BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus

Transkripsi

1 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Minyak Bumi Defenisi Minyak Bumi Minyak Bumi merupakan campuran dari berbagai macam hidrokarbon, jenis molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus maupun bercabang), sikloalkana, hidrokarbon aromatik, atau senyawa kompleks seperti aspaltena. Setiap minyak Bumi mempunyai keunikan molekulnya masingmasing, yang diketahui dari bentuk fisik dan ciri-ciri kimia, warna, dan viskositas. Alkana, juga disebut dengan parafin, adalah hidrokarbon tersaturasi dengan rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya mengandung unsur karbon dan hidrogen dengan rumus umum C n H 2n+2. Pada umumnya minyak Bumi mengandung 5 sampai 40 atom karbon per molekulnya, meskipun molekul dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak juga mungkin ada di dalam campuran tersebut. Alkana dari pentana (C 5 H 12 ) sampai oktana (C 8 H 18 ) akan disuling menjadi bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C 9 H 20 ) sampai heksadekana (C 16 H 34 ) akan disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet). Alkana dengan atom karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Alkana dengan jumlah atom karbon lebih besar lagi, misalnya parafin wax mempunyai 25 atom karbon,

2 5 dan aspal mempunyai atom karbon lebih dari 35. Alkana dengan jumlah atom karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C 4 H 10 ), digunakan sebagai bahan campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu mesin menyala pada musim dingin. Penggunaan alkana yang lain adalah sebagai pemantik rokok. Di beberapa negara, propana (C 3 H 8 ) dapat dicairkan dibawah tekanan sedang, dan digunakan masyarakat sebagai bahan bakar transportasi maupun memasak. Sikloalkana, juga dikenal dengan nama naptena, adalah hidrokarbon tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya, dengan rumus umum C n H 2n. Sikloalkana memiliki ciri-ciri yang mirip dengan alkana tapi memiliki titik didih yang lebih tinggi. Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon tidak tersaturasi yang memiliki satu atau lebih cincin planar karbon-6 yang disebut cincin benzena, dimana atom hidrogen akan berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum C n H n. Hidrokarbon seperti ini jika dibakar maka akan menimbulkan asap hitam pekat. Beberapa bersifat karsinogenik. Semua jenis molekul yang berbeda-beda di atas dipisahkan dengan distilasi fraksional di tempat pengilangan minyak untuk menghasilkan bensin, bahan bakar jet, kerosin, dan hidrokarbon lainnya. Contohnya adalah 2,2,4- Trimetilpentana (isooktana), dipakai sebagai campuran utama dalam bensin, mempunyai rumus kimia C 8 H 18 dan bereaksi dengan oksigen secara eksotermik:

3 6 2 C 8 H 18(l) + 25 O 2(g) 16 CO 2(g) + 18 H 2 O (g) MJ/mol (oktana) Jumlah dari masing-masing molekul pada minyak bumi dapat diteliti di Laboratory. Molekul-molekul ini biasanya akan diekstrak di sebuah pelarut, kemudian akan dipisahkan di kromatografi gas, dan kemudian bisa dideteksi dengan detektor yang cocok. Pembakaran yang tidak sempurna dari minyak bumi atau produk hasil olahannya akan menyebabkan produk sampingan yang beracun. Misalnya, terlalu sedikit oksigen yang bercampur maka akan menghasilkan karbon monooksida. Karena suhu dan tekanan yang tinggi di dalam mesin kendaraan, maka gas buang yang dihasilkan oleh mesin biasanya juga mengandung molekul nitrogen oksida yang dapat menimbulkan asbut.(prayetno,e.2006) Pembentukan Minyak Bumi Proses terbentuknya minyak bumi dijelaskan berdasarkan dua teori, yaitu: a. Teori Anorganik Teori Anorganik dikemukakan oleh Berthelok (1866) yang menyatakan bahwa minyak bumi berasal dan reaksi kalsium karbida, CaC 2 (dan reaksi antara batuan karbonat dan logam alkali) dan air menghasilkan asetilen yang dapat berubah menjadi minyak bumi pada temperatur dan tekanan tinggi. CaCO 3 + Alkali CaC2 + HO HC = CH Minyak bumi

4 7 b. Teori Organik Teori Organik dikemukakan oleh Engker yang menyatakan bahwa minyak bumi terbentuk dari proses pelapukan dan penguraian secara anaerob jasad renik (mikroorganisme) dari tumbuhan laut dalam batuan berpori. (Winarno.1993) Komposisi Minyak Bumi Hampir semua senyawa dalam minyak bumi disusun dari hidrogen dan karbon. Bahan-bahan ini disebut Hidrokarbon, juga terdapat senyawa-senyawa lain yang mengandung sejumlah kecil belerang, oksigen, dan nitrogen. Dalam penghilangan, operasi fisik seperti penguapan, fraksionasi, dan pendinginan terutama ditentukan oleh sifat-sifat hidrokarbon dalam minyak mentah. Operasi treating dan penyaringan ditentukan oleh adanya senyawa belerang, oksigen, nitrogen, dan selebihnya sejumlah kecil hidrokarbon reaktif yang mungkin ada. Komposisi kimia dan sifat-sifat minyak mentah sangat bervariasi, tetapi komposisi elemental pada umumnya adalah tetap, yang ditampilkan pada tabel 2.1. Tabel 2.1Komposisi Elemental Minyak Bumi Komposisi Persen (%) Carbon (C) Hidrogen (H) Sulfur (S) 0-3 Nitrogen (N) 0-1 Oksigen (O) 0-2 Sumber : Branan, C.2002

5 8 Komposisi yang konstan ini terjadi karena suatu minyak disusun dari beberapa seri homolog hidrokarbon. Setiap seri mempunyai komposisi elemental yang relatif konstan. Dekomposisi tidak sempurna protein dapat menjelaskan kandungan nitrogen dan sulfur yang berada dalam minyak mentah, sedangkan oksigen dapat berasal dari asal sumber bahan, atau merupakan hasil oksidasi produk antara (intermediate). Dalam minyak mentah, konsentrasi sulfur, nitrogen, dan oksigen bertambah sesuai dengan kenaikan titik didih fraksi. Pada umumnya sulfur berada sebagai merkapan dan sulfide, meskipun terdapat juga H 2 S dan sedikit belerang bebas. Sebagaian besar senyawa belerang berada dalam bentuk besar, selebihnya terdapat dalam senyawa khusus.(branan, C.2002) Berikut ini adalah keterangan mengenai jenis-jenis senyawa yang terdapat dalam minyak bumi secara garis besar: Senyawa Hidrokarbon Berbagai seri hidrokarbon didapatkan dalam minyak bumi. Demikian juga seri lain dari hasil perengkahan dan hidrogenasi. Seri yang utama diketahui dalam minyak bumi adalah: 1. Seri Paraffin (C n H 2n+2 ) Paraffin dikarakterisasi oleh kestabilannya yang besar. Contoh paraffin adalah methana, ethana, heksana dan heksadekan. Pada temperatur kamar paraffin tidak bereaksi dengan asam kromat yang sangat oksidatif, kecuali yang mengandung atom karbon tertier. Paraffin bereaksi dengan gas klor perlahan-lahan pada sinar matahari dan dengan klor dan brom jika terdapat katalis. Semua minyak bumi

6 9 mengandung hidrokarbon paraffin ringan. Paraffin berat dijumpai pada semua minyak bumi, minyak bumi yang bebas lilin mungkin tidak mengandung hidrokarbon paraffin berat. Lilin dapat terdiri dari paraffin hidrokarbon rantai lurus dan rantai bercabang. 2. Seri Olefin atau Etilen (CnH 2n ) Olefin terdiri dari hidrokarbon rantai tak jenuh, yaitu hidrokarbon yang memiliki ikatan rangkap. Contoh olefin adalah Etana (Etilen), propena, dan butena. Hidrokarbon yang termasuk dalam seri ini dapat bereaksi langsung dengan klor, brom, asam klorida dan asam sulfat, tanpa menggantikan atom hidrogen. Senyawa tak jenuh bereaksi dan melarut dalam asam sulfat, sehingga dapat dihilangkan dari minyak mentah. Olefin dengan titik didih rendah kemungkinan tidak ditemukan dalam minyak mentah, tetapi berada dalam produk perengkehan. 3. Seri Naften (C n H 2n ) Naften mempunyai formula yang sama dengan Olefin, namun memiliki sifat yang jauh berbeda. Naften adalah senyawa hidrokarbon siklis yang merupakan senyawa jenuh. Sebelumnya naften disebut dengan Methilene, contohnya adalah tertramethilene, pentamethilene dan heksamethilene, sekarang senyawa tersebut disebut siklobutan, siklopentan, dan sikloheksan. Naften tidak memilki ikatan rangkap sehingga tidak dapat bereaksi secara langsung. Naften juga tidak larut dalam asam sulfat. Naften dijumpai pada hamper semua minyak mentah.

7 10 4. Seri Aromatik (C n H 2n-6 ) Seri aromatik disebut juga sebagai seri Benzene. Seri ini bersifat aktif karena adanya tiga ikatan rangkap. 5. Seri Diolefin (C n H 2n-2 ) Seri ini hampir sama dengan seri olefin, kecuali adanya dua atom hidrogen yang hilang atau adanya dua ikatan rangkap pada tiap molekul. Ikatan rangkap tersebut menyebabkan seri ini bersifat sangat aktif. Diolefin cenderung untuk mengalami Polimerisasi atau berkombinasi dengan molekul tidak jenuh lainnya membentuk padatan seperti gum dengan berat molekul yang tinggi. Diolefin dan bentuk gum nya dapat ditemukan pada cracked gasoline yang belum diolah lebih lanjut, namun tidak terdapat minyak mentah. Diolefin dapat dipolimerisasi dan hilangkan dengan menggunakan asam sulfat. 6. Seri Siklik (C n H 2n-4, C n H 2n-8, C n H 2n-8, dst) Literature mengindikasikan bahwa seri ini cukup mendominasi pada minyak dengan titik didih yang tinggi, seperti gas oil dan lubricating oil Senyawa Non Hidrokarbon Berbagai senyawa non hidrokarbon terdapat dalam minyak mentah dan dalam aliran sebagai hasil pengilangan. Yang terpenting adalah senyawa belerang, nitrogen, oksigen. Traces senyawa logam dapat menyebabkan permasalahan dalam proses katalitik. Untuk proses pengubahan katalitik (Catalytic reforming),

8 11 sangat penting untuk mengontrol kandungan belerang dan vanadium dalam umpan untuk mencegah keracunan katalis. 1. Senyawa Sulfur Konsentrasi senyawa sulfur bervariasi dari suatu minyak bumi dengan yang lain. Minyak mentah bersifat asam (Sour), mengandung hidrogen sulfide atau mengandung belerang tinggi sebagai minyak yang asam. Minyak mentah diklarifikasikan asam jika kandungan hidrogen sulfide terlarut sebesar cuft per seratus gallon minyak. Untuk minyak mentah dengan belerang tinggi, mengandung presentase senyawa belerang tinggi. Sebagai contoh suatu minyak mentah dengan kandungan 5% berat belerang, hampir setengah dari senyawa minyak mengandung belerang. Telah terbikti bahwa minyak bumi dengan densitas lebih tinggi mengandung belerang semakin tinggi. Senyawa belerang dalam minyak bumi adalah kompleks, dan biasanya tidak stabil oleh panas. Senyawa belerang menurunkan kemampuan susceptibilitas gasoline pada TEL. Senyawa belerang yang tidak bersifat tidak asam dapat dihilangkan dengan hydrotreating. Belerang biasanya terdapat dalam minyak mentah dan dalam aliran produk pengilangan dalam bentuk senyawa hidrogen sulfide, marcapatan alifik, sulfide alifik, siklik desulfida alifik, desulfida aromatic, polisulfida, thiopene dan homolognya. Persentase belerang dalam minyak mentah bervariasi dari mendekati 0 untuk minyak mentah dengan API grafity tinggi sampai 7,5 % dalam minyak mentah berat. Jika persentase belerang tinggi berarti sebagian besar senyawa dalam minyak mentah mengandung belerang.

9 12 2. Senyawa Nitrogen Kandungan nitrogen hampir dalam semua minyak mentah adalah rendah, biasanya kurang dari 0,1% berat. Kandungan nitrogen dalam fraksi dengan titik didih tinggi adalah tinggi. Senyawa nitrogen stabil terhadap panas, sehingga kandungan Nitrogen dalam fraksi ringan sangat rendah. Ada beberapa tipe utama untuk senyawa hidrokarbon-nitrogen dan mempunyai struktur lebih kompleks dibandingkan dengan senyawa hidrokarbonsulfur. Senyawa nitrogen dalam minyak bumi dapat diklasifikasikan menurut sifat basa atau tidak. Beberapa tipe senyawa nitrogen yang dapat diisolasi antara lain adalah Pyridines, quinolines, isoquinolines, acridines, pyrolines dan indoles. Proses hydrotreating digunakan untuk menurunkan kandungan nitrogen untuk umpan pada proses katalis, karena senyawa nitrogen merupakan racun bagi katalis. 3. Senyawa Oksigen Senyawa oksigen dalam minyak mentah pada umumnya lebih kompleks dari pada senyawa belerang. Biasanya adalah asam karboksilat, fenol dan kresol (cresilic acid), amida, keton, dan benzofuran. Aspal banyak mengandung senyawa oksigen tinggi. Karena sifat asam dari senyawa oksigen, maka senyawa tersebut akan mudah terpisah dari minyak mentah. Kandungan total; asam dalam minyak bumi bervariasi dari 0.003% (minyak bumi dari Irak dan Mesir) sampai 3% dalam minyak bumi Kalifornia. Asam naftenat yang memberikan keasaman dalam minyak mentah adalah senyawa penting untuk Petrokimia. Dalam fraksi gas oil, terdapat asam karboksilat dari rantai lurus alkyl-sikloparafin. Ekstraksi dengan kaustik menghasilkan Na-naftenat. Senyawa oksigen tadak menyebabkan masalah

10 13 serius seperti halnya senyawa belerang dan senyawa nitrogen pada proses-proses katalis. 4. Senyawa Logam Logam dalam minyak mentah berada dalam bentuk garam terlarut dalam air yang tersuspensi dalam minyak atau dalam bentuk senyawa organometalik dan sabun logam (metal soap). Sabun logam kalsium dam magnesium adalah zat aktif permukaan (surface active agent) dan bertindak sebagai penstabil emulsi (emulsi stabilizer). Elemen logam yang sering terdapat dalam minyak bumi antara lain : Fe, Al, Ca, Mg, Ni dan Vanadium tidak dikehendaki berada dalam umpan untuk proses katalik karena vanadium meracuni katalis. Adanya vanadium dapat dimonitor dengan teknik emission dan atomic absorption.(meyers, R.1999) Produk minyak bumi Ada beberapa macam cara penggolongan produk jadi yang dihasilkan oleh kilang minyak. Di antaranya produk jadi kilang minyak yang dapat dibagi menjadi: produk bahan bakar minyak (BBM) dan produk bukan bahan bakar minyak (BBBM). Termasuk dalam produk BBM adalah : 1. bensin penerbangan 2. bensin motor 3. bahan bakar jet 4. kerosin 5. solar

11 14 6. minyak diesel 7. dan minyak bakar. Sedangkan yang termasuk produk BBBM adalah : 1. elpiji (liquified petroleum gases-lpg) 2. pelarut 3. minyak pelumas 4. gemuk 5. aspal 6. malam paraffin 7. karbon hitam (carbon black) 8. dan kokas. (Hardjono.A.2010) 2.2.Aviatiaon Turbine (AVTUR) Defenisi Avtur Avtur (aviation turbine fuel) adalah bahan bakar penerbangan untuk jenis pesawat bermesin gas turbine dan pesawat jet yang banyak digunakan baik di bidang militer maupun komersial. Bahan bakar ini berasal dari proses pengolahan minyak bumi fraksi kerosine atau campuran kerosin/naptha yang mempunyai sifat pembakaran dan energi tinggi. Jenis kerosin telah dipilih sebagai bahan bakar untuk generasi pertama kali sebab mempunyai sifat pembakaran yang baik, rendah terhadap kebakaran, sehingga digunakan sebagai pengganti gasoline pada waktu perang dunia.

12 15 Sebagai bahan bakar jet militer, sangat luas digunakan oleh militer Inggris. Grade antara militer dan komersial mempunyai sifat- sifat dasar yang sama, dan berbeda pada jenis aditif yang digunakan. Kualitas bahan bakar tidak hanya ditentukan oleh disain dan unjuk kerja mesin, serta nilai ekonomi, akan tetapi juga keselamatan dalam penerbangan. Bahan bakar ini diperoleh berasal dari proses pengolahan minyak bumi dengan komposisi tertentu baik dari proses distilasi maupun proses perengkahan. Karena avtur dituntut harus mempunyai nilai pembakaran yang tinggi, kualitas pembakaran tinggi, freezing point rendah, kandungan panas/berat tinggi, serta kandungan panas/volume rendah. Avtur merupakan bahan bakar yang di peroleh darihasil pengolahan minyak bumi, yang mempunyai trayek didih antara C, terdiri dari molekul hydrocarbon (C11-C 15) dan titik beku (freezing point) dibatasi maksimum -47 C. (Haidir, A. 2001) Proses Pembuatan Avtur Untuk mendapatkan avtur diperlukan beberapa tahap proses pengolahan crude oil (minyak mentah). Prose pengolahan untuk mendapatkan avtur melalui beberapa tahapan yaitu : Distilasi Atmosfir Pada unit CDU (Crude Distillation Unit) Crude Oil yang diolah di unit ini merupakan campuran antara Sumatera Light Crude (SLC) dan Duri Crude Oil (DCO) yang bekerja pada temperature ± C dengan tekanan 1 Atmosfir dan

13 16 crude panas dipompakan kedalam kolom destilasi dan hidrokarbon teringan dalam crude oil, biasanya gas propane dan butane naik menuju puncak kolom dan keluar dari puncak kolom. Gasoline yang sedikit berat dibanding gas propane dan butane naik tetapi tidak sampai puncak kolom dan keluar menuju samping kolom. Beturut-turut kerosine dan minyak diesel merupakan produk yang lebih berat dari gasoline dan keluar melalui samping kolom pada titik lebih rendah. Produk yang diperoleh langsung dari destilasi crud oil disebut produk stright run. Komponen yang terlalu berat untuk menguap pada kondisi destilasi atmosfir keluar dari dasar kolom. Dari proses distilasi ini dihasilkan produk antara lain : 1 gas. 2 Naphta. 3 Light Gas Oil (LGO) 4 Heavy Gas Oil (HGO) 5 Long residue Distilasi Hampa (Vacuum Distilation) Long Residue yang dihasilkan CDU, digunakan sebagai umpan pada unit distilasi hampa dengan tekanan 40 mmhg dan temperature ±390 0 C. produk bottom kolom dapat difraksinasi lebih lanjut dengan destilasi berikutnya yang dilakukan pada tekanan rendah. Tekanan rendah dalam kolom destilasi akan mengakibatkan komponen-komponen dengan titik didih tinggi dapat menguap. Proses ini disebut dengan vacuum distillation, produk bagian atas disebut vacuum

14 17 gasoil (VGO) dan bottom produknya disebut dengan vacuum residu (VR) atau vakum resid. Dari unit distilasi hampa ini menghasilkan produk yaitu : 1 Light Vacuum Gas Oil (LVGO) 2 Heavy Vacuum Gas Oil (HVGO) sebagai umpan hydrocracking 3 Short residue Delayed Coker Unit (DCU) Short residue yang dihasilkan Vacuum Unit, digunakan sebagai umpan pada Delayed Coker Unit (DCU) dengan temperature c.proses Coking merupakan proses yang menjadi semakin penting dengan semakin menurunnya kualitas minyak mentah dunia (semakin berat dan semakin banyak mengandung logam dan conradson carbon). Dengan semakin meningkatnya kandungan logam dan conradson carbon dari minyak mentah, delayed coking unit (sering disebut coker) menjadi pilihan utama untuk mengolah minyak mentah dengan kandungan logam dan conradson carbon yang tinggi. Dari unit DCU ini menghasilkan produk yaitu : 1 Naphtha 2 Light Coker Gas Oil (LCGO) 3 Heavy Vacuum Gas Oil (HVGO) sebagai umpan hydrocracking 4 Green Coke

15 Proses Perengkahan (Hydroracking Process) Hydroracking adalah proses perengkahan senyawa-senyawa hidrokarbon dengan menggunakan katalis serta diberikan gas Hidrogen yang berfungsi untuk penjenuhan senyawa olefin yang terbentuk selama proses. Selama proses digunakan temperature dan tekanan tinggi untuk mendapatkan fraksi-fraksi dengan molekul yang lebih rendah. Hasil yang didapat dari Hydroracking Process lebih stabil dibandingkan dengan perengkahan yang menggunakan panas seperti biasa. Hydroracking Process dilakukan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar avtur atau bahan bakar lainnya yang semakin meningkat, juga bertujuan untuk meningkatkan daya guna residu dari hasil proses distilasi atmosfir. Dalam proses perengkahan dibutuhkan gas hydrogen yang cukup banyak, yakni kebutuhan gas hydrogen keseluruhan tergantung dari jenis bahan baku yang diolah dan jenis produk yang diinginkan. Katalis yang dipakai dalam proses perengkahan adalah : 1 inti asam katalis, yaitu alumina silikat (Al 2 O 3 -SiO 2 ) untuk mempercepat terjadinya reaksi perengkahan. 2 Inti metal Hydroracking, yaitu campuran metal dari Co, Ni, dengan Mo, untuk mempercepat reaksi hydrogenasi. Sebagai umpan Hydroracking adalah HVGO (Heavy Vacuum Gas Oil) dan HCGO (Heavy Coker Gas Oil) yang reaksi berlangsung pada suhu O C.

16 19 Produk-produk yang dihasilkan Hydroracker Unit adalah : 1 LPG (Liquefied Petroleum Gasses) 2 Light Naphtha 3 Heavy Naphtha 4 Light Kerosine 5 Heavy Kerosine 6 Automotive Diesel Oil (ADO) Blending Pengolahan minyak harus mencampur stream yang ada, untuk menghasilkan bahan bakar yang memenuhi persyaratan yang berlaku, ekonomis dan tersedia dalam jumlah yang memadai. Saat ini telah dikembangkan program yang dapat mengatur seluruh aspek operasi pengolahan (tidak hanya untuk memproduksi bahan bakar jet), termasuk sampai tahapan pencampuran atau blending. Namun demikian pengolahan minyak tidak memiliki kemampuan untuk mengendalikan komposisi detail bahan bakar jet yang dihasilkan. Biasanya hal ini ditentukandari komposisi crude oil yang dipilih berdasarkan ketersediaan dan harga. Reaksi kimia yang terjadi pada proses konversi masih kurang spesifik untuk merancang produk dengan komposisi kimia seperti yang dikehendaki.dan dengan spesifikasi tertentu Light Kerosine dan Heavy Kerosine dapat digunakan sebagai bahan baku avtur. Namun diluar diluar keterbatasan tersebut, Pengolahan minyak setiap hari menghasilkan produk dalam jumlah besar yang telah memenuhi persyaratan spesifikasi.

17 Upgrading Pada proses upgrading, dilakukan sweetening yang digunakan untuk menghilangkan senyawa sulfur yang disebut merchaptan dalam bahan bakar jet. Merchaptan tidak dikehendaki keberadaan nya karena bersifat korosif dan juga menjadi penyeabab bau. Beberapa proses telah dikembangkan untuk menghilangkan merchaptan dengan mengkonversi merchaptan menjadi sulfida. Disulfida tidak korosif dan baunya cukup lunak dibandingkan merchaptan. Sodium plumbite (doctor dan bennder treating) dan copper choride (linde treating) pernah digunakan sebagai katalis untuk mengkonversi merchaptan, saat ini yang digunakan adalah katalis cobalt dengan proses yang disebut dengan merox (merchaptan oxidation). Proses sweetening tidak mengurangi kadar sulfur dalam bahan bakar, tetapi mengkonversi senyawa sulfur menjadi senyawa sulfur lainnya. 2RSH + ½ O 2 Catalyst RSSR + H 2 O Merox conversion Hydroprocessing adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan proses yang menggunakan hydrogen dan katalis yang sesuai untuk menghilangkan komponen yang tidak diinginkan dalam produk pengolahan. Proses ini meliputi kondisi lunak untuk menghilangkan senyawa reaktif seperti olefin dan sulfur serta nitrogen, sampai dengan kondisi keras untuk menjenuhkan cincin aromatic dan menghilangkan hampir seluruh senyawa sulfur dan nitrogen. Hydroprocessing

18 21 memecah molekul yang mengandung sulfur dan mengkonversinya menjadi hydrogen sulfida yang selanjutnya dipisahkan dari bahan bakar. RSH H 2 Catalyst RH + H 2 S Hydroprocessing conversion (Buku Saku, 2010) Spesifikasi Dan Sifat Khusus Avtur Spesifikasi Avtur Spesifikasi adalah batasan-batasan yang harus dipenuhi oleh bahan bakar minyak, yang bertujuan agar bahan bakar tersebut aman, nyaman serta ekonomis dalam pemakaian. Spesifikasi tersebut biasanya berupa angka batasan minimum dan maksimum dengan menggunakan metode tertentu tergantung dari klasifikasi bahan bakar yang bersangkutan, khususnya yang mempunyai hubungan erat dengan keamanan dan keselamatan dalam penggunaannya. Karena avtur digunakan oleh pesawat terbang bermesin turbine (jet) yang mempunyai resiko keamanan tinggi bila dibandingkan dengan bahan bakar lainnya. Maka spesifikasi yang ditentukan terhadap avtur sangat ketat sesuai dengan standar internasional. Terhitung mulai tanggal 01 Desember 2000 Indonesia mengacu ke spesifikasi yang dikeluarkan oleh Def Stand (Defence of Standar), yaitu Def Stand

19 Issue 3 (DERD 2494) tanggal 12 November 1999, tentang : Perkembangan Spesifikasi Avtur International, tetapi Indonesia masih memakai issue 2, karena belum mempunyai alat untuk menguji Lubricity ASTM D-5001.(Irwansyah, K. 2003) Sifat Khusus Avtur a. Appearance Untuk meyakinkan bahwa bahan bakar bebas dari kotoran padat dan air yang tidak larut. Jika dilihat secara visual dengan mata akan tampak jernih, terang, bebas dari partikel-partikel padatan (seperti debu, pasir, gumpalan garam) dan tidak tampak adanya pemisahan air pada suhu kamar. Sifat kenampakan dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : 1 Visual Appearance. 2 Colour Saybolt. 3 Particulate Contaminant 4 Particulate Contaminant b. Composition Komposisi senyawa kimia seperti jumlah keasaman (Total Acidity), jumlah senyawa aromatic, senyawa olefin, jumlah sulfur, merchaptan sulfur dibatasi keberadaannya dalam bahan bakar Avtur. Pembatasan ini erat hubungannya dengan mutu bakar, stabilitas pada penyimpanan dan pemakaian, serta sifat korosifitas Avtur tersebut.

20 23 Avtur ini mempunyai persyaratan komposisi hidrokarbon yang terdiri dari : 1 Parafin : 33-61% vol. 2 Olefin : 0,5-5% vol. 3 Naften : 10-45% vol. 4 Aromatic : 12-25% vol. Komposisi senyawa kimia dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : 1. Total acidity 2. PONA 3. Total Sulphur 4. Merchaptan sulphur dan Doctor Test c. Volatility Sifat penguapan Avtur ditujukan oleh hasil pemeriksaan terhadap titik nyala (flash Point) dan distilasinya. Sedangkan distilasi pada 10 % volume dibatasi maksimum, dimaksudkan agar bahan bakar tersebut tidak terlalu lambat terbakar pada saat pesawat terbang melakukan Start Up. Sifat penguapan dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : 5. Distilasi 6. Flash Point 7. Density d. Fluidity Mengingat Avtur digunakan sebagai bahan bakar pesawat terbang yang beroperasi dalam berbagai suhu, maka sifat pengalirannya per lu dibatasi

21 24 maksimum. Sebagai petunjuk untuk mengetahui sifat pengaliran dari Avtur dilakukan pemeriksaan terhadap titik beku (Freezing point) dan kekentalan (viscosity kinematiknya). Sifat pengalirannya dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : 1 Freezing Point 2 Kinematic viscosity at -200C 3 Distillation 4 Flash Point 5 Density e. Combustion Dalam penggunaannya, bahan bakar Avtur harus mempunyai syarat pembakaran yang sempurna. Salah satu analisis yang dapat dijadikan sebagai petunjuk adalah Smoke Point nya. Apabila Smoke Point nya tinggi berarti Avtur memiliki sifat pembakaran yang sempurna (baik) dan sebaliknya jika Smoke Point nya rendah berarti Avtur mempunyai sifat pembakaran yang kurang sempurna (kurang baik). Untuk itu Avtur tidak boleh mengandung senyawa-senyawa yang sulit terbakar dalam jumlah besar, dalam hal ini senyawa hidrokarbon jenis aromatic berupa Naphtalene dibatasi keberadaannya maksimum 3 % volume. Sedang senyawa hidrokarbon jenis paraffin diharapkan cukup banyak terdapat dalam Avtur. Sifat pembakaran dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan :

22 25 1 Specific Energi 2 Smoke Point 3 Naphtalenes f. Corrosion Bahan bakar Avtur yang mempunyai sifat pengkaratan tinggi, apabila dipakai akan menimbulkan kerusakan-kerusakan pada sistem distribusi bahan bakar maupun pada bagian yang lain dari mesin pesawat. Sifat pengkaratan ini ditimbulkan adanya senyawa belerang reaktif. Sifat pengkaratan dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : Copper Corrostion g. Thermal Stability merupakan sifat kestabilan Avtur selama penyimpanan maupun pemakaian. Syarat kestabilan yang dimiliki Avtur sangat diperlukan, sebab adanya perbedaan suhu yang cukup tinggi dalam pemakaian akan cenderung menimbulkan deposite. Deposite ini hasil dekomposisi hidrokarbon Avtur pada alat penukar panas, pada saringan bahan bakar, maupun pada pipa penyemprotan bahan bakar pada sistem pembakaran selama mesin beroperasi. Sifat kestabilan dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : Thermal stability h. Contaminant Kontaminasi yang dimaksudkan adalah adanya senyawa-senyawa pengotor yang keberadaannya tidak diinginkan yang disebabkan adanya existent gum serta

23 26 kandungan air yang teremulasi dalam Avtur.Apabila pengotor-pengotor ini dibiarkan keberadaannya dalam jumlah besar (diatas batas yang ditentukan), maka hal ini dapat mengganggu kerja mesin pesawat dan dapat membahayakan keselamatan penerbangan. Adanya kontaminasi dapat ditunjukkan dengan pemeriksaan : 1 existent gum 2 water reaction 3 microseparometer (Annual Book ASTM Standard 2008) Teknik Sampling Pada Avtur a. Tata cara sampling Avtur diambil dari tangki Avtur dengan menggunakan gayung contoh. Pengambilan contoh ini dilakukan pada beberapa titik. Kemudian contoh ditempatkan pada tempat contoh diberi tutup dengan baik dan diberi label yang jelas sesuai dengan nomor tangki tempat pengambilan contoh. Spot-spot pengambilan contoh : 1 Bottom plate, contoh diambil pada bagian dasar tangki untuk mengetahui particulate contaminant dari produk tersebut cm dan 50 cm dari dasar tangki, untuk mengetahui tingkat kebersihan dari Avtur secara visual. 3 Upper, middle and lower (composite), untuk mendapatkan contoh Avtur yang di dalam tangki benar-benar representative. (Annual Book ASTM Standard 2005)

24 Parameter Analisis Pada Avtur Merchaptan Sulfur Merkaptan adalah komponen sulfur organik. Secara kimiawi dia berupa komponen yang terdiri dari senyawa hidrokarbon yang mengikat gugus -SH. Berikut adalah gambaran struktur kimianya. Merchaptan sulfur dibatasi karena sifat korosinya terhadap tembaga dan cadmium serta bau yang tidak sedap. Pada umumnya kandungan merchaptan sulfur ini dibatasi sampai 0,003 % berat. Baik merchaptan sulfur maupun senyawa korosif yang kompleks lainnya juga dibatasi dengan copper strip corrosin test. Sebagai perlindungan lebih lanjut terhadap sifat korosi senyawa sulfida pada bagian-bagian perak yang terdapat di dalam pompa bahan bakar, test yang serupa juga dilakukan dengan menggunakan silver strip Naphthalenes Naftalena adalah hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C 10 H 8 dan berbentuk dua cincin benzena yang

25 28 bersatu. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar. Keberadaan naphthalene dalam Avtur akan memancarkan radiasi panas pada pembakaran sehingga menurunkan tenaga pada unjuk kerja mesin. Uji ini dilakukan untuk menentukan karakter pembakaran dari Avtur. Kandungan hidrokarbon naftalene dibatasi karena naftalene bila dibakar cenderung mempunyai kontribusi yang relatif lebih besar untuk menghasilkan nyala berjelaga, berasap dan radiasi panas dibanding aromatik cincin tunggal dan memiliki batasan maksimum 3,00 %v/v Freezing Point Bahan bakar jet tersusun atas lebih dari seribu jenis hidrokarbon yang masing-masing memiliki nilai freezing point, sehingga bahan bakar jet tidak membeku pada satu temperatur seperti yang terjadi pada air. Pada saat bahan bakar didinginkan, hidrokarbon yang memiliki freezing point tertinggi akan membeku pertama kali, membentuk kristal wax. Pendinginan selanjutnya akan membekukan hidrokarbon dengan freezing point lebih rendah. Dengan demikian bahan bakar merubah dari cairan yang homogen menjad cairan yang mengandung sedikit kristal hidrokarbon (wax), lebih banyak kristal hidrokarbon pada akhirnya akan membeku seluruhnya. Freezing point bahan bakar didefenisikan sebagai temperatur dimana kristal wax membeku. Sehingga freezing point bahan bakar berada di atas temperatur saat bahan bakar membeku seluruhnya. Freezing point juga dibatasi untuk menjamin agar bahan bakar masih dapat mengalir dengan lancar pada kondisi suhu yang sangat rendah dan memiliki batasan maksimum - 47 o C.

26 Flash Point Flash point adalah temperatur terendah dimana uap yang berada diatas cairan yang dapat menyala akan menyala bila dikenakan sumber api. Pada temperatur flash point, terdapat tepat cukup uap bahan bakar untuk menghasilkan campuran uap bahan bakar-udara diaas lower flammability limit. Flash point bahan bakar jet memiliki batasan minimum 38 o C. (Annual Book ASTM Standard 2008)