Pengguna:Hysocc/Buku/Minyak bumi

Minyak bumi adalah cairan berwarna kehitaman yang ditemukan di bebatuan di dalam bumi, yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai jenis bahan bakar. Minyak bumi terdiri atas berbagai jenis hidrokarbon dan senyawa organik lainnya. Minyak bumi terbentuk dari sejumlah besar organisme mikroskopik yang terkubur di bawah bebatuan sedimen dan terpapar tekanan dan panas yang tinggi.

Minyak bumi diekstraksi dengan melakukan pengeboran. Ekstraksi dilakukan setelah eksplorasi, yaitu analisis geologi struktural, cekungan sedimen, dan karakterisasi reservoir. Tidak semua cekungan minyak bumi mengandung sejumlah minyak yang ekonomis untuk ditambang. Setelah diangkat dari dalam bumi, minyak kemudian dimurnikan, dipisahkan dari zat pengotornya dengan distilasi. Pemurnian menghasilkan berbagai jenis bahan bakar dan bahan baku industri petrokimia seperti plastik hingga farmasi.

Pembentukan minyak bumi

Kubah minyak bumi yang terperangkap dalam cekungan di antara dua lapisan bebatuan

Senyawa vanadium porfirin (sebelah kiri) yang ditemukan di dalam minyak bumi memiliki struktur yang mirip dengan klorofil (sebelah kanan)

Minyak bumi adalah bahan bakar fosil yang diturunkan dari material organik seperti zooplankton dan alga yang memfosil. Sejumlah besar material organik tersebut mengendap di permukaan laut dan danau, bercampur aduk dengan sedimen dan terkubur dalam lingkungan anoksik (tanpa oksigen). Dengan lapisan sedimen di atasnya semakin menumpuk, dan lapisan material organik semakin turun lebih dalah sehingga terpapar panas dan tekanan yang tinggi. Kombinasi tersebut menyebabkan unsur oksigen dan nitrogen semakin menghilang dari tumpukan material organik, dan menyisakan karbon dan hidrogen yang menjadi konstituen utama dari minyak bumi.

Komposisi minyak bumi

Segera setelah diekstraksi dari dalam bumi, minyak bumi tidak bisa langsung digunakan karena masih berupa campuran yang terdiri dari berbagai jenis zat. Pemisahan perlu dilakukan untuk menjadikannya lebih berguna. Berikut adalah komponen utama dari minyak mentah ditinjau dari kelimpahan per unsur:

Komposisi berdasarkan
berat

Unsur	Persentase
Karbon	83 - 85%
Hidrogen	10 - 14%
Nitrogen	0.1 - 2%
Oksgen	0.05 - 1.5%
Sulfur	0.05 - 6.0%
Logam	< 0.1%

Sedangkan berdasarkan jenis senyawanya, komponen minyak bumi yaitu:

Komposisi berdasarkan berat

Hidrokarbon	Rata-rata	Range
Alkana	30%	15 - 60%
Sikloalkana	49%	30 - 60%
Aromatik	15%	3 - 30%
Aspaltena	6%	sisanya

Hidrokarbon alifatik

Dalam minyak bumi, hidrokarbon alifatik berada dalam wujud alkana, yang merupakan hidrokarbon rantai lurus tanpa ada ikatan rantai ganda.

Hidrokarbon alifatik rantai lurus oktana

Hidrokarbon alifatik rantai lurus bercabang iso-oktana

Hidrokarbon sikloalkana

Hidrokarbon sikloalkana merupakan alkana yang memiliki bentuk rantai yang melingkar (cincin).

Sikloalkana dengan tiga atom karbon

Sikloalkana dengan empat atom karbon

Sikloalkana dengan lima atom karbon

Sikloalkana dengan enam rantai karbon

Hidrokarbon aromatik

Hidrokarbon aromatik merupakan hidrokarbon rantai cincin dengan enam rantai karbon yang unik. Berbeda dengan sikloalkana, hidrokarbon aromatik berbentuk datar akibat keberadaan ikatan ganda di antara atom karbon.

Benzena, hidrokarbon aromatik yang paling umum

Senyawa lainnya

Pirol, dengan molekul nitrogen ditandai dengan warna biru

Asam karboksilat sederhana, dengan atom oksigen ditandai dengan warna merah

• Senyawa sulfur, misal alkanatiol.
• Senyawa nitrogen, misal pirol.
• Senyawa oksigen, misal asam karboksilat
• Senyawa logam organik

Penyulingan minyak bumi

Kolom destilasi

Penyulingan atau destilasi minyak bumi adalah proses pemisahan minyak bumi dari komponen penyusunnya berdasarkan titik uapnya. Destilasi merupakan proses pemisahan yang paling awal, karena pemisahan berdasarkan titik uapnya menunjukkan kualitas berdasarkan seberapa banyak atom karbon dalam senyawa tersebut. Semakin banyak atom karbon, semakin besar massa jenisnya, semakin besar pula titik uapnya. Sehingga senyawa dengan atom karbon paling sedikit akan menuju ke baris teratas dari kolom destilasi (karena paling mudah menguap). Sedangkan senyawa dengan atom karbon terbanyak akan menuju ke bawah (karena tidak menguap sama sekali.

Tahapannya yaitu minyak bumi dialirkan ke tungku pemanas melalui pipa yang melengkung (boiler minyak). Minyak yang telah dipanaskan akan menguap sebagian, namun sebagiannya lagi tetap dalam wujud cair. Setelah itu, minyak yang sudah terpanaskan dibiarkan mengalir melalui kolom destilasi. Minyak yang masih cair akan menuju ke bawah, sedangkan yang telah menguap akan mengalir ke atas. Di dalam kolom detilasi, beberapa fraksi atau bagian yang telah menguap akan mengembun kembali, dan sebagian akan tetap dalam wujud uap menjadi gas permanen. Bensin, minyak tanah, dan diesel merupakan contoh fraksi yang mengembun kembali, dan gas LPG merupakan contoh fraksi yang tetap dalam wujud gas. Sedangkan yang tidak menguap akan menjadi pelumas, aspal, dan bahan baku petrokimia lain.

Hasil pengolahan utama

Tar

Aspal

Hasil pengolahan utama minyak bumi dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu yang berwujud gas dan yang berwujud cair. Yang berwujud gas umumnya hanya LPG. Sisanya berwujud cair.

• LPG, merupakan singkatan dari liquified petroleum gas, dengan komponen utama metana, etana, propana, dan butana. LPG berwujud gas, dan umumnya dipakai di rumah tangga.
• Avtur, yaitu bahan bakar pesawat terbang. Merupakan fraksi cair dari minyak bumi yang paling ringan serta mudah terbakar, sehingga cocok untuk bahan bakar mesin jet yang memiliki rasio kompresi yang relatif rendah. Avtur memiliki bahan campuran tertentu sehingga mencegahnya membeku menghadapi dinginnya udara dingin di ketinggian terbang pesawat. Umumnya avtur dibuat dari hidrokarbon dengan jumlah atom karbon antara 5 sampai 16, tergantung kualitas yang dibutuhkan.
• Bensin, merupakan bahan bakar otomotif yang cukup luas. Digunakan untuk mesin dengan rasio kompresi sedang seperti mesin piston yang dinyalakan dengan busi. Bensin relatif tidak mudah terbakar seperti avtur, namun cukup mudah dibakar dengan busi. Tergantung kualitasnya, bensin dapat terdiri dari senyawa dengan atom karbon berjumlah antara 4-12.
• Minyak tanah
• Diesel merupakan bahan bakar yang relatif lebih sulit untuk dibakar dengan busi. Umumnya diesel dibakar dengan kompresi udara yang tinggi.
• Bahan bakar dengan massa yang lebih berat, disebut dengan fuel oil dapat dibakar langsung dalam boiler kapal dan tidak bisa dibakar dalam mesin piston.

Selain sebagai bahan bakar kendaraan, pengilangan minyak juga menghasilkan:

• Pelumas
• Parafin, bahan baku lilin
• Aspal dan tar, sebagai perekat bebatuan dan pelapis dinding dan atap agar bersifat anti air (waterproof). Tar juga ditemukan pada rokok.
• Kokas minyak bumi, merupakan bahan bakar padat pengganti batu bara, namun dengan tingkat polusi yang tidak berbeda. Kokas minyak bumi juga dapat diolah lebih lanjut dengan menghilangkan sulfur dan logam beratnya untuk dijadikan anoda pada industri peleburan aluminium.

Diagram alir pengilangan minyak

Petrokimia

Alur pengolahan migas pada petrokimia

Selain sebagai bahan bakar kendaraan, minyak bumi juga diolah menjadi bahan baku industri lainnya dalam sebuah sektor industri yang disebut petrokimia. Secara spesifik, bahan baku industri petrokimia yaitu:

• Metana, etana, propana, dan butana, didapatkan dari gas alam dan LPG.
• Nafta, didapatkan dari distilasi bertingkat.
• Benzena, toluena, dan xilena (biasanya disingkat BTX) didapatkan dari pengolahan nafta lebih lanjut oleh kilang minyak.

Dari ketiga bahan tersebut, didapatkan bahan baku setengah jadi, yaitu:

• Etilena
• Propilena
• Butadiena

Pengolahan lebih lanjut dari etilena

Di mana ketiganya diolah lebih lanjut menjadi berbagai bahan jadi, diantaranya adalah pipa PVC dan nilon.