SIMULASI ABSORPSI CO2 DAN H2S DARI
GAS ALAM MENGGUNAKAN LARUTAN
MDEA PADA TRAY COLUMN
Harisma Lathifah [2309 105 003]
Deery Adrian [2309 105 016]
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Kusnarjo, MT
Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MS
LABORATORIUM PERPINDAHAN MASSA DAN PANAS
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Latar Belakang
Gas Alam mempunyai
Kandungan CO2 dan H2S
yang cukup besar
CO2 sebagai impuritis dan
dapat menurunkan
nilai bakar dari gas alam ,
H2S merupakan gas beracun
yang sangat korosif terhadap
peralatan di proses kilang
Perlu adanya
penghilangan H2S dan CO2 dalam
kandungan gas alam
Absorbsi
Paling efektif dan
ekonomis
Sering diaplikasikan
dalam industri
Absorbsi
Pelarut
Type Kolom
K2CO3
Alkanolamine
Packed Column
Tray Column
Penelitian – Penelitian Terdahulu
No Tahun Nama Peneliti Uraian
1.
2.
3.
4.
5.
1991
1994
2001
2007
2009
David M. Austgen
Edward B. Rinker
Nadhir A. Al-
Baghli, dkk
S. Van Loo,dkk
Sanitasari, dkk
Menggambarkan kelarutan H2S dan CO2 dalam larutan
MDEA dan kelarutan CO2 dalam campuran MDEA
dengan MEA atau DEA
Mempelajari kinetika dan permodelan absorpsi CO2 ke
dalam larutan MDEA
Mempelajari Rate Based Model untuk desain absorbsi
CO2 dan H2S menggunakan larutan MEA dan DEA
pada tray.
Mempelajari pengaruh solvent DEA dan MDEA
terhadap banyaknya tray yang digunakan dalan tray
column untuk absorpsi CO2
Melaksanakan penelitian simulasi recovery CO2 pada
gas sintesa dengan absorben K2CO3 dan katalis DEA
dalam packed column.
Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini membahas pengaruh
tekanan, temperatur dan konsentrasi MDEA
terhadap besarnya %recovery gas CO2 dan
H2S yang dihasilkan serta profil konsentrasi
komponen di tiap tray.
Tujuan Penelitian
Permodelan matematis proses absorpsi
gas CO2 dan H2S dari gas alam dengan
menggunakan larutan MDEA pada tray
column dan pengaruh penggunaan
berbagai variable terhadap persen
recovery dan profil konsentrasi
komponen dalam tiap tray.
Metodologi Penelitian
Studi Literatur
Pembuatan kesimpulan
Pengembangan
Model Matematis
Pengubahan model matematis
Ke persamaan numerik
Pembuatan program dengan
Software MATLAB versi 6.1
Validasi Model
Interpretasi hasil simulasi
Batasan Masalah
• Kondisi isothermal dan steady state
• Aliran gas dan liquid adalah mix
flow
• Menggunakan Rate Based Model
• Model film untuk transfer massa
• Pendekatan enhancement factor
Sistem Reaksi Kimia
Reaksi gas CO2 terhadap MDEA :
CO2 + CH3N(C2H4OH)2 + H2O CH3N(C2H4OH)2 H+ + HCO3
-
Reaksi gas H2S terhadap MDEA :
H2S+ CH3N(C2H4OH)2 HS- + CH3N(C2H4OH)2 H+
Model matematis untuk setiap tray
• Neraca massa komponen liquid
Lin xin + Ni + Generasi = Lout xout
Liin xiin + Ni + ri a V = Liout xiout
• Neraca massa komponen gas
Gin yin = Gout yout + Ni
Ln, xi n
Gn, yi n
Gn+1, yi n+1
Ln-1, xi n-1
NiTray ke- n
Fluks absorpsi
AAiLi CCEkN
Koefisien perpindahan massa dalam liquid
2131
42,0
AB
L
Dgk
Enhancement factor
ME 1
Konsentrasi gas pada bulk liquid
(gmol/cm3)
LBGLGLL
LAEBOGLiAGLLA
VCkLHekEkHekkEVa
VCCkCLHekEkyPkkEVaC
12
12
Konsentrasi gas pada interface (gmol/cm3)
HekEk
CEkyPkC
GL
ALiAG
Ai
Penyelesaian Numerik
Menggunakan Metode Secant
Pembuatan Program
MATLAB 6.1
Validasi Model
Hasil penelitian ini dibandingkan dengan data
operasi pabrik oil & gas (PT. Hess)
Analisa Model Matematis
Untuk mengevaluasi hasil simulasi
Variabel PenelitianSistem yang dipelajari :
• Diameter Tray = 2,2 m
• Jumlah Tray = 12 tray
• Type Tray = Sieve tray
• Tinggi Weir = 3,95 cm
Variabel input :
• Tekanan absorber = 30 atm, 40 atm, 50 atm, dan 60 atm
• Kadar MDEA = 35 %wt, 45 %wt, dan 55 %wt
• Suhu masuk liquid = 35 0C, 45 0C, 55 0C, dan 65 0C
• Suhu masuk gas = 28 0C
• Laju alir liquid = 8333,3 cm3/s
• Laju alir gas = 546240 cm3/s
Variabel output :
• % recovery CO2 dan H2S
• Konsentrasi komponen dalam fasa gas pada tiap tray
• Konsentrasi komponen dalam fasa liquid pada tiap tray
Absorpsi CO2 pada kondisi
isothermalPengaruh temperatur dan konsentrasi larutan
MDEA terhadap persen recovery CO2
Tekanan 60 atm Tekanan 30 atm
Pengaruh tekanan dan konsentrasi larutan MDEA
terhadap persen recovery CO2
Temperatur 65 0C Temperatur 35 0C
Absorpsi H2S pada kondisi
isothermalPengaruh temperatur dan konsentrasi larutan
MDEA terhadap persen recovery H2S
Tekanan 60 atm Tekanan 30 atm
Pengaruh tekanan dan konsentrasi larutan MDEA
terhadap persen recovery H2S
Temperatur 65 0C Temperatur 35 0C
Distribusi Konsentrasi
Komponen Dalam Liquid
Konsentrasi MDEA, HCO3-, MDEAH+ dan HS- disetiap tray pada
kondisi temperature 350C, tekanan 30 atm, konsentrasi MDEA 35%
Konsentrasi MDEA, HCO3-, MDEAH+ dan HS- disetiap tray pada
kondisi temperature 650C, tekanan 30 atm, konsentrasi MDEA 35%
Distribusi Konsentrasi
Komponen Dalam Gas
Fraksi mole gas CO2, H2S dan CH4 dalam gas alam di setiap tray
pada temperature 350C, tekanan 30 atm dan konsentrasi MDEA 35%
Fraksi mole gas CO2, H2S dan CH4 dalam gas alam di setiap tray pada
temperature 650C, tekanan 30 atm dan konsentrasi MDEA 35%
Fraksi mole gas CO2, H2S dan CH4 dalam gas alam di setiap tray
pada temperature 350C, tekanan 60 atm dan konsentrasi MDEA 35%
Validasi Data Penelitian dengan
Data Lapangan PT.HESS
Variabel Pembanding Hasil Penelitian Data PT.HESS
Laju alir liquid (cm3/s) 8333,3 8333,3
Laju alir gas (cm3/s) 546240 546240
Tekanan (atm) 30 30
Temperatur MDEA (0C) 35 35
Temperatur gas (0C) 28 28
Konsentrasi absorben (%wt) 45 45
% recovery CO2 56.1735 60
% recovery H2S 98.9737 99
KESIMPULAN
Penelitian ini menggunakan model film dengan
pendekatan enhancement factor untuk mengkaji
secara teoritis (dengan permodelan matematis)
kinerja tray column untuk absorbsi CO2 dan H2S
dari gas alam dalam kondisi isothermal. Pada
penelitian ini telah diprediksi juga distribusi
konsentrasi komponen – komponen dalam fasa
liquid dan gas pada tiap tray.
Pengaruh variabel suhu, tekanan, dan konsentrasi MDEA
terhadap persen recovery dalam penelitian ini, adalah :
• Semakin tinggi temperatur maka semakin besar nilai persen
recovery gas CO2 dan H2S.
• Semakin tinggi konsentrasi MDEA maka semakin tinggi pula
persen recovery gas CO2 dan H2S yang dicapai.
• Semakin besar konsentrasi MDEA, peningkatan persen recovery
CO2 dan peningkatan persen recovery H2S adalah semakin kecil.
• Semakin tinggi tekanan maka semakin tinggi pula persen recovery
gas CO2 dan H2S yang dicapai.
KESIMPULAN
• Hasil prediksi kinerja absorpsi pada penelitian ini dibandingkan
dengan data operasi absorpsi pada PT. HESS, yaitu pada kondisi
operasi 30 atm, suhu absorben masuk 35 0C, dan konsentrasi
MDEA 45% wt, terjadi penyimpangan persen recovery CO2
sebesar 6,3775%.
• Perbandingan hasil penelitian untuk absorbsi gas H2S (pada
kondisi operasi 30 atm, suhu absorber masuk 35 0C, dan
konsentrasi MDEA 45% wt) dengan data absorpsi pada PT. HESS,
terjadi penyimpangan sebesar 0,026%. Hal ini dapat terlihat bahwa
persen recovery H2S hampir mendekati kesesuaian 100%.
KESIMPULAN
SARAN
Meneruskan penelitian pada kondisi non –
ishothermal dengan menggunakan variabel
yang lebih beragam agar mendapatkan hasil
yang lebih akurat.
Top Related