teori bet.pdf

7/29/2019 TEORI BET.pdf

1/63


2/63

Cover

Tools Name : ASTM 1266


3/63

i

Volume 46, No. 1 April 2012

Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi adalah media untuk mempromosikan kegiatan penelitiandan pengembangan teknologi di bidang minyak dan gas bumi yang telah dilakukan oleh

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi LEMIGAS

Alamat Redaks i

Sub Bidang Informasi, Bidang Afiliasi dan Informasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas

Bumi LEMIGAS J l. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, J akarta Selatan 12230. Tromol Pos : 6022/

KBYB-J akarta 12120, INDONESIA, STT : No. 119/SK/DITJ EN PPG/STT/1976, Telepon : 7394422 - ext. 1222, 1223,

1274, Faks : 62 - 21 - 7246150, E-mail: [email protected]

MajalahLembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi diterbitkan sejak tahun 1970 dengan nama awal Lembaran Publikasi

LEMIGAS (LPL), 3 kali setahun. Redaksi menerima Naskah Ilmiah tentang hasil-hasil Penelitian, yang erat hubungannya

dengan Penelitian Minyak dan Gas Bumi.

Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi diterbitkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak

dan Gas Bumi LEMIGAS. Penanggung Jawab : Dra. Yanni Kussuryani, M.Si., Redaktur : Ir. Daru Siswanto.

Pemimpin Redaksi : Dra. Yanni Kussuryani, M.Si. (Kimia)

Wakil Pemimpin Redaksi : Ir. Daru Siswanto (Teknik Kimia)

Redaktur Pelaksana : Drs. Heribertus J oko Kristadi, M.Si. (Geofisika)

Dewan Redaksi : 1. Prof. Dr. Maizar Rahman (Teknik Kimia)

2. Ir. E. J asjfi, M.Sc., APU (Teknik Kimia)

3. Prof. Dr. Suprajitno Munadi (Geofisika)

4. Prof. M. Udiharto (Biologi)

5. Prof. Dr. E. Suhardono (Kimia Industri)

6. Ir. Bambang Wicaksono T.M., M.Sc. (Geologi Perminyakan)

Redaksi : 1. Dr. Ir. Usman, M.Eng. (Teknik Perminyakan)

2. Ir. Sugeng Riyono, M.Phil. (Teknik Kimia)

3. Dr. Ir. Eko Budi Lelono (Ahli Palinologi)

4. Abdul Haris, S.Si., M.Si. (Lingkungan dan Kimia)

Mitra Bestari : 1. Prof. Dr. Ir. Septoratno Siregar (Teknik Perminyakan)

2. Prof. Dr. R.P. Koesoemadinata (Teknik Geologi))

3. Prof. Dr. Wahjudi Wiratmoko Wisaksono (Energi dan Lingkungan)

4. Dr. Ir. M. Kholil, M.Kom. (Manajemen Lingkungan)

5. Dr. Ir. Bambang Widarsono, M.Sc. (Teknik Perminyakan)

6. Ferry Imanuddin Sadikin, S.T., M.E. (Teknik Elektro)

Sekretaris : Urusan Publikasi

Penerbit : Bidang Afiliasi dan Informasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan TeknologiMinyak dan Gas Bumi LEMIGAS

Pencetak : Grafika LEMIGAS

ISSN : 2089-3396


4/63

ii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ii

PENGANTAR iii

LEMBAR SARI DANABSTRACT iv

FORMULASI MINYAK LUMAS UNTUK KOMPRESOR UDARAMilda Fibria, Catur Yuliani R. dan M. Hanifuddin 1 - 7

RANCANG BANGUN ADSORBEN NANO PARTIKEL UNTUK

MERKURI REMOVALLisna Rosmayati dan Yayun Andriani 9 - 21

PENINGKATAN PRODUKSI MINYAK DENGAN INJEKSI AIR

PADA LAPANGAN MINYAK Q

Edward ML Tobing 23 - 33

PEMANFAATAN LPG SEBAGAI BAHAN BAKAR SEPEDA MOTOR

DAN KARAKTERISTIK MINYAK LUMASNYAMilda Fibria dan Maymuchar 35 - 42

ADITIF COMBUSTION BOOSTER UNTUK MENGURANGI EMISI GAS BUANG

KENDARAAN BERMOTOR DAN POTENSINYA SEBAGAI PENGHEMAT

BAHAN BAKAR MINYAK PREMIUM 88Roza Adriany 43 - 51

Volume 46, No. 1, Apr il 2012

ISSN : 2089-3396


5/63

iii

PENGANTAR

Pembaca yang Budiman,

Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi mempunyai peranan penting dalam penyebaran

informasi hasil-hasil penelitian dan kajian migas bagi masyarakat dunia ilmu pengetahuan dan industri

migas di Indonesia.

Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi Volume 46 No. 1 April 2012 menyajikan beberapa

tulisan hasil studi dan penelitian, yakni:

1. Formulasi Minyak Lumas untuk Kompresor Udara; 2. Rancang Bangun Adsorben Nano Partikel

untuk Merkuri Removal; 3. Peningkatan Produksi Minyak dengan Injeksi Air pada Lapangan Minyak

"Q"; 4. Pemanfaatan LPG sebagai Bahan Bakar Sepeda Motor dan Karakteristik Minyak Lumasnya; 5.Aditif Combustion Booster untuk Mengurangi Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor dan Potensinya

sebagai Penghemat Bahan Bakar Minyak Premium 88. Tim Redaksi berharap Lembaran Publikasi

Minyak dan Gas Bumi edisi April 2012 ini bisa menjadi rujukan bagi para penulis/peneliti. Oleh

karena itu saran dan masukan pembaca sangat diharapkan untuk lebih sempurnanya terbitan Lembaran

Publikasi Minyak dan Gas Bumi berikutnya.

Dewan redaksi dan dewan penerbit, serta penanggung jawab majalah Lembaran Publikasi

Minyak dan Gas Bumi mengucapkan terima kasih kepada para penulis, penelaah dan penyunting

yang telah bekerja keras hingga terbitnya majalah Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi

edisi ini.

Jakarta, April 2012

Redaksi


6/63

iv

Kata Kunci yang dicantumkan adalah istilah bebas. Lembaran Abstrak ini boleh disalin tanpa izin dan biaya.

ISSN : 2089-3396 Terbit : April 2012

LEMBAR SARI DAN ABSTRACT

Milda Fibria1), Catur Yuliani R.1) dan M. Hanifuddin1)

(Peneliti Pertama1) pada Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi

LEMIGAS)

Formulasi Minyak Lumas untuk Kompresor

UdaraLembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi Vol. 46

No. 1 April 2012 hal. 1 - 7

S A R I

Instalasi industri menggunakan udara tekan

untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan

oleh kompresor. Dengan pentingnya peran kompre-

sor di industri, perawatan dalam hal ini pelumasnya

harus dipilih sesuai dengan kebutuhan kerja kom-

ponennya. Namun, minyak lumas kompresor ini

yang banyak digunakan di industri masih banyakbergantung produk impor. Disamping itu, spesifikasi

SNI mengenai mutu unjuk kerja minyak lumas untuk

kompresor juga belum ditetapkan. Untuk itu, dilaku-

kan penelitian mengenai minyak lumas kompresor

dan spesifikasi mutu unjuk kerjanya. Pada penelitian

ini telah diperoleh lima produk formulasi minyak

lumas untuk kompresor udara dengan mutu unjuk

kerja VD-L pada lima tingkat viskositas (ISO VG).

Dari hasil yang pengujian karakteristikfisika-kimia

antara lainflash point,pour point, CCR, water con-

tent, water separability, dan copper strip, minyaklumas hasil formulasi memenuhi spesifikasi yang

ditetapkan standar DIN 51506. Secara performa,

minyak lumas ini mampu bersaing dengan produk

sejenis dipasaran serta dapat diproduksi untuk me-

ngurangi impor minyak lumas.

Kata kunci : minyak lumas kompressor, viskosi-

tas, formulasi

ABSTRACT

Industrial plants use compressed air for their

entire production operation, which is produced by the

compressor. Due to its important role in an industry,

compressors maintenance, especially its lubricant

selections are supposed to be based on the needs ofworking components. Unfortunately, compressor

oils which are widely used in many industries are

still depended on imported products. In addition,

the Indonesian National Standard (SNI) specifica-

tion on the performance quality of compressor oils

has not been established. Therefore, a research was

conducted on compressor oils and its performance

quality specifications. From this study, five formulas

of compressor oils were obtained. The formulas were

designed based on performance level of VD-L at five

viscosity grade (ISO VG). The results of physico-chemical characteristics tests such as flashpoint, pour

point, CCR, water content, water sepparability, and

the copper strip, show that compresor oil products

are in accordance with standard specification of DIN

51 506. These compressor oils products are able to

compete with similar products on the market and can

be produced to reduce the lubricating oil imports

based on their performances.

Author

Keywords : Compressor oils, Viscosity grade,

formula design.


7/63

v

Lisna Rosmayati1) dan Yayun Andriani2) (1)Peneliti

Muda, 2)Perekayasa Madya pada Pusat Penelitian

dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi

LEMIGAS )

Rancang Bangun Adsorben Nano Partikel untuk

Merkuri Removal

Lembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi Vol. 46

No. 1 April 2012 hal. 9 - 21

S A R I

Salah satu permasalahan besar dalam peman-

faatan gas bumi di sektor industri migas adalah

kandungan merkuri (Hg) di dalam gas bumi. Di sektor

minyak dan gas bumi, penerapan teknologi nano

pada pembuatan adsorben karbon aktif dalam ukurannano diharapkan mampu menurunkan kandungan

merkuri di dalam gas bumi secara lebih signifikan

dan lebih efisien. Metode pembuatan partikel dengan

teknologi nano untuk karbon aktif dilakukan dengan

menggunakan teknikTop down. TeknikTop Down

merupakan teknik pembuatan partikel skala nano

dengan teknikMilling. Lamanya waktu millingakan

berpengaruh langsung pada distribusi ukuran dari

adsorben, dimana millingyang dilakukan selama 50

jam memiliki ukuran diameter partikel yang lebih ke-

cil dibandingkan dengan millingselama 20 jam. Dari

hasil percobaan kinerja alat rancang bangun adsorben

nano partikel merkuri removal, adsorben nano hasil

milling50 jam dengan berat total 7,48 gram mampu

menyerap konsentrasi merkuri (Hg) sebesar 9.032

g/m3 pada saat aliran gas mencapai 354,4 liter per

menit. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben karbon

aktif berukuran nano sangat efektif dalam memisah-

kan merkuri (Hg) dari gas bumi dengan penyerapan

optimal mencapai 96,67 %.

Kata kunci : partikel nano, karbon aktif, merkuri

ABSTRACT

One of the major problems of the natural gas in

Migas is the mercury content in natural gas. In Oil

and Gas sector, nano technology application for nano

particle adsorbent of activated carbon capable to

decrease of the mercury content in the natural gas

significantly and more efficient. Production method

of activated carbon particles by nano technology

has been done by Top-down technique. Top-down

technique is production method of nano particle

by milling. Time of milling will be direct effect for

adsorbent size distribution. Fifty hours milling have

particle size diameter is smaller than twenty hours

milling. Experiment test results of mercury adsorp-

tion by the mercury adsorber, Fifty hours milling

adsorbents with its weight 7,48 gram can adsorp

9.032g/m3 mercury while gas flow at 354,4 litre per

minuts. That is show that nano particle adsorbents of

activated carbons are more effective to separate of

mercury in the natural gas with optimal adsorption

is 96,67 %.

Author

Keywords: nano particle, activated carbon,

mercury

Edward ML Tobing (Peneliti Madya pada Pusat

Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak

dan Gas Bumi LEMIGAS)

Peningkatan Produksi Minyak dengan Injeksi Air

pada Lapangan Minyak Q


No. 1 April 2012 hal. 23 - 33

S A R I

Lapangan minyak Q saat ini termasuk kategori

lapangan tua karena sudah dieksploitasi sejak tahun

1954. Seiring dengan berjalannya waktu, produksi

minyak semakin menurun karena tenaga dorong

gas terlarut dan tekanan yang semakin rendah, serta

tidak adanya usaha pressure maintenance. Salah

satu teknologi yang dapat meningkatkan produksi

minyak dari lapangan ini adalah melalui injeksi air,

yang terlebih dahulu dilakukan screeningterhadap

aspek geologi dan reservoir sehingga layak untuk

diterapkan.

Tujuan utama penelitian ini adalah mempelajari

pengaruh injeksi air terhadap potensi penambahan

perolehan minyak, melalui uji sensitivitas beberapa

parameter, termasuk rencana re-opening sumur

minyak, yang kemudian dikembangkan dalam 5

(lima) skenario. Metodologi yang digunakan dalam

penelitian ini adalah pemodelan simulasi reservoir.

Perkiraan hasil yang optimum diperoleh dari Ske-

nario-V dengan kombinasi sumur injeksi peripheral

dan polaseven-spot, serta laju alir injeksi air sebesar

100 m3/hari/sumur dan re-opening4 (empat) sumur


8/63

vi

produksi. Tambahan recovery factorsebesar 29.11 %

dengan kumulatif produksi minyak 7.91 juta bbl.

Kata Kunci : Produksi minyak, injeksi air, lapangan

minyak tua

ABSTRACT

At present, the Q oil field is classified as

brown field, it has been exploited since 1954. The

oil production decreased rapidly because the solution

gas drive mechanism and reservoir pressure were low

as a result of not performing pressure maintenance

operation. Water flooding is one of technology that

can be used to increase oil production. However,

it needs screening in term of geology and reservoir

sides therefore it would be suitable to be applied.

The main objective of this study is to investigate

the effect of water injection to the additional oil

recovery. More over sensitivity studies are discussed

based on some cases, including planning of re-

opening oil well, that would be developed in 5 (five)

scenarios. The method used in this study is simula-

tion reservoir model. The estimation of maximum

oil recovery as a result of 5 (five) scenario that is

combination of peripheral pattern and seven-spot

with water injection rate at 100 m3/day/well and 4 re-

opening oil wells, have resulted oil recovery of 29.11

% or cumulative oil production of 7.91 MMSTB.

Author

Keywords: Oil production, water injection, brown

field

Milda Fibria1) dan Maymuchar2) (Peneliti Per-

tama1), Peneliti Muda2) pada Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi

LEMIGAS)

Pemanfaatan LPG Sebagai Bahan Bakar Sepeda

Motor dan Karakteristik Minyak LumasnyaLembaran Publikasi Minyak dan Gas Bumi Vol. 46

No. 1 April 2012 hal. 35 - 42

S A R I

Pemanfaatan bahan bakar gas (BBG) untuk trans-

portasi telah dilakukan di beberapa negara termasuk

Indonesia. Jenis BBG yang biasa digunakan adalahCNG/NGV, LPG dan LGV. Beberapa penelitian me-

ngenai penggunaan LPG sebagai bahan bakar khusus-

nya sepeda motor, sudah dilakukan akhir-akhir ini.

Berdasarkan hasi-hasil penelitian tersebut dapat di-simpulkan bahwa, LPG bisa digunakan sebagai bahan

bakar sepeda motor. Selain lebih irit, sepeda motor

berbahan bakar LPG juga menghasilkan pembakaran

yang lebih sempurna, sehingga gas buangnya lebihbersih dan lebih ramah lingkungan jika dibandingkan

dengan mesin sepeda motor berbahan bakar bensin.

Akan tetapi LPG memiliki angka oktan lebih tinggi,yang menyebabkan temperatur pada ruang bakar

akan lebih tinggi juga. Selain itu LPG berbentuk

gas, sehingga tidak mampu memberikan pendinginansesaat dalam ruang bakar. Oleh sebab itu, kebutuhan

akan minyak lumasnya akan berbeda dengan minyak

lumas yang biasa digunakan pada mesin bensin.

Dengan fenomena ini, maka spesifikasi minyak lumasyang digunakan harus disesuaikan dengan kondisi

tersebut. Tulisan ini membahas tentang pemanfa-atan LPG sebagai bahan bakar sepeda motor sertakarakteristik minyak lumas yang sesuai untuk mesin

sepeda motor berbahan bakar LPG.

Kata kunci: Sepeda motor, LPG, temperatur tinggi,

minyak lumas

ABSTRACT

The application of gas fuel for transportation has

been conducted in several countries including Indo-nesia. The gas fuel types commonly used are CNG/

NGV, LPG and LGV. Several studies on the use ofLPG as fuel gas, particularly for motor cycles have

been carried out recently. In general, these studiesdemonstrate that LPG is applicable as gas fuel for

motor cycles. Compared to gasoline, LPG is supe-

rior in terms of both fuel economy and efficency. Inaddition, LPG in combustion chamber burnt more

completely than gasoline, producing cleaner gas

emission. However, LPG has higher Research Oc-

tane Number (RON) than gasoline. Consequently, itmay generate higher temperature in the combustion

chamber. Whereas, LPG in the form of gas has no mo-

mentarily cooling capacity. Due to this phenomenon,therefore, the lube oil characteristic requirement may

be different than that used in gaseoline engines. As a

result, the specification of lube oil used in this system

should be ajusted to the required circumstances. Thisreport describes the use of LPG for motor cycles as

well as the characteristics of lube oils suitable for

LPG-fueled motor cycles.

Author

Keywords: Motorcycles, LPG, high temperature,

lubricating oil


9/63

vii

Roza Adriany (Peneliti Muda pada Pusat Penelitian

dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi

LEMIGAS)

Aditif Combustion Booster Untuk Mengurangi

Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor dan

Potensinya Sebagai Penghemat Bahan Bakar

Minyak Premium 88


No. 1 April 2012 hal. 43 - 51

S A R I

Aditifcombustion boosteradalah aditif yang di-

tambahkan ke dalam bahan bakar minyak Premium 88

yang berfungsi menyempurnakan reaksi pembakaran

hidrokarbon sehingga terjadi reaksi pembakaran yang

sempurna. Kesempurnaan reaksi pembakaran dapat

menghemat pemakaian bahan bakar dan menurunkan

kadar emisi gas buang kendaraan. Tujuan penelitian

ini adalah membuat aditifcombustion boosterdan

melihat pengaruhnya terhadap penurunan emisi CO

dan hidrokarbon dalam gas buang kendaraan serta

konsumsi pemakaian bahan bakar dan daya mesin.

Kendaraan uji yang dipakai adalah sepeda motor roda

dua dengan sistem pembakaran karburator.

Metodologi penelitian dimulai dari penyiapan

bahan-bahan aditif yang terdiri dari ekstrak biofil,

ekstrak bioten, penstabil panas yaitu FAME (Fatty

Acids Methyl Ester) dan pelarut yaitu Toluena dan

Premium 88. Setelah persiapan bahan, dilakukan

pembuatan aditif A yang mengandung esktrak biofil

dan aditif B yang mengandung ekstrak bioten. Tahap

selanjutnya adalah melakukan formulasi masing-

masing aditif dengan bensin Premium 88 pada

beberapa variasi konsentrasi, dengan rasio aditif A

dan aditif B adalah 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 dan 1:2, 1:3,

1:4, 1:5.

Pengujian-pengujian yang dilakukan adalah uji

sifat fisika-kimia meliputi tekanan uap reid (RVP),

distilasi D-86, Specific Gravity 60/60 F, densitas

15C, korosi lempeng tembaga, kandungan Sulfur

dan Sulfur merkaptan; uji emisi; uji konsumsi bahanbakar dan uji daya mesin yang dilakukan pada

kondisi idle.

Hasil pengujian sifat fisika-kimia bahan bakar

sebelum maupun sesudah ditambah aditifcombustion

boostermemenuhi spesifikasi bahan bakar minyak

jenis bensin 88, SK Direktur Jenderal Minyak dan

Gas Bumi No. 3674 K/24/DJM/2006 untuk contoh

dengan rasio aditif A dan aditif B 1:2, 1:3, 1:4, 2:1,

3:1, 4:1

Penambahan aditif combustion booster ke

dalam Premium 88 dapat menurunkan emisi CO dan

Hidrokarbon dengan penurunan tertinggi masing-

masing 63% dan 45% serta kenaikan CO2

tertinggi

sebesar 8% dan kenaikan Oksigen ideal sebesar 11%.

Kondisi ini terjadi pada bahan bakar dengan rasio

aditif A dan aditif B 3:1.

Penambahan aditifcombustion booster ke dalam

Premium 88 dapat memperpanjang waktu pemakaian

bensin Premium dengan lama waktu penghematan

terbesar adalah 4 menit untuk 100 mL sehingga dapat

menghemat pemakaian BBM sekitar 11%. Hal ini

mengindikasikan bahwa aditif combustion booster

berpotensi untuk menghemat pemakaian bahan bakar

Premium 88.

Author

Kata kunci : AditifCombustion Booster, Premium

88, emisi CO dan emisi Hidrokarbon


10/63

1

unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower

(hp) sampai lebih 50.000 hp. Kompresor adalah

mesin untuk memampatkan udara dalam sistem

FORMULASI MINYAK LUMAS LEMBARAN PUBLIKASI MINYAK dan GAS BUMI

MILDA FIBRIA, DKK. VOL. 46 NO. 1, APRIL 2012: 1 - 7

Formulasi Minyak Lumas untuk

Kompresor UdaraMilda Fibria1), Catur Yuliani R.1)dan M. Hanifuddin1)Peneliti Pertama1) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi LEMIGAS

Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan

Telepon : 62-21-7394422, Fax: 62-21-7246150

Teregistrasi I tanggal 31 Januari 2012; Diterima setelah perbaikan tanggal 15 Maret 2012

Disetujui terbit tanggal : 30 April 2012

S A R I

Instalasi industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang di-hasilkan oleh kompresor. Dengan pentingnya peran kompresor di industri, perawatan dalam

hal ini pelumasnya harus dipilih sesuai dengan kebutuhan kerja komponennya. Namun, minyak

lumas kompresor ini yang banyak digunakan di industri masih banyak bergantung produk im-

por. Disamping itu, spesifikasi SNI mengenai mutu unjuk kerja minyak lumas untuk kompresor

juga belum ditetapkan. Untuk itu, dilakukan penelitian mengenai minyak lumas kompresor

dan spesifikasi mutu unjuk kerjanya. Pada penelitian ini telah diperoleh lima produk formulasi

minyak lumas untuk kompresor udara dengan mutu unjuk kerja VD-L pada lima tingkat visko-

sitas (ISO VG). Dari hasil yang pengujian karakteristikfisika-kimia antara lainflash point,pour

point, CCR, water content, water separability, dan copper strip, minyak lumas hasil formulasi

memenuhi spesifikasi yang ditetapkan standar DIN 51506. Secara performa, minyak lumas ini

mampu bersaing dengan produk sejenis dipasaran serta dapat diproduksi untuk mengurangiimpor minyak lumas.

Kata kunci : minyak lumas kompressor, viskositas, formulasi

ABSTRACT

Industrial plants use compressed air for their entire production operation, which is pro-

duced by the compressor. Due to its important role in an industry, compressors maintenance,

especially its lubricant selections are supposed to be based on the needs of working components.

Unfortunately, compressor oils which are widely used in many industries are still depended

on imported products. In addition, the Indonesian National Standard (SNI) specification on the

performance quality of compressor oils has not been established. Therefore, a research was

conducted on compressor oils and its performance quality specifications. From this study, fiveformulas of compressor oils were obtained. The formulas were designed based on performance

level of VD-L atfive viscosity grade (ISO VG). The results of physico-chemical characteristics

tests such as flashpoint, pour point, CCR, water content, water sepparability, and the copper

strip, show that compresor oil products are in accordance with standard specification of DIN

51 506. These compressor oils products are able to compete with similar products on the market

and can be produced to reduce the lubricating oil imports based on their performances.

Keywords : Compressor oils, Viscosity grade, formula design.

I. PENDAHULUAN

Instalasi industri menggunakan udara tekan untuk

seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh


11/63

2



udara tekan. Kompresor udara biasanya menghisap

udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap

udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari

tekanan atmosfir, kompresor jenis ini bekerja se-bagai penguat (booster). Dengan pentingnya peran

kompresor di industri, perawatan dalam hal ini pelu-

masnya harus dipilih sesuai dengan kebutuhan kerja

komponennya.

Dalam pelumasan yang paling penting adalah

menentukan jenis pelumas mana yang paling cocok

dipakai untuk melumasi peralatan atau bagian-

bagian mesin (1). Pada proses pelumasan mesin,

bagian-bagian mesin yang perlu dilumasi adalah

bantalan-bantalan luncur (plain bearing) baik yang

berupa poros putar, poros engkol ataupun poroshalang seperti batang sorong. Yang kedua bantalan

peluru (roll atau ball bearing), yang ketiga roda-

roda gigi (helical, spur, bevel gear) dan yang keem-

pat silinder-silinder dari kompresor, mesin-mesin,

pompa dan alat-alat hidrolik(2). Faktor-faktor yang

perlu diperhatikan dalam menentukan tebal tipisnya

pelumas yang digunakan adalah kecepatan gerakan

bagian-bagian mesin yang bergerak/berputar (putaran

per menit/rpm), beban yang digerakkan serta kondisi

dari bagian-bagian yang dilumasi. Dalam pelumasan

yang juga harus diketahui adalah suhu dari minyakpelumas yaitu suhu rendah atau tinggi kemungkinan

minyak pelumas bercampur dengan air seperti pada

pompa, ataukah bercampur dengan bahan bakar

seperti pada silinder motor bakar dan bercampur

debu ataupun kotoran lainnya, serta sistem sirkulasi

dari pelumas tersebut. Hal ini sangat penting karena

untuk menentukan jenis pelumas yang cocok untuk

dipakai pada kondisi kerja dan peralatan tersebut.

Untuk memperoleh lapisan minyak pelumas yang

baik, maka yang perlu diperhatikan adalah kekentalan

minyak pelumas.

Perawatan dan pemeliharaan mesin industri men-

jadi hal yang harus diperhatikan. Pemilihan minyak

lumas yang baik untuk komponen-komponen pada

kompresor udara akan dapat memelihara mesin lebih

baik.

Namun, minyak lumas kompresor ini yang ban-

yak digunakan di industri masih banyak bergantung

produk impor. Disamping itu, spesifikasi mengenai

mutu unjuk kerja minyak lumas untuk kompresor

juga belum ditetapkan. Untuk itu, perlu adanya

penelitian mengenai minyak lumas kompresor dan

spesifikasi mutu unjuk kerja minyak lumas kompre-

sor udara, sehingga didapat formula yang tepat untuk

membuat minyak lumas kompresor udara, serta dapat

diproduksi untuk mengurangi impor minyak lumas.

II. METODOLOGI

Perancangan formula minyak lumas dilaksanakan

dengan metode studi sebagai berikut:

- Studi literatur, survei dan konsultasi teknis

dengan pihak-pihak yang terkait.

Literatur yang digunakan dalam melakukan

penelitian ini meliputi data dan informasi yang

diperoleh dari pustaka, lembaran publikasi

ilmiah, makalah, diskusi ilmiah, seminar, data

hasil penelitian, internet dan survei ke beberapa

industri pelumas. Data spesifikasi bahan-bahanyang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari

data karakteristikfisika kimia minyak lumas

dasar dan aditif.

- Perancangan formula.

Formula yang dirancang berdasarkan tingkat

viskositas (ISO VG) dan unjuk kerja VD-L yang

telah ditentukan, yang ditunjukkan pada tabel 1

di bawah ini.

Massa formula minyak lumas merupakan massa

total campuran minyak lumas dasar dan aditif. Dosisaditif dihitung berdasarkan persen berat dan selan-

jutnya digunakan sebagai ukuran untuk blending

skala laboratorium. Formula yang dirancang ini

berdasarkan data yang diperoleh dari hasil uji minyak

lumas dasar dan aditif serta studi literatur penelitian

terdahulu. Pelumas yang umum digunakan untuk

kompresor jenis reciprocating adalah ISO VG 68,

ISO VG 100 dan ISO VG 150 dengan mutu unjuk

kerja VB/VB-L, VC/VC-L, VD/VD-L(5). Perancang-

an formulasi untuk minyak lumas kompresor udara

ditunjukkan pada tabel 2 dibawah ini.- Pengadaan bahan

Bahan diperoleh dari produsen minyak lumas

dasar dan produsen aditif.

- Blending

Rancangan formula minyak lumas yang diper-

oleh digunakan sebagai acuan dalam proses

pencampuran (blending). Minyak lumas dasar

dan aditif ditimbang sesuai komposisi yang te-

lah ditentukan. Pencampuran dilakukan dengan

melakukan pengadukan pada temperatur 50oC

sampai 60oC selama kurang lebih 60 menit hingga


12/63

3

Viscosity Grade ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 150

Kinematic Viscosity 40oC

cST @ 40oC 28.8 - 35.2 41.4 - 50.6 135 - 165

cST @ 100oC 5,4 6,6 15

Flash Point,oC (COC) min. 175 210

Pour Point,oC max -3

Ash, %wt, max

Water Soluble Acids

Neutralization number (acid), mgKOH/g, max.

Water,%

Aging characteristics

% CRC max. after air/Fe2O3 aging

Distillation residue % CRC max. of 20% distillation residue

Kinematic Viscosity at 400

C max.of 20% distillation residue

ISO VG 68

maximum of five times the value of the new oil

11

2,5 3

neutral

To be stated by the supplier

0.1 max.

195

ISO VG 100

0,3 0,6

90 - 110

205

-9

Sulf. ash to be stated by the supplier

61.2 - 74.8

8,8



diperoleh campuran yang homogen(4).

Pengadukan dilakukan dengan menggu-

nakan pengaduk elektrik. Campuran yang

sudah dihasilkan dari proses pengadukan

selanjutnya didinginkan hingga mencapai

temperatur ruang.- Pengujian

Karakteristik produk minyak lumas se-

lanjutnya diuji sifat-sifat fisika kimia dan

semi unjuk kerjanya.

- Evaluasi

Evaluasi dilakukan untuk mengetahui

Tabel 1

Spesifikasi pelumas kompresor un juk kerja: VD-L

No. Bahan

ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150

1 HVI 60 60 36 - - -

2 HVI 95 35 38 70 14 14

3 HVI 160 4 25 17 72 45

4 HVI 650 - - 12 13 40

5 Aditif paket 1 1 1 1 1

100 100 100 100 100

Dosis yang digunakan (% wt)

Total (%)

tingkat keberhasilan formula yang telah dibuat .

Hasil uji formula kemudian dibandingkan spesi-

fikasi yag ada.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil yang diperoleh pada penelitian ini adalah

diperoleh lima produk formulasi minyak lumas untuk

kompresor udara ISO VG 32, ISO VG 46, ISO VG

68, ISO VG 100, ISO VG 150, dengan bahan dasar

minyak mineral, yang telah diuji sifat fisika-kimia

di laboratorium. Hasil uji pada laboratorium yang

ditunjukkan pada tabel-tabel dibawah ini menun-

jukkan nilai yang sesuai dengan spesifikasi yang

ditetapkan.

Evaluasi hasil uji difokuskan pada parameter

yang mempunyai batas maksimum atau batas mini-

mum yang ditetapkan oleh standar.

1. Viskositas Kinematik pada Suhu 40oC (ASTM

D-445)

Minyak lumas termasukfluida incompressibledan pada kondisi ideal memiliki lapisan pelindung

dengan ketebalan konstan yang sering disebut seba-

gai kekuatan lapisan pelindung, untuk memisahkan

komponen yang saling bergerak(3).

Penetapan viscosity grade untuk minyak lumas

kompresor ditandai dengan nilai atau angka di be-

lakang kode ISO VG. Angka tersebut menunjukkan

viskositas minyak lumas pada suhu 40oC. Sehingga

target viskositas minyak lumas pada suhu 40oC

adalah bernilai setara dengan kode ISO VG yang di

formulasikan.

Tabel 2Rancangan formula minyak lumas un tuk kompresor udara


13/63

4

Tabel 3

Hasil uji minyak lumas formulasi

Mata Uji Unit ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG100

ISO VG150

Viskositas Kinematik 40C 32.36 43.61 68.55 99.48 151,4

Viskositas Kinematik 100C 5.58 6.61 8.99 11.21 14.81

Total Acid Number mgKOH/g 1.73 0.8 1.437 1,4669 1.73

Titik Nyala, COC C 226 240 256 252 264

Titik Tuang C -10.5 -11 -10.5 -15.5 -12.2

Water Content ppm 56.855 16.535 90.705 73.165 24.96

Copper Corrosion - 1a 1a 1a 1a 1a

Conradson Carbon Residue %Wt 0.184 0.175 0.217 0.193 0.315

Water Separability 54C Time (min) to 3 ml 10 15 20 45 45

Water Separability 82C Time (min) to 3 ml 10 10 10 10 10

Four Ball Scar Diameter mm 0,88 0,56 0,53 0,54 0,52

cSt

Gambar 1

Grafik hasil uji vi skositas pada suhu 40oC

Gambar 2

Grafik hasil uji viskositas pada suhu 100oC



Pada gambar 1 ditunjukkan grafik hasil uji

viskositas minyak lumas pada suhu 40oC dari minyak

lumas formulasi dengan nilai batasan viskositas

berdasarkan spesifikasi. Dari gambar tersebut dapat

disimpulkan semua minyak lumas hasil formulasi

mempunyai nilai yang berada di dalam batasan yang

ditetapkan melalui pengujian viskositas kinematik

pada suhu 40oC (ASTM D-445).

2. Viskositas Kinematik pada Suhu 100oC (ASTM

D-445)

DIN 51506 menetapkan nilai viskositas pada

suhu 100oC, tanpa memberikan nilai batas toleransi

maksimum maupun minimumnya, namun tidak

ada pengukuran yang akurat, sehingga nilai ini

merupakan target yang harus dicari oleh formula-

tor berdasarkan perhitungan dengan menggunakan

rumus viskositas secara matematika. Perbandingan

hasil uji, hasil perhitungan dan target berdasarkan

standar, ditunjukkan pada gambar 2. Grafik hasil uji

viskositas pada suhu 100oC.

3. Titik Nyala (ASTM D-92)

DIN 51506 menetapkan nilai standar titik nyala

dan nilainya dibatasi oleh nilai minimum. Hal ini

dimaksudkan untuk mengetahui tingkat flamability

minyak lumas sehingga dapat digunakan sebagai

acuan faktor keamanan. Nilai titik nyala ini sebagian

besar tergantung dari karakteristik minyak lumas

dasar yang digunakan dan sedikit pengaruh dari aditif

yang ditambahkan. Pada umumnya semakin encer

(banyak fraksi ringan) minyak lumas dasar yang

digunakan biasanya semakin rendah titik nyalanya.

minimum flash point berdasarkan spesifikasi.

Dari gambar tersebut dapat disimpulkan semua


14/63

5

minyak lumas hasil formulasi mempunyai nilai lebih

tinggi dari 210oC, nilai ini melebihi batas minimum

yang ditetapkan melalui pengujianflash point(ASTM

D-92)4. Titik Tuang (ASTM D-97)

Karakteristik titik tuang sangat penting jika pelu-

mas digunakan di daerah yang temperatur sekitarnya

di bawah 0oC, misalnya di daerah kutub, pegunungan

dan di daerah dengan empat musim. Formula I sampai

dengan Formula 5 adalah minyak lumas mono-grade

dan menggunakan minyak lumas dasar parafinik.

Base oiljenis ini paling sering digunakan dalam for-

mulasi minyak lumas jenis mineral karena memiliki

indeks viskositas tinggi, ketahanan oksidasinya baik,

dan stabil, tetapi gampang membentuk lilin padasuhu rendah.

Untuk menurunkan titik tuang pada umumnya

ditambahkan aditif penurun titik tuang, akan tetapi

pada formulasi ini aditif yang digunakan adalah aditif

paket sehingga hasil blending diuji terlebih dahulu,

jika hasil ujipour pointtelah memenuhi spesifikasi

yang di tetapkan maka tidak diperlukan menambah

aditif penurun titik tuang. Pada gambar 4 ditunjuk-

kan grafik perbandingan nilai titik tuang dari minyak

lumas formulasi dengan nilai minimum berdasarkan

spesifikasi. Dari gambar tersebut dapat disimpulkansemua minyak lumas hasil formulasi memenuhi

spesifikasi yang ditetapkan DIN 51 506.

5. Water Content(ASTM D-6304)

Air merupakan musuh bagi pelumas, keberadaan

air dalam minyak lumas mempercepat laju oksidasi,

sehingga kandungannya perlu dibatasi. Untuk minyak

lumas kompresor udara, jumlah atau kandungan air

sebesar 0,1% atau setara dengan 1000 ppm.

Pada gambar 5 ditunjukkan grafik perbandingan

nilai water content dari minyak lumas formulasi

dengan nilai yang ditetapkan berdasarkan spesifikasi.

Dari gambar tersebut terlihat bahwa kandungan air

yang terdapat dalam minyak lumas hasil formulasi

jauh dibawah batas maksimum yang ditetapkan.

Hal tersebut berarti jika terjadi oksidasi terhadap

minyak lumas tersebut, maka kenaikannya tidak akan

signifikan. Rendahnya nilai water contentbanyak

dipengaruhi oleh

6. Conradson Carbon Residue

Pengujian terhadap CCR akan menunjukkan

indikasi terbentuknya deposit carbon. Karbon yang

terbentuk akan dapat meninggalkan kerak pada

Gambar 3

Grafik perbandingan Titik Nyala

Gambar 4Grafik perbandingan Titik Tuang

Gambar 5Grafik perbandingan Water Content

mesin. Nilai CCR ditentukan dengan menggunakan

metode ASTM D 189 dan harganya dinyatakan dalam

% berat.

Data pengujian terhadap hasil formulasi minyak

lumas kompresor yang ditunjukkan pada gambar 6

menunjukkan nilai conradson carbon residue (CCR)

dibawah batas maksimum yang ditetapkan, dengan

demikian dapat dinyatakan bahwa batas waktu pem-

bentukan deposit karbon lebih aman atau lebih lama

dari yang ditetapkan.




15/63

6

7. Korosi Bilah Tembaga, 1 jam 121oC (ASTM

D-130)

Senyawa sulfur pada solvent-refined base oils,

yang secara tipikal juga berupa sulfida, juga lebihstabil secara kimia. Baik aditif EP maupun base

stocks adalah berbasis tidak aktif pada uji korosi bilah

tembaga. Tetapi pada kondisi boundary lubrication,

terjadi peningkatan temperatur lokal yang tinggi, baik

sulfurized fatty acids dan aditif EP sulfur-phosphorus

akan terurai membentuk logam sulfida. Di bawah

kondisi ini, keduanya secara tipikal aktif(5).

Tembaga dan kuningan adalah logam lunak dan

rentan terhadap asam, senyawa sulfur, dan bahan

kimia lainnya di dalam minyak lumas yang da-

pat menyebabkan terjadinya perubahan warna dankadang-kadang membentuk lapisan di permukaan.

Keausan yang disebabkan asam (corrosive wear)

dapat menyebabkan kegagalan sistem sehingga harus

dihindari.

Berdasarkan ASTM Copper strip corrosion

standards yang ditampilkan pada gambar 7, warna

tembaga yang dihasilkan dari pengujian copper

strip corrosion terhadap minyak lumas formulasi

termasuk dalam kelas 1a.

Hasil uji minyak lumas formulasi melalui

pengujian korosi bilah tembaga seluruhnya memiliki

warna yang sama dengan warna pada kelas 1a yaitu

dibawah kelas maksimum ditetapkan yaitu 1b.

Dengan demikian minyak lumas hasil formulasi

dikatakan dapat meminimalisir keausan pada logam

komponen mesin.

8. Water Separability (ASTM D-1401)

Pelumas yang baik adalah pelumas yang mudah

terpisah dengan air dengan tidak membentuk emulsi.

Semakin cepat pelumas terpisah dengan air, maka

pelumas tersebut semakin baik.

Gambar 6

Grafik perbandingan nilai CCR

Gambar 7

ASTM Copper strip corrosion standards

Gambar 8

Grafik perbandingan hasil uj i water separability

Gambar 9

Grafik hasil pengujian karakteristik

fisika-kimia minyak lumas

Gambar 10

Grafik perbandingan hasil uji scar d iameter




16/63

7

Berdasarkan gambar 8 yaitu grafik perbandingan

hasil uji water separability menunjukkan minyak lu-

mas hasil formulasi mampu terpisah dengan air lebih

cepat dari spesifikasi yang ditetapkan.Dengan demikian, formulasi minyak lumas un-

tuk kompresor udara pada penelitian ini telah dapat

digunakan sebagai formula minyak lumas kompre-

sor udara, dibuktikan dengan pengujian-pengujian

parameter yang telah memenuhi spesifikasi standar

DIN 51506 yang ditunjukkan pada gambar 9.

Selain menguji karakteristikfisika kimia minyak

lumas formulasi berdasarkan standar DIN 51506,

diuji pula performa minyak lumas dengan pen-

gujian four ball untuk pengukuran scar diameter.

Pengujian juga dilakukan terhadap minyak lumaskompresor yang dijual dipasaran. Tujuannya adalah

untuk mengetahui performa minyak lumas formulasi

dibandingkan dengan pelumas yang ada dipasaran.

Hasil perbandingan tersebut ditunjukkan pada grafik

perbandingan scar diameter pada gambar 10. Pen-

gujian ini sekaligus menjadi critical pointdimana

dari hasil uji ini berarti kemampuan perlindungan

minyak lumas terhadap komponen mesin dalam hal

ini bearing.

Berdasarkan hasil uji yang ditunjukkan pada

gambar 10, scar diameter yang terbentuk padaminyak lumas hasil formulasi lebih kecil dibanding-

kan scar diameter yang terbentuk pada minyak lumas

merk lain, kecuali pada ISO VG 150. Walaupun de-

mikian, nilai scar diameterpada minyak lumas ISO

VG 150 cukup imbang dengan minyak lumas yang

ada dipasaran. Nilai scar diameteryang kecil pada

minyak lumas formulasi menunjukkan kemampuan

minyak lumas dalam menahan beban cukup baik, dan

itu mampu bersaing dengan produk dipasaran.

IV. KESIMPULAN

Kesimpulan yang diperoleh pada penelitian ini

adalah telah diperoleh lima produk formulasi minyak

lumas untuk kompresor udara dengan unjuk kerja

VD-L yang memiliki viskositas sesuai dengan ISO

VG nya. Formulasi ini dapat digunakan sebagai

formula minyak lumas kompresor udara, dibuktikandengan pengujian-pengujian parameter yang telah

memenuhi spesifikasi standar DIN 51506.

V. SARAN

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk menge-

tahui unjuk kerja minyak lumas hasil formulasi di

lapangan, dengan melakukan uji minyak lumas

hasil formulasi menggunakan kompresor udara

untuk mengetahui tingkat atau masa pakai (du-

rabilitas) dari minyak lumas hasil formulasi.

2. Parameter pengujian hasil formulasi diharapkanmenjadi masukan kepada pemerintah dalam

menyusun rancangan standar nasional Indone-

sia (RSNI), mengingat bahwa Indonesia belum

memiliki standar untuk minyak lumas kompresor

khususnya kompresor udara.

KEPUSTAKAAN

1. Anton L.Wartawan , 1981, Dasar-dasar Pelu-

mas dan Pelumasan, Gramedia, Jakarta.

2. A R Lansdown, 2004, Lubrication and Lubri-

cant Selection., 3rd Ed, edited by MJ Neale, TAPolak, and M. Priest, Professional Engineering

Publishing, Northgate Avenue, Suffolk, UK.

3. Rulianto, D., Setyo Widodo, Albert Mantong,

2005, Penyiapan Rancangan Formula Minyak

Lumas, PPPTMGB Lemigas, Jakarta.

4. Robert W. Miller, 1993, Lubricants and Their

Aplications Editing supervisor by Mistty Ko-

vacs, Mc. Graw-Hill, Inc, Arizona.

5. Th. Mang and W. Dresel, 2007, Lubricants

and Lubrication., 2nd Ed Weinheim, USA.

6. UNEP, 2006 Pedoman Efisiensi Energi untuk

Industri di Asia www.energyefficiencyasia.org




17/63

8




18/63

9

RANCANG BANGUN ADSORBEN LEMBARAN PUBLIKASI MINYAK dan GAS BUMILISNA ROSMAYATI, DKK. VOL. 46 NO. 1, APRIL 2012: 9 - 21

Rancang Bangun Adsorben Nano Partikel

untuk Merkuri RemovalLisna Rosmayati1)dan Yayun Andriani2)1)Peneliti Muda, 2)Perekayasa Madya pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi LEMIGASJl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta SelatanTelepon: 62-21-7394422, Fax: 62-21-7246150Teregistrasi I tanggal 17 Januari 2012; Diterima setelah perbaikan tanggal 26 Maret 2012Disetujui terbit tanggal : 30 April 2012

S A R I

Salah satu permasalahan besar dalam pemanfaatan gas bumi di sektor industri migas adalahkandungan merkuri (Hg) di dalam gas bumi. Di sektor minyak dan gas bumi, penerapan teknologinano pada pembuatan adsorben karbon aktif dalam ukuran nano diharapkan mampu menurunkankandungan merkuri di dalam gas bumi secara lebih signifikan dan lebih efisien. Metode pembuatan

partikel dengan teknologi nano untuk karbon aktif dilakukan dengan menggunakan teknikTopdown. TeknikTop Down merupakan teknik pembuatan partikel skala nano dengan teknikMill-ing. Lamanya waktu millingakan berpengaruh langsung pada distribusi ukuran dari adsorben,dimana millingyang dilakukan selama 50 jam memiliki ukuran diameter partikel yang lebih kecildibandingkan dengan millingselama 20 jam. Dari hasil percobaan kinerja alat rancang bangunadsorben nano partikel merkuri removal, adsorben nano hasil milling50 jam dengan berat total7,48 gram mampu menyerap konsentrasi merkuri (Hg) sebesar 9.032 g/m3 pada saat aliran gas

mencapai 354,4 liter per menit. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben karbon aktif berukurannano sangat efektif dalam memisahkan merkuri (Hg) dari gas bumi dengan penyerapan optimalmencapai 96,67 %.

Kata kunci : partikel nano, karbon aktif, merkuri

ABSTRACT

One of the major problems of the natural gas in Migas is the mercury content in natural

gas. In Oil and Gas sector, nano technology application for nano particle adsorbent of activated

carbon capable to decrease of the mercury content in the natural gas significantly and more ef-

ficient. Production method of activated carbon particles by nano technology has been done by

Top-down technique. Top-down technique is production method of nano particle by milling. Time

of milling will be direct effect for adsorbent size distribution. Fifty hours milling have particlesize diameter is smaller than twenty hours milling. Experiment test results of mercury adsorption

by the mercury adsorber, Fifty hours milling adsorbents with its weight 7,48 gram can adsorp

9.032 g/m3 mercury while gasflow at 354,4 litre per minuts. That is show that nano particle

adsorbents of activated carbons are more effective to separate of mercury in the natural gas with

optimal adsorption is 96,67 %.

Keywords: nano particle, activated carbon, mercury

I. PENDAHULUAN

Di Industri Minyak dan Gas Bumi, Nanoteknologimerupakan terobosan untuk mengoptimalisasi usaha

dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas produk

migas. Adsorben yang digunakan dalam penelitianini adalah karbon (arang) komersial yang berasaldari material tempurung kelapa dimana potensinyaakan meningkat apabila ukuran material karbonnyadibuat berukuran nano dan diaktifkan melalui suatu


19/63

10


proses aktivasi kimia, sehingga menjadi karbon aktifyang mampu mengeliminasi kandungan merkuri(Hg) dalam gas bumi secara lebih signifikan. Karbon

aktif dengan ukuran nano partikel memiliki karak-teristik tertentu dan berfungsi sebagai adsorben yangmemiliki potensi besar dalam mengeliminasi merkuridalam gas. Penelitian ini diharapkan dapat menjawab

permasalahan sekaligus mendapatkan alternatif ad-sorben untuk meminimalkan dan atau memisahkanmerkuri dalam gas bumi dan dapat diaplikasikan diindustri migas.

Zeng dan kawan-kawan membuktikan pengaruhsignifikan pemberian activator kimia ZnCl

2terhadap

efektivitas penyerapan merkuri oleh karbon aktif.

Mukhopadhyay dan kawan-kawan membuktikanadanya pengaruh yang besar terhadap kemampuanadsorpsi dari nano material dengan modifikasi permu-kaan melalui pelapisan atau coating nanomaterial.

Makalah ini menjelaskan hasil rancang bangunalat adsorpsi merkuri dengan adsorben karbon aktifnano, skema (Lay OutAlat), prinsip kerja alat danteknik percobaan adsorpsi merkuri dalam gas bumioleh adsorben nano partikel, pengukuran konsentrasimerkuri dengan mercury analyzerdan kesimpulanyang menunjukkan bahwa adsorben karbon aktif

berukuran nano sangat efektif dalam memisahkanmerkuri (Hg) dari gas bumi dengan penyerapan op-timal mencapai 96,67 %.

II. METODOLOGI

Metodologi yang digunakan dalam melakukanpenelitian ini adalah melalui tahapan sebagai beri-kut:

III. TEKNOLOGI ADSORBEN NANO

DALAM UPAYA MENINGKATKAN

PEMISAHAN MERKURI DALAM GAS

BUMI

A. Identifikasi Permasalahan Merkuri (Hg)

dalam Gas Bumi

Gas bumi dihasilkan dari lapangan gas bumibersama dengan sejumlah besar bahan kontaminanberbahaya yang dapat menggangu baik kualitasdan peralatan yang digunakan pada saat proses

produksi gas bumi. Merkuri (Hg) merupakan salahsatu kontaminasi dalam gas bumi, minyak mentahdan kondensat yang dapat mempengaruhi produksi

hidrokarbon dan dapat menyebabkan masalah pada

saat pengolahan. Merkuri dalam gas bumi ditemukan

paling banyak dalam bentuk unsur merkuri. Selainditemukan di alam, merkuri juga dapat dihasilkandari pembakaran gas dan minyak. Merkuri dalam gashidrokarbon dapat membentuk amalgam dengan ber-

bagai logam menyebabkan korosi pada struktur alu-munium dan merupakan racun pada katalis sehinggamenyebabkan kerusakan pada industri minyak dangas, terutama pada peralatan heat exchanger. Selainitu juga sangat berbahaya bagi kesehatan yang apabilaterhirup melalui pernapasan akan berbahaya bagitubuh manusia. Keberadaan merkuri dalam gas bumi

dalam beberapa bilangan oksidasi (valensi), yaitu:

Gambar 1Diagram alir metode pelaksanaan


20/63

11


1. sebagai Hg bebas atau valensi 0 [ Hg ]

2. sebagai Hg valensi 1 [ Hg(i-CH3H

7) dan/atau

Hg(n-CH3H

7) ]

3. sebagai Hg valensi 2 [ Hg(CH3)2 dan/atauHg(C

4H

9)

2]

Merkuri (Hg) valensi 0 dan 2 relatif stabil yangdalam keadaan normal tidak akan bereaksi / berin-teraksi dengan logam lain. sedangkan Hg valensi 1sangat tidak stabil dan merupakan reduktor logamyang kuat dan akan berusaha mencapai keadaanstabilnya dengan mengambil satu elektron lain darilingkungan sekitarnya, bisa dari gugus hidrokarbonlain atau dari logam pipa. Pada dasarnya merkuriini tidak menyebabkan karat secara langsung, tapimerupakan trigger atau katalis pada reaksi oksi-dasi/pengkaratan besi, disamping memang pada gasemisinya merupakan gas yang berbahaya.

Sebagian besar hidrokarbon mengandungmerkuri. Pada gas bumi, sering sekali ditemukan se-

bagai unsur merkuri (Hg0). Sedangkan dalam minyakbumi sebagai organo-logam dan ion merkuri. Unsurmerkuri hanya dapat larut pada cairan hidrokarbon.Merkuri dalam gas berada dalam beberapa bentukkimia, dengan memiliki keistimewaan sifat darimasing-masingnya. Pada dasarnya ikatan kimia yangterbentuk dalam gas lebih banyak. Dari beberapa

bentuk kimia yang penting dari merkuri dalam gasadalah dalam bentuk uap. Perbedaan bentuk kimiadari merkuri dalam gas sangat beragam.

B. Peranan dan Sifat Fisika Kimia Adsorben

Karbon

Karbon aktif adalah suatu bahan padat berporiyang merupakan hasil pembakaran bahan yangmengandung karbon. Arang aktif merupakan suatu

bentuk arang yang telah melalui aktivasi dengan

menggunakan gas CO2, uap air, atau bahan bahankimia sehingga pori-porinya terbuka dengan demiki-an daya adsorpsinya menjadi lebih tinggi terhadap zatwarna dan bau. Karbon aktif mengandung 5-15%air, 2-3% abu, dan sisanya adalah karbon. Arangaktif merupakan senyawa karbon berbentuk amorfyang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang men-gandung karbon atau dari arang yang diperlakukandengan cara khusus untuk mendapatkan permukaanyang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisarantara 300-3500 m2/gram dan hal ini berhubungandengan struktur pori internal yang menyebabkanarang aktif bersifat sebagai adsorben. Arang aktif

dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimiatertentu (adsorpsinya bersifat selektif), bergantung

pada besar atau volume pori-pori, dan luas permu-

kaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu25-1000% terhadap berat arang aktif. Kapasitasadsorpsi arang aktif bergantung pada karakteristikarang aktifnya, seperti: tekstur (luas permukaan,distribusi ukuran pori), kimia permukaan (gugusfungsi pada permukaan), dan kadar abu. Selain itu

juga bergantung pada karakteristik adsorpsi: bobotmolekul, polaritas, pKa, ukuran molekul, dan gugusfungsi. Kondisi larutan juga berpengaruh, seperti:

pH, konsentrasi, dan adanya kemungkinan adsorpsiterhadap zat lain.

Karbon aktif mempunyai pori-pori yang salingberhubungan. Pori-pori yang saling berhubungan.Pori-pori tersebut yaitu pori makro, pori mikro, poritransisi. Melalui pori-pori inilah tejadinya peristiwa

penyerapan. Pori makro dapat menyerap absorbatdan pelarut yang berhunbungan dengan permukaanluar dari partikel karbon aktif. Pori mikro merupa-kan cabang dari pori makro dan dapat menyerap

pelarut dan absorbat dengan ukuran yang lebih kecilsedangkan pori transisi merupakan cabang dari porimikro yang hanya dapat menyerap molekul pelarutyang lebih kecil.

Keunggulan arang aktif adalah kapasitas dandaya serapnya yang besar, karena struktur pori dankeberadaan gugus fungsional kimiawi di permukaanarang aktif seperti C=O, C2-, dan C2H-. Kapasitasadsorpsi dari karbon terhadap suatu zat terlarut ter-gantung pada dua-duanya, karbon dan zat terlarutnya.Struktur molekul, kelarutan, dsb, semuanya berpen-garuh terhadap kemampuan adsorpsi (Rosen, 1989).Berikut ini adalah penggolongan adsorben berdasar-kan ukuran pori adsorben.

C. Teknik Pembuatan Adsorben Karbon Nano

Partikel

Metoda pembuatan partikel nano ini terdiri daribeberapa proses kimia dan fisika, yang meliputi :

- Proses wet chemicalyaitu proses presipitasi sep-erti: kimia koloid, hydrothermal methoddan sol-gels. Proses ini pada intinya mencampur ion-iondengan jumlah tertentu dengan mengontrol suhudan tekanan untuk membentukinsoluble materialyang akan terpresipitasi dari larutan. Presipitatdikumpulkan dengan cara penyaringan dan/

atau spray drying untuk mendapatkan butirankering.


21/63

12


- Mechanical process termasukgrinding, milling, dan teknikMechanical alloying. Intinya

material di tumbuk secaramekanik untuk membentuk

partikel yang lebih halus.

- Form-in-place process sepertilithography, vacuum deposition

proc ess, dan spr ay coat ing.Proses ini spesifik untuk mem-

partikel nano yang dihasilkan tidak beraturan,

kemungkinan terjadinya kerusakan pada partikeldan terkontaminasi kotoran dari aditifballdanmillingnya, cukup besar.

IV. TEKNIK AKTIVASI ADSORBEN

KARBON NANO PARTIKEL DAN

METODE COATING ADSORBEN

A. Teknik Aktivasi Karbon Aktif Nano Partikel

Yang dimaksud dengan aktivasi adalah suatuperlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk mem-perbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatanhidrocarbondan atau mengoksidasi molekul-molekul

permukaan sehingga arang mengalami perubahan

sifat, baikfi

sika maupun kimia, dimana luas per-mukaannya semakin bertambah dan berpengaruhterhadap daya adsorpsinya. Proses aktivasi dapat di-lakukan dengan jalan memanaskan karbon pada suhutinggi (Kirk dan Othmer, 1998). Karbon aktif me-miliki jaringan karbon seperti arang, namun dengan

porositas dan luas permukaan yang besar, sekitar500-3000 m2/gr (Patrick, 1995). Metoda aktivasiyang umum digunakan dalam pembuatan arangaktif adalah aktivasi fisika, yaitu proses pemutusanrantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan

panas, uap dan CO2

dan aktifasi kimia, yaitu proses

pemutusan rantai karbon dari senyawa organikdengan pemakaian bahan-bahan kimia.

1. Teknik Aktivasi Karbon Aktif secara Fisika

Aktifasi secara fisika yaitu proses pemutusanrantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan

panas, uap dan CO2

dimana bahan baku terlebihdahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebutdigiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengancara pemanasan pada kisaran temperatur 500-1000Cyang disertai pengaliran uap. Alat aktivasi yangdilakukan dengan pemanasan suhu tinggi dapatdilihat pada gambar 4.1. Proses ini dilakukan untuk

buat nanopartikel coating.

- Gas-phase synthesis, termasuk di dalamnya ada-lah mengontrol perkembangan carbon nanotubedengan proses catalytic cracking terhadap gas

yang penuh dengan carbon seperti methane.Pembuatan adsorben partikel nano salah satunya

adalah dengan dengan teknik ball mill. Teknikballmillmerupakan bagian dari teknikTop-Down dalam

pembuatan nano partikel. Pertama bulkmaterial di-hancurkan dan dihaluskan sedemikian rupa sampai

berukuran nano mater. Kemudian dari partikel halusyang diperoleh dilakukan modifikasi atau dibuat ma-terial baru yang memiliki sifat-sifat danperformanceyang lebih baik dan berbeda dengan bulk materialaslinya. Pada metode ini umumnya partikel yang

dihasilkan mempunyai bentuk atau geometrinya yangbervariasi dengan distribusi ukuran yang lebar.

Teknik Top-Down dapat juga dilakukan den-gan teknik MA-PM (mechanical alloying-powdermetallurgy) atau MM-PM (mechanical milling-powder metallurgy) dimana material dihancurkansampai menjadi bubuk dan dilanjutkan dengan

penghalusan butiran partikelnya sampai berukurannanometer. Selanjutnya bubuk yang telah halusdisinter atau dibakar dengan kondisi tertentu sehingadidapatkan material final yang memiliki sifat-sifatyang sangat unggul dan berbeda dengan bulk materialaslinya. Teknologi ini sangat sederhana dan tidak me-merlukan peralatan tertentu untuk pembuatannya.

Penggunaan metoda Ball Milling mempunyaibeberapa keuntungan yang diantaranya adalah:

relatif tidak mahal,

dapat diaplikasikan untuk skala besar,

teknologinya mudah dan sudah lama dikenal,

partikel yang dihasilkan dapat mencapai ukuran2 20 nm tergantung tipe alatnya.

Sedangkan kerugian dari penggunaan metoda

ini antara lain:

Tabel 3.1Penggolongan adsorben berdasarkan ukuran pori

Tipe Diameter Pori () Karakteristik

Mikropori 50 nm Efektif pada dinding tipis


22/63

13


membangun pori dan menghasilkan luas permukaan.Senyawa organik yang terikat pada karbon akanmenguap atau hilang pada pemanasan yang tinggi.

2.Teknik Aktivasi Karbon Aktif secara Kimia

Teknik aktifasi karbon aktif secara kimia adalahproses pemutuasan rantai karbon dari senyawaorganic dengan pemakaian bahan-bahan kimia.Untuk aktifasi kimia, aktifator yang di gunakanadalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida liganalkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfatdari logam alkali tanah khususnya ZnCl

2dan asam-

asam anorganik seperti H2SO

4dan H

3PO

4.

Beberapa bahan baku lebih mudah untuk di

aktivasi jika diklorinasi terlebih dahulu, selanjutnyadikarbonasi untuk menghilangkan hidrokarbon yangterklorinasi dan akhirnya di aktifasi dengan uap.Dalam beberapa hal, adalah menguntungkan untukmenghancurkan atau menghaluskan arang menjadi

bentukpowder,kemudian membentuknya kembalimenjadi pellet dengan menggunakan ter sebagai

pengikat. Selanjutnya, di hancurkan kembali dandi karbonasi pada suhu 500-700oC dan di aktifasi

pada temperature 700-950oC. Proses ini akanmenghasilkan partikel yang lebih mudah di aktivasi

karena mempunyai saluran-saluran yang lebih besaratau pori-pori makro sebagai media masuknya gas

pengoksidasi dan memudahkan produk-produk reaksiuntuk meninggalkan pusat partikel.

Gambar 4.1Hasil pelapisan (coating) karbon aktif nano

B. Pelapisan (Coating) Adsorben

Coatingatau pelapisan karbon aktif nano padapermukaan bahan padatan pendukung akan memilikimanfaat dalam aplikasinya apabila dalam proses

pembuatan larutan koloid dari bahan pelapisnyamenggunakan aditif dan pelarut yang sesuai. Pe-lapisan karbon aktif nano pada permukaan darisuatu silinder paralon akan membentuk lapisan tipisyang melekat padat pada permukaan internal daneksternal dari silinder paralon tersebut. Manfaatyang dihasilkan dari proses coating atau pelapisanini adalah terdistribusinya material adsorben karbonaktif nano tersebut secara merata pada bagian internal

dan eksternal dari permukaan padatan pendukung

Tabel. 4.1Hasil karakterisasi dengan Particle Size Analysis (PSA)

Lama Milling (jam) Diameter (10%) nm Diameter (50%) nm Diameter (90%) nm

20 251,7 285,6 400,3

187,9 215,6 306

156,5 182,9 263,4

Rata-rata 198,7 228,03 323,23

50 126,8 154,4 224,9

130,5 159,5 231,4

149,9 183,2 261,1

Rata-rata 135,73 165,7 239,13


23/63

14


(silinder paralon) secara merata, menambah selekti-fitas dan menaikkan luas permukaan.

C. Karakterisasi Adsorben Karbon Aktif Nano

Partikel

1. Analisa denganParticle Size Analyzer(PSA)

Salah satu karakterisasi yang penting dilakukanadalah mengukur besarnya ukuran partikel dari ad-sorben karbon aktif nano partikel yang telah dibuat.Material karbon yang telah di milling dalam waktu20 jam dan 50 jam, selanjutnya di analisa meng-gunakan alat Particle Size Analyzer (PSA) dengantujuan mengetahui apakah adsorben karbon tersebuttelah berukuran nano atau tidak. Hasil karakterisasi

adsorben karbon aktif nano partikel dapat dilihatpada Tabel 4.1

2. Bilangan Iodin (Iodine Number)

Karakterisasi selanjutnya yang dilakukan adalah

menentukan bilangan Iodin (Iodine Number) gunamengetahui daya adsorpsi dari karbon aktif nano.Daya adsorpsi karbon aktif terhadap iodine meng-

indikasikan kemampuan karbon aktif untuk mengad-sorpsi komponen dengan berat molekul rendah.

3. Analisa BET (Brunauer, Emmett dan Teller )

Teori BET bertujuan untuk menjelaskan adsorpsisecara fisika dari molekul-molekul gas pada permu-kaan dan menjadi landasan untuk teknik analisis yang

penting pada pengukuran luas daerah permukaantertentu dari sebuah material. Metode BET digunakansecara luas pada ilmu permukaan untuk menghitungluas permukaan padatan pada adsorpsi molekul gassecara fisik. Hasil karakterisasi adsorben karbon

aktif nano dengan alat BET ini, dapat dilihat padaTabel 4.3.

4. Analisa SEM dan ADX

Peralatan yang digunakan adalah SEM JEOL

Tabel 4.2Hasil analisa iodin numberadsorben nano

Tabel 4.3

Hasil karakterisasi karbon aktif nano dengan alat BET

NoMilling 50 jam dengan aktivasi

kimia (mg/gr)Milling 20 jam dengan aktivasi kimia

(mg/gr)Milling 50 jam tanpa aktivasi (mg/gr)

1 736,6200 458,1422 631,3591

2 741,3415 456,6570 579,4984

Rata-Rata 738,9808 457,3996 605,4288

NoMilling 50 jam dengan aktivasi

kimia (mg/gr)Milling 20 jam dengan aktivasi kimia

(mg/gr)Milling 50 jam tanpa aktivasi (mg/gr)

1 722,2951 495,3484 515,0330

2 712,7871 535,7471 532,8871

Rata-Rata 717,5411 515,5478 523,9001

Waktu Milling (Jam) Luas Area (m2/g) Diameter Pori Rata-Rata () Volume Total Pori (cc/g)

20 Milling tanpa Aktivasi 264,84 26,1697 1,733E-01

20 Milling dengan Aktivasi 47,63 51,9460 6,185E-02

Waktu Milling (Jam) Luas Area (m2/g) Diameter Pori Rata-Rata () Volume Total Pori (cc/g)

50 Milling tanpa Aktivasi 280,96 29,4993 2,072E-01

50 Milling dengan Aktivasi 79,72 43,7084 8,711E-02


24/63

15


Gambar 4.2.Morfologi karbon aktif nano dengan milling 20

jam tanpa aktivasi kimia

Gambar 4.3.

Morfologi karbon aktif nano dengan milling 20 jamdengan aktivasi kimia

JSM-6390LA yang dilengkapi dengan JEOL-EDXAdan program untuk melihat sampel. Tahapan per-siapan, sampel dimasukkan kedalam wadah khusus

selanjutnya dilakukan pengamatan dan pengukuransecara kualitatif dan kuantitatif terhadap sampel yangdianalisa. Sampel dicuci dengan pelarut organikdalam wadah khusus yang dilengkapi ultrasonik.Sampel dipotong atau dipipihkan untuk mendapatkan

permukaan yang bersih dari kontaminan. Tiap-tiapsampel dimasukkan kedalam wadah khusus dandilapisi dengan karbon dan emas/palladium untukmenghindari terbentuknya muatan pada specimen

batuan tersebut. Selanjutnya dilakukan pengamatandan pengukuran secara kualitatif dan kuantitatif ter-

hadap sampel yang dianalisa.Hasil karakterisasi adsorben karbon aktif nano

dengan alat SEM-EDX, dapat dilihat pada Gambar4.2 sd 4.7.

V. HASIL RANCANG BANGUN DAN

KINERJA ALAT DENGAN ADSORBEN

KARBON AKTIF NANO DALAM

MEMISAHKAN MERKURI (Hg)

A. Skema danLay Out Alat

Alat Adsorben karbon aktif nano partikel untukmercury removal dirancang oleh Tim Peneliti dalamskala laboratorium dengan mempertimbangan faktor

Gambar 4.4.

Hasil analisa EDX karbon aktif nano milling 20 jam dengan aktivasi kimia


25/63

16


Gambar 4.7Hasil analisa EDX karbon aktif nano milling 50 jam dengan aktivasi kimia

Gambar 4.5Morfologi karbon aktif nano milling 50 jam tanpa

aktivasi kimia

Gambar 4.6Morfologi karbon aktif nano milling 50 jam

dengan aktivasi kimia

keamanan dan keselamatan kerja (safety), persyaratanmaterial dan teknologi adsorpsi. Alat ini terdiri dari3 silinder reaktor, yaitu silinder scrubber, standar

merkuri dan silinder yang berisi adsorben karbonaktif nano partikel. Skema dan lay out alat dapatdilihat pada gambar 5.1.

B. Teknik Percobaan Adsorpsi Merkuri dalam

Gas Bumi

1. Prosedur Kerja Alat

Prosedur kerja alat untuk pengujian adsorpsiHg menggunakan karbon aktif nano partikel adalahsebagai berikut :

1. Water bath yang berisi reservoar merkuri

dinyalakan dan temperaturwater bath diatur padasuhu 26.5oC.

2. Water bath didiamkan terlebih dahulu untukmemastikan temperatur telah stabil

3. Udara yang berasal dari compress gas dialirkanke dalam inlet reservoar merkuri denganmengatur laju alirnya menggunakanflow meterdan tekanan dalam reservoarnya diatur.

4. Gas yang keluar dari reservoar dilewatkancairan KMnO

4yang berfungsi mengadsorpsi

merkuri. Volume gas yang melewati cairan diukurmenggunakan Wet Test Meter.


26/63

17


5. Setelah itu aliran gas yang keluar dari reservoardialirkan ke adsorben merkuri. Gas yang keluardari adsorben merkuri dialirkan ke cairan

KMnO4.6. Setelah 10 menit, ganti cairan KMnO

4dengan

cairan yang baru. Penggantian dilakukansebanyak 6 kali.

7. Selanjutnya cairan penyerap merkuri dianalisakonsentrasi merkurinya menggunakan LUMEX

Mercury Analyzer

2. Hasil Percobaan Adsorpsi Merkuri dala GasBumi

VI. PEMBAHASAN

A. Mekanisme Adsorpsi

Suatu padatan terbentuk karena daya tarikmenarik dari komponen atom penyusunnya. Didalam interior padatan, gaya tarik diantara atom

penyusun lattice seimbang namun dipermukaantidak. Akibatnya jika ada partikel yang mendekati

permukaan padatan akan tertarik sebagai kompensasiadanya ketidak seimbangan gaya pada permukaan

padatan tersebut. Fenomena ini disebut adsorpsi. Jadiadsorpsi adalah fenomena permukaan. Pada proses

adsorpsi, padatan yang dipakai untuk menyerapdisebut adsorbent, sedangkan zat yang diserap

Gambar 5.1.Skema dan Lay Out Alat Mercury Removal

Tabel 5.1.Adsorpsi Merkuri oleh Adsorben Karbon Aktif Nano Partikel terhadap Volume Gas

disebut adsorbate atau solut. Selain terjadi karenagaya van der Waals oleh dinding padatan (adsorpsifisis) adsorpsi juga bisa terjadi karena ikatan kimia

(adsorpsi kimia). Karena adsorpsi adalah fenomenapermukaan (surface phenomena) maka semakin besarluas permukan yang terekspose semakin banyak

partikel atau atom yang bisa dijerap. Besarnya luaspermukaan suatu adsorbent menunjukkan tingkatporositas adsorbent tersebut

Adsorpsi juga merupakan suatu proses akumulasiadsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkanoleh gaya tarik antara molekul atau interaksikimia. Adsorpsi juga dapat diartikan sebagai suatu

perubahan konsentrasi komponen antara batas

No Volume Gas (Liter) Konsentrasi Outlet Merkuri ( g/m3) Konsentrasi Merkuri yang Terserap ( g/m3)

1 11,825 1438 7905

2 17,295 706 8637

3 31,635 519 8824

4 37,810 418 8925

5 51,040 381 8962

6 58,595 365 8978

7 354,435 310 9032

8 426,535 983 8360

9 549,660 1019 8324

10 634,335 1189 8153

11 899,375 4273 5070

12 932,400 9346 0


27/63

18


lapisan dan bagian dalam dari fasa yang berdekatan.Dalam penelitian ini, fasa yang mengadsorpsi disebutadsorben, yaitu karbon aktif yang telah dibuat nano

partikel. Ukuran adsorben hingga nano partikeldilakukan dengan menggunakan alatBall Milldengan

parameter lamanya waktu milling adalah 20 jam dan50 jam.

Mekanisme yang terjadi pada penggunaan karbonaktif sebagai adsorben yaitu adalah adsorpsi yangmerupakan proses terjadinya perpindahan massaakibat dari fasa gerak (fluida pembawa adsorbat)ke permukaan adsorben. Adsorpsi terjadi karenaadanya gaya tarik menarik antara molekul adsorbatdengan tempat-tempat aktif di permukaan adsorben.Proses adsorpsi pada arang aktif terjadi melalui tigatahap dasar, yaitu zat terjerap pada arang bagian luarkemudian menuju pori-pori arang, dan terjerap padadinding bagian dalam arang. Mekanisme peristiwaadsorpsi berlangsung dimana molekul adsorbat

berdifusi melalui suatu lapisan batas ke permukaanluar adsorben (difusi eksternal), sebagian ada yangteradsorpsi di permukaan luar, sebagian besar

berdifusi lanjut di dalam pori-pori adsorben (difusiinternal).

B. Pengaruh Ukuran Partikel dan Luas

Permukaan terhadap Proses Adsorpsi

Dalam proses adsorpsi, yang berperan adalah luaspermukaan internal adsorben karena dalam adsorbenada pori. Pori-pori suatu adsorben akan memberikanluas permukaan internal. Pori-pori suatu adsorbenttidaklah seragam, melainkan terdistribusi menjadi

Gambar 5.2Diagram kinerja adsorben karbon aktif nano

partikel alat mercury removal

Tabel 5.2Adsorpsi merkuri oleh adsorben karbon aktif nano partikel terhadap volume gas

beberapa ukuran pori. Pori-pori suatu adsorben jugaakan memberikan tempat terjerapnya suatu molekuladsorbat. Berhasilnya suatu proses adsorpsi jugatergantung pada besarnya molekul adsorbat yangakan diserap dan tergantung pula pada jenis pori

pada adsorben. Telah diketahui bahwa jenis poriadsorben berdasarkan ukuran porinya terbagi atas3 jenis, yaitu mikropori, mesopori dan makropori.Mikropori berukuran kurang dari 2 nm, mesopori

berukuran antara 2 dan 50 nm, sedangkan makroporiberukuran lebih dari 50 nm.

Mercury merupakan unsur logam berat, dalamsusunan berkala terdapat pada golongan unsurtransisi dengan berat molekul 200,59 dan termasuk

NO Volume Gas (Liter) Konsentrasi Oultet Merkuri ( g/m3) Konsentrasi Merkuri yang Terserap ( g/m3)

1 11,830 1435 7911

2 44,015 771 8571

3 73,115 712 8630

4 82,130 657 8686

5 126,825 633 8710

6 175,810 616 8726

7 426,540 980 8367

8 549,700 1021 8320

9 634,335 1185 8159

10 920,000 9340 5088


28/63

19


logam dengan ukuran yang cukup besar. Agar logammercury dapat terjerap dalam pori-pori adsorben,

pori-pori adsorben haruslah memiliki ukuran mes-

opori dan makropori. Peranan ukuran pori karbonaktif sebagai adsorben juga akan sangat berpengaruhpada mudah tidaknya adsorbat (mercury) terdesorpsiatau terlepas kembali. Distribusi ukuran pori suatuadsorben juga akan mempengaruhi selektivitas ad-sorbent tersebut dalam meng-adsorpsi suatu molekul.Ukuran pori dari suatu porous material biasanya tidakseragam tetapi terdistribusi. Adsorben yang diharap-kan adalah adsorben yang dapat diregenerasi denganmudah, sehingga adsorbat yang terjerap tidak sulituntuk dipisahkan kembali.

Pengaruh milling pada adsorben (karbon aktif)adalah menghaluskan adsorben atau membuat ukuranadsorben menjadi lebih kecil sesuai dengan tujuanyang diharapkan. Dari hasil karakterisasi dengan alat

Particle Size Analyzer, hasil millingdari penelitianini diperoleh distribusi ukuran partikel adsorbenkarbon aktif dengan lama waktu milling20 jam dan50 jam milling. Distribusi ukuran partikel terdiri 10%, 50 % dan 90 %. Hasil pengukuran dengan mill-ing20 jam, diameter pori 10% = 198,7 nm, 50% =228,03 nm dan 90 %= 323,23 nm. Ukuran partikeladsorben karbon aktif dengan lama waktu milling50

jam, diameter pori 10% = 135,73 nm, 50% = 165,70nm dan 90 %= 239,13 nm.

Semakin kecil ukuran diameter pori adsorbenkarbon aktif, maka luas permukaan akan semakin

besar untuk volume yang sama. Dari data terlihatbahwa semakin lama waktu millingyang dilakukan,maka ukuran diameter karbon aktif nano semakinkecil, tetapi kemampuan penjerapannya semakin

besar terbukti dari hasil karakterisasi bilangan Iodinuntuk milling 50 jam lebih besar daripada milling 20

jam. Dari data hasil karakterisasi BET pun terbuktibahwa luas permukaan untuk milling 50 jam tanpaaktivasi lebih besar daripada milling 20 jam tanpaaktivasi. Jadi beberapa faktor yang mempengaruhimekanisme adsorpsi antara lain sifat fisika dan kimiaadsorben seperti luas permukaan, pori-pori, dan kom-

posisi kimia. Banyaknya adsorbat yang terjerap jugaditentukan oleh besarnya luas permukaan. Selain sifatfisika dan kimia adsorben, sifat fisika kimia adsorbat

juga berpengaruh, yaitu ukuran molekul, polaritasmolekul, komposisi kimia, konsentrasi adsorbat danlamanya proses adsorpsi tersebut berlangsung.

Perbesaran luas permukaan dapat dilakukan

dengan pengecilan ukuran partikel adsorben. Karena

dengan memiliki permukaan yang luas atau besarinteraksi yang terjadi dengan permukaan fluida yaituadsorpsi fisik yang melibatkan gaya van der Waals

akan semakin baik juga.C. Pengaruh Aktivasi Kimia terhadap Proses

Adsorpsi

Dalam proses adsorpsi, kapasitas penjerapan ter-gantung pula pada luas permukaan dan gugus aktif.Bila kapasitas adsorpsi masih sangat besar, sebagian

besar akan teradsorpsi dan terikat di permukaan,namun bila permukaan sudah jenuh atau mendekati

jenuh dengan adsorbat, dapat terjadi dua hal, yaituterbentuk lapisan adsorpsi kedua dan seterusnya di

atas adsorbat yang telah terikat di permukaan, gejalaini disebut adsorpsi multilayer atau tidak terbentuklapisan kedua dan seterusnya sehingga adsorbat yang

belum teradsorpsi berdifusi keluar pori dan kembalike arus fluida. Permukaan padatan yang kontakdengan suatu larutan cenderung untuk menghimpunlapisan dari molekul-molekul zat terlarut pada per-mukaannya akibat ketidakseimbangan gaya-gaya

pada permukaan.

Adsorpsi kimia menghasilkan pembentukanlapisan monomolekular adsorbat pada permukaanmelalui gaya-gaya dari valensi sisa dari molekul-molekul pada permukaan. Adsorpsi fisika diakibat-kan kondensasi molekular dalam kapiler-kapilerdari padatan. Secara umum, unsur-unsur dengan

berat molekul yang lebih besar akan lebih mudahdiadsorpsi. Ada dua metode adsorpsi, yaitu adsorpsisecara fisik (fisisorpsi) dan adsorpsi secara kimia(kimisorpsi). Kedua metode ini terjadi bila molekul-molekul dalam fluida diikat pada permukaan suatufase padat sebagai akibat dari gaya tarik-menarik

pada permukaan padatan (adsorben), mengatasenergi kinetik dari molekul-molekul kontaminan

dalam cairan (adsorbat). Bila gaya pengikatan padapermukaan merupakan gaya van der Waals, reak-sinya dapat balik, multilayer, dan tidak ada transferelektron, adsorpsinya disebut fisisorpsi. Bila gaya

pengikatannya merupakan interaksi kimiawi, artinyaterjadi rekonfigurasi dan transfer elektron antaraadsorbat dan adsorben, monolayer, dan reaksinyatidak dapat balik, maka peristiwa adsorpsinya disebutkimisorpsi.

Dalam penelitian ini, aktivasi kimia dilakukandengan menggunakan aktivator ZnCl

2. Peranan

ZnCl2 sebagai aktifator kimia sangatlah penting


29/63

20


karena selain dapat menghasilkan pori-pori baruyang mampu meningkatkan kemampuan adsorpsimerkuri, impregnasi ZnCl

2juga dapat menghasilkan

terbentuknya ikatan C-Cl dimana gugus Cl tersebutdapat mengikat merkuri (Hg) secara ikatan kimiamenjadi HgCl atau HgCl

2.

Impregnasi dengan ZnCl2

5 % dapat meningkat-kan jumlah adsorpsi Hgo secara signifikan walaupundari hasil pengujian BET, luas permukaan internaldan volume pori dari karbon aktif nano lebih kecilatau menurun jika dibandingkan dengan apabilakarbon aktif nano tidak diaktivasi dengan ZnCl

2.

Hal ini dikarenakan porositas internal tertutup oleh

molekul-molekul ZnCl2. Dengan adanya aktivatorkimia ZnCl2

terjadi kimisorpsi dimana elementalmerkuri berikatan dengan gugus Cl yang terimpreg-nasi pada adsorben karbon aktif. Sejumlah Hg0 yangteradsorpsi pada adsorben karbon aktif memiliki me-kanisme gabungan antara Fisisorpsi (Physisorption)dan Kimisorpsi (Chemisorption).

Untuk karbon aktif nano yang tidak diaktivasikimia, proses adsorpsinya memiliki mekanisme Fi-sisorpsi (Physisorption) dimana terjadi gaya van derWaals antara adsorbat (Hg0) dan adsorben (karbon

aktif nano). Mekanisme Kimisorpsi didasarkan padaikatan Hg0 pada Cl yang terimpregnasi pada karbonaktif nano. Selama impregnasi ZnCl

2tereduksi oleh

atom karbon dari karbon aktif nano dan sebagian Clmembentuk kompleks [ Cl

2-C

nH

xO

y] dengan rekasi

sebagai berikut:

Gugus fungsi Cl dalam mekanisme Kimisorpsiberlangsung dengan reaksi sebagai berikut:

Apabila konsentrasi Cl berlebih, Merkuri cende-rung akan mengikat 4 bilangan koordinasi sebagai:

o2

42 ][][2][ HgClClHgCl

Uji karakterisasi dengan alat SEM-EDX akanmendeteksi gugus fungsi Cl dan jumlah Cl yangterikat pada karbon aktif nano.

D. Hasil Karakterisasi Adsorben Karbon Aktif

Nano Partikel

Karakterisasi dilakukan setelah adsorben dibuatmenjadi nanopartikel dan pada saat sebelum dansetelah aktivasi adsorben dilakukan. Karakterisasiyang dilakukan meliputiParticle Size Analyzer(PSA)untuk mengetahui distribusi ukuran adsorben nano,Iodin number (Bil. Iodin) untuk mengetahui seberapa

besar penyerapan adsorben, luas permukaan (BET)untuk mengetahui luas permukaan dan volume poriadsorben, analisa SEM dan EDX untuk mengetahuimorfologi adsorben dan jumlah gugus klor yangterikat pada adsorben.

Hasil analisaParticle Size Analyzer(PSA) telah

membuktikan bahwa ukuran dari adsorben karbonyang di milling50 jam memiliki distribusi ukurandiameter (nm) 90 % adalah 239,1333 nm, ukurandiameter (nm) 10 % adalah 135,7333 nm sedangkanukuran adsorben yang dimilling20 jam memiliki dis-tribusi ukuran diameter (nm) 90 % adalah 323,2333nm, ukuran diameter (nm) 10 % adalah 198,7000 nm.Lamanya waktu millingakan berpengaruh langsung

pada distribusi ukuran dari adsorben, dimana millingyang dilakukan selama 50 jam memiliki ukuran di-ameter partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan

millingselama 20 jam.Hasil bilangan iodinnya menunjukkan bahwa

proses millingyang dilakukan selama 50 jam memi-liki kemampuan daya serap 36,10 % lebih besardibandingkan millingyang dilakukan selama 20

jam, yaitu 29,97 %. Setelah diaktivasi pada suhu700oC dan direndam dengan activator kimia ZnCl

2,

kemampuan daya serap karbon aktif nano 50 jammilling meningkat menjadi 46,12 %, sedangkankemampuan daya serap karbon aktif nano 20 jammillingmeningkat menjadi 44,78 %.

Hasil analisa BET untuk adsorben nano denganmilling 50 jam memiliki luas permukaan 280,96 m2/gdan milling 20 jam memiliki luas permukaan 264,84m2/g. Hasil analisa BET untuk adsorben yang diak-tivasi setelah milling justru mengalami penurunanluas permukaan.

Hasil karakterisasi dengan instrument SEM danEDX menjelaskan bahwa besarnya jumlah prosen-tasi Cl yang terbentuk atau terikat pada rantai C dariadsorben turut mempengaruhi besarnya kemampuanadsorben dalam menurunkan konsentrasi merkuri

(Hg) dalam gas.

][ 22 yxnyxn OHCClZnOHCZnCl o

eHgClClHg

daneHgClClHg

2][][2

2][][

20

0

o

o


30/63

21


E. Kinerja Adsorben Karbon Aktif Nano dalam

mengadsorpsi Merkuri

Kinerja alat hasil rancang bangun dilakukandengan mengacu pada standar merkuri (Hg) dengankonsentrasi awal 9.343 g/m3 . Alat rancang bangunadsorben nano partikel mercury removal dapat dilihat

pada gambar 5.5. Adsorben karbon aktif nano seba-gai media penyerap merkuri di coatingdahulu padasilinder pipa dengan panjang 15 cm dan diameternya1 inch, seperti pada gambar 5.6. Sejumlah silinder

pipa yang telah di coating adsorben dimasukkan kedalam adsorber merkuri yang terbuat dari bahan

steinlessteel. Laju alir gas akan terbaca diflow meterdan konsentrasi merkuri yang keluar dari outletakan

terserap dalam campuran larutan KMnO4 dan H2SO4.Larutan tersebut kemudian diukur dengan meng-gunakan instrument Lumec mercury analyzer Darihasil percobaan kinerja alat rancang bangun adsorbennano partikel merkuri removal, adsorben nano dengan

berat total 7,48 gram mampu menyerap konsentrasimerkuri (Hg) sebesar 9.032 g/m3 pada saat alirangas mencapai 354,4 liter (lihat gambar 5.9). Hal inimenunjukkan bahwa adsorben karbon aktif berukurannano sangat efektif dalam memisahkan merkuri (Hg)dari gas bumi dengan penyerapan optimal mencapai

96,67 %. Hasil pengujian kinerja alat rancang banguntersebut juga menunjukkan bahwa adsorben karbonaktif nano partikel pada kondisi percobaan tersebut

jenuh pada saat aliran gas mencapai 932 liter.

KESIMPULAN

1. Rata-rata ukuran adsorben karbon aktif (distribusi90%) dengan milling 20 jam adalah 323 nm.

2. Rata-rata ukuran adsorben karbon aktif (distribusi90 %) dengan milling 50 jam adalah 239 nm

3. Sejumlah Hg0 yang teradsorpsi pada adsorben

karbon aktif memiliki mekanisme gabunganantara Fisisorpsi (Physisorption) dan Kimisorpsi(Chemisorption). Untuk karbon aktif nano yangtidak diaktivasi kimia, proses adsorpsinya memi-liki mekanisme Fisisorpsi (Physisorption) dimanaterjadi gaya van der Waals antara adsorbat (Hg0)dan adsorben (karbon aktif nano). MekanismeKimisorpsi didasarkan pada ikatan Hg0 pada Clyang terimpregnasi pada karbon aktif nano.

4. Kinerja alat rancang bangun adsorben karbon

aktif nano partikel mampu menyerap kontaminanmercury (Hg) secara signifikan.

5. Konsentrasi mercury awal, sebelum diadsorp

oleh adsorben karbon aktif nano partikel terbuktimemiliki konsentrasi 9.343 g/m3

6. Pada volume aliran gas 354,435 liter, terjadiadsorpsi maksimum oleh adsorben nano partikelyaitu 9.032 g/m3

KEPUSTAKAAN

1. ASTM D 1510-03. Standard Test Method forDetermination of Carbon Black- Iodine Adsorp-tion Number

2. ASTM D 4607-94. Standard Test Method for

Determination of Iodine Number of ActivatedCarbon.

3. AWWA.1974.Standard for Granular Carbon.AWWA B604-74. Colorado.

4. Dasar- Dasar Aplikasi Karbon Aktif pada Indus-tri Gas Bumi, Workshop kerjasama PPPTMGBLEMIGAS dan Universitas Kristen WidyaMandala Surabaya.

5. HESSLER, J.W. 1951. Active Carbon. ChemicalPublishing Co Inc. Brooklyn.

6. JANKOWSKA, H., SWIATKOWSKI, ANDCHOMA, J. (1991). Active Carbon. Elis Hor-wood Ltd.

7. KIRK-OTHMER. 1964. Encyclopedia ofChemical Technology. Vol -4. Second Edition.USA.

8. Radisav D.Vidic, Control of Mercury Emissionsin Flue gases by Activated Carbon Adsorption,University of Pittsburgh, PA 15261.

9. Rong Yan; Yuen Ling Ng, Bench-Scale Ex-perimental Study on The Effect of Flue gas

Composition on Mercury Removal by Activatedcarbon Adsorption. Energy & Fuels 2003, 17,1528 1535.

10. SUDRAJAT, ENDANG. S. B. 1991. AktivasiArang Tempurung Kelapa Dengan MenggunakanSeng Klorida. Teknologi Indonesia Jilid XIV, No1 : 39-45.

11. QUANTACHROME CORPORATION. 2007.Novae Series High-Speed Surface Area & PoreSize Analyzers. Boynton Beach, USA.


31/63

22



32/63

23

PENINGKATAN PRODUKSI MINYAK DENGAN INJEKSI AIR LEMBARAN PUBLIKASI MINYAK dan GAS BUMI

EDWARD ML TOBING VOL. 46 NO. 1 , APRIL 2012: 23 - 33

Peningkatan Produksi Minyak dengan

Injeksi Air pada Lapangan Minyak QEdward ML TobingPeneliti Madya pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi LEMIGAS

Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan

Telepon: 62-21-7394422, Fax: 62-21-7246150

Teregistrasi I tanggal 05 April 2012; Diterima setelah perbaikan tanggal 27 April 2012

Disetujui terbit tanggal : 30 April 2012

S A R I

Lapangan minyak Q saat ini termasuk kategori lapangan tua karena sudah dieksploitasisejak tahun 1954. Seiring dengan berjalannya waktu, produksi minyak semakin menurun karena

tenaga dorong gas terlarut dan tekanan yang semakin rendah, serta tidak adanya usahapressure

maintenance. Salah satu teknologi yang dapat meningkatkan produksi minyak dari lapangan ini

adalah melalui injeksi air, yang terlebih dahulu dilakukan screening terhadap aspek geologi dan

reservoir sehingga layak untuk diterapkan.

Tujuan utama penelitian ini adalah mempelajari pengaruh injeksi air terhadap potensi pe-

nambahan perolehan minyak, melalui uji sensitivitas beberapa parameter, termasuk rencana

re-opening sumur minyak, yang kemudian dikembangkan dalam 5 (lima) skenario. Metodologi

yang digunakan dalam penelitian ini adalah pemodelan simulasi reservoir. Perkiraan hasil yang

optimum diperoleh dari Skenario-V dengan kombinasi sumur injeksi peripheral dan pola seven-

spot, serta laju alir injeksi air sebesar 100 m3/hari/sumur dan re-opening 4 (empat) sumur produksi.Tambahan recovery factorsebesar 29.11 % dengan

teori bet.pdf

Documents