LAPORAN PRAKTIKUM PILOT PLAN DESTILASI CRUDE OIL DI SUSUN OLEH Maria Kristiningsih Ayu Ningrum Luthfina Lestari Mumammad Amin 13 614 006 13 614 012 13 614 013 13 614 017 KELOMPOK : 2 (DUA) KELAS : VI-A DOSEN PENGAWAS : Marinda Rahim, ST., MT LABORATORIUM PILOT PLANT JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA TAHUN 2016 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Tujuan Percobaan a. Untuk melakukan destilasi fraksinasi minyak mentah (crude oil) b. Menentukan specific gravity dari fraksi gasoline, kerosene, dan solar 1.2 Dasar Teori 1.2.1 Minyak Bumi Minyak bumi terutama terdiri dari campuran yang sangat kompleks senyawa-senyawa hidrokarbon yaitu senyawa-senyawa yang mengandung unsur karbon dan hidrogen. Disamping itu dalam minyak bumi juga terdapat unsurunsur belerang, nitrogen, oksigen dan logam-logam yang terdapat dalam jumlah yang relatif lebih sedikit yang terikat dalam bentuk senyawa-senyawa organik. Disamping itu air dan garam-garam hampir selalu terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdirpersi. Bahan-bahan bukan hidrokarbon ini biasanya dianggap sebagai kotoran, karena pada umumnya memberikan gangguan dalam proses pengolahan minyak bumi dalam kilang dan berpengaruh jelek terhadap mutu produk. Baik senyawa hidrokarbon maupun senyawa bukan hidrokarbon keduanya akan menentukan cara-cara pengolahan yang dilakukan dalam kilang minyak. Walaupun senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi sangat banyak jumlahnya tetapi senyawa tersebut dapat dibagi dalam tiga senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa hidrokarbon parafin, naften dan aromatik. Disamping senyawasenyawa hidrokarbon tersebut dalam produk minyak bumi juga terdapat senyawa hidrokarbon olefin dan diolefin yang terjadi karena perengkahan dalam proses pengolahan minyak bumi dalam kilang, misalnya distilasi minyak mentah dan proses perengkahan. Sekitar 85% dari minyak mentah (crude oil) di dunia diklasifikasikan menjadi 3 golongan, yaitu : 1. Minyak dasar aspal (asphaltic base) 2. Minyak dasar parafin (paraffinic base) 3. Minyak dasar campuran (mixed base) Minyak dasar aspal mengandung sedikit lilin parafin dengan aspal sebagai residu utama. Minyak dasar aspal sangat dominan mengandung aromatik. Kandungan sulfur, oksigen dan nitrogen relatif lebih tingggi dibandingkan dengan minyak-minyak dasar lainnya. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok untuk memproduksi gasoline yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal. Fraksi-fraksi ringan dan menengah mengandung presentase naftalen yang tinggi. Minyak dasar parafin mengandung sangat sedikit aspal, sehingga sangat baik sebagai sumber untuk memproduksi lilin paraffin, minyak pelumas motor dan kerosin dengan kualitas tinggi. Minyak dasar campuran mengandung sejumlah lilin dan aspal secara bersamaan. Produk yang dihasilkan minyak dasar ini lebih rendah kualitasnya dibandingkan dengan dua tipe minyak di atas. Berdasarkan jarak titik didih tiap fraksi yang dihasilkan, maka susunan molekul menurut jumlah atom karbon dari fraksi dan produk akhir kilang dapat dilihat pada tabel 1.1 Tabel 1.1 Susunan hidrokarbon fraksi/produk minyak dan gas bumi Fraksi/ Produk Gas – gas Gasoline Nafta Kerosene dan avtur Diesel dan fuel oil Gas oil Fuel oil berat Atm residu Vac residu 1.2.2 Specific Gravity Jarak Didih (oC) < 30 30 – 210 100 – 200 150 – 250 160 – 400 220 – 345 315 – 540 > 450 > 650 Jumlah Atom Karbon dalam Molekul Minyak C1 – C4 C5 – C12 C8 – C12 C11 – C13 C13 – C17 C17 – C20 C20 – C45 > C30 > C60 Specific gravity minyak adalah perbandingan antara berat jenis minyak pada temperatur standar dengan berat jenis air dengan temperatur yang sama dapat di tulis : SG = Q pada tekanan dan temperatur W Di Indonesia biasanya berat jenis dinyatakan dalam fraksi, misalnya 0.5 : 0,1 untuk minyak bumi suhu yang digunakan adalah 15 O C atau 60O F. Dalam dunia perdagangan terutama yang dikuasai oleh perusahaan Amerika, gravitasi jenis atau lebih sering disingkat dengan SG ini dinyatakan dalam API gravity dan juga API (American Petroleum Institute) yang sangat mirip dengan Baume gravity adalah suatu besaran yang merupakan fungsi dari berat jenis yang dapat dinyatakan dengan persamaan : ρ= m …………………….. (Persamaan 1) v SG = O ρo …………….…… (Persamaan 2) ρw API = 141.5 – 131.5 …….. (Persamaan 3) SG 141.5 ………......(Persamaan 4) 131.5+ ° API API gravity minyak bumi sering menunjukan kualitas dari minyak bumi SG = tersebut. Makin kecil SG-nya atau makin tinggi OAPI-nya, maka minyak bumi itu makin berharga karena lebih banyak mengandung bensin. Sebaliknya makin rendah OAPI atau makin besar SG-nya, maka mutu minyak itu kurang baik karena lebih banyak mengandung lilin (wax) atau residu (aspal). 1.2.3 Destilasi Destilasi atau penyulingan merupakan suatu metoda pemisahan satu atau lebih senyawa dari senyawa lainya dengan memanfaatkan perbedaan titik didih dari senyawa-senyawa yang akan dipisahkannya. Minyak bumi mengandung berbagai senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih berbeda-beda yang tergantung dari struktur molekulnya. Melalui metoda distilasi, senyawa-senyawa dalam minyak bumi dapat dipisah menjadi berbagai senyawa hidrokarbon sesuai dengan titik didihnya. Metoda destilasi dilakukan dengan menggunakan pendinginan bertahap atau bertingkat. Metoda ini dikenal juga dengan istilah proses distilasi bertingkat. Titik didih dari senyawa hidrokarbon yang terkandung pada minyak bumi dapat dilihat pada tabel di bawah. Tabel1.2Titikdidihsenyawahidrokarbonpadaminyakbumi Fraksi Gas-Gas Petroleum Petroleum Eter Ligroin Bensin (Gasolin) Minyak Tanah (Kerosin) Minyak Diesel (Solar) MinyakPelumas Parafin, Aspal Jumlah Atom TitikDidih (Celcius) 1–4 < 30 5–6 30 – 60 7 20 – 135 6 – 12 50 – 180 11 – 16 170 – 290 14 – 18 260 – 350 16 – 24 300 – 370 > 25 Dengan memperhatikan data tabel tersebut dapat diketahui, jika minyak bumi/mentah dipanaskan pada temperatur 30oC maka gas-gas petroleum akan segera mendidih dan menguap. Sedangkan senyawa lainnya tetap berada pada fasa awalnya. 1.2.4 Produk Minyak Bumi 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 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 komponenkomponen 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 Motor gasoline (mogas) yang sehari-hari disebut bensin adalah campuran kompleks senyawa hidrokarbon yang mempunyai trayek titik didih antara 40200oC dan dipergunakan sebagai bahan bakar motor-motor yang menggunakan busi (spark ignation engines). 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. 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. e. Kerosene Kerosene adalah fraksi minyak bumi yang lebih berat dari pada bensin dan mempunyai daerah titik didih 150 - 250oC. Kerosene dipakai sebagai bahan bakar lampu penerangan dan bahan bakar kompor untuk rumah tangga. 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. g. Minyak bakar residu Minyak 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. i. Minyak gemuk (grease) j. Malam (wax) k. Aspal 1.2.5 Hydrometer Hydrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis (atau kepadatanrelatif) dari suatu cairan, yaitu rasio kepadatan cairan dengan densitas air. Hydrometerbiasanya terbuat dari kaca dan terdiri dari sebuah batang silinder dan bola pembobotandengan merkuri (raksa) untuk membuatnya mengapung tegak. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hydrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hydrometer dapat mengapung di dalam zat cair. Cara kerja hydrometer didasarkan pada prinsip Archimedes dimana benda padat yang tersuspensi pada fluida akan terkena gaya ke atas sebesar gaya berat fluida yang dipindahkan. Dengan demikian, semakin rendah kerapatan zat tersebut, semakin jauh hydrometer tenggelam. Seberapajauh hydrometer tersebut teggelam dapat dilihat dari skala pembacaan yang terdapat dalamhydrometer itu sendiri (Ginanjar. W, 2014). Sumber : Dazzle. E.R. A, 2013 Gambar 1.1 Hydrometer Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi ketepatan test dengan menggunakan hydrometer diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Ukuran hydrometer yang dapat mendeterminasikan gravity minyak mentah yang bebas air dengan ketelitian yang tinggi 2. Adanya campuran fluida lain seperti air Hal ini akan menyebabkan kekurangan ke akuratan, sebab gelembunggelembung gas yang sering timbul pada suspense akan menempel pada hydrometer dan cenderung menahan instrument, sehingga sulit mencapai posisi yang diharapkan. 3. Titik air pada permukaan hydrometer Hal ini menyebabkan instrument sebenarnya(Puspasari. R, 2012). tenggelam melewati posisi BAB II METODOLOGI 2.1 Alat dan Bahan 2.1.1 Alat yang digunakan 1. Satu set alat destilasi fraksinasi 2. Hydrometer Specific Gravity skala 0,7 -1 3. Batang pengaduk 4. Gelas ukur 100 mL 5. Gelas ukur 1000 mL 6. Gelas kimia 250 mL 7. Thermometer 8. Termokopel 9. Aluminium foil 2.1.2 Bahan yang digunakan 1. Gasoline(Bensin) 2. Kerosene(Minyak tanah) 3. Solar 4. Crude oil 2.2 Prosedur Percobaan 1. Menyiapkan bahan baku berupa gasoline, kerosene, dan solar 2. Memasukkan gasoline, kerosene, dan solar masing – masing sebanyak 250 mLke dalam labu penampung yang telah berisi crude oil 3. Mengaduk campuran gasoline, kerosene, solar, dan crude oil menggunakan batang pengaduk hingga tercampur 4. Menghubungkan labu penampung yang telah berisi campuran pada alat destilasi 5. Mengganti air dalam reservoir tank dengan air bersih dan memasukkan 2 buah es batu ke dalamnya 6. Menghubungkan alat crude oil destilation ke arus listrik 7. Memastikan tombol on/off pompa sudah berada pada posisi ON 8. Memutar tombol power pada posisi ON 9. Mengatur proses pemvakuman dengan cara memutar valve kondensor sebanyak 2.5 bukaan dan valve vaccum sebanyak 2.5 bukaan 10. Memutar tombol vaccum pada posisi ON 11. Menyalakan heater dengan cara memutar tombol heater pada posisi ON dan mengatur temperature pada 400ºC 12. Mencatat temperature pada bottom (T1), tray 1 (T2), tray 2 (T3), top (T4), danheater (T5) setiap 10 menit sampai diperoleh volume pada setiap fraksi hasil destilasi yang cukup untuk dianalisa dengan menekan tombol select untuk melihat temperature tiap bagian 13. Mengambil dan menampung produk pada tray 1 (solar),tray 2 (kerosene), dan top (gasoline) dalam gelas kimia dan menutupnya dengan aluminium foil 14. Setelah mendapatkan masing – masing fraksi dengan volume 130 mL kemudian mematikan alat dengan cara kebalikan dari prosedur menghidupkan alat yaitu memutar tombol vacuum dan heater pada posisi OFF 15. Kemudian mematikan alat dengan memutar tombol power pada posisi OFF 16. Melepaskan alat dari arus listrik 17. Melakukan uji nilai specific gravity pada setiap produk dengan metode ASTM D 1298 – 99 dengan cara : a. Mengatur temperature gasoline pada suhu ruangan b. Menuang gasoline sebanyak 125 mL dalam gelas ukur 100 mL, dengan hati-hati dan menghindari adanya gelembung-gelembung udara c. Menempatkan gelas ukur yang telah berisi gasoline pada tempat yang datar dan bebas dari pengaruh udara luar dan goncangan d. Memasukan thermometer dan batang pengaduk ke dalam gelas ukur, mengaduk gasoline sampai rata dan mengukur suhu contoh sampai konstan e. Mengangkat thermometer dan batang pengaduk dari dalam gelas ukur f. Memasukan Hydrometer Specific Gravity yang sesuai kedalam contoh secara perlahan g. Membaca skala pada hydrometer apabila hydrometer sudah terapung bebas dan stabil h. Mengoreksi nilai specific gravity observasi yang diperoleh daripraktikum dengan menggunakan Correction Table for Specific Gravity Hydrometer 60oF/60oF i. Mengulangi Langkah a sampai h untuk melakukan uji nilai specific gravity pada produk hasil destilasi lainnnya yaitu kerosene dan solar BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Pengamatan Tabel 3.1 Data pengamatan perubahan temperatur tiap bagian No. t (menit) Bottom (oC) Tray 1 (oC) Tray 2 (oC) Top (oC) Heater (oC) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 37 72 130 177 196 222 223 226 242 243 244 245 245 244 246 247 249 248 250 250 31 33 89 103 141 152 159 164 174 174 176 178 180 182 183 184 185 186 187 191 31 32 58 101 113 132 152 155 119 154 154 155 154 154 149 149 151 151 153 143 32 32 47 105 68 46 65 58 54 47 49 48 48 51 51 51 50 49 50 51 139 267 316 333 343 353 360 364 367 369 371 372 372 372 373 371 373 373 373 376 Tabel 3.2 Data pengamatan specific gravity dan temperatur tiap produk Produk Gasoline Kerosene Solar Specific gravity T (oC) Specific gravity observasi 0,745 0,815 0,815 Observasi 30 30 30 (60o/60oF) 0,7563 0,8249 0,8249 Tabel 3.3 Hasil perhitungan temperatur rata-rata tiap bagian dari menit ke 100 sampai ke 200 T2 (oC) Tray 1 183,2 T3 (oC) Tray 2 151,3 T4 (oC) Top 49,8 3.2 Pembahasan Percobaan kali ini bertujuan untuk melakukan destilasi fraksinasi dari minyak mentah (crude oil) dan untuk menetukan specific gravity dari fraksi gasoline, kerosene, dan solar. Pada praktikum ini digunakan alat destilasi fraksinasi dengan sistemvakum menggunakan tray jenis bubble tray. Minyak mentah yang merupakan campuran dari fraksi crude oil, gasoline, kerosene dan solar dimasukkan kedalam labu dasar bulat yang dilengkapi oleh pemanas disekitarnya. Secara teoritis, solar merupakan fraksi dengan rantai C lebih panjang sehingga memiliki titik didih dan titik embun yang tinggi akan terkondensasi pada tray yang memiliki temperatur yang relatif lebih tinggi yaitu pada tray yang paling dekat dengan pemanas (tray 1), komponen dengan rantai C sedang yaitu kerosene akan menghasilkan kondensat pada tray 2, hingga hasil atas yang paling jauh dengan sumber panas akan menghasilkan kondensat dari komponen minyak bumi yang memiliki rantai C yang pendek dan mudah menguap yaitu gasoline. Semakin panjang rantai karbon maka semakin besar titik didih dan densitasnya. Pada praktik yang dilakukan dalam percobaan ini,temperatur pada tray berada pada kondisi yang seharusnya, dimana temperatur solar 183,2 0C lebih besar dari kerosenedengan temperatur 151.3 0C dan lebih besar dari gasoline dengan temperatur 49.8 0C. Specific gravity adalah perbandingan berat cairan tertentu dengan berat air pada volume dan kondisi temperatur yang sama. Pada specific gravity secara teori menyatakan bahwa semakin berat fraksi maka nilai specific gravity semakin besar pula. Pada praktikum ini didapatkan hasil urutan specific gravitygasoline lebih kecil dari kerosene, namun specific gravitykerosene sama dengan solar tidak sesuai dengan teori. Dimana seharusnya specific gravity solar lebih besar dari specific gravity kerosene. Hal ini disebabkan karena terjadinya kebocoran pada tray 2 menyebabkan temperatur di menjadi lebih rendah dari seharusnya. Fraksi kerosene menjadi lebih cepat terkondensasi dan turun kembali ke tray 1, sehingga fraksi solar pada tray 1 menjadi terkontaminasi dengan kerosene. Data specific gravity dari hasil koreksi selanjutnya dibandingkan dengan data standar untuk setiap produk yang diduga terbentuk pada masing-masing tray. Berdasarkan keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor : 933.K/10/DJM.S/2013 tentang standar dan mutu (spesifikasi) Bahan Bakar Minyak (BBM) jenis bensin 88 yang dipasarkan di dalam negeri telah diketahui dari pengolahan data bahwa nilai specific gravity standar untuk bensin yaitu min. 0,7156 dan max. 0,7707. Dapat disimpulkan bahwa hasil top pada alat destilasi merupakan komponen bensin karena specific gravity observasi yang telah dikoreksi menjadi Sg 60oF/60oF adalah 0,7563 sudah sesuai dengan specific gravitystandar bensin yang sudah ditetapkan. Berdasarkan keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor : 002/P/D.M./MIGAS/1979 tentang standar dan mutu (spesifikasi) Bahan Bakar Minyak (BBM) telah diketahui bahwa nilai specific gravity standar untuk kerosene yaitu max. 0,835 dan specific gravity standar untuk solar min. 0,820 dan max. 0,870. Sedangkan specific gravity observasi yang telah dikoreksi (specific gravity 60oF/60oF) untuk tray 1 dan tray 2 adalah 0.8249. Sehingga dapat diperoleh kesimpulan bahwa hasil tray ke 2 pada alat destilasi merupakan fraksi kerosene karena specific gravity observasi untuk kerosene dikoreksi (specific gravity 60oF/60oF) sudah sesuai dengan specific gravity standar. Namun pada tray 1 tidak sesuai dengan standar, karena pada tray 1 berisi fraksi kerosene bukan fraksi solar. BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Dalam praktikum ini hanya didapatkan gasoline dan kerosene. 2. Tren temperatur pada tray 1, tray 2 dan top sesuai dengan tray temperatur fraksi yang seharusnya dihasilkan yaitu T2 (solar) lebih besar dari T3 (kerosene) lebih besar dari top (gasoline). 3. Specific gravitytray 2 dan top sudah sesuai karena specific gravitytray 2 lebih besar dari top. Sedangkan pada tray 1 belum sesuai, dimana seharusnya specific gravity pada tray 1 harus lebih besar dari tray 2. 4. Nilai specific gravity yang sesuai dengan standar adalah kerosene dan gasoline, sedangkan yang tidak sesuai adalah solar. DAFTAR PUSTAKA ASTM. (2012). Annual Book Of ASTM Standar D-1298 Standar Test Method For Density, Relative Density (Specific Gravity), Or API Gravity Of Crude Petrolium And Liquid Petroleum Product By Hidrometer. Philadelphia : American Society For Testing And Material Cahyono, M. D. (2014). Crude Oil. 24 Februari 2016. https://www.facebook.com/ pengolahan.migas/posts/220633734797699 Departemen Pertambangan dan Energi, Direktorat Jendral Minyak dan Gas Bumi. (1979). Spesifikasi Bahan Bakar Minyak. 23 Februari 2016. https://persembahanku.files.wordpress.com/2007/03/002-p-dm-migas-1979avgas-kero-solar-diesel.PDF Direktorat Jendral Minyak dan Gas Bumi. (2013). Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin 88 yang di Pasarkan di dalam Negeri. 23Februari2016.http://migas.esdm.go.id/public/images/uploads/posts/ gerbang-345-1.pdf Fathony, A dkk. (2014). Tugas Pengolahan Minyak Bumi. 23 Februari 2016. https://id.scribd.com/doc/257717346/Tugas-3-Pengolahan-Minyak-Bumi Ginanjar, W. (2014). Hydrometer. 23 Februari 2016. http://www.alatlabor.com/article/detail/74/hydrometer Pratama, R. C. (2013). Analisa Fluida Reservoir. 23 Februari 2016. http://thepetroleum-engineer.blogspot.co.id/2013/12/penentuan-densitasspecificgravity-dan.html Puspasari, R. (2012). Laporan Resmi AFR. 23Februari 2016. https://www.academia.edu/11370909/Laporan_Resmi_AFR_2012 Silvia, M. (2015). Laporan Distilasi Minyak Mentah. 23 Februari 2016. http://documents.tips/documents/laporan-distilasi-minyak-mentah.html Tim Laboratorium. (2016). Modul Praktikum Pilot Plant. Politeknik Negeri Samarinda : Samarinda LAMPIRAN