Preliminary Design Vapor Recovery Unit From Stripper Outlet at Central Processing Area (CPA) Joint Operating Body Pertamina- Petrochina East Java

(1)

PRA RANCANGAN VAPOR RECOVERY UNIT PADA ALIRAN GAS KELUAR STRIPPER DI CENTRAL PROCESSING AREA (CPA) JOINT

OPERATING BODY PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA

Preliminary Design Vapor Recovery Unit From Stripper Outlet at

Central Processing Area (CPA) Joint Operating Body

Pertamina-Petrochina East Java

TUGAS AKHIR

OLEH

MUARIF ABBAS

NIM 091411085

MUHAMAD RADINAL SARIP

NIM 091411086

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

(2)

OPERATING BODY PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA

Preliminary Design Vapor Recovery Unit From Stripper Outlet at

Central Processing Area (CPA) Joint Operating Body

Pertamina-Petrochina East Java

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada

Politeknik Negeri Bandung

untuk memenuhi salah satu persyaratan

dalam menyelesaikan program DIII Teknik Kimia

Oleh

Muarif Abbas

NIM 091411085

Muhamad Radinal Sarip

NIM 091411086

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

(3)

PRA RANCANGAN VAPOR RECOVERY UNIT PADA ALIRAN GAS KELUAR STRIPPER DI CENTRAL PROCESSING AREA (CPA) JOINT OPERATING BODY PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA

Penyusun :

1. Muarif Abbas NIM. 091411085

2. Muhamad Radinal Sarip NIM. 091411086

Penguji :

Ketua : Ir. Yunus Tonapa Sarungu, MT.

Anggota : 1. Ir. Nurcahyo, MT.

2. Ir. Agus Djauhari, MT.

Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 5 Juli 2012 dan disahkan dengan ketentuan.

Pembimbing

Ir. Heriyanto, MT.

NIP. 195705071989031001

Ketua Jurusan Teknik Kimia,

Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.Sc. NIP. 195608311988111001

(4)

LEMBAR PENGESAHAN

JOB PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA

Laporan Tugas Akhir dengan judul,

OPERATING BODY PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA

Disusun oleh:

Muarif Abbas (091411085)

Muhamad Radinal Sarip (091411086)

Telah diperiksa dan disetujui untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Bandung

Tuban, 4 April 2012 Menyetujui,

Pembimbing Tugas Akhir Lapangan

(5)

CURRICULUM VITAE

Nama : Muarif Abbas

NIM : 091411085

Tempat, Tanggal Lahir : Indramayu, 28 Mei 1991

Alamat : Blok dua RT/RW : 01/02 Kelurahan Widasari

Kecamatan Widasari Kabupaten Indramayu

SD Lulus Tahun : 2003 di SDN 2 WIDASARI

SLTP Lulus Tahun : 2006 di SMPN 1 JATIBARANG

SMA Lulus Tahun : 2009 di SMAN 7 CIREBON

Nama : Muhamad Radinal Sarip

NIM : 091411086

Tempat Tanggal Lahir : Bandung, 13 Juli 1991

Alamat : Jl. Sukaguna no. 50 Mekar jaya Kecamatan Cihampelas

Kabupaten Bandung Barat

SD Lulus Tahun : 2003 di SDN 4 RANCAIRUNG

SLTP Lulus Tahun : 2006 di SMPN 1 CIHAMPELAS

SMA Lulus Tahun : 2009 di SMAN 1 CILILIN

(6)

i

ABSTRAK

Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java memproduksi minyak mentah yang sudah terbebas dari pengotor khususnya H2S. Salah satu

penghilangan H2S dari minyak mentah yaitu menggunakan unit stripper, dengan

mengontakkan minyak mentah dan gas terbebas H2S. Proses ini menyebabkan

adanya hodrokarbon fasa ringan yang terbawa pada fasa gas. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang vapor recovery unit untuk mengkondensasikan hidrokarbon fasa ringan dari gas. Dari penelitian ini didapatkan rancangan kesatuan alat vapor recovery unit yang meliputi separator vertical dua fasa, kompresor reciprocating multistage, water cooler tipe shell and tube, dan perpipaan yang meliputi diameter pipa dan panjang pipa. Sebanyak 3 MMSCFD gas dari keluaran stripper akan dialirkan menuju vapor recovery unit, dan dengan kondisi operasi yang dirancang pada vapor recovery unit, dapat mengkondensasikan sebanyak 192 barrel/day uap hidrokarbon yang terbawa pada aliran keluar stripper sebagai produk tambahan. Selain memberikan produk tambahan, vapor recovery unit juga dapat mengatasi permasalahan pada high pressure flare yang sering terjadi black smoke atau pembakaran tidak sempurna karena ada kandungan fasa ringan minyak mentah yang terbawa aliran keluar unit stripper menuju high pressure flare. Kondisi tersebut dapat merugikan baik bagi jalannya proses produksi maupun pada lingkungan, sehingga vapor recovery unit akan sangat berperan bagi kelangsungan proses produksi dan mengurangi dampak lingkungan karena pembakaran tidak sempurna pada high pressure flare di Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java.

Kata Kunci : H2S, vapor recovery unit, separator vertical dua fasa, kompresor reciprocating multistage, water cooler shell and tube, perpipaan,. black smoke, flare.

(7)

ii

ABSTRACT

Joint Operating Body Pertamina - Petrochina East Java produces free impurities crude oil specially H2S. One of the H2S removal from crude oil use stripper, by contacting crude oil with sweet gas. This process cause light hydrocarbons brought to gas. The objective of this research was to design vapor recovery unit to condense light hydrocarbons from the gas. The result of this research was a design of vapor recovery unit which includes a two-phase vertical separator, reciprocating multistage compressor, shell and tube water cooler, and piping includes diameter and length of pipe. 3 MMSCFD of gas from stripper outlet will be passed into vapor recovery unit which able to condense 192 barrel/day of light hydrocarbon from stripper output as additional product of plant. In additional, vapor recovery unit also could solve the problem of high pressure flare, that is black smoke due to light hydrocarbon which burned at high pressure flare. Such condition, would disturb the production process and give environmental impact caused by uncompleted burning. Therefore vapor recovery unit would overcome that problem at Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java by improving production process and reducing environmental impact.

Key Words : H2S, vapor recovery unit, two-phase vertical separator, reciprocating multistage compressor, shell and tube water cooler, piping, black smoke, flare.

(8)

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporannya yang berjudul “Pra Rancangan Vapor Recovery Unit pada Aliran Gas Keluar Stripper di Cntral Processing Area (CPA) Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan dalam menyelesaikan program studi Diploma III Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Dalam kesempatan ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu, baik dalam penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir. Ucapan terima kasih ini penulis sampaikan kepada:

1. Ir. Dwi Nirwantoro N, M.Sc. selaku ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

2. Rispiandi, ST. MT. selaku ketua Program Studi DIII Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung dan koordinator Tugas Akhir.

3. Ir. Heriyanto, MT. selaku pembimbing.

4. M. Basuki Rakhmad, ST. MT. selaku pembimbing lapangan.

5. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penyusun menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis menerima saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi perbaikan ke depannya.

Akhir kata, penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca dan pihak JOB Pertamina – Petrochina East Java.

Bandung, Juli 2012 Penulis

(9)

iv

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan Penelitian ... 2 1.3 Manfaat Penelitian ... 3 1.4 Ruang Lingkup ... 3 1.5 Tahapan Penelitian ... 3 1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Vapor Recovery Unit ... 5

2.1.1 Metode Vapor Recovery ... 6

2.2 Separator ... 7

2.2.1 Metode Separasi ... 8

2.2.2 Komponen Separator ... 9

2.2.3 Tipe Separator Minyak – Gas ... 10

2.2.4 Komponen Internal dan Sistem Kontrol Separator Minyak – Gas ... 11

2.2.5 Prinsip Dasar Design Separator Minyak – Gas ... 14

2.2.6 Sizing Separator Vertikal ... 18

2.3 Cooler ... 20

2.3.1 Prinsip Dasar Design Heat Exchanger ... 21

2.3.2 Rancangan Umum ... 28

2.4 Kompresor ... 31

2.4.1 Jenis-Jenis Kompresor ... 32

2.4.2 Pemilihan Jenis Kompresor ... 34

2.4.3 Kompresor Reciprocating ... 36

2.5 Perpipaan ... 39

2.5.1 Diameter Pipa Gas... 39

(10)

v

2.5.2 Diameter Pipa Fluida Dua Fasa... 39

2.5.3 Diameter Pipa Liquid ... 40

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tahap Persiapan Awal... 41

3.1.1 Studi Literatur ... 41

3.1.2 Studi Lapangan... 41

3.1.3 Tahap Pendugaan Awal ... 41

3.2 Tahap Pelaksanaan ... 41

3.2.1 Tahapan Pengambilan Data... 42

3.2.2 Tahapan Studi Data ... 43

3.3 Tahap Pengolahan Data... 43

3.3.1 Tahapan Simulasi Data ... 43

3.3.2 Tahapan Pengolahan Data ... 43

3.3.3 Tahapan Penyajian dalam Bentuk Gambar ... 44

3.4 Tahap Penyusunan Pembahasan dan Kesimpulan ... 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Data Penelitian ... 45

4.2 Simulasi Vapor Recovery Unit ... 45

4.3 Perancangan Peralatan Vapor Recovery Unit ... 49

4.3.1 Kompresor ... 49

4.3.2 Separator Dua Fasa ... 51

4.3.3 Cooler ... 52

4.3.4 Perpipaan ... 53

4.4 Analisis Kualitas Kondensat dan Gas Setelah Melewati Vapor Recovery Unit ... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 66 5.2 Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(11)

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai koefisien perpindahan panas total ... 23

Tabel 2.2 Konduktivitas panas material ... 31

Tabel 2.3 Karakteristik kompresor ... 35

Tabel 4.1 Hasil simulasi vapor recovery unit ... 48

Tabel 4.2 Spesifikasi kompresor hasil rancangan ... 50

Tabel 4.3 Spesifikasi separator hasil rancangan ... 51

Tabel 4.4 Spesifikasi cooler hasil rancangan ... 53

Tabel 4.5 Spesifikasi perpipaan hasil rancangan ... 54

Tabel 4.6 Spec sheet separator V-100 ... 57

Tabel 4.9 Spec sheet kompresor K-100 ... 60

Tabel 4.10 Spec sheet kompresor K-101 ... 61

Tabel 4.11 Spec sheet cooler E-100 ... 62

Tabel 4.12 Spec sheet cooler E-101 ... 63

(12)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penggunaan vapor recovery unit di LNG ... 5

Gambar 2.2 Konfigurasi komponen separator ... 9

Gambar 2.3 Aliran perpindahan panas ... 26

Gambar 2.4 Grafik faktor koreksi suhu ... 27

Gambar 2.5 Jenis-jenis kompresor ... 32

Gambar 2.6 Ilustrasi kompresor rotary ... 34

Gambar 2.7 Approximate ranges of application for compressor ... 36

Gambar 2.8 Kurva penentuan BHP/MMCFD... 38

Gambar 2.9 Kurva faktor koreksi specific gravity (Fsg) ... 38

Gambar 3.1 Skema pelaksanaan tugas akhir ... 42

Gambar 4.1 Simulasi vapor recovery unit ... 47

Gambar 4.2 Plot plant vapor recovery unit ... 64

Gambar 4.3 P & ID vapor recovery unit ... 65

(13)

viii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA PENELITIAN LAMPIRAN B PENGOLAHAN DATA

LAMPIRAN C FORM BIMBINGAN DAN PERBAIKAN

(14)

9

(15)

DAFTAR PUSTAKA

Aal, H.K. Abdel. dkk. 2003. Petroleum and Gas Field Processing. New York: Marcel Dekker, Inc.

Anonim. 2012. Gas Properties (online). Tersedia: http://encyclopedia.

airliquide.com (30 Juni 2012).

Bloch, Heinz P. dan John J. Hoefner. 1996. Reciprocating Compressor: Operation & Maintenance. Houston: Gulf Professional.

Campbell, John M. 1992. Gas Conditioning and Processing. Volume 2. Oklahoma: Campbell Petroleum Series.

Geankoplis, Christie John. 2003. Transport Processes and Separation Process Principles. Edisi 4. New Jersey: Pearson Education, Inc.

GPSA. 2004. Engineering Data Book. Oklahoma: GPSA.

Greene, Richard. 1984. The Chemical Engineering Guide to Compressor. New York: McGraw-Hill.

JOB P – PEJ. 2012. Data Komposisi dan Kondisi Operasi Gas Keluaran Stripper. Tuban: JOB P – PEJ.

Mokhatab, Saeid. dkk. 2006. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. Burlington: Gulf Professional.

Sinnot, R.K. 2005. Chemical Engineering Design. Edisi 4. Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann.