Praktikal 1 Sce 3103

NOR HANANI BINTI SAAID (700310-02-5674)PPG SCE B 0611/2434 2012

AMALI 1: BAHAN API

TUJUAN : Menyiasat Penyulingan Berperingkat Petroleum

TEORI

Bahan api adalah apa saja bahan yang dibakar atau diolah untuk mendapatkan

tenaga bagi memanaskan dan menggerakkan objek. Bahan api membebaskan

tenaga melalui tindakbalas kimia seperti pembakaran atau cara nuklear. Sifat penting

dalam penggunaan bahan api ialah tenaga yang disimpan hanya akan dikeluarkan

apabila diperlukan dan dikawal supaya boleh dimanfaatkan untuk penghasilan kerja.

Contohnya metana, petrol, minyak.

Semua hidupan berasaskan karbon daripada mikroorganisme haiwan dan tumbuhan

bergantung kepada bahan api sebagai sumber tenaga mereka. Sel-sel mereka yang

terlibat dalam proses enzim-pengantara kimia yang dipanggil metabolism

menukarkan tenaga dari makanan atau cahaya ke dalam bentuk yang boleh

digunakan untuk mengekalkan kehidupan.

Bahan api fosil tidak boleh diperbaharui. Arang, minyak, dan gas asli adalah semua

jenis bahan api fosil. Petroleum adalah bahan api fosil. Ia dikenali sebagai minyak

mentah, atau "emas hitam". Ia terbentuk daripada sisa-sisa tumbuhan dan haiwan

yang mati berjuta-juta tahun yang lalu, dikebumikan di bawah beribu-ribu kaki

sedimen. Campuran organik menjalani haba dan tekanan yang melampau dan kimia

berubah dalam sebatian hidrokarbon.

Sifat- sifat bahan api

Ciri-ciri Peringkat pelbagai bahan api:

i. Warna pecahan bergantung kepada saiz molekul yang dikandungi.

ii. Apabila molekul menjadi lebih kecil, warna pecahan menjadi lebih cerah, daripada

perang gelap kepada coklat muda, oren / kuning dan jernih.

SCE 3103 - LAPORAN AMALI 1 (BAHAN API) 1


Penurunan saiz molekul

Komposisi sebenar minyak mentah bergantung kepada dari dunia mana minyak itu

diperolehi. Minyak mentah dari Laut Utara adalah minyak 'ringan' kerana ia

mengandungi sejumlah besar molekul kecil dan jadi sebahagian besar pecahan

ringan. Minyak mentah dari Arab Saudi adalah minyak 'berat' kerana ia

mengandungi sejumlah besar molekul besar dan jadi sebahagian besar pecahan

berat.

Minyak mentah (petroleum)

Petroleum merupakan salah satu sumber asli hidrokarbon. Hidrokarbon ialah

sebatian organik yang paling ringkas iaitu terdiri daripada unsur-unsur karbon dan

hidrogen sahaja. Walaupun hidrokarbon mengandungi dua unsur sahaja tetapi

unsur-unsur ini boleh dihubung dengan banyak cara seperti atom-atom karbon

dihubungkan bagi membentuk rantai linear, bercabang atau gelang. Sumber utama

hidrokarbon ialah petroleum atau minyak mentah. Minyak mentah dipercayai

terbentuk daripada saki-baki organisma hidup. Bahan organik ini ditukarkan kepada

minyak mentah atau gas asli pada suhu dan tekanan tinggi. Sumber asli hidrokarbon

yang lain ialah arang dan gas asli.

Minyak mentah atau petroleum, adalah campuran kompleks karbon dan hydrogen

(hidrokarbon), yang wujud sebagai suatu cecair di dalam kerak bumi. Minyak

mentah mempunyai banyak komposisi . Ada yang hitam, tebal dan seperti tar

manakala minyak mentah lain berwarna cerah dan lebih nipis. Karbon dan

hydrogen dalam minyak mentah dikatakan berasal dari tinggalan organisma

mikroskopik laut yang didepositkan di bawah laut dan lautan dan telah berubah pada

suhu tinggi dan tekanan ke dalam minyak mentah dan gas asli.

Minyak dan gas ini berpindah ke atas melalui batu berliang, kerana ia adalah

kurang tumpat daripada air yang mengisi liang. Minyak dan gas terperangkap oleh

lapisan batuan tidak telap di mana mereka tidak boleh mengalir. Beberapa jenis

minyak dan gas"terperangkap" mewujudkan kubah biasa yang dibentuk oleh batu-

batu sedimen yang berlipat. Minyak mentah diperolehi secara

menggerudi lubang ke dalam batuan reserbor (batu pasir, batu kapur dan lain-

lain) dan dipam keluar.



Produk yang dihasilkan daripada petroleum

1. Pelbagai jenis bahan api (petrol, minyak tanah, bahan api jet, pemanasan dan

memasak bahan api, propana, diesel bahan api)

2. Pelarut seperti yang digunakan dalam cat, lakuer, dan dakwat percetakan.

3. pelincir minyak dan gris untuk enjin kereta dan jentera lain

4. Petroleum (atau parafin) lilin yang digunakan dalam pembuatan gula-gula,

pembungkusan, lilin, mancis, dan penggilap

5. petrolatum (jeli petroleum) kadang-kadang dicampurkan dengan lilin paraffin

dalam produk perubatan dan kelengkapan tandas.

6. Asphalt yang digunakan untuk merintis jalan raya dan lapangan terbang,

terusan dan takungan permukaan, dan untuk membuat bahan-bahan

bumbung dan pengalas lantai

7. Petroleum kok digunakan sebagai bahan mentah bagi karbon dangrafit

produk, termasuk elektrod relau dan pelapik, dan anodesyang digunakan

dalam pengeluaran aluminium.

8. Petroleum feedstocks digunakan sebagai bahan mentah kimia yang berasal

dari petroleum terutamanya untuk pengeluaran bahan kimia, getah sintetik,

dan pelbagai plastik.

Minyak mentah tidak boleh digunakan dalam keadaan semulajadi. Ia akan dihantar

ke kilang penapis minyak, di mana ia dipisahkan kepada campuran yang mudah.

Petroleum yang ditapis adalah kebanyakannya terdiri daripada campuran pelbagai

hidrokarbon (sebatian yang terdiri daripada atom karbon dan hidrogen)

Sebelum minyak mentah boleh digunakan, ia mesti terlebih dahulu dipisahkan

secara berperingkat-peringkat. . Proses ini dikenali sebagai penyulingan

berperingkat. Setiap peringkat mengandungi campuran molekul hidrokarbon

yang berlainan tetapi mempunyai saiz yang sama dengan ciri-ciri yang sama.

Molekul yang sangat besar boleh dibahagikan kepada molekul yang lebih kecil yang

lebih berguna. Proses ini dipanggil keretakan pemangkin (catalytic cracking)



Penyulingan berperingkat

Penyulingan berperingkat adalah proses yang menggunakan takat didih untuk

mengasingkan petroleum kepada campuran beberapa pecahan. Pecahan- pecahan

petroleum adalah hidrokarbon iaitu sebatian yang mengandungi elemen hydrogen

dan karbon. Mereka adalah sebatian organik, kerana semua sebatian organik

mengandungi karbon.

Penyulingan berperingkat adalah pemisahan campuran ke dalam bahagian-bahagian

komponen, atau pecahan, seperti dalam memisahkan sebatian kimia oleh takat didih

mereka dengan memanaskan suhu di mana pecahan beberapa kompaun akan

menyejat. Ia adalah jenis khas penyulingan. Pada amnya, ia mendidih komponen

bahagian di kurang daripada 25 ° C daripada satu sama lain di bawah tekanan satu

atmosfera (atm). Jika perbezaan dalam takat didih adalah lebih besar daripada 25°C,

penyulingan mudah digunakan.

Sebuah kilang penapis minyak adalah tumbuhan proses industri di mana minyak

mentah diproses dan diperhalusi ke dalam produk petroleum yang lebih berguna,



seperti petrol, minyak diesel, asfalt, minyak pemanas, minyak tanah dan gas

petroleum cecair untuk memisahkan minyak mentah kepada bahan yang berguna

(atau pecahan) mempunyai hidrokarbon yang berbeza titik yang berbeza mendidih.

Petroleum mentah dipanaskan dan berubah menjadi gas. Gas melalui turus

penyulingan yang menjadi sejuk sebagai kenaikan ketinggian.

Apabila sebatian dalam keadaan gas menyejuk di bawah takat didih, ia memeluwap

ke dalam cecair. Cecair boleh dilukis turus penyulingan pada ketinggian pelbagai.

Walaupun semua pecahan petroleum mendapati penggunaan, permintaan yang

paling besar adalah untuk petrol. Satu tong petroleum mentah mengandungi hanya

25-35% petrol. Permintaan pengangkutan memerlukan lebih daripada 50% minyak

mentah akan ditukarkan kepada gasolin. Untuk memenuhi permintaan ini beberapa

pecahan petroleum mesti ditukar kepada gasolin. Ini boleh dilakukan dengan "retak" -

memecahkan molekul besar minyak pemanas berat; "pembaharuan" - mengubah

struktur molekul molekul petrol berkualiti rendah; atau "pempolimeran" - membentuk

molekul yang lebih panjang daripada yang lebih kecil.

Keretakan ini sentiasa dilakukan dalam ketiadaan udara. Kaedah retak termasuk

Cracking Haba, Cracking Stim, keretakan bermangkin dan Hidro-retak. Semasa retak

terma, pada suhu suhu 500'C dan tekanan sebanyak kira-kira 3000 kPa, molekul

alkana besar melanggar down.This yang merupakan salah satu kaedah retak

pertama yang digunakan. Hari ini kaedah yang lebih cekap telah

dibangunkan. Semasa Pemecahan stim, alkana dicampur dengan stim yang

dipanaskan untuk 900oC. Produk yang kaedah ini menghasilkan alkena yang

banyak. Kaedah yang paling biasa digunakan dalam penapisan minyak adalah



keretakan bermangkin.Sebagai molekul alkana lulus lebih pemangkin, keretakan

berlaku.Akhir sekali, keretakan Hydro, ini adalah satu kaedah baru yang

menggunakan hidrogen dan pemangkin pada suhu sekitar 250 dan tekanan 1000

kPa. Kaedah ini menghasilkan petrol berkualiti tinggi.Sekali keretakan lengkapkan

produk yang berbeza boleh dipisahkan menggunakan penyulingan pecahan.

Penyulingan berperingkat memisahkan komponen minyak mentah yang berbeza

dengan menggunakan sifat fizikal takat didih. Pemisahan ini dilakukan oleh

pemanasan, penyejukan dan memeluwap .takat didih mengubah cecair kepada

gas (wap) pada tekanan atmosfera yang normal. Bahan-bahan yang berbeza

mempunyai takat didih yang berbeza. Dalam eksperimen ini, kita akan menentukan

beberapa sifat campuran cecair, sebagai simulasi minyak mentah. Kita akan

menyuling campuran dan mengkaji sifat-sifat pecahan yang terhasil untuk

melihat sama ada kita akan berjaya dalam mengasingkan cecair yang dibuat

daripada campuran asal.

Petroleum dari kerak bumi hanya boleh digunakan selepas mengalami proses

pengasingan kepada komponen-komponen hidrokarbonnya. Petroleum juga terdiri

daripada campuran hidrokarbon yang mempunyai saiz molekul yang berbeza.

Penyulingan berperingkat merupakan satu cara untuk mengasingkan cecair-cecair

yang berlainan di dalam satu campuran yang mempunyai takat didih yang berbeza.

Bagi mendapatkan pengasingan yang sempurna, julat perbezaan suhu mestilah

besar. Petroleum mentah yang merupakan cecair yang pekat, hitam, melekit dan

likat dipanaskan di dalam relau pada suhu 400oC. Wap yang terhasil dilalukan

melalui turus penyulingan untuk mengumpulkan pelbagai pecahan. Pecahan yang

berbeza terkondensasi dan dikumpulkan pada ketinggian turus yang berbeza

mengikut takat didih pecahan. Sebatian-sebatian yang mempunyai rangkaian karbon

yang pendek akan mendidih terlebih dahulu kerana takat didihnya yang rendah.

Setiap pecahan yang terkumpul mempunyai kegunaan dan sifat-sifatnya yang

tersendiri. Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin likat, gelap, sukar menyala

dan terbakar dengan lebih berjelaga.

BAHAN / RADAS:



Petroleum, anti-bumping granul (serpihan porselin), kertas turas, kaki retort,

termometer (-10 - 360 º C), kelalang penyulingan, kondenser Liebig, kelalang kon,

kasa dawai, tungku kaki tiga, piring kaca dan penunu Bunsen .

PROSEDUR:

A. Penyulingan berperingkat Petroleum

1. Radas disediakan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

2. Petroleum dipanaskan perlahan-lahan dalam kelalang penyulingan.

3. Pecahan pertama petroleum dikumpulkan pada suhu 30 - 80 º C.

4. Pemanasan dan pengumpulan penyulingan diteruskan dalam termos kon

berasingan dan berbeza julat suhu pada 80 - 120 º C, 120 - 160 º C dan 160 -

200ºC.

B. Ciri-ciri pelbagai Penyulingan



5. Warna setiap penyulingan diperhatikan.

6. Kelikatan penyulingan diperhatikan dengan mencondongkan kelalang kon.

7. Setiap hasil penyulingan dituangkan sedikit ke dalam piring , disejat dan

dipanaskan.Warna nyalaan dan jelaga yang dihasilkan diperhatikan.

8. Pemerhatian direkodkan.

HIPOTESIS

Semakin tinggi suhu, semakin likat hasil penyulingan.

Semakin tinggi suhu, semakin sukar pecahan terbakar.

Semakin tinggi suhu, semakin gelap warna pecahan hasil penyulingan.

PEMBOLEHUBAH

(a) malar: jenis minyak mentah

(b) manipulasi: julat suhu

(c) bergerak-balas: warna, kelikatan dan kebolehbakaran pecahan/hasil penyulingan.

KEPUTUSAN

Pecahan Julat

Suhu (oC)

Warna Kelikatan Kebolehbakaran

1 30 - 80 Tidak berwarna Tidak likat Sangat tinggi

(Mudah terbakar)

2 80 -120 Kuning muda Likat sedikit Tinggi

(Mudah terbakar

dengan sedikit

jelaga)

3 120 -160 Kuning Agak likat Rendah

(Susah terbakar-

banyak jelaga)

4 160 -200 Perang Likat Sangat rendah



Tidak terbakar-

banyak jelaga)

PEMERHATIAN

Rajah 2 – warna dan kelikatan

Rajah 3- jumlah jelaga yang dihasilkan


Kuning muda dan sedikit likat

Tidak berwarna dan tidak likat

Mudah terbakar dengan sedikit jelaga

Mudah terbakar tanpa jelaga


Rajah 4- masa yang diambil untuk

terbakar

Rajah 5- jumlah jelaga yang dapat

dikesan.

PERBINCANGAN

1. Petroleum terdiri daripada campuran hidrokarbon yang mempunyai saiz

molekul dan takat didih yang berbeza-beza.

2. Melalui eksperimen yang telah dijalankan, dapat dilihat bahawa pecahan 4

mempunyai takat didih yang lebih tinggi kerana hidrokarbon yang terkandung

dalam pecahan tersebut mempunyai saiz molekul yang lebih besar. Pecahan

1 pula mempunyai takat didih yang paling rendah kerana mempunyai saiz

molekul hidrokarbon yang lebih kecil. Daya tarikan antara molekul turut

bertambah dengan pertambahan saiz molekul. Dapat disimpulkan bahawa

saiz molekul hidrokarbon bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4.

3. Kelikatan juga bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4 kerana daya

tarikan antara molekul juga bertambah apabila saiz molekul bertambah dan

akan menyebabkan molekul sukar untuk menggelongsor di atas satu sama

lain.

4. Molekul hidrokarbon dalam setiap pecahan adalah molekul kovalen yang tidak

berkutub. Oleh itu, hidrokarbon dalam semua pecahan tidak larut dalam air

yang bersifat berkutub.

5. Apabila hasil penyulingan dibakar, jelaga yang terhasil semakin bertambah

daripada pecahan 1 ke pecahan 4. Pertambahan kejelagaan nyalaan ini

kerana bilangan karbon per molekul hidrokarbon bertambah.

6. Sebagai langkah berjaga-jaga, aliran air dalam kondenser Leibig hendaklah

dialirkan terlebih dahulu sebelum penunu Bunsen dinyalakan. Hal ini bagi

menyejukkan wap panas yang terhasil dan menyebabkannya terkondensasi

dan dapat dikumpulkan sebagai hasil penyulingan.


Menghasilkan banyak jelaga

Menghasilkan sedikit jelagaTerbakar

lamaTerbakar sekejap


7. Selain itu, setiap sambungan alat radas hendaklah dipastikan ketat bagi

memastikan pendidihan berjalan lancar dan tiada wap yang terbebas keluar.

8. Serpihan porselin digunakan sebagai pencegah hentakan dalam kelalang

penyulingan bagi mengelakkan petroleum daripada melompat masuk ke

dalam salur pengantar apabila dididihkan.

KESIMPULAN

Semakin tinggi suhu, semakin bertambah kelikatan, semakin sukar kebolehbakaran,

kejelagaan nyalaan bertambah dan warna juga semakin bertambah gelap. Hipotesis

diterima.

SOALAN

1. Bincangkan kemudahbakaran penyulingan berperingkat petroleum.

Semakin tinggi suhu petroleum, semakin berkurang kebolehbakarannya

2. Bincangkan hubungan antara takat didih penyulingan berperingkat dengan:

a. warna penyulingan :

semakin tinggi takat didih, semakin gelap warna penyulingan

b. kelikatan penyulingan:

semakin tinggi takat didih, semakin bertambah kelikatan penyulingan.

c. jumlah jelaga yang dihasilkan oleh penyulingan :

semakin tinggi takat didih, semakin banyak jumlah jelaga yang dihasilkan

oleh penyulingan.

3. Pecahan X mempunyai formula C6H14. Ramalkan warna, kelikatan dan jumlah

jelaga yang dihasilkan oleh X.



Pecahan X

Julat suhu 80 ° C - 120° C

Warna kekuningan

Kelikatan Sangat rendah ( sedikit

jelaga)

Jumlah jelaga

yang dihasilkan

sedikit jelaga

4. Tulis persamaan kimia seimbang untuk mewakili pembakaran petrol (C8H18).

2C8H18 + 25O2 16CO2 + 18H2O

5. Pembakaran yang tidak lengkap keputusan petrol dalam pelepasan gas-gas

beracun seperti karbon monoksida dan nitrik oksida. Tulis persamaan kimia

seimbang untuk mewakili yang tidak lengkap pembakaran petrol (C8H18).

C8H18 + O2 CO2 + H2O

6. Apakah biodiesel?

Biodiesel ialah bahan api diesel yang berasaskan minyak sayuran atau lemak

haiwan yang terdiri daripada rantaian panjang alkil (metil,propil atau etil) ester.

Biodiesel biasanya dihasilkan melalui tindakbalas kimia lipid seperti minyak

sayuran, lemak haiwan dan alkohol. Sebagai contoh, minyak sawit

ditindakbalaskan dengan methanol dengan kehadiran mangkin untuk

menghasilkan biodiesel. Istilah “biodiesel” adalah piawai sebagai mono-

alkil-ester di Amerika Syarikat. Biodiesel kerap digunakan dalam enjin sama

ada secara sendiri atau digabungkan dengan petrodiesel.

7. Apakah kelebihan menggunakan biodiesel berbanding dengan bahan api

petroleum?

Ketika biodiesel dibakar, ianya menghasilkan signifikan output karbon yang

minimum dan racun pada tahap yang paling rendah. Ini menyebabkan biofuel

menjadi bahan alternatif yang lebih selamat untuk memelihara atmosfera



disamping menurunkan kadar pencemaran udara. Pada waktu yang sama,

biofuel juga lebih bersifat mesra alam dan dapat mengurangkan pembebasan

gas rumah kaca jika dibandingkan dengan bahan bakar yang biasa digunakan

pada pengangkutan konvensional


Praktikal 1 Sce 3103

Documents

Transcript of Praktikal 1 Sce 3103