Minyak Tanah

Latar Belakang

Minyak tanah adalah distilat minyak yang biasa digunakan sebagai bahan bakar atau pelarut. Ini adalah cairan tipis dan bening yang terdiri dari campuran hidrokarbon yang mendidih antara 302°F dan 527°F (150°C dan 275°C). Sementara minyak tanah dapat diekstraksi dari batu bara, serpih minyak, dan kayu, itu terutama berasal dari minyak bumi sulingan. Sebelum lampu listrik menjadi populer, minyak tanah banyak digunakan dalam lampu minyak dan merupakan salah satu produk kilang yang paling penting. Hari ini minyak tanah terutama digunakan sebagai minyak pemanas, sebagai bahan bakar dalam mesin jet, dan sebagai pelarut untuk semprotan insektisida.

Sejarah

Produk sampingan minyak bumi telah digunakan sejak zaman kuno sebagai bahan perekat dan anti air. Lebih dari 2.000 tahun yang lalu, para ilmuwan Arab mengeksplorasi cara untuk menyaring minyak bumi menjadi komponen individu yang dapat digunakan untuk tujuan khusus. Ketika kegunaan baru ditemukan, permintaan minyak bumi meningkat. Minyak tanah ditemukan pada tahun 1853 oleh Abraham Gesner. Seorang dokter Inggris, Gesner mengembangkan proses untuk mengekstrak cairan yang mudah terbakar dari aspal, campuran minyak bumi lilin. Istilah minyak tanah sebenarnya berasal dari kata Yunani untuk lilin. Kadang-kadang dieja kerosine atau kerosine, itu juga disebut minyak batubara karena asal aspalnya.

Minyak tanah merupakan komoditas penting pada zaman sebelum penerangan listrik dan merupakan bahan pertama yang diekstraksi secara kimia dalam skala komersial yang besar. Penyempurnaan massal minyak tanah dan produk minyak bumi lainnya sebenarnya dimulai pada tahun 1859 ketika minyak ditemukan di Amerika Serikat. Seluruh industri berevolusi untuk mengembangkan teknik pengeboran dan pemurnian minyak. Minyak tanah terus menjadi produk kilang yang paling penting sepanjang akhir 1890-an dan awal 1900-an. Itu dikalahkan oleh bensin pada tahun 1920 dengan meningkatnya popularitas mesin pembakaran internal. Kegunaan lain ditemukan untuk minyak tanah setelah matinya lampu minyak, dan hari ini terutama digunakan dalam pemanasan perumahan dan sebagai aditif bahan bakar. Pada akhir 1990-an, produksi tahunan minyak tanah telah tumbuh menjadi sekitar 1 miliar gal (3,8 miliar 1) di Amerika Serikat saja.

Bahan Baku

Minyak tanah diekstraksi dari campuran bahan kimia minyak bumi yang ditemukan jauh di dalam bumi. Campuran ini terdiri dari minyak, batuan, air, dan kontaminan lainnya di reservoir bawah tanah yang terbuat dari lapisan berpori batu pasir dan batuan karbonat. Minyak itu sendiri berasal dari organisme membusuk yang terkubur bersama dengan sedimen era geologis awal. Selama puluhan juta tahun, residu organik ini diubah menjadi minyak bumi oleh sepasang proses kimia kompleks yang dikenal sebagai diagenesis dan katagensis. Diagenesis, yang terjadi di bawah 122 ° F (50 ° C), melibatkan aktivitas mikroba dan reaksi kimia seperti dehidrasi, kondensasi, siklisasi, dan polimerisasi. Katagenesis terjadi antara 122 ° F dan 392 ° F (50 ° C dan 200 ° C) dan melibatkan perengkahan termokatalitik, dekarboksilasi, dan disproporsionasi hidrogen. Kombinasi reaksi kompleks ini menciptakan campuran hidrokarbon yang dikenal sebagai minyak bumi.

Manufaktur
Proses

Pemulihan minyak mentah

• 1 Langkah pertama dalam pembuatan minyak tanah adalah mengumpulkan minyak mentahnya. Sebagian besar pasokan minyak terkubur jauh di bawah bumi dan ada tiga jenis utama operasi pengeboran yang digunakan untuk membawanya ke permukaan. Salah satu metode, Cable-Tooled Drilling, melibatkan penggunaan pahat jackhammer untuk mengeluarkan batu dan kotoran untuk membuat terowongan untuk mencapai deposit minyak yang berada tepat di bawah permukaan bumi. Proses kedua, Rotary Drilling, digunakan untuk mencapai reservoir minyak yang jauh lebih dalam di bawah tanah. Proses ini membutuhkan penenggelaman pipa bor dengan mata baja yang berputar ke dalam tanah. Bor putar ini berputar cepat untuk menghancurkan tanah dan batu. Proses pemboran ketiga adalah Pengeboran Off Shore dan menggunakan platform yang ditanggung laut besar untuk menurunkan poros ke dasar laut.
• 2 Ketika salah satu dari proses pengeboran ini masuk ke reservoir bawah tanah, geyser meletus saat gas hidrokarbon terlarut mendorong minyak mentah ke permukaan. Gas-gas ini akan memaksa sekitar 20% minyak keluar dari sumur. Air kemudian dipompa ke dalam sumur untuk mengeluarkan lebih banyak minyak. Proses pembilasan ini akan memulihkan sekitar 50% dari minyak yang terkubur. Dengan menambahkan surfaktan ke dalam air, lebih banyak minyak dapat diperoleh kembali. Namun, bahkan dengan pembilasan yang paling ketat, masih tidak mungkin untuk menghilangkan 100% minyak yang terperangkap di bawah tanah. Minyak mentah yang diperoleh kembali dipompa ke tangki penyimpanan besar dan diangkut ke lokasi penyulingan.
• 3 Setelah minyak dikumpulkan, kontaminan kotor seperti gas, air, dan kotoran dihilangkan. Desalting adalah salah satu operasi pembersihan yang dapat dilakukan baik di ladang minyak maupun di lokasi kilang. Setelah minyak dicuci, air dipisahkan dari minyak. Sifat-sifat minyak mentah dievaluasi untuk menentukan produk minyak bumi mana yang paling baik diekstraksi darinya. Sifat utama yang menarik termasuk kepadatan, kandungan belerang, dan sifat fisik lainnya dari minyak yang terkait dengan distribusi rantai karbonnya. Karena minyak mentah adalah kombinasi dari banyak bahan hidrokarbon berbeda yang dapat bercampur satu sama lain, ia harus dipisahkan menjadi komponen-komponennya sebelum dapat diubah menjadi minyak tanah.

Pemisahan

• 4 Distilasi merupakan salah satu jenis proses pemisahan yang melibatkan pemanasan minyak mentah untuk memisahkan komponen-komponennya. Dalam proses ini aliran minyak dipompa ke bagian bawah kolom distilasi di mana ia dipanaskan. Komponen hidrokarbon yang lebih ringan dalam campuran naik ke bagian atas kolom dan sebagian besar fraksi titik didih tinggi tertinggal di bagian bawah. Di bagian atas kolom, uap yang lebih ringan ini mencapai kondensor yang mendinginkannya dan mengembalikannya ke keadaan cair. Kolom yang digunakan untuk memisahkan oli yang lebih ringan secara proporsional tinggi dan tipis (hingga 35 m) karena hanya membutuhkan tekanan atmosfer. Kolom distilasi yang tinggi dapat memisahkan campuran hidrokarbon dengan lebih efisien karena memungkinkan lebih banyak waktu untuk senyawa dengan titik didih tinggi untuk mengembun sebelum mencapai bagian atas kolom.

  Untuk memisahkan beberapa fraksi minyak yang lebih berat, kolom distilasi harus dioperasikan pada sekitar sepersepuluh tekanan atmosfer (75 mm Hg). Kolom vakum ini disusun menjadi sangat lebar dan pendek untuk membantu mengontrol fluktuasi tekanan. Diameternya bisa lebih dari 40 kaki (12 m).

• 5 Fraksi cairan kental dapat dikumpulkan secara terpisah. Fraksi yang dikumpulkan antara 302°F dan 482°F (150 °C dan 250 °C) adalah minyak tanah. Sebagai perbandingan, bensin didistilasi antara 86°F dan 410°F (30°C dan 210°C). Dengan mendaur ulang minyak tanah suling melalui kolom beberapa kali kemurniannya dapat ditingkatkan. Proses daur ulang ini dikenal sebagai refluks.

Pemurnian

• 6 Setelah minyak didistilasi menjadi fraksi-fraksinya, pemrosesan lebih lanjut dalam serangkaian reaktor kimia diperlukan untuk membuat minyak tanah. Reformasi katalitik, akylkation, catalytic cracking, dan hydroprocessing adalah empat teknik pemrosesan utama yang digunakan dalam konversi minyak tanah. Reaksi ini digunakan untuk mengontrol distribusi rantai karbon dengan menambahkan atau menghilangkan atom karbon dari tulang punggung hidrokarbon. Proses reaksi ini melibatkan pemindahan fraksi minyak mentah ke dalam bejana terpisah yang secara kimiawi diubah menjadi minyak tanah.
• 7 Setelah minyak tanah bereaksi, ekstraksi tambahan diperlukan untuk menghilangkan kontaminan sekunder yang dapat mempengaruhi sifat pembakaran minyak. Senyawa aromatik yang merupakan struktur cincin karbon seperti benzena merupakan salah satu golongan kontaminan yang harus dihilangkan. Sebagian besar proses ekstraksi dilakukan di menara besar yang Proses penyulingan minyak tanah. memaksimalkan waktu kontak antara minyak tanah dan pelarut ekstraksi. Pelarut dipilih berdasarkan kelarutan pengotor. Dengan kata lain, pengotor kimia lebih larut dalam pelarut daripada minyak tanah. Oleh karena itu, saat minyak tanah mengalir melalui menara, pengotor akan cenderung tertarik ke fase pelarut. Setelah kontaminan telah ditarik keluar dari minyak tanah, pelarut dihilangkan meninggalkan minyak tanah dalam keadaan yang lebih murni. Teknik ekstraksi berikut digunakan untuk memurnikan minyak tanah.

  Proses ekstraksi Udex menjadi populer di Amerika Serikat selama tahun 1970-an. Ini menggunakan kelas bahan kimia yang dikenal sebagai glikol sebagai pelarut. Baik dietilen glikol maupun tetraetilen glikol digunakan karena memiliki afinitas yang tinggi terhadap senyawa aromatik.

  Proses Sulfolane dibuat oleh perusahaan Shell pada tahun 1962 dan masih digunakan di banyak unit ekstraksi 40 tahun kemudian. Pelarut yang digunakan dalam proses ini disebut sulfolan, dan merupakan senyawa polar kuat yang lebih efisien daripada sistem glikol yang digunakan dalam proses Udex. Ini memiliki kapasitas panas yang lebih besar dan stabilitas kimia yang lebih besar. Proses ini menggunakan peralatan yang dikenal sebagai kontraktor cakram berputar untuk membantu memurnikan minyak tanah.

  Proses Lurgi Arosolvan menggunakan N-methyl-2-pyrrolidinone dicampur dengan air atau glikol yang meningkatkan selektivitas pelarut untuk kontaminan. Proses ini melibatkan menara ekstraksi beberapa tahap dengan diameter hingga 20 kaki (6 m) dan tinggi 116 kaki (35 m).

  Proses dimetil sulfoksida melibatkan dua langkah ekstraksi terpisah yang meningkatkan selektivitas pelarut untuk kontaminan aromatik. Hal ini memungkinkan ekstraksi kontaminan ini pada suhu yang lebih rendah. Selain itu, bahan kimia yang digunakan dalam proses ini tidak beracun dan relatif murah. Ini menggunakan kolom khusus, yang dikenal sebagai kolom Kuhni, dengan diameter hingga 10 kaki (3 m).

  Proses Union Carbide menggunakan pelarut tetraetilen glikol dan menambahkan langkah ekstraksi kedua. Ini agak lebih rumit daripada proses glikol lainnya.

  Proses Formex menggunakan N-formil morfolina dan sebagian kecil air sebagai pelarut dan cukup fleksibel untuk mengekstrak aromatik dari berbagai bahan hidrokarbon.

  Proses Redoks (Recycle Extract Dual Extraction) digunakan untuk minyak tanah yang ditujukan untuk penggunaan bahan bakar solar. Ini meningkatkan angka oktan bahan bakar dengan menghilangkan kontaminan aromatik secara selektif. Minyak tanah aromatik rendah yang dihasilkan oleh proses ini sangat diminati untuk bahan bakar penerbangan dan penggunaan militer lainnya.

Pemrosesan akhir

• 8 Setelah ekstraksi selesai, minyak tanah yang telah dimurnikan disimpan dalam tangki untuk pengiriman. Ini dikirim dengan truk tangki ke fasilitas di mana minyak tanah dikemas untuk penggunaan komersial. Minyak tanah industri disimpan dalam tangki logam besar, tetapi mungkin dikemas dalam jumlah kecil untuk penggunaan komersial. Wadah logam dapat digunakan karena minyak tanah bukan gas dan tidak memerlukan bejana penyimpanan bertekanan. Namun, sifat mudah terbakarnya menentukan bahwa itu harus ditangani sebagai zat berbahaya.

Kontrol Kualitas

Proses distilasi dan ekstraksi tidak sepenuhnya efisien dan beberapa langkah pemrosesan mungkin harus diulang untuk memaksimalkan produksi minyak tanah. Sebagai contoh, beberapa dari hidrokarbon yang tidak terkonversi dapat dipisahkan dengan distilasi lebih lanjut dan didaur ulang untuk masuk lagi ke dalam konverter. Dengan mendaur ulang limbah minyak bumi melalui rangkaian reaksi beberapa kali, kualitas produksi minyak tanah dapat dioptimalkan.

Produk sampingan/Limbah

Beberapa bagian dari fraksi minyak bumi yang tersisa yang tidak dapat diubah menjadi minyak tanah dapat digunakan dalam aplikasi lain seperti minyak pelumas. Selain itu, beberapa kontaminan yang diekstraksi selama proses pemurnian dapat digunakan secara komersial. Ini termasuk senyawa aromatik tertentu seperti parafin. Spesifikasi minyak tanah dan produk sampingan minyak bumi lainnya ditetapkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) dan American Petroleum Institute (API).

Masa Depan

Masa depan minyak tanah tergantung pada penemuan aplikasi baru serta pengembangan metode produksi baru. Penggunaan baru termasuk peningkatan permintaan militer untuk minyak tanah bermutu tinggi untuk menggantikan sebagian besar bahan bakar dieselnya dengan JP-8, yang merupakan bahan bakar jet berbasis minyak tanah. Industri bahan bakar diesel juga menjajaki proses baru yang melibatkan penambahan minyak tanah ke bahan bakar diesel belerang rendah untuk mencegahnya menjadi gel dalam cuaca dingin. Penerbangan komersial dapat mengambil manfaat dengan mengurangi risiko ledakan bahan bakar jet dengan menciptakan minyak tanah berkabut rendah baru. Di sektor perumahan, pemanas minyak tanah baru dan lebih baik yang memberikan perlindungan yang lebih baik dari kebakaran diantisipasi untuk meningkatkan permintaan.

Seiring dengan meningkatnya permintaan minyak tanah dan produk sampingannya, metode pemurnian dan ekstraksi minyak tanah yang baru akan menjadi semakin penting. Salah satu metode baru, yang dikembangkan oleh ExxonMobil, adalah cara berbiaya rendah untuk mengekstrak parafin normal dengan kemurnian tinggi dari minyak tanah. Proses ini menggunakan amonia yang sangat efisien menyerap kontaminan. Metode ini menggunakan teknologi adsorpsi unggun tetap fase uap dan menghasilkan parafin tingkat tinggi yang lebih besar dari 90% murni.

Tempat Belajar Lebih Lanjut

Buku

Ensiklopedia Kirk Othmer Teknologi Kimia. Jil. 18. John Wiley and Sons, 1996.

Majalah

Koski, Alan. "Hukum Minyak Tanah Baru Mulai Bergelombang." Harian Minyak 48 (1998).

"Parafin, Normal." Pemrosesan Hidrokarbon 80 (2001):116.

Rendy Schueller