Refinery Series (5): Produk Olahan Proses Penyulingan Minyak Bumi

Mengetahui hasil akhir dari olahan minyak bumi merupakan sebuah hal yang sangat penting. Hal ini berkaitan dengan proses terutama unit yang dipakai untuk bisa mendapatkan produk akhir penyulingan tersebut. Berikut adalah kelompok produk yang didapatkan dari hasil fraksinasi minyak bumi berdasarkan dari nilai titik didih atau biasa disebut sebagai true boiling point:

Produk fraksinasi berdasarkan TBP

Komponen yang memiliki unsur karbon satu hingga lima menempati wilayahnya sendiri yang disebut sebagai light-ends yang bisa didapatkan dari hasil analisa menggunakan gas chromatography. Salah satu produk utamanya adalah LPG, dimana LPG sendiri merupakan hidrokarbon yang memiliki jumlah atom karbon sebanyak tiga dan empat. Jadi, jangan sampai salah mengira mengenai tabel diatas. Sebagai bandingan, berikut adalah produk berdasarkan jumlah atom karbon yang terdapat dalam ikatan rantai hidrokarbonnya

Proses kilang minyak

Nah, jika melihat gambar diatas, kita bisa dengan lebih jelas melihat produk intermediate berdasarkan jumlah atom karbon dan juga hasil akhir produk yang dijual.

Produk olahan minyak bumi

- C1-C4 berbentuk gas dan bisa dijual sebagai LPG

- C5-C6 (naphta) dijual sebagai umpan untuk pabrik petrokimia. Biasanya dijual sudah dalam bentuk olefin (i.e: propylene, etc.) maupun aromatic (toluene, benzene, etc. ) atau yang biasa disebut base chemical.

- C7-C10 (gasoline) diubah menjadi bahan bakar bensin yang memiliki spesifikasi nilai octane tertentu. 

Nilai octane adalah sebuah pengukuran untuk mendeteksi resistansi sebuah bahan bakar untuk meledak di ruang bakar sebuah mesin. Rating dari nilai octane berdasarkan perbandingan nilai octane BBM tersebut dengan pembandingnya yakni minyak yang merupakan campuran iso-octane dan heptane sebagai reference. Nah, kalau dilihat pada gambar diatas untuk mendapatkan nilai RON (research octane number) sebanyak 95, maka harus ditambahkan ETBE. 

Semakin tinggi spesifikasi kendaraan biasanya membutuhkan nilai RON yang juga tinggi untuk mencegah peristiwa knocking atau dalam bahasa jawanya "brebet" atau noise akibat vibrasi logam pada mesin. Artinya, bahan bakar terbakar duluan, sebelum mencapai tingkat kompresi maksimal. Kendaraan berspesifikasi tinggi, biasanya menghasilkan tenaga yang besar, oleh karena itu sistem kompresi mesinnya juga tinggi. Jika RONnya terlalu rendah, maka ia tidak tahan dengan tekanan dan suhu tinggi yang dihasilkan di ruang bakar mesin, maka akan terbakar duluan sebelum mencapai kompresi maksimal piston. Sebaliknya, untuk mesin kendaraan dengan spesifikasi RON 95, tidak perlu menggunakan RON 98 karena tidak akan berpengaruh banyak disisi mesin. Malah akan boros karena harga RON 98 lebih mahal dari RON 95.

- C10-C13 (kerosene) merupakan bahan bakar pesawat, dikenal dengan nama "avtur". Jika pada gasoline spesifikasi yang diinginkan adalah nilai oktan, untuk avtur, spesifikasinya adalah smoke point, flash point dan juga freezing point.

- C13-C25 (diesel oil) dijual sebagai bahan bakar mesin diesel, dikenal dengan nama "solar". Spesifikasi utamanya adalah nilai cetane. Nilai cetane merupakan kebalikan dari nilai octane. Nilai cetane mengindikasikan kemampuan solar tersebut untuk terbakar dengan sendirinya (auto-ignite). Satuan unitnya adalah cetane index. 

- C25-C50 (vacuum distillate) tidak dijual, tetapi diproses dengan cara dipecah molekulnya untuk menambah yield produk yang disebutkan sebelumnya diatas. 

- C50 keatas (vacuum residu), yakni heavy fuels yang bisa dijual sebagai bahan bakar untuk pembangkit tenaga listrik ataupun kapal. Di pasaran dikenal dengan nama industrial fuel oil (IFO).  Bitumen sebagai bahan baku aspal jalan dan juga ada yang dijual dalam bentuk arang, jika sudah memiliki unit "coker".

Sebagai BBM, tentu saja masih banyak lagi spesifikasi yang diperlukan untuk bisa dipasarkan selain kriteria utama yang disebutkan diatas. Untuk pertamina sendiri, pengecekan terhadap mutu produk dilakukan sembilan kali dengan jenis parameter pengecekan yang tidak sama di tiap jalur rantai distribusi mulai dari kilang hingga sampai di SPBU.

Pengecekan mutu BBM pertamina

Berikut adalah contoh parameter untuk pengecekan premium yang dilakukan sembilan kali pengecekan:

Pemeriksaan Premium

Terakhir, kita mengetahui bahwa ada berbagai macam kandungan octane maupun cetane pada BBM untuk menyesuaikan dengan jenis mesin yang dipakai. Berbagai macam kandungan RON maupun cetane index tersebut didapat dari pencampuran, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah:

Bensin dengan berbagai spesifikasi

Solar dengan berbagai spesifikasi

Dibutuhkan unit yang bermacam-macam untuk dapat menghasilkan BBM dengan spesifikasi yang diinginkan. Nah, pada bagian selanjutnya kita akan bahas unit apa saja pada kilang minyak dan tugasnya seperti apa sehingga dia bisa menghasilkan produk sesuai dengan spesifikasi yang kita inginkan. 

Silahkan tunggu di posting berikutnya. 

Refinery Series (4): Konfigurasi Pabrik Kilang Minyak Bumi

Pada bagian keempat ini,kita akan membahas mengenai keunikan kilang minyak, dimana satu kilang minyak bisa menghasilkan produk yang beraneka ragam tergantung daripada kekompleksitas kilang minyak tersebut.

Pada bagian satu, kita kenal empat jenis pengolahan minyak bumi: pemisahan, konversi, treatment dan juga blending. Ada juga yang menggabungkan konversi dan treatment menjadi satu kesatuan dengan sebutan treatment. Contoh dibawah adalah salah satu perusahaan yang memilah jenis pengolahan minyak bumi menjadi tiga bagian. 

Kita pakai tiga jenis proses dalam kilang minyak kali ini, untuk memudahkan dalam hal mempelajari konfigurasi sebuah kilang minyak bumi. Proses yang kedua adalah proses yang membedakan antara satu kilang dengan kilang minyak yang lainnya. Dimana pada proses treatment tersebut, semakin kompleks sebuah kilang minyak bumi, akan dapat menghasilkan produk yang beraneka ragam dan dapat mengoptimalkan yield produk yang diinginkan.

Konfigurasi sebuah pabrik pengolah minyak bumi dibagi menjadi empat macam:

1. Straight Run ==> Refinery yang cuma terdapat kolom pemisah saja. Bentuk paling sederhana dari sebuah pabrik pengolah minyak bumi.

Straight Run

2.    Hydroskimming ==> Dikatakan hydroskimming karena menghasilkan hasil samping hydrogen dalam proses untuk mendapatkan BBM yang memiliki nilai oktan yang tinggi. Unitnya sendiri terdapat pada bagian "naphta complex" pada gambar dibawah dan disebut dengan reformer. Hydrogen yang dihasilkan juga bisa digunakan dalam proses yang lainnya, yakni hydrotreater yang prosesnya dinamakan hydrotreating, yang salah satu fungsinya adalah untuk menghilangkan kandungan sulfur. 

Hydroskimming

3.    Partial upgrading/ Cracking ==> Bentuk ketiga konfigurasi ini memiliki unit yang digunakan untuk mengolah bottom produk dari distilasi atmosferik. Tujuannya adalah untuk mengurangi produksi dari fuel oil dan sekaligus menambah yield dari produk lain yang memiliki nilai jual produk yang lebih tinggi.  Disini kita lihat berbagai macam unit yang dipasang pada bagian bottom CDU, yakni:Vacuum Distilation Unit (VDU), Fluid Catalytic Cracking (FCC) dan juga Hydrocracker.

Cracking sendiri adalah proses untuk memecah rantai hidrokarbon yang panjang menjadi molekul kecil. Sebelum masuk pada proses cracking, minyak bumi dipisahkan pada unit VDU pada kondisi vakum untuk memisahkannya dari ampas residu dan didapatkan distilate yang disebut sebagai Vacuum Gas Oil (VGO). VGO inilah yang kemudian menjadi umpan dari FCC untuk dipecah molekulnya menjadi berbagai macam produk.  

Partial Upgrading

4. Full Upgrading/ Coking ==> Bentuk paripurna dari sebuah kilang minyak, dimana ampas atau residu, yang disebut vacuum resid diolah dalam unit yang disebut Coker atau Visbreaker. Hasil fuel oil yang merupakan residu minyak yang memiliki kandungan molekul hydrocarbon paling berat bisa diminimalkan atau dieliminasi dengan adanya proses tersebut.    

Coker/Visbreaker mengubah residu berat minyak bumi menjadi arang dan juga produk lainnya seperti diesel dan juga gasoline dengan cara memanaskannya di dalam sebuah furnace.

Full Upgrading

Nah dari keempat konfigurasi tersebut, bisa jadi lebih berkembang lagi jika disambung ke unit petrochemical untuk dijadikan berbagai macam bahan kimia yang dijadikan industri dasar. Jadi, industri downstream minyak bumi tersebut sangat beragam sekali. Kita baru mengenal sistem refinery-nya saja. 

Pada bagian selanjutnya, akan kita kupas lebih jauh mengenai hasil olahan dari minyak bumi tersebut. 

Keep Stay Tuned

Refinery Series (2): Klasifikasi Minyak Bumi Umpan Kilang

Pada bagian pertama, kita telah membahas mengenai kilang pertamina dan produk-produk yang dihasilkan dari proses kilang tersebut. Berbagai macam produk bisa dihasilkan dari proses pengilangan minyak. Dan, dari uraian sebelumnya, dapat diketahui bahwasannya minyak bumi pun memiliki berbagai macam kategori sehingga tidak semua jenis minyak bumi bisa diolah dalam sebuah plant.

Pada kesempatan kali ini, kita akan mempelajari komposisi minyak bumi. Harapannya adalah dengan mengetahui apa yang terkandung dalam minyak bumi tersebut, kita memperoleh gambaran proses apa yang terjadi dalam industri pengilangan untuk dapat menghasilkan produk yang kita inginkan.

Kandungan hidrokarbon

Minyak bumi utamanya terdiri atas rantai atom karbon (85%) dan hidrogen (10%). Maka disebut sebagai hidrocarbon. 5% sisanya adalah zat pengotor, yang mencakup sulphur, nitrogen, oksigen,  air, metal dan juga garam.

Dua parameter penting yang menentukan jenis minyak bumi adalah:

- densitas (berat/ ringan) ==> ditandai dalam unit API specific gravity
- kandungan sulfur (sweet/ sour) ==> ditandai dalam unit %wt

Dua parameter diatas sangatlah penting karena akan memiliki dampak terhadap kemampuan sebuah pabrik kilang dalam menghasilkan produk yang diinginkan. Sebagai contoh, semakin berat sebuah minyak bumi, maka semakin banyak ampas/ residu yang dihasilkan sehingga margin keuntungan semakin kecil. Diperlukan proses lebih lanjut untuk bisa mengubah residu tersebut menjadi produk yang memiliki nilai lebih. Sama juga dengan kandungan sulfur. Semakin banyak kandungan sulfur, lebih banyak proses yang dibutuhkan, sehingga secara ekonomi menjadi kurang bernilai.

API specific gravity untuk klasifikasi minyak bumi

Secara natural, kita bisa mendapatkan empat jenis tipe dari hidrokarbon yang terdapat dari minyak bumi, yakni: paraffins, iso-paraffins, naphtenes dan juga aromatics. Perbedaan dari keempat jenis tipe hidrokarbon tersebut bisa dilihat pada gambar dibawah:

Tipe hidrokarbon dalam minyak bumi

Nah, ada satu lagi jenis hidrokarbon yang secara umum tidak ditemukan di dalam minyak bumi, namun bisa diciptakan dari proses yang berlangsung di kilang. Tipe dari hidrokarbon tersebut adalah olefins.   

Contoh Olefins, hasil dari pemrosesan minyak bumi

Olefins ini merupakan salah satu bahan baku yang digunakan dalam industri petrokimia. Hanya kilang yang memiliki unit catalytic dan thermal cracking yang bisa memproduksi olefins. Maka dari itu, antara satu kilang dengan yang lainnya bisa berbeda tergantung dari kompleksitas kilang tesebut.

Dengan jenis tipe dan panjang rantai hidrokarbon yang berbeda-beda dalam sebuah minyak bumi, bagaimana cara menganalisa kandungan minyak bumi tersebut sehingga bisa diketahui secara pasti kandungan yang terdapat dalam minyak bumi tersebut agar bisa diolah di kilang yang akan kita operasikan?

Pertanyaan ini akan kita jawab pada seri berikutnya.

Keep Stay Tuned

Refinery Series (1): Jenis Kilang yang ada di Indonesia

Seri pertama dari tulisan mengenai kilang minyak kali ini akan membahas mengenai dasar pengolahan minyak bumi dan jenis kilang yang ada di Indonesia. Sumber yang penulis pakai salah satunya adalah slide dari pertamina tahun 2015, yang bisa diunduh disini. 

Seperti pernah dijelaskan pada tulisan pendahuluan, pengilangan adalah sebuah proses untuk memisahkan berbagai macam fraksi yang terkandung dari minyak bumi dan mengubahnya menjadi produk yang berguna. 

Proses kilang bisa dikategorikan ke dalam empat proses untuk menghasilkan produk akhir dari bahan baku minyak bumi, yakni adalah sebagaimana berikut:

1. Separation ==> Proses pemisahan fraksi minyak bumi menggunakan menara distilasi

2. Conversion ==> Proses konversi untuk menghasilkan yield produk yang diinginkan lebih tinggi

3. Treatments ==> Proses penghilangan bahan pengotor yang terkandung dalam minyak bumi

4. Blending ==> Proses pencampuran untuk menghasilkan produk yang sesuai dengan spesifikasi yang diminta oleh end-user

Berikut adalah salah satu contoh proses yang terjadi pada salah satu unit pertamina yang mengubah minyak bumi menjadi BBM.

Nah, empat jenis proses yang terjadi pada kilang tersebut sesuai dengan alur diagram diatas, bisa dilihat pada tabel berikut:

1. Proses pemisahan terjadi pada step ketiga yakni pada proses distilasi dimana minyak bumi dipisahkan berdasarkan dari titik didih di unit CDU maupun HVU

2. Proses konversi terjadi di step keempat dimana terjadi proses pembentukan produk yang dibutuhkan yang berbeda dari umpan yang dimasukkan. 

3. Proses perawatan terjadi pada step kedua maupun keempat dimana memiliki tujuan untuk menghilangnya adanya mengotor yang bisa mempengaruhi proses dan meningkatkan kualitas.

4. Proses blending atau pencampuran, terjadi pada proses pertama dan terakhir. Pada proses yang pertama untuk menghasilkan umpan yang cocok sesuai dengan desain sistem pengilangan. Pada proses yang terakhir, pencampuran produk untuk menghasilkan produk yang sesuai dengan spesifikasi.

Kita melihat ada proses pencampuran dari umpan minyak bumi sebelum dimasukkan ke dalam pabrik. Disini, kita bisa melihat bahwa pertamina hanya bisa mengolah jenis minyak dengan spesifikasi tertentu. Hal ini mengindikasikan bahwa desain pabrik pengilangan minyak berbeda antara satu dengan yang lainnya. Pabrik kilang minyak tidak bisa asal menerima minyak bumi dan memprosesnya. Ada spesifikasi tertentu yang harus terpenuhi. Salah satunya adalah kandungan sulfur yang terdapat dalam minyak bumi tersebut. Kilang yang ada di Indonesia, berdasarkan sumber dari slide, hanya bisa memproses umpan minyak bumi yang kandungan sulfurnya rendah atau bisa dikatakan "sweet crude". 

Selain itu, karena produksi dari minyak bumi lokal sudah mulai menurun dan porsi impor minyak bumi mulai ditambah untuk menjaga produksi, maka dibutuhkan perubahan desain daripada plant yang sudah ada karena kandungan komposisinya juga berbeda.

Pada bagian selanjutnya, kita akan tarik kebelakang terlebih dahulu untuk mengetahui jenis kandungan dalam minyak bumi sehingga kita mengetahui mengenai secara spesifik bagaimana sebuah proses dalam kilang terjadi.

Keep Stay Tuned