenyataannya tergantung pada rekomendasi pabrik pembuat desalter
atau pabrik kimia yang memproduksi demulsifier.
Jumlah sebenarnya demulsifier yang diinjeksikan harus ditetapkan oleh hasil
pengujian. Untuk pemrosesan slop, secara perkiraan jumlah demulsifier telah
ditetapkan sekitar 2 7 ppm wt. Namun demikian injeksi demulsifier dalam
kaitannya dengan injeksi slop direkomendasikan sebagai berikut:
Injeksi slop
% wt on crude
Jenis
demulsifier
Jumlah
ppm wt. On crude
1,5 2,0(continuously)
Nalco 537-DTretolite R-35
1,5 7,05,0
2,5 4,0(intermittently)
Nalco 537-D 5,0 10,0
e). Tekanan operasi di dalam desalter vessel
Jika crude oil dan/atau air mendidih di dalam desalter vessel akan
menimbulakn turbulensi tinggi dan pencampuran berulang crude oil dan air,
dengan demikian akan menyulitkan pengendapan; selanjutnya pembentukan
gelembung gas akan memicu pembentukan electrical flash over. Untuk
mencegah terjadinya hal ini, tekanan operasi di dalam vessel biasanya diatur
sekurang-kurangnya 1,7 kg/cm2 di atas tekanan sistem. Yang dimaksud
tekanan sistem adalah jumlah dari tekanan uap crude oil dan tekanan uap air.
5. PENGALAMAN OPERASI
Berdasarkan pengalaman operasi telah menunjukkan bahwa banyak keuntungan-
keuntungan dan persoalan-persoalan yang timbul baik terhadap peralatan maupun
operasinya.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
50/255
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
51/255
42
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
sebelum digunakan harus dilewatkan terlebih dahulu ke sour water
stripper.
(3). Pembentukan emulsi di dalam desalter vessel, tingkat ketergantungan
terhadap jenis crude oil dan slop yang diproses. Pemrosesan slop yang
mengandung bahan-bahan rengkahan atau teroksidasi akan memicu
terbentuknya emulsi yang stabil di dalam desalter. Untuk light slop,
straight-run slop dan hydrotreating slop dapat diproses secara kontinyu
sampai maksimum 1 2 % wt. atau untuk intermediate slop sampai 3 4
% wt. On crude tanpa menimbulkan gangguan.
Stabilitas emulsi tergantung pada jenis crude oil yang diproses, jenis
wash water yang digunakan, suhu, laju air yang diinjeksikan, harga
BS+W dan pressure drop dalam mixing valve. Sebagai contoh
naphthenic crude cenderung menstabilkan emulsi. Pemrosesan crude oil
yang kandungan BS+W tinggi akan meningkatkan kecenderungan
pembentukan emulsi.
(4). Terjadinya korosi pada bagian bawah desalter vessel dan rundown water
piping. Korosi yang terjadi umumnya dikarenakan adanya endapan lumpur,
erosi yang disebabkan oleh sludge yang terbawa air dapat menimbulkan erosi
pada bagian pipa atau valve. Pengendapan slude dapat terjadi karena
pemrosesan crude berat, pengembalian slop dari oil catcher, wash water yang
mengandung oksida besi dan kalsium karbonat atau jenis padatan lain. Untuk
menghindari hal tersebut dapat dilakukan dengan melapisi bagian-bagian
dimana sludge berada dengan menggunakan cat pelapis seperti misalnya
silica-EPIKOTE paint. Dapat juga dilakukan dengan memasang steam jet
yang berfungsi untuk membantu membuang sludge dan memecahkan emulsi.
Jika harga pH wash water turun hingga di bawah harga normal (7 8,5), maka
harus diinjeksikan caustic soda untuk menaikkannya
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
52/255
43
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
(5). Pembentukan kerak di dalam alat penukar panas setelah desalter. Pada
suhu sekitar 150 oC semua air bebas akan terlarut dan meninggalkan
kristal garam dalam bentuk suspensi di dalam crude oil. Kristal garam
yang terbentuk akan menempel pada dinding tube sebagai kerak yang
akan menghambat proses perpindahan panas.
(6). Kesulitan-kesulitan yang berkaitan dengan penentuan garam dan
repeatability of the analysis. Persoalan analisis adalah terletak pada
penentuan kandungan garam dalam crude oil. Tahapan kritis adalah pada
saat ekstraksi garam-garam dari crude oil.
6. CHEMICAL DESALTING
Jika waktu penyimpanan di dalam tangki cukup lama, maka harus dilengkapi
dengan coil pemanas dan fasilitas-fasilitas untuk menambahkan demulsifier dan
sekitar 1 % vol air yang memenuhi syarat untuk desalting. Meskipun cara
chemical desalting ini dapat menjadi lebih murah daripada electrical desalting,
namun harus diingat bahwa biaya pemeliharaan bisa menjadi lebih mahal.
7. NETRALISASI HCl
Ketika crude oil dipompakan ke crude desalting unit masih mengandung sejumlah
tertentu air yang mengandung garam, hal ini dapat menimbulkan korosi pada
bagian atas desalter. Adanya garam-garam MgCl2, CaCl2, NaCl sebagian akan
terhidrolisa pada suhu sekitar 120 oC, dan HCl akan terbentuk di dalam alat
penukar panas dan furnace. HCl tidak akan menimbulkan korosi sepanjang dalam
keadaan kering, tetapi pada lokasi dimana terjadi pengembunan uap air seperti
pada bagian puncak kolom distilasi asam klorida akan terbentuk dan korosi akan
terjadi. Untuk menghindari hal tersebut, bahan konstruksi yang digunakan harus
terbuat dari Monel atau logam paduan tahan korosi, dan cara yang paling murah
adalah dengan menetralkan HCl yang terbentuk. Bahan kimia yang dapat
digunakan untuk menetralisir adalah caustic soda atau ammonia.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
53/255
44
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
BAB 5
DISTILASI
1. U M U M
Distilasi adalah salah satu teknik pemisahan yang didasarkan atas perbedaan
volatility atau titik didih komponen-komponen dalam campuran. Proses ini
dilakukan didalam sebuah kolom yang didalamnya dilengkapi alat kontak yang
tersusun diatas tray dengan jarak antara tray tertentu. Untuk pemisahan yang
sangat komplek sering kali digunakan lebih dari satu kolom, dan untuk
mendapatkan kemurnian yang tinggi pada hasil puncak dapat dilakukan dengancara mengembalikan sebagian kondensat melalui puncak kolom tersebut sebagai
reflux. Karena dari kolom ini diperoleh produk dalam berbagai fraksi maka proses
ini dikenal sebagai distilasi fraksional atau fraksinasi. Di dalam proses distilasi
mencakup kegiatan proses penguapan dan pengembunan.
Proses penguapan:
Campuran larutan dipanaskan pada suhu tertentu sehingga komponen-komponenyang lebih ringan akan lebih banyak berubah fasenya menjadi uap.
Proses pengembunan:
Uap yang terbentuk didinginkan kemudian berubah fasenya menjadi cair kembali
dan kemudian ditampung di dalam tempat penampungan. Didalam proses distilasi
terjadi dua kejadian lain yaitu transfer panas dan transfer masa. Transfer panas
berlangsung pada saat campuran diberi panas dari sumber panas tertentu. Transfermasa ditunjukkan oleh adanya perubahan fase cair menjadi uap dan demikian juga
sebaliknya, berkurangnya masa cairan sebanding dengan bertambahnya masa uap.
Fase uap kontak dengan fase cair dan sekaligus terjadi transfer masa dari cairan ke
uap dan dari uap ke cairan. Di dalam fase cair dan uap biasanya mengandung
komponen-komponen sama tetapi berbeda jumlahnya.
Sebagai contoh distilasi sederhana untuk memisahkan larutan yang terdiri dari dua
komponen A dan B (biner) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar (5-1).
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
54/255
45
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Komponen A adalah lebih volatile (atau lebih mudah menguap) sedangkan
komponen B kurang volatile. Feed (umpan) memasuki kolom distilasi berupa
campuran yang terdiri dari komponen A dan B pada suhu TF. Di dalam kolom
distilasi campuran tersebut terpisah berdasarkan titik didihnya, yang mempunyai
titik didih rendah berupa uap dan keluar melalui bagian puncak kolom dan setelah
dilewatkan melalui condenser berubah fasenya menjadi cair (condensate) pada
suhu TC. Sedangkan yang mempunyai titik didih lebih besar keluar melalui bagian
dasar kolom berupa cairan kemudian didinginkan oleh cooler dan keluar pada
suhu TR.
Gambar (5-1): Skema Distilasi Sederhana
Dalam praktek, hasil puncak tidak pernah mencapai kemurnian 100 % A,
demikian pula untuk hasil bawah (bottom product) tidak pernah mencapai
kemurnian 100 % B. Untuk mendapatkan kemurnian hasil yang lebih tinggi, maka
di dalam kolom distilasi dilengkapi dengan peralatan kontak yang tersusun secara
bertingkat.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
55/255
46
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
2. MACAM-MACAM PROSES DISTILASI
Menurut tekanan kerjanya proses distilasi dibedakan dalam tiga macam sebagai
berikut:
Distilasi atmosferik (Atmospheric distillation)
Distilasi hampa (Vacuum distillation)
Distilasi bertekanan (presurized distillation)
Distilasi atmosferik adalah distilasi yang tekanan kerjanya sebagaimana tekanan
atmosfir, distilasi hampa adalah distilasi yang tekanan kerjanya dibawah tekanan
atmosfir, sedangkan distilasi bertekanan adalah distilasi yang tekanannya diatas
tekanan atmosfir. Dengan distilasi hampa dimaksudkan untuk menurunkan titikdidih sehingga suhu operasinya dapat lebih rendah dari pada suhu pada distilasi
pada tekanan atmosfir. Cara ini diterapkan untuk memisahkan
komponen-komponen minyak berat (misalnya gasoil dalam residu) yang mana
apabila dilakukan dengan metoda distilasi atmosferik harus pada suhu kerja yang
amat tinggi, dan hal ini dapat mengakibatkan perengkahan (cracking) dan bahkan
dapat menimbulkan pembentukan arang (cooking) pada dinding tube yang tidak
dikehendaki dalam proses ini. Distilasi hampa dalam pelaksanaannya biasanyadigabung secara integral dengan distilasi atmosferik, yang mana residu yang
diperoleh dari distilasi atmosferik selanjutnya dipisahkan lagi fraksi-fraksi yang
masih terikut didalamnya dengan cara distilasi hampa. Distilasi bertekanan
banyak diterapkan untuk memisahkan komponen-komponen yang sangat ringan
yang pada tekanan atmosfir suhu operasinya harus jauh dibawah suhu atmosfir
dan hal ini tidak mungkin dapat dilakukan dengan mudah. Cara ini biasanya untuk
memisahkan campuran antara metane, etane, propane dan butane atau untukmemisahkan nitrogen dari udara.
3. PERALATAN UTAMA DI DALAM UNIT DISTILASI
Banyak macam peralatan yang digunakan dalam unit distilasi, beberapa peralatan
utama yang perlu dikenal diantaranya adalah:
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
56/255
47
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
a. Kolom distilasi
Kolom distilasi yang berbentuk bejana silinder yang terbuat dari bahan baja
dimana di dalamnya dilengkapi dengan alat kontak yang berfungsi untuk
memisahkan komponen-komponen campuran larutan. Beberapa sambungan yang
dipasang pada kolom adalah untuk saluran umpan, hasil puncak, reflux, reboiler,
hasil samping, steam serta hasil bawah.
b. Kolom stripper
Bentuk dan konstruksi stripper seperti kolom distilasi hanya pada umumnya
ukurannya lebih kecil. Peralatan ini berfungsi untuk menajamkan pemisahan
komponen-komponen dengan cara mengusir atau melucuti fraksi-fraksi yang lebih
ringan di dalam produk yang dikehendaki. Prosesnya adalah penguapan biasa,
yang secara umum untuk membantu penguapan diinjeksikan steam dari bagian
dasar stripper.
c. Furnace (dapur)
Furnace yang dimaksud disini adalah berfungsi sebagai tempat mentransfer panas
yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar. Di dalam dapur terdapat pipa
pemanas yang etrsusun sedemikian rupa sehingga proses perpindahan panas dapat
berlangsung sebaik mungkin. Minyak yang dialirkan melalui pipa-pipa tersebut
akan menerima panas dari hasil pembakaran di dalam dapur hingga suhunya
mencapai sekitar 300oC - 350
oC, kemudian masuk kedalam kolom distilasi untuk
dipisahkan komponen-komponennya.
d. Heat Exchanger (HE)
Heat exchanger atau alat penukar panas berfungsi untuk berlangsungnya proses
perpindahan panas antara fluida satu ke fluida lain yang saling mempunyai
kepentingan.
Sebagai contoh crude oil dengan residu, dimana crude oil membutuhkan panas
sedangkan residu perlu melepaskan panas. Dengan demikian melalui pertukaran
panas ini dapat dimanfaatkan panas yang seharusnya terbuang, dan apabila dinilai
dari segi ekonominya hal ini akan memberikan penghematan biaya operasi.
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
57/255
48
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
e. Condenser
Sebagaimana hasil puncak yang berupa uap kiranya tidak dapat ditampung dalam
bentuk demikian, oleh karena itu perlu diembunkan hingga bentuknya berubah
menjadi kondensat. Untuk mengembunkan uap tersebut harus dilewatkan kedalam
condenser, dan umumnya yang digunakan sebagai media pendingin adalah air.
Panas yang diserap didalam condenser sebagaimana panas pengembunannya
(untuk merubah fase uap menjadi fase cair) dalam hal ini setara dengan panas
latennya. Secara teoritis penyerapan panas didalam condenser tanpa diikuti
dengan perubahan suhu.
f. Cooler
Bentuk dan konstruksi cooler seperti halnya pada condenser, hanya fungsinya
yang berbeda. Cooler berfungsi sebagai peralatan untuk mendinginkan produk
yang masih mempunyai suhu tinggi yang tidak diijinkan untuk disimpan di dalam
tangki. Jika condenser fungsinya untuk mengubah fase uap hingga menjadi bentuk
cair, maka cooler lain halnya, yaitu hanya untuk menurunkan suhu hingga
mendekati suhu sekitarnya atau suhu yang aman. Jika didalam condenser yang
diserap adalah panas latennya, lain halnya di dalam cooler yang diserap adalah
panas sensibelnya, yaitu panas untuk perubahan suhu tanpa diikuti perubahan
fase.
g. Separator
Sesuai dengan namanya, peralatan ini berfungsi untuk memisahkan dua zat yang
tidak saling melarutkan, misalnya gas dan cairan, minyak dan air dan lain
sebagainya. Prinsip pemisahannya adalah berdasarkan pada perbedaan densitas
antara kedua fluida yang akan dipisahkan. Semakin besar perbedaan densitas
antara kedua fluida maka akan semakin mudah dalam pemisahannya.
4. VARIABEL PROSES
Pengaturan variabel proses adalah penting sekali untuk mendapatkan kwalitas
maupun kwantitas produk yang dikehendaki. Perubahan variabel proses akan
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
58/255
49
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
mengakibatkan penyimpangan yang menyuluruh terhadap mutu maupun jumlah
produk. Oleh karena itu kontrol terhadap kwalitas produk dilaboratorium sangat
penting artinya untuk mengendalikan/mengatur variabel proses.
Variabel proses yang pokok dan perlu dikendalikan secara cermat di dalam proses
distilasi adalah:
Suhu
Tekanan
Laju alir (flow rate)
Tinggi permukaan cairan (level) didalam kolom
4.1. Suhu
Pengaruh suhu di dalam suatu proses distilasi merupakan faktor yang sangat
menentukan, karena pada proses ini terjadi pemisahan atas komponen-komponen
campuran berdasarkan titik didihnya.
Pengaruh suhu operasi yang terlalu tinggi pada crude oil akan menimbulkan
perengkahan (cracking) di dalam tube yang kemudian dapat berkelanjutan
pembentukan coke (coking) didalam tube yang efeknya dapat menghambat
transfer panas, dan bahkan dapat merusak tube karena panas yang berlebihan
(overheating) pada dinding tube.
Pengaruh suhu operasi yang terlalu tinggi pada kolom fraksinasi dapat dilihat
dengan mudah melalui hasil analisis laboratorium. Jika suhu didalam kolom
fraksinasi terlalu tinggi akan mengakibatkan naiknya titik didih akhir (Final
Boiling Point) hasil puncak atau naiknya titik didih awal (Initial Boiling Point)
hasil bawah (bottom product). Demikian pula sebaliknya jika suhu di dalam
kolom fraksi nasi terlalu rendah.
4.2. Tekanan
Untuk distilasi atmosferik, pengaruh tekanan tidak begitu tampak, tidak seperti
distilasi hampa atau distilasi bertekanan. Pengaturan tekanan biasanya bervariasi
dengan pengaturan suhu operasi. Pengaruh tekanan di dalam kolom fraksinasi
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
59/255
50
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
yang terlalu tinggi akan mengakibatkan tidak sempurnanya fraksinasi di dalam
kolom, dan disamping itu kemampuan peralatan juga akan membatasi hal
tersebut.
Pengaruh tekanan operasi yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan naiknya titk
didih dengan kata lain penguapan akan menjadi lebih sulit. Dalam hal ini dapat
dilihat dari hasil analisis laboratorium, jika tekanan didalam kolom fraksinasi naik
akan mengakibatkan titik didih akhir hasil puncak akan menjadi rendah dan
demikian pula titik didih awal hasil bawah juga menjadi rendah. Demikian pula
sebaliknya jika tekanan di dalam kolom fraksinasi terlalu rendah.
4.3. Laju alir (Flow rate)
Biasanya pengaruh laju alir berpengaruh terhadap tingginya permukaan cairan
(level) di dalam kolom fraksinasi ataupun stripper. Jika aliran masuk kedalam
kolom terlalu besar akan mengakibatkan naiknya permikaan cairan didalam
kolom karena tidak sebanding dengan laju penguapan yang terjadi di dalam
kolom. Dan akibat terhadap hasil bawah akan menurunkan titk didih awal dan flah
point. Jika perubahan aliran terjadi pada hasil samping (side stream) maka
pengaruhnya adalah terhadap titik didih awal, titik didih akhir dan flash point
produk tersebut.
Perubahan laju alir juga dapat mempengaruhi kesetabilan suhu. Hal tersebut dapat
dilihat pada jumlah aliran dari feed sewaktu melalui dapur. Bila pada suatu saat
jumlah aliran terlalu kecil, maka sejumlah panas yang diterima oleh crude oil di
dalam tube akan menaikkan suhu yang cukup tinggi karena jumlah panas tidak
sebanding dengan jumlah aliran crude yang dipanasi sehingga untuk aliran yang
rendah akan menerima panas yang berlebihan. Jika peristiwa ini berlangsung
dalam kurun waktu yang cukup lama dapat menimbulkan efek sampingan yaitu
terjadinya perengkahan yang kemudian berlanjut terjadi pembentukan coke.
Dengan terbentuknya coke akan menghalangi transfer panas yang kemudian panas
akan terakumulasi di dalam tube dan menimbulkan pemanasan setempat (hot spot)
yang selanjutnya menimbulkan panas yang berlebihan (overheating), bengkoknya
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
60/255
51
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
tube (tube bending), bergesernya tube (tube sagging) yang semuanya itu dapat
menimbulkan kerusakan fatal bahkan kebocoran dan kebakaran.
4.4. Tinggi permukaan cairan (level)
Tinggi rendahnya permukaan cairan di dalam kolom fraksinasi akan
mempengaruhi keadaan cairan pada tiap-tiap tray. Bila permukaan cairan pada
down comer suatu tray terlalu tinggi, maka hal ini akan menimbulkan peristiwa
banjir (floading), cairan akan meluap dan tumpah ke tray di bawahnya, dan
mengakibatkan produk pada tray dibawahnya akan terkontaminasi oleh fraksi
ringan dan mutunya rusak (off spec).
Demikian pula bila permukaan cairan pada dasar kolom terlalu tinggi maka akan
menimbulkan kemungkinan produk pada tray diatasnya akan menjadi off spec
karena kemasukan fraksi berat. Demikian pula sebaliknya jika permukaan cairan
di dasar kolom terlalu rendah maka kemungkinan timbulnya loss suction pada
pompa besar sekali.
Untuk menjaga kesetabilan permukaan cairan pada dasar kolom biasanya
dikendalikan dengan sistem kontrol yang dapat bekerja secara otomatis.
5. TEKANAN DAN HUKUM GAS IDEAL
5.1. Tekanan
Ada tiga cara untuk menyatakan tekanan yang bekerja di dalam fluida atau sistem.
Tekanan udara atmosfir yang dinyatakan sebagai 1 atm adalah sama dengan 760
mm Hg pada 0 oC, 29,921 inch Hg, 0,760 m Hg, 14,696 lb force per square inch
(psi), atau 33,90 ft H2O pada 4oC. Tekanan lebih (gage pressure) adalah tekanan
di atas tekanan atmosfir sebagaimana umumnya yang ditunjukkan oleh alat
pengukur tekanan. Tekanan mutlak (absolute pressure) adalah tekanan yang
sekalanya diukur mulai dari tekanan udara 0 atm, dengan kata lain tekanan absolut
sama dengan tekanan lebih ditambah 1 atm. Sebagai contoh jika suatu bejana
mempunyai tekanan yang ditunjukkan oleh alat pengukur sebesar 2 atm gage
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
61/255
52
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
(atg), maka tekanan mutlaknya sama dengan 2 + 1 = 3 atm absolut (ata),
perhatikan gambar 1 berikut.
Gambar. (5-2): Skala tekanan gage dan absolute
Di dalam beberapa kasus, khususnya dalam pengupan tekanan dinyatakan sebagai
inch air raksa (inch Hg) vakum, artinya tekanan tersebut diukur sebagai inch Hg
diukur dibawah tekanan barometrik absolut. Sebagai contoh, suatu pembacaan
dari alat ukur menunjukkan 25,4 inch Hg, maka besarnya tekanan vakum adalah
29,92 - 25,4 = 4,52 inch Hg absolut.
5.2. Hukum Gas Ideal
Gas ideal dinyatakan sebagai gas pada kondisi atmosfir berupa gas sempurna
(tidak sebagianpun yang menyusut volumenya karena tekanan, apa lagi
terkondensasi). Dengan kata lain gas ideal adalah gas yang menduduki volume
ruangan sebagaimana volume molekul-molekulnya sendiri. Perilaku gas ideal
mengikuti hukum-hukum gas ideal. Gas nyata (real gas) dinyatakan gas yang
7/26/2019 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi.pdf
62/255
53
Kardjono SA; Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
tidak mengikuti hukum-hukum gas ideal karena volume ruangan yang diduduki
tidak menggambarkan volume molekul-molekulnya sendiri. Umumnya gas pada
kondisi tekanan yang cukup tinggi dikatakan sebag
Top Related