Rangkuman Diskusi Mailing List Migas Indonesia (Januari 2003) ini membahas tentang pertanyaan-pertanyaan seputar Gas Dehydration System Evaluation. Parameter-parameter apa saja yang perlu diungkapkan untuk menjamin bahwa sistem dehidrasi gas yang kita miliki sudah berjalan dengan baik?

Pertanyaan :

Seperti kita ketahui bersama bahwa proses dehidrasi natural gas dilakukan untuk
berbagai macam alasan : menghindari terbentuknya hidrat pada pipeline, korosi
akibat CO2 dan H2S, slugging, penurunan heating value, dan lain sebagainya.

Selain itu tentu saja untuk memenuhi standar ‘sales gas’ yang akan dijual yaitu
sebesar 7 lbm/MMSCF. Dengan latar belakang tersebut terlihat betapa pentingnya
sistem dehidrasi gas ini bagi perusahaan-perusahaan yang memproduksi gas. Mohon
komentarnya untuk pertanyaan-pertanyaan berikut:

  1. Untuk evaluasi, biasanya parameter-parameter apa saja yang perlu diungkapkan
    untuk menjamin bahwa sistem dehidrasi gas yang kita miliki sudah berjalan dengan
    baik?
  2. Di tempat saya, gas yang akan dikirim ke terminal onshore dipisahkan menjadi
    2 junction (Low Pressure/LP dan Intermediate Pressure/IP) sebelum masuk ke dehydration
    system. Yg LP lewat unit dehidrasi, sedangkan yg IP cuma numpang lewat langsung
    ke OGGL. Nah, setelah melewati junction, ternyata mixing diantara keduanya membuat
    dew point-nya naik cukup besar. Kira-kira penyebabnya apa ya? apakah ini berarti
    sistem dehidrasi yang kita miliki kapasitasnya terlalu kecil atau malah sudah
    tidak efektif sama sekali.
  3. Apakah ada semacam temperatur maksimum glycol untuk untuk menyerap air?
    Maksud saya apakah si glycol-nya bisa jenuh?
  4. 4. Jika saya menambahkan stripping gas dengan cara di ‘spray’ kan pada line
    setelah regenerator untuk menaikkan konsentrasi lean glycol sebelum masuk ke
    contactor, apakah ini cukup aman (mengingat akan timbul hot spot)?
  5. 5. Untuk memperbesar kapasitas, salah satu caranya mungkin dengan menaikkan
    circulation rate dari TEG(glycol), namun ini akan menambah beban dari Waste
    Heat Recovery Unit (WHRU). Adakah solusi yg lainnya selain menambah WHRU?

Tanggapan 1 :

Glycol dehydration, suatu topik yang nampaknya menjadi bagian sehari-hari proses
di pabrik minyak dan gas bumi.

Saya mencoba menjawab pertanyaan bapak. Saya sangat berterima kasih kalau ada
feedback dari bapak, karena saya kerap melihat jawaban terhadap suatu pertanyaan
terkadang tidak ada feedback-nya sehingga tidak diketahui pasti apakah jawaban
tersebut benar atau salah atau perlu dimodifikasi. Point-nya bukanlah mencari
benar atau salah, karena kondisi di lapangan, karakteristik proses serta dll
sangat mungkin tidaklah sama meskipun alatnya sama, dan juga itu tidaklah sejalan
dengan semangat didirikannya milis ini. Jadi dengan adanya feedback, kita bisa
menggali atau bahkan menemukan suatu cara yang lebih efisien dan manjur. Biasa,
the truth is out there, dan bukan di dunia milis yang maya ini…

Anyway, berikut tanggapan saya terhadap 5 pertanyaan bapak:

Evaluasi kinerja glycol yaitu :
dew point keluaran dehidrator, dew point inlet dehidrator, gas rate, glycol
rate, glycol purity, glycol loss, serta contaminant seperti condensate, solid,
garam, oksigen,foam stability, iron content dll. Harga-harga contaminant ini
tentu saja ada standardnya dan itu harusnya bisa diketemukan di buku manual
glycol dehydration juga masukan bagi para process design engineer untuk "memaksa"
vendor memasukkannya sebagai bagian yang tak-terpisahkan dari manual. Kenapa,
agar supaya bisa dimasukkan ke dalam regular plant maintenance. Terus terang,
dulu saya pernah punya, tapi entah sekarang di mana.

Jawaban no. 2 bisa ditelaah dengan melakukan perhitungan neraca massa di daerah
inlet-outlet perpipaan tempat mixing kedua jenis gas tersebut (LP dan IP). Anggaplah
kandungan air di gas LP di keluaran dehidrator-nya adalah x lbm/MMSCF dengan
laju alir gas pada keadaan standard Qlp (MMSCFD). Kandungan air di gas IP yang
notabene dalam berada kesetimbangan bisa dicari via kurva terkenal McKetta-Wehee,
anggaplah y Lbm/MMSCF. Laju alir gas IP pada keadaan standard anggaplah Qip
MMSCFD. Maka, neraca massa air keluaran mixing adalah: laju alir massa air di
gas LP + laju alir massa air di gas IP = laju massa air di keluaran mixing.

Atau dalam bahasa matematika: (x lbm/MMSCF) (Qlp MMSCFD) + (y lbm/MMSCF) (Qip
MMSCFD) = (xQip)+(yQip). Kandungan air keluaran mixing tentunya adalah laju
alir massa air keluaran mixing dibagi dengan total gas LP dan IP, atau = ((xQlp)+(yQip))/(Qlp+Qip).

Dari hasil tersebut, maka kandungan air di keluaran mixing bisa dikonversikan
ke harga dew point air, kembali via kurva McKetta-Wehee.

Selanjutnya, berbekal hal itu , maka hal berikut di bawah bisa dilakukan, secara
sendiri-sendiri atau kombinasi di antaranya tergantung faktor-faktor tertentu
supaya tetap menjadikan gas masih di dalam batas on-specs:

  1. Turunkan laju alir gas IP (dengan resiko produksi berkurang = asset manager
    marah-marah he..he..)
  2. Naikkan laju alir LP (kalau sistemnya masih memungkinkan)
  3. Turunkan kadar air di gas LP keluaran dehidrator (mis: naikkan sirkulasi
    glycol rate, naikkan purity glycol, dst)
  4. Turunkan kadar air di gas IP (via pendinginan)

Jawaban no. 3.
Glycol tentu saja bisa jenuh karenanya butuh di regenerasi di reboiler. Maksimum
glycol temperatur? Setahu saya, batasan temperatur glycol di inlet glycol contactor
adalah 10°F di atas outlet gas keluaran dehidrator. Jika tidak, TEG-nya
bisa terbawa gas.

No. 4. Stripping gas? Setahu saya, stripper gas dimasukkan di bagian bawah
reboiler guna ikut menyerap air yang ada di badan glycol. Prinsipnya adalah,
gas stripper yang bertemperatur relatif normal akan menyerap berlipat-lipat
air jika dipanaskan. Balik lagi, ini sebenarnya bisa diterjemahkan via kurva
Mc-Ketta Wehee tadi.

Tetapi kalau diinjek di keluaran regenerator? Saya belum lihat faedahnya, karena
gas tersebut harus dilepas ke atm sebelum masuk ke kontaktor. Jika tidak, maka
dia bisa membuat masalah.

Nomor 5. Kapasitas.
Menurut teori kuno absorpsi yang tentunya bisa diaplikasikan di glycol kontaktor,
maka kapasitas adalah fungsi kuat dari laju alir gas dan bukan laju alir glycol.
Sehingga dalam penentuan diameter contactor, besaran laju alir gas sangat menentukan.

Di lain pihak, kualitas gas keluaran contactor ditentukan oleh 3 factor, yaitu
jumlah tahap kesetimbangan di dalam contactor (biasanya diwujudkan dalam baki-baki
khusus, seperti bubble cap, sieve tray, valve tray, dst) serta laju alir glycol
plus purity dari glycol itu sendiri.

Jadi jika ingin menambah kapasitas kolom contactor, maka harus menambah contactor
baru, atau menggantinya dengan diameter yang lebih besar, atau menggunakan contactor
jenis packing.

Karena design suatu kapasitas contactor menyertakan allowable gas velocity,
di situ rumus untuk contactor yang memakai packing, terutama konstantanya, menyebabkan
untuk suatu laju alir gas yang sama, maka contactor jenis packing mempunyai
diamater yang lebih kecil daripada contactor glycol yang menggunakan tray. Artinya,
untuk diameter yang sama, maka dia bisa menghandle laju alir gas yang lebih
besar.

Contactor packing punya dua jenis, yaitu random dan structure. Kelemahan sejati
dari random packing adalah kecenderungannya membentuk channel, sehingga bisa
mengakibatkan kontak antara gas dan glycol menjadi tidak efisien. Itulah sebabnya
random packing hanya disarankan untuk diameter contactor yang kecil.

Untuk skala besar dan diameter yang besar, maka structure packing lebih joss
karena efek chanellingnya bisa diminimasi. Tetapi untuk kedua jenis packing
hati, hati-hati saja ketika overhaul, apalagi jika gas bapak banyak mengandung
H2S, maka ada kemungkinan ketika di overhaul (kontak dengan oksigen), dia menghasilkan
reaksi pyrophoric yang sangat berbahaya itu.

Oh yach pak, mungkin saran saya sebelum memustuskan perubahan yang akan dilakukan,
ada baiknya dilakukan performance test unit dehidrasi pada pelbagai laju alir
glycol. Hanya saja hati-hati, jika desain contactor bapak dekat dengan daerah
flood, maka kenaikan jalu alir glycol bisa mengakibatkan glycol loss (hilang)
yang lumayan.

Tanggapan 2 :

Sekedar menambahkan informasi…
Temperatur di regenerator merupakan salah satu faktor yang menentukan kemurnian
‘Lean Glycol’ karena disinilah air yang telah di-absorb di contactor tower dilepaskan
kembali. Bila temperatur terlalu rendah maka mungkin sebagian air masih terbawa
dalam glycol, untuk TEG kalau saya tidak salah ingat sekitar 280°F. Injeksi
stripping gas bila perlu juga dilakukan di kolom regenerator untuk membantu
‘melepaskan’ air yang terbawa dalam glycol. Pada operasinya kita juga perlu
melihat kondisi filter-filyrt nya (cartridge dan charcoal–nya). Karena glycol
yang ‘kotor’ juga akan berkurang kinerjanya..dapat mengakibatkan fouling dalam
contactornya sehingga absorpsi tidak berjalan dengan baik. Salah satu hal yang
paling ‘ditakuti’ oleh system contactor tower adalah liquid hidrokarbon. Liquid
hidrokarbon ini akan memperbesar kemungkinan terjadinya fouling dan kemungkinan
‘merusak’ cartridge filter sehingga glycol yang masuk ke tower berkurang kemampuannya.
Jadi salah satu yang perlu diperhatikan adalah adanya separator yang bekerja
dengan baik di upstream contactor untuk meminimalkan kemungkinan adanya liquid
hidrokarbon ke contactor.

Kemudian perlu juga diperhatikan kondisi operasi sistem tersebut, berapa pressure
dan temperatur operasinya, saya lupa berapa pressure yang optimum tapi kalau
tidak salah minimal 300 psig sedang temperatur antara 100-130°F.

Tanggapan 3 :

Cuma sedikit meluruskan, bahwa larutan air-TEG itu praktisnya dididihkan pada
rentang 370 – 390°F. Pada kondisi ini, kemurnian TEG berkisar 98.5 – 98.9
% weight tanpa menggunakan gas pelucut (stripper). Jika temperatur dinaikkan
lagi, maka dikhawatirkan terjadi dekomposisi glycol. Tanda degradasi kalau tidak
salah bau glycolnya akan seperti bau pisang…..Untuk meninggikan kemurnian
TEG tanpa menaikkan temperatur pendidihan, adalah dengan memasukkan gas pelucut.

Kondisi operasi beserta problem-problemnya? Rasanya saya pernah mem-posting
ttg hal ini ke milist migas dari buku John Campbell plus komentar-komentar saya
berdasar pengalaman di lapangan. Sayangnya, file-nya tertinggal di komputer
saya di laut.