SURFACE FACILITIES 1

Surface Production System gas choke separator Stock Tank Water Disposal Injection Safety valve restriction perforation packer Reservoir

Well head Tubing Hanger Standard configuration Emergency configuration Casing hanger packoff bushing Casing hanger Tubing head Upper casing spool Lower casing head Emergency peackoff support bushing Emergency slip and seal assembly

Christmas tree

Tipe christmas tree : Conventional Christmas tree Solid block Christmas tree Conventional Christmas tree

Choke Jenis-jenis choke: Multiple orifice (adjustable) Rotary 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

Menghubungkan antara wellhead dengan stasiun pengumpul Flow line Menghubungkan antara wellhead dengan stasiun pengumpul Stasion pengumpul

Oil Field Processing Scheme

Gathering System

Products Shipping Oil Field Gathering System Pump Station Product Pipeline to Market Products to Marine Terminal Crude Oil TANKERS Refinery Facilities Crude Tank Farm Petrochemical Plant Products Tangkage Products Shipping

Manifold Mengumpulkan fluida reservoir yang dihasilkan dari beberapa sumur sebelum dialirkan ke stasion pengumpul utama Stasion pengumpul

Skema MANIFOLD SEDERHANA LP Production Header HP Production Header Blow Down From Well A From Well C From Well B Skema MANIFOLD SEDERHANA Test Header

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

SKEMA SISTEM STASIUN SATELIT Gas Gathering Lines Oil Gathering Lines Separator Test Vent Knockout Drum HP LP Test Header Reciprocating Pump Gas Water Condensate Oil Blowdown HP Oil LP Oil SKEMA SISTEM STASIUN SATELIT HP Gas LP Gas

Sistem PEMISAHAN

Separator Tabung bertekanan dan bertemperatur untuk pemisahan fluida produksi ke fasa cair dan gas

Unit pemisah utama cairan dari 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 Separator Vertikal Kelebihan Kekurangan 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

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

Membentuk aliran vertikal yang berputar pada saat memasuki separator 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

Internal float digunakan untuk mengontrol level cairan 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.

Diagram Sederhana untuk Dehidrasi TEG 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 glycol-glycol 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 drain-down 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/ lean-glycol 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 inlet-gas 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 80-100 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: Type dan jumlah trays Laju sirkulasi TEG 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 (gas-liquid 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: Design kemampuan dihitung berdasarkan kebutuhan ditambah 5 % kemampuan kondenser dan glycol exchanger. Vapor disengagement area didasarkan pada 14 000 BTU/hr-ft2 heat fluks yang melewati permukaan cairan. Ukuran rangka reboiler adalah L/D = 5 Minimum ukuran D = 1,5 ft dan minimum L = 5 ft

Heat Exchanger Jenis-jenis heat exchanger yang biasa digunakan adalah: Reflux condenser pada puncak stripping still, Tugas utama pada disain alat ini adalah perhitungan seperti kebutuhan disain ditambah 5 % dan pertimbangan aliran yang bervariasi Korelasi Seider-Tate digunakan untuk heat transfer coefficient. 2. Glycol-Glycol Exchanger Tugas utama pada disain alat ini adalah perhitungan seperti kebutuhan disain ditambah 5 % 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 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. 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

Terdapat dua jenis gas-solid adsorption yang terjadi: 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

Karakteristik dari Partikel-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

Gambar 7 Aliran natural gas yang diadsorpsi di dalam tower Aliran Wet Gas didalam Tower Gambar 7 Aliran natural gas yang diadsorpsi di dalam tower

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 three-way 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: Inlet-gas flow rate, temperatur, pressure Exit-gas water content Regeneration gas flow rate, pressure Regeneration tower inlet dan outlet temperatur Regeneration cooler outlet temperatur.

Desiccant Choice Inlet-gas pressure, temperatur dan komposisi Kebutuhan outlet water dew point Hydrocarbon recovery requirement 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.

Gambar 10 Minimum kecepatan regenerasi untuk mole sieves dehydration 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: Feed gas flow rate, pressure, dan temperatur pada hari-hari terakhir. Feed gas analisis lengkap sebulan sekali. Kelembaban out let gas secara terus-menerus. Profile temperatur dari gas yang masuk dan meninggalkan regeneration tower untuk pemanasan dan pendinginan. 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: Gunakan panas yang terbuang seperti hot exhoust dari turbin gas yang mendorong pressure-boosting compressor. Pertimbangkan keselamatan dan permasalahan yang akan muncul. Waktu siklus yang populer adalah 8 jam, tapi untuk bed yang lebih besar akan optimum dengan 10-12 jam siklus. 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) 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.

AIR YANG MASIH MENGANDUNG BERMINYAK PEMBERSIHAN AIR YANG MASIH MENGANDUNG BERMINYAK

Air buangan dari separator masih mengandung padatan-padatan halus (senyawa besi, scale ) atau partikel-partikel minyak bebas dalam jumlah ppm tertentu. Minyak yang bercampur dengan padatan yang tidak larut dalam air akan menyebabkan penyumbatan saringan saluran pembuangan. 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 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. 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 Air Minyak siap terpencar Minyak Keluar Air ke bawah Air Siap Terpisah Air Keluar Air Minyak Masuk

Separator Lempeng Sejajar Separator lempeng sejajar adalah pemisah dengan prinsip perbedaan densitas. Separator ini terdiri dari lempengan-lempengan miring yang sejajar dengan jarak 4-10 cm.

Solution Retention Vessel Flotation Cell Floatation Cell Free Gas Oil Clean Water Chemical Oil Gas Gas Oily Water Grit Scraper Solution Retention Vessel Solids

Arus masuk melalui bawah tangki. De Gremont Unit/Coalescer Unit ini merupakan penyaring gumpalan-gumpalan dalam memecahkan emulsi. 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. Hambatan di control valve dan choke menyebabkan percampuran/pengocokan, sehingga terbentuk emulsi stabil. Sebelum masuk ke unit de gremont, air yang masih mengandung minyak dicampur dengan zat pemecah emulsi. Arus masuk melalui bawah tangki.

De Gremont Unit/Coalescer cont`d Arus aliran akan segera terpencar ke segala arah dari lapisan pasir (pasir yang digunakan adalah pasir yang mudah dibasahi minyak) Lapisan pasir merupakan area yang luas dimana tetes-tetes 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. Minyak yang terkumpul akan terlepas ke atas melalui cerobong karena densitas yang lebih kecil dari air.

Kelemahan alat ini adalah peka terhadap aliran yang tidak stabil. De Gremont Unit/Coalescer cont`d Setelah beberapa jam bekerja, bagian lapisan pasir akan tersumbat oleh padatan yang terbawa oleh air yang masuk ke unit. Penyumbatan bisa diketahui dari perbedan tekanan alir masuk dan keluar. Cuci balik adalah cara yang sering digunakan apabila perbedaan tekanan ir masuk dan keluar terjadi. Kelemahan alat ini adalah peka terhadap aliran yang tidak stabil.

De Gremont Coalescence De-Boiler 7 8 Raw water inlet. Treated water outlet. Demulsifier injection. Back wash air. Washing Effluents outlet. Washing water inlet Vent Oil Removal 2 5 Pneumatic sequence Distributer Nozzles 4 Demulsifier Pump Plastic Collector 3 1 6

Skimming Pit 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. Skimming pit juga berfungsi untuk mencapai ppm minimum minyak yang boleh terbawa saat dibuang ke lingkungan bebas, yaitu maksimum 25 ppm.

117 Gas To Flare scrubber Production Separator Well 1 Manifold Test Separator Dehidrator scrubber Skimming Pit Well 1 Well 2 Well 3 Gas To Flare Effluent Water Oil to Storage Manifold 117