Bensin

Latar Belakang

Bensin adalah cairan yang mudah menguap dan mudah terbakar yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi, atau minyak mentah. Awalnya dibuang sebagai produk sampingan dari produksi minyak tanah, tetapi kemampuannya untuk menguap pada suhu rendah membuatnya menjadi bahan bakar yang berguna untuk banyak mesin. Sumur minyak pertama di Amerika Serikat ditemukan oleh Edwin L. Drake dekat Titusville, Pennsylvania, pada tahun 1859 pada kedalaman hampir 70 kaki (21 m). Dengan pengembangan mesin pembakaran internal empat langkah oleh Nikolaus Otto pada tahun 1876, bensin menjadi penting bagi industri otomotif. Saat ini, hampir semua bensin digunakan untuk bahan bakar mobil, dengan persentase yang sangat kecil digunakan untuk peralatan pertanian dan pesawat terbang.

Minyak bumi, bahan bakar fosil, memasok lebih banyak energi ke dunia saat ini daripada sumber lainnya. Amerika Serikat adalah konsumen minyak bumi terkemuka di dunia; pada tahun 1994, orang Amerika menggunakan 7.587.000 barel minyak per hari. Minyak bumi terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang telah ditahan di bawah tekanan luar biasa selama jutaan tahun. Biasanya, bahan organik ini akan terurai sepenuhnya dengan bantuan pemulung dan bakteri aerobik, tetapi minyak bumi dibuat dalam lingkungan anaerobik, tanpa kehadiran oksigen. Lebih dari setengah minyak mentah dunia yang diketahui terkonsentrasi di cekungan Teluk Persia. Daerah utama lainnya termasuk pantai Alaska dan Teluk Meksiko.

Produk minyak bumi, termasuk bensin, terutama merupakan campuran hidrokarbon (molekul yang mengandung molekul hidrogen dan karbon) dengan sejumlah kecil zat lain. Minyak mentah terdiri dari panjang rantai hidrokarbon yang berbeda, dengan beberapa rantai pendek dan beberapa rantai sangat panjang. Tergantung pada seberapa banyak minyak dipecah, atau disuling, itu bisa menjadi sejumlah produk. Secara umum, semakin kecil molekulnya, semakin rendah titik didihnya. Oleh karena itu, gas, dengan rantai yang sangat kecil dari satu sampai lima karbon, mendidih pada suhu yang sangat rendah. Bensin, dengan 6-10 karbon, mendidih pada suhu yang sedikit lebih tinggi. Minyak terberat mungkin mengandung hingga 25 atom karbon dan tidak mencapai titik didihnya sampai 761°F (405°C).

Bahan Baku

Bensin merupakan salah satu produk turunan dari penyulingan dan pemurnian minyak bumi. Senyawa organik timbal ditambahkan ke bensin di masa lalu untuk mengurangi ketukan pada mesin, tetapi karena masalah lingkungan, hal ini tidak lagi umum. Bahan kimia lain juga ditambahkan ke bensin untuk lebih menstabilkannya dan memperbaiki warna dan baunya dalam proses yang disebut "pemanis".

Manufaktur
Proses

Eksplorasi

• 1 Langkah pertama dalam pembuatan bensin adalah menemukan bahan induknya, minyak bumi. Minyak mentah terperangkap di daerah batuan berpori, atau batuan reservoir, setelah bermigrasi ke sana dari daerah asalnya. Kemungkinan daerah konsentrasi minyak dapat ditentukan dengan mencari jenis batuan yang umum ditemukan di daerah tersebut. Penjelajah dapat memeriksa fitur permukaan tanah, menganalisis bagaimana gelombang suara memantul Bensin adalah cairan yang mudah menguap dan mudah terbakar yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi, atau minyak mentah. batu, atau gunakan pengukur gravitasi untuk mendeteksi sedikit perbedaan dalam formasi batuan.
• 2 Setelah kemungkinan reservoir minyak ditemukan, area tersebut harus dibor uji. Sampel inti diambil dari sumur uji untuk mengkonfirmasi formasi batuan, dan sampel dianalisis secara kimia untuk menentukan apakah pengeboran lebih dibenarkan. Meskipun metode yang digunakan saat ini lebih maju daripada di masa lalu, masih belum ada kepastian dalam eksplorasi minyak.

Pengeboran

• 3 Minyak mentah diambil melalui sumur yang dapat mencapai lebih dari 1.000 kaki (305 m) ke dalam batuan. Lubang dibuat oleh bor putar, yang menggunakan sedikit untuk membuat lubang di tanah saat air ditambahkan. Air dan tanah membuat lumpur tebal yang membantu menahan minyak dan mencegahnya "memancar" karena tekanan internal yang terkandung dalam batuan reservoir. Ketika reservoir tercapai, lumpur terus menahan minyak saat bor dilepas dan pipa dimasukkan.

Pemulihan

• 4 Untuk memulihkan minyak, sistem pipa dan katup yang rumit dipasang langsung ke dalam sumur bor. Tekanan alami dari batuan reservoir membawa minyak keluar dari sumur dan masuk ke dalam pipa. Ini terhubung ke sistem pemulihan, yang terdiri dari serangkaian pipa yang lebih besar yang membawa minyak mentah ke kilang melalui pemisah minyak (cair) dan gas (non-cair). Metode ini memungkinkan minyak untuk dipulihkan dengan limbah minimum.
• 5 Akhirnya, tekanan alami sumur dikeluarkan, meskipun sejumlah besar minyak mungkin masih tertinggal di batu. Metode pemulihan sekunder sekarang diperlukan untuk mendapatkan persentase minyak yang lebih besar. Tekanan dipulihkan dengan menyuntikkan gas ke dalam kantong di atas minyak atau dengan membanjiri air ke dalam sumur, yang jauh lebih umum. Dalam proses ini, empat lubang dibor di sekeliling sumur dan air ditambahkan. Minyak bumi akan mengapung di atas air dan muncul ke permukaan.

Distilasi fraksional

• 6 Minyak mentah bukanlah bahan bakar yang baik, karena tidak cair dan membutuhkan suhu yang sangat tinggi untuk membakarnya. Rantai panjang molekul dalam minyak mentah harus dipisahkan dari rantai yang lebih kecil dari bahan bakar olahan, termasuk bensin, di kilang minyak. Proses ini disebut distilasi fraksional .

  Menara distilasi fraksional adalah unit besar yang dapat menampung hingga 200.000 barel minyak mentah. Minyak pertama-tama dipompa ke tungku dan dipanaskan hingga lebih dari 600 ° F (316 ° C), menyebabkan semua kecuali molekul terbesar menguap. Uap naik ke kolom fraksinasi, yang mungkin setinggi 150 kaki (46 m). Uap mendingin saat naik melalui kolom. Karena titik didih semua senyawa berbeda, molekul yang lebih besar dan lebih berat akan mengembun lebih dulu di bagian bawah menara dan molekul yang lebih pendek dan lebih ringan akan mengembun lebih tinggi di menara. Gas alam, bensin, dan minyak tanah dilepaskan di dekat bagian atas. Senyawa yang lebih berat yang digunakan dalam pembuatan plastik dan pelumas dikeluarkan lebih rendah di menara.

  Distilasi fraksional itu sendiri tidak menghasilkan bensin dari minyak mentah, itu hanya menghilangkan bensin dari senyawa lain dalam minyak mentah. Proses pemurnian lebih lanjut sekarang digunakan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar.

Penyulingan minyak bumi

• 7 Perengkahan katalitik adalah salah satu proses terpenting dalam penyulingan minyak. Proses ini menggunakan katalis, suhu tinggi, dan peningkatan tekanan untuk mempengaruhi perubahan kimia dalam minyak bumi. Katalis seperti aluminium, platinum, tanah liat olahan, dan asam ditambahkan ke minyak bumi untuk memecah molekul yang lebih besar sehingga akan memiliki senyawa bensin yang diinginkan.

  Proses pemurnian lainnya adalah polimerisasi. Ini adalah kebalikan dari cracking karena menggabungkan molekul-molekul kecil dari gas yang lebih ringan menjadi molekul yang lebih besar yang dapat digunakan sebagai bahan bakar cair.

  

Aditif

• 8 Setelah bensin dimurnikan, bahan kimia ditambahkan. Beberapa adalah senyawa anti-ketukan, yang bereaksi dengan bahan kimia dalam bensin yang terbakar terlalu cepat, untuk mencegah "ketukan mesin". Dalam bensin bertimbal, timbal tetraetil adalah aditif anti-ketukan. (Bensin tanpa timbal dimurnikan lebih lanjut sehingga kebutuhan aditif anti-ketukan minimal.) Aditif lain (antioksidan) ditambahkan untuk mencegah pembentukan gusi di mesin. Permen karet adalah resin yang terbentuk dalam bensin yang dapat melapisi bagian dalam mesin dan meningkatkan keausan.

Peringkat bensin

• 9 Bensin pada dasarnya merupakan campuran dari dua cairan yang mudah menguap, heptana dan isooctane. Heptana murni, bahan bakar yang lebih ringan, terbakar begitu cepat sehingga menghasilkan banyak ketukan pada mesin. Isooktana murni menguap perlahan dan hampir tidak menghasilkan ketukan. Rasio heptana untuk isooctane diukur dengan nilai oktan. Semakin besar persentase isooctane, semakin sedikit knocking dan semakin tinggi nilai oktan. Misalnya, nilai oktan 87 sebanding dengan campuran 87% isooctane dan 13% heptana.

Produk Sampingan/Limbah

Rata-rata, 44,4% minyak bumi menjadi bensin. Sebenarnya tidak ada produk limbah dari minyak bumi. Bahan kimia yang lebih ringan adalah gas alam, liquified petroleum gas (LPG), bahan bakar jet, dan minyak tanah. Produk yang lebih berat digunakan untuk pembuatan pelumas, plastik, dan aspal. Selain itu, banyak produk yang kurang berharga dapat diubah secara kimiawi menjadi senyawa yang lebih dapat dijual.

Masa Depan

Bensin, meskipun banyak digunakan dalam banyak aplikasi saat ini, ditakdirkan untuk menjadi bahan bakar di masa lalu karena minyak bumi adalah sumber daya yang tidak dapat diperbarui. Teknologi saat ini berpusat pada pemanfaatan cadangan minyak bumi yang tersisa dan mengeksplorasi sumber energi alternatif. Metode baru untuk secara akurat menentukan sejauh mana reservoir minyak, sistem otomatis untuk mengontrol perolehan minyak, dan cara-cara yang memungkinkan pekerja untuk memulihkan lebih banyak minyak dari reservoir yang diketahui semuanya sedang diselidiki untuk sepenuhnya memanfaatkan penyimpanan minyak yang tersedia saat ini.

Metode terbaru dalam eksplorasi ladang minyak mengukur ukuran fisik reservoir dan volume minyaknya. Seringkali, tekanan di dalam sumur diukur selama periode waktu saat minyak diambil. Dengan menggunakan data ini, para ilmuwan dapat menentukan ukuran reservoir dan permeabilitasnya. Sebuah echo meter, yang memantulkan gelombang suara dari sisi reservoir, juga dapat digunakan untuk menemukan karakteristik sumur.

Metode pemulihan minyak modern paling sering dikendalikan, setidaknya sebagian, oleh sistem komputerisasi. SCADA (Systems for Supervisory Control of Data Acquisitions) menggunakan perangkat lunak khusus untuk memantau operasi melalui satu atau lebih terminal master dan beberapa terminal jarak jauh. Sistem ini meningkatkan efisiensi, membantu mencegah kecelakaan yang dapat merusak lingkungan, dan mengurangi jumlah pekerja dengan meningkatkan keselamatan.

Metode pemulihan minyak yang ditingkatkan meningkatkan persentase minyak yang dapat diperoleh dari reservoir. Di masa lalu, pekerja mampu mengekstrak kurang dari setengah minyak yang terkandung dalam reservoir. Metode baru melibatkan penyuntikan gas atau busa ke dalam sumur untuk memaksa minyak keluar, pengeboran horizontal ke dalam sumur, dan menggunakan lebih banyak informasi geofisika untuk memprediksi karakteristik reservoir secara akurat.

Karena bensin dihasilkan dari persediaan minyak bumi yang terbatas, para ilmuwan mencari sumber energi yang bersih dan terbarukan untuk menggerakkan mesin masa depan. Tenaga uap, yang digunakan di kapal uap di masa lalu, merupakan sumber energi yang mendapat perhatian baru. Kendaraan listrik telah dikembangkan, dan energi matahari dan angin juga menggerakkan mobil dan rumah.