ANALISIS SISTEM EJECTOR DALAM UPAYA PEMULIHAN ENERGI DARI GAS SUAR BAKAR PADA FASILITAS PRODUKSI MINYAK DAN
GAS LEPAS PANTAI
Tesis
Untuk memenuhi salah satu syarat mencapai derajat pendidikan Strata Dua (S-2) Sebagai Magister Energi pada Program Studi Magister Energi
Disusun Oleh : AGUS EKO SETYONO
30000420420020
PROGRAM STUDI MAGISTER ENERGI
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
JUNI 2022
PERSETUJUAN UJIAN TESIS
Yang bertanda tangan dibawah ini Dosen Pembimbing dari : Mahasiswa : Agus Eko Setyono
NIM : 30000420420020
Program Studi : Magister Energi
Judul Tesis : Analisis Sistem Ejector Dalam Upaya Pemulihan Energi Dari Gas Suar Bakar Pada Fasilitas Produksi Minyak dan Gas Lepas Pantai
Menyatakan bahwa mahasiswa tersebut telah melaksanakan Ujian Proposal, Ujian Kemajuan Tesis dan Ujian Seminar Tesis sehingga menyetujui dan layak untuk melaksanakan Ujian Tesis.
Semarang, 24 Juni 2022
Pembimbing I
(M.S.K Tony Suryo Utomo, MT., PhD) NIP. 197104211999031003
Pembimbing II
(Dr. Jaka Aminata, SE., MA) NIP. 197209172002121001
PERNYATAAN ORISINALITAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar akademik di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, 23 Juni 2022
Agus Eko Setyono NIM. 30000420420020
HALAMAN PENGESAHAN TESIS
Analisis Sistem Ejector Dalam Upaya Pemulihan Energi Dari Gas Suar Bakar Pada Fasilitas Produksi Minyak dan Gas Lepas Pantai
Disusun Oleh : AGUS EKO SETYONO
30000420420020
Telah diujikan dan dinyatakan lulus oleh Tim Penguji Pada tanggal 29 Juni 2022
Tim Penguji,
Dosen Pembimbing I Penguji I
(M.S.K Tony Suryo Utomo, MT., PhD) NIP. 197104211999031003
(Dr. Jaka Windarta, M.T) NIP. 196405261989031002 Dosen Pembimbing II Penguji II
(Dr. Jaka Aminata, SE., MA) NIP. 197209172002121001
(Ir. Sulistyo, MT., PhD) NIP. 196209171991021001 Tesis ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
untuk memperoleh gelar Magister Energi Tanggal 30 Juni 2022
Kaprodi Magister Energi Dekan Sekolah Pascasarjana
(Dr. Jaka Windarta, M.T) NIP. 196405261989031002
(Dr. R.B. Sularto, S.H., M.Hum) NIP. 196701011991031005
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TESIS UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Agus Eko Setyono
NIM : 30000420420020
Program Studi : Magister Energi Sekolah : Program Pascasarjana Jenis Karya : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif atas karya ilmiah saya yang berjudul :
Analisis Sistem Ejector Dalam Upaya Pemulihan Energi Dari Gas Suar Bakar Pada Fasilitas Produksi Minyak dan Gas Lepas Pantai
Beserta perangkat yang ada. Dengan Hak bebas Royalti Noneksklusif ini Program Studi Magister Energi Sekolah Pascasarjana Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/ formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database) merawat, dan mempublikasikan tesis saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Dibuat di : Semarang Pada tanggal : 23 Juni 2022
Yang menyatakan
Agus Eko Setyono NIM. 30000420420020
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposal tesis yang berjudul “Analisis Sistem Ejector dalam Upaya Pemulihan Energi dari Gas Suar Bakar pada Fasilitas Produksi Minyak dan Gas Lepas Pantai”. Proposal tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Magister Energi, Sekolah Pascasarjana Universitas Diponegoro Semarang.
Pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membimbing, memberi bantuan, arahan dan saran dalam penyusunan proposal tesis ini yaitu kepada :
1. Bapak Dr. R.B. Sularto, S.H., M.Hum, selaku Dekan Pascasarjana, Universitas Diponegoro Semarang.
2. Bapak Dr.Jaka Windarta, M.T, selaku Ketua Program Studi Magister Energi Universitas Diponegoro Semarang.
3. Bapak M.S.K Tony Suryo Utomo, MT., PhD, selaku Dosen Pembimbing Pertama atas waktu, tenaga, petunjuk, dan keramah-tamahannya dalam membimbing penulis mengerjakan proposal tesis.
4. Bapak Dr. Jaka Aminata, SE., MA, selaku Dosen Pembimbing Kedua atas waktu, tenaga, petunjuk, dan keramah-tamahannya dalam membimbing penulis mengerjakan proposal ini.
5. Bapak dan Ibu Dosen Magister Energi yang telah memberikan pengajaran yang sangat luar biasa kepada penulis.
6. Teman – teman Magister Energi yang selalu mendukung dan memberi semangat kepada penulis.
Akhir kata penulis memohon maaf apabila terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan proposal ini. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan dan pengembangan proposal ini kearah yang lebih baik.
Semarang, 23 Juni 2022 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman Judul...i
Persetujuan Ujian Tesis ... ii
Pernyataan Orisinalitas... iii
Halaman Pengesahan ... iv
Pernyataan Persetujuan Publikasi Tesis Untuk Kepentingan Akademis ... v
Kata Pengantar ... vi
Daftar Isi... vii
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... x
Intisari ... xi
Abstract ... xii
Bab I Pendahuluan ... 1
I.1. Latar Belakang ... 1
I.2. Rumusan Masalah ... 3
I.3. Tujuan Penelitian ... 3
I.4. Manfaat Penelitian ... 4
I.5. Orisinalitas Penelitian ... 4
Bab II Tinjauan Pustaka ... 8
II.1. Proses Produksi Minyak dan Gas Bumi ... 8
II.1.1. Eksplorasi ... 8
II.1.2. Pengembangan Lapangan ... 9
II.1.3. Produksi ... 9
II. 2. Flare Gas System ... 10
II. 3. Flare Gas Recovery ... 12
II. 4. Sistem Ejector ... 15
II.4.1. Karakteristik Operasi Ejector ... 16
II.4.2. Tipe Ejector ... 17
II.4.3. Aplikasi Ejector ... 18
II.4.4. Metode Pemodelan Ejector ... 19
II. 5. Pemodelan dan Simulasi Ansys ... 20
II. 6. Pemodelan dan Simulasi Aspen Hysys ... 21
II. 7. Emisi Gas Suar Bakar ... 22
II. 8. Analisis Ekonomi ... 23
Bab III Metodologi Penelitian ... 28
III.1. Lokasi Penelitian dan Jadwal Penelitian ... 28
III.2. Jenis Penelitian ... 29
III.3. Kerangka Pikir Penelitian ... 29
III.4. Ruang Lingkup Penelitian ... 30
III.5. Jenis dan Sumber Data ... 30
III.6. Teknik Pengumpulan Data ... 31
III.7. Teknik Analisis Data ... 31
Bab IV Hasil dan Pembahasan ... 32
4.1. Pemodelan dan simulasi Ansys ... 32
4.1.1. Validasi Hasil Pemodelan ... 33
4.1.2. Hasil Pemodelan Ejector ... 35
4.2. Pemodelan dan Simulasi Aspen Hysys ... 38
4.2.1. Validasi Hasil pemodelan ... 38
4.2.2. Hasil pemodelan dan simulasi Aspen Hysys... 41
4.3. Emisi Gas Suar Bakar ... 44
4.4. Analisis Ekonomi ... 45
4.4.1. Estimasi biaya modal ... 45
4.4.2. Estimasi biaya operasional ... 46
4.4.3. Analisis ekonomi engineering ... 47
4.4.4. Analisis profitabilitas ... 48
Bab V Kesimpulan ... 49
5.1. Kesimpulan ... 49
5.2. Saran ... 49
Daftar Pustaka ... 50
Lampiran....54
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Ringkasan penelitian terdahulu ... 4
Tabel 3.1. Jadwal Penelitian ... 28
Tabel 4.1. CFD model setup summary ... 32
Tabel 4.2. Geometry Huang & Chang ... 34
Tabel 4.3. Perbandingan hasil pemodelan dan simulasi dengan pengujian ... 35
Tabel 4.4. Perbandingan hasil pemodelan dan simulasi dengan pengujian ... 40
Tabel 4.5. Properties gas suar bakar ... 41
Tabel 4.6. Komposisi gas suar bakar ... 41
Tabel 4.7. Komposisi gas motive ejector ... 42
Tabel 4.8. Parameter operasi ejector ... 45
Tabel 4.9. Biaya modal instalasi sistem ejector anjungan XYZ ... 46
Tabel 4.10. Biaya operasional per tahun sistem ejector anjungan XYZ ... 47
Tabel 4.11. Nilai parameter analisis ekonomi engineering ... 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pengelolaan industri minyak dan gas bumi ... 8
Gambar 2.2. Proses produksi minyak dan gas bumi ... 10
Gambar 2.3. Sistem gas suar (HP & LP Flare) ... 12
Gambar 2.4. Metode flare gas recovery ... 13
Gambar 2.5. Sistem pemulihan gas suar menggunakan compressor ... 15
Gambar 2.6. Geometri Ejector ... 16
Gambar 2.7. Profil kecepatan dan tekanan ejector ... 17
Gambar 2.8. Tipe Ejector ... 18
Gambar 2.9. Aplikasi ejector ... 19
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian ... 28
Gambar 3.2. Kerangka pikir penelitian. ... 30
Gambar 4.1. Geometry ejector ... 32
Gambar 4.2. Final mesh ejector ... 33
Gambar 4.3. Hasil pemodelan dan simulasi Ansys ... 34
Gambar 4.4. PFD (Process Flow Diagram) pemulihan gas suar bakar anjungan XYZ .. 36
Gambar 4.5. Hasil pemodelan dan simulasi Ansys. ... 37
Gambar 4.6. Variasi R dan tekanan motive terhadap entrainment ratio (Grup 1) ... 37
Gambar 4.7. Variasi NXP dan tekanan motive terhadap entrainment ratio (Grup 2) ... 38
Gambar 4.8. Hasil validasi pemodelan dan simulasi Aspen Hysys (bagian 1) ... 39
Gambar 4.9. Hasil validasi pemodelan dan simulasi Aspen Hysys (bagian 2) ... 39
Gambar 4.10. Pemodelan dan simulasi pada perangkat lunak aspen hysys ... 43
Gambar 4.11. Kalkulasi dew point downstream 2nd stage pressure control valve ... 43
Gambar 4.12. The cash flow projection ... 48
INTISARI
Gas suar bakar merupakan sumber pencemaran udara dan kerugian energi pada industri minyak dan gas bumi. Dalam beberapa tahun terakhir gas suar bakar menjadi isu utama dan membuat berbagai negara maupun industri telah berkomitmen untuk “zero routine flaring” pada tahun 2030. Pemulihan energi dari gas suar bakar dapat dilakukan dengan menggunakan kompresor, akan tetapi dibutuhkan biaya yang cukup mahal sehingga sistem ejector diusulkan dan dipelajari secara teknis maupun ekonomis dalam penelitian ini. Geometry ejector dengan tekanan motive yang berbeda dimodelkan dan disimulasikan menggunakan perangkat lunak Ansys, kemudian besarnya energi yang dapat dipulihakan dari gas suar bakar tersebut dimodelkan dan disimulasikan dengan multi unit proses yang terintegrasi menggunakan perangkat lunak Aspen Hysys.
Hasilnya menunjukkan bahwa ejector dapat memulikan energi dari gas suar bakar pada anjungan XYZ sebesar 226.879 mmbtu per tahun yang juga akan mengurangi emisi CO2 sebesar 13.284 tonnes per tahun. Secara ekonomi penggunaan ejector tersebut memiliki net present value sebesar 3.720.478 USD dengan pay back period selama 6 bulan, hal tersebut menunjukkan bahwa ejector cukup ekonomis untuk diaplikasikan.
Kata Kunci: Pemulihan Gas Suar Bakar, Sistem Ejector, Efisiensi Energi, Pengurangan Emisi, Analisis Tekno-Ekonomi.
ABSTRACT
Gas flaring is a source of air pollution and energy loss in the oil and gas industry. In recent years gas flaring has become a major issue and has made various countries and industries have committed to “zero routine flaring” by 2030. Energy recovery from gas flaring can be done using a compressor, but it requires a fairly expensive cost so that the ejector system proposed and studied technically and economically in this research. Ejector geometries with different motive pressures are modeled and simulated using Ansys software, then the amount of energy that can be recovered from the gas flare is modeled and simulated with multi-unit processes that are integrated using Aspen Hysys software. The results show that the ejector can recover energy from gas flaring on the XYZ platform by 226,879 mmbtu per year which will also reduce CO2 emissions by 13.284 tonnes per year. Economically, the use of the ejector has a net present value of 3.720.478 USD with a pay back period of 6 months, this shows that the ejector is quite economical to apply.
Keywords: Flare Gas Recovery, Ejector System, Energy Efficiency, Emission Reduction, Techno and Economic Analysis.
