MENENTUKAN BP DAN IBP

1. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :

- Menjelaskan pengertian dan peranan titik didih petroleum ether dan bensin

berdasarkan ASTM D-86

- Menentukan titik didih yang dimiliki oleh petroleum ether dan bensin

- Menyelesaikan perhitungan untuk menentukan panas laten penguapan

2. Alat dan Bahan yang digunakan

Alat yang digunakan

- Double necked round bottom flask

- Heating mantel, 1000 ml

- Distillation top after clasein

- Liebig cooler

- Distilation adapter

- Graduated cylinder, 100 ml

- Thermometer

- Water batch

- Klem

- Bisshed

- Joint clip

Bahan yang digunakan

- Petroleum eter

3. Dasar Teori

A. Analisa Minyak Bumi

Metode yang banyak dipakai untuk melakukan pemeriksaan terhadap

minyak dan produknya adalah :

1. ASTM (American Society for Testing Material)

2. API (American Petroleum Institute)

3. IP (Institude de Petrol)

4. ISI (Indian Spesification Institute)

a. Distilasi ASTM

Pemeriksaan distilasi laboratorium yang dilakukan untuk gasoline, nafta

dan kerosin adalah dengan metode ASTM D-86, untuk bensin alam dengan

ASTM D-216, dan untuk gas oil dengan ASTM D-158. Distilasi laboratorium

dilakuakn pada volume 100 ml dengan kecepatan tetesan yang keluar adalah 5

ml/menit. Suhu uap mula – mula menetes (setelah mengembun) disebut IBP

(Initial Boiling Pint).

Distilasi ASTM merupakan informasi untuk operasi di kilang bagaimana

fraksi – fraksi seperti komponen gasoline, bahan bakar jet, minyak diesel dapat

diambil dari minyak mentah yang disajikan melalui kinerja dan volatilitas dalam

bentuk persen penguapannya.

b. Panas Laten Penguapan

Panas laten penguapan yang lazim disebut panas laten didefinisikan

sebagai panas yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 lb cairan pada titik didihnya

pada tekanan atmosfer. Penguapan dapat terjadi pada tekanan lain atau suhu lain.

Panas laten berubah dengan berubahnya suhu atau tekanan dimana terjadi

penguapan. Panas laten pada tekanan atmosfir untuk fraksi minyak bumi dapat

dilihat pada grafik 5-5 s/d 5-9 Nelson.

c. Titik Didih

Sifta – sifat fisik minyak mentah maupun produknya mempunyai

hubungan yang erat dengan titik didih rata – rata seperti terlihat pada Table 1.

Titik didih rata – rata (MABP = Molal Average Boiling Point) lebih memuaskan

dibandingkan dengan penguapan. Hubungan titik didih rarta – rata dapat dilihat

pada grafik 5-4 dan 5-5 Nelson.

Titik didih rata – rata volumetrik (VABP = Volume Average Boiling

Point) langsung dapat dihitungdari data distilasi dalam bentuk persen volume

distilat terhadap suhu penguapan, baik pada distilasi TBP maupun distilasi ASTM

seperti terlihat pada Tabel 2.

Table 1. Hubungan titik didih dan sifat fisik

No Macam Titik Didih Sifat – sifat fisik

1 Titik didih rata – rata volume

(VABP)

Viskositas dan panas jenisn ( dan Cp)

2 Titik didih rarta – rata berat

(WABP)

Suhu kritis nyata (Tc)

3 Titik didih rata – rata molal

(MABP)

Suhu kritis pseudo (T/Tc+) dan

ekspansi termis (kt+)

4 Titik didih rata – rata (MnABP) Berat molekul (M), factor karakteristik

(K), berat jenis (ρ), tekanan kritis

pseudo (P/+Pc) dan panas pembakaran

(Hc)

Tabel 2. VABP berbagai minyak

Jenis Minyak Grafik Distilasi

TBP ASTM

Minyak Mentahtv¿

t 20+t 50+ t 703

tv = t 30+t 50+ t 70

3

Fraksi – fraksitv =

t 0+4 t 50+t 1006

tv = t 10+2 t 50+t 90

4

Titik didih rata – rata yang lain dapat dihitung menggunakan VABP dan

sudut garis miring (slpoe) dari grafik 5 – 4 dan 5 – 5 Nelson. Slpoe dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut : S = t 70−t 1070−10

, oF / %

Hubungan antara titik didih rata – rata molal ( MABP) dan titik didih rata – rata

volumetrik (VABP) terhadap sifat – sifat fisik lain seperti o API gravity, berat

molekul, faktor karakteristik, suhu kritis dan tekanan kritis, dapat dilihat pada

grafik 5 – 9 s/d 5 – 12 Nelson.

B. Spesifikasi Produk Kilang

Persyaratan diperlukan untuk menentukan spesifikasi minyak, fraksi serta

produk – produk kilang dimana produk kilang berbeda satu sama lainnya. Pada

topik ini akan dibahas tiga produk utama kilang yaitu mogas, kerosine dan minyak

diesel.

1. Mogas ( motor gasoline)

Persyaratan umum untuk gasoline atau bensin antara lain ;

a. Bebas air, getah minyak dan sulfur korosif

b. Mempunyai ketukan uap yang minimum

c. Pemanasan dan akselarisanya lebih muda

d. Mempunyai kualitas anti ketukan

e. Dapat diencerkan sendiri dalam silinder mesin

2. Kerosine

Kerosine yang banyak dipakai sebagai minyak untuk keperluan rumah

tangga tidak hanya mempunyai kualitas pembakaran yang layak, tetapi harus juga

aman untuk dibawa dan dapat dipakai untuk keperluan lampu dan kompor. Secara

umum kerosine harus bebas dari air, zat aditif, getah minyak dan zat – zat terlarut.

Kerosine yang lebih dikenal sebagai minyak pemanas merupakan produk

kilang yang murni mempunyai spesifikasi standar yaitu :o API gravity : 43 – 45

Jarak didih : 350 – 550 oF

3. Minyak Diesel

Karakteristik yang utama dari minyak diesel adalah kebersihannya,

kualitas penyalaan, fluiditas, volaritas dan atomisasi. Kebersihan minyak diesel

meliputi residu karbon dan kandungan sulfur yang terdapat dalam minyak.

Kualitas penyalaan yang baik dinyatakan dengan pengukuran bilangan setana

(cetane number) atau indeks diesel yang ditunjukan dengan mudah tidaknya mesin

di start pada suhu rendah, tekanan mesin yang rendah, tekanan mesin yang rendah

dan operasi mesin yang halus. Fluiditas dan atomisasi minyak diesel ditandai

dengan titik tuang (pour point) dan viskositas minyak yang rendah, namun tidak

demikian rendah sehingga menyebabkan kesulitan pelumasan pada injector,

kebocoran dan efisiensi yang rendah. Volatilitas minyak ditandai dengan titik

nyala, residu karbon, dan distilasi.

Di indonesia minyak diesel dijual dalam 2 kategori yaitu minyak diesel

untuk kendaraan bermotor (ADO = automotive diesel oil).

C. Petroleum Eter

Petroleum eter juga dikenal sebagai bensin adalah sekelompok

berbagai volatile, mudah terbakar , cairan hidrokarbon campuran yang digunakan

terutama sebagai  pelarut nonpolar. Petroleum eter bukan merupakan eter seperti

dietil eter, namun sejenis hidrokarbon ringan

Petroleum eter diperoleh dari minyak kilang sebagai bagian dari

distilat yang merupakan penengah antara ringan nafta dan berat minyak tanah.

Memiliki berat jenis antara 0,6 dan 0,8 tergantung pada komposisinya. Dan

memiliki titik didih pada 40°C sampai 70°C (Williamson:26-27)

D. Klasifikasi Minyak Bumi

Minyak bumi diklasifikasikan menjadi beberapa jenis. Klasifikasi ini sangat

penting artinya, yaitu untuk mengetahui sifat minyak bumi, sehingga berguna

untuk memprediksi produk yang akan dihasilkan. Komponen hidrokarbon dalam

minyak bumi dibedakan atas struktur hidrokarbon dan non hidrokarbon.

Perbedaan komposisi ini akan menyebabkan perbedaan sifat minyak bumi, yaitu

perbedaan susunan hidrokarbon, SG, oAPI, volatilitas, flash point, distilasi dan

sebagainya. Oleh karena itu klasifikasi minyak bumi didasarkan pada perbedaan

sifat tersebut. Tujuan klasifikasi adalah untuk mengetahui komponen hidrokarbon

dalam minyak bumi.

Minyak bumi diklasifikasikan atas :

- Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity 60/60oF (SG 60/60oF)

- Klasifikasi berdasarkan Sifat Penguapan (Volatility)

- Klasifikasi berdasarkan Kadar Belerang

- Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik, KUOP (Nelson, Watson &

Murphy)

- Klasifikasi menurut US Bureau of Mines (Lane & Garton)

- Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (CI)

- Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)

1. Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity 60/60oF (SG 60/60 oF)

Specific Gravity (SG) minyak bumi berkisar antara 0,8000 – 1,0000. Besarnya SG

untuk tiap minyak bumi sangat erat hubungannya dengan struktur molekul

hidrokarbon, dan pula kandungan Sulfur dan Nitrogen. Makin kecil SG minyak

bumi itu akan menghasilkan produk ringan makin besar, dan sebaliknya.

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Specific Gravity

Minyak Bumi SG 60/600F

Ringan < 0,830

Medium Ringan 0,830  -  0,850

Medium Berat 0,850  -  0,865

Berat 0,865  -  0,905

Sangat Berat > 0,95

 

2. Klasifikasi berdasarkan Sifat Penguapan (Volatility)

Sifat penguapan minyak bumi dijadikan ukuran dalam klasifikasi ini. Sebagai

ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah jumlah fraksi ringan dinyatakan

dalam % volume yang terkandung di dalam minyak bumi itu yang diperoleh dari

hasil distilasi sampai suhu 300 oC.

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Sifat Penguapan (volatility)

Minyak BumiFraksi Ringan %

Vol

Ringan > 50

Minyak BumiFraksi Ringan %

Vol

Sedang 20 - 50

Berat < 20

 

3. Klasifikasi berdasarkan Kadar Belerang (% massa).

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah kadar Sulfur dalam

minyak bumi, dinyatakan dalam % massa yang terkandung dalam minyak bumi

itu yang diperoleh dari hasil pengujian di laboratorium dengan menggunakan

metode standar ASTMD 1552 ( atau dengan metode standar yang lain).

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Kadar Sulfur (ASTMD 1552)

Minyak BumiKadar Sulfur, %

massa

Ringan < 0,1

Sedang 0,1 - 2,0

Berat > 2,0

4. Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik KUOP

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah akar pangkat tiga dari

pengukuran titik didih rata – rata suatu minyak bumi dibagi dengan SG 60/60oF.

Dirumuskan :

K = faktor karakteristik (KUOP)

T = titik didih rata – rata , oRankine (= oF + 460)

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Faktor Karakteristik (KUOP)

KUOP Klasifikasi

10,1 - 10,5 aromatik

KUOP Klasifikasi

10,5 - 11,5 naftenik

11,5 - 12,1 campuran

12,1 - 12,9 parafinik

5. Klasifikasi berdasarkan US Bureau of Mines

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah SG 60/60 oF dari dua

fraksi yang dihasilkan dari distilasi minyak bumi itu dilakukan mula – mula pada

tekanan atmosfer dan kemudian distilasi dilanjutkan pada tekanan absolut 40 mm

Hg, yang terkandung dalam minyak bumi yang diperoleh dari hasil pengujian di

laboratorium dengan menggunakan metode standar ASTMD 2892

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut US Bureau of Mines

Klasifikasi Kunci Fraksi I Kunci Fraksi I

  SG 60/60 0F 0API SG 60/60 0F 0API

Parafinic- Parafinic < 0,825 > = 40 < 0,876 > = 30

Parafinic - Intermediate < 0,825 > = 40 0,876 - 0,934 20 - 30

Intermediate - Parafinic 0,825 - 0,860 33 - 40 < 0,876 > = 30

Intermediate - Intermediate 0,825 - 0,860 33 - 40 0,876 - 0,934 20 - 30

Intermediate-Naphtenic 0,825 - 0,860 33 - 40 > 0,934 < = 20

Naphtenic-Intermediate > 0,860 < = 33 0,876 - 0,934 20 - 30

Naphtenic - Naphtenic > 0,860 < = 33 > 0,934 < = 20

Parafinic - Naphtenic < 0,825 < = 40 > 0,934 < = 20

Naphtenic - Parafinic > 0,860 < = 33 < 0,876 > = 30

6. Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (Correlation Index)

Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukur SG

60/60 oF minyak bumi dan menghitung titik didih rata – rata distilasi minyak bumi

(ASTMD 86)

Dirumuskan :

 

dimana : T = titik didih rata – rata, oKelvin (= oC + 273)

SG = Specific Gravity 60/60 oF

Tabel : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Correlation Index ( CI )

Correlation

IndexKlasifikasi

0 Hidrokarbon Seri Normal Parafin

100 Hidrokarbon Benzene

0 - 15Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah

Parafinic

15 - 50Hidrokarbon yang dominan adalah Naftenic, atau

campuran Parafinic, Naftenic dan Aromatic

> 50Hidrokarbon yang dominan dalam fraksi adalah

aromatic

7. Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)

Ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini, adalah dengan mengukur SG

60/60 oF minyak bumi dan mengukur viscosity minyak bumi (viscosity Saybolt).

Klasifikasi VGC ini digunakan untuk fraksi minyak lumas.

Dirumuskan :

dimana : SG = Specific Gravity 60/60 oF

V = Viscosity pada 100 oF (38 oC), SSU

Tabel  : Klasifikasi Minyak Bumi Menurut Viscocity Gravity Constant

(VGC)

VGC Klasifikasi

0,800 - 0,840 Hidrokarbon Parafinic

0,840 - 0,876 Hidrokarbon Naftenic

0,876 - 1,00 Hidrokarbon Aromatic

 

E. Evaluasi Minyak Bumi

Tujuan Evaluasi Minyak Bumi adalah menentukan potensi atau tidaknya minyak

bumi sebagai bahan baku kilang. Cakupan Evaluasi Minyak Bumi meliputi

Pengujian/analisis sifat umum minyak bumi, Distilasi TBP (pemotongan suhu

untuk memperoleh fraksi) dan Kurva distilasi TBP

1. Distilasi TBP (True Boiling Point), ASTMD 2892

Kegunaan distilasi TBP untuk prediksi kondisi operasi kilang, jumlah yield dan

mutu produk minyak bumi. Jumlah sampel yang diperlukan antara 4 – 5 liter.

Dilakukan pada 2 (dua) tahapan suhu, yaitu suhu pada tekanan atmosfer (narrow

cut) kemudian dilanjutkan pada suhu tekanan vakum (wide cut). Suhu tekanan

atmosfer untuk fraksi ringan, sedang suhu tekanan vakum untuk fraksi berat.

· Fraksi ringan (distilasi TBP narrow cut) :

1. Fraksi Nafta : IBP – 150 oC

2. Fraksi Kerosine : 150 – 250 oC

· Fraksi berat (distilasi TBP wide cut) :

1. Fraksi Gasoil : 250 – 350 oC

2. Residue : > 350 oC

Tipe Analisis Minyak Bumi

Tipe analisis Minyak Bumi meliputi :

Tipe A (tipe analisis cepat)

Tipe analisis A yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan untuk memberikan

informasi sehubungan dengan minyak bumi yang baru diketemukan.

Analisis meliputi :

– Pengujian sifat umum minyak bumi

– Klasifikasi minyak bumi

 

Tipe B (tipe analisis sederhana)

Tipe analisis B yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan memberikan

informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak yang baru

diketemukan.

Analisis meliputi :

– Pengujian sifat umum minyak bumi

– Klasifikasi minyak bumi

– Distilasi TBP narrow cut (hanya sampai fraksi kerosine)

 

Tipe C (tipe analisis sedang)

Tipe analisis C yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan memberikan

informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak bumi yang

sedang diproduksi maupun yang dipasarkan.

Analisis meliputi :

– Pengujian sifat umum minyak bumi

– Klasifikasi minyak bumi

– Distilasi TBP narrow cut dan wide cut (sampai fraksi minyak solar)

– Analisis fraksi – fraksi dari TBP

 

Tipe D (tipe analisis lengkap)

Tipe analisis D yaitu tipe analisis minyak bumi yang bertujuan untuk memberikan

informasi tentang potensi minyak bumi sehubungan dengan minyak bumi akan

diolah

Analisis meliputi :

– Pengujian sifat umum minyak bumi

– Klasifikasi minyak bumi

– Distilasi TBP narrow cut dan wide cut (sampai fraksi minyak solar)

– Analisis fraksi – fraksi dari TBP

– Analisis logam (V, Pb, Ni, Cu, Na, dan lain – lain)

4. Langkah Kerja

Prosedur percobaan dilaksanakan sebagai berikut:

1. Menyusun alat seperti pada gambar 1

2. Memberikan silicon grease pada setiap sambungan alat

3. Mengisi bottom flask 100 ml dengan Petroleum Spirit

4. Menghidupkan air pendingin

5. Menghidupkan heating mantel dan panaskan secara perlahan-lahan

6. Bila mulai mendidih, mencatat temperatur tetesan pertama distilat

7. Menjaga laju pemanas secara berhati-hati

8. Setiap 10 ml penambahan volume distilat, pembacaan suhu pada

termometer dicatat, atau sebaliknya

9. Distilasi selesai setelah tidak ada tetesan lagi, mencatat temperaturnya

10. Titik didih akhir temperatur paling tinggi yang terbaca pada termometer

adalah pada volume 5 ml bensin

5. Data Pengamatan

Volume Temperatur Cair (oC) Temperatur Uap (oC)

0 47 43

10 50 44

20 51 47

30 52 48

40 53 49

50 54 51

60 55 52

7. Analisa Data

Pada praktikum kali ini, dilakukan penentuan nilai Boiling Point (BP),

Initial Boiling Point (IBP) dan Final Boiling Point (FBP) pada fraksi minyak

bumi, yaitu Petroleum Eter. Penentuan ini dilakukan dengan cara distilasi. Pada

dasarnya, distilasi merupakan suatu metode pemisahan beberapa komponen

berdasarkan kemudahannya menguap, atau titik didihnya. Namun pada

praktikum kali ini, hanya digunakan satu komponen, karena tujuannya

bukanlah untuk dipisahkan, namun untuk mengetahui titik didih dari komponen

tersebut (Petroleum eter). Petroleum Eter merupakan fraksi minyak bumi

dengan rentang titik didihnya adalah di antara 40-70(oC). Maka water bath

diatur pada suhu 70(oC), lalu dipasang termometer pada bagian samping dan

atas labu leher dua untuk mengukur temperatur cairan (pada bagian samping)

dan temperatur uap (pada bagian atas).

Karena titik didihnya yang tidak terlalu tinggi, maka tetesan pertama

terjadi tidak terlalu lama. Saat terjadi tetesan pertama inilah, diukur temperatur

cairan dan temperatur uapnya, yang merupakan nilai dari Initial Boiling Point

(IBP). Kemudian temperatur tersebut diukur setiap jumlah volume distilat

mencapai kecepatan 10 ml. Praktikum dilakukan hingga volume volume

distilat mencapai 60 mL, dan pada tetesan terakhir inilah didapat nilai Final

Boiling Point (FBP). Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara volume distilat

(sebagai sumbu x) dengan temperatur uap dan cairan dari distilat (sebagai

sumbu y). Dapat dilihat bahwa hubungan antara ketiganya adalah linear.

Semakin banyak volume distlat, semakin tinggi temperatur cairan dan

temperatur uapnya. Dari data percobaan, ddidapat bahwa nilai Initial Boiling

Point untuk temperatur cairan adalan 47(oC), sedangkan untuk temperatur uap

adalah 43(oC). Sementara untuk nilai Final Boiling Point temperatur cairan

adalah 55(oC), dan untuk temperatur uap adalah 52(oC).

8. Kesimpulan

Dari percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa:

1. Mahasiswa mampu menentukan titik didih Petroleum Eter

2. Mahasiswa mampu menentukan panas laten penguapan

3. Didapat data:

BP = 40-70(oC)

IBP = 47(oC)

FBP = 55(oC)

DAFTAR PUSTAKA

K. A Ridwan, Fadarina. 2013. Penuntun Praktikum Teknologi Minyak Bumi. Polsri: Palembang

http://rozicaca.blogspot.com/2011/11/ekstraksi.html diakses pada 16 April 2013

http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/petroleum+ether diakses pada 16 April

2013

http://www.iatekunsri.com/index.php/keteknikkimiaan/minyak-dan-gas-bumi/93-

pengetahuan-minyak-dan-gas-bumi-1-crude-oil?start=1 diakses pada 16 April 2013

GRAFIK

0 10 20 30 40 50 60 7040

42

44

46

48

50

52

54

56

Grafik Hubungan Antara Volume dan Temperatur

Temperatur Cair (oC)Temperatur Uap (oC)

Volume (mL)

Tem

pera

tur (

C)