Penggunaan Gliserol Monooleate (Glycerol Monooleate)

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSESII - 2BAB IISELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1Seleksi ProsesDari berbagai macam proses pembuatan LPG, perlu dilakukan pemilihan proses untuk menentukan proses yang paling efisien dalam memproduksi LPG yang semaksimal mungkin dalam waktu yang seminimal mungkin. Seleksi proses antara lain:

Gambar 2.1Diagram Blok Seleksi Proses pembuatan LPG

Gambar 2.2 Seleksi Proses pembuatan LPG

2.1.1 Dehidration UnitSelain CO2, gas alam juga mengandung uap air (H2O) dan Mercury (Hg) yang akan menghambat proses pencairan pada suhu rendah. Kandungan H2O pada gas alam tersebut harus dihilangkan dahulu sebelum gas alam diproduksi karena akanmenjadi padat dan dapat menghambat pada proses pendinginan gas alam selanjutnya. Selain itu, adanya uap air dalam gas bersifat merugikan karena: Dapat menyebabkan korosi Membentuk hidrat yang dapat menyumbat peralatan Dapat menurunkan kalori Memperbesar volumeHydrate adalah padatan yang terbentuk oleh kombinasi fisik molekul-molekul tertentu lainnya yang terkandung dalam gas bumi. Hydrate mirip dengan es tetapi memiliki karakteristik yang berbeda. Rumus molekul hydrate adalah (HC).8H2O yang merupakan senyawa kimia dengan panas pembentukan yang kecil. Hydrate bertumbuh seperti kristal yang menumpuk dan menyumbat pipa saluran, misalnya pada orifice dan valve. Turbulensi aliran dapat sedikit menghambat terbentuknya hydrate.Demikian juga cairan hidrokarbon membantu penghambatan dengan washing action.Es merupakan padatan kristalin sederhana.Semua hidrat mengkristal dalam satu struktur kubik atau kombinasi dari dua struktur kubik, dimana moleku-molekul gas terperangkap didalam rongganya. Rongga tersebut terbentuk didalam kerangka (framework) yang terdiri dari molekul-molekul air yang terhubung satu sama lain dengan ikatan hydrogen. Molekul-molekul air merupakan anggota struktur (seperti kerangka baja bangunan). Tetapi struktur tesebut sangat lemah dan akancollapse jika tidak didukung oleh massa yang terjebak dalam rongga.Metana, etana dan hirogen sulfide dapat mengisi rongga-rongga yang kecil. Propana dan butana hanya dapat mengisi rongga-rongga yang besar. Karena tidak dapat mengisi penuh rongga-rongga, maka propana dan butana murni membentuk hidrat yang tidak stabil.Molekul-moleku yang lebih besar daripada normal butane terlalu besar untuk membentuk hidrat, karena tidak muat didalam rongga-rongga struktur.Bahkan, molekul-molekul besar cenderung menghambat pembentukan hidrat.Hydrate cenderung terbentuk pada batas air-gas dimana sebagian besar molekul-molekunya berasal dari molekul-molekul yang terlepas dari larutan dalam fasa air. Oleh sebab itu, H2S dan CO2 mempercepat pembentukan hydrate (pada temperature tinggi) karena keduanya lebih mudah.

Gambar 2.3 Kondisi Pembentukan Hydrate

Kondisi-kondisi yang memicu terbentuknya hydratea. Kondisi Gas Gas mengandung air bebas dan berada dibawah titik embun air Suhu rendah Tekanan tinggib. Kondisi Operasi Kecepatan aliran tinggi Pulsasi (denyutan) tekanan Adanya kristal kecil hydrate yang mulai terbentuk Adanya hambatan aliran (belokan pipa/ elbow, orifice, thermowell, kerak di dalam pipa)Metode katz merupakan metode yang lebih akurat untuk memperkirakan terbentuknya hydrate berdasarkan komposisi gas. Metode ini didasarkan pada hasil penelitian yang menunjukkan bahwa gas dengan komposisi-komposisi fraksi mol yang berbeda maka kondisi tekanan dan temperatur pembentukan hidratnya juga berbeda.Kondisi tersebut tergantung pada konstanta kesetimbangan uap-cairan (vapor-liquid equilibrium constant) masing-masing komponen.Berdasarkan penelitian Trekell-Campbell diketahui bahwa normal butana tidak berpengaruh terhadap kondisi-kondisi pembentukan uap dan harga konstanta kesetimbangan uap-cairan kedua gas tersebut mendekati tak terhingga.Hydrate akan terbentuk jika jumlah dari hasil bagi antara fraksi mol masing-masing komponen dengan konstanta kesetimbangan masing-masing komponen sama dengan satu, atau:

Dimana :yi = fraksi mol komponen iki = konstanta kesetimbangan uap-cairan komponen iAda beberapa metode yang digunakan untuk memisahkan uap air dari kandungan feed gas yaitu :1. AdsorpsiBeberapa zat padat dapat digunakan sebagai adsorben padat dalam dehidrasi gas alam. Beberapa adsorbent padat ini dapat menghilangkan air sampai kadar air menjadi di bawah 10 ppm. Karena itu sering digunakan dalam dehidrasi gas alam sebelum proses pencairan. Pada saat ini terdapat beberapa adsorben padat komersial yang dapat digunakan untuk dehidrasi gas, di antaranya : Alumina(Al2O3)Alumina dapat menghasilkan gas dengan titik embun di bawah -1000F tetapi memerlukan panas yang lebih besar dalam regenerasinya dibandingkan dengan lainnya. Selain itu, alumina cenderung mengadsorb hidrokarbon yang sulit dibebaskan lagi pada proses regenerasi. Alumina bersifat basa sehingga tidak tahan terhadap asam. Dan Alumina ini merupakan bahan yang mahal, dan menghasilkan gas dengan kadar air di bawah 10 ppm.

Tabel 2.1 Sifat Activated AluminaBulk Density38-42 lb/ft3 (granul)54-58 lb/ft3 (pellet)

Heat Capacity0.21-0.25 BTU/lbF

Pore Volume0.29-0.37 cm3/g

Surface Area210-360 m2/g

Average Pore Diameter18-48

Regeneration Temperature(Steaming)200-250 C

Maximum AllowableTemperature500 C

Silika Gel (SiO2) Silica gel adalah bahan pengikat yang dapat menghasilkan gas dengan kadar air di bawah 10 ppm. Kedua bahan ini lebih mudah diregenerasi, dan juga cenderung mengadsorb hidrokarbon tetapi mudah dibebaskannya kembali pada proses regenerasi. bahan ini bersifat asam sehingga dapat bereaksi dengan amoniak, soda kostik dan basa lainnya . Selain itu silica gel ini akan retak dan pecah jika kena cairan.Tabel 2.2 Sifat Silika GelBulk Density44-56 lb/ft3

Heat Capacity0.22-0.26 BTU/lbF

Pore Volume0.37 cm3/g

Surface Area750 m2/g

Average Pore Diameter22

Regeneration Temperature(Steaming)120-250C

Maximum AllowableTemperature400C

Molecular SievesMolekular Sieve terbuat dari alkali-aluminat yang berbentuk kristalin yang dapat menghasilkan gas dengan kadar air di bawah 1 ppm. Dengan ukuran tertentu molecular sieve ini tidak mengadsorb hidrokarbon, tetapi memerlukan temperatur yang tinggi dalam reaktivasi. Molecular sieve bersifat basa karena itu tidak tahan terhadap asam. Meskipun molecular sieve ini relative mahal namun dapat dilakukan proses regenerasi. Tabel 2.3 Sifat Molecular SievesAnhydrous SodiumAluminosilicateAnhydrous CalciumAluminosilicateAnhydrousAluminosilicate

Type4A5A13X

Density in bulk (lb/ft3)444438

Specific Heat (BTU/lboF)0.190.19-

Effective diameter of pores ()4513

Regeneration Temperature (oC)200-300200-300200-300

Maximum Allowable Temperature (oC)600600600

Tabel 2.4 Perbandingan Jenis-Jenis AdsorbentAdsorbentKadar AirKemampuanSuhusifat

RegenerasiRegenerasi

Alumina(Al2O3)99%Carry over rendahDepresi titik embun tinggiMemiliki tekanan uap yang rendahBiaya awal tinggiJika gas mengandung hidrokarbon cair, mempunyai tendensi membentuk busa sehingga perlu penambahan defoaming agent

(Sumber: Pelatihan dan Sertifikasi Operator Produksi dan Maintenance)Dari keuntungan dan kerugian masing-masing pelarut, maka TEG merupakan liquid desiccant yang paling banyak digunakan.Depresi titik embun dengan TEG berkisar antara 60 sampai 120F.Dari penjelasan diatas maka dehidrasi dilakukan dengan absorbsi menggunakan metode Hydrate Inhibition. Metode ini dilakukan dengan menginjeksi glikol ke aliran gas secara langsung dengan tujuan menurunkan suhu pembentukan hidrat. Kelebihan daripada injeksi langsung glikol dibanding proses adsorbsi adalah: Target dehidrasi dengan menggunakan glikol lebih jelas x lb H2O/ MMScf Gas. Hanya saja kondisi operasi optimum perpindahan massa air dari gas ke glikol lebih berpengaruh daripada dengan menggunakan proses adsorbsi. TEG memiliki titik didih yang tinggi sehingga hilangnya akibat penguapan pada proses regenerasi sedikit. Penggunaan glikol akan lebih menghemat biaya investasi alat serta biaya operasional jika dibandingkan dengan proses adsorbsi. Unit adsorbsi bersifat batch. Oleh karena itu diperlukan lebih dari satu unit.Gambar 2.4 Proses dehidrasi dengan Glycol

2.1.3 Refrigeration UnitRefrigeran yang ideal adalah tidak beracun, tidak korosif, memiliki PVT serta sifat fisik yang kompatibel dengan kebutuhan dan memiliki panas laten penguapan yang tinggi. Berbagai bahan dapat digunakan sebagai refrigeran.Pemilihan secara praktis mengurangi ke salah satu yang memiliki sifat fisik yang diinginkan dan akan menguap dan mengembun pada tekanan yang sesuai pada tingkat suhu yang diinginkan. Pilihan yang biasa adalah propana, Amonia, R12 atau R22 pada suhu chiller di atas -40 C. Pada kondisi kriogenik, etilena dan metana dapat digunakan. Secara umum, batas praktis bawah refrigeran berada pada suhu didihnya pada tekanan atmosfer. Hal ini diinginkan untuk membawa beberapa tekanan possitive pada chiller untuk mendapatkan efisiensi yang lebih baik dalam kompresor, mengurangi ukuran alat dan menghindari udara masuk pada sistem.Untuk contoh, sebuah unit di mana evaporator (chiller) beroperasi pada -18 C (0 F) dan Condensor pada 35 C (95 F). Amonia membutuhkan tingkat sirkulasi massa terendah, namun propilena dan propana memiliki kebutuhan daya sedikit lebih rendah. Menaikkan suhu kondensasi 17 C maka kebutuhan daya akan meningkat sekitar 60% untuk propana dan 43% untuk Amonia. Ada dua pertimbangan1) Menggunakan suhu serendah mungkin untuk kondensasi untuk meminimalkan biaya 2) Jika suhu kondensasi yang lebih tinggi diperlukan, Amonia mungkin lebih diminati daripada propana. Amonia jarang dipilih karena koreksi emosional dengan bau nya. Namun, mudah untuk menangani dalam peralatan baja biasa yang tidak mengandung tembaga dan kuningan dan benar-benar kurang berbahaya daripada propana karena bau menyengat nya.Propana adalah refigerant paling populer dalam pengolahan gas.Tersedia (sering diproduksi di lokasi), murah dan memiliki "baik" kurva tekanan uap.Mudah terbakar, tetapi ini bukan masalah yang signifikan jika pertimbangan yang tepat diberikan untuk desain.Freon yang banyak digunakan sebagai refigerants komersial. Mereka tidakberacun dan tidak mudah terbakar. CFC (Chloroflourocarbon) refrigeran seperti R-11 dan R-12 tidak boleh digunakan karena masalah lingkungan. Refigerants HCFC (Chlorofluorocarbon yang mengandung setidaknya satu hidrogen) saat ini cukup diterima lingkungan. R-22 adalah yang paling populer meskipun HCFC lain sedang dikembangkan sebagai pengganti. Selain itu, juga sulit untuk mengirim ke lokasi terpencil dalam jumlah besar.Freon tertentu akan membentuk hidrat sehingga perlu untuk menjaga system tetap kering.Pemilihan kompresor adalah terkait dengan pilihan refrigeran serta pertimbangan lainnya. Di mana berat badan dan ukuran yang khususnya penting, sentrifugal atau kompresor ulir dapat digunakan. Sebuah kompresor reciprocating adalah sebuah alternatif untuk lokasi tanah axcellent diakses. Pilihan akan tergantung pada kebutuhan daya total.Pemilihan refrigerant ini berdasarkan atas hal berikut : Gas alam yang akan dicairkan merupakan campuran beberapa komponen yang mempunyai bubble point yang mendekati propane sebagai komponen utama refrigerant. Refrigerant yang ekonomis harus mempunyai panas penguapan yang besar dan bubble point yang rendah sesuai dengan temperatur yang dikehendaki dalam operasi refrigerasi tersebut, dan juga harus murah dan mudah diperoleh.Berdasarkan alasan tersebut, maka dipilih propane sebagai refrigerant.

Dalam Tabel 2.9 tercantum data bubble point dan panas penguapan beberapa senyawa yang mudah diperoleh dari gas alam yang dapat dipertimbangkan untuk dipakai sebagai refrigerant.

Tabel 2.9Bubble Point Dan Panas Penguapan BeberapaSenyawa Hidrokarbon Pada 38 PsiaSenyawaBubble pointPanas penguapan

(0C)Hfg (BTU/mol)

N2-1842241

C1-1483337

C2-325864

C3187496

2.2 Uraian Proses 1. Unit Dehidrasi Sebelum proses dehidrasi dilakukan, gas alam dengan tekanan mula-mula 200 psig dan suhu 120 F dikompresi menjadi 550 psig. Kompresi dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan produk dengan tekanan antara 500-600 psig.Selain itu, beban pendingin untuk mengkondensasi gas menjadi lebih kecil.Akibat kompresi adalah naiknya suhu gas sehingga diperlukan pendingin untuk mengembalikannya pada kondisi semula yaitu 120 F.Pendingin yang digunakan adalah udara dengan menggunakan fin-fan exchanger.Injeksi TEG harus dilakukan pada titik dimana suhu belum menacapai titik pembentukan hidrat, misalnya di permukaan feed gas chiller. TEG dan air yang diserapnya sedapat mungkin dipisahkan dari aliran gas pada kolom separator. Dalam unit ini diharapkan kandungan airnya dapat berkurang menjadi 30 lb/MMScf Gas.2. RefrigerasiUntuk merubah fasa gas menjadi liquid, diperlukan pendinginan sampai pada batas suhu embun campuran gas. Gas umpan bertekanan tinggi didinginkan menggunakan 3 buah Heat Exchanger. Pertama, gas didinginkan dengan menggunakan dingin gas produk atas separator sampai suhu , kedua dengan menggunakan liquid produk separator sampai dan yang ketiga didinginkan dengan menggunakan refrigerant (propana) sampai -35 C dengan tujuan banyak metana dan ethana yang menjadi produk atas (Lean Gas) pada kolom separator dan propan serta hidrokarbon berat lainnya akan diproses menjadi LPG. 3. Unit Fraksinasi Unit fraksinasi terdiri dari flash separator, deethanizer dan debutanizer. Flash separatorFlash separator beroperasi pada tekanan 542 psig dan suhu -35 C. Pada kondisi ini diharapkan propana dan fraksi beratnya yang sudah terkondensasi menjadi liquid akan terpisah dari gas yang sebagian besar terdiri dari metana dan etana. Produk metana dan etana merupakan Lean Gas product sedang propana serta fraksi beratnya merupakan umpan kolom Deethanizer. DeethanizerDigunakan untuk memisahkan etana dari komponen yang lebih berat. Kolom Deethanizer beroperasi pada tekanan feed 505 psig dengan heat duty reboiler sebesar 3120481.5 Btu/ jam. Produk atas kolom ini adalah Lean Gas product sedang produk bawahnya adalah propana dan fraksi beratnya. Propana dan butana akan dip roses dalam kolom debutanizer menjadi produk LPG Mixed. Campuran uap liquid dari bottom product flash separator diumpankan menuju kolom. Liquid akan turun menuju bagian bawah kolom kemudian masuk ke dalam reboiler kolom deethanizer, metana dan etana dipisahkan dari fraksi beratnya dengan cara mendidihkan kembalinya kembali sehingga terbentuk uap. Jenis reboiler yang digunakan adalah partial reboiler. Uap yang terbentuk akan naik menuju top kolom kemudian mengalami kondensasi dengan pendingin dari refrigeran propana. Tipe kondensor yang digunakan adalah partial kondensor. Sehingga produk Lean Gas yang dihasilkan berbentuk gas. Uap yang terkondensasi menjadi liquid dalam kondensor diharapkan mengandung sedikit etana. Liquid hasil kondensasi di kembalikan kembali ke kolom sebagai aliran refluk.Bottom product deethanizer akan keluar dari bagian bawah reboiler. Bottom product akan dialirkan ke dalam kolom debutanizer untuk selanjutnya diproses menjadi LPG mixed. DebutanizerDigunakan untuk memisahkan propana dan butana dari komponen yang lebih berat. Kolom Debutanizer beroperasi pada tekanan feed 163 psig dengan heat duty reboiler sebesar 1571402.5 Btu/ jam. Liquid turun menuju bagian bawah kolom debutanizer kemudian masuk ke dalam reboiler. Reboiler yang digunakan adalah partial reboiler. Uap yang dihasilkan akan mengalir menuju top kolom debutanizer. Kemudian mengalami kondensasi menjadi liquid dengan pendingin udara melalui alat fin-fan exchanger.Produk atas kolom ini adalah LPG mixed sedang produk bawah adalah kondensat.