• Tidak ada hasil yang ditemukan

Gas Treating: Physical Treatments - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

N/A
N/A
N/A

Academic year: 2017

Membagikan "Gas Treating: Physical Treatments - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)"

Copied!
35
0
0

Teks penuh

(1)

Teknologi Pemrosesan Gas (TKK 564)

Instructor: Dr. Istadi (http://tekim.undip.ac.id/staf/istadi )

il  i di di id

(2)

I

t

t

’ B

k

d

Instructor’s

 

Background

y BEng. (1995): Universitas Diponegoro

y Meng. (2000): Institut Teknologi Bandung

y PhD. (2006): Universiti Teknologi Malaysia

y Specialization: 

y Catalyst Design for Energy Conversion

P  D i  f  E  C i

y Process Design for Energy Conversion y Combustion Engineering

(3)

Course

 

Syllabus:

 

(Part

 

1)

Course

 

Syllabus:

y

y

 

(Part

(

(

 

1)

)

)

1. Definitions of Natural Gas, Gas Reservoir, Gas 

Drilling,g  and Gas productionp  (Pengertian gasg g  alam,  gas reservoir,  gas drilling, dan produksi gas)

2. Overview of Gas Plant Processing (Overview Sistem Pemrosesan Gas)

Pemrosesan Gas)

3. Gas Field Operations and Inlet Receiving (Operasi Lapangan Gas dan Penerimaan Inlet)

4.

Gas

 

Treating

 

(

Pengolahan Gas

)

5. Gas Dehydration (Dehidrasi Gas)

6. First Assignment

7. Gas Compression System (Sistem Kompresi Gas)

h

(4)
(5)

PHYSICAL

 

ABSORPTION

y Absorption processes are generally most efficient when the partial pressures of the acid gases are relatively high, because partial pressure is the driving force for the absorption.

y Heavy hydrocarbons are strongly absorbed by the solvents used, and consequently acid gas removal is most efficient in natural gases with low concentrations of heavier hydrocarbons.

y Solvents can be chosen for selective removal of sulfur

compounds, which allows CO2 to be slipped into the residue gas stream and reduce separation costs.

y Energy requirements for regeneration of the solvent are lower

than in systems that involve chemical reactions.

y Separation can be carried out at near-ambient temperature.

(6)

SOLVENT PROPERTIES

SOLVENT

 

PROPERTIES

y Selexol is a typical application of physical absorption  and a number of open literature articles describe the  process

S l l Î l h l   l l 

y Selexol Î polyethylene glycol 

(7)

Th  K l  i   h   y The K‐value is the 

ratio of the mole  fraction of the 

component in the  component in the  vapor phase (y) to  its mole fraction in  the liquid phase (x),  t e qu d p ase ( ), K = y/x. 

y High K‐values  indicate the  material is 

predominately in  the vapor phase, 

h  l  K whereas low K‐ values indicate a  higher 

(8)

R

k

Value

y An Rk value greater than unity indicates the solubility of the 

component in Selexol is greater than that of methane, whereas a 

value less than unity indicates the opposite value less than unity indicates the opposite

y Because RK for CO2 and H2S are 15 and 134, respectively, these gases are  preferentially absorbed (relative to CH4), and, consequently, physical  absorption is an effective technique for acid gas removal. 

abso pt o s a e ect e tec que o ac d gas e o a .

y The process can reduce H2S to 4 ppmv, reduce CO2 to levels below 50  ppmv, and essentially remove all mercaptans, CS2, and COS.

y R values for hydrocarbons heavier than CH4 are fairly high (6 4 

y RK values for hydrocarbons heavier than CH4 are fairly high (6.4 

for C2H6, 15.3 for C3H8, and 35 for n‐C4H10), Selexol will remove  substantial quantities of these hydrocarbons, a feature that can be  either positive p or negative, depending on the composition of the gas g , p g p g being processed and the desired products. 

y Finally, the RK value of H2O is extremely high and consequently, 

(9)
(10)
(11)

Solubility

 

of

 

various

 

gases

 

in

 

Selexol solvent

 

at

 

70°F (21°C)

f

ti

f

ti l

70°F

 

(21°C)

 

as

 

a

 

function

 

of

 

partial

 

pressure.

y For an ideal system,  Henry’s law 

assumes a linear  relation between  relation between  the solubility of gas  componentp  i and  its partial pressure,  yiP = kixi where ki is  th  H ’  

(12)

Process

 

schematic

 

for

 

a

 

Selexol

t

ti

f ilit

(13)

Example: Composition of Inlet and

Example:

 

Composition

 

of

 

Inlet

 

and

 

(14)

HYBRID

 

PROCESSES

y the strengths and weaknesses of amine and physical  solvent system

solvent system

y To take advantage of the strengths of each type, a number  of hybridy  processesp  commerciallyy used, and under 

development, combine physical solvents with amines

y Depending upon the solvent−amine combination, nearly  complete removal of H2S  CO2  and COS is possible

complete removal of H2S, CO2, and COS is possible

y Sulfinol®: The process uses a combination of a physical  solvent (sulfolane)( ) with DIPA or MDEA.

y Like the physical solvent processes, the hybrid systems may  absorb more hydrocarbons, including BTEX, but that 

(15)

ADSORPTION

ADSORPTION

y Acid ggases,, as well as water,, can be effectivelyy removed  by physical adsorption on synthetic zeolites

y Applications are limited because water displaces acid  gases on the adsorbent bed

gases on the adsorbent bed

y From typical isotherms for CO2 and H2S on molecular  sieve, indicates that at ambient temperaturesp  

substantial quantities of both gases are adsorbed even  at low partial pressures

y Molecular sieve can reduce H2S levels to the 0 25 

y Molecular sieve can reduce H2S levels to the 0.25  gr/100 scf (6 mg/m3) specification. 

(16)

Typical

 

isotherms

 

for

 

CO2

 

and

 

H2S

 

on molecular sieve

(17)

Schematic

 

of

 

integrated

 

natural

 

gas desulfurization plant

gas

 

desulfurization

 

plant

(18)

CRYOGENIC FRACTIONATION

CRYOGENIC

 

FRACTIONATION

y Distillation   Î the most widely used process to  l d

separate liquid mixtures

y It seems a good prospect for removing CO2 and H2S  from natural gas  because the vapor pressures of the  from natural gas, because the vapor pressures of the  principal components  are differents

y However,However,  problemsproblems  areare  associatedassociated  withwith  thethe  separationseparation   of CO2 from methane, CO2 from ethane, and CO2 

(19)
(20)

Distillation: CO2 from methane

Distillation:

 

CO2

 

from

 

methane

y Relative volatilities (KC1C1/KCO2CO2) at typical distillation 

conditions are about 5 to 1. Therefore one would expect  simple fractionation to work. 

H  b   h  li id CO   h  f   h  

y However, because the liquid CO2 phase freezes when  it becomes concentrated, the practical maximum‐

(21)

Distillation CO2 from ethane

y In addition to solidification problems, CO2 and ethane 

Distillation:

 

CO2

 

from

 

ethane

form an azeotrope (liquid and vapor compositions are  equal) and 

l   l   i   f  h    b  

(22)

Distillation:

st at o : CO

 

CO2

 

from

o

 

H2S

S

y The distillation is difficult

y The mixture forms a pinch at high CO2  concentrations. 

y This separation by conventional distillation is 

y This separation by conventional distillation is 

complicated by the need to have an overhead product  that has roughlyg y 100 ppppmv H2S if the stream is vented. 

(23)

Extractive Distillation

y This process is an extractive distillation process* that uses  hydrocarbonsy  to significantlyg y alter the behavior of the 

system and thus, effectively eliminate the distillation  problems. 

y The hydrocarbonsy  are normallyy mixtures of propanep p  and  heavier hydrocarbons obtained from the feed mixture.  y As a result, no additional separations are required. 

y Extractive distillation makes distillation of close boilingg  components possible by addition of a solvent to the 

mixture to alter the relative volatility of the two key  components. 

y The products from the distillation include one of the keys  at high purity and a mix of the other key plus the solvent. y This mixture is fractionated in another column for recovery 

f h l d d f h d k y

(24)

Vapor

liquid

 

equilibrium

 

curve

 

for

 

CO2

d H2S t 20 t

(25)

Membrane

 

Separation

y Membranes are used in natural gas processing for  d h d ti  f l   diti i   d b lk CO   dehydration, fuel‐gas conditioning, and bulk CO2 

removal, but presently CO2 removal is by far the most  importantp  applicationpp

y PLEASE READ THE MEMBRANE FUNDAMENTAL 

(26)

CARBON

 

DIOXIDE

 

REMOVAL

 

FROM

 

NATURAL

 

GAS

y ForFor  CO2CO2  removalremoval,  thethe  industryindustry  standardstandard  isis  presentlypresently   cellulose acetate. 

y These membranes are of the solution‐diffusion type, in  which a thin layer (0.1 to 0.5 μm) of cellulose acetate is on  top of a thicker layer of a porous support material.

y Permeable compounds dissolve into the membrane  diffuse  y Permeable compounds dissolve into the membrane, diffuse 

across it, and then travel through the inactive support  material. 

y The membranes are thin to maximize mass transfer and,  thus, minimize surface area and cost, so the support layer is  necessary to provide the needed mechanical strength.

(27)
(28)

Spiral

 

Wound

 

Membrane

(29)
(30)

Single

 

Stage

 

CO2/CH4

 

Membrane

 

Separation

(31)
(32)

Feed

 

Gas

 

Pretreatment

y Because membranes are susceptible to degradation  f  i iti   t t t i   ll   i d   from impurities, pretreatment is usually required. 

y The impurities possibly present in natural gas that  may cause damage to the membrane

(33)

ADVANTAGES

 

OF

 

MEMBRANE

 

SYSTEMS

SYSTEMS

y Low capital investment when compared with solvent  systems

y Ease of installation: Units are normally skid mounted

y Simplicity: No moving parts for single‐stage units

y High turndown: The modular nature of the system 

   hi h t d   ti    b   hi d means very high turndown ratios can be achieved

y High reliability and on‐stream time 

y N   h i l   d d

y No chemicals needed

y Good weight and space efficiency

y Ease of operation: process can run unattended

(34)

DISADVANTAGES

DISADVANTAGES

OF

 

MEMBRANE

 

SYSTEMS

y Economy of scale: Because of their modular nature, they offer  little economy of scale

y Clean feed: Pretreatment of the feed to the membrane to remove  particulates and liquids is generally required

y Gas compression: Because pressure difference is the driving force  for membrane separation,p  considerable recompressionp  mayy be  required for either or both the residue and permeate streams

y For natural gas: 

y Generally higher hydrocarbon losses than y g y solvent systemsy

y H2S removal: H2S and CO2 permeation rates are roughly the same, 

so H2S specifications may be difficult to meet

y Bulk removal: Best for bulk removal of acid gases; membranes alone 

(35)

Referensi

Dokumen terkait

F maksimum agar kotak tetap diam diperoleh dengan meninjau m mengalami gaya gesek statik maksimum. Misalkan papan dan kotak bergerak dengan percepatan relatif terhadap tanah adalah

(kabupaten kayong utara) VII-8 Permasalahan yang dihadapi adalah belum ada rencana tata ruang wilayah perdesaan.. dan kota

Daerah (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2004 Nomor.. 125, Tambahan Lembaran Negara Republik

Peserta didik menarik kesimpulan dari informasi yang dibaca dari buku dan informasi yang diperoleh dari sumber lain terkait dengan kesadaran berbangsa dan bernegara

Perlu juga anda ketahui bahwa meskipun penyakit kutil kelamin ini, Umumnya tumbuh di daerah genital tapi juga bisa tumbuh di Anus, Bibir, Mulut dan Tenggorokan atau bagian tubuh

The research tests the effect of the risk profile and the application of corporate governance on financial performance at go-public national commercial bank. The data were taken from

Hasil Seleksi Umum Nama Perusahaan Alamat NPWP Rekap Nilai Nilai Penawaran.. Pemenang Seleksi Umum

Terpaksa efisiensi efisiensi dihitung/diukur dari jumlah uang yang dibelanjakan untuk membeli barang lain. Jika orang yang tidak kebagian berbeda dari yang kebagian, maka