Transcript
PROSES PEMBUATAN PROSES PEMBUATAN LNGLNG
Dr. Ir. Slamet, MT.
Departemen Teknik Kimia, FTUI DepokApril 2008
LNG yang disimpan dalam kilang jumlahnya sangat besar di dalam Tangki LNG.
Contoh: – Ukuran Tangki yang ada di Arun: 800.000 barrel– Ukuran tangki di Bontang: 600.000, 800.000, dan 786.000
barrel – Kapasitas tanker LNG rata-rata 786.000 barrel = 125 000
m3
Untuk tangki yang besar (>1670 barrel = 265000 lt), tidak dapat dirancang sebagai tangki bertekanan.
Lebih praktis bila dirancang tangki dengan tekanan rendah (mendekati atmosferik)
Pada kondisi bagaimana LNG disimpan Pada kondisi bagaimana LNG disimpan ??
Pada kondisi bagaimana LNG disimpan Pada kondisi bagaimana LNG disimpan ??
Untuk tangki dengan– V = 600 000 barrel (3 360 000 cu.ft) – H = sekitar 125 ft – Di = 185 ft– PLNG = 1000 psi (agar suhu tidak terlalu rendah)– S = 30 000 psi (tensile strength)– maka tebal tangkinya adalah
t> PDi/(2S) t (1000)(185)(12)/(2 x 30 000) = 37 in.
Jadi tebal dari tangki minimum bila kita ingin menyimpan LNG pada 1000 psi adalah 37 in (92.5 cm).
Hal ini sangatlah tidak praktis.
Bila tebal tangki yang tersedia adalah 12 in maka: D 2St/P (2)(30 000) (12)/1000 720 in 60 ft H = V/A = V/(3.14 x D2 /4) = (3 360 000)/(3.14 x 602 /4) =
1188 ft (392 m) Berarti tinggi tangki tersebut adalah 392 meter, dan ini juga
sangat tidak praktis. Jadi menyimpan LNG pada tekanan tinggi (agar suhunya juga
tinggi) tidaklah praktis, terutama utk kapasitas besar. Solusi: LNG disimpan pada tekanan sedikit di atas tekanan
atm (sehingga suhunya kriogenik, sekitar – 160 oC).
Pada kondisi bagaimana LNG disimpan Pada kondisi bagaimana LNG disimpan ??
LNG pada tekanan sekitar atmLNG pada tekanan sekitar atm
Banyak komponen–komponen lain (selain metana) yang terdapat pada gas alam yang mempunyai titik beku di atas – 260 oF.
Pada Gambar 1a & 1b (Reading for LNG Processing I) diperlihatkan kelarutan beberapa komponen dalam metana sebagai fungsi suhu.
Pada –260oF, kelarutan CO2 = 200 ppm. Untuk keperluan proses, CO2< 50 ppm sebelum gas alam tsb dicairkan. Di kilang < 10 ppm kelarutan C6+ < 1 % , C5- > 1 %, dan C4 = 20 %. Jadi keterbatasan kelarutan proses pembuatan LNG hanya untuk C5+ sehingga LNG akan didominasi oleh C1, C2, C3 dan C4, dengan C5 paling
banyak 1 % dan C6+ < 0.1 %. Syarat heating value LNG berdasarkan kontrak 1107 BTU/scf C3 dan C4 lebih menguntungkan dijual sebagai LPG kandungan C3 dan C4 dalam LNG diusahakan seminimal mungkin tapi
masih memenuhi syarat heating value.
HydrateHydrate
Air selain dapat membeku menjadi es, juga dapat membentuk padatan yang berupa hidrat dengan komponen hidrokarbon.
Rumus umum molekul hidrat tersebut adalah (HC).8H2O, yang merupakan senyawa kimia dengan panas pembentukan yang kecil.
Gambar 4 sampai 7 mengilustrasikan hasil percobaan untuk menentukan batas kondisi dimana hidrat dapat terbentuk.
Pada Gambar 4 dan 6 terlihat untuk komponen C2, C3, C4 dan CO2 membentuk hidrat pada suhu yang lebih rendah dibandingkan C1 pada tekanan kurang dari 2000 psi.
Gambar 5 dan 6 memperlihatkan tekanan yang tinggi juga akan menaikkan suhu pembentukan hidrat.
Gambar ini juga memperlihatkan bahwa pada daerah tekanan dibawah 800 psi, hidrat tidak akan terbentuk pada gas alam yang mempunyai berat molekul dibawah 29, selama suhunya lebih tinggi dari 65 oF.
LIQUEFIED NATURAL GASLIQUEFIED NATURAL GAS (LNG ?)(LNG ?)
Gas Alam yang dicairkan pada tekanan ambient dengan suhu sekitar –160oC (-260oF) dalam kondisi cair jenuh.
Spesifikasi Produk :- Nilai Bakar (HHV) : 1105-1165 Btu/scf- Densitas : 435 KG/LT- Komposisi (Badak) : C1 90%, C2 = 8%, C3 = 1,5%, iC4 & nC4 = 0,5%
Tujuan Pencairan Gas Alam:- Mudah Disimpan- Memudahkan Transportasi
Produk LNG menarik karena : - Hasil Pembakaran Lebih Bersih (Clean Energy) - Harga Bersaing dengan sumber energi yang lain.
TIPIKAL KARAKTERISTIK GAS UMPAN & LNG (Badak)
KOMPOSISIKOMPOSISI GAS UMPAN (%mol)GAS UMPAN (%mol) LNG (%mol)LNG (%mol)
N2 0,12 0,1
C1 84 91
CO2 5 0
C2 5 8
C3 3 1,3
iC4 0,7 0,1
nC4 0,8 0
C5+ 1,38 0
TIPIKAL KARAKTERISTIK GAS UMPAN & LNG (lanjutan)
KOMPOSISIKOMPOSISI GAS UMPANGAS UMPAN LNGLNGHHV, Btu/scf 1095 1107
H2S 2,2 0
Hg, gr/ nM3 0,05 0,001Aromatik, ppm 0,2 0
H2O Sat. pada 86oC 0
Suhu, oC 30 -160Tekanan, psi 675 25
Proses Pembuatan LNG di BadakProses Pembuatan LNG di Badak
Schematic flow diagram of Badak LNG Plant Schematic flow diagram of Badak LNG Plant (R.F. Bukacek, 1982)(R.F. Bukacek, 1982)
Pemurnian Gas AlamPemurnian Gas Alam
• Batasan maksimum : 50 ppm COBatasan maksimum : 50 ppm CO22 & nil H & nil H22SS• Tujuan: - menghindari pembekuan COTujuan: - menghindari pembekuan CO22 pd proses lebih lanjut pd proses lebih lanjut
- menghindari masalah korosi, lingkungan, dan kese-- menghindari masalah korosi, lingkungan, dan kese- hatan karena Hhatan karena H22SS
• Seleksi proses Seleksi proses berdasarkan kandungan CO berdasarkan kandungan CO22 dlm gas umpan: dlm gas umpan:• Sistem Amine : COSistem Amine : CO22 < 10% < 10%• Sistem Benfield : COSistem Benfield : CO22 = 10-20% = 10-20%• Sistem Pelarut fisika : COSistem Pelarut fisika : CO22 = 10-50% = 10-50%• Sistem Membran : COSistem Membran : CO22 > 50% > 50%• Distilasi Kriogenik : CODistilasi Kriogenik : CO22 > 50% > 50%
• Masih banyak faktor lain yg perlu dipertimbangkan dlm seleksi Masih banyak faktor lain yg perlu dipertimbangkan dlm seleksi proses gas sweetening.proses gas sweetening.
Penghilangan COPenghilangan CO22 dan H dan H22SS
Benfield Process
Pemurnian Gas AlamPemurnian Gas AlamPenghilangan HPenghilangan H22OO
Batasan maksimum : 0,5 ppm HBatasan maksimum : 0,5 ppm H22OO Tujuan: - menghindari pembekuan HTujuan: - menghindari pembekuan H22O pd proses lebih lanjutO pd proses lebih lanjut
- menghindari masalah korosi, - menghindari masalah korosi, - mencegah pembentukan hydrate- mencegah pembentukan hydrate
Teknologi yg biasa dipakai Teknologi yg biasa dipakai Adsorpsi, Absorpsi, MembraneAdsorpsi, Absorpsi, Membrane• Gas dehydration di PT Badak dg teknologi ADSORPSI, Gas dehydration di PT Badak dg teknologi ADSORPSI,
di kilang lain banyak pakai Absorpsi Amine. Why ???di kilang lain banyak pakai Absorpsi Amine. Why ???• Pemilihan adsorben: tgt pada batasan maksimum uap airPemilihan adsorben: tgt pada batasan maksimum uap air• Pada kilang LNG batasan tsb adalah 0,5 ppmPada kilang LNG batasan tsb adalah 0,5 ppm• Adsorben yg biasa dipakai di kilang: Molecular sieve (dpt Adsorben yg biasa dipakai di kilang: Molecular sieve (dpt diregenerasi)diregenerasi)• Jenis adsorben lain: silika gel, alumina, glikolJenis adsorben lain: silika gel, alumina, glikol
Pemurnian Gas AlamPemurnian Gas Alam
Batasan maksimum : 0,01 ppbBatasan maksimum : 0,01 ppb Tujuan: menghindari korosi merkuri thd bahan Tujuan: menghindari korosi merkuri thd bahan
aluminium pd main heat exchanger (MHE)aluminium pd main heat exchanger (MHE) Dilakukan dg cara adsorpsi ke dlm pori-pori Dilakukan dg cara adsorpsi ke dlm pori-pori
karbon aktif yg mengandung sulfur. Hg tsb karbon aktif yg mengandung sulfur. Hg tsb bereaksi dg S membentuk HgS (amalgam) yg bereaksi dg S membentuk HgS (amalgam) yg tdk dpt diregenerasitdk dpt diregenerasi
Penggantian adsorben Penggantian adsorben dilakukan setelah dilakukan setelah adsorben jenuh. Contoh di PT. Badak kapasitas adsorben jenuh. Contoh di PT. Badak kapasitas adsorben tsb = 6 kg Karbon/kg Hgadsorben tsb = 6 kg Karbon/kg Hg
Penghilangan HgPenghilangan Hg
1. PEMISAHAN METANA (C1)1. PEMISAHAN METANA (C1) - DILAKUKAN DI SCRUB COLUMN.- DILAKUKAN DI SCRUB COLUMN. - TUJUAN : MENGHASILKAN SEBAGIAN BESAR C1 SEBAGAI UMPAN- TUJUAN : MENGHASILKAN SEBAGIAN BESAR C1 SEBAGAI UMPAN
PROSES PENCAIRAN, SHG PRODUK LNG SESUAI SPESIFIKASI.PROSES PENCAIRAN, SHG PRODUK LNG SESUAI SPESIFIKASI.2. PEMISAHAN ETANA (C2)2. PEMISAHAN ETANA (C2)
- DILAKUKAN DI DE-ETHANIZER- DILAKUKAN DI DE-ETHANIZER - TUJUAN : MENGHASILKAN C2 SBG MAKE-UP MCR REFRIGERANT- TUJUAN : MENGHASILKAN C2 SBG MAKE-UP MCR REFRIGERANT
3. PEMISAHAN PROPANA (C3)3. PEMISAHAN PROPANA (C3) - DILAKUKAN DI DE-PROPANIZER- DILAKUKAN DI DE-PROPANIZER - TUJUAN : MENGHASILKAN PROPANA UNTUK MAKE UP PROPANE- TUJUAN : MENGHASILKAN PROPANA UNTUK MAKE UP PROPANE
REFRIGERANT DAN PRODUK SAMPING LPG.REFRIGERANT DAN PRODUK SAMPING LPG.4. PEMISAHAN BUTANA (C4)4. PEMISAHAN BUTANA (C4)
- DILAKUKAN DI DE-BUTANIZER- DILAKUKAN DI DE-BUTANIZER - TUJUAN : MENGHASILKAN BUTANA UTK REFLUX SCRUB COLUMN- TUJUAN : MENGHASILKAN BUTANA UTK REFLUX SCRUB COLUMN
DAN PRODUK SAMPING LPG.DAN PRODUK SAMPING LPG.
UNIT FRAKSIONASIUNIT FRAKSIONASI
TEKNOLOGI YG DIPAKAI DLM PENYEDIAAN REFRIJERASI DI KILANG LNG BADAK ADALAH
SISTEM KOMBINASI :- REFRIJERAN PROPANA- MULTI COMPONENT REFRIGERANT (MCR)1. SISTEM REFRIJERASI PROPANA 3 LEVEL TDD HIGH , MEDIUM & LOW PRESSURE PROPANE YG DILAKUKAN DLM SUATU SISTEM REFRIJERASI TERPADU. REFRIJERASI INI DIGUNAKAN UTK MENDINGINKAN GAS UMPAN SBLM MASUK KE SISTEM REFRIJERASI MCR. KANDUNGAN PROPANA YG DIGUNAKAN ADALAH > 99%.2. SISTEM REFRIJERASI MCR TDD 2 TAHAP KOMPRESI YG BERTUJUAN UTK MENDINGINKAN GAS UMPAN HASIL PENDINGINAN REFRIJERASI PROPANA, UTK MENGHASILKAN PRODUK LNG DI UNIT PENCAIRAN.TIPIKAL KOMPOSISI REFRIJERASI MCR (MOLE%) ADALAH :- NITROGEN : 3% - ETANA : 50%- METANA : 45% - PROPANA : 2%
UNIT REFRIJERASIUNIT REFRIJERASI
DIAGRAM ALIR UNIT REFRIJERASI DIAGRAM ALIR UNIT REFRIJERASI PROPANAPROPANA (BADAK) (BADAK)
V3V1 V2
ACCUMULATOR
DESUPER-HEATER
EVAPORATORS 1,2 and 3
E1
E2
E3
COMPRESSORQ1
L2
L1
L4
Q2
Q3
DIAGRAM ALIR SEDERHANADIAGRAM ALIR SEDERHANA UNIT REFRIJERASI PROPANA UNIT REFRIJERASI PROPANA
REFRIGERATION REFRIGERATION SYSTEMSSYSTEMS
Several basic processes of gas refrigeration system are:
1. Compression refrigeration2. Absorption refrigeration3. Expansion across a turbine4. Expansion across a valve
Compression refrigeration with PROPANE refrigerant will be discussed herein.
Basic ConceptBasic ConceptQc
Qr1 4
32
Evaporator
CondenserComp
JT-valve
1
23
4
F (H
F = L + V
F H F + Q = V H V + L H L
= V H V + (F – V) H L
F – H L) + Q = V (H V – H L)
LVLV
LF
HHQ
HHHHFV
Joule-Thompson valve = J-T valve
H = 0 F H F = V’ HV + L’ HL
F = V’ + L’LV
LF
HHHHF
V
)('
LV HHQVV
'
(1)
(2)
(3)
V, HV
L, HL
F, HF
EQL’, V’
V, HV
L, HL
F, HF
EQ
Mass and energy BalanceMass and energy Balance(Evaporator)
Comp. : H2 – H1 = -WS
Cond. : H3 – H2 = QC J-T valve: H4 – H3 = 0 Evap. : H1 – H4 = QR
Total : 0 = QC+QR -WS
Qc
Qr1 4
32
Evaporator
CondenserComp
JT-valve
Mass and energy BalanceMass and energy Balance(Overall)
L4 = V1 + V2 + V3 (1) L4 = L1 + V1 (2) L1 = V2 + L2 (3) L2 = V3 (4) L4 HL4 + Q1 = V1 HV1 +
L1 HL1 (5)
L1 HL1 + Q2 = V2 HV2 +
L2 HL2 (6) L2 HL2 + Q3 = V3 HV3 (7)
V3V1 V2
ACCUMULATOR
DESUPER-HEATER
EVAPORATORS 1,2 and 3
E1
E2
E3
COMPRESSORQ1
L2
L1
L4
Q2
Q3
Mass and energy BalanceMass and energy Balance(3-Stage Evaporators)
V3V1 V2
ACCUMULATOR
DESUPER-HEATER
EVAPORATORS 1,2 and 3
E1
E2
E3
COMPRESSORQ1
L2
L1
L4
Q2
Q3
Antoinne Equation:
Enthalpy:
23
332
Lv HHQVL
12
21222
)(
Lv
LL
HHHHLQV
41
14111
)(HH
HHLQVv
LL
Mass and energy BalanceMass and energy Balance(3-Stage Evaporators)
2
2
)0004599.0()1471.0(588.142
00023817.048763.0453.18
TTH
TTH
L
V
mT
QD/C = 65.09 MBtu/j 270.76 100 psi 53 psi 16.5 psi514.88 R 476.95 R 420.78 R206.38 Btu/lb 196.85 Btu/lb 181.47 Btu/lb608566 lb/j 691560 lb/j 740903 lb/j
190 psi560.38 R 560.38 R216.92 Btu/lb 84.26 Btu/lb
2041030 lb/j
4.6E+04 lbmol/j190 psi 55.07 Btu/lb908 R 32.5 1432464 lb/j248.81 Btu/lb MBtu/j
32.19 Btu/lbINPUT 81.1 740903 lb/jQ1 (Mbtu/j) =32.5 P1 (psi) = 100 MBtu/jQ2 (Mbtu/j) =81.1 P2 (psi) = 53
-Wc = 111.65 MBtu/j Q3 (Mbtu/j) =110.6 P3 (psi) = 16.54.39E+04 hp 110.6
HASIL MBtu/jLaju Propana (lb/j) = 2041030-Wc + Q1 +Q2 + Q3 =335.85 MBtu/jQD + QC =335.85 MBtu/j
V3V1 V2
ACCUMULATOR
DESUPER-HEATER
E1
E2
E3
COMPRESSOR
Q1
L2
L1
L4
Q2
Q3
CONDENSER
3-Stage Propane 3-Stage Propane RefrigerationRefrigeration
(PROSES APCI DI KILANG LNG BADAK)STLH DILAKUKAN PENDINGINAN PD SISTEM REFRIJERASI PROPANA 3 LEVEL, GAS ALAM DICAIRKAN UTK MENGHASILKAN PROD. LNG. PENDINGINAN DILAKUKAN SCR BERTAHAP PD ALAT PENUKAR PANAS UTAMA (MAIN HE) OLEH REFRIJERAN MCRREFRIJERAN MCR.
UNIT pencairan gas alamUNIT pencairan gas alam
FUEL GAS(Reject gas)
LNG
MAIN EXCHANGER
NATURAL GAS E1
E 1 E 2 E 3
EVAPORATORS
INTERCOOLER
STAGE 1 STAGE 2COMPRESSORS
AFTERCOOLER
PHASESEPARATOR
E2 E3
(SIMPLIFIED of APCI LNG Badak)
Fuel Gas(Reject Gas)
LNG
MAIN EXCHANGER
NATURAL GAS E1 E2 E3
E1 E3E2
EVAPORATORS
INTERCOOLER
STAGE 1 STAGE 2
COMPRESSORS
AFTERCOOLERPHASESEPARATOR
A
H
D
C
B
MRV
MRL
E
I
G
F
1
2
3 4
A
12
3
4
P1P3
P4
P
HHL
HV
P-H Diagram GAS ALAM
Fuel Gas(Reject Gas)
LNG
MAIN EXCHANGER
NATURAL GAS E1 E2 E3
E1 E3E2
EVAPORATORS
INTERCOOLER
STAGE 1 STAGE 2
COMPRESSORS
AFTERCOOLERPHASESEPARATOR
A
H
D
C
B
MRV
MRL
E
I
G
F
1
2
3 4
A
P-H Diagr. MRV
P-H Diagr. MRL
APCI Propane Precooled Mixed Refrigerant Process
PRICO mixed refrigerant loop (Hydrocarbon Processing, April 1998)
The process is very simple, efficient, reliable and cost-effective mixed-refrigerant cycle.
A mixed-refrigerant, composed of N2 and C1-C5, is circulated in a closed refrigerant loop.
This loop contains a compressor (1), a partial condenser (2), an accumulator (3), a refrigerant HE (4), a J-T valve (5), a refrigerant suction drum (6), a centrifugal pump (7), and fractionation unit (8) to remove C2+.
PRICO TechnologyPRICO Technology
Beberapa Teknologi (LNG) lainBeberapa Teknologi (LNG) lain
A
D
CB
E
FT=175
F
P=300 psi
P=80 psi
P=20 psi
T= -30 F
A
BC
DE
F
P-H DiagramP-H Diagram
PP
HH
The ConocoPhillips Optimized Cascade Process The ConocoPhillips Optimized Cascade Process
Beberapa Teknologi (LNG) lainBeberapa Teknologi (LNG) lain
The The Linde-Statoil Mixed Fluid Cascade ProcessLinde-Statoil Mixed Fluid Cascade Process
Beberapa Teknologi (LNG) lainBeberapa Teknologi (LNG) lain
STUDI KASUS STUDI KASUS
Pembahasan rinci berbagai teknologi LNG
Pemecahan masalah aktual di berbagai LNG Plant
LNG Plant design (Tangguh, Natuna, dll)
Mini & Remote Area LNG Plant dll
top related