Dokumen tersebut membahas tentang teknologi pengolahan minyak lumas, mulai dari penjelasan tentang minyak dasar mineral dan sintetis, tahapan pengolahan minyak dasar mineral secara konvensional dan katalitik, serta karakteristik beberapa jenis minyak lumas seperti PAO, ester fosfat, dan poliester."

1. TEKNOLOGI PENGOLAHAN
MINYAK LUMAS
Oleh
Ir. EKO KISWANTO SE

2. APA MINYAK LUMAS ?
Minyak dasar (base oil) + Additif 
Viscosity modifiers

Dispersants
Minyak dasar mineral

Detergents
Hasil fraksionasi minyak bumi
campuran parafinik, naftenik, 
Antirust additives
aromatik(C20-C45), mengandung 
Bearing corrosion inhibitors
sedikit N, S, O

Viscosity modifiers
Minyak dasar Sintetis 
Pour point depresants
- PAO 
Antifoam agents

Friction modifiers

Antiwear

Antioxidants
Memperbaiki kinerja minyak dasar

3. Diagram Alir Disederhanakan
Proses Pengolahan Minyak Dasar Mineral
GAS
Reforming Alkilasi
BENSIN
BB PESAWAT JET
Desulfursisasi
MINYAK TANAH
Minyak
mentah MINYAK SOLAR
Distilasi Perengkahan GAS OIL
atmosfer katalitik
PELUMAS
Isomerisasi SINTETIK
Ekstraksi Dewaxing Hidrotreating
Distilasi PELUMAS
vakum MINERAL
Aromat Lilin ASPAL
Deasphating
FUEL OIL

4. CRUDE OIL COMPONENT
Typical Hydrocarbon Configurations
H H H H
H | | | |
| H- C- C-C- C-H
H- C- H I I I I
| H HH H
H N-Butane
Methane (a normal paraffin)

5. TAHAP-TAHAP PENGOLAHAN BASE OIL
(KONVENSIONAL)
ATMOSPHERE • Pemisahan komponen titik didih
DISTILLATIO
N rendah seperti : gasoline, jet fuel,
diesel
Vacuum • Mendapatkan komponen minyak
lumas (base oil viscosity grades)
DISTILLATIO • Menghilangkan senyawa aromatik
N
dan polar
DISTILLATIO
N • Memperbaiki fluiditas suhu rendah
DISTILLATIO • Memperbaiki warna stabilitas
N
oksidasi dan stabilitas panas

6. HYDROFINISHING
TAHAPAN TERAKHIR PROSES PENGOLAHAN
REAKSI KIMIA MENGGUNAKAN H2
SUHU : 250-350 C
TEKANAN : 20-60 Bar
KATALIS : Co, Mo, Alumina
Menghilangkan • YANG DIPERBAIKI
ORGANONITROGEN • WARNA
Mempertahankan • KESTABILAN OKSIDASI
ORGANOSULFUR • DEMULSIFIKASI
• SIFAT INSULASI LISTRIK

7. KARAKTERISTIK BEBERAPA HIDROKARBON
(KOMOPEN MINYAK DASAR MINERAL)
Hidrokarbon Viscositas Index ViscositasStabilitasi Oksidasi Titik Tuang
N-parafin Tinggi sangat tinggi baik tinggi
I-parafin sedikit cabang Tinggi tinggi baik sedang
I-parafin banyak cabang Tinggi tinggi baik rendah
Naften alkil pendek Sangat tinggi Rendah-sedang baik rendah
Naftena alkil panjang Sangat tinggi tinggi baik rendah
Aromat alkil pendek Sangat tinggi Rendah-sedang jelek variasi
Aromat alkil panjang Sangat tinggi tinggi baik rendah

8. CATALYTIC HYDROCRACKING
Severe condition
HIDROGENASI, aromatik dan unsaturated
RING-OPENING, terutama multi ring
CRACKING, molekul besar dipecah ke kecil
ISOMERISASI, alkana lurus kealkana cabang
DESULFURISASI, kurang belerang
DENITROGENASI, hilangkan organonitrogen
REORGANISASI INTERMEDIATE
Proses diletakkan pada tahapan sebelum
PROSES EKTRAKSI

9. CATALYTIC HYDROCRAKING
Severe condition process
SUHU : 350-420 C
TEKANAN : 100-180 Bar
KATALIS : Co, Mo, W, Ni, Alumina, silica-alumina
Base oil yang dihasilkan melalui proses
PERENGKAHAN Katalitik Proses mutunya lebih baik
INDEX VISCOSITAS TINGGI
VOLATILITAS RENDAH
Proses ektraksi hanya untukmenghilangkan sedikit poly

10. CATALYTIC HYDROCRACKING
H2
HYDRO- DISTIL
CRACKE ASI
R
Vaccum gas
FINISHING
EKSTRAK
DEWAXIN
oil
Lub oil
SI
G

11. Wax Isomerization
Severe condition process
SUHU : 350-420 C
TEKANAN : 100-180 Bar
KATALIS : Co, Mo, W, Ni, Alumina, silica-alumina
H2
REAKTOR
ISOMERISASI DISTILASI
Wax feedstok
DEWAXING Lub Oil

12. CATALYTIC DE-WAXING
Severe condition process
SUHU : 350-420°C
TEKANAN : 100-180 Bar
KATALIS : Pd, Pt.
(zeolite, silicalite)
Pori : 5-7 Angstrom
H2
CATALYTIC
DEWAXING
MOLECULAR
SIEVE
LUB OIL
Hanya alkana rantai lurus yang bisa lewat

13. PERBANDINGAN BASE OIL
Solvent Hydro Wax PAO
refined craked isomerized
Viscosity @100 5.2 5.6 5.0 5.8
(cSt)
Viscosity index 98 125 146 137
Pour point (C) -15 -15 -18 -60

14. REAKSI2 PADA TEKNOLOGI PROSES
PELUMAS SINTETIK
Radikal
OLIGOMERSASI Kation
OLIGOMER
MONOMER
POLIMERISASI
POLIMER
Asam
Basa
ESTERIFIKASI ALKOHOL+ASAM ESTER

15. PROSES OLIGOMERISASI
PADA PEMBUATAN PAO
RADIKAL KATIONIK
ZIEGLER :
TERMAL Triethyl aluminium/titanium tetrachloride
Alkyl aluminium halide/alkoxidde zirconium
halide
Complex diisobuthyl aluminium
chloride/dietoxychloro vanadate
INISIATOR RADIKAL
FRIEDEL CRAFT
Benzoil peroxide
A1C13, BF3
Di-tertiary butyl
(ETHYLACETATE, POLYHIDRIC ALCOHOL AS
peroxide CO CATALYST)

16. MINYAK DASAR SINTETIK
PAO(Polyalphaolefins)
Produk reaksi polimerisasi dari monomer menjadi polimer tinggi
Yang memenuhi sifat yang direncanakan, yaitu
Catalyst
RCH=CH2 Mixture of (C10H20)x isomers
1-Decene Where x is 2,3,4,5, etc.

17. KarakteristikPAO
• Tetap perform pada daerah suhu yang lebar.
• Cairan murni
• Fluiditas suhu lebih baik dibandingkan dengan MO yang sama viscosity.
• VI tinggi dan tahan terhadap gesekan (shearing).
• Ketahanan oksidasi tinggi
• Sedikit deposit
• Tahan terhadap reaksi dengan air dibandingkan dengan MO dan minyak sintetik.
• Kompatibel dengan minyak mineral.
• Kelemahan : Kurang melarutkan aditif, cenderung mengkerutkan seal, dapat diatasi dengan
menambahkan sedikit ester-based fluid..

18. PERBANDINGAN PAO DAN MO
PAO4 100N Oil* PAO6 200N Oil*
Viscosity, cSt @100°C 3.9 4.1 5.9 6.3
Viscosity, cSt @40°C 16.9 20.2 30.5 40.8
Viscosity, cSt@-40°C 2420 solid
Viscosity Index
Pour Point, °C
*Solvent refined mineral base oil
Noack Volatility, Wt.%

19. MINERAL OIL SYNTHETIC OIL (PAO)
• Campuran molekul berbeda ukuran, • Seragam, sesuai struktur rancangan
bentuk, performa/kualitas pelumasn.
• Karakteristik performa spesifik
• Berbeda stabilitas, laju dekomposisi. meningkatkan
kualitas pelumasan.

20. SYNTHETIC OIL
MAYOR MARKETS MINOR MARKETS,
• Polyalphaolefins, • Silicones and
• Dibasic acid asters, • Silicate esters,
• Neopolyol esters, • Fluorosilicones,
• Polyalkylene glycols, • Polyphenyl ethers,
• Phosphate esters, • Chlorotrifluoroethylene (CTFE)
• Dialkylbenzenes, • Perfluoropolyphenyl ethers (PEPE).
• polybutenes

21. ALKYLATED AROMATICS
• Sifat dari alkilbenzena sangat bervariasi, tergantung dari
struktur kimianya, namun sifatnya yang menonjol adalah
memiliki titik tuang sangat rendah (-40).
• Sifat lain adalah Viscositas index tinggi (100), bebas lilin, dan
adanya cincin aromat memberikan sifat cukup polar dan daya
larut (solvent power) baik.

22. ALKYLATED AROMATICS
• Sintesa : reaksi FRIEDEL CRAFT
• Katalis : A1C13 anhydrous
BENZENE + ALKIL ALKYL
BENZENE
Panjangn 10 sampai 14
karbon

23. PIB (POLYISOBUTYLENE)
• Sintesa : reaksi POLIMERISASI isobutylene.
• Katalis : AICI3/HCL atau BF3/Methanol.
POLY
Isobutylene ISOBUTYLENE
Sifat baik : LOW DEPOSIT

24. PAG (POLYGLYCOL)
• Sintesa : reaksi POLIMERISASI alkylene oxide atau oxirane atau epoxide
• Katalis : Nahidroksida, tertier amine
Polyalkylene glykol
Alkilen oksida Atau polieter

25. PAG (POLYGLYCOL)
• Sifat : terdekomposisi sempurna menjadi gas pada oksidasi tinggi, (sedikit sludge
dan deposit diruang bakar).
• Water solubility, stabilitas kurang baik, konduktivitas termal bagus, tidak
kompatibel dengan minyak mineral, bereaksi terhadap cat, seal swelling rendah.
• Aplikasi : Brake fluid, fire resistant fluid.

26. POLYOL ESTER
Catalyst Ox
RCH=CH2+H2+CO RCH2CH2CHO RCH2CH2COOH
1-Hexene Heptaldehyde Heptanoic Acid
CH2OH
I O
4 RCH2CH2COOH+HOCH2-C-CH2OH II
Heptanoic Acid I C[CH2OCR]4-4H2O
CH2OH
Pentaerythritol Pentaerythritol Tetraester

27. POLYOL ESTERS AND AVAILABLE ACIDS
Common Alcohols # of Ester Groups
Family Available Acids
Valeric (nC5)
Neopentyl Glycol 2 NPG Isopentanoic (iC5)
Hexanoic (nC6)
Trimethylolpropane 3 TMP Heptanoic (nC7)
Octanoic (nC8)
Isooctanoic (iC8)
Pentaerythritol 4 PE 2-Ethilhexanioc (2EH)
Pelargonic (nC9)
DiPentaerythritol 6 DiPE Isononanoic (iC9)
Decanoic (nC10)

28. DIESTER OIL
DIESTER TYPES AND AVAILABLE ALCOHOLS
No. of
Common Acids Carbons Ester Family Available Alcohols
Adipic 6 Adipates N-octyl
Azaleic 9 Azelates isooctyl
Sebacic 10 Sebacates 2-Ethylhexyl
Dodecanedioic 12 Dodecanedioates isononyl
Phthalic 8 Phthalates isodecyl
Dimer 36 Dimerates tridecyl

29. EFFECT GUGUS ESTER
1. Volatility :
Polaritas gugus ester menyebabkan tarik menarik antar molekul, lebih banyak energi untuk
berubah dari cair ke gas
2. Lubricity :
Polaritas gugus ester menyebabkan molekul ester tertarik kepermukaan metal, membentuk
lapisan tipis.
3. Detergency/Dispersency :
Polaritas gugus ester menjadikan molekul ester baik sebagai solvents dan dispersants, dan
mendispersikan minyak yang terdegradasi.
4. Biodegradability :
Gugus ester stanil terhadap oxidative dan thermal breakdown, namun mudah diserang oleh
microba.

30. ESTER FOSFAT
• Sintesa : ESTERIFIKASI fosfor oksiklorida dan alkohol atau fenol.
3ROH+POC13 OP(OR)3+HC1

31. ESTER FOSFAT
• Sifat menonjol : tahan-api (fire rersistant) dibandingkan mineral oil.
• Viscositas indexnya rendah, walaupun memiliki titik tuang rendah (-25°C
sampai 5°C) dan volatilitas rendah.
• Ester fosfat bereaksi terhadap cat dan menyebabkan swelling pada
beberapa seal.

32. Max Service T°C. Pour point
Mineral oil 90-120 0 to -60
Synthetic hydrocarbons
Poly (alphaolefins) 170-230 -20 to -60
Alkylated Aromatics
Polybutenes
Polyesters Carboxylic acid ester 170-180 -50 to -80
Neopentylpolyol ester
Phosphate esters 150-170 -10 to -60
Polyether Aliphatic polyether (PAG) 160-170 -30 to -60
Polyphenyl ether 310-370 +20 to -20
Perfluoroalkylpolyethers 280-340 -20 to -75
Halogen hydrocarbon
Chlorotrifluoroethylene
Containing silicone
Silicones
Silahydrocarbons 170-230 -5 to -45
Other Dialkylcarbonates

33. °C -75 -50 -25 0 100 150 200 250 300 350
°F -103 -58 -13 32 212 302 392 482 572 662
Mineral oil
Di-Esters
Perfluorinated Aliphatic Ethers (PFAE)
Phosphate Ester
Polyalphaolefins (PAO)
Polyglicols (PAG)
Polyol Esters
Polyphenyl Eters
Silicones
Continuous Use
Intermitten Use, or range dependent onspecific chemistry

34. APPLICATION
Engine and
• SYNTHESIZED HYDROCARBON
Turbine oils, hydraulic fluids,
Polyalphaolefins dialkylated benzenes Gear and bearing oils and
Compressor oils
• ORGANIC ESTERS Crankcase oils and
Diabasic acid and polyol esters compressor
Fire-resistance applications
• PHOSPHATE ESTERS.
Gears, bearings, and
• POLYGLYCOLS. compressors
Chemically inert, nontoxic,
• SILICONES
Fire-resistant, and
Water repellant. At high

35. ADITIF & FUNGSINYA
Viscosity Index Improvers
Mempengaruhi hubungan viscositas-suhu
Pour Point Depressants (ppd)
Menghindari terbentuknya kristal lilin
Detergents/Dispersants
Menjaga senyawa yang tidak larut (insolubles, sludge), tetap dalam suspensi,
menghindarkan aglomerasi dan presipitasi
Antiwear-EP
Bereaksi dengan permukaan logam membentuk lapisan yang memiliki friction coeffifient
rendah
Antioxidants
Memperlambat reaksi oksidasi antara molekul hidrokarbon dalam pelumas dan oksigen
dari udara
Corrosion inhibitors-Antirust
Berfungsi terutama menciptakan barier fisik pada permukaan logam
Antifoamants
Bekerja memodifikasi permukaan pelumas pada antar-muka air-lubricant

36. ADITIF
• Viscosity Index Improvers MEMPERBAIKI
• Pour point Depressants MINYAK DASAR
• Antifoamants
• antiwear/EP agents (mechanical wear) MEMBERIKAN
• Detergents (corrosive wear,deposits) SIFAT BARU
• Dispersants (deposits, sludge)
• Antirust
MEMPERPANJANG
• antioxidant
UMUR

37. SKEMA TAHAP PEMBUATAN
MINYAK LUMAS
SOLVENT REFINING
CRUDE OIL
HYDRO TREATING
BAS FINISHED
ADDITIV
E LUBRICANT
E
OIL AUTOMOTIVE OIL
PACKAG INDUSTRIAL OIL
E GREASES
HYDROCARBON POLYMERIZATION
S
(OLEFINS)

38. PAKET ADITIF
Campuran komplek aditif untuk meningkatkan
kinerja minyak lumas
Pengetahuan tentang interaksi (sinergis ataupun antagonis) antar aditif
merupakan kekayaan intelektual (proprietary know how)
• Dispersant 35-60%
Typical Additives Package
• Detergent 25-35%
For Engine Oil
• Antiwear 15-20%
• Others 5-15%
JUMLAH ADITIF DALAM PELUMAS : 2% SAMPAI 20%

39. ENGINE OIL FORMULATION
Base oil
Blending +Vis. Index Improver
Study + aditives package
Properties
TARGET
analysis • Light running
Target OK?
• Fuel economy
• Coking, thermal stability
Aditives Formula Development • VII breakdown due to
high shear
Properties analysis
• Black sludge
Screening Test • Poisoning to catalytic
Engine Test converter
• Another problenm
(anticipated)
Target OK?