Tp07062 Gas Dehydration

(1)

GAS

GAS DEHDEH YDRYDRATIATI ON ON

1. PENDAHULUAN 1. PENDAHULUAN

Gas yang dijual ke konsumen harus kering dan bersih dari kotoran atau senyawa lain seperti gas H

Gas yang dijual ke konsumen harus kering dan bersih dari kotoran atau senyawa lain seperti gas H22S danS dan

lain-lain. Salah satu contoh spesifikasi gas di USA adalah: lain-lain. Salah satu contoh spesifikasi gas di USA adalah:

1.

1. Gas HGas H22S , 0.25 grain/100 SCF (sekitar 4 ppm)S , 0.25 grain/100 SCF (sekitar 4 ppm)

2. 2. COCO22, 1-3% volume, 1-3% volume 3. 3. HH22O , 4-7 lb/MMSCFO , 4-7 lb/MMSCF 4. 4. S, 1-5 grain /100 SCFS, 1-5 grain /100 SCF 5.

5. BTU, 950 BTU/SCF gross BTU, 950 BTU/SCF gross minimumminimum 6.

6. Bebas dari cairan dan debu.Bebas dari cairan dan debu.

Spesifikasi seperti diatas berarti bahwa: Spesifikasi seperti diatas berarti bahwa:

1.

1. Hidrogen Hidrogen sulfidesulfide, membersihkan dari racun ke lingkungan. H, membersihkan dari racun ke lingkungan. H22S bisa berbahaya walaupunS bisa berbahaya walaupun

kadarnya kecil. kadarnya kecil. 2.

2. Carbon dioxidaCarbon dioxida, agar bersih dari penyebab karat karena CO, agar bersih dari penyebab karat karena CO22 dan H dan H22O bisa bereaksi untukO bisa bereaksi untuk

membentuk asam karbonat. CO

membentuk asam karbonat. CO22 menjadi beku pada –70 menjadi beku pada –70ooF.F.

3.

3. Air, agar meniadakan lingkungan karat serta HAir, agar meniadakan lingkungan karat serta H22O dan hidrokarbon bisa membentuk hidrat.O dan hidrokarbon bisa membentuk hidrat.

4.

4. Total Sulfur: Berhubungan dengan SOTotal Sulfur: Berhubungan dengan SO22, COS, dan , COS, dan Mercaptans.Mercaptans.

5.

5. Heating value Heating value gas, dengan negosiasi biasanya 1000 BTU/SCF. gas, dengan negosiasi biasanya 1000 BTU/SCF. 6.

6. Cairan dan debu, cairan akan mengurangi kapasitas pipeline serta partikel debu bisaCairan dan debu, cairan akan mengurangi kapasitas pipeline serta partikel debu bisa menyebabkan karat.

menyebabkan karat.

Hidrat adalah: Hidrat adalah:

1.

1. Campuran air dan hidrokarbon.Campuran air dan hidrokarbon. 2.

2. Terbentuk seperti es yang bisa terbakarTerbentuk seperti es yang bisa terbakar 3.

3. Terjadi dengan adanya air yang cairTerjadi dengan adanya air yang cair 4.

(2)

TEKNIK PRODUKSI

TEKNIK PRODUKSI NO NO : TP 07.06.2: TP 07.06.2

JUDUL

:: GAS

GAS

TREATMENT TREATMENT SUB JUDUL

SUB JUDUL

::

Gas DehydrationGas Dehydration

Halaman

Halaman : : 2 2 / / 2626 Revisi/Thn

Revisi/Thn : : 2/ 2/ Juli Juli 20032003

5.

5. Grafik Gambar 1dan 2 memberikan peramalan terbentuknya hidrat.Grafik Gambar 1dan 2 memberikan peramalan terbentuknya hidrat.

GAMBAR 1. GRAFIK

(3)

(4)

TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

Halaman : 4 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

2. METODE

Metode untuk mencegah terbentuknya hidrat dengan dehydrasi gas menggunakan: 1. Molecular sieve

2. Injeksi methanol 3. Injeksi glycol

4. Memanaskan gasnya

Metode Untuk Mengukur Titik embun (Dew Point) 1. Bureau of Mines (USA) tester

a. Hasilnya sukar diduplikat b. Hasil sangat subjektif

c. Standard ini sudah kuno (kadaluarsa)

2. Electronic Tester – Parameters

a. Proses sering terganggu oleh endapan di pipeline

b. Pemasangan ini sudah harus direncanakan waktu konstruksi pipelinenya.

Gambar 3 menunjukkan “ Molecular Sieve Dehydration” yang digunakan untuk menghilangkan air, kontaminant (oil, glycol, amine dll) dari aliran gas. Perubahan tekanan akan lambat. Pada proses digunakan moisture probe yang digunakan selama mungkin. Distribusi gas dengan banyaknya butiran akan merata selain bisa menahan debu di gasnya sehingga tidak mengganggu di pipeline.

(5)

GAMBAR 3. DIAGRAMMOLECULAR SIEVE

Tabel 1 memperlihatkan cara dehydrasi dengan glycol yang merupakan cara paling umum dilakukan dan ini bisa dengan ethylene, diethylene, triethylene dan tetraethylene. Glycol ini bisa diregenerasi walaupun akan dibutuhkan tambahan dari waktu ke waktu. Gambar 4 memperlihatkan titik beku ( freezing points) untuk beberapa jenis glycol ini.

(6)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

GAMBAR 4. TITIK BEKU BEBERAPA JENIS GLYCOL

Gambar 5 memperlihatkan grafik untuk memperkirakan jumlah air dalam aliran gas. Korelasi ini diturunkan oleh McCarthy, Boyd dan Reid. Grafik ini juga menunjukkan daerah dimana hydrate bisa terbentuk. Sebagai contoh kalau temperatur 64oF dan tekanan gas 1000 psia dengan SG 0.65, akan ada hydrate terbentuk dengan kadar air sekitar 21 lb/MMSCF gas.

Cara lain untuk menentukan adanya air dalam gas adalah dengan titik embun ( dew point ) air. Dew point adalah temperatur dimana uap mengembun jadi cairan. Spesikasi pipeline biasanya 7 lb air/MMSCF gas. Ini akan sekitar 32oF dew point pada 1000 psia.

Untuk 100oF dan 1000 psia maka harus diatas 68oF dew point pressure depression untuk memenuhi spesifikasi pipelinenya. Dew point depression adalah selisih temperatur inlet gas dan dew point air pada outlet gasnya. Dew point depression diperoleh dengan dehidrasi gas dimana uap air dihilangkan dari aliran gas.

(7)

Umumnya TEG lebih sering dipakai karena:

1. Bisa diregenerasikan sampai 98-99.5% pada stripper atmosfir karena titik didihnya cukup tinggi dan sifat lainnya baik. Ini bisa menyebabkan dew point depression pada range 80-140oF.

2. Temperatur awal dekomposisinya 404oF sedangkan DEG hanya 328oF. 3. Kehilangan karena menguap sedikit.

4. Peralatan prosesnya lebih sederhana.

5. Biaya operasi dehidrasi serta biaya modalnya lebih kecil daripada dengan DEG.

Gambar 6 memperlihatkan grafik titik didih ethylene glycol pada 1 atm. Gambar 7 memperlihatkan bubble tray absorber yang digunakan untuk mengontakkan glycol dan gas yang dialirkan. Bubble tray ini bisa mengurangi glycol yang terlepas mengikuti aliran gas. Harga glycol sekitar $0.40/gallon. Losses glycol di sistim sekitar 0.1-0.3 gal DEG/100 barrel hidrokarbon tergantung jumlah aromatiknya.Gambar 8 menunjukkan skematik unit dehidrasi dengan glycol yang bisa ditempatkan di skid mounted (Gambar 9). Suatu plat dengan glycol TEG jarang menimbulkan kesulitan berarti. Tabel 2 menunjukkan suatu range temperatur yang direkomendasikan untuk TEG ini.

Tabel 2. Rekomendasi Untuk Operasi Glycol

Lokasi Proses Temperatur atau Rangenya,oF

Inlet gas 80-100oF

Glycol ke absorber 5-15oF lebih panas dari gas Glycol ke flash separator atau skimmer 100-150(150 lebih disukai) Glycol ke filter 100-150(150 lebih disukai) Top dari Still (di puncak reboiler) 210 (190 kalau ada stripping gas)

Reboiler 380-400(380 lebih disukai, 380 menyebabkan TEG 98.5%berat dan kalau 400 99.0%)

(8)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

(9)

.

(10)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

GAMBAR 7. BUBBLE TRAY ABSORBER BERISI GLYCOL UNTUK MENDEHIRASI GAS

Gambar 8 menunjukkan Natco Caldwell Absorber Tower . Gambar 9 menunjukkan skematik unit dehidrasi dengan glycol yang bisa ditempatkan di skid mounted (Gambar 10).

Glycol yang “basah” lalu dipanaskan dengan heat exchanger dari uap air dan sebagian lalu masuk ke three phase gas, glycol dan kondensat separator untuk dilepaskan gasnya serta kalau ada kondensat yang

(11)

terikut bisa dipisahkan. Dari heat exchanger tank sebagian glycol yang telah bersih diambil untuk dipompakan ke contactor tower (bubble cap tray absorber ).

(12)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

(13)

GAMBAR 10. SKI D MOUNTE D _{: DEHIDRASI GAS DENGAN GLYCOL .}

Skematik dasar dari seperator tiga fasa diberikan di Gambar 9. Perlu ditambahkan bahwa adanya glycol atau methanol bisa menurunkan titik beku ( freezing point ) berdasarkan rumus Campbell:

W KW d ! "

100

(1)

dimana: d = penurunan dalam oF pada temperatur menghidrat pada tekanan tertentu. K = konstante, 2335 untuk methanol dan 4000 untuk glycol.

M = berat molekul methanol atau glycol(DET=106) W = Prosentase berat methanol atau glycol

(14)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

Rumus kimia diethylene glycol (DET) dan trieethylene mempunyai struktur molekul sbb:

DET

Tryethylene Glycol

GAMBAR 11.KONSTRUKSI SEPARATOR TIGA FASA.

Harga methanol lebih murah dari DET tetapi sukar diekstrak kembali. DET dan TEG (triethylene glycol) adalah yang paling banyak digunakan. Cara lain dimana glycol dipanaskan dengan pipa pemanas diberikan di Gambar 12. Gambar 13 memberikan harga titik embun air dengan variasi konsentrasi TEG.Gambar 14 dan 15 memberikan Dew Point depression TEG dan deporession untuk 6 tray versus laju glycol pada temperatur kontak 100oF.8 tray pada Gambar 16 serta effek stripping gas pada Gambar 17

(15)

GAMBAR 12. EKSTRAKSI GLYCOL DENGAN PEMANASAN LANGSUNG DAN CONTOH DISTRIBUSI TEMPERATURNYA.

(16)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

(17)

(18)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

GAMBAR 15. TURUNNYA DEW POINT PRESSURE DENGAN LAJU GLYCOL PADA 6 TRAYS

(19)

GAMBAR 16. TURUNNYA DEW POINT PRESSURE DENGAN LAJU GLYCOL PADA 8TRAYS

(20)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

GAMBAR 17. EFFEK STRIPPING GAS DENGAN KONSENTRASI TEG

3.PREVENTIVE M AINTENANCE

Preventive maintenance adalah perawatan untuk menghindarkan kerusakan atau ditutupnya unit glycol tsb. Tujuannya adalah memperbaiki peralatan segera kalau diperlukan. Diagnose awal diperlukan. Diagnose ini antara lain menginspeksi dan men service peralatan dan rajin dalam mencatat data atau tanda kerusakan.

(21)

Inspeksi harian antara lain adalah:

1. Cek kontrol untuk operasi yang patut.

2. Ganti langsung thermometer atau pressure gauge yang rusak. 3. Ukur dan catat:

a. Laju gas keluar (terjual) dan dew point b. Temperatur dan tekanan contactor.

c. Laju sirkulasi glycol (langkah pompa/menit) d. Temperatur glycol di puncak contactor e. Temperatur glycol yang masuk ke pompa f. Temperatur reboiler (bath temperature)

Selain itu:

1. Tambahkan glycol di surge tank . Catat waktu dan jumlah yang ditambahkan.Glycol umumnya akan hilang 0.05 gal/MMSCF,kecuali di downstream kompressor, kehilangan 0.1 gal/MMSCF biasa. Glycol bisa tahan 8-10 tahun tanpa perlu dibersihkan total. Vacuum distillation bisa

mengambil kembali 90% TEG.

2. Ganti filter jika tekanan diferensial mencapai 10 psi untuk cartridge lunak (soft cartridge) dan 25 psi untuk cartridge keras (rigid cartridge).

3. Ganti saringan kalau buntu 4. Perbaiki kebocoran.

Paling tidak setiap minggu ambil sample glycol satu gelas (sekitar 1500 cc, 1 quart) dari drain tap di storage tank , angkat gelas dan lihat di sinar matahari untuk mencek:

1. Lihat apakah terdapat partikel hitam yang mengendap setelah digoyang. Ini adalah FeS dan/atau Fe3O4 yang mengendap akibat adanya karat dan kemungkinan dari filter yang rusak.

2. Hati-hati bau sample tsb. Bau yang manis seperti aromatik atau gula terbakar atau bisa seperti bau pisang matang sekali menunjukkan degradasi thermal.

3. Cek karakteristik aliran sample. Warna hitam kental, menjukkan hidrokarbon berat terisap dari gasnya.

4. Cek untuk lapiusan minyak yang mengambang di glycol, yang mana bisa menunjukkan terkondensasinya minyak atau hidrocarbon.

(22)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

Semua hal tsb perlu dikonfirmasikan dengan analisa glycol secara lengkap.

Setiap bulan atau bila diperkirakan terjadi kontaminasi: Glycol harus disampled dan dianalisa apakah terkontaminasi hydrocarbon, air, padatan, besi, chlorides, SG, pH dan bila perlu analisa lengkap laboratorium untuk komponen apa saja ada di glycol tsb.di bagian Trouble Shooting nanti akan disingkat beberapa hal yang umum dan bisa terjadi.

4. TROUBLE SHOOTING

1. Cek Kondisi Operasi:

# Temperatur gas 50oF < T < 120oF # Tekanan gas Variabel

# Gas dew point 4-7 lb H2O/MMSCF

# Laju Sirkulasi Glycol 1.5-3 gal TEG/lb H2O yang dihilangkan. # Kehilangan tekanan di filter glycol 2-10 psi

# Temperatur reboiler maksimum 400oF # Temperatur Stack maksimum 650oF

# Tekanan fuel di burner 3 < P < 20 psi # Laju Stripping gas 1-6 SCF/gal TEG

2. Problema Peralatan

# Pompa glycol – packing, O-ring, seals

# Reboiler – Pengendapan garam/scale di firetube

# Contactor – Tray tersumbat dari glycol yang rusak (degraded) # Heat Exchangers – pengendapan garam/glycol yang rusak # Kebocoran glycol – disekitar flange yang panas

# Packing di “ still ” – tersumbat atau rusak

(23)

Note: Charcoal tak perlu menaikkan kehilangan tekanan karena mengisap (absorber) bukan filtering. Perlu diganti setiap 6 bulan. Pembersihan reboiler harus dilakukan setahun sekali.

3. Analisa Glycol

Cek dengan mata

# Warnanya kekuning-kuningan (straw) normal. # Hitam berminyak – terkontaminasi minyak # Fines hitam- glycol rusak (degraded) # Jernih – kondisi terbaik

Chlorides:

# max. 750 ppm

# pH

Normal 6 – 8

# Rendah: menyebabkan karat # Tinggi: meningkatkan foaming

ASTM Distillation

# Range normal : 520 – 540oF # Range melebar : degraded # Range mengecil : bagus

Konsentrasi air di lean glycol

# normalnya < 2%

Foaming

ASTM foam test Analisa Hidrokarbon

Metode Modified Dean Stark - Gas Chromatography

(24)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

Penyebab Foaming

# Padatan

# Surfactant (misalnya untuk anti karat) # Minyak

# Absorpsi Gas Alam

# Kecepatan tinggi melalui Contactor

# Masih ada cairan sebelum meninggalkan column.

Pencegah Foaming # Filtrasi # Scrubbing gasnya # Flash Tank # Antifoam agents Penyebab Karat

# Glycol degradasi dan terjadinya asam # Adanya gas asam

Pencegah Karat

# Mengontrol Temperatur Reboiler Bulk # Mengontrol FireTube Heater Flux # Mencegah oksigen masuk ke sistim # Corrosion Inhibitors

Penyebab Kontaminasi

# Hidrokarbon

# Senyawa well treating

# Debu, kotoran, asam organik,carbon # Garam,air garam

(25)

Pencegah Kontaminasi

# Inlet Scrubber # Filtrasi

# Side Stream reclaimer

Kontaminasi Garam

# NaCl, CaCl₂

# Tidak dihilangkan oleh filtrasi # Garam yang terbawa oleh cairan

TABEL 4. ANJURAN FREMIN (COASTAL CHEMICAL CO.)

Catatan: pH biasanya rendah pada rich glycol karena adanya asam di gas.

Tergantung dari letak filter, kadar hidrocarbon, besi dan padatan bisa berbeda di lean dan rich glycol. Perbedaan ini sekitar 2-6%.

Pearce dan Sivalls (Gas Conditioning Conf , Okla,1984) mendiskusikan analisa dari sample TEG pada airnya, pH (1:1 dilarutkan/dillution), terbentuknya emulasi, asam gas dan hydrocarbon dengan melakukan gas chromatography, distillasi, tendensi foaming , chloriodes, besi, dan metal lainnya (K,Na).

(26)

JUDUL

: GAS

TREATMENT

SUB JUDUL

:

Gas Dehydration

Waktu terbaik untuk pembersihan unit adalah waktu unitnya ditutup karena adanya perbaikan. Pembersihan unit akan menaikkan effisiensinya. Jadi analisa apakah terjadi kontaminasi pada glycolnya.

Yang dianjurkan adalah:

Garam : dengan air panas

Karat dan FeS : dengan asam dan dinetralkan dengan caustic atau NaCO3 di air panas.

Endapan tar : dengan pelarut hydrocarbon atau acetone.

Temperatur sekitar 140o-150oF dengan sirkulasi tinggi akan meningkatkan pembersihan. Penggunaan sabun detergent berkadar tinggi, uap panas (steam) atau asam telah dikemukakan baik buruknya oleh Ballard.

Adanya hot spot atau kerusakan di fire tubes terutama disebabkan oleh penyalaan yang tak baik serta adanya pengendapan garam diluarnya. Bersihkan dan atur nyala api setiap bulannya dan bersihkan reboiler setiap tahun.