Proses Pengolahan Gas Alam
Gas alam mentah mengandung sejumlah karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan uap air yang bervariasi. Adanya hidrogen sulfida dalam gas alam untuk konsumsi rumah tangga tidak bisa ditoleransi karena sifat racunnya. Zat ini juga menyebabkan karat pada peralatan logam. Karbon dioksida tidak diinginkan, karena zat ini akan mengurangi nilai panas gas dan akan memadat pada tekanan tinggi dan temperatur rendah yang dipakai pada pengangkutan gas alam. Untuk mendapatkan gas manis atau gas alam kering, maka gas-gas asam harus diambil dan uap air dikurangi. Sebagai tambahan, gas alam dengan sejumlah berarti hidrokarbon berat harus diolah untuk mendapatkan cairan-cairan gas alamnya. 2.2.1 Proses Pengolahan Gas Alam Cair
Pencairan gas alam menjadi LNG/LPG bertujuan untuk memudahkan dalam penyimpanan dan transportasi. Gas alam yang diolah di kilang LNG/LPG.
Proses awal yaitu Process Train adalah unit pengolahan gas alam hingga menjadi LNG serta produk-produk lainnya (pencairan fraksi berat dari gas alam). Dalam pengolahan gas alam di process train dilakukan proses pemurnian, pemisahan H2O dan Hg, serta pendinginan dan penurunan tekanan secara bertahap hingga hasil akhir proses berupa LNG. Terdiri beberapa tahapan yaitu:
Plant 1 - Gas Purification
Proses di Plant 1 adalah pemurnian gas dengan pemisahan kandungan CO2 (Karbon Dioksida) dari gas alam. Kandungan CO2 tersebut harus dipisahkan agar tidak mengganggu proses selanjutnya. Pemisahan CO2 dilakukan dengan proses absorbsi larutan Mono Ethanol Amine (MEA), yang sekarang diganti dengan Methyl De Ethanol Amine (MDEA) produksi Ucarsol. Proses ini dapat mengurangi CO2 sampai di bawah 50 ppm dari aliran gas alam. Batas maksimum kandungan CO2 pada proses selanjutnya adalah 50 ppm.
Plant 2 - Gas Dehydration And Mercury Removal
Selain CO2, gas alam juga mengandung uap air (H2O) dan Mercury (Hg) yang akan menghambat proses pencairan pada suhu rendah. Pada Plant 2, kandungan H2O dan Hg dipisahkan dari gas alam. Kandungan H2O pada gas alam tersebut akan menjadi padat dan akan menghambat pada proses pendinginan gas alam selanjutnya karena dapat menyumbat pipa dan alat lainnya saat mengalami
pembekuan, serta untuk mengurangi masalah karat dan mencegah terbentuknya hidrat. Hidrat adalah senyawa padat berwarna putih yang terbentuk dari reaksi kimia-fisik antara hidrokarbon dan air pada tekanan tinggi dan temperatur rendah yang digunakan untuk mengangkut gas alam melalui jalur pipa. Hidrat mengurangi efisiensi jalur pipa. Untuk mencegah pembentukan hidrat, gas alam bisa diolah dengan glikol, yang melarutkan air secara efisien. Etilena glikol (EG), dietilena glikol (DEG), dan trietilena glikol (TEG) merupakan contoh pelarut untuk pengambilan air. Trietilena glikol (TEG) lebih baik jika dipakai pada proses fasa-uap karena tekanan uapnya yang rendah, yang mengakibatkan sedikit saja kehilangan glikol. Absorber TEG normalnya berisi 6 hingga 12 nampan (tray) bubble-cap untuk melakukan proses absorpsi air.
Cara lain untuk menghilangkan hidrat gas alam adalah dengan menyuntikkan metanol ke dalam jalur gas untuk menurunkan temperatur pembentukan hidrat hingga di bawah temperatur atmosfer. Air juga bisa dikurangi atau diambil dari gas alam dengan memakai adsorben padat seperti saringan molekular atau gel silika.
Pemisahan kandungan H2O (Gas Dehydration) dilakukan dengan cara absorbsi menggunakan molecullar sieve hingga kandungan H2O maksimum 0,5 ppm. Kandungan mercury (Hg) pada gas alam tersebut jika terkena peralatan yang terbuat dari aluminium akan terbentuk amalgam. Sedangkan tube pada Main Heat Exchanger 5E-1 yang merupakan alat pendingin dan pencairan utama untuk memproduksi LNG adalah terbuat dari aluminium. Pemisahan kandungan Hg (Mercury Removal) dilakukan dengan cara absorbsi menggunakan adsorben. Bed Mercury Removal yang berisi Sulfur Impregnated Activated Charcoal dimana merkuri akan bereaksi membentuk senyawa HgS, hingga kandungan Hg maksimum 0,1 ppm.
Plant 3 - Fractination
Sebelum gas alam didinginkan dan dicairkan pada Main Heat Exchanger 5E-1 pada suhu yang sangat rendah hingga menjadi LNG, proses pemisahan (fractination) gas alam dari fraksi-fraksi berat (C2, C3, ..., dst) perlu dilakukan. Proses fraksinasi tersebut dilakukan di Plant 3. Pemisahan gas alam dari fraksi beratnya dilakukan pada Scrub Column 3C-1. Setelah dipisahkan dari fraksi
beratnya, gas alam didinginkan terlebih dahulu hingga temperatur sekitar -50°C dan selanjutnya diproses di Plant 5 untuk didinginkan lebih lanjut dan dicairkan. Sedangkan fraksi beratnya dipisahkan lagi sesuai dengan titik didihnya dengan beberapa alat (Deethanizer, Deprophanizer dan Debuthanizer) untuk mendapatkan prophane, buthane dan condensate.
Plant 4 - Refrigeration
Selain penurunan tekanan, proses pencairan gas alam dilakukan dengan menggunakan sistem pendingin bertingkat. Bahan pendingin yang digunakan: Propane dan Multi Component Refrigerant (MCR). MCR adalah campuran Nitrogen, Methane, Ethane, Prophane dan Buthane yang digunakan untuk pendinginan akhir dalam proses pembuatan LNG. Plant 4 menyediakan pendingin Prophane dan MCR. Baik prophane maupun MCR sebagai pendingin diperoleh dari hasil sampingan pengolahan LNG.
Siklus Pendingin Prophane
Cairan prophane akan berubah fase menjadi gas prophane setelah temperaturnya naik karena dipakai mendinginkan gas alam maupun MCR. Sesuai dengan kebutuhan pendinginan bertingkat pada proses pengolahan LNG, kondisi cairan prophane yang dipakai pendinginan ada 3 tingkat untuk MCR dan 3 tingkat untuk gas alam. Gas prophane setelah dipakai untuk pendinginan dikompresikan oleh Prophane Recycle Compresor 4K-1 untuk menaikkan tekanannya, kemudian didinginkan oleh air laut, dan selanjutnya dicairkan dengan cara penurunan tekanan. Demikian siklus pendingin propane diperoleh.
Siklus Pendingin MCR
Cairan MCR berubah fase menjadi gas MCR dengan kenaikan temperatur karena dipakai pendinginan gas alam pada Main Heat Exchanger 5E-1. Gas MCR tersebut dikompresikan secara seri oleh MCR First Stage Compresor 4K-2 dan MCR Second Stage Compressor 4K-3 untuk menaikkan tekanannya. Pendinginan dengan air laut dilakukan pada interstage 2 dan 3 serta pada discharge 4K-3.
Plant 5 - Liquefaction
Pada Plant 5 dilakukan pendinginan dan pencairan gas alam setelah gas alam mengalami pemurnian dari CO2, pengeringan dari kandungan H2O, pemisahan
Hg serta pemisahan dari fraksi beratnya dan pendinginan bertahap oleh prophane. Gas alam menjadi cair setelah keluar dari Main Heat Exchanger 5E-1 dan peralatan lainnya selanjutnya ditransfer ke storage tank.
Diagram Alur dari Sebuah Proses Pengolahan Gas Alam
Aliran blok diagram di atas adalah konfigurasi umum untuk pengolahan gas alam mentah dari non-associated gas well dan bagaimana gas alam mentah diolah menjadi gas jual kepadaend user atau pasar. Hasil pengolahan gas alam mentah dapat berupa :
1. Gas alam kondensat 2. Sulfur
3. Etana
4. Gas alam cair (NGL): propana, butana dan C5 + (istilah yang umum digunakan untuk pentana ditambah dengan molekul hidrokarbon yang lebih tinggi)
Proses yang dijelaskan pada diagram di atas:
1. Gas alam mentah berasal dari beberapa sumur yang berdekatan, dikumpulkan dan proses pengolahan pertama yang terjadi adalah proses
menghilangkan kandungan air dan gas alam kondensat. Hasil kondensasi biasanya dialirkan kilang minyak dan air dibuang sebagaiwaste water.
2. Gas alam mentah kemudian dialirkan ke pabrik pengolahan di mana pemurnian awal biasanya menghilangkan kandungan asam (H2S dan CO2). Proses yang dipakai pada umumnya adalah Amine Treating yang biasa disebut Amine Plant.
3. Proses berikutnya adalah untuk menghilangkan uap air dengan menggunakan proses penyerapan dalam trietilen glikol cair (TEG).
4. Proses berikutnya adalah untuk mengubah menjadi fase gas alam cair (NGL) yang merupakan proses paling kompleks dan menggunakan pabrik pengolahan gas modern.
2.2.2 Pengolahan Gas Asam
Gas-gas asam dapat dikurangi atau diambil dengan satu atau beberapa cara berikut:
1. Absorpsi fisik dengan memakai pelarut absorpsi selektif.
Proses komersial penting yang digunakan adalah proses Selexol, Sulfinol, dan Rectisol. Pada proses-proses ini, tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara gas asam dan pelarutnya. Pelarutnya, atau absorben, adalah cairan yang selektif menyerap gas-gas asam tetapi membiarkan hidrokarbonnya. Sebagai contoh, pada proses Selexol, pelarutnya adalah dimetil eter dari polietilena glikol. Gas alam mentah dilewatkan berlawanan arah melalui pelarut yang mengalir ke bawah. Ketika pelarut menjadi jenuh dengan gas-gas asam, tekanannya diturunkan, sehingga hidrogen sulfida dan karbon dioksida dilepaskan kembali. Pelarutnya kemudian didaur ulang ke menara absorpsi.
Gambar memperlihatkan proses Selexol
Proses Selexol untuk pengambilan gas asam: (1) absorber, (2) drum flash, (3) kompresor, (4) drum tekanan-rendah, (5) stripper, (6) pendingin. 2. Adsorpsi fisik dengan memakai adsorben padat.
Pada proses ini, suatu padatan digunakan dengan luas permukaan besar.
Saringan molekular (zeolita) banyak dipakai karena bisa menyerap sejumlah besar gas. Biasanya, lebih dari satu unggun adsorpsi dipakai untuk operasi sinambung. Satu unggun digunakan sedangkan yang lainnya diregenerasi. Regenerasi dilakukan dengan melewatkan bahan bakar panas melewati unggun.
Saringan molekular hanya bisa bersaing jika jumlah hidrogen sulfida dan karbon disulfidanya rendah. Saringan molekular juga bisa menyerap air, bukan hanya gas asam.
3. Absorpsi kimia (Chemisorption) dengan memakai pelarut (suatu bahan kimia) yang bisa bereaksi reversibel dengan gas-gas asam.
Proses ini dikenal akan kemampuannya yang tinggi dalam menyerap sejumlah besar gas-gas asam. Proses ini memakai larutan basa yang relatif lemah, seperti monoetanolamina. Gas asam akan membentuk ikatan lemah dengan basa ini yang kemudian bisa mudah diregenerasi. Mono- dan dietanolamina sering digunakan pada proses ini. Konsentrasi amina biasanya pada rentang 15 dan 30%. Gas alam dilewatkan melalui larutan amina sehingga membentuk sulfida, karbonat, dan bikarbonat. Dietanolamina adalah pelarut yang lebih disukai karena laju karatnya rendah, kemungkinan hilangnya amina lebih kecil, memerlukan utilitas lebih sedikit, dan memerlukan dietanolamina tambahan yang minimal.4 Dietanolamina juga bereaksi reversibel dengan 75% karbonil sulfida (COS), sedangkan mono- bereaksi irreversibel dengan 95% COS serta membentuk produk penguraian yang mesti dibuang. Diglikolamina (DGA), adalah pelarut amina lain yang digunakan dalam proses Econamina (Gbr. 1-2).4 Absorpsi gas-gas asam terjadi dalam absorber yang berisi larutan DGA aqueous, dan larutan panas yang kaya (jenuh dengan gas asam) dipompakan ke regenerator. Larutan diglikolamina memiliki titik beku yang rendah, sehingga cocok untuk digunakan
di daerah beriklim dingin. Larutan basa kuat merupakan pelarut gas-gas asam yang efektif. Namun, larutan ini biasanya tidak dipakai untuk pengolahan gas alam volume besar karena gas-gas asam ini membentuk garam stabil, yang tidak gampang diregenerasi. Sebagai contoh, karbon dioksida dan hidrogen sulfida bereaksi dengan larutan natrium hidroksida aqueous menghasilkan natrium karbonat dan natrium sulfida.
Namun, larutan basa kuat bisa digunakan untuk mengambil merkaptan dari aliran gas dan cairan. Sebagai contoh, pada Proses Merox, pelarut kaustik yang mengandung katalis seperti kobalt, yang dapat merubah merkaptan menjadi disulfida yang tak terlarut dalam kaustik, dipakai untuk aliran yang kaya merkaptan setelah pengambilan H2S. Udara dipakai untuk mengoksidasi merkaptan menjadi disulfida. Larutan kaustik kemudian didaur-ulang untuk regenerasi.
2.3 Produk Gas Alam 1. LNG (Liquefied Natural Gas)
LNG atau gas alam adalah gas hasil ekstraksi yang telah dipisahkan dari kandungan metananya, komponen utamanya yaitu metana (CH4).
2. LPG (Liquefied Petrolium Gas)
LPG (Liquefied Petrolium Gas) atau gas minyak bumi yang dicairkan adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam, komponen utamanya yaitu propana (C3H8) dan butana (C4H10).
3. Dan lain sebagainya seperti: CNG, HSD, MFO, IFO
CNG (Compressed Natural Gas) atau gas alam terkompresi adalah alternatif bahan bakar selain bensin atau solar, komponen utamanya yaitu metana (CH4).
2.4 Peyimpanan dan Transportasi Gas Alam
Pada dasarnya sistem transportasi gas alam meliputi: 1. Transportasi melalui pipa salur.
2. Transportasi dalam bentuk LNG (Liquefied Natural Gas) dengan kapal tanker LNG untuk pengangkutan jarak jauh.
3. Transportasi dalam bentuk CNG (Compressed Natural Gas), di daratan dengan road tanker sedangkan di laut dengan kapal tanker CNG, untuk pengangkutan jarak dekat dan menengah (antar pulau).
