BAB IVPRODUK MINYAK BUMI

Kira2 100 tahun yang lalu, satu-satunya produk minyak bumi adalah kerosin. Saat ini, produk bumi menjadi berpuluh2 jenis.

Produk minyak bumi yang dihasilkan oleh kilang minyak untuk dipasarkan harus memenuhi spesifikasi pemasaran (batasan sifat2 yg hrs dipenuhi oleh produk minyak bumi yg ada dipasaran).

Umumnya produk kilang minyak bumi dibagimenjadi beberapa golongan:Produk yang mudah menguap “Liquified Petroleum Gas” (LPG)Minyak ringan: bensin, bahan bakar jet, zat pelarut dan kerosenDistilat: bahan bakar diesel dan minyak gasMinyak pelumas: bermacam2 minyak pelumasGemukMalam parafinResidu: kokas, aspal,dll

4.1. Liquified Petroleum Gases (LPG)

Gas minyak bumi yg dicairkan pada suhubiasa dengan tekanan sedang, sehingga LPG Dapat disimpan dan diangkut dlm bentuk cairan dibawah suatu tekanan.Komponen LPG: Propan dan butan.

LPG yang diperdagangkan hrs memenuhi spesifikasi: Tekanan uap max 70 psi pd suhu100oF; kadar belerang; air dan hidrokarbon cair max dan daerah specific gravity 60/60oF

LPG digunakan untuk:Bahan bakar dalam rumah tangga dan industriBahan bakar mesin pembakaran dalam. Karena propan mempunyai angka oktan tinggi (97)Bahan baku petrokimia

Semua LPG mengandung sejumlah kecil belerang yg ditambahkan secara khusus (senyawa belerang yang berbau tidak enak - butil merkaptan): untuk mengetahui adanya kebocoran gas.

Indonesia mengahsilkan dua jenis LPG: propan dan campuran propan-butan.

4.2. Motor Gasoline (Bensin Motor)

Bensin Motor adalah campuran kompleks senyawa hidrokarbon, yg mempunyai daerah didih ASTM 40 – 180oC dan digunakan sebagai bahan bakar mesin pembakaran dalam (internal combustion engine)

Indonesia menghasilkan 2 macam bensin: - Bensin premium dengan angka oktan minimum 87 dan berwarna kuning - Bensin super dengan angka oktan min 98, dan berwarna merah

Sifat yg paling penting untuk bensin motor: sifat kemudahan menguap dan sifat anti ketukan (anti knock characteristic)

4.2.1. Sifat kemudahan menguap

Sifat kemudahan menguap bensin berpengaruh thd kemudahan mesin untuk dihidupkan dalam keadaan dingin, pemanasan dan percepatan, uniformitis distribusi bahan bakar dalam silinder dan daya serta ekonomi penggunaan bensin pada semua kondisi mesin. Sifat kemudahan menguap ditunjukkan oleh Reid vapor pressure dan distilasi ASTM

a) Kemudahan mesin dihidupkan

Karburator mesin dirancang untuk memberikan sejumlah bensin ke dalam arus udara pada waktu mesin dalam keadaan panas.

Dalam keadaan dingin, tetes2 kecil bensin dalam manifold hanya sebagian yg msh tetap sbg cairan dan merambat sbg lapisan sepanjang dinding manifold dan dinding silinder.

Supaya mesin yg dapat menguap dengan udara dapat membentuk campuran yang dapat terbakar, maka aliran udara melalui karburator perlu dikurangi dengan menggunakan choke. Untuk mencegah kehilangan senyawa hidrokarbon berat karena tidak dapat menguap pada kondisi mesin dihidupkan, kedalam mesin perlu ditambahkan senyawa hidrokarbon ringan, biasanya digunakan butan (dibatasi 10%). Penambahan butan yg terlalu banyak mengakibatkan terjadinya “vapor lock”

b) Vapor Lock “Vapor Lock” adalah terhentinya aliran bensin sebagian atau keseluruhan yg disebabkan oleh terbentuknya uap dalam sistem aliran bahan bakar.

Pd operasi normal, pompa dan sistem aliran bahan bakar akan menangani bensin sebanyak 30 sampai 50 kali yg diperlukan. Jika pd suatu suhu, lebih dr 30 sampai 50 volum uap terbentuk per volum bensin cair yg diperlukan untuk menjalankan mesin, mk kapasitas pompa akan dilampaui. Uap bensin akan menggantikan cairan bensin, sehingga mengurangi berat bensin yang masuk kedalam karburator sampai pada suatu titik dimana mesin kekurangan bensin, dan mesin akan mati. Peristgiwa ini disebut Vapor Lock

c) Pemanasan dan percepatan

Pemanasan atau “warm up” adalah periode antara waktu percepatan yang halus yang dapat diperoleh tanpa menggunakan “choke”.

Waktu pemanasan tergantung pada suhu atmosfir, suhu mesin,suhu (lingkungan jg brpengaruh) kemudahan menguap bensin dan faktor2 perancangan mesin, seperti ukuran dan efisiensi sistem pendinginan.

d) Daya dan ekonomi

Setelah mesin dihidupkan dan mengalami pemanasan, selanjutnya kemudahan menguap bensin mempunyai pengaruh terhadap ekonomi bahan bakar dan daya mesin.

Makin banyak senyawa2 hidrokarbon yang lebih berat terdapat didalam bensin, makin besar tenaga yang terkandung dalam bensin (Btu/galon), sehingga konsumsi bensin akan berkurang.

Tapi hal ini tidak selalu demikian, karena bensin tsb akan cenderung untuk terdistribusi tidak merata ke dalam silinder2. Uniformitas distribusi bensin jg tergantung pada faktor mesin seperti panjang, bentuk, suhu dan kelicinan.

e) Pengenceran Minyak Karter Bagian bensin yg berat (heavy ends) dapat menyebabkan pengenceran minyak karter (crankcase dilution).

Jika senyawa2 hidrokarbon berat tidak menguap baik didalam manifold atau didalam silinder sebelum atau selama pembakaran, maka senyawa hidrokarbon ini msh terdapat dlm bentuk tetes2 yg akan terbawa keluar bersama2 dg gas hasil pembakaran atau akan masuk kedalam karter.

Hal ini akan terjadi pada waktu mesin dihidupkan dlm keadaan dingin dan selama periode pemanasan.

Pengenceran minyak pelumas karter mengakibatkan pelumasan berjalan tidak semestinya, sehingga mengakibatkan terjadinya keausan2.

4.2.2. Sifat anti ketukan Setiap mesin mempunyai kemampuan untuk melakukan sejumlah kerja tertentu dalam suatu mesin.

Jika mesin dipaksa untuk melakukan kerja yang melampaui kerja maksimum bensin, maka bensin akan memberikan reaksi dengan memberikan daya yang kurang dan suara dalam mesin yang disebut ketukan mesin (engine knock)

Bensin mempunyai kemampuan yg berbeda2 untuk menahan ketukan. Tahanan ketukan bensin disebut kualitas anti ketukan dan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi kualitas anti ketukan bensin, maka makin tinggi kemampuan bensin untuk menahan ketukan dan makin tinggi pula daya maksimum yg dapat dihasilkan.

ANGKA OKTAN

Angka oktan adalah satuan intensitas ketukan (kecendrungan mengetuk bensin).

Yaitu persen volume iso-oktan (2,2,4 tri metil pentana) yang harus dicampurkan dengan normal heptan untuk memberikan intensitas ketukan yang sama terhadap minyak selama pengujiannya.

Bensin premium mempunyai angka oktan 87 artinya ialah bahwa bensin tersebut mempunyai sifat anti ketukan yang sama dengan ketukan bahan bakar pembanding (reference fuels) yang terdiri dari campuran 87% volum iso-oktan dan 13 % volum n-heptan.

Untuk bensin dengan angka oktan diatas 100, sebagai bahan bakar pembanding digunakan iso-oktan dan TEL (tetra ethyl lead).

Angka oktan dengan penambahan TEL dlm iso-oktan :

Mililiter TEL US galon iso-oktan

Angka Oktan

0 1001 108,62 112,83 115,54 117,55 119,16 120,3

Pada mesin yang memakai busi, karakteristik angka ketukan digunakan untuk menentukan gejala fisik, gejala kimiawi, perancangan mesin, dan kondisi operasi.

Bila angka oktan gasolin terlalu rendah dari spesifikasi yang diperlukan mesin, maka akan terjadi ketukan yang berakibat akan menurunkan performance (daya guna) mesin tsb sehingga akan menyebabkan kehilangan tenaga dan kerusakan pada mesin.

Standar angka oktan untuk indonesia adalah 88 untuk premium, 95 untuk premix dan 98 untuk super

Saat in penambahan TEL untuk menaikkan angka oktan, tidak diizinkan lagi karena mengganggu lingkungan, maka formulasi gasolin menjadi:•Campuran komponen2 hidrokarbon, eter alifatik, alkohol alifataik, metanol maksimum 3% vol. dan aditif•Mengandung oksigen tidak lebih dari 2%•Gasolin hrs diolah dengan proses kimia dan fisika sehingga menghasilkan bensin bebas timbal•Komponen bahan aditif harus hanya mengandug karbon, hidrogen dan salah satu elemen oksigen atau nitrogen. Aditiv yang dianjurkan adalah etanol (max 70% vol.), Etil tersier butil eter (ETBE), tersier amil metil eter (TAME), di-iso propil eter (DIPE)

Untuk menentukan angka oktan bensin digunakan mesin penguji standard CFR (Co-operative Fuel Research Commite). Ada 2 cara untuk menentukan angka oktan bensin mobil:•Cara riset, yang menggunakan mesin penguji dengan kecepatan mesin 600 rpm, suhu udara masuk 125oF, suhu jaket 212oF dan perbandingan campuran untuk ketukan maksimum.•Cara motor, yang menggunakan mesin penguji d kecepatan mesin 900 rpm, suhu udara masuk 100oF, suhu jaket 212oF dan perbandingan campuran untuk ketukan maksimum

Kondisi pengujian angka oktan dengan cara riset lebih ringan dibandingkan dg kondisi pengujian cara motor, sehingga angka oktan riset harganya lebih tinggi dari angka oktan motor untuk kebanyakan bensin.

Perbedaan angka oktan yang ditentukan dengan kedua cara tsb disebut kepekaan atau sensitivity bensin. Sensitivity bensin tergantung pd komposisi senyawa hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon parafin dan isoparafin mempunyai sensitivity rendah, senyawa naften mempunyai sensitivity sedang, sedangkan senyawa olefin mempunyai sensitivity tinggi.

Dalam pembakaran yang normal, inti-inti nyala yang kecil akan terbtnuk disekitar bunga api pada busi. Nyala akan menjalar melintasi ruangan pembakaran dengan kecepatan sekitar 60 ft per detik, sedangkan tekanan dalam ruangan pembakaran akan naik dan akan mencapai puncaknya kalau torak tepat berada di titik mati.

Dalam pembakaran dimana terjadi ketukan, maka pada permulaannya, pembakaran berlangsung seperti pada pembakaran normal. Tetapi kemudian bagian campuran bahan bakar dan udara yang belum terbakar dengan tiba2 menyala dan terbakar, sehingga timbul gelombang tekanan yang besar. Gelombang tekanan dalam ruangan pembakaran bergerak maju mundur dan menimbulkan getaran pada dinding silinder yang dapat terdengar sebagai ketukan mesin. Karena torak tidak dapat menyesuaikan diri dengan kenaikan tekanan yang tiba2, maka tenaga yg disebabkan oleh kenaikan tekanan yang mendadak akan diubah sebagai panas.

Ketukan yang berlebihan akan mengakibatkan kerusakan pada bagian atas torak, dimana permukaan bagian atas torak menjadi kasar karena partikel-partikel logam terlepas oleh gelombang tekanan yang terjadi selama ketukan.

Faktor2 yang mempengaruhi ketukan:Mesin dan faktor operasi mesinKomposisi bensin

a) Mesin dan faktor operasi mesin

Perbandingan kompresi mesin sangat berpengaruh terhadap ketukan. Makin tinggi perbandingan kompresi mesin, makin tinggi pula suhu dalam silinder, sehingga kemungkinan terjadinya penyalaan bahan bakar yang belum terbakar menjadi besar.

Jadi makin tinggi perbandingan kompresi mesin, dituntut bensin dengan angka oktan yang makin tinggi

Perbadingan udara-bahan bakar yang sedikit miskin, mempunyai kecendrungan yang besar untuk mengakibatkan terjadinya ketukan dibandingkan dengan campuran udara-bahan bakar yang normal. Penyalaan busi yang terlalu awal, juga cenderung untuk mengakibatkan terjadinya ketukan. Faktor operasi mesin yang lain seperti kenaikan suhu udara yang masuk ke dalam mesin, penurunan kelembabab udara dan efisiensi sistem pendinginan yang lebih rendah, semuanya cenderung menyebabkan terjadinya ketukan.

b) Komposisi bensin Kecendrungan bensin untuk mengetuk didalam mesin tergantung kepada jenis, ukuran dan struktur molekul senyawa hidrokarbon dalam bensin dan jumlah TEL yang ditambahkan dalam bensin. Kecendrungan senyawa hidrokarbon untuk memberikan ketukan di dalam mesin bertambah dalam urutan sbb: aromatik isoparafin naften n-parafin

Angka oktan deret homolog senyawa hidrokarbon n-parafin, dari metan sampai heksan akan menurun menurut urutan sbb:

Senyawa hidrokarbon Angka oktan

CH4 100+C2H6 100+C3H8 97

C4H10 90C5H12 62C6H14 26C7H16 0

Makin banyak rantai cabang dan makin ketengah letak rantai cabang, kecendrungan untuk mengetuk makin berkurang (angka oktan makin tinggi).

4.3. Bensin Pesawat Terbang Bensin pesawat terbang digunakan sebagai bahan bakar mesin pesawat terbang tipe torak empat langkah yang dinyalakan dengan busi.

Berbeda dengan mesin motor, mesin pesawat terbang harus dapat dipindahkan dari operasi campuran kaya (rich mixture operation) untuk daya maksimum pada saat pesawat terbang lepas landas ke operasi campuran miskin (lean mixture operation) untuk penjelajahan yg ekonomis

Indonesia hanya memproduksi dua jenis bensin pesawat terbang 73 dan 100/130

Grade Warna73 Tak berwarna80 Tak berwarna

91/96 Biru100/130 Hijau115/145 Ungu

Sifat bensin pesawat terbang yang paling penting: komposisi, kemudahan menguap, kualitas anti ketukan dan stabilitas.

a) Komposisi bensin pesawat terbang Komponen yang paling ringan yg terdapat dalam bensin pesawat terbang adalah i-pentana yang mendidih pd suhu 82oF. Butan tidak diikutsertakan dalam bensin pesawat terbang karena akan menyebabkan vapor lock.

End Point (EP) bensin pesawat terbang lebih rendah dari EP bensin motor, untuk menjamin distribusi bensin yang lebih merata melalui sistem induksi yang lebih kompleks dalam mesin pesawat terbang.

Bensin pesawat terbang terutama terdiri dari senyawa i-parafin. Senyawa naften terdapat kira2 sebanyak 30% dan senyawa aromatik kira2 10%.

b) Kemudahan Menguap

Untuk menjamin kemudahan mesin pesawat terbang dihidupkan dalam keadaan dingin dengan tidak terjadi vapor lock selama mesin bekerja, mk tekanan uap (RVP) dibatasi minimum 5,5 dan maksimum 7.

c) Kualitas anti ketukan Karena ketukan mesin tidak terdengar dalam mesin pesawat terbang yang disebabkan oleh suara baling2 , mk sifat anti ketukan adalah sangat penting untuk bensin pesawat terbang.

4.4. Bahan Bakar Jet

Bahan ba