tp07062 gas dehydration
DESCRIPTION
MigasTRANSCRIPT
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 1 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAS DEHYDRATION
1. PENDAHULUAN
Gas yang dijual ke konsumen harus kering dan bersih dari kotoran atau senyawa lain seperti gas H2S dan
lain-lain. Salah satu contoh spesifikasi gas di USA adalah:
1. Gas H2S , 0.25 grain/100 SCF (sekitar 4 ppm)
2. CO2 , 1-3% volume
3. H2O , 4-7 lb/MMSCF
4. S, 1-5 grain /100 SCF
5. BTU, 950 BTU/SCF gross minimum
6. Bebas dari cairan dan debu.
Spesifikasi seperti diatas berarti bahwa:
1. Hidrogen sulfide, membersihkan dari racun ke lingkungan. H2S bisa berbahaya walaupun
kadarnya kecil.
2. Carbon dioxida, agar bersih dari penyebab karat karena CO2 dan H2O bisa bereaksi untuk
membentuk asam karbonat. CO2 menjadi beku pada –70oF.
3. Air, agar meniadakan lingkungan karat serta H2O dan hidrokarbon bisa membentuk hidrat.
4. Total Sulfur: Berhubungan dengan SO2, COS, dan Mercaptans.
5. Heating value gas, dengan negosiasi biasanya 1000 BTU/SCF.
6. Cairan dan debu, cairan akan mengurangi kapasitas pipeline serta partikel debu bisa
menyebabkan karat.
Hidrat adalah:
1. Campuran air dan hidrokarbon.
2. Terbentuk seperti es yang bisa terbakar
3. Terjadi dengan adanya air yang cair
4. Terbentuk bisa dengan uap air
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 2 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
5. Grafik Gambar 1dan 2 memberikan peramalan terbentuknya hidrat.
GAMBAR 1. GRAFIK KELARUTAN AIR DI GAS (MCKETTA,)
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 3 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 2. PEMBENTUKAN HIDRAT VERSUS TEMPERATUR PADA GAS
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 4 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 5 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 3. DIAGRAM MOLECULAR 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.
TABEL 1.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 6 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 7 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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%)
Pompa TEG <200(disukai 180)
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 8 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 5. GRAFIK DEW POINT UNTUK AIR DI NATURAL GAS SG 0.65.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 9 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
.
GAMBAR 6. TITIK DIDIH ETHYLENE GLYCOL
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 10 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 11 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
terikut bisa dipisahkan. Dari heat exchanger tank sebagian glycol yang telah bersih diambil untuk
dipompakan ke contactor tower (bubble cap tray absorber).
GAMBAR 8. NATCO CALDWELL ABSORBER TOWER.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 12 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 9. SKEMATIK GLYCOL REGENERATION.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 13 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 10. SKID MOUNTED : 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:
MWMKWd−
=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
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 14 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 15 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 12. EKSTRAKSI GLYCOL DENGAN PEMANASAN LANGSUNG DAN
CONTOH DISTRIBUSI TEMPERATURNYA.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 16 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 13. KESEIMBANGAN TITIK EMBUN AIR DENGAN BERMACAM KADAR TEG
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 17 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 14. PENENTUAN DEW POINT PRESSURE DENGAN TEG
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 18 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 15. TURUNNYA DEW POINT PRESSURE DENGAN LAJU GLYCOL
PADA 6 TRAYS
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 19 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 16. TURUNNYA DEW POINT PRESSURE DENGAN LAJU GLYCOL
PADA 8TRAYS
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 20 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
GAMBAR 17. EFFEK STRIPPING GAS DENGAN KONSENTRASI TEG
3.PREVENTIVE MAINTENANCE
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 menservice peralatan dan rajin dalam mencatat data atau tanda
kerusakan.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 21 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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.
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 22 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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
• Kebocoran di pompa bisa menghilangkan 35 gal Glycol/hari (Ballard)
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 23 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 24 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 25 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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).
TEKNIK PRODUKSI NO : TP 07.06.2
JUDUL : GAS TREATMENT SUB JUDUL : Gas Dehydration
Halaman : 26 / 26 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
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.