OlehMelia Laniwati Gunawan

Subagjo

Program Studi Teknik Kimia – FTI – ITB2012

ML-2010/TK-5035 1

KOMPONEN PENYUSUN

Hidrokarbon : C1 - C70

Senyawa sulfur organik Senyawa oksigenat organik Senyawa nitrida organik dll

Natural gas : C1 - C4

Petroleum : C5 - C70

TK5035/ML-SBG/TK-ITB/2012 2

Range Boiling Point lebar

I. HIDROKARBON

1. Alkana / parafin

2. Alkena + alkuna / olefin / alkynes

3. Sikloalkana / sikloparafin / naphthene /naften

4. Aromatik / Arenes

5. Sikloaromatik / cycloalkanoarenes /

naphthenoaromatics

3

1. Alkana / parafin

Rumus umum : Cn H2n+2

Rantai karbon lurus / bercabang

Ikatan antar atom C tunggal

Komponen terbanyak dalam crude oil dan natural gas

Contoh :

H H H H H H

H – C – H H – C – C – H H – C – C – C – H

H H H H H H

(CH4) (C2H6) (C3H8)

metan etan propan

4

Alkana (lanjutan)

CH3

H3C – CH2 - CH2 – CH3 H3C – CH – CH3

n- C4H10 i- C4H10

(n-butan) (isobutan)

C – C – C – C – C – C

C C

C8H18

2,3, dimetil heksan (oktan)

5

2. Alkena + alkuna / olefin / alkynes

Rumus umum : CnH2n / CnH2n-2

Ikatan antar atom C double (alkena) / triple (alkuna)

Rantai atom C lurus / bercabang

Dinamakan juga hidrokarbon tak jenuh

Contoh :

H2C = CH2 HC CH H3C – CH = CH2

etilen= etena asetilen= etuna propen

6

Alkena+ alkuna ( lanjutan)

H3C – CH = CH – CH3 H3C – CH – CH = CH2

CH3

(2 - buten= buten-2) (iso penten)

HC C – C2H5 H2C = CH – CH = CH2

(but-1-yne = etilasetilen) (1,3 butadien)

7

3. Sikloalkana / sikloparafin / naphthene / naften

Rumus umum : Cn H2n+2-2N

n = jumlah atom C

N = jumlah cincin naftenik

Komponen penting dalam crude oil

termasuk hidrokarbon jenuh

Contoh : H2C CH2 H2 H2

H2C CH2 H2 H2

H2C CH2 H2 H2

(sikloheksan)

8

Sikloalkana (lanjutan)

CH3 H3C CH3

CH3

metilsiklopentan 1,1,1,3 trimetilsikoheksan

decalin

9

4. Aromatik / Arenes

Mempunyai cincin benzen (= siklik tak jenuh)

Rumus umum : Cn H2n-6

Secara kimiawi sangat reaktif

Senyawa mononuclear aromatics yang banyak

terdapat dalam crude oil : toluene, xylene ()

Senyawa polynuclear aromatics yang juga ada dalam

crude oil : biphenyl, naphthalene, anthracene,

phenanthrene dll.

Beberapa polycyclic aromatik karsinogen

10

Aromatik (lanjutan)

Contoh :

H

C

H - C C – H

H – C C – H

C

H

(benzen)

ML-2003 11

Aromatik (lanjutan)

ML-2003 12

CH2 – CH3 CH3

CH3

CH3

CH3CH3

CH3Etilbenzen =

phenylethane

O-xyleneM – xylene p - xylene

Naphthalene AnthraceneBiphenyl Phenanthrene

5. Sikloaromatik / cycloalkanoarenes /naphthenoaromatics

dalam bangunnya mempunyai cincin benzen dan bentuk siklik

Hidrokarbon kelompok ini mulai tampak dalam fraksi kerosin

Konsentrasinya bertambah dalam fraksi yang lebih berat dan

puncaknya dalam residu

Contoh :

13

Tetralin (C10H12)

(1,2,3,4 – tetrahydronaphthalene)

Indane (C9H10)

II. NON - HIDROKARBON

1. Sulphur compounds (senyawa sulfida)

2. Nitrogen compounds (senyawa nitrida)

3. Oxygen compounds (senyawa oksigenat)

4. Metallic compounds (senyawa logam)

Non- hidrokarbon = pengotor

kadar pengotor tinggi mutu kurang baik

harga murah

ML-2003 14

1. Sulphur compounds

Di dalam crude oil terdiri dari 3 bentuk :

a. Senyawa thiol :

- dapat menyebabkan korosi, meracuni katalis, dan

menyebabkan bau khas.

- merupakan komponen utama senyawa Sulfur untuk

fraksi naphta ( bp < 200oC)

- dalam konsentrasi rendah tidak beracun, sehingga

sering digunakan sebagai odourants pada LPG

- bersifat asam dengan keasaman > alkohol

- dapat dihilangkan melalui pencucian dengan NaOH

ML-2003 15

Sulphur compounds (lanjutan)

b. Mono & Di sulfida :

- dalam crude oil hadir dengan kadar yang

rendah.

c. Thiophene :

- turunannya dapat dijumpai dalam jumlah kecil

di dalam crude oil yang kandungan aromatik,

resin, dan asphaltenes-nya tinggi

ML-2003 16

Sulphur compounds (lanjutan)

Contoh :

H3C – SH H3C – CH2 – SH

methanethiol ethanethiol cyclohexanethiol

(metil mercaptan) (etil mercaptan) (sikloheksil mercaptan)

CH3 CH3

H3C – S – CH2 – CH3 H3C – CH – S – CH – CH3

2 - thiabutane 2,4 dimetil 3 thiapentane

(metil-etil-sulfida) (diisopropil – sulfida)

ML-2003 17

SH

Sulphur compounds (lanjutan)

CH3 – S – S – CH3

2,3 – dithiabutane thiacyclohexane

(metil disulfida) (sikloheksil sulfida)

ML-2003 18

S

S

thiophene benzo(b)thiophene

S

b

S

CH3

CH3

2,3 dimetildibenzothiophene

Sulphur compounds (lanjutan)

oAPI dan %-b S sangat berpengaruh pd harga MB

kadar S dalam MB ~ 0,1 – 5%-b

Kadar S tinggi (sour) ~ 0,5%-b

Kadar S rendah (sweet) < 0,5%-b

MB dengan kadar S tinggi perlu banyak pengolahan

S dalam MB:

Korosif

Racun katalis

Pencemar lingkungan

2. Nitrogen compounds

Dibedakan atas 2 jenis :

1. basic nitrogen compounds

2. non-basic nitrogen compounds

umumnya ada dalam crude oil dengan kons. sekitar ½ dari

kandungan sulfur

65 -75 % ada pada fraksi residu

Keberadaannya dapat :

- mengurangi keaktifan katalis

- menyebabkan instability warna produk

- menyebabkan pembentukan gum

Penambahan kandungan senyawa Nitrogen juga akan

dijumpai setelah proses catalytic crackingML-2003 20

Nitrogen compounds (lanjutan)

Contoh : basic nitrogen comp.

Non – basic nitrogen comp.

21

pyridine

N

quinoline

N

isoquinoline

N

acridine

N

N

pyrrole

H

N

Indole

H

N

carbazole

H

3. Oxygen compounds

Kandungannya dalam crude oil relatif rendah ( trace – 2% (w))

Umumnya dijumpai dalam bentuk :

1. carboxylic acid (asam karboksilat) :

- monocarboxylic acids

(as. Format --- as. Palmitat)

- dicarboxylic acids

(turunan maleat dll)

- alicyclic monocarboxylic acids (naphthenic acids)

(umumnya turunan dari siklopentan)

2. Phenol

Jenis crude oil parafinic (acidity rendah),

Crude oil jenis asphaltic : kandungan senyawa asam 0,6 – 1% (W) atau lebih

22

4. Metallic compounds

Eleman logam yang umumnya ada dalam crude adalah : besi, vanadium, nikel, aluminium, natrium, kalsium, tembaga, magnesium, mangan, barium, silikon, krom, stronsium, timbal, molibdenum, kobalt, emas, perak, dan titanium.

Yang paling sering dijumpai dalam crude oil : Vanadium (bisa mencapai 0,1 % W)

ML-2003 23

5. Asphaltenes dan Resins

Berupa polimer

Komponen utama : Carbon dan hidrogen, kadang mengandung

sulfur, nitrogen, dan atau oksigen (bentuk heterosiklik)

Perbedaan :

Resin Aspal

BM 800 – 2000 g/mol > 2000 g/mol

Warna gelap hitam

Wujud padat / semi padat padatan amorf

ML-2003 24

Contoh : sifat beberapa minyak mentah

Subject ArabiaLight

ArabiaHeavy

Indonesia Boscan

Sp.Gr (g.cm-3) 0.86 0.89 0.81 0.998

Sulfur (%wt) 1.8 2.9 0.07 5.2

Nitrogen(%wt) 0.1 0.2 <0.1 0.7

Oxygen(%wt) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1

V (ppm) 18 50 <1 1200

Ni (ppm) 4 16 <1 150

Con.Carbon(%wt) 3 7 ~5 15

H/C 1.5

Nafta Kerosin Gas Oil Residuatmosferik

Vaccum Gas Oil

VaccumResidue

Rentang Titik Didih (OC)

40 – 180 180 – 230 230 – 360 343 343-500 500

% dlm m. mentah

20 10 20 50 30 20

Komposisifraksi

50% Alkan40% Naften

10% Aromatik

20% Alkan60% Naften

20% Aromatik

10% Alkan60% Naphten

30% Aromatik

30% Alkan&Naften

65% Aromatik5% Aspal

40% Alkan &Naften

60% Aromatik

15% Aspal

S (%) 0.01 – 0.05 0.1 – 0.3 0.5 – 1.5 2.5 – 5 1.5 – 3 3 – 6

N (%) 0.001 0.01 0.01 – 0.05 0.2 – 0.5 1.5 – 3 3 – 6

V (ppm) 20 – 1000 50 – 1500

Ni (ppm) 5 – 200 10 – 400

H/C 2.0 – 2.2 1.9 – 2 1.8 – 1.9 1.6 1.7 1.4

Sifat Fraksi Minyak Bumi

CRUDE OIL

Minyak mentah (crude oil) adalah campuran senyawa-

senyawa hidrokarbon dari C1 – C70

Untuk mendapatkan minyak jadi (gas, LPG, naphtha,

kerosene, diesel dll), crude oil harus dipisah-pisahkan

menurut fraksinya (panjang rantai C-nya).

Fraksionasi panjang rantai C dapat dikenali melalui

titik didihnya (boiling point = BP)

Makin panjang rantai C, BP makin tinggi

ML-2003 27

Jenis Crude Oil

Klasifikasi crude oil atas`dasar komposisi kimiawi residu hasil atmosferik distillation :

1. Paraffinic base

(residu mengandung paraffin waxes)

2. Asphaltic base

(residu mengandung asphaltic material)

3. Intermediate base

(residu mengandung paraffin waxes & asphaltic mat.)

4. Naphtenic base

(residu mengandung asphaltic material + sedikit paraffin wax)

ML-2003 28

Karakteristik crude oil

1. Spesific gravity (Sg)

Sg = perbandingan densitas minyak dibanding dengan densitas air pada suhu 4oC ( air, 4 C = 1)

2. API (American Petroleum Institute) gravity

ML-2003 29

Densitas minyak ( 4oC)

Sg = ---------------------------------

Densitas air ( 4oC)

Degree API = (141,5 / Sg) – 131,5

Sg pada 15,56oC

Karakteristik crude oil (lanjutan)

3. Characterization factor (KUOP)

UOP = Universal Oil Products

Sg : spesific gravity pada 15,560C (60oF)

BP : titik didih rata-rata dalam derajat rankine (R)

ML-2003 30

(BP) 1/3

KUOP = ----------------------------

Sg (pada15,56 oC)

KUOP

Parafin 12,5 – 13,0

Naphthene 11,0 – 12,0

Aromatik 9,0 – 11,0

Karakteristik crude oil (lanjutan)

4. Correlation index (CI)

US Bureau of Mines

Sp.gr : sp. gr pada 15,56 C

BP : titik didih rata-rata dalam der. R

ML-2003 31

48640

CI = ----------- + 473,7 Sg (pada15,56oC) - 456,8

BP

0 – 15 : parafin

15 – 50 : mixture

> 50 : aromatik

Contoh : CI Benzen = 100 ; CI parafin rantai lurus = 0

Contoh: Klasifikasi menurut US Bureau of Mines

Tipe Minyak MentahFraksi kunci No. 1 Fraksi kunci No. 2

Sp.gr der.API Sp.gr der.API

1 Parafinik < 0,825 > 40 < 0,876 > 30

2 Parafinik-Intermediate < 0,825 > 40 0,876 - 0,934 20 - 30

3 Naftenik < 0,860 > 33 < 0,934 < 20

4 dst s/d kelas 9

Fraksi kunci No. 1 : hasil distilasi atmosferik m. mentah dg td 250 - 275 C

Fraksi kunci No. 2 : hasil distilasi m. mentah pd 40 mmHg dg td 275 - 300 C

der. API = (141,5/Sp.gr pd 15,56C) - 131,5

Soal latihan

33