III

PAGE

III. TINJAUAN PUSTAKA3.1 Gas BumiGas bumi adalah suatu zat yang terdiri dari bermacam-macam senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon adalah senyawa kimia yang disusun dari senyawa hidrogen dan karbon. Sebagai komponen utama dari minyak adalah hidrokarbon golongan parafin yaitu metana (CH4), etana (C2H6), propana (C3H8), butana (C4H10), pentana (C5H12), dan komponen nonhidrokarbon yaitu hidrogen sulfida(H2S), nitrogen (N), serta karbondioksida (CO2). Gas bumi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

a. Assosiated Gas yaitu gas yang diproduksikan dari sumur minyak sebagai gas terlarut dan berasal dari reservoir minyak

b. Non Assosiated Gas yaitu gas yang di produksikan dari sumur gas dan berasal dari reservoir gas

Di samping itu juga dikenal jenis gas yang lain, yaitu : Sweet Gas

Yaitu gas bumi yang sedikit atau tidak sama sekali mengandung sulfur. Sour Gas

Yaitu gas bumi yang banyak kandungan sulfurnya. Dry Gas (Gas Kering)Yaitu gas bumi dengan kandungan C5+ sedikit sehingga tidak akan mengalami pengembunan di reservoir dan separator. Wet Gas (Gas Basah)

Yaitu gas bumi dengan kandungan C5+ yang cukup besar sehingga tidak akan mengalami pengembunan di reservoir tetapi dapat terjadi pengembunan di separator.Uap air (H2O) selalu berada dalam gas bumi sebagai materi yang terikut, sebagaimana kandungan uap air di dalam udara disebut humidity (kelembaban). Kadar uap air yang terlarut dalam gas bumi tergantung dari tekanan dan temperatur. Makin tinggi temperatur dan makin rendah tekanan, maka makin tinggi kemampuan gas tersebut dalam melarutkan air. Apabila pada suatu tekanan dan temperatur tertentu, gas bumi tersebut dikatakan sebagai saturated gas.Dalam keadaan jenuh tersebut, uap air yang terdapat didalam gas bumi akan siap untuk mulai mengembun. Jika kandungan uap air terlalu tinggi maka sebagian uap air ini dapat terkondensasi pada suatu peralatan atau pipa transmisi gas bumi. Sehingga akan menimbulkan dua masalah yaitu korosi dan pembentukan hidrat. Hidrat adalah suatu zat padat yang merupakan campuran antara air dan hidrokarbon ringan. Ukuran kristal hidrat sebenarnya sangat kecil tetapi dengan terkumpulnya beberapa kristal akan menyebabkan kebuntuan pada peralatan. Contoh kristal hidrat adalah: CH46 H2O

C2H68 H2O

C3H817 H2O

H2S6 H2O

CO26 H2O

N26 H2O

3.2 Proses Pemisahan Fluida ProduksiFluida produksi pada umumnya merupakan campuran minyak, gas dan air. Oleh sebab itu ketiga fasa tersebut dipermukaan harus dipisahkan. Pada dasarnya pemisahan dapat terjadi karena gaya berat, maka bagian yang lebih berat akan berada dibawah bagian yang lebih ringan. Karena gaya berat sebagai tenaga dasar pemisahan, maka cepat lambatnya pemisahan yang terjadi akan sangat tergantung pada perbedaan densitas () dari fluida-fluida itu sendiri.Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemisahan yaitu:

1. Viskositas fluida.

2. Beda densitas minyak, air , dan gas.

3. Laju aliran.4. Kapasitas separator disesuaikan dengan laju aliran. 3.2.1 Proses Pemisahan dengan Separator

Proses pemisahan fluida produksi dibutuhkan peralatan yang dinamakan separator, yaitu bejana (vessel) bertekanan dan pada temperatur tertentu digunakan untuk proses pemisahan fluida produksi dari sumur menjadi tiga fasa, gas dipisahkan dari cairan dan air dipisahkan dari minyak. Proses pemisahan di separator tergantung dari:

Perbedaan SG antara fasa air, gas dan minyak

Efek gaya gravitasi Waktu tinggal di separator Tekanan dan temperatur kerja separator Penggunaan zat kimiaAdapun berdasarkan bentuknya separator terdiri dari:A. Separator VertikalAdalah separator yang mempunyai bejana silinder yang berdiri, dengan kapasitas rendah, tetapi cocok untuk fluida yang mengandung pasir atau lumpur. Pemisahan bisa dilakukan secara gravitasi dan sentrifugal (vortex).

Gambar 3.1 Separator VertikalB. Separator Bulat (Spherical)Adalah separator yang berbentuk bulat dengan kapasitas kecil tetapi tekanan kerja (WP) tinggi.

Gambar 3.2 Separator SphericalC. Separator HorizontalAdalah separator yang mempunyai bejana silinder yang tidur, dengan kapasitas yang besar lebih efisien dan mudah dioperasikan.

Gambar 3.3 Separator Horizontal

3.2.2 Pemisahan dengan Gas FilterGas filter adalah suatu bejana yang berfungsi untuk memisahkan partikel padat dan kabut cairan yang berdiameter kurang dari 10 mikron dari suatu aliran gas. Gas filter biasanya berupa tabung vertikal, tetapi ada juga yang horizontal. Pemisahan ini terjadi pada saat gas yang masih mengandung kabut cairan, kerak dan kotoran lain mengalir melalui elemen-elemen penyaring (filter). Partikel padat tersebut tertahan filter sedangkan cairan dapat menerobos elemen-elemen tersebut. Butir-butir kecil cairan juga tertangkap oleh filter-filter tersebut sampai cukup banyak terakumulasi sehingga jatuh kebawah. Butir-butir cairan yang masih terbawa aliran gas kemudian dipisahkan pada mist extractor. Penggantian elemen-elemen filter secara periodik harus dilakukan karena adanya akumulasi padatan di filter tersebut.

Fungsi dari gas filter adalah membersihkan gas dari padatan maupun uap air yang terikut aliran gas sehingga dapat meminimalisir masalah jika gas tersebut digunakan untuk keperluan selanjutnya.3.2.3 Proses Pemisahan dengan Gas ScrubberGas scrubber adalah suatu bejana separator dua fasa yang berfungsi untuk membersihkan aliran gas dari cairan dan kotoran terikut. Gas scrubber biasanya dipasang setelah separator produksi dan untuk selanjutnya gas dialirkan kebeberapa tempat. Gas scrubber biasanya berupa tabung vertikal atau horizontal. Pemisahan gas dengan menggunakan gas scrubber terjadi pada saat gas masuk dan menabrak pelat deflector, pelat ini menahan atau memperlambat laju aliran pada bejana sehingga memungkinkan cairan yang terikut gas akan terpisah. Cairan akan turun kebawah dan gas naik keatas melewati demister. Demister ini dibuat dari rajutan kawat, sehingga menyebabkan gas secara terus menerus merubah arah alirannya, sehingga akan memudahkan terjadinya penyatuan butir cairan dan akhirnya jatuh ke dalam cairan didalam bejana.

Gas scrubber dilengkapi dengan :

Gas inlet

- Level control

Deflector

- Pressure gauge

Demister

- Pressure safety valve (PSV) Gas outlet

- Drain

Liquid outletFungsi dari gas scrubber adalah memisahkan uap air serta butiran-butiran sulfur yang masih terikut pada gas yang dapat merusak peralatan pada proses selanjutnya.

Misalnya gas yang keluar dari gas outlet separator sebelum dialirkan ke flare untuk dibakar atau dialirkan ke peralatan proses selanjutnya, seperti untuk pemakaian gas engine, atau untuk suplai tenaga pada peralatan , harus dibebaskan dari kandungan cairan atau kata lain gas tersebut harus dikeringkan terlebih dahulu. Dengan cara ini cairan yang tinggal didalam scrubber sebagai kondensat bisa memberikan nilai tambah, semakin besar jumlah gas yang dikeringkan semakin besar jumlah barel cairan yang didapat.3.3 Proses Gas SweeteningGas bumi yang mengandung unsur sulfur (S) disebut sour gas. Gas yang tidak mengandung unsur sulfur atau yang kadar sulfurnya sudah dikurangi sampai kadar yang diperbolehkan dari suatu proses disebut sweet gas. Proses untuk gas alam disebut gas sweetening.3.3.1 Gas Sweetening dengan Sulfur Recovery Unit (SRU) Kebanyakan proses pengambilan sulfur menggunakan reaksi kimia untuk mengoksidasi H2S dan menghasilkan unsur sulfur. Secara umum proses ini berdasarkan pada reaksi H2S dan O2, atau H2S dan SO2. Masing-masing reaksi ini menghasilkan air dan elemen sulfur. Proses ini biasanya menggunakan katalis serta solvent yang khusus dibuat untuk proses ini. Proses ini bisa digunakan langsung pada aliran produksi gas, semakin besar aliran produksi gas, maka akan lebih banyak pula bagian dari gas terproduksi yang harus dikontakkan dengan bahan-bahan kimia dan dibantu dengan katalis. Untuk mengembalikan kemampuan katalis dengan cara meregenerasinya. Ada dua metoda yang umum digunakan dalam proses pengambilan sulfur (Sulfur Recovery Process), yaitu dengan Liquid Redox dan Claus Reaction. Pengambilan sulfur dengan Liquid redox adalah proses pengoksidasian sour gas pada fasa cair dengan menggunakan campuran air dengan ion besi (iron solution) atau ion vanadium untuk membuang hidrogen sulfida (H2S) dengan menyerapnya menggunakan bahan-bahan kimia. Pada proses ini katalis menyerap H2S dari aliran gas yang masuk, dan akan mengoksidasi H2S menjadi unsur sulfur. Pengembalian kemampuan katalis dengan meregenerasi dengan mengontakkan dengan udara di oxidizer. Proses pengambilan sulfur dengan metode Claus adalah teknologi yang paling banyak digunakan dalam pengambilan unsur sulfur dari sour gas. Proses Claus ini digunakan untuk sweetening gas dengan kandungan H2S maksimum 15%. Bahan-bahan kimia pada unit ini ikut dalam proses pengoksidasian sebagian dari H2S menjadi sulfur dioksida dan katalis akan mempercepat reaksi dari H2S dan SO2 untuk memproduksi unsur sulfur.Reaksi-reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut.

Gambar 3.7 Sulfur Recovery Unit (SRU)

Gambar 3.7 Diagram Alir Sulfur Recovery Unit (SRU)3.4 Proses Pengeringan Gas

Proses pengeringan gas atau proses dehidrasi gas adalah proses pemisahan uap air yang terkandung didalam gas bumi, dengan tujuan agar kandungan uap airnya menjadi rendah.3.4.1 Proses Pengeringan Gas secara Adsorpsi dengan Solid DesiccantPengeringan gas dengan menggunakan proses adsorpsi (penyerapan), akan dilakukan untuk mendapatkan gas kering dengan kandungan uap air yang sangat kecil. Didalam proses adsorpsi uap air yang terdapat di dalam gas alam akan terserap oleh suatu padatan yang memiliki ribuan pori-pori, padatan berpori tersebut dinamakan solid desiccant. Prinsip dasar proses adsorpsi adalah suatu proses yang memanfaatkan gaya adhesi antara suatu permukaan benda padat dengan zat yang diserap. Dalam proses ini zat yang diserap adalah uap air sedangkan benda yang melakukan penyerapan dinamakan solid desiccant. Semakin luas permukaan dari solid desiccant maka semakin tinggi kapasitas penyerapannya.

Proses pengeringan ini terjadi pada saat gas bumi dialirkan kedalam suatu kolom yang didalamnya terdapat tumpukan atau timbunan solid desiccant. Ketika gas bumi melewati tumpukan solid desiccant tersebut, uap air yang terdapat di dalam gas bumi akan terserap dan menempel pada permukaan pori-pori solid desiccant. Uap air yang terserap oleh permukaan dinding pori-pori solid desiccant makin lama makin banyak sehingga akan menjadi jenuh (saturated) atau tidak mampu lagi menyerap uap air. Karena solid desiccant jenuh dengan uap air perlu di regenerasi untuk mengaktifkan kembali solid desiccant, maka didalam unit pengeringan gas bumi secara adsorpsi selalu terdapat dua kolom yang beroperasi secara bergantian. Jika kolom yang satu sedang digunakan untuk adsorpsi maka kolom yang lain sedang mengalami regenerasi. Pada gambar 3.8 dapat dilihat skematik diagram alir untuk proses adsorpsi dan regenerasi. Dalam proses regenerasi terjadi pada saat suatu gas yang mempunyai temperatur tinggi yang dialirkan kedalam kolom, gas panas ini akan memanasi solid desiccant jenuh yang terdapat di dalam kolom. Akibat pemanasan ini, air yang melekat pada dinding pori-pori solid desiccant akan menguap dan terbawa oleh gas panas dan keluar dari kolom.

Gambar 3.8 Unit Pengeringan Gas dengan Solid Desiccant

Gambar 3.6 Gas Scrubber

Gambar 3.5 Wire Mesh Pad Mist Extractor

Gambar 3.4 Gas Filter

PAGE 28