GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR

UNIVERSITAS INDONESIA

TUGAS #1 PENGOLAHAN GAS BUMI

REVIEW

GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR

MATA KULIAH

PENGOLAHAN GAS BUMI KELAS SORE

DISUSUN OLEH :

Berry Ellen (1006706151)

Firdhauzi Kusuma Rachmani (1006679592)

Hendipo (1006759252)

Nathanael Sandy (1006773300)

Nicholas Hadi (1006706334)

Ricky Kristanda Suwignjo (1006679895)

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2013

i

Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat

dan rahmat-Nyalah tugas ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. REVIEW GAS

HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR ASTM ini merupakan salah

satu tugas Mata Kuliah Pengolahan Gas Bumi pada semester 7 ini.

Dalam penyelesaian makalah ini, kami mendapatkan banyak bimbingan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, sepantasnya jika kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Slamet yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada kami untuk

menyelesaikan pembuatan review ini serta memberikan pengarahan dan bimbingan

kepada kami.

2. Kak Ellen yang merupakan Asisten Mata Kuliah Pengolahan Gas Bumi

3. Semua pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tidak langsung, yang

tidak dapat disebutkan satu per satu.

Kami menyadari bahwa review ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, kami

mengharapkan kritik dan saran yang positif agar laporan ini dapat menjadi lebih baik dan

berdaya guna di masa yang akan datang.

Akhir kata, kami berharap supaya makalah ini dapat menjadi salah satu sumber

referensi ilmiah yang bermanfaat bagi banyak pihak. Terima kasih.

Depok, 15 September 2013

ii


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR... .......................................................................................................... i

DAFTAR ISI........................................................................................................................... ii

BAB 1 REVIEW GAS HIDRAT .......................................................................................... 1

1.1 Kesetimbangan Hidrat (Hydrate Equilibrium) ........................................................... 3

1.2 Korelasi Prediksi Pembentukan Hidrat....................................................................... 4

1.3 Aplikasi Perhitungan Hidrat ..................................................................................... 20

1.4 Inhibisi Hidrat ........................................................................................................... 20

BAB 2 METODE ASTM D3588-98 .................................................................................... 24

BAB 3 KESIMPULAN ........................................................................................................ 32

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 33

1


BAB 1

REVIEW GAS HIDRAT

Referensi Utama :

Campbell, J. M. (1984). Gas Conditioning and Processing. USA : Campbell Petroleum

Series

Hidrat Gas berupa “clathrate”, yaitu senyawa di mana ada molekul pendatang yang

terjebak di dalam molekul senyawa tersebut.

Hidrat Gas Alam merupakan struktur geometri molekul yang tersusun atas molekul air

(lihat Gambar 1.1).

Gambar 1.1 Skema dari Hidrat Gas Alam

Keterangan :

o = molekul air

-- = ikatan hidrogen

Ruang kosong di dalam tiap struktur geometri molekul harus diisi oleh molekul pendatang

yang cukup untuk menstabilkan struktur kristal geometri tersebut. Dalam hal ini, molekul

hidrokarbon (C1, dst) sebagai molekul pendatang dalam molekul senyawa air.

Ada dua jenis struktur senyawa hidrat gas alam. Perbedaan kedua struktur tersebut terdapat

pada Tabel 1.1.

2


Tabel 1.1 Perbedaan Struktur I dan II Senyawa Hidrat Gas Alam

Struktur I Struktur II

Cell Constant 12oA 17oA

Molekul Air 46 136

Void

(Ruang Kosong)

8 (2 pentagonal

dodecahedra-void kecil; 6

tetrakaidecahedron-void

besar)

16 small pentagonal

dodecahedral void; 8 large

hexadecahedron void.

Molekul Pendatang Metana small void

Etana large v oid

C3+ (propana dan senyawa

hidrokarbon yang lebih besar)

Hidrat terbentuk jika terdapat molekul air dalam jumlah berlebih. Faktor yang

mempengaruhi pembentukan hidrat :

a. Ukuran molekul

b. Kelarutan gas (makin besar kelarutan komponen gas maka makin cepat hidrat

terbentuk)

Pada T (suhu) tertentu, pembentukan hidrat metana murni membutuhkan tekanan yang

lebih tinggi daripada pembentukan hidrat propana murni (kelarutan metana dalam air lebih

besar daripada propana). Molekul kecil lebih mudah untuk menghindari perangkap karena

lebih aktif dan acak gerakannya sehingga lebih sulit membentuk hidrat.

Tidak ada rumus molekul spesifik untuk hidrat karena tidak semua celah kosong harus

terisi. Contoh Hidrat :

a. CH4 5,9H2O

b. C2H6 8,2H2O

c. H2S 6,1H2O

d. CO2 6,0H2O

e. N2 6,0H2O

f. C3H8 17,0H2O

g. C4H10 17,0H2O

n-butana dapat membentuk hidrat namun tidak stabil.

C5+ merupakan senyawa non hidrat

3


1.1 Kesetimbangan Hidrat (Hydrate Equilibrium)

Gambar 1.2 Kondisi Terbentuknya Hidrat Gas Alam

Gambar 1.3 Karakterisitik Pembentukan Hidrat secara Umum untuk Campuran Gas

Keterangan Gambar 1.3 : FEG = kurva dew point campuran gas.

Prosedur umum untuk memprediksi hidrat :

a. Menggunakan korelasi untuk menentukan posisi garis dew point FEG.

b. Menggunakan korelasi untuk menentukan gas hidrat BE.

Titik Suhu Maksimum Pembentukan Hidrat Gas

Alam

4


1.2 Korelasi Prediksi Pembentukan Hidrat

1.2.1 Konstanta Kesetimbangan Uap-Padat (Metode Katz)

Sesuai untuk P < 7 Mpa (1000 psia)

Keakuratan berkurang saat nilai K konvergen = 1,0

K = ∞ untuk semua senyawa non hidrat

Untuk N2 dan n-butana K = ∞ (infinity)

Perhitungan titik dew point :

∑(yi/K) = 1,0

Kelemahan :

a. Keterbatasan rentang tekanan

b. Tidak mengakomodasi pengaruh depresi hidrat molekul yang terlalu besar untuk

masuk ke dalam rongga (sulit membentuk hidrat).

Contoh : Hitung suhu pembentukan hidrat gas berikut pada 2 Mpa (300Psia)

Penyelesaian :

Pertama-tama melakukan trial untuk suhu 50 oF

Komponen yi Pada 50oF

K yi/K

Nitrogen 0,094 Inf 0,0

Methane 0,784 2,04 0,384

Ethane 0,060 0,79 0,076

Propane 0,036 0,113 0,319

Iso-butane 0,005 0,047 0,106

n-Butane 0,019 Inf 0,0

CO2 0,002 3,0 0,001

1,000 0,886

Dengan hasil trial error, diperoleh bahwa ∑(yi/K) = 1,0 saat 47-48 oF.

5


Gambar 1.4 Nilai K Uap-Padat untuk Metana dan Etana

6


Gambar 1.5 Nilai K Uap-Padat untuk Propana

7


Gambar 1.6 Nilai K Uap-Padat untuk Iso-Butana

8


Gambar 1.7 Nilai K Uap-Padat untuk CO2 dan H2S

9


1.2.2 Metode Trekell-Campbell

Metode ini menjadikan metana sebagai kondisi referensi. Molekul yang lebih

besar daripada metana dalam campuran mempermudah pembentukan hidrat

yang stabil.

Rentang tekanan : 6,9-41,4Mpa (1000-6000 Psia).

Untuk tekanan 6,9 Mpa (1000 psia) – 13,8 Mpa (2000 psia) [Gambar 1.8 dan

1.9], n-butana memiliki pengaruh positif dalam pembentukan hidrat.

Sementara pada tekanan di atas 20,7 Mpa (3000 psia) [Gambar 1.9 dan 1.10],

n-butana menjadi senyawa pmbentuk non-hidrat (pengaruh negatif). Hal ini

diakibatkan oleh distorsi struktur molekul kisi-kisi oleh tekanan yang

menyebabkan molekul sebesar n-butana tidak dapat memasuki rongga yang

ada.

Pengaruh negatif (penurunan suhu) pembentukan hidrat (C5+) [Gambar 1.14

dan 1.15] : 検�5+な − 検�1 − 検�5+ 岫などど岻

Makin tinggi nilai ��5+怠−��1−��5+ 岫などど岻 maka pembentukan hidrat makin sulit

terjadi.

Prosedur :

a. Menghitung kurva dew point hidrokarbon untuk menentukan lokasi garis

FEG.

b. Menggunakan grafik prediksi 6,9 Mpa [Gambar 1.8], menentukan suhu

formasi hidrat dengan menjumlahkan perubahan suhu hidrat metana oleh

adanya komponen lain.

c. Mengulangi tahap (b) untuk tekanan 13,8 Mpa [Gambar 1.9].

d. Menghitung suhu hidrat untuk tekanan selanjutnya sampai melewati titik

dew point (a) [Gambar 1.10, 1.11, 1.12, 1.13].

10


Contoh :

Komponen Persentase Perpindahan Temperatur

6,9 MPa 13,8 MPa

C1

C2

C3

i-C4

n- C4

C5+

88,36

6,82

2,54

0,38

0,89

1,01

9,5 [Gambar 1.8]

2,9 [Gambar 1.8]

4,6 [Gambar 1.8]

1,3 [Gambar 1.8]

0,2 [Gambar 1.8]

-1,2 [Gambar 1.14]

15,36 [Gambar 1.9]

2,2 [Gambar 1.9]

3,2 [Gambar 1.9]

0,8 [Gambar 1.9]

0 [Gambar 1.9]

-0,08 [Gambar 1.15]

Total 100,00 17,3 °C 21,48 °C

岫検�5+岻岫などど岻な − 検頂1 − 検�5+ = ど,どなどな岫などど岻な − ど,ぱぱぬは − ど,どなどな = ひ,のどな ≈ ひ,の

Dalam beberapa pengujian gas, pengaruh CO2 diabaikan. H2S dan CO2 memberikan

pengaruh kenaikan suhu terhadap pembentukan hidrat yang relatif kecil jika

dibandingkan keberadaan etana dan propana yang cukup signifikan.

11


Gambar 1.8 Korelasi Prediksi Hidrat pada 6,9 MPa (1000 Psia)

12



13



14



15



16



17


Gambar 1.14 Koreksi Penurunan Suhu Pembentukan Hidrat untuk Molekul Non-Hidrat pada

Tekanan 6,9 MPa (1000 Psia)

18


Gambar 1.15 Koreksi Penurunan Suhu Pembentukan Hidrat untuk Molekul Non-Hidrat pada

Tekanan 13,8 - 69 MPa (2000 - 10000 Psia)

19


1.2.3 Metode Mc Leod-Campbell

Dalam metode ini dipakai persamaan Clapeyron (energi perubahan fasa).

Cocok untuk rentang tekanan 41,4 – 69 MPa ( 6000-10000 psia ) 劇 = 畦岫系岻待,5

di mana : T = suhu permukaan hidrat

A = faktor korelasi

C = faktor komponen

Metrik Inggris

T = Suhu pembentukan hidrat K °R

A = Faktor korelasi 2,16 3,89

C = Faktor komponen (lihat Tabel 1.2)

Tabel 1.2 Nilai Faktor Komponen

Tekanan Nilai C

MPa psia C1 C2 C3 iC4 nC4

41,4 6 000 18 933 20 806 28 382 30 696 17 340

48,3 7 000 19 096 20 848 28 709 30 913 17 358

55,2 8 000 19 246 20 932 28 764 39 935 17 491

62,1 9 000 19 367 21 094 29 182 31 109 17 868

69,0 10 000 19 489 21 105 29 200 30 935 17 868

Keterangan : komponen yang lebih besar daripada n-butane diabaikan

Contoh :

Hitung suhu pembentukan gas hidrat pada 41,4 MPa ( 6000psia ) dengan analisis

semu berikut ini :

Komponen Fraksi Mol C C’ = yi. Ci

C1

C2

C3

iC4

iC4

0,906

0,066

0,018

0,005

0,005

18,933

20,806

28,382

30,696

17,340

17,153

1373

511

153

87

Total 1,000 19,277

20


Dari persamaan = 畦岫系岻待,5 :

劇 = 岫に,なは岻岫なひ,にばば岻待,5 = ぬどど � = にば °系

劇 = 岫ぬ,ぱひ岻岫なひ,にばば岻待,5 = のねど °迎 = ぱど °�

1.3 Aplikasi Perhitungan Hidrat

Hidrat dapat terbentuk hanya ketika terdapat air

Kondisi pembentukan hidrat yang dapat dihitung hanya untuk kondisi tidak terdapat

es atau hidrokarbon cair.

Hidrat dapat menjadi masalah apabila membentuk gumpalan yang menghambat

aliran. Efektivitas pembentukan hidrat dapat dicegah dengan aliran cairan secara

turbulen, desain mekanis suara , serta dehidrasi

1.4 Inhibisi Hidrat

Apabila aliran yang dioperasikan mengandung liquid (air) dan suhu minimum aliran

dibawah titik hidrat maka perlu dilakukan inhibisi hidrat dengan bahan yang

menurunkan suhu hidrat & pembekuan, seperti senyawa alkohol dan glikol. Contoh:

Metanol, Dietil Glikol (DEG), atau Etilen Glikol ( EG ).

Metanol dapat dipakai secara efektif pada semua suhu.

DEG tidak cocok saat dipakai pada suhu di bawah -10 °C (T<-10 oC) karena viskositas

dan pemisahan yang sulit apabila terdapat minyak.

Laju injeksi total yang dibutuhkan untuk menyediakan konsentrasi inhibitor yang

cukup dalam air ditambah inhibitor yang berubah menjadi fasa uap.

Inhibitor fasa uap harus memiliki pengaruh kecil terhadap kondisi pembentukan

hidrat.

Prosedur perhitungan inhibitor :

(1). Menentukan suhu pembentukan gas hidrat

(2). Menentukan perkiraan suhu minimum sistem

(3). Menghitung jumlah air yang terkandung pada suhu ( 2 ) dengan korelasi water

– content yang sesuai

(4). Menghitung W = XR

Konsentrasi inhibitor pada fasa cair yang dibutuhkan untuk menurunkan titik

hidrat :

21


�� = 岫穴岻岫�岻�沈 + 岫穴岻岫�岻岫などど岻

di mana :

d = penurunan °C titik hidrat (selisih suhu (1) dan (2))

XR = massa inhibitor dalam fasa cair

M = Mr inhibitor

Ki = konstanta ( 1297 untuk methanol dan 2220 untuk glikol )

Jika dalam °F , maka Ki = 2335 untuk methanol dan 4000 untuk glikol .

Menghitung total laju massa injeksi inhibitor untuk memenuhi konsentrasi

inhibitor dalam fasa cair dengan persamaan : 兼沈 = 兼栂岫 �� −��岻

di mana :

mi = massa larutan inhibitor

mw = massa air liquid

XR = konsentrasi rich inhibitor

XL = konsentrasi lean inhibitor

(100 % untuk methanol dan 60 – 80 % untuk glikol )

Kriteria XR : depresi hidrat dan pencampuran

XR dan XL berada dalam wilayah non-freezing (lihat Gambar 1.16).

EG dan DEG tidak boleh dioperasikan di dalam reboiler bersuhu diatas 150-

160 °C (300-320°F) untuk mencegah terjadinya dekomposisi termal

Beberapa faktor yang mempengaruhi saat proses perhitungan

MeOH EG DEG

Berat Molekul

Densitas : g/cm3

kg/m3

lb/ft3

32 62 106

0,80 1,11 1,12

800 1110 1120

49,7 69,4 69,6

Volume rate (laju volume) injeksi dicari dengan membagi mi dengan

densitas.

22


Gambar 1.16 Titik Beku Larutan Glikol

(5). Jika inhibitor yang digunakan adalah methanol maka perlu dihitung jumlah

inhibitor yang hilang terevaporasi. Menghitung inhibitor yang hilanh akibat

evaporasi dapat dilihat pada gambar 1.17.

Keterangan Gambar 1.17 :

Ordinat : tekanan minimum aliran menuju suhu minimum aliran.

Terbaca hilangnya inhibitor akibat vaporasi per unit volume dibagi W

pada absis grafik . ( W didapat dari persamaan di bawah W = XR )

�� = 岫穴岻岫�岻�沈 + 岫穴岻岫�岻岫などど岻

23


Gambar 1.17 Kesetimbangan Uap Cair Metanol dalam Air

(6). Total laju injeksi : (4) + (5)

Losses glikol terjadi pada sistem regenerasi karena kelarutan dalam minyak,

kontaminasi garam. Kontaminasi garam menimbulkan plug pada kolom regenerasi

distilasi. Pemisahan air dari glikol cukup dengan distilasi. Namun untuk garam harus

dengan distilasi vakum.

24


BAB 2

METODE ASTM D3588-98

Referensi Utama :

American Society for Testing and Materials. (1998). ASTM D3588 : Standard Practice for

Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density (Specific

Gravity) of Gaseous Fuels. The Executive Director Office of the Federal Register

Washington, D.C.

ASTM D3588-98 merupakan prosedur yang dapat digunakan untuk melakukan kalkulasi

nilai kalor (heating value), densitas relatif, dan faktor kompresibilitas pada keadaan

standar (14,696 psia dan 60℉ (15,6℃)) untuk campuran gas alam dengan analisis

komposisi. Prosedur ini bisa juga diterapkan pada beberapa macam gas utilitas, seperti,

gas alam kering, gas reformasi, gas minyak (untuk Btu tinggi dan rendah), propana-udara,

gas air karburator, gas dari pembuatan batu bara, dan gas batubara retort.

Satuan British sebagai standar dan satuan SI yang diberikan hanya berfungsi sebagai

tambahan.

Terminologi

a. Faktor Kompresibilitas

Perbandingan antara volume actual dari gas dengan masa tertentu pada suhu dan

tekanan yang telah ditentukan terhadap volume gas yang dihitung dari persamaan gas

ideal pada kondisi yang identik.

b. Gross Heating Value

Jumlah energi yang dipindahkan sebagai panas dari pada pembakaran ideal gas

dengan udara pada suhu standar.

c. Net Heating Value

Jumlah energi yang dipindahkan sebagai panas dari pada pembakaran ideal gas

dengan udara pada suhu standar dimana seluruh air yang dihasilkan oleh reaksi tetap

berada pada kondisi uap.

d. Densitas Relatif

Perbandingan massa jenis dari gas pada suhu dan tekanan tertentu terhadap massa

jenis dari udara pada suhu dan tekanan yang sama.

Nilai kalor adalah ukuran kesesuaian gas murni atau campuran gas yang akan digunakan

sebagai bahan bakar. Nilai kalor mengindikasikan besarnya energi yang bisa didapatkan

dalam bentuk panas dengan membakar suatu unit gas. Untuk digunakan sebagai agen

25


pemanas, kualifikasi dari beberapa gas dari sumber yang berbeda dan memiliki komposisi

yang berbeda dapat dibandingkan berdasarkan nilai kalornya. Nilai kalor dari gas

bergantung tidak hanya pada suhu dan tekanan, namun juga pada derajat kejenuhannya

dengan uap air.

Metode Analisis

Tentukan komposisi molar gas berdasarkan metode ASTM atau GPA yang menghasilkan

komposisi sempurna, terpisah dari air, tetapi termasuk semua komponen yang hadir

dengan besar 0,1% ke atas (daftar komponen dapat dilihat pada Gambar 2.1). Setidaknya

ada 98% sampel yang harus dicatat sebagai komponen individual.

Gambar 2.1 Sifat dari Komponen Gas Alam pada 60 oF dan 14,696 psia

26


Kalkulasi – Nilai Gas Ideal; Nilai Pemanasan Ideal (Ideal Heating Value)

Reaksi pembakaran ideal antara udara dan bahan bakar pada keadaan gas ideal: 系銚�長鯨頂岫件穴岻 + (欠 + 決ね + 潔) 頚態岫件穴岻 = 欠系頚態岫件穴岻 + (ℎに) �態頚岫件穴剣堅健岻 + 潔鯨頚態岫件穴岻件穴 menandakan kondisi gas ideal 健 menandakan fasa liquid

Nilai bersih pemanasan ideal didapat ketika air dalam kondisi gas ideal. Nilai kotor kalor

ideal didapat ketika air terkondensasi karena reaksi yang terjadi. Untuk air, reduksi dari �態頚岫件穴岻 menjadi �態頚岫健岻adalah �栂沈鳥 − �栂鎮 . Karena nilai kalor kotor dihasilkan dari reaksi

pembakaran ideal, hubungannya gas ideal dapat diaplikasikan. Nilai kalor kotor ideal per

unit massa pada campuran, �陳沈鳥 adalah

�陳沈鳥 = ∑ 捲珍�珍�陳沈鳥珍/ ∑ 捲珍�珍津珍=怠

津珍=怠

Keterangan: 捲珍 = mol fraksi komponen 倹 �珍 = massa molar komponen j dari Gambar 1. 券 = jumlah dari komponen �陳沈鳥珍 = komponen murni, nilai kalor kotor ideal per unit massa dari komponen 倹 (pada 60℉ (15,6℃) di Gambar 2.1)

Nilai dari �陳沈鳥 independen terhadap tekanan, namun bervariasi terhadap suhu.

Densitas Gas Ideal

Densitas gas ideal �沈鳥 adalah

�沈鳥 = ( 鶏迎劇) ∑ 捲珍�珍 = �鶏迎劇津珍=怠

� = molar massa dari campuran

� = ∑ 捲珍�珍津珍=怠

鶏 = tekanan dasar pada unit absolut (psia) 迎 = konstanta gas, 10,7316 psia.ft3/(lb mol∙ °迎岻劇 = suhu dasar pada unit absolut (°迎 = ℉ + ねのひ,はば)

27


Densitas Relatif Ideal

Densitas Relatif Ideal, 穴沈鳥 adalah

穴沈鳥 = ∑ 捲珍穴珍 = ∑ 捲珍穴珍 �珍 �銚⁄ =津珍=怠 �珍 �銚⁄

�銚adalah molar massa udara.

Densitas relatif ideal adalah rasio molar massa.

Nilai Pemanasan Kotor per Unit Volum

Perkalian antara nilai kalor kotor per unit massa dengan densitas gas ideal menghasilkan

nilai kalor kotor per unit volum, �塚沈鳥

�塚沈鳥 = �沈鳥�陳沈鳥 = ∑ 捲珍�塚珍沈鳥津珍=怠

�塚珍沈鳥adalah komponen murni nilai kalor kotor per unit volum untuk komponen 倹 pada

tekanan 14,696 psia dan suhu 60℉ (Gambar 2.1).

Konversi Nilai Kalor Kotor pada Tekanan Berbeda

Konversi nilai pada Gambar 2.1 ke tekanan yang berbeda didapatkan dengan perkalian

dengan rasio tekanan: �塚沈鳥岫鶏岻 = �塚沈鳥岫鶏 = なね,はひは岻 × 鶏/なね,はひは

Nilai Gas Nyata – Faktor Kompresibilitas

Faktor kompresibilitas adalah 傑岫劇, 鶏岻 = �沈鳥 �⁄ = 岫�鶏迎劇岻/� � adalah densitas gas nyata dalam massa per unit volum.

Jika ada variasi tekanan awal (tidak akurat jika lebih besar dari 2 atm): 傑岫劇, 鶏岻 = な + 稽鶏/迎劇稽 adalah koefisien viral kedua pada campuran gas.

稽 = 捲怠態稽怠怠 + 捲態態稽態態 + ⋯ + 捲津態稽津津 + に捲怠捲態稽怠態 + ⋯ + に捲津−怠捲津稽津−沈,津 = ∑ ∑ 捲沈捲珍稽沈珍津珍=怠

津沈−怠

稽珍珍adalah koefisien viral kedua untuk komponen 倹. 稽沈珍adalah koefisien viral kedua untu komponen 件 dan 倹.

28


Jika fraksi molH2 dan He kurang dari 0,01, maka kalkulasi dapat dilakukan dengan 稽珍珍 =ど untuk hidrogen dan helium.

Alternatif untuk persamaan 傑岫劇, 鶏岻 (Persamaan sebelumnya tidak selalu memiliki

informasi yang cukup)

傑岫劇, 鶏岻 = な − 鶏 [∑ 捲珍√�珍珍津珍=怠 ]態

�珍珍 = 稽珍珍/迎劇

Nilai √�珍珍 pada 60℉ dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Contoh Kalkulasi Sifat Gas pada 60℉ dan 14,696 Psia

(Analisis Gas pada Basis Kering)

Densitas Gas Nyata

Densitas gas nyata � pada tekanan dan suhu spesifik: � = �沈鳥/傑 �沈鳥 dan 傑 dievaluasi pada suhu dan tekanan yang sama.

Densitas Relatif Nyata 穴 = ��銚 = �傑銚 �銚傑⁄

29


Nilai Kalor Nyata

Nilai kalor nyata tidak dapat dinyatakan dengan nilai kalor ideal dibagi dengan faktor

kompresibilitas. Nilai kalor nyata dibedakan dari nilai gas nyata dengan lebih kecil bagian

dalam 104 pada tekanan 14,696 psia. Pengurangan 1 bagian pada 104 merupakan akurasi

dari nilai kalornya.

Nilai Kalor Kotor dari Gas Air Basah

Jika gas mengandung air sebagai komponen namun analisis komposisi pada basis kering,

perlu adanya pengaturan fraksi mol yang menunjukkan keberadaan air. Fraksi mol koreksi

adalah: 捲珍岫潔剣堅岻 = 捲珍岫な − 捲栂岻 Fraksi mol air bisa berkisar dari nol hingga nilai jenuh. Nilai jenuh 捲栂, asumsi hukum

Raoult adalah: 捲栂岫嫌欠建岻 = 鶏栂�/鶏鶏栂�adalah tekanan uap dari air (0,25636 psia pada 60℉)

Secara teknis, air memiliki nilai kalor kotor, entalpi ideal dari kondensasi. Jika air yang

terbentuk ketika pembakaran terkondensasi, maka panas yang terlepas pada saat

pembakaran gas basah dengan udara kering menjadi: �塚沈鳥岫拳結建 �欠嫌岻 = 岫な − 捲栂岻�塚沈鳥岫穴堅検 �欠嫌岻

Untuk gas yang terjenuhkan dengan air, 捲栂 pada 60℉ adalah 0,25636/鶏長鶏長adalah tekanan dasar.

Kalkulasi Energi Ideal yang Terlepas sebagai Panas

Nilai kalor kotor ideal jika dikalikan dengan laju alir gas akan menghasilkan energi ideal

yang terlepas sebagai panas ketika pembakaran, 芸̇沈鳥: 芸̇沈鳥 = 兼̇�陳沈鳥兼 adalah laju alir massa

Untuk gas ideal, laju alir massa dihubungkan dengan laju alir volum, �沈鳥: 兼̇ = �沈鳥�沈鳥芸̇沈鳥 = �沈鳥�塚沈鳥

Laju alir gas ideal dihubungkan dengan laju alir gas nyata dengan �̇沈鳥 = �̇ 傑⁄

V adalah laju alir volumetrik gas nyata dan 傑岫劇, 鶏岻 adalah faktor kompresibilitas gas nyata

pada suhu dan tekanan yang sama.

30


芸̇沈鳥 = �̇�塚沈鳥傑岫劇, 鶏岻⁄

Gambar 2.2 Contoh Kalkulasi Sifat Gas pada 60℉ dan 14,696 Psia

(Analisis Gas pada Basis Basah)

Efek Air terhadap Kalor Jenis

Penentuan harga daripada gas alam ditentukan dari persamaan yang mengatakan

bahwa harga dari pada gas adalah laju energi yang dilepaskan pada pembakaran

dikali dengan harga gas per unit energi pada waktu penghitungan.

Kalor Jenis daripada gas alami adalah nilai absolut dari entalpi pembakaran pada

reaksi pembakaran ideal.

Pembakaran ideal antara bahan bakar dan udara pada kondisi gas ideal dinyatakan

dengan persamaan :

31


di mana, α,く, dan け adalah koefisien stoikiometris dan € adalah fraksi dari udara

berlebih.

Hipotesis terhadap kondisi reaksi harus ditentukan pada air yang terbentuk.

Perhitungan kalor jenis gas asli juga lebih mudah dibanding dengan perhitungan

dengan kondisi hipotesis.

Gas yang Mengandung Air

Jika gas mengandung air, tetapi analisis komposisi dilakukan dengan basis kering,

maka diperlukan penyesuaian terhadap fraksi mole karena faktanya air telah

menggantikan posisi daripada sebagian gas

Efek daripada air dapat dihilangkan karena meskipun air juga memiliki kalor jenis,

efek yang diberikan hanya berupa efek kondensasi. Air yang dibawa oleh gas

sebenarnya tidak mengalami kondensasi, dan hanya air yang terbentuk pada reaksi

yang berkontribusi pada perubahan nilai kalor jenis.

Perhitungan terhadap air dapat diabaikan pada kondisi tertentu, tetapi bila ingin

memodelkan kondisi actual, perhitungan terhadap air ini dapat menjadikan masalah

menjadi lebih kompleks.

Sifat dari pada Gas Asli

Sebenarnya kita memiliki cukup informasi untuk mengubah nilai kalor jenis

menjadi sifat gas asli dengan menyelesaikan persamaan :

di mana :

dengan V adalah volume molar dan perbedaan suhu b juga harus ditentukan.

Meskipun perhitungan untuk mengubah nilai kalor jenis menjadi sifat gas asli

dimungkinkan, prosedur ini sebenarnya tidak memberikan efek apapun.

32


BAB 3

KESIMPULAN

Gas hidrat terbentuk dalam aliran gas alam dalam pipa akibat adanya kandungan air yang

mencukupi di dalam gas alam tersebut dan kondisi yang memenuhi.

Metode ASTM D3588-98 merupakan prosedur yang dapat digunakan untuk melakukan

kalkulasi nilai kalor (heating value), densitas relatif, dan faktor kompresibilitas pada

keadaan standar (14,696 psia dan 60℉ (15,6℃)) untuk campuran gas alam dengan analisis

komposisi.

33


DAFTAR PUSTAKA

American Society for Testing and Materials. (1998). ASTM D3588 : Standard Practice for

Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density (Specific

Gravity) of Gaseous Fuels. The Executive Director Office of the Federal Register

Washington, D.C.

Campbell, J. M. (1984). Gas Conditioning and Processing. USA : Campbell Petroleum Series

GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR

Documents

Transcript of GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR