SIFAT DAN KARAKTERISTIK CRUDE OIL

Karakteristik Minyak Bumi

Yang dimaksud dengan karakteristik minyak bumi adalah batasan maksimum atau minimum suatu parameter minyak bumi yang dikehendaki sebagai umpan proses pengolahan. Parameter itu meliputi sifat fisika dan kimia. Merupakan campuran komplek dari senyawa hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang ada antara lain : sulfur, nitrogen, oksigen, halogenida, dan logam sebagai senyawaan minor. Untuk single molekul utamanya terdiri dari : Parafin, Naften, dan Aromatik. Besarnya kandungan masing masing unsur tersebut akan berpengaruh terhadap sifat fisika dan kimia minyak bumi dan akan dinyatakan sebagai karakteristik minyak bumi. Besarnya kandungan masing masing unsur tersebut juga akan memepengaruhi sifat-sifat produk yang dihasilkan minyak bumi. 

Karakteristik minyak bumi mencakup sifat sebagai berikut :

• Sifat-sifat fisika

• Sifat Kimia

• Sifat optikal

• Sifat thermal

• Sifat kelistrikan

• dll

Sifat Fisika Minyak Bumi

Diperlukan user untuk mendapatkan informasi dalam :

• Menangani pengangkutan

• Penyimpanan

• Penimbunan

• Pengolahan

• Pemasaran

Sifat Fisika Minyak Bumi yang Signifikan dalam Pengolahan Minyak Bumi

• Spesific Gravity

• Viskositas

• Tekanan Uap

• Titik Nyala

• Titik Tuang

• Tegangan Permukaan, dan

• Tegangan interfacial

• Total Salt Content

• Light Component

•  Faktor Karakteristik

• Wax Content

• Asphaltent Content

• Carbon Residu

• Water and Sedimen

• Gross Thermal Value

• Aromatic Content

• Metal Content

• Ash Content

• Total Acid Number

Density 

Massa zat cair per satuan volume pada 15 oC dan 101,325 kPa dengan satuan standar pengukuran dalam kilogram per meter kubik

Spesific Gravity

Perbandingan massa sejumlah volume zat pada temperatur tertentu terhadap massa air murni dengan volume yang sama pada temperatur yang sama atau temperatur yang berbeda. Kedua temperatur acuan harus dinyatakan secara eksplisit. Umumnya temperatur acuan meliputi 60/60 oF, 20/20 oC, 20/4 oC

API

Density rendah menunjukkan kandungan  parafin besar, sebaliknya density tinggi menunjukkan kandungan aromat tinggi.
Hubungan antara antara API Gravity vs Carbon Residu : semakin tinggi API Gravity, maka semakin rendah harga Carbon Residu dan sebaliknya.
Hubungan antara antara API Gravity vs Viskositas : semakin tinggi API Gravity, maka semakin kecil viskositas dan sebaliknya.
Hubungan antara antara API Gravity vs Kandungan Aspalten : semakin tinggi API Gravity, maka semakin kecil Kandungan Aspalten dan sebaliknya.
Hubungan antara antara Density vs Kandungan Sulfur : semakin tinggi Density, maka semakin tinggi Kandungan Sulfur.


Viskositas (ASTM D 445)
Viskositas Dinamik : perbandingan antara tegangan geser yang diberikan dan kecepatan geser suatu cairan. Terkadang viskositas dinamik disebut dengan koefisien dinamik atau lebih sedehana disebut dengan viskositas.
Viskositas Kinematik : Tahanan cairan untuk mengalir karena gaya berat
Hubungan viskositas kinematik dan dinamik : Viskositas kinematik = viskositas dinamik/Density
Viskositas minyak bumi dan produknya menunjukkan sifat alir dan sifat volatility minyak bumi tersebut.
Minyak bumi dan produknya dengan viskositas tinggi berarti minyak tersebut mengandung fraksi hidrokarbon berat (berat molekul besar) dan sebaliknya

Water and Sediment

Air dan endapan dari crude oil, seperti garam-garaman, utamanya berasal dari produksi dan transportasi. Air beserta garam-garam terlarutnya umumnya dalam bentuk emulsi atau dalam bentuk suspensi.
Sediment biasanya tersuspensi di crude oil dalam bentuk mineral anorganik dari produksi dan dari fluida pemboran, juga bisa berasal dari scale, karat-karat pipa, tangki-tangki yang digunakan untuk transportasi dan pneyimpanan.
Air biasanya hadir lebih banyak di crude oil dibandingkan sediment.
Garam-garaman, air dan endapan dapat menyebabkan kerusakan pada alat-alat proses seperti heater, kolom, exchanger, serta dapat menyebabkan korosi dan merusak produk-produk dari petroleum oil. Air dan endapan merupakan komponen utama dari sludge crude oil yang terkumpul di storage tank. Endapan bisa juga berasal dari kontaminan seperti kotoran. Kotoran ini ada saat crude oil di transportasikan baik lewat kapal, pipa atau saat di tangki.
Keberadaan air pada bagian bottom storage tank juga dapat menyebabkan meningkatnya aktivitas dari microbiologi, dan bila sistemnya adalah anaerobic maka akan terbentuk hidrogen sulfida dan larutan asam yang sangat korosive. Perhitungan water and  sediment content juga diperlukan untuk penjualan, penetapan pajak, pertukaran, dan transfer. Metode yang digunakan untuk menentukan adanya water and sediment adalah ASTM D 4007, Test Method for Water and Sediment in Crude Oil by the Centrifuge Method.

Sulfur Content

Keberadaan sulfur di crude oil bervariasi, mulai dari 0,1 – 5 < % wt. Sulfur bersifat korosif, terutama pada peralatan refinery. Sulfur juga sebagai racun katalis, sehingga katalis yang digunakan pada proses katalitik kraking tidak bisa berfungsi sebagaimana mestinya. Sulfur juga merupakan polutant (emisi pembakaran), karena akan membentuk sulfur oksida hasil pembakaran. Sulfur oksida ini bila bertemu dengan air kondensasi hasil pembakaran akan menjadi larutan asam yang korosif.
Crude oil yang mengandung sulfur tinggi umumnya memiliki nilai moleculair weight lebih besar, sehingga cenderung banyak terdapat pada fraksi berat. Merkaptan sulfur pada crude oil biasanya hadir dengan bau yang merangsang. Bentuk-bentuk lain merkaptan di crude oil : butyl merkaptan (biasa dipakai sebagai odor pada produksi gas alam). Metode standar yang digunakan untuk menentukan kandungan sulfur yaitu dengan ASTM D 1552, Test Method for Sulfur in Petroleum Products (High Temperature Method).



Salt Content
Kandungan garam di crude oil umumnya berasal dari produksi di lapangan, yaitu bisa berasal dari reservoir minyak atau air formasi, dan tanker handling yang membawa crude hingga ke terminal. Kehadiran garam-garaman biasanya terlarut bersama-sama dengan air bebas, dan garam-garaman ini bisa dikurangi dengan peralatan desalter. Bahkan dengan dengan jumlah sangat kecilpun, garam-garaman masih bisa terakumulasi di heater, still, exchanger yang akhirnya dapat menigkatkan biaya clean up peralatan. Yang paling penting adalah bahwa selama proses flash vaporization crude oil, garam-garam tertentu akan terhidrolisa membentuk asam hidroklorik (HCl), yang mana asam HCl ini sangatlah korosif. Biasanya untuk mengatasi hal tersebut diinjeksikan senyawa amonia ke overhead line untuk meminimisasi kerusakan akibat korosi.
Garam-garaman dan larutan asam yang terbentuk dapat mengkontaminasi produk overhead dan residual products lainnya. Pada residual products, garam logam dapat pula menyebabkan deactivasi katalis pada peralatan RCC. Metode standar yang digunakan untuk menentukan adanya garam dalam crude adalah ASTM D 3230, Test Method for Salt in Crude Oil ( Electrometric Method).

Tekanan Uap
Tekanan uap adalah property fisik penting lainnya dari crude oil, karena berkenaan dengan shipping, storage, dan refinery handling. Semakin tinggi tekanan uap crude oil, maka semakin besar pula emisi hidrokarbon yang dihasilkan, serta volatil compound berbahaya lainnya seperti H2S. Metode yang digunakan untuk menentukan tekanan uap crude oil yaitu ASTM D 323, Test Method for Vapor Pressure of Petroleum Products (Reid Method) dengan vapor – liquid ratio 4 : 1. Sample yang diukur tekanan uapnya dengan Reid Vapor Pressure (RVP) berbeda dari Sample yang diukur tekanan uapnya dengan True Vapor Pressure, hal ini dikarenakan adanya sedikit penguapan dari sample serta adanya uap air dan udara di sample chamber saat dilakukan test RVP. Metode test terbaru yang digunakan adalah ASTM D 6377, Test Method for Determination of Vapor Pressure of Crude Oil : VPCR (Expansion Method). Dimana pada uji ini meliputi uji untuk vapor-liquid ratio mulai dari 4:1 hingga vapor-liquid ratio 0,02 : 1.


Total Acid Number (TAN)
Total Acid Number ditentukan dengan metode ASTM D 664, Test Method for Acid Number of Petroleum Products by Potentiometric Titration. Test ini untuk mengindikasikan adanya naphtanic acid content of crude oil serta inorganic acid. Inorganic acid ini diperkirakan hadir ketika sumur dilakukan operasi work over. Adanya asam dapat menyebabkan korosi pada peralatan refinery, serta dapat mempengaruhi produk hasil refinery. Uji ini berfungsi juga untuk mengetahui dosis agent penetralisir yang dperlukan saat refinery.

Carbon Residu
Uji carbon residu sangat berati untuk mengetahui banyaknya material yang tertinggal sebagai deposit (coke) diperalatan refinery seperti furnace, hetaer, dan exchanger. Residu yang terbentuk tidak semuanya menjadi karbon ketika proses evaporasi dan pirolisa berlangsung, tetapi sebagian akan membentuk coke. Metode standar  yang digunakan adalah untuk menentukan karbon residu adalah ASTM D 189, Test method for Conradson Carbon Residu of Petroleum Products dan ASTM D 524 Test method for Ramsbottom Carbon Residu of Petroleum Products.

Total Nitrogen Content
Nitrogen dapat menyebabkan kerusakan katalis pada proses katalitik kraking. Nitrogen juga penyebab sulitnya umpan untuk dihidrogenasi. Keefektifan dari proses hydrotreating di hydrotreater adalah dengan mengukur adanya nitrogen konten yang tersisa di produk hydrotreater.
Ada 3 metode untuk menentukan total nitrogen, yaitu :

• ASTM D 3228, Test Method for Total Nitrogen in Lubricating Oil

• ASTM D 4629, Test Method for Trace Nitrogen in Liquid Petroleum Hydrocarbon

• ASTM D 5762, Test Method for Nitrogen in Petroleum and Petroleum Products

Halida Organik
Halida organik telah terdapat di dalam crude oil dikarenakan adanya kontaminasi secara kimia ketika dilakukan Cleaning Operation sumur produksi, sistem-sistem perpipaan serta di tangki. Senyawa ini sangat potensial sekali merusak peralatan refinery. Asam hidroklroik hasil hydrotreating dan reforming direaktor terakumulasi saat proses kondensasi produk uap (gas). Beberapa spesies organik dapat merusak katalis di reformer sehingga bisa mempengaruhi yield gasoline. Metode standar yang digunakan untuk menentukan Total Organik Halida yaitu ASTM D 4929, Test Method for Determination of Organic Chloride Content in Crude Oil.

Ash Content
Ash (abu) adalah material padat yang tidak bisa terbakar habis ketika pembakaran berlangsung. Yang termasuk Abu seperti kotoran, logam karat yang terdapat di crude oil. Terdapat korelasi yang dekat antara ash content dan sediment content. Metode standar yang digunakan untuk menentukan ash (abu) yaitu ASTM D 482, Test Method for Ash from Petroleum Products.

Asphalten
Asphalten adalah molekul organik yang memiliki berat molekul yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi yaitu saat penyimpanan dan handling. Metode standar yang digunakan untuk menentukan kandungan asphalten di crude oil yaitu  ASTM D 6560, Test Method for Determination of Asphalten in Crude Petroleum and Petroleum Products.

Vito Ivan Irawan