Transcript Surface Facilities

SURFACE FACILITIES
Surface Production System
choke
separator
gas
Stock
Tank
Safety valve
restriction
packer
perforation
Reservoir
Water Disposal
Injection
Well head
Emergency configuration
Tubing head
Standard configuration
Tubing Hanger
Upper casing spool
Emergency peackoff
support bushing
Emergency slip and seal
assembly
Casing hanger packoff bushing
Lower casing head
Casing hanger
Christmas tree
Tipe christmas tree :
Solid block Christmas tree
Conventional Christmas tree
Choke
Regulator yang mengalirkan minyak ke flow line dengan rate (laju) tertentu
Jenis-jenis choke:
• Multiple orifice (adjustable)
• Rotary
Multiple orifice
• Dapat mengatur pembukaan
diameter tanpa menutup aliran
dari sumur.
• Sangat riskan terhadap erosi
• Tidak dipakai pada sumur yang
memproduksi pasir
Rotary choke
Flow line
Stasion pengumpul
Menghubungkan antara wellhead
dengan stasiun pengumpul
Oil Field
Processing
Scheme
Gathering System
Pump Station
Oil Field
Petrochemical Plant
Gathering
System
Products Tangkage
Pump Station
Pump Station
Crude Tank Farm
Refinery Facilities
Products to
Marine Terminal
Crude Oil TANKERS
Products Shipping
Product Pipeline
to Market
Manifold
Mengumpulkan
fluida
reservoir yang dihasilkan dari
beberapa sumur sebelum
dialirkan
ke
stasion
pengumpul utama
Stasion pengumpul
Test Header
LP Production
Header
HP Production
Header
Blow Down
Skema
MANIFOLD SEDERHANA
From Well A
From Well B
From Well C
Stasiun Satelit
Bagian dari sistem pengumpul gas/minyak
yang berfungsi mengontrol perilaku gas/minyak
yang datang dari sumur produksi
Komponen :
 Separator penguji
 Pipa induk untuk tekanan tinggi
 Pipa induk blowdown
 Pipa induk untuk pengujian
 Pipa induk pembuangan
 Pipa induk untuk pembakaran gas buangan
Gas
Gathering
Lines
HP LP Test Header
Gas
Separator Test
Water
Condensate
HP Gas
LP Gas
Blowdown
Vent Knockout Drum
SKEMA SISTEM
STASIUN SATELIT
Reciprocating Pump
Blowdown
Gas
Oil
Gathering
Lines
Separator Test
Water
Oil
HP Oil
HP LP Test Header
LP Oil
Sistem
PEMISAHAN
Separator
Tabung bertekanan dan bertemperatur untuk pemisahan fluida
produksi ke fasa cair dan gas
Fungsi separator :
 Unit pemisah utama cairan dari gas.
 Melanjutkan proses dgn memisahkan gas
ikutan dari cairan.
 Mengontrol penghentian kemungkinan
pelepasan gas dari cairan.
 Memberikan waktu yang cukup pemisahan
antara minyak dan air yang ikut terproduksi.
 Treatment lainnya jika mungkin.
Prinsip pemisahan :
 Pada dasarnya pemisahan separator, tergantung pada gaya
gravitasi untuk memisahkan fluida (perbedaan densitas dari
fluida).
 Gas jauh lebih ringan dibandingkan dengan minyak, sehingga
akan terpisah dalam waktu yang sangat singkat.
 Minyak dgn berat kira-kira ¾ dari berat air memerlukan waktu
sekitar 40 - 70 detik untuk melakukan pemisahan.
 Salah satu prinsip pemisahan fluida yang terpenting adalah
coalesence (penggabungan/penggumpalan).
 Beberapa peralatan bagian dalam separator, seperti deflector
plate, straightening vanes, dan bahkan dinding separator dapat
berfungsi sebagai tempat pengembunan titik-titik air tersebut.
Bagian-bagian utama separator
Tipe separator
Kelebihan
• Pengontrolan level cairan tidak terlampau rumit
• Dapat menanggung pasir dalam jumlah besar
• Mudah dibersihkan
• Mempunyai kapasitas surge cairan yang besar
• Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan
kembali dari cairan
Kekurangan
• Lebih mahal
• Sukar dalam pengapalan
• Membutuhkan diameter besar untuk kapasitas
gas tertentu
Separator Vertikal
Tipe separator (cont’d)
Kelebihan
• Lebih murah dari separator vertikal
• Lebih mudah pengiriman komponen
• Bagus untuk minyak berbuih (foaming)
• Efektif dan efisien untuk volume gas yang
besar
Kekurangan
• Pengontrolan level cairan lebih rumit dari
separator vertikal
• Sukar membersihan lumpur, pasir dan paraffin
• Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas
tertentu
Separator horizontal
Tipe separator (cont’d)
Separator bulat
Kelebihan
• Lebih murah dari separator horizontal
dan vertikal
• Lebih mudah dibersihkan daripada
separator vertikal
• Lebih kompak daripada separator
horizontal dan vertikal
Kekurangan
• Ruang pemisah dan kapasitas surge
yang lebih kecil
• Sukar dalam pengontrolan cairan
Pembagian separator berdasarkan tekanan kerja
(operating pressure)
• High pressure (HP) separator
650-1500 psia (45-100 ksc)
• Medium pressure (MP) separator
225-650 psia (15-45 ksc)
• Low pressure (LP) separator
10-225 psia (0.7-15 ksc)
Separator internal fitting
Deflector plate
Menyerap impact yang
datang sebagai akibat
kecepatan fluida yang
masuk ke separator dan
mempercepat
proses
terpisahnya
gas
dan
cairan
Separator internal fitting (cont’d)
Weir
Untuk menahan cairan
di dalam separator
sehingga membantu
meningkatkan residen
time dari cairan
Separator internal fitting (cont’d)
Centrifugal device
Membentuk aliran vertikal
yang berputar pada saat
memasuki separator
Separator internal fitting (cont’d)
Vortex breaker
Mencegah terjadinya
pusaran minyak yang
dapat menyebabkan
terlepasnya gas dari
minyak pada saat
meninggalkan separator
Separator internal fitting (cont’d)
Demister Pad
Terbuat dari rajutan
kawat halus dengan
bentuk frame tertentu,
yang menyebabkan
arah aliran gas berubah
secara kontinue
Separator internal fitting (cont’d)
Coalescing plates
Terdapat berbagai jenis
peralatan coalescing
(penggumpal), tapi yang
paling umum digunakan
adalah coalescing plate
Separator internal fitting (cont’d)
Straightening vanes
Biasanya terdapat pada
horizontal separator untuk
menghilangkan aliran gas
yang
turbulen
setelah
dipisahkan
dari
inlet
deflector
Separator internal fitting (cont’d)
Float shield
Internal float digunakan
untuk mengontrol level
cairan
DEHIDRASI
Dehidrasi Minyak
 Hampir semua minyak dari lapangan masih bercampur
dengan air tawar atau air asin.
 Air membentuk emulsi dengan minyak, sehingga
diperlukan dehidrasi sebelum minyak tersebut dijual.
 Minyak dijual dengan kadar endapan (solid) dan air
tertentu. Kadar garam yang biasa diterima adalah 20 lb sd
30 lb garam per 1000 bbl (55-85 mg/L) dan kadar air
biasanya maksimal 0,3%.
 Tujuan dari dehidrasi adalah mengeluarkan air, pasir dan
zat pencemar lain dari minyak mentah yang akan dijual.
Prinsip Dehidrasi Minyak
 Gravitasi
 Panas
 Bahan Kimia
 Arus Listrik
 Tenaga Putaran
Dehidrasi Natural Gas
Natural Gas yang diproduksikan biasanya tersaturasi
dengan air. Alasan utama dilakukan dehidrasi pada gas
adalah:
• Natural gas yang bercampur dengan cairan atau air
bebas yang membentuk hidrat bisa menyebabkan
valve fitting tersumbat atau bahkan pipeline.
• Jika tidak dipisahkan dari air yang terproduksi,
natural gas bersifat korosif, apalagi jika terdapat CO2
dan / atau H2S.
• Jika bisa terkondensasi di dalam pipeline yang
pada akhirnya bisa mengakibatkan terjadinya aliran
slug dan memungkinkan erosi dan korosi.
• Uap air dapat meningkatkan volume dan
menurunkan heating value dari gas.
• Pada kontrak penjualan gas, nilai maximum water
content biasanya adalah 7 lb. H2O per MMscf pada
dew point.
• Dehidrasi pada gas akan dapat menjadikan operasi
cryogenic dan refrigerated absorption plants tanpa
freezes-up.
Metoda Dehidrasi Gas di dalam Industri Perminyakan
Terdapat beberapa metoda yang bisa digunakan untuk
menghidrasi natural gas dari air, yaitu:
• Liquid Desiccant (glycol)
• Solid Desiccant (alumina, silica gel, molecular
sieves)
• Expansion refrigenaration
• Calcium Chloride
LIQUID
DESICCANT
Proses pemisahan natural gas dari uap air secara liquid desiccant di
sini maksudnya adalah pemisahan uap air dengan menggunakan
glycol. Terdapat empat macam glycol yang telah sukses digunakan,
yaitu:
• Ethylene Glycol (EG)
• Diethelyne Glycol (DEG)
• Triethylene Glycol (TEG) dan
• Tetraethylene Glycol (TREG).
Keunggulan utama dari TEG, selain biaya yang murah adalah:
• TEG lebih mudah diregenerasi, juga bisa untuk dew-point
depression natural gas dalam range 80 – 150 oF
• Temperatur Dekomposisi
= 404 oF, sementara DEG = 328 oF
• Lebih banyak menyerap uap air dibanding EG atau DEG.
• Capital cost dan operating cost lebih rendah.
• TEG tidak terlalu viscous diatas 70 oF
Kekurangan dari glycol adalah:
• Glycol mudah terkontaminan.
• Water dew-point dibawah – 25 oF membutuhkan stripping
gas dan Stahl Colom.
• Glycol akan bersifat korosif jika terkontaminasi atau
terdekomposisi.
PROCCES DESCRIPTION
Diagram Sederhana untuk Dehidrasi TEG
Bentuk Diagram Alir Glycol Dehydrator
Inlet Scrubber
Kurang lebih setengah dari semua permasalahan proses gas dehidrasi
disebab oleh ketidakmampuan inlet scrubber menscrubbing. Ada lima
kontaminan yang mempengaruhi kinerja TEG, yaitu:
• Air akan meningkatkan glycol recirculation, reboiler heat duty, dan
fuel cost.
• Hadirnya oil (aromatic atau asphaltic) akan menurunkan drying
capacity of the glycol dan jika bersama dengan air akan membentuk
foam.
• Garam yang terdapat dalam air formasi jika terlarut dalam glycol
akan menyebabkan korosi pada steel. Khususnya stainless dan bisa
mengendap pada fire tubes dalam reboiler, menyebabkan hot spot
sehingga fire-tube terbakar.
• Down-hole additives seperti corrosion inhibitor, acidizing dan
fracturing fluid. Material ini akan menyebabkan foaming, corrosion
dan hot spot jika terdeposit di dalam fire tube.
• Solid seperti pasir dan hasil dari korosi (rust atau FeS), solid akan
memancing terjadinya foam, mengikis valve dan pompa serta
mengakibatkan plug trays.
Absorber
• Wet natural gas memasuki scrubber dan melewati wire-mesh mist
extractor yang banyak memisahkan sisa droplet cairan.
• Scrubbing dua tahap dan mist extractor meminimalkan kontaminasi
glycol dan menjaga free water dari overloading.
• Pada bagian drying section , aliran gas naik ke atas dan dikontakkan
dengan baik sekali oleh larutan glycol yang turun.
• Counter-counter kontak ini biasanya digunakan 4 hingga 12 bubble cap
atau valve tray.
• Kolom absorber harus vertikal, karena glycol cenderung membentuk
foam, tray sebaiknya diberikan spasi paling tidak 18 inch, lebih bagus
kalau 24-30 inch.
• Laju sirkulasi TEG bervariasi dari 1.5 hingga 4 gal TEG per lb air yang
dipisahkan. Unit yang lebih kecil dengan 4 hingga 6 tray dan sering
dioperasikan dengan 3 gal TEG per lb water.
• Mesh atau woven mist extractor pada bagian atas absorber
menurunkan carryover pada cairan glycol hingga kurang dari 1 lb per
MMSCF.
Gambar Absorber Tower dengan Integral Scrubber
Flash Tank
• Separator dua fasa dengan minimum retention time cairan
sekitar 5 -10 menit menjaga kelebihan gas hidrokarbon dari
masuk ke Stahl kolom dimana ia akan diflash dan
memungkinkan memecahkan ceramik packing.
• Separator tiga fasa dengan 20-30 menit retention time cairan
lebih disukai jika gas gravity tinggi dan kuantitas glycol
menyerap adsorbs cukup tinggi untuk hydrocarbons berat.
• Kondision ini memungkinkan di-flash-nya gas agar bisa
digunakan tanpa kompresi fuel atau stripping gas.
• Ketika oil ingin dipisahkan, rich glycol bisa memanasi dahulu
glycol-glycol exchanger sebelum flashing.
Filters
• Kandungan solid dalam glycol harus dijaga dibawah 0.01 % wt,
(1000 ppmv) untuk menjaga pompa tetap berjalan dengan baik,
serta menjaga dari plugging, foaming, fouling pada contactor trays
dan still packing serta hot spots.
• Sock Filter, dibuat dari cloth fabrics, paper atau fiberglass didesign
untuk memisahkan 5 m dan partikel yang lebih besar dari glycolglycol heat exchanger yang dapat mereduksi viskositas rich glycol.
• Sock Filter didisign untuk initial pressure drop dari 3 hingga 6 psi
dan dirubah ketika diferensial pressure mencapai 15 hingga 25
psi.
• Activited carbon filter digunakan untuk memisahkan cairan
hydrocarbon, surfactant, well-treating chemical, compressor lube oil
dan sebagainya, dari glycol side stream.
• Carbon filter vessel dioperasikan pada aliran full glycol dapat
digunakan. Granular carbon dalam range 4 hingga 30 mesh, flow
rate dari 2 hingga 10 galon per min per sq ft bed area, dan
disarankan retention time dari 5 hingga 10 menit.
Glycol Pump
1. High-Pressure-Gas Operated
2. High-Pressure-Liquid Operated
3. Electric-Motor Driven
• Karena dehidrasi akan berhenti jika tanpa sirkulasi glycol, maka
disarankan penyediaan dua pompa glycol, yang masing-masing
memiliki kemampuan yang cukup untuk melakukan sirkulasi
penuh.
• Dalam unit yang lebih besar electric motor driven, digunakan
secara horizontal, multiple-cylinder positive displacement pump
lebih disukai, dan high pressure-liquid standby pump bisa
digunakan.
• Untuk units yang lebih kecil dan dalam daerah yang cukup jauh,
high-pressure-liquid atau gas-driven glycol pump sering dipilih.
High pressure, rich glycol diambil dari bagian bawah chimney tray
dari absorber and digunakan untuk men-supply bagian power
untuk double-action pump.
Surge Tank
• Surge tank harus cukup besar untuk melakukan draindown lengkap TEG dari absorber-tower trays.
• Selama operasi normal, surge tank harus sebaiknya
berisi setengah penuh.
• Gas blanket disarankan untuk menjaga kontaminasi
udara (oxygen, actually).
Heat Exchangers
 Heat exchangers pglycol dalam glycol unit harus didisign untuk
melakukan hal berikut:
 Glycol-glycol heat exchanger mengekstrak panas dari hot, lean
glycol masuk ke absorber dan menyalurkannya ke rich glycol,
kemudian energinya disimpan.
 Supply lean glycol ke absorber 5-15 oF lebih panas daripada
gas yang dikeringkan, meninggalkan absorber. Tujuan ini
tercapai dengan menempatkan cooler down stream rich/ leanglycol exchanger.
 Menjaga puncak stripping tetap pada 210 oF (at sea level) . Rich
glycol yang dingin bisa dignakan sebagai coolant untuk reflux
coil.
 Kontrol preheat dari rich glycol yang memasuki stripping harus
tetap maximum (dan selanjutnya maximum heat recovery dari
lean glycol meninggalkan reboiler).
Still Columns
• Rekonsentrasi terjadi dalam kedua vertical stripper, atau still
kolom, dan reboiler.
• Dalam unit yang lebih kecil, still secara berkala berada pada top
reboiler.
• Still column mengandung stripping section yang biasanya
diisikan dengan 4 hingga 8 ft atau ceramic packing (1 hingga
1.5-in. Intalox saddles atau Pall rings).
Reboiler
• Reboiler berguna untuk menyediakan panas yang dibutuhkan
untuk mendidihkan air agar keluar dari glycol.
• Direct-fired heater sering digunakan, tapi ini dapat
mengakibatkan open flame hazard.
• Pada beberapa lokasi, seperti platform, inderect heating
dengan oil atau steam dibutuhkan oleh fire code.
• TEG tidak mengalami thermal dekomposisi yang berarti jika
bulk glycol temperatur dalam boiler dijaga di bawah 400 oF dan
maksimum outside fire-tube skin temperatur tidak lebih dari 430
oF.
PROSES OPERASI
• Disain yang benar dan pengoperasian TEG yang sesuai akan
mendehidrat natural gas dengan sedikit kesulitan dan
membutuhkan penanganan yang mudah.
• Ribuan dollar akan terbuang setiap tahunnya dikarenakan
tingginya glycol losses, kelebihan laju resirkulasi TEG, tidak
tepatnya pengoperasian pompa, terbuangnya konsumsi energy,
seringnya plant shutdown, dan kelebihan equipment
replacement.
• Prosedur operasi yang disarankan adalah sebagai berikut:
absorber, reconcentrator, glycol care, pump, start up, shutdown,
dan preventive maintenance.
Contactor atau Absorber
• Effisiensi operasi glycol-gas contactor tergantung pada inlet gas
flowrate, temperature, dan pressure dan juga pada lean glycol
concentration, temperature, dan circulation rate.
• Efek dari variabel-varibel ini akan dirangkum kemudian.
Inlet Gas Flowrate
• Secara normalnya, trays (bubble cap biasanya dan terkadang
valve) dioperasikan dalam spray regime-very little liquid glycol
dibandingkan terhadap flowrate gas.
• Peningkatan pada flowrate gas bisa mengakibatkan lebih
buruknya kondisi “condition blowing flood” dan bisa bisa sangat
merusak performance contactor.
• Kebanyakan contactor didisain secara konservatif sehingga bisa
menangani flowrate hingga 10%, dan bahkan 20% di atas
kapasitasnya.
• Batas alir minimum yang lebih rendah dikarenakan oleh
“overdesign” dan diperkirakan ratio bubble cup turun dari 5
hingga 1.
Inlet Gas Temperature dan Pressure
• Inlet gas bisa diasumsikan masuk ke absorber dalam
kondisi tersaturasi oleh uap air; dimana, kandungan air
dan kuantitas air diangkut oleh glycol yang tergantung
pada on inlet gas temperature dan pressure.
• Korelasi Mc Ketta dan Wehe diperlihatkan pada
(Gambar 4) dimana pada 1000 psia water content
meningkat dari 33 hingga 62 terus ke 102 lb H2O/MMscf
sebagai peningkatan temperatir dari 80 ke 100 dan terus
ke 120 oF.
• Peningkatan inlet-gas temperature atau penurunan inletgas pressure akan meningkatkan load pada unit.
• Perubahan tiba-tiba pada pressure dan temperature juga
akan mengakibatkan efek glycol mengalir dalam
absorber dan bisa memecahkan seal.
Entering TEG Temperatur dan Konsentrasi
• Kemampuan pengeringan TEG dibatasi oleh vapor-liquid
equilibrium (VLE) dari air antara fasa gas dan fasa cair TEG.
• Secara tradisional, VLE data digambarkan sebagai plot
antara water content cairan TEG seperti pada Gambar 4.
• Peningkatan kemampuan TEG meningkat seiring dengan
konsentrasi. Sebagai contoh: pada 100 oF equilibrium dew
point pada persent TEG 98; 99; 99.70 adalah 32; 16.0 dan –
16 oF secara berturut-turut.
• Keseimbangan water dew point menurun dengan
menurunnya
temperatur,
tapi
pendinginan
glycol
meningkatkan viskositas dan bisa membentuk foam.
Glycol Circulating Rate
• Water picket up oleh glycol meningkat dengan meningkatnya
konsenstrasi inlet-glycol, penurunan glycol temperatur, lebih
tingginya laju sirkulasi, dan jumlah contactor tray.
• Biasanya pada waktu yang lalu, laju sirkulasi glycol adalah 3 gal
per lb air yang dipisahkan.
Gambar 4
Temperature Dehidrasi
• Ketika TEG bisa mengdehidrasi natural gas pada temperatur
operasi dari 50 hingga 130 oF, tapi akan lebih bagus pada range 80100 oF. Di bawah 70 oF glycol akan terlalu kental (too viscous).
• Jika terlalu kental, maka akan menurunkan tray efficiency,
mengakibatkan foaming dan meningkatkan glycol lose.
• Di atas 110 oF inlet gas akan mengandung terlalu banyak air, dan
kemampuan pengeringan glicol akan menurun.
• Temperatur inlet glycol seharusnya lebih tinggi sekitar 5 – 15 oF dari
inlet gas temperatur.
• Jika glycol yang masuk lebih dingin daripada gas, akan
menghasilkan chiling condenses hydrocarbon dimana akan
menyebabkan terjadinya foam.
• Jika glycol yang masuk lebih dari 15 oF di atas effluent gas
temperatur, maka akan terjadi TEG vaporization losses.
Reconcentrator
• Derajat rekonsentrasi glycol sebagian besar tergantung pada
reboiler temperature, penambahan reconcentration bisa dibaca
dan didapatkan dengan menggunakan stripping gas.
• Glycol losses dari puncak the stripping column bisa
diminimalkan dengan kontrol temperatur.
Reboiler Temperatur
• Konsentrasi air dalam lean glycol yang meninggalkan reboiler
bervariasi dengan reboiler temperatur dan pressure. Karena
reboiler biasanya dioperasikan pada kondisi atmosfir. Gambar 5
memperlihatkan konsentrasi TEG meningkat terhadap temperatur.
• Range reboiler temperatur berada antara 350 – 400 oF, karena
laju dekomposisi glycol meningkat secara significant diatas 400
oF.
Gambar 5 Boiling Point Aqueous Commercial Grade TEG solution
Stripping Gas
• Konsentrasi Glycol akan meningkat hingga 99.6 % wt bisa dicapai
dengan sparging stripping gas secara langsung ke dalam reboiler
seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6.
• Gambar 6 diperlihatkan perbandingan korelasi Worley dan korelasi
GPSA.
• Alternative, metoda konsentrasi yang lebih rumit adalah:
 Menurunkan tekanan reboiler dengan ejector atau vacuum pump.
 Menggunakan destilasi azeotrop dengan iso-oktana.
Gambar 6 Effek dari stripping gas rate pada pemurnian TEG
Temperatur Stripping Kolom
• Temperatur pada stripping kolom dijaga sekitar 210 oF.
• Jika top temperatur drop dibawah 200 oF, kondensasi uap air
menjadi terlalu banyak, ini akan membanjiri kolom, overfill the
reboiler, meningkatkan tekanan kolom dan akan terjadi blow
liquid out top vent.
• Uap glycol akan meninggalkan stripping jika top temperatur
lebih dari 220 oF.
• Jika digunakan stripping gas, top temperatur akan bisa
diturunkan hingga 190 oF.
• Pendinginan dengan udara lingkungan, finned condenser tidak
bisa menjaga kekonsistenan temperatur.
• Tidak akan mencukupi refluk pada hot sunny afternoon dan
overcooling dengan hujan petir yang tiba-tiba, atau bahkan
pada kondisi musim dingin.
GLYCOL CARE
• Inti dari menjaga kegiatan operasi dan permasalahan korosi
adalah ingin menjaga glycol tetap bersih.
• Ballard
(1966,
1979)
mengidentifikasi
permasalahan
kontaminasi besar berikut: low pH, oxidation, thermal
decomposition, salt contamination, hydrocarbon condensation,
sludge accumulation, dan foaming.
Glycol Pump
• Perhatian terhadap pompa sangat penting; jika pump rusak maka
tidak ada sirkulasi glycol dan tidak ada dehidrasi.
• Pompa cadangan harus disediakan berikut cadangan peralatannya.
• Pump packing gland harus harus diganti jika kebocoran pada glycol
terlalu banyak.
• Instruksi dari pabrik harus dilakukan dengan sebenar-benarnya jika
dalam pemasangan baru.
• Jika dipasang terlalu ketat, packing tidak akan menerima cukup
pelumasan dari glycol dan mungkin akan terbakar dan merusak
plunger.
• Pada glycol yang dipompakan, tekanan tinggi, rich glycol bisa bocor
hingga internal seal rings.
DESIGN METHODS
Absorber
• Random atau structured packing bisa dilakukan dan digunakan
dengan cara lama, bubble-cap trayed towers.
• Packing bisa menhasilkan kontaktor tower lebih pendek 25 % dan
menghasilkan penurunan ukuran tower dan berat yang memadai
jika digunakan dioffshore.
• Spesifikasi dari ukuran absorber adalah:
1.Type dan jumlah trays
2.Laju sirkulasi TEG
3.Diameter kolom.
• Olbrich dan Manning mengembangkan chart seperti pada Gambar 7
yang memprediksi dew-point depression terhadap kondisi kontaktor
berikut:
• Dengan semua variabel dijaga konstan, dew point depression
akan meningkat dari 0.9 oF setiap kenaikan 100 psi dalam tekanan
kontaktor.
• Dew-point depression berubah sedikit terhadap temperatur, dan
interpolasi linier diusulkan antara 80 oF dan 100 oF.
• Diameter kontaktor dapat diperkirakan dengan persamaan
Sounder-Brown:
V
max
=C
SBL
[ (L - v)/v]
0.5
Gambar 7 Prediksi Dew Point untuk 1 equilibrium stage
(4 trays) pada 100 oF dan 600 psia
Pump
• Ukuran pompa yang akan digunakan didasarkan pada daftar
katalog pabrik atau berdasarkan standar keseimbangan energi
mekanik dan diassumsikan efisiensinya adalah 70-80 %.
• Kenaikan temperatur pada pompa bisa diperkirakan dengan
meningkatnya entalpi pada kerja pompa.
• The BS & B Co. (1960) merekomendasikan cara cepat berikut
untuk memperhitungkan pompa yang memiliki efisiensi 80 dan
motor yang memiliki efisiensi 90%:
Pump BHP
= (0.000012)(gph)(psi)
Electrical kW = (0.000011)(gph)(psig)
Dimana
gph = gal TEG yang disirkulasikan per jam
Use the manufacturer’s catalog for a Kimray Pump.
Glycol Flash Separator
• Wet atau rich glycol diflashkan pada 50 – 100 psia dan 100 – 150
oF.
• Disarankan liquid retention times antara 5 – 10 menit untuk dua
fasa (gas-glycol) dan 20 – 30 menit untuk pemisahan 3 fasa (gasliquid HC-glycol) (Ballard, 1979).
Stripping Still
• Program
komputer
biasanya
dapat
digunakan
untuk
mempertimbangkan stripping column seperti tiga teoritical trays: satu
untuk reboiler, satu untuk packed stripping column, dan satu untuk
reflux condenser.
• Diameter kolom sripping didasarkan pada kebutuhan uap dan cairan
yang diisikan pada dasar kolom.
• Chart dari pabrik atau ukuran standar didasarkan pada kebutuhan
panas reboiler yang digunakan dan bisa digunakan untuk
menentukan diameter kolom.
• Dengan cara lain, persamaan berikut dapat digunakan untuk
memperkirakan ukuran dari diameter:
Diameter (inch) = 9. (glycol circulation, gpm) 0,5
Reboiler
• Kemampuan reboiler dapat diperkirakan dengan persamaan berikut :
QR = 900 + 966 m
Dimana:
QR = Kemampuan regenerator, BTU/ lb H2O yang dipisahkan
m
= gal TEG/ lb H2O yang dipisahkan
• Prosedur yang lebih detail dijabarkan sebagai berikut:
1.Design kemampuan dihitung berdasarkan kebutuhan ditambah 5
% kemampuan kondenser dan glycol exchanger.
2.Vapor disengagement area didasarkan pada 14 000 BTU/hr-ft2
heat fluks yang melewati permukaan cairan.
3.Ukuran rangka reboiler adalah L/D = 5
4.Minimum ukuran D = 1,5 ft dan minimum L = 5 ft
Heat Exchanger
• Jenis-jenis heat exchanger yang biasa digunakan adalah:
1.Reflux condenser pada puncak stripping still,
a. Tugas utama pada disain alat ini adalah perhitungan
seperti kebutuhan disain ditambah 5 % dan pertimbangan
aliran yang bervariasi
b. Korelasi Seider-Tate digunakan untuk heat transfer
coefficient.
2. Glycol-Glycol Exchanger
a. Tugas utama pada disain alat ini adalah perhitungan
seperti kebutuhan disain ditambah 5 %
b. Temperatur masuk lean dan
rich glycol streams
diketahui; kondisi temperatur akhir yang panas (lean
glycol in-rich glycol out) diperkirakan 60 oF maksimal
preheat rich glycol.
c. Dua atau lebih heat exchangers harus ditempatkan dalam
bentuk seri untuk menjaga menghindari berbagai
temperature cross. Dalam unit yang lebih kecil, surge
tank dan heat-transfer coil bisa menggantikan exchanger.
Volume shell didasarkan pada 30-min retention time, L/D
ratio = 4, dan ukuran minimum D = 1.5 ft, L = 3.5 ft.
3. Lean Glycol Cooler
a. Lean glycol outlet temperature harus lebih panas sekitar
5-10 oF daripada inlet gas temperature untuk absorber.
Dimana lean glycol merupakan pendingin dari 180-200 oF
ke 110-120 oF.
b. Ini dapat diselesaikan dalam:
 Double pipe exchanger untuk unit yang lebih kecil
(kurang dari 25 MMscfd)
 Penyemprotan, fin-fan exchanger atau water-cooled,
shelll-and-tube exchanger untuk unit yang lebih besar
(lebih besar dari 25 MMscfd).
SOLID DESSICCANT
Konsep Solid Desiccant
Fenomena adsorpsi pada gas merupakan fenomena yang
terjadi terhadap sejumlah volume atau bulk-concentration
dimana molekul gas yang terkondensasi pada permukaan
gas-cairan
dan berubah kedalam bentuk fasa cair.
Jelasnya, adsorpsi merupakan fenomena permukaan.
Semua padatan memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi
yaitu menangkap uap dan cairan pada permukaanya
Terdapat dua jenis gas-solid adsorption yang terjadi:
1. Chemisorption atau adsorpsi secara kimia
Meliputi sifat-sifat kimia (atau ikatan elektrovalen) dari molekul
gas ke dalam bentuk monolayer pada permukaan atom.
2. Physisorption atau physical adsorption.
Hal ini diakibatkan oleh gaya Van der Wall antara molekul gas
dan permukaan yang membentuk multi layer pada permukaan.
Deskripsi Proses Solid-Desiccant
Pertama, akan dijelaskan tentang typical two-tower solid
desiccant dehydration, selanjutnya didiskusikan tentang
pengaruh pemilihan “wet” inlet atau “dry” outlet gas untuk
pembaharuan desiccant.
Typical Two-Tower Unit
Pada Gambar 1 diperlihatkan typical solid desiccant unit
menggunakan “wet natural gas” pada inlet gas untuk
pembaruan (regeneration). Berikut adalah keterangan
gambar dan proses yang dilalui oleh natural gas yang
tersaturasi oleh air hingga menjadi dry gas.
Gambar 1 Salah Satu Jenis Model Two-Tower Unit
Gambar 2 Model lain untuk Two-Tower
Partikel Solid Desiccant
•
•
•
•
•
Silica gel
Silica-based beads
Activated alumina
Activated bauxite
Moleculer Sieves
Tabel 1
Karakteristik dari Partikel-partikel Solid Desiccant
Gambar 4 Kemampuan Penyerapan Uap Air pada Kondisi Isoterms
Gambar 5 Kemampuan Penyerapan Uap Air pada Kondisi Isobar
Variabel-variabel yang Mempengaruhi Proses
Adsorpsi
Ketika wet gas kontak dengan solid desiccant, air
akan terserap hingga terjadi kesetimbangan.
Kesetimbangan ini akan dipengaruhi oleh beberapa
hal, yaitu :
• Temperatur kontak.( oF , oC)
• Desiccant water content atau static capacity,
dinyatakan dalam wt H2O/wt dry desiccant
• Water content of gas
Aliran Wet Gas didalam Tower
Gambar 7 Aliran natural gas yang diadsorpsi di dalam tower
Penyerapan Multi Komponen
b
a
Gambar 8a & b Kemampuan Penyerapan Multi Komponen dari Solid
Desiccant
Komponen Peralatan yang Digunakan pada Pemisahan
Secara Solid Desiccant
• Inlet Separator
Berfungsi untuk melindungi desiccant dari kotoran seperti free
water, compressor oils, absorption oil, liquid hydrocarbon,
paraffin, corrosion inhibitor, glycol, amines, pipeline rouges, iron
sulfide, iron oxide, frac sands, drilling mud, pipeline scale,
elemental sulfur dan lain-lain.
• Adsorption Tower
Adsorption tower merupakan tempat penyerapan uap air dari
gas. Terdiri dari bed support, gas stream, adsorbent loading dan
removal conections dan moiture probe. Bentuk dari adsorption
tower diperlihatkan oleh Gambar 9 berikut:
Gambar 9 Adsorption Tower
• Regeneration Heater
Merupakan pembangkit panas yang digunakan untuk
meregenerasi tower yang telah jenuh oleh uap air. Unit
regeneration header yang kecil mampu menghasilkan panas
sekitar 8 MM Btu/hr.
• Regeneration Cooler
Pada umumnya udara lingkungan, air atau natural gas bisa
digunakan, udara lingkungan umumnya digunakan untuk
mendinginkan regeneration steam ke dalam 15 – 20 oF temperatur
udara.
• Regeneration Separator
Separator horizontal 3 fasa merupakan ukuran yang cocok untuk
mengakomodasi riak dan gelombang. Dengan Rule of Thumb,
dump valve harusnya berukuran 5 kali rata-rata laju pembuangan
cairan. Debu desiccant dan atau cairan hidrokarbon bisa
menyumbat dump line. Secara berkala, pH test pada air keluaran
bisa membantu potensi korosi.
• Switching Valves
Kualitas valve yang bagus akan meminimalkan permasalahan
operasi. Service yang sulit, sering terjadi dimana valve sangat
panas (600 oF) regenerasi panas pada satu sisi dan inlet gas
lingkungan ( 100 oF) pada bagian yang lain. Biasanya threeway valve memiliki banyak masalah daripada two-way valve.
Hal ini dikarenakan kebocoran, ball valve metal disarankan
untuk digunakan.
• Piping
Gunakan ANSI B31.3 Piping code jika mendisain ekspansion
loop dan anchors. Pipa bisa diinsulasi guna keamanan pribadi
di lapangan dan untuk heat conservation.
Instrumentasi
Melakukan switching solid desiccant bed dari adsorpsi untuk
regenerasi dan vice versa bisa dikontrol dengan menggunakan
adsorption time, regenerating heating dan cooling time, gas
moisture content, regeneration temperatur atau dengan berbagai
kombinasi. Switching valve bisa dioperasikan secara manual atau
secara otomatis.
Berikut adalah data yang harus direkam secara reguler:
1. Inlet-gas flow rate, temperatur, pressure
2. Exit-gas water content
3. Regeneration gas flow rate, pressure
4. Regeneration tower inlet dan outlet temperatur
5. Regeneration cooler outlet temperatur.
Desiccant Choice
1. Inlet-gas pressure, temperatur dan komposisi
2. Kebutuhan outlet water dew point
3. Hydrocarbon recovery requirement
4. Capital dan operating cost.
Desiccant Cost
Pada saat ini, silica gel dan moleculer sieves sama-sama mahal,
sementara biaya alumina diperkirakan lebih murah setengahnya.
Exit Gas Water Dew Point
Activated alumina dan silica gel bisa menjadikan dew point – 60
hingga – 90 oF, sementara moleculer sieves bisa mencapai – 150
hingga 300 oF.
Umur desiccant bervariasi antara 6 bulan hingga 4 tahun. Mole
sieves lebih mudah kena cairan air, korosi dan inhibitor, dan
hicrokarbon berat dari pada desiccant yang lain.
Regeneration
Mole sieves membutuhkan hingga 16 % lebih dari total
heat load per lb air yang dipisahkan untuk regenerasi yang
efektif. Activated alumina dan silikia gel menyerap lebih
banyak hycrokarbon berat dibandingkan natural gas pada
pipeline antara – 1 sampai 7 lb H2O/MMSCF. Ini juga
sangat bagus bagi hidrokarbon recovery unit. Activated
alumina lebih ekonomis di dalam range penggunaannya.
Moleculer Sieves akan menjadi “overwhelming choice”
untuk dehidrasi natural gas pada cryogenic proses.
Moleculer sieves juga bagus untuk H2S dan atau CO2
yang simultan.
Langkah Adsorpsi atau dehidrasi
Downward flow disarankan untuk gas dehidrasi dan upward
flow untuk hydrocarbon-liquid-dehydration. Downward gas
flow disukai karena:
• Peningkatan upward velocity akhirnya akan mengembang
dan akan “fluidize the bed”. Pergerakan dari solid desiccant
akan menyebabkan erosi dan bisa pecah pada akhirnya.
• Downward flow memungkinkan untuk kecepatan yang lebih
tinggi sebelum menghasilkan pressure drop memecahkan
partikel desiccant. Tentunya kecepatan tinggi juga akan
memungkin diameter yang lebih kecil, vessel lebih murah.
• Upstream removal dari air yang masuk dan atau cairan
bebas tidak selalu sempurna, maka cepat atau lambat
cairan kontaminan akan kontak dengan desiccant yang
menyebabkan oversaturation dan cracking.
Regeneration
Gambar 10 Minimum kecepatan regenerasi untuk mole sieves
dehydration
Gambar 12 Profile Temperatur yang Biasanya Ditemui pada
Regenetaion Cycle
Gambar 13a Gas atau Bed Temperatur Vs Gas Dew Point
Gambar 13b Gas atau Bed Temperatur Vs Gas Dew Point
Desiccant Installion
Desiccant di-load dengan hati-hati dan dalam kondisi
seragam masuk ke dalam vessel dengan menggunakan
plastic sock yang mencapai dari top loading nozzel hingga
bed support di bagian bottom. Desiccant normalnya
menempati 5 hingga 7 % selama beberapa minggu operasi
pertama. Jika diinginkan, vessel kemudian dikeataskan
dengan penambahan desiccant, dan kemudian top screen
dan support ball bisa dipasang.
Start Up
Hasil pengeringan yang bagus sangat penting. Hydrostatik
testing menjadikan dry-out lebih sulit, terutama jika internal
insulation digunakan. Pembersih pertama dan pengeringan
semua vessel, dead-ended piping, low spot, heat exchanger
shell dan lain-lain. Dalam hal ini methanol bisa membantu.
Switching
Jika tekanan regenerasi gas rendah digunakan, tekanan tidak
akan lebih dari 50 psi/min. Perlu diperhatikan bahwa represure
dan depressure valve (pada Gambar 14) tidak diposisikan pada
sebelah bed seperti pada gambar di bawah.
Gambar 14 Low Dew-Point Gas Dehydrator dengan Low-Pressure
Dry Gas Regeneration
Operating Data
Daily record yang memadai sangat penting untuk trouble shooting.
Cummnin (1979) menyarankan tentang data-data penting, sebagai
berikut:
1. Feed gas flow rate, pressure, dan temperatur pada hari-hari
terakhir.
2. Feed gas analisis lengkap sebulan sekali.
3. Kelembaban out let gas secara terus-menerus.
4. Profile temperatur dari gas yang masuk dan meninggalkan
regeneration tower untuk pemanasan dan pendinginan.
5. Tower sebaiknya dilengkapi dengan pressure tap sehingga
pressure drop yang melewati desiccant bed bisa dimonitor
seperti yang dibutuhkan.
Energy Consevation
Barrow dan Veldman (1998) memperkirakan regenerasi biasanya
membutuhkan sekitar 6 500 BTU/ lb air yang dipisahkan.
Beberapa cara disarankan untuk menghemat energi antara lain
adalah:
1.Gunakan panas yang terbuang seperti hot exhoust dari turbin
gas
yang
mendorong
pressure-boosting
compressor.
Pertimbangkan keselamatan dan permasalahan yang akan
muncul.
2.Waktu siklus yang populer adalah 8 jam, tapi untuk bed yang
lebih besar akan optimum dengan 10-12 jam siklus.
3.Insulasi internal dari solid desiccant bed bisa dihemat 20-30 %
energi yang dibutuhkan. Akan mungkin untuk dua atau tiga tahun
payback time.
4.Gunakan kompressor untuk me-recycle regeneration
gas (Gambar 14). Ini membutuhkan lebih sedikit
energi daripada dropping entire feed gas stream
pressure yang melewati control valve (valve B,
Gambar 15) dalam hal mendorong slip stream
melewati loop regeneration.
5.Lama-kelamaan kapasitas desiccant akan menurun
dan disain didasarkan pada perkiraan kemampuan
satu hingga 4 tahun terakhir. Oleh karena itu, jika
desiccant baru, siklus dehidrasi bisa menjadi lebih
lama. Pemasangan sample probe di dekat bagian
bawah bed memungkinkan siklus operasi menjadi
maksimum.
Gambar 15. Conventional Solid Desiccant Unit
dengan Wet Gas Regeneration
Oliker dan Hong (1985) menjelaskan bahwa
penghematan energi dehidrasi akan bisa diperoleh
dengan kontrol komputer. Thermocouple yang dipasang
pada dinding tower akan mengoptimalkan drying dan
siklus regenerasi. Maksimum desiccant loading selama
pengeringan dan minimum panas regenerasi akan bisa
dicapai.
PEMBERSIHAN
AIR YANG MASIH
MENGANDUNG
BERMINYAK
o Air buangan dari separator masih mengandung
padatan-padatan halus (senyawa besi, scale ) atau
partikel-partikel minyak bebas dalam jumlah ppm
tertentu.
o Minyak yang bercampur dengan padatan yang
tidak larut dalam air akan menyebabkan
penyumbatan saringan saluran pembuangan.
o Kadar minyak dalam air buangan > 25 ppm akan
menyebabkan pencemaran jika dibuang langsung
ke sungai (alam).
Beberapa teknik yang digunakan :
 Skimmer Tank
 Paralel Plate Separator
 Floatation Cell
 Coalescer (De Gremot)
 Skimming Pit
Tank Skimmer
o Tangki Skimmer adalah bejana sederhana yang
memberikan kesempatan cukup lama agar minyak
bisa memisahkan diri ke permukaan sehingga
terkumpul dalam jumlah besar untuk diambil
kembali.
o Tangki Skimmer digunakan untuk memisahkan
sejumlah minyak dari air dan sering ditempatkan
sebelum proses pemisahan minyak lainnya.
Skema Tangki Skimmer
Minyak Siap Terpisah
Minyak Siap Terpisah
Minyak ke atas
Minyak
Keluar
Air ke bawah
Air Minyak
siap terpencar
Air Siap Terpisah
Air Keluar
Air Minyak Masuk
Separator Lempeng Sejajar
o Separator lempeng sejajar adalah
pemisah dengan prinsip perbedaan
densitas.
o Separator ini terdiri dari lempenganlempengan miring yang sejajar dengan
jarak 4-10 cm.
Flotation Cell
Floatation Cell
Free Gas
Oil
Clean Water
Chemical
Oil
Gas
Gas
Oily
Water
Grit Scraper
Solution Retention
Vessel
Solids
De Gremont Unit/Coalescer
o Unit ini merupakan penyaring gumpalan-gumpalan dalam
memecahkan emulsi.
o Emulsi terbentuk selama air dan minyak mengalir melalui
control valve dari separator dan juga pada saat mengalir
dari sumur produksi melalui choke di permukaan sumur.
o Hambatan di control valve dan choke menyebabkan
percampuran/pengocokan, sehingga terbentuk emulsi
stabil.
o Sebelum masuk ke unit de gremont, air yang masih
mengandung minyak dicampur dengan zat pemecah
emulsi.
o Arus masuk melalui bawah tangki.
De Gremont Unit/Coalescer cont`d
o Arus aliran akan segera terpencar ke segala arah dari
lapisan pasir (pasir yang digunakan adalah pasir yang
mudah dibasahi minyak)
o Lapisan pasir merupakan area yang luas dimana tetestetes minyak akan saling melekat bersatu dan membuat
selaput tipis, selaput ini bergerak ke atas lapisan pasir
dan tetes-tetes yang besar akan bersatu menjadi selaput
minyak pada bagian atas dari lapisan perbatasan antara
pasir dan air.
o Minyak yang terkumpul akan terlepas ke atas melalui
cerobong karena densitas yang lebih kecil dari air.
De Gremont Unit/Coalescer cont`d
o Setelah beberapa jam bekerja, bagian lapisan pasir akan
tersumbat oleh padatan yang terbawa oleh air yang
masuk ke unit.
o Penyumbatan bisa diketahui dari perbedan tekanan alir
masuk dan keluar.
o Cuci balik adalah cara yang sering digunakan apabila
perbedaan tekanan ir masuk dan keluar terjadi.
o Kelemahan alat ini adalah peka terhadap aliran yang tidak
stabil.
De Gremont Coalescence
De-Boiler
7
8
2
1.
Raw water inlet.
2.
Treated water outlet.
3.
Demulsifier injection.
4.
Back wash air.
5.
Washing Effluents
outlet.
5
6.
Washing water inlet
7.
Vent
8.
Oil Removal
Pneumatic
sequence
Distributer Nozzles
4
Demulsifier
Pump
Plastic Collector
3
1
6
Skimming Pit
o Kolom sederhana yang dibuat dari tanah atau
beton untuk menumpuk air yang keluar dari
separator sebagai upaya terakhir
menampung sisa-sisa minyak yang terbawa
oleh air.
o Skimming pit juga berfungsi untuk mencapai
ppm minimum minyak yang boleh terbawa
saat dibuang ke lingkungan bebas, yaitu
maksimum 25 ppm.
Gas To Flare
Skimming Pit
scrubber
Production
Separator
Well 1
Manifold
Test
Separator
Well 2
Skimming Pit
Well 3
Dehidrator
Effluent Water
Oil to Storage