HYDROCARBON

Surface Facilities Training Program

HYDROCARBON

Deskrip .............................................................................................. Halaman Introduksi ........................................................................................................1 Struktur Kimia dari Rangkaian Hydrocarbon Lurus ..............................................2 Sifat-Sifat Fisika dari Hydrocarbon Lurus ........................................................................ .5 A Boiling Point (Titik Didih) .........................................................................5 B Vapor Pressure ......................................................................................7 C Reid Vapor Pressure .............................................................................12 D Heat of Combustion ...............................................................................13 E Flambility Limits .....................................................................................14 F Water Content........................................................................................14 Pada Liquid Hydrocarbon ...........................................................14 Pada Gas ..................................................................................16 G Hydrate .................................................................................................17 H Viscosity................................................................................................19 I Berat Hydrocarbon ................................................................................21

Hydrocarbon 1

HYDROCARBON Introduksi

Semua zat, padat/solid, cair/liquid, atau gas, terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil yang

dinamakan molekul. Kita bisa melihat beberapa molekul yang sedikit besar dengan

menggunakan mikroskop yang canggih, akan tetapi kebanyakan molekul, terlalu kecil untuk

bisa dilihat biarpun dengan peralatan canggih yang ada sekarang.

Molekul yang sangat kecil terdiri dari atom-atom dari zat kimia murni. Molekul air mempunyai

dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Kita biasanya mengacu kepada simbol kimia untuk

air sebagai H2O. Molekul garam dapur masing-masing mengandung satu atom sodium dan satu

atom chlorine. Simbol untuk garam meja tersebut adalah NaCl; Na adalah singkatan dari zat

kimia sodium, dan CI mewakili chlorine.

Sekali atom-atom bergabung untuk membentuk molekul, biasanya susah sekali untuk

memisahkan kembali ke atom-atom asalnya. Bila hidrogen dibakar reaksi kimianya dengan

oksigen di udara akan membentuk air. Temperatur sewaktu terjadi pembakaran begitu tinggi

sehingga airnya berbentuk uap air. Memisahkan air menjadi dua komponen hidrogen dan

oksigen sukar sekali.

Molekul sering mempunyai sifat yang berbeda sekali dari sifat-sifat atom asalnya. Hidrogen dan

oksigen keduanya gas, akan tetapi air berbentuk liquid. Sodium murni dan chlorine murni

keduanya sangat reaktif dan bahan yang berbahaya. Produk yang dihasilkan bila keduanya

dicampur berbentuk garam dapur, yang secara relatif tidak berbahaya.

Ada satu lagi, mengenai molekul yang sukar divisualisasikan, molekul-molekul selalu dalam

keadaan bergerak. Sebatang baja mengandung molekul-molekul besi dan sedikit carbon.

Molekul di batang baja terus bergerak secara konstan - tidak banyak - tetapi tetap bergerak.

Banyaknya gerakan dari molekul-molekul akan tergantung pada apakah zat itu padat, cair atau

gas. Pada yang padat pergerakkan molekul-mulekulnya sedikit; pada liquid pergerakannya lebih

cepat, dan dalam keadaan gas, mereka betul-betul bergerak. Bila anda memanaskan suatu

volume air sampai berubah menjadi uap, mereka betul-betul bergerak dan akan berakhir

dengan 1315 volume dari uap. Anda bayangkan molekul-molekul uap air bergerak 1315 kali

dari banyaknya volume molekul liquid, dan karenanya volume dari uap lebih dari volume liquid.

Hydrocarbon 2

Dengan kata lain, bila anda mempunyai 1 liter air dan diuapkan, anda akan mendapat 1315 liter

uap air. Berat dari air sama baik dalam bentuk liquid maupun bentuk uap, akan tetapi

volumenya berbeda.

Anda tahu bahwa bila anda memanaskan liquid atau gas, ia akan berekspansi. Alasannya ialah

molekulnya akan merenggang satu dengan lainnya dan makin bergerak, inilah yang

menyebabkan ekspansi.

Kita katakan tadi bahwa suatu volume air akan menjadi 1315 volume uap. Liquid yang berbeda

akan mempunyai jumlah volume gas berbeda per satuan volume liquidnya. Propane misalnya,

akan membentuk hanya 270 kali volume uapnya per satu volume liquidnya. Akan tetapi dalam

semua kasus volume dari gas akan lebih besar dibanding dengan volume liquidnya.

Struktur Kimia dari Rangkaian Hydrocarbon Lurus Gas alam dan produk minyak bumi lainnya terbuat dari molekul-molekul yang dinamakan

hydrocarbon. Mereka dinamakan begitu karena molekulnya terdiri dari atom-atom hydrogen dan

karbon.

Atom carbon dapat digambarkan sebagai massa kecil

dengan empat tangan. Setiap lengan harus memegang

lengan bebas dari atom carbon lain atau atom hydrogen.

Atom hydrogen hanya mempunyai satu lengan. la harus

memegang lengan bebas dari atom lain misalnya atom

carbon

Satu atom carbon akan menggandeng 4 atom hydrogen

untuk membentuk molekul. Itu adalah molekul

hydrocarbon paling sederhana yang dinamakan

methane. Masing-masing dari 4-lengan dari atom carbon

harus memegang lengan dari atom hydrogen atau

memegang lengan dari atom carbon lainnya. Bergan-

dengannya atom-atom carbon dengan atom-atom

hydrogen tidak ada akhirnya dan tidak ada batas

jumlahnya untuk bergandengan satu dengan lainnya.

Hydrocarbon 3

Kebanyakan Hydrocarbon yang ditemukan di dalam

minyak dan gas bumi berbentuk rangkaian

molekul/coumpound yang lurus (straight chain). Satu

atau dua dari empat lengan carbon menggandeng

lengan atom carbon lainnya. Lengan yang lainnya

menggandeng lengan hydrogen.

Ada tiga dari rangkaian lurus hydrocarbon yang terkenal dan diperlihatkan di bawah. Mereka

adalah paraffin normal yang dikasih "n" di depan nama molekulnya bila mereka mempunyai

empat atau lebih carbon atom.

Variasi yang umum dari rangkaian molekul yang lurus

adalah iso-molekul. Dalam compound ini tiga lengan atom

carbon memegang tiga atom carbon lagi. Seperti

diperlihatkan di sebelah kiri

Dua compound iso yang umum ialah iso-butane dan iso-

pentane. Keduanya selalu muncul pada setiap gas dan

minyak. Struktur molekulnya diperlihatkan di bawah

Rangkaian molekul butane yang lurus dinamakan normal-butane. la mengandung jumlah atom

carbon dan atom hydrogen yang sama dengan isobutane. Akan tetapi, karena atom-atomnya

tersusun berbeda, kedua molekul tersebut mempunyai banyak perbedaan sifat-sifatnya.

Hydrocarbon 4

Nama dari hydrocarbon menunjukan jumlah atom carbon di dalam mulekul. Pentane, misalnya,

mempunyai lima atom carbon, Octane mengandung 8 atom carbon

Walaupun semua hydrocarbon mengandung atom-atom carbon dan hydrogen, setiap susunan

yang berbeda atau kombinasi dari atom-atomnya, memberikan karakteristik compound yang

sangat berbeda dari hydrocarbon lainnya. Yang akan kita lihat kemudian dari sifat-sifat

fysikanya (physical properties) yang membiarkan kita untuk memisahkan berbagai compound

satu dari lainnya.

Methane, yang hanya mempunyai satu atom carbon, adalah yang terringan atau yang

mempunyai relative density paling ringan dari seluruh hydrocarbon. Bila jumlah atom-atom di

dalam molekulnya meningkat, molekul menjadi makin berat, atau densitynya lebih tinggi.

Sebagai tambahan jika jumlah atom carbonnya meningkat, boiling pointnya dan viscocitynya

juga meningkat.

Hydrocarbon murni yang mempunyai 4-atom carbon atau kurang (methane, ethane, propane

dan butane) berbentuk gas pada kondisi temperatur dan tekanan normal. Mereka sering disebut

light ends. Untuk mencairkan mereka kita harus menaikkan tekanannya atau menurunkan

temperaturnya.

Hydrocarbon yang atom carbonnya lebih dari 5 dinamakan heavy ends. Hydrocarbon yang

mempunyai 5 sampai 15 atom carbon digunakan untuk memproses gasoline. Yang

mengandung lebih dari 15 atom carbon diproses untuk menghasilkan kerosene, fuel oil, dan

minyak pelumas (lubricating oil).

Hydrocarbon 5

Paraffin wax adalah rangkaian lurus hydrocarbon dengan kandungan 40 sampai 60 atom

carbon.

Crude oil adalah campuran dari banyak hydrocarbon. Jika diproses di kilang refinery beberapa

molekul dengan jumlah atom carbon banyak displit menjadi molekul yang susunan atomnya

lebih sedikit. Contohnya molekul yang mempunyai atom carbon 20 dapat displit menjadi dua

molekul yang masingmasing mempunyai 10 atom carbon. Proses pemecahan ini dinamakan

cracking. Hasilnya digunakan untuk membuat motor gasoline yang lebih berharga.

Sifat-Sifat Fisika dari Hydrocarbon Lurus

Sifat-sifat fisika dari suatu zat diantaranya adalah titik didih (boiling point), berat jenis (relative

density), viscosity, dll. Setiap hydrocarbon yang satu sifat fisikanya berbeda dari yang lainnya.

Tabel 1B pada halaman berikut memperlihatkan beberapa sifat-sifat hydrocarbon yang umum.

Sifat-sifat yang penting yang kita bicarakan adalah sebagai berikut :

A. Boiling Point (Titik Didih)

Normal boiling point adalah temperatur pada mana liquid menguap pada tekanan atmosfir. Air

akan mendidih pada 212° F pada tekanan atmosfir. Boiling point dari hydrocarbon ada kaitan

dengan jumlah atom carbonnya. Makin banyak atom carbonnya, makin tinggi boiling pointnya.

Propane, yang mempunyai tiga atom carbon, mendidih pada - 43.7° F, normal butane

mempuiiyai 4 atom carbon dan boiling pointnya 31.1°F sedikit dibawah titik beku dari air.

Heptane, dengan tujuh atom carbon, mendidih pada 209 °F yang hampir sama dengan boiling

point air.

Perbedaan dari boiling point memungkinkan pemisahan dari berbagai molekul hydrocarbon.

Beberapa hydrocarbon dalam suatu campuran dapat dipisahkan dengan mendidihkan yang

lebih ringannya atau yang boiling pointnya lebih rendah dan berikutnya mendidihkan setiap

komponen yang titik didihnya lebih tinggi.

Boiling Point dari compound dipengaruhi oleh tekanan dimana compound ada. Propane,

sebagai contoh mendidih pada - 43.7° F pada tekanan atmosfir, akan tetapi jika berada pada

Hydrocarbon 6

sistem yang bertekanan 175 psi, boiling pointnya meningkat ke 1000 F. Untuk semua

hydrocarbon, boiling pointnya akan meningkat bila tekanannya meningkat.

Boiling point juga temperatur pada mana uap dari komponen murni akan mencair. Kita tahu

bahwa liquid dan uap bisa exist pada temperatur yang sama; jumlahnya tergantung pada

jumlah panas yang ditambahkan atau dikurangkan dari campuran tadi.

Penting sekali untuk diingat, bahwa boiling point juga condensing point (titik embun) untuk

kebanyakan komponen. Air mendidih pada 212° F sedangkan uap air akan mengembun pada

212° F. Propane murni akan mendidih pada temperatur 100° F ketika tekanannya 175 psi. Gas

propane dari kompresor akan mengembun pada temperatur 100° F bila tekanan discharge

compressornya 175 psi.

Untuk campuran dari hydrocarbon (dinamakan multi component mixture) boiling point didapat

dengan menjumlahkan dari masing-masing hydrocarbon secara proportional.

Hydrocarbon 7

B.Vapor Pressure

Apabila anda membaca pressure gauge pada separator yang sebagian terisi liquid

hydrocarbon, anda membaca vapor pressure dari likuid di dalam bejana (vessel). Hal ini berlaku

untuk semua separator lapangan minyak. Pembacaan tekanan pada gauge dikarenakan

tekanan uap/vapor pressure dari liquid di dalam vessel.

Vapor pressure dari liquid hydrocarbon akan tergantung pada temperatur dan komposisi

Iiquidnya. Gambar 1 memperlihatkan vapor pressure dari hydro-carbon murninya. Vapor

pressure dari campuran akan sama dengan jumlah dari vapor pressure dari masing-masing

komponen dikalikan dengan persentase dari komponen di dalam campuran tersebut.

Vapor pressure adalah pembacaan tekanan gauge. Chart dari vapor pressure pada halaman 8

adalah tekanan absolutenya. Anda harus menguranginya dengan tekanan atmosfir sebesar

14.7 psi dari tekanan yang dibaca di chart untuk mendapatkan gauge pressure.

Sebuah storage tank terisi dengan propane pada

100° F. Berapakah pressure gauge yang dibaca

pada gauge

Temperature tank …………….. 100° F

Isi dari tangki ………………….. Propane

Vapor pressure dari C3H8 di tank

pada temperature (lihat Chart 1B)... 190 psia

dikurangi dengan tekanan atmosfir - 14.7 psi Pembacaan Pressure gauge 175.3 psig

Mungkin anda akan bertanya mengapa beberapa dari Liquid hydrocarbon rendah vapor

pressurenya sedangkan yang lainnya vapor pressurenya tinggi sekali. Tekanan dikarenakan

kecepatan gerakan dari molekul. Anda dapat memvisualisasikan molekul-molekul di dalam

separator sebagai hammer yang sangat kecil. Jika tekanan separator tinggi, molekul-

molekulnya bergerak sangat cepat dan memulal-mukul dinding separator. Inilah yang

menyebabkan tingginya tekanan. Molekul yang ada di dalam separator yang tekanannya

Hydrocarbon 8

rendah pergerakannya juga rendah, jadi pukulannya terhadap dinding tidak mengakibatkan

tingginya tekanan di dalam bejana.

Adalah hukum alam bahwa molekul gerakannya berbeda-beda untuk tiap-tiap molekul

Selanjutnya gerakan molekulernya menurun jika jumlah dari atom carbonnya meningkat.

Hydrocarbon yang hanya satu atom carbon yaitu methane, gerakan molekulernya yang tertinggi

dan vapor pressurenya tertinggi. Jika jumlah atom carbonnya dari molekul meningkat, desakan

moiekulnya berkurang, dan vapor pressurenya lebih rendah.

Hydrocarbon 9

Kita katakan bahwa vapor pressure adalah tekanan yang diberikan oleh Iquid. Vapor pressure

berubah dengan temperatur. Untuk supaya kita bisa membandingkan vapor pressure dari

komponen yang berbeda, kita harus mengukur setiap komponen pada temperatur yang sama.

Vapor pressure dari normal-pentane pada temperature 258o F adalah 145 psi, yang juga vapor

pressure dari propane pada temperatur 81° F. Untuk membandingkan vapor pressure dari

propane dengan n-pentane kita harus mengambil vapor pressurenya pada temperature yang

sama. Vapor pressure dari produk petroleum normalnya diukur pada 100° F. Bila kita mengacu

ke 205 psi LPG, kita maksud bahwa vapor pressurenya pada 100°F ialah 205 psi. Pada

temperature yang berbeda tentunya akan beda pula.

Ada dua acuan mengenai vapor pressure yaitu:

1. tekanan dari bejana yang sebagian terisi dengan liquid. Pembacaan gauge

readingnya adalah vapor pressure dari liquid pada temperatur di balam bejana.

2. tekanan uap dari produk liquid, seperti propane atau butane, yang mormalnya diukur

pada 100° F.

Satu dari pengaplikasian yang penting mengenai vapor pressure ialah untuk menenentukan

operating pressure dari sebuah peralatan yang dipakai di process plant. Pada contoh

sebelumnya, tekanan tangki besarnya 175.3 psi, Bila ini merupakan tekanan maksimum yang

dapat diharapkan, tangki akan dirancang untuk tekanan tersebut. Normalnya, margin of safety

disediakan dengan menambahkan 10% ke tekanan maksimum yang diharapkan. Operating

pressure dari sebuah fractionating tower ditetapkan oleh vapor pressure dari produk tower

teratas (top tower product) pada temperatur mencairnya (condensing temperature). Seandainya

kita mempunyai campuran hydrocarbon yang mengandung propane dan hydrocarbon berat

lainnya, dan ingin memisahkan propane dari yang lainnya pada fractionating tower, kita

gunakan aerial cooler untuk mencairkan (to condense) propane yang akan menjadi produk

overhead dari tower. Dengan asumsi temperatur udara ialah 95°F.

Pada temperatur ini kita berharap akan mencairkan top produknya (propane) pada 122°F.

Vapor pressure dari propane pada condensing temperature ialah 250 psi . Ini adalah tekanan

kerja (operating pressure) dari towernya.

Hydrocarbon 10

Temperatur di dalam reboiler yang diperlukan untuk membuat bottom produknya mempunyai

vapor pressure sama dengan tower operating pressure. Dalam hal ini komposisi dari bottom

product seperti bila dipanaskan sampai 250° F, vapor pressurenya ialah 250 psia. Kita harus

menyiapkan steam atau hot oil ke reboiler pada temperatur diatas 250° F untuk menambah

panas di reboiler

Operating Pressure dari Fractionating Tower

Ditentukan oleh Vapor Pressure dari Top Product

Aplikasi lain dari vapor presure ialah untuk menentukan bila liquid seperti crude oil atau

gasoline akan mendidih atau menguap sebagian bila disimpan di dalam tangki atmosfir yang

mengalami pemanasan karena panas matahari.

Setiap Iiquid akan mendidih bila berada di dalam kontainer terbuka dan vapor pressurenya

sama dengan tekanan atmosfir. Air pada temperatur 100° F mempunyai vapor pressure 0.95

Hydrocarbon 11

psia, jadi air tidak akan mendidih pada temperatur tersebut. Akan tetapi jika dipanasi sampai

212° F, vapor pressurenya akan meningkat ke atmospheric dan mulai akan mendidih.

Bila crude oil atau gasoline disimpan di dalam tangki

yang terbuka ke atmosfir, dan tangkinya memanas

karena panas matahari sehingga vapor pressurenya

meningkat ke tekanan atmosfir, maka ia akan mulai

mendidih. Sebenarnya, suatu produk disimpan di

tangki atmospheric tidak bisa mempunyai vapor

pressure di atas tekanan atmosfir.

Suatu produk yang disimpan dalam tangki

atmospheric tidak akan mendidih sepanjang vapor

pressurenya masih dibawah atmospheric pressure.

Sebagian dari liquid akan menguap, akan tetapi tidak

akan mendidih bila vapor pressurenya tidak sama

dengan atmospheric pressure.

Peralatan untuk mengukur vapor pressure

diperlihatkan di sebelah kiri, diisi dengan liquid yang

akan ditest. 20% dari isi aparat diisolasi dari ruang

yang 80% nya, kemudian liquid dari ruang yang

kecilnya dikeluarkan (drained). Kedua ruang

kemudian diimbangkan dan dikocok secara

menyeluruh, pressure gauge menunjukkan

pembacaan dari vapor pressure dari liquid di dalam

container. Container biasanya ditempatkan di dalam

air yang mempunyai temperatur 100oF, yang

merupakan standard temperature untuk pengukuran

vapor pressure.

Vapor pressure ditunjukkan dari test aparatus adalah tekanan gaugenya. Bila tekanan ini harus

dibandingkan dengan product vapor pressure yang diperlihiatkan pada figural, harus

dikonversikan ke tekanan absolutnya dulu dengan menambahkan atmospheric pressure.

VAPOR PRESSURE APPARTUS

Hydrocarbon 12

Kita katakan bahwa tekanan gauge yang dibaca pada separator adalah tekanan uap dari liquid

di dalam separator. Ada satu point lagi yang penting tentang liquid di dalam separator yang

bekerja dibawah tekanan: Liquid ada pada titik didih. Bila ada panas memasuki liquid dari sinar

matahari atau sumber lain, maka sebagian dari liquid akan mendidih dan menguap.

Uap di dalam separator yang bekerja dibawah tekanan ada pada temperatur pengembunan.

Setiap pendinginan akan menghasilkan sebagian uapnya menjadi liquid.

C. Reid Vapor Pressure

Reid Vapor Pressure (RVP) adalah prosedur pengetesan di laboratory yang dikembangkan

untuk mengukur vapor pressure dari crude oil, gasoline, dan campuran hydrocarbon lainnya

yang vapor pressurenya kurang dari tekanan atmosfir. Reid Vapor pressure berbeda dengan

cara pengukuran vapor pressure lainnya dimana pembacaan tekanan gaugenya kira-kira sama

dengan tekanan absolutenya, sedangkan pengukuran vapor pressure yang dibicarakan

sebelumnya adalah pengukuran gauge pressure, dan harus ditambahkan tekanan atmosfir.

Aparatus untuk keperluan reid vapor pressure menyerupai gambar di halaman 11. Perbedaan

yang utama adalah prosedur testnya, yaitu ruang yang 20% diisi dengan sample liquid dan

ruang yang 80% nya lagi diisi dengan udara. Kedua ruang kemudian digabungkan kemudian

dikocok dengan cepat, kemudian ditempatkan dalam water bath pada 100° F. Pembacaan pada

pressure gauge adalah Reid Vapor Pressure dari liquid sample yang ada di dalam tabung

aparatus. Contoh, bila bacaan tekanan gaugenya 10 psi, ini adalah kurang-lebih tekanan uap

absolut dari liquid pada 100° F.

Salah satu penggunaan utama dari reid vapor pressure yaitu untuk menentukan apakah crude

oil atau gasoline akan menguap di dalam tangki yang berhubungan dengan atmosfir atau tanker

yang membawanya bila kena panas matahari sampai 100° F. Selama Reid Vapor Pressurenya

kurang dari tekanan atmosfir, tidak akan terjadi penguapan.

Hydrocarbon 13

lkhtisar

1. Pembacaan tekanan gauge pada separator adalah tekanan uap dari liquid di dalam

bejana.

2. Liquid di dalam separator akan mendidih bila menerima panas dari luar, atau bila

tekanannya diturunkan.

3. Beberapa uap di dalam separator akan mengembun bila didinginkan

4. Liquid yang disimpan di tangki yang berhubungan dengan atmosfir akan mendidih jika

vapor pressurenya sama dengan tekanan atmosfir.

5. Vapor pressue normalnya diukur pada 100° F

6. Vapor pressure dari liquid yang disimpan dibawah tekanan adalah tekanan gauge

Tekanan atmosfir harus ditambahkan untuk mendapatkan absolute vapor pressure dari

liquid .

7. Reid vapor Pressure kira-kira sama dengan tekanan absolute. Biasanya di lakukan pada

liquid yang disimpan dengan tekanan . Biasanya dilakukan pada liquid yang disimpan di

tangki atmosferik

D. Heat of Combustion Jika hydrocarbons dibakar mereka akan mengeluarkan sejumlah panas yang berbeda-beda.

Misalnya satu cubic foot methane jika dibakar ia akan mengeluarkan panas sekitar 1010 Btu.

Satu cubic foot propane akan memberikan 2517 Btu. Makin banyak jumlah atom carbon di

dalam hydrocarbon makin banyak panas yang akan dikeluarkan bila dibakar. Tabel pada

halaman 6 mencantumkan heat of combustion (heating value) untuk beberapa hydrocarbon.

Heating value (nilai panas) adalah penting untuk mendesain burner atau engine. Burner pada

heater yang dirancang untuk menggunakan bahan bakar methane tidak akan berfungsi dengan

baikk bila bahan bakar yang digunakan adalah propane Juga engine yang disiapkan untuk

menggunakan bahan bakar propane harus mempunyai carburetor terpisah bila kemudian bahan

bakar yang digunakan gasoline. Bile burner atau karburator di set untuk menggunakan bahan

bakar yang mempunyai nilai panasnya rendah seperti methane, dan nyatanya bahan bakar

yang digunakan propane, maka rasio bahan bakar terhadap udara (fuel air ratio) menjadi terlalu

kaya, akibatnya bahan bakar tidak terbakar. Yang keluar dan knalpot/exhaust biasanya hanya

asap hitam, dan unit tidak akan memberikan basil kerja yang semestinya. Kebanyakan burner

akan menerima variasi dalam nilai panas antara 5 sampai 10 % tanpa kehilangan efisiensi.

Akan tetapi slug (masukan yang tiba-tiba) dari gas yang mempunyai nilai panas tinggi ke dalam

Hydrocarbon 14

sistem injeksi akan mengakibatkan flame out (api mati tiba-tiba) di dalam burner, atau engine

mati.

E. Flamibility Limits Flamibility limits dari hydrocarbon adalah konsentrasi maksimum dan minimum dari

hydrocarbon dalam udara yang akan menyala Sifat ini juga didaftar di halaman 6 untuk

beberapa hydrocarbon. Konsentrasi dari hydrocarbon di udara harus di sekitar flamibility limit

agar supaya campuran itu bisa menyala.

Flamibility limits untuk methane adalah 5 -15%. Ini berarti bahwa campuran methane dan udara

harus lebih dari 5% dan kurang dari 15% methane agar bisa terbakar. Bila campuran dari

methane dan udara kurang dari 5% methane, terlalu miskin (too lean) untuk bisa dibakar, dan

bila lebih dan 15% methane terlalu kaya (too rich) untuk terbakar .

Flamibility limits digunakan dengan heat of combustion untuk merancang burner atau

karburator. Mereka juga perduli terutama ketika udara dan gas dimasukkan ke system. Bahaya

kebakaran hanya akan terjadi selama campuran yang dimasukkan di sekitar flammability limits.

Begitu campuran yang kaya terjadi, penyalaan tidak akan terjadi.

F. Water Content 1. Liquid

Walaupun normalnya kita mengira bahwa air dan oil tidak akan bercampur, sedikit air

akan larut di dalam oil dan produk petroleum lainnya. Mudah larutnya (solubility) dari air

dalam berbagai hydrocarbon diperlihatkan di gambar figure 2B, halaman 15. Seperti

anda lihat dari gambar, lebih banyak air akan larut bila temperaturnya naik. Ini adaiah

faktor panting dalam pembu-atan gasoline atau LPG (liquified petroleum gas). Mereka

secara normal dibuat di refinery atau gasoline plant pada temperatur sekitar 100° F.

Akan tetapi bila produk menjadi dingin di tangki penyimpannya, ada sedikit air akan

memisah dan mengendap disebabkan karena solubilitynya kurang pada temperature

lebih rendah. Air bebas di sistem bahan bakar dapat menyebabkan masalah.

Karena kebanyakan produk petroleum digunakan untuk bahan bakar, maka airnya harus

dihilangkan bila ada kemungkinan mengalami pendinginan dibawah temperatur asal

Hydrocarbon 15

mula ia dibuat. Air dapat dihilangkan dengan cara mendinginkan dengan peralatan

dehidrasi.

Contoh:

Sebuah tangki bahan bakar yang bisa menampung 500 gallon propane. Berapa banyak

air yang akan memisah bila tangki tersebut diisi dengan propane basah pada 100° F dan

kemudian mengalami pendinginan sampai 50° F.

Kandungan air dari C3 pada 100o F = 0.70 qrt/1000 gal

Kandungan air dari C3 pada 50o F = 0.02 qrt/l000 gal

Air yang dropout (perbedaannya) = 0.68 qrt/1000 gal

Volume dari CI di dalam tangki = 500 gal

Total dropout = 0.68 x 500/1000= 0.34 qrt.

Kurva kandungan air yang diperlihatkan pada figure 2B adalah untuk air yang sebenarnya larut

di dalam hydrocarbon. Cara satu-satunya untuk memisahkannya ialah dengan mendinginkan

liquidnya atau mengeringkannya. Cara shake out test yang dilakukan terhadap sample crude oil

ialah untuk menentukan kandungan airnya mengukur air yang bebas atu lebih di dalam oil. Air

yang masih larut masih tetap di dalam oil sewaktu dikocok.

Hydrocarbon 16

2. Gas Gas alam atau uap hydrocarbon lainnya mengandung air dalam bentuk uap, seperti udara di

sekeliling kita, mengandung air dalam bentuk kelembaban (humidity). Jumlah air yang

dikandung gas tergantung pada temperatur dan tekanannya seperti terlihat pada Figure 3B di

halaman 1E. Air harus dikeluarkan dari gas untuk mencegah kondensasi di dalam pipeline atau

di peralatan yang mengkonsumsi bahan bakar hydrocarbon.

Penggunaan kurva water content biasanya sewaktu merancang dan/atau waktu mengecek

operasi dari fasilitas gas dehydration

Hydrocarbon 17

Contoh

Gas memasuki dehydration plant pada tekanan 580 psi dan temperaturnya 90oF. Laju

alirnya sebanyak 106 MMcf/d. Berapakah kandungan airnya?

Temperatur gas = 100° F

Tekanan gas = 580 psi

Dari gambar 3B, didapat kandungan airnya = 94 lb/MMcf

Laju alirnya (flow rate) = 106 MMcf/d

Total air di dalam gas 941b/MMcf x 106 Mmcf/d = 9964 Ib/d

Istilah yang lebih sering digunakan untuk menyatakan kandungan air ialah dew point. Dew point

adalah temperatur dimana air akan mengembun dari gas. Relative humidity dari gas pada

temperatur dew point ialah 100%. Jika gas yang mengandung uap air didinginkan, maka

temparatur dimana liquid memulai terbentuk adalah dew pointnya.

Banyaknya uap air yang dikandung di dalam gas pada dew point akan tergantung pada

tekanannya. Gambar 3B menunjukkan jumlah embun gas yang dikandung pada berbagai

temperatur dan tekanan. Jika gas berada pada keadaan dew pointnya, maka kandungan airnya

akan seperti yang diperlihatkan di kurva.

Contoh

Gas yang meninggalkan unit dehydrator mengandung uap air sebanyak 1 lb/MMcf.

Tekanannya 800 psi. Berapakah dew pointnya?

Mengacu ke gambar 3B, pindahkan skala sebelah kiri hingga mencapai kandungan

air/water content 4 lb. Pada titik ini, geser secara horisontal ke kanan hingga menyilang

tekanan 800 psi. Geser secara vertikal ke bawah ke skala temperatur dan bacaannya

sekitar 14° F.

G. Hydrate Gas hydrocarbon memamerkan karakteristik yang aneh pada kondisi tertentu dari temperatur

dan tekanan bila air bebasnya tampil. Sebuah zat yang bernama hydrate akan terbentuk.

Hydrate adalah campuran yang membeku yang terdiri dari air dan hydrocarbon yang terbentuk

pada temperatur jauh di atas titik bekunya air. Bentuk fisiknya berbagai macam, dari yang

semacam agar-agar saja sampai ke seperti es yang mengeras. Hydrate bisa menghalangi

Hydrocarbon 18

aliran gas di pipeline dan di bejana, menyebabkan pressure drop yang parah, mengganggu

aliran, atau pecah.

Hydrate terbentuk hanya pada gas hydrocarbon, dan adanya air di dalam bentuk liquid.

Perkiraan dari temperatur dan tekanan dimana hydrate terbentuk diperlihatkan pada gambar

4B, halaman 18.

Hydrocarbon 19

Air bebas harus tampil untuk terjadinya hydrate. Jika airnya diambil secukupnya dari gasnya,

tidak akan terbentuk hydrate. Jika ditambahkan cukup alkohol atau glycol ke gas, pembentukan

hydrate dapat dicegah.

Hydrate adalah rnenjadi perhatian yang utama pada operator dari gasoline plant, karena

kebanyakan plant mempunyai fasilitas refrigeration untuk mendinginkan gas ke temperatrur

jauh dibawah titik terbentuknya hydrate. Jika air tidak dipisahkan dari gas, atau tidak

diinjeksikan alkohol atau glycol ke dalamnya, hydrate akan terbentuk di dalam gas chiller dan

bisa memblok aliran secara sepenuhnya.

Cara yang paling cepat untuk mecairkan sistem gas yang mengandung hydrate ialah dengan

mengurangi tekanannya di sistem. Hydrate akan meleleh dan menguap jika tekanannya

diturunkan ke level yang tepat. Juga dapat diambil dengan pengaplikasian panas terhadap

peralatan, akan tetapi biasanya cara ini sukar dan membutuhkan banyak waktu dan tidak safe.

H. Viscosity Viscosity adalah ukuran tentang bagaimana mudahnya fluid mengalir. Sirop yang kental sangat

viscous, ia akan mengalir dari botolnya lambat sekali. Saus tomat yang kualitasnya baik sangat

viscous. Air viscocitynya kecil karenanya mudah mengalir.

Viscosity adalah ukuran dari stress (friction) forces

antara molekul-molekul di sistem aliran. Jika fluid

mengalir, molekul-molekul saling bergesekan satu

dengan lainnya yang membuat mereka susah

bergerak. Hambatan untuk mengalir sama dengan bila

mencoba mendorong sebuah benda sepanjang

permukaan.

Gesekan antara dua permukaan membuatnya susah untuk mendorongnya. Akan tetapi jika

benda ditempatkan pada roller, gesekannya akan berkurang dan benda lebih mudah untuk

didorongnya.

Viscocity dari gas jauh lebih rendah dibanding dengan liquid sebab molekul-mulekulnya

berjauhan satu sama lainnya. Jadi gesekannya antara mereka tidak sering.

Hydrocarbon 20

Makin tinggi viscositynya, makin besar tahanan terhadap daya alirnya Untuk itu diperlukan

pampa yang lebih besar kapasitasnya. Jadi viscosity penting sekali untuk menghitung ukuran

pipeline dan pompanya.

Kadang-kadang aliran di pipa terdiri dari dua fase, gas dan Liquid. Disitu fluid dengan viscosity

yang berbeda yang mengalir bersama-sama. Karena gas mempunyai viscosity lebih rendah dari

keduanya, ia akan mengalir lebih cepat, lni menyebabkan ada gesekan antara dua fase.

Cara mudah untuk mengukur viscosity ialah

dengan mencatat waktu dari laju alir pada

instrumen yang telah dikalibrasi. Corong (funnel)

sering digunakan untuk mengukur perkiraan

viscosity dari semacam drilling mud. Funnel diisi

sampai batas tanda bergaris (dashed line) dengan

pembukaan di dasarnya ditutup. Stopwatch

digunakan untuk mengukur waktunya. Stopwatch

mulai dihidupkan waktu aliran dari corong dimulai

dan distop jika alirannya stop. Sebuah chart Funnel

Orifice disediakan dengan corong, memperlihatkan

relasinya antara waktu dan viscosity.

Instrumen yang lebih akurat ialah orifice. Prinsipnya sama seperti dengan funnel/Corong.

Container diisi dengan liquid, dan waktu untuk memgeluarkan liquid dari tanda batas atas

sampai tanda batas bawah diukur. Di industri minyak, pengukuran viscosity hanyalah second

yang diperlukan untuk liquid mengalir.

Relative Viscosities

Satu yang paling penting dalam menggunakan viscosity ialah dalam pengukuran kualitas dari

minyak pelumas. Minyak pelumas yang digunakan untuk pelumasan mobil di negara yang

Hydrocarbon 21

punya musim dingin akan mengalami perubahan temperatur yang lebar dari mulai startup

sampai perjalanan yang terus menerus di musim panas. Kita tidak ingin oil kental sekali diwaktu

dingin yang tidak akan bisa mengalir di dalam engine.; pun kita tidak ingin oil mencadi terlalu

enter waktu dipakai berkendaraan di musim panas, sehingga kehilangan daya lumasnya.

Konsekuensinya kita mengukur viscosity pada beberapa tahapan temperatur. Jika lube oil yang

dingin mengalir melalui orifice pengukur kira-kira sama dengan waktu untuk mengalirkan oil

panas, maka kita mempunyailube oil yang bagus. Tetapi waktu dingin dibutuhkan 200 Detik

untuk mengalirkan, dan oil yang panas hanya butuh 20 detik, artinya lube oil tersebut tidak

cocok untuk digunakan di mobil anda.

I. Berat dari Hydrocarbon 1. Berat Liquid Berat dari liquid hydrocarbon diukur dengan dua cara.

a. Relative Density

b. API Gravity

Relative density dari liquid adalah ukuran dari berat dari liquid dibandingkan dengan berat air.

Relative density dari air 1.0. Relative density dari propane kira-kira 0.5. Ini artinya setengah dari

beret (dense) air.

Relative density dari crude oil biasanya sekitar 0.85. Artinya beratnya hanya 85% dari berat air.

Karena petroleum umumnya lebih ringan dari air, relative density kurang dari 1.0 (relative

density air). Ada beberapa crude yang lebih dense dari air tetapi ini tidak umurn.

Relative density dari beberapa zat yang umum diperlihatkan dibawah.

API gravity merupakan cara pengukuran yang unik di perminyakan, yang mengindikasikan berat

dari crude oil dan liquid produknya yang dapat disimpan di tangki atmosfirik (atmospheric tank).

Relative Density of Common Substance

Hydrocarbon 22

Penyebab mengapa gravity dipanggil API, ini dikarenakan American Petroleum Institute

disingkat API yang dibentuk puluhan tahun silam, membuat strandard pengukuran petroleum.

Mereka memutuskan bahwa semua pengukuran gravity harus dilakukan pada temperatur 60° F.

Mereka menyiapkan satu seri chart pengoreksi yang digunakan untuk mengoreksi pembacaan

gravity pada temperatur ketika dibaca ke gravity yang seharusnya bila temperatur 60° F.

Kita katakan bawa relative density adalah suatu ukuran tentang density suatu liquid

dibandingkan dengan density air. Relative density yang rendah berarti liquidnya ringan. API

gravity justru kebalikannya hydrocarbon yang API gravitynya rendah berarti liquidnya berat dan

yang API gravitynya tinggi berarti gravitynya lebih ringan. Air mempunyai API Gravity 10;

gasoline kira-kira 50 dan propane 150.

Formula untuk mengkonversi °API dan relative density :

API Gravity =

Relative density =

API gravity ditulis ° API, sebagai contoh ... 35° API

Relative density dan API gravity keduanya diukur dengan

hydrometer seperti terlihat di bawah. Hydrometer untuk

relative density secara nyata mempunyai perbedaan skala

dibanding dengan yang dipakai untuk API gravity.

Pembacaan pada skala hydrometer adalah relative density

atau API gravity (tergantung pada tipe hydrometer yang

dipakai) pada temperatur dari sample. Sample yang panas

akan mempunyai relative density lebih rendah (lebih tinggi API

gravitynya) dari sample yang sama yang didinginkan.

Contoh, relative density dari crude oil pada 100° F bisa dibaca 0.850; sedangkan jika oil yang

sama didinginkan sampai 60° F pembacaan pada hydrometernya akan 0.866.

Relative density

- 131.5 141.5

°API + 131.5 141.5

Hydrocarbon 23

Sebagai konsekuensinya, jika pembacaan relative density atau API gravity diambi/,

temperaturnya juga harus ditinjau/dibaca. Pembacaan hydrometer kemudian dikoreksi dengan

menggunakan tabel pengoreksi temperatur, yang menunjukkan apakah hydrometer telah

membaca bila sample telah di temperatur standardnya yaitu 60oF.

Yang penting untuk diingat mengenai gravity dari petroleum ialah:

1. Pembacaan gravity harus dikoreksi ke 60° F Semua liquid petroleum menjadi lebih ringan

pada temperatur yang lebih tinggi.

2. Liquid seperti propane mempunyai relative density yang rendah dan API gravity tinggi.

Liquid yang berat seperti crude oil mempunyai relative density tinggi dan API gravity yang

rendah.

Relative density dan API gravity dari berbagai hydrocarbon diperlihatkan di halaman 6.

Sementara kita berbicara tentang gravity, kita harus juga mempertimbangkan pengaruh dari

temperatur pada volume dari produk petroleum. Volume dari liquid petroleum akan meningkat

sekitar 1% untuk setiap 20oF kenaikan temperatur. Bila anda punya 1 barrel oil pada 60oF dan

dipanaskan sampai 80 oF, anda berakhir dengan 1.01 barrel.

Laju pada mana liquid petroleum mengembang seiring dengan kenaikan temperaturnya sangat

tinggi. Bila valve pada kedua ujung pipeline yang berisi liquid ditutup dan pipa tersebut terbuka

terhadap panas matahari, kemungkinan pipa akan pecah karena pengaruh dari ekspansinya

liquid setelah kenaikan temperatur beberapa derajat saja.

Jika aliran liquid diukur dengan flow meter, meternya tidak perlu membaca volume dari liquid

yang lewat melalui perpipaan. Biasanya dikoreksi untuk membaca volume yang akan mengalir

jika temperaturnya 60° F.

Hydrocarbon 24

Jika anda mengisi 102 barrel oil ke truck pada 100O F dan Oil didinginkan sampai 60oF sebelum

di unload, volumenya akan mengerut ke100 barrel. Anda kira menjual 102 Barrel akan tetapi

pembeli hanya menerima 100 Barrel. Siapakah yang benar?

Yang Benar adalah pembeli. Semua pengukuran alirannya normal dikoreksi ke suatu standart

temperature 60oF.