TUGAS MATAKULIAH TEKNIK GAS ALAM

Oleh :

1. PETRUS AGUS WAHONO (03091002071)2. HENRA HARTONO H. (03091002089)

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA2013METODE PENGOLAHAN GAS ALAM

1. Sistem Pemroses GasSistem pemroses adalah sarana yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan proses yang telah dirancang dan jalannya proses sehingga terbentuk sebuah produk yang diinginkan. Sistem ini meliputi semua peralatan utama pada fasilitas pengolahan dan tahapan pembentukan LPG yang berasal dari gas inlet. A. Fasilitas Pengolahan Gas Secara umum, peralatan utama pada separasi gas dibagi menjadi 2 kelompok yaitu Bejana proses ( Vessel ) dan Penukar Panas, juga dibantu oleh peralatan pendukung operasi lainnya berdasarkan sistem yang bekerja. Ada tiga sistem yang mendukung jalannya operasi yaitu glikol regeneration system, refrigeration system dan hot oil system. Salah satu dari jenis vessel ini disebut separator. Pemisahan fluida-fluida aliran sumur dilakukan dalam Separator Bejana Bertekanan. Berdasarkan bentuknya ada tiga macam separator antara lain horizontal, vertikal dan bulat. Gas Plant memakai separator horizontal dan vertikal.. Separator ini didesain dengan berbagai peralatan di dalamnya ( internal fitting ) yang digunakan untuk meningkatkan efesiensi pemisahan fluida. Berikut ini beberapa internal fitting tersebut yang ikut membantu dalam pemisahan fasa yang ada. a. Plate DeflectorPeralatan ini dipasang dimuka inlet separator, fungsinya adalah untuk menyerap daya dorong yang datang akibat kecepatan fluida yang masuk separator dan mempercepat proses terpisahnya gas dan cairan. Selain itu fungsinya untuk memperlambat aliran masuk sehingga waktu tinggal yang diinginkan dapat dicapai. b. WeirWeir adalah dinding yang dipasang tegak lurus di dalam separator. Alat ini berfungsi untuk menahan cairan di dalam separator sehingga mampu menjaga waktu tinggal cairan dalam separator. Cairan harus dapat melewati weir sebelum meninggalkan separator. Sehingga dengan memasang dua buah weir dapat digunakan untuk memisahkan dua buah fluida cair yang tak saling larut seperti minyak/kondensat dengan air. c. Vortex BreakerBerbagai bentuk pengadukan pada permukaan minyak akan membentuk vortex ( pusaran ) yang dapat menyebabkan terbawanya gas oleh minyak keluar separator. Alat ini dipasang pada bagian outlet separator untuk memecah vortex yang mungkin terbentuk ketika minyak keluar separator. d. Mist Extractor atau Demister Demister terdiri dari rajutan kawat-kawat halus dengna bentuk frame. Gas basah masih mengandung titik-titik minyak yang akan mengembun dan jatuh jika ukuran membesar. Untuk membantu pengumpulan titik-titik minyak yang ada pada gas basah maka perlu dipasang demister di dalam separator. Demister ini akan membantu pembentukan titik-titik minyak yang cukup besar dan akan jatuh ke dasar separator. Bentuk lain dari vessel yang ada di Gas Plant adalah De-Ethanizer Tower dan De-Butanizer Tower, dimana merupakan tempat terjadinya proses pemisahan fraksi-fraksi ringan ( fraksinasi ). Tempat terjadinya fraksinasi ini biasanya disebut fraksinator. De-Ethanizer Reflux Accumulator dan De-Butanizer Reflux Accumulator, adalah tempat penampungan sementara fraksi ringan. Tangki, merupakan tempat penampungan hasil akhir pengolahan atau produk LPG. Peralatan di dalam ( internal fitting ) fraksinator yang paling penting adalah tray. Tray adalah daerah kontak antara cair dan gas dimana cairan akan jatuh melalui alat ini, begitu juga dengan uap setelah dipanaskan akan naik melalui alat ini. Penukar Panas ( Heat Exchanger ) disini terdiri atas Gas to Gas Exchanger, Gas to LPG Exchanger, De-ethanizer/refrigrant Exchanger dan Chiller. Semua alat ini berfungsi untk mendinginkan aliran yang masuk agar mencair. Fasilitas separasi gas di Gas Plant adalah : a. High Pressure Separator ( PV-1652 )Unit ini merupakan alat pemisahan tahap pertama terhadap cairan dan gas, dan sumber aliran fluida itu sendiri berasal dari sumur-sumur produksi. Fungsi :memisahkan cairan dan gasTipe:2-phase horizontal separatorDesign:60 OD x 16 0 s/s675 Psing @ 200 0FOperasi :565 Psing @ 100 0F

b. Inlet Separator ( 01-V-154 )Fungsi :memisahkan hidrokarbon, gas dan airTipe:3-phase horizontal separatorDesign:6OD x 8 0 s/sMAWP 750 Psi @ 120 0FOperasi :515 Psing @ 99 0F

c. Cold Separator ( 01-V-155 )Fungsi :memisahkan cairan (hidrokarbon, glikol dan air) dengan gas dan mempercepat pengembunan fraksi-fraksi ringan. Tipe:3-phase horizontal separatorDesign:60OD x 18 0 s/sMAWP 750 Psi @ -50 0FOperasi :450 Psing @ 12 0Fd. High Pressure (HP) Flash Separator ( 01-V-156 )Fungsi :memisahkan cairan dan gas (uap) yang terbentuk karena penurunan temperaturTipe:2-phase horizontal separatorDesign:30OD x 7 0 s/sMAWP 750 Psi @ -20 0FOperasi :300 Psing @ 42 0Fe. De-ethanizer Tower ( 01-C-190 )Fungsi :memisahkan fraksi ringan etanaTipe:vertical vesselDesign:36OD x 54 8 s/sMAWP 400 Psi @ 250 0F20 nutter trayOperasi :260 Psing @ 204 0Ff. De-ethanizer Reflux Accumulator ( 01-V-161 )Fungsi :penampungan sementara fraksi ringan berupa reflux dan residu sebelum sebagian reflux dikembalikan lagi ke towerTipe:storage vesselDesign:30OD x 48 0 s/s horzMAWP 400 Psi @ 120 0FOperasi :259 Psing @ 72 0Fg. De-butanizer Tower ( 01-C-164 )Fungsi :pemisahan fraksi ringan (butana dan pentana)Tipe:vertical vesselDesign:42OD x 48 0 s/s horzMAWP 400 Psi @ 120 0FOperasi :149 Psing @ 268 0Fh. De-butanizer Reflux Accumulator ( 01-V-280 )Fungsi :penampungan LPG dan refluxTipe:storage vesselDesign:42OD x 6 0 s/s horzMAWP 255 Psi @ 170 0FOperasi :130 Psing @ 150 0Fi. Storage Tank ( 03-V-172/173/174/175/ )Fungsi :menampung hasil pengolahan akhir (LPG)Tipe:storage vesselKapasitas: 30.000 gallonKondisi operasi : 65 Psing @ 100 0F

j. Gas to Gas ExchangerFungsi :tempat pertukaran panas gas dan hidrokarbon yang berasal dari inlet separator, dengan gas yang berasal dari cold separator. Tipe:horizontal exchangerDesign:service 2 shell connected24 x 30 (tube)Tube :MAWP 750 Psing @ 150 0F/-50 0FShell:MAWP 750 Psing @ 150 0F/-20 0Fk. Gas to LPG ExchangerFungsi :Tempat pertukaran panas antara gas inlet dengan cairan hidrokarbon dimana cairan hidrokarbon dipanaskan oleh inlet gas. Tipe:horizontal exchangerDesign:1 shell24 x 120 (tube)Tube :MAWP 750 Psing @ 150 0F/-50 0FShell:MAWP 750 Psing @ 150 0F/-20 0FB. Deskripsi Pengolahan Gas Alam Menjadi LPG Deskripsi aliran gas dapat dilihat pada bagan di bawah ini ( Gambar 1 )Gas alam yang berasal dari sumur dialirkan ke High Pressure (HP) Separator Gas Plant untuk dipisahkan antara cairan dan gas. Gas stream keluar dari High Pressure separator, dialirkan ke Inlet Separator dengan kondisi tekanan dan temperatur operasi. Unit ini (Inlet Separator) memisahkan tiga fasa fluida (gas, hidrokarbon dan air). Sebagian Inlet gas dialirkan ke Cold Separator dan sebagian lagi menuju ke flare, air dialirkan kembali ke Gas Plant.

RESIDU GASCOMPRESSORWELL

LPGSTORAGEPROSES FRAKSINASIINLETSEPARATORHIGH PRESSURESEPARATOR

CONDENSATESTORAGEGAMBAR 1DIAGRAM BLOK SEDERHANA PENGOLAHAN GASPada Cold Separator akan terjadi pemisahan tiga fasa yaitu : Cold gas (metana dan etana) akan dialirkan ke Gas Exchanger bertemua dengan feed gas yang berasal dari Inlet Separator, feed gas ini didinginkan untuk pertama kalinya oleh cold gas dan selanjutnya akan mengalir ke Gas to LPG Exchanger dan kembali didinginkan. Cold feed gas inlet yang berasal dari Gas to LPG Exchanger akan didinginkan kembali di Gas Chiller Exchanger (Chiller), dan cold feed gas ini kemudian akan masuk ke Cold Separator. Sebelumnya di Gas to Gas Exchanger diinjeksikan larutan Glikol untuk mencegah hidrat. Selanjutnya cairan cold gas (gas/kondesat) langsung dialirkan ke Gas to LPG Exchanger dan masuk ke High Pressure (HP) Flash Separator. Gas/kondensat yang berasal dari Gas to LPG Exchanger masuk ke HP Flash Separator. Keluaran unit ini adalah berupa cairan dan uap, dimana uap (metana dan etana) dialirkan ke kompresor dan cairan dialirkan ke De-ethanizer/refrigerant Exchanger. Unit ini akan memisahkan dua aliran, refrigerant akan dikembalikan ke sistem refrigerasi melalui kondensor dan aliran feed gas yang telah dipanasi dengan hot refrigerant akan menuju ke De-Ethanizer Tower. De-Ethanizer Tower adalah unit pemisah dua fasa fluida, fasa uap feed inlet berupa cairan reflux dialirkan ke Reflux Accumulator dimana sebagian reflux akan diinjeksikan lagi ke Tower dan sebagian lagi ke Kompresor. Fasa cairan (feed stream) atau bottom produk akan dialirkan ke De-Butanizer Tower. Proses yang hampir sama terjadi di De-Ethanizer Tower, di De-Butanizer Tower juga akan terjadi pemisahan dua fasa yaitu uap dan cairan. Uap yang terbentuk akan dialirkan dari overhead Kondesor menuju Reflux Akumulator, sebagian reflux dialirkan ke Tangki (LPG Storage Tank) dimana propana akan digunakan sebagai refrigerant dalam sistem refrigerasi dan sebagian lagi diinjeksikan kembali ke Tower. Cairan yang terkumpul di bottom akan dipanasi oleh reboiler agar terjadi pembentukan uap (reflux). 2. Uji Komposisi dan Kwalitas Gas Untuk LPG Uji komposisi dan kwalitas gas di lakukan di Laboratorium oleh analis. Uji komposisi dilakukan setelah mengambil sampel yang akan diuji dan menempatkanya pada masing-masing alat penguji komposisi. Sampel yang akan diuji diambil dari dua tempat yaitu High Pressure Separator dan dari De-Butanizer Reflux Accumulator. Uji komposisi ini terdiri atas :A. Specific Gravity 60/60 0FMetode yang dipakai adalah ASTM D 16571. Alat dan Bahana. Pressure thermohydrometer b. Thermometer 2. Prosedur Pengujian Bersihkan tabung yang telah tersambung ke saluran sumber sampel dengan memasukkan sampel sampai mendekati penuh lalu sampel dibuang, kemudian masukkan lagi sampel kedalam (pressure thermohydrometer). Kocok secara perlahan dan baca temperatur dan specific gravity yang terbaca pada alat (Thermometer). Konversikan pembacaan alat dengan tabel penurunan specific gravity sampai 600F . B. Vapour Pressure @ 100 0FMetode yang dipakai adalah ASTM D 12671. Alat dan Bahan a. Vapour pressure Apparatus ( vapor chamber ; liquid chamber )b. Kolom air c. Thermometer, range 32 158 0F2. Prosedur Pengujiana.Pembersihan Sambungkan inlet valve pada lower chamber kesumber sampel, dengan posisi rangkaian alat mengarah ke atas. Buka valve sumber sampel menuju alat. Hati-hati membuka bleeder valve di atas upper chamber, biarkan udara atau uap, atau keduanya, dalam alat menuju keluar sampai alat penuh dengan cairan. Tutup katup inlet lower chamber dan buka bleeder valve ( katup ) sampai posisi terbuka lebar-lebar. Biarkan cairan menguap sehingga alat tertutup oleh embun putih (mungkin dikehendaki lebih dari satu pendinginan), kemudian balik rangkaian, dan keluarkan beberapa material residu melalu bleeder vavle. Biarkan residu menguap sampai tekanan dalam alat atmosfirik, kemudian tutup bleeder valve. b. PercontohKembali ke alat, sekarang hanya berisika uap, sampai posisi normal tegak lurus dan buka inlet valve. Buka bleeder valve segera setelah alat mencapai tekanan yang sama dengan tekanan sumber sampel. Jika cairan tidak cepat muncul, ulangi langkah pembersihan (1). Jika cairan muncul dengan segera, tutup bleeder dan inlet valve. Tutup valve saluran langsung/lurus antara chamber dan buka inlet valve, dengan alat pada posisi tegak. Tutup inlet valve segera setelah semua cairan keluar dan segera buka valve hubungan langsung. Pengisian sampel dilakukan sampai tabung terisi 100%, lalu dengan membuka inlet valve cairan dibuang sebanyak 40%. c. Penentuan Tekanan UapBalik alat dan goyang dengan kuat. Kembalikan alat pada posisi tegak normal dan segera masukkan ke dalam kolom air bertemperatur konstan pada themperature test (37.8 0F). Amati rangkaian alat dengan periode tes untuk memastikannya bebas dari kebocoran. Jangan lanjutkan tes dan buang hasil pada waktu kebocoran diketahui. Amati tekanan yang terbaca pada alat. Operasi ini akan secara normal menghendaki 20 sampai 30 menit untuk menjamin kesetimbangan. C. Weathering Test @ 36 0F ( % of volume Liquid )Metode yang dipakai adalah ASTM D 1837, dimana persen volume cairan tidak boleh kurang dari 95%. Uji ini memerlukan : 1. Alat dan Bahan : a. Weathering tube b. Tube supportc. Thermometer, range 58 sampai 41 0Fd. Sampling preccoling equipment 2. Prosedur Pengujian a. Pengisian Sampel Isi vessel pendingin dengan precoolan sampai permukaan coil pendingin (cooling coil). Dinginkan dinding luar vessel pendingin sampai terbentuk pengembunan. Masukkan pada coil pendingin sampel yang berasal dari sumber melalui pipa koneksi 6,4 (1/4 inch). Pipa memiliki valve yang lebih besar untuk mencegah vaporisasi material. Bersihkan aliran sampel dan coil pendingin dengan membuka kedua katup. Isi tabung weathering dengan sampel mengalir melalui coil pendingin. Buang sampel pertama, dan kemudian isi kembali tabung weathering sampai 100 ml dengan cairan sampel melalui coil pendingin. Masukkan Thermometer dengan hati-hati, serendah mungkin dalam tabung sentrifugal. Pusatkan Thermometer dalam tabung dengan menggunakan gabus. b. Pembentukan Weathering Butana dan campuran propana-butana dari produk LPG. Rendam tabung weathering dengan termometer masih ditempat ke dala kolom air sampai batas 1 ml ketika temperatur sampel dibawah -120C (100F). Hal ini untuk memberikan kekeadaaan atmosfer. c. Pembentukan Weathering Propana dari Produk LPG. Berikan sampel kekeadaan atmosfer, agar distribusi embun pada tabung sekecil mungkin. Penyeka aseton atau alkohol dapat digunakan untuk menggerakkan embun secukupnya untuk mendapatkan pembacaan temperatur. d. Pembacaan TemperaturAngkat tabung weathering dengan termometer masih ditempat ketika temperatur menunjukkan pembacaan pada temperatur 36 0F. Catat berapa ml cairan yang tersisa dari hasil penguapan pada tabung weathering. D. Copper Corrosion 1 Hr @ 100 0FMetode yang digunakan adalah ASTM D 18381. Alat dan Bahan a. Corrosion test cylinderb. Water bath c. Thermometer, range 5 21 0Fd. Strip polishing visee. Wash solvent (active)f. Copper strip g. Polishing material h. Copper corrosion standard plagues.

2. Prosedur Pengujian a.Buka valve B, tempatkan kira-kira 1 ml air yang telah disaring dalam sebuah pembersih silinder tes dan putaran angin agar membasahi dinding, biar sisa ke cairan dari silinder, gantung copper strip yang telah dipoles sesuai kemiringan tabung dengan keyakinan jarak ujung strip kurang dari 6,4 mm (1/4 in) dari bawah silinder ketika dirangkai. Setelah merangkai alat, tutup valve A, diatas rangkaian keluaran tabung, dan valve B.b.Pegang / tahan silinder tes tegak lurus agar copper strip tidak basah oleh air, masukkan sumber sampel ke valve A silinder tes dengan maksud sepanjang silinder tabung harus dibersihkan dengan sampel. Muatkan sampel ke silinder dengan membuka valve pada sumber sampel dan kemudian buka valve A. c.Tutup valve A bersamaan diputusnya hubungan silinder tes dari sumber sampel. Balik silinder tes dan buka valve B untuk membersihkan udara dari silinder tes. Kembalikan silinder test pada posisi tegak lurus dan cairkan sisa cairan dengan membuka valve B. Tutup valve B dengan silinder tes berada pada posisi tegak lurus, buka valve A dan isi silinder tes dengan sampel. Ketika silinder tes penuh, tutup valve A, valve sumber sampel dan putuskan hubungan tabung aluminium. d. Segera setelah tabung aluminium diputuskan hubungannya, dan dengan silinder pada posisi tegak, buka valve A sedikit agar semua cairan diatas ujung tabung outlet akan digerakkan dari silinder tes. Ketika uap pertama muncul dari valve A, tutup valve A. e.Segera setelah pengisian dan point seperti uraian 4, celupkan silinder tes ke dalam bak dijaga pada 37,8 0,5 0C (100 - 1 0F). Biarkan silinder dalam bak untuk 1 jam lebih kurang 5 menit. f.Diakhir periode gerakkan silinder dari bak dan tahan silinder dengan posisi vertikal, buka valve sampai semua cairan dan kebanyakan uap keluar/berhenti. g.Ketika hanya sedikit sisa uap dalam silinder, simpan segera dan hanya copper strip yang harus diamati dengan standar ASTM untuk korosi copper strip. h.Pegang hanya dengan forcep (gunting tang) stainless steel, bandingkan strip dengan ASTM copper strip corrosion standard. Pegang strip test dan standard dengan cara melefleksikannya dengan yang ringan (standard). i.Jika copper strip menujukkan beberapa discolorasi yang cukup besar, bagian dalam silinder harus digosok dengan wol baja ( steel wol ) dan basuh dengan solven pencuci agar bersih segera setelah digunakan untuk tes selanjutnya. E. Residu on Evaporation 100 mlMetode yang dipakai adalah ASTM D 21581. Alat dan Bahan a. Tabung sentrifugal b. Coil pendingin c. Thermometer, low range -38 to 50 0C, high range 20 to 50 0Cd. Solvent wash bottle e. Water bath f. Clamp g. Solven minyak bebas2. Prosedur Pengujian Sama dengan prosedur yang digunakan pada weathering test. Sisa penguapan digunakan untuk pengujian sampel ini. Sisa penguapan direndam dalam kolom air dengan temperature 37,8 0F selama 5 menit, kemudian catat berapa ml sisa residu yang tertinggal sampai mendekati 0,05 ml. F. Komposisi GasMetode yang dipakai dengan ASTM 21631. Alat dan Bahan a. Gas standard dan liquid standard b. Tubing connectorsc. Stand of gas bombd. Beaker glasse. Komputer dan printer2. Prosedur Pengujian Sambungkan gas bomb kesumber sampel, lalu bersihkan gas bomb dengan menggunakan sampel yang berasal dari sumber sampel. Isi gas bomb dengan sampel (gas dan liquid standard). Sambungkan gas bomb yang berisi sampel ke alat Cromatograph Analizer dengan menggunakan tubing connector dan mulai start alat. Cetak hasil pengolahan alat seperti yang terlihat pada layar komputer. 3. Produk Separasi GasProduk yang di hasilkan dari separasi gas akan menentukan kwalitas dari masing-masing gas itu sendiri dimana produk gas yang berkwalitas disebut LPG dan gas yang tidak berkwalitas dianggap sebagai residu gas. Residu gas disini merupakan gas yang tidak berkwalitas. Sebagian residu gas dialirkan ke kompresor, dibuang ke flare di karenakan keterbatasan alat penampung residu gas dan jika langsung di gunakan untuk masyarakat kebutuhan rumah tangga akan sangat berbahaya, kareana residu gas ini sebagian besar mengandung gas metana yang mempunyai sifat mudah terbakar dan sebagiannya digunakan untuk keperluan produksi. Gas ini juga dapat dijadikan sebagai gas yang berkwalitas dengan diolah menjadi LNG namun dalam hal ini banyak faktor yang harus dipenuhi misalnya sumber gas yang besar, kebutuhan pasar dan modal yang besar.