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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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
Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... .......................................................................................................... i
DAFTAR ISI........................................................................................................................... ii
BAB 1 REVIEW GAS HIDRAT .......................................................................................... 1
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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
�� = 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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
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
Universitas Indonesia
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.