Bagaimana cara membedakan antara water dew point dengan hidrokarbon dew point dari aliran gas yang diukur pada alat dew point testerPertanyaan : Satya Pinem

Mgkn ada diantara para milister yang pernah mengoperasikan alat dew point tester
untuk menentukan kadar moisture dalam aliran gas (sales gas misalnya). Katanya
untuk membedakan antara water dew point dengan hidrokarbon dew point dari aliran
gas yang diukur,kita cukup dengan melihat bentuk/jenis moisture yang terbentuk
pada kaca.
Apakah ada cara lain untuk membedakannya? Mengingat cara ini sangat tergantung
dari hasil pengamatan yang mgkn tiap2 operator bisa berbeda. Thanks buat sharingnya

Tanggapan 1 : Ardian Nengkoda

Yes, Sir.
Dew Point (DP) adalah titik pengembunan, tepat dimana suatu natural gas dalam
fasa gas mulai berubah ke fasa cair (moisture) melewati phase envelope.

Untuk membedakan mana water dan natural gas (HC) adalah sangatlah sulit dalam
hal ini. DP untuk water yg kami punya adalah Panametrics, sedangkan HC diantaranya
Ametex.

Saya kira, moisture yg terbentuk pada kaca sangat sulit dibedakan apakah water
ataukah HC, karena pada P,T tertentu memang water dan HC bisa sama atau berbeda
nilai DP-nya. Kecuali ada analiser lain (i.e. GC) yg bisa dengan cepat membaca
apakah content dari moisture itu water atau HC.

Cara kerja instrument DP pun berbeda antara water dan HC. Untuk yg Panametrics
DP water, ada sensor via probe yg kemudian terkirimkan ke Controller yg akan
mencocokan dengan "buku pintarnya" Water Vapour Chart IGT Bulletin
8, 1955.

Tanggapan 2 : Satya Pinem

Thanks pak ardian dan yoyon……
Selain menggunakan moisture analyser, kami juga melakukan pengukuran dew point
dengan menggunakan dew point tester yang manual dari Chandler Engineering. Secara
manual, kita harus mengamati kapan pertama sekali terbentuk embun pada kaca.
Dengan melakukan variasi pengukuran pada 2 tekanan yang berbeda, katanya kita
dapat membedakan kedua jenis dew point ini. Karena intinya kita khan sebenarnya
ingin mencari moisture content pada gas, cuma metodanya pake pengukuran dew
point.

Saya ingin sharingkan kasusnya dengan melakukan pengukuran secara manual.

Kasus pertama :
Misalnya pada P=1000 Psi diperoleh dew point = 30 F, dan dari grafik diperoleh
water content 7.2 lbH2O/MMSCF gas. Pada P=300 Psi diperoleh dew point = 8 F,
dan dari grafik juga diperoleh water content yang sama, yaitu 7.2 lbH2O/MMSCF
gas. Maka dew point yang kita peroleh tersebut adalah water dew point, tentunya
pada tekanan masing2. Trus, pertanyaannya : HC dew pointnya berapa??

Kasus kedua adalah :
Pada P = 300 Psi tidak diperoleh dew point 8 F, melainkan misalnya 15 F yang
tentu saja dari grafik akan menghasilkan water content yang tidak sama dengan
7.2 lbH2O/MMSCF gas. Trus pertanyaannya : Yg mana water dew point dan yg mana
HC dew pointnya??

Thanks buat pencerahannya

Tanggapan 3 : Ardian Nengkoda

Dear Sir,
Kasus pertama dan kedua:
Misalnya pada P=1000 Psi diperoleh dew point = 30 F, dan dari grafik diperoleh
water content 7.2 lbH2O/MMSCF gas. Pada P=300 Psi diperoleh dew point = 8 F,
dan dari grafik juga diperoleh water content yang sama, yaitu 7.2 lbH2O/MMSCF
gas. Maka dew point yang kita peroleh tersebut adalah water dew point, tentunya
pada tekanan masing2. Trus, pertanyaannya : HC dew pointnya berapa??

–> Setahu saya, term DP bisa untuk water dan HC, dimana approach-nya berbeda-beda.
Mengapa HC gas bisa mengembun (berubah menjadi moisture) karena terlepas ada
komposisi CH+,CO2,H2O dll sifatnya sangat sensitive
terhadap P dan T. Untuk mengetahui DP HC ini bisa running dgn HYSYS, dgn melihat
komposisi gas, P dan T-nya.

Setahu saya, Alat DP water belum tentu bisa untuk mengukur DP HC. Oleh karena
itu kita punya 2 DP meter karena DP water dan HC adalah 2 term yg berbeda. Pada
kasus ini, yg saya tangkap pengukuran adalah untuk mengetahui DP dari water
bukan HC.

Pendekatan DP water untuk mengetahui DP HC dari kasus di atas, saya belum tahu
tahu detil caranya. Namun demikian, Ada metode "Electrolysis" untuk
mengetahui moisture di dalam gas. Pada Chandler, selalu grafik yg ditawarkan
adalah water, makanya selalu dapat: lbH2O/MMSCF gas. Riset GPA yg terbaru tentang
vapor-liquid equilibrium (VLE) dan
vapor-liquid-liquid equilibrium (VLLE) ada beberapa pendekatan matematis komputasi.

Tanggapan 4 : Satya Pinem

Betul sekali Pak Ardian…
Alat untuk mengukur DP water belum tentu bisa mengukur DP HC, dan kedua term
tsb adalah dua hal yg berbeda.
Tetapi kebalikannya bisa kah? Saya rasa bisa.

Alat ini memang diorder untuk mengukur DP HC. Dari hasil pengamatan, ternyata
memang benar, bahwa bentuk embun yg terbentuk memang berbeda. Tetapi kesulitannya
pada menentukan kapan pertama sekali embun itu terbentuk karena tergantung sensitifitas
mata kita.

Dugaan saya, pada kasus pertama, DP HC sama dengan DP water.
Pada kasus kedua, DP HC adalah yang lebih tinggi, karena ‘katanya’ DP HC bisa
sama dengan atau lebih besar dari DP water, tapi tidak bisa lebih kecil (???)

Kalo cara mengidentifikasinya lewat hysis bagaimana ya?

Tanggapan 5 : Cahyo Hardo

Pak Satya, Mas Ardian

Ijinkan saya nimbrung obrolan ini. Meski terlihat sederhana, namun karena satu
atau kedua besaran ini biasanya masuk sebagai sales gas specification, terkadang
dapat membuat pusing kepala. Isi tulisan di bawah ini, hanya sekedar sharing
informasi saja.

Berbicara kapankah titik embun hidrokarbon (HC) bisa lebih besar atau lebih
kecil dari titik embun air, tentunya harus dilihat dari kacamata yang luas.

Sebelum melangkah ke sana, sedikit ada gunanya, pengertian dasar dari besaran
yang sedang diperbincangkan. Titik embun, baik HC ataupun air, adalah fungsi
dari tekanan dari gas yang dimaksud. Kurva titik embun gas (HC) jika dihubungkan
dengan kurva titik didihnya biasanya berbentuk mirip daun, dengan titik kritis
terdapat diantaranya. Mulai dari titik kritisnya sampai ke harga tekanan terendah,
maka kumpulan titik-titik embun tersebut untuk setiap campuran menunjukkan fenomena
yang hampir serupa, yaitu akan sampai ke titik tertinggi (temperatur), yang
biasa disebut sebagai cricondentherm. Biasanya, karena buyer itu cerdik, spesifikasi
titik embun HC-nya dipilih pada kondisi tersebut.

Secara umum, mulai dari titik kritis sampai ke cricodentherm, tergantung dari
letak titik kritis tersebut, beberapa campuran gas menunjukkan fenomena titik
embun HC tetap akan naik meski tekanannya naik dan turun. Mulai dari cricondentherm,
maka titik embun HC akan turun dengan turunnya tekanan.

Titik embun air, di lain sisi, sangat jarang digambarkan bersamaan dengan kurva
diagram fasa campuran gas (Hysys-pun niru-niru menggambarkan kurva kesetimbangan
fasa campuran multikomponen hanya dalam dry basis!) Tetapi,prinsipnya tetap
sama, yaitu fungsi tekanan. Akan tetapi, karena harga titik embun air biasanya
dihubungkan dengan kandungan maksimum uap air di badan gas tersebut (yang berdimensi
lb/MMSCF), maka pengertian titik embun air "terkadang" membingungkan.

Misalnya seperti contoh yang telah disebutkan, katakanlah gas bertekanan 300
psi mengandung uap air 7.2 lb/MMSCF (titik embun pada 300 psi = 8F). Gas tersebut
ditekan dengan kompresor sehingga tekanannya naik ke 1000 psi, maka titik embun
airnya juga berubah karena tekanannya berubah, tetapi jumlah total air tidaklah
berubah karena tidak ada operasi yang menyebabkan air ter-ekstraksi dari badan
gas (misalnya pendinginan di after cooler yang menggunakan udara sebagai pendingin,
tidaklah akan sanggup untuk menurunkan temperatur gas ke harga titik embun air
sekarang (say, 30 F)). Arti kata lain, necara massa air di badan gas pada kasus
ini adalah kekal. Intinya massa air kekal, tetapi titik embun-nya berubah!

Lalu kapankah titik embun HC dapat lebih rendah dari titik embun air? Operasi
di industri minyak dan gas bagian hulu memang jarang ditemukan, tetapi di pabrik
LNG, tentunya ada.

Ngomong2, kenapa pertanyaan ini mesti "keluar"? Karena kita hendak
melakukan pengukuran, kalau tidak tahu, bagaimana tahu bahwa kita sudah mengukur
dengan benar?

Bagaimana supaya kita tahu?

Tentunya pertanyaan ini mudah-mudahan dapat dijawab setelah kita kaji prosesnya
mulai dari dalam bumi sampai ke metering skid.

Untuk operasi pengiriman gas yang hanya minta persyaratan kandungan air sekian
lb/MMSCF, maka pada umumnya titik embun air-nya lebih rendah dari pada titik
embun HC. Pun pada operasi yang mensyaratkan adanya spesifikasi dari titik embun
HC, maka titik embun airnya biasanya juga lebih rendah atau minimal sama dengan
spec HC. Kenapa? Karena pada operasi proses di dalam pabriknya, biasanya sebelum
diambil komponen beratnya guna menurunkan titik embun HC-nya, maka air diambil
terlebih dahulu guna mencegah terjadinya hidrat. Jumlah air yang diambil harus
sedemikian rupa sehingga air tidak akan terkondensasi ketika operasi pengambilan
HC berat dari gas dilakukan. Otomatis, titik embun air harus lebih kecil atau
minimal sama dengan titik embun HC.

Akan tetapi, ada juga operasi yang mempunyai harga titik embun HC yang justru
lebih rendah dari titik embun airnya, dan biasanya ini terjadi karena alamiah.
Maksudnya, dari dalam sumur, gas-nya memang sudah benar-benar "kering",
atau sedikit sekali mengandung hidrokarbon berat. Kalau dilihat dari jenis reservoirnya,
kemungkinan besar dia masuk ke tipe dry gas reservoir. Pada kasus ini, bisa
jadi, titik embun HC-nya lebih rendah dari titik embun air-nya.

Akan tetapi (lagi), meski gas kita tersebut sudah kering (dari HC berat),
dan sudah kering dari air, bisa saja di tengah jalan (masih di dalam proses
plant-nya) ataupun di perpipaan, menjadi "basah" kembali karena ada
cairan HC atau air yang terjebak.
Hal ini harus kita cermati juga. Misalnya contoh yang umum adalah gas keluaran
kompresor yang notabene tidak dalam keadaan kesetimbangan dengan uap air yang
ada di dalam badan gas, karena di dalamnya sudah diperlakukan operasi perubahan
tekanan dan temperatur (adiabatic reversible). Akan tetapi, begitu masuk kolom
dehidrasi, bisa jadi dia "jenuh" dengan air karena ternyata…ada
air di bagian bawah kolom dehidrasi yang masih tertampung (=baca : belum atau
lupa di drain).

Proses up-set pun bisa membuat harga titik embun air menjadi di atas titik
embun HC, meskipun normalnya berkebalikan. Terganggunya kinerja glycol dehydration
bisa menjadi salah satu penyebabnya.

Untuk operasi pengukuran titik embun yang bersifat on-line, dew point chandler,
merupakan comparator yang handal ketika harga dari on-line dew point analyzer
HC dan air diragukan (wong namanya alat, pasti suatu hari bisa rusak atau ngaco
khan?). Sebenarya, harga titik embun HC juga bisa ditebak dari temperatur di
separator LTS (low temperature separator), yang biasa dipasang untuk sistem
operasi proses penurun titik embun HC. Sayangnya, titik embun yang sejati tersebut
(yang langsung di baca pada TI di separator tersebut), biasanya bukan pada tekanan
yang dipersyaratkan oleh pembeli. Akan tetapi, dari sana, sudah bisa dibuat
perkiraan berapa kira-kira harga titik embun HC yang sedang diproses, asalkan,
asalkan.. proses yang terjadi di LTS tersebut tidak sedang up-set, seperti hi-level
atau foaming. Jika ini terjadi, bisa jadi tidak aci donk! Identifikasi terjadinya
up-set di LTS ini bisa dilihat dari downstream separator setelah LTS, apakah
ada kenaikan aras (level) cairan di separator tersebut.

Lalu bagaimana dengan hysys?

Mengikuti petuah lama di dunia simulasi, garbage-in garbage-out. Kenapa?

Komposisi gas yang di dapat dari bacaan gas chromatography haruslah dicermati
dengan hati-hati. Untuk analisa komposisi yang mendetil, biasanya tidak dilakukan
pada on-line gas chromatography, dan hanya dilakukan untuk sekedar spot checking.
Dan, untuk analisa komposisi gas yang on-line, biasanya jumlah HC-nya, dibatasi
sampai harga tertentu, misalnya hanya sampai ke C-10, dan untuk golongan HC-nya,
cuma sampai pada batas golongan senyawa jenuhnya (golongan alkana) yang ber-rantai
lurus. Jangan harapkan komponen cyclic untuk dimasukkan, wong untuk isomernya
saja, hanya senyawa butana dan pentana yang didefinisikan, lalu heptana, okatana?
Padahal, semua senyawa yang ada turut menyumbang harga titik embun HC tersebut.
Jadi jika harga HC dari hysys beda dengan harga dari chandler atau on-line HC
atau water dew point analyzer, yach bisa dimaklumi. Belum lagi penggunaan persamaan
keadaan, misalnya seperti PR (Peng-Robinson) dan SRK (Soave-Redlich-Kwong),
keduanya, sejauh pengalaman saya, selalu menunjukkan harga titik embun HC yang
berbeda. Perbedaannya memang bervariasi, tetapi bisa jadi hal yang penting jika
gas yang diekspor sudah mendekati batas maksimum spesifikasi titik embun, ..mana
yang dipilih? Dan mana yang benar?

Jika hendak menebak titik embun HC via hysys, memang sebaiknya dilakukan pengindentifikasian
komponen gas secara lebih detil, supaya hasilnya akurat. Nah, yang saya tidak
tahu, apakah proses di plant-nya Pak Satya menganut yang on-line HC determination
atau spot reading saja ?

Hysys yang ada di tepat saya, secara sederhana bisa menebak titik embun HC
dengan memasukkan angka-angka komposisi gas plus dengan men-specify tekanan
serta membuat vapor fraction-nya jadi 1. Nanti, harga temperatur hasil hingan
hysys itulah titik embunnya pada tekanan tersebut. Lalu kalau titik embun air
bagaimana? Hysys versi dasar di tempat kami memang tidak memuat operasi untuk
ini, dan untuk mempermudah-nya, Pak Satya bisa mendownload-nya dari web-site-nya
hyprotech untuk operasi penentuan titik embun HC dan air ini. Kalau tidak salah
nama operasinya adalah gas properties. Di dalamnya, jika stream x dihubungkan
dengannya, maka serta merta, harga titik embun air, HC, wobbe index pun keluar,
dan juga dalam beraneka dimensi dan tampilan (maksudnya mau dalam bentuk satuan
temperatur, dalam lb/MMscf, dalam bentuk ppmv, dsb).

Alat analisa berbasis on-line untuk HC, di tempat kami memang menyediakan
option untuk juga sekaligus mengukur harga titik embun air, namun kami tidak
memakainya dan lebih memilih menggunakan moisture generator. Sejujurnya, saya
tidaklah tahu mendetil apa yang terjadi di dalam alat tersebut, yang penting
bagi saya, saya tahu apakah gas yang diekspor itu masih memenuhi spesifikasi,
dan jika terjadi kelainan, saya harus tahu, mana yang ngaco, proses-nya atau
instrumentasinya?

Penentuan titik embun HC dan air via chandler memang mengandung banyak unsur
seni. Kalau tidak salah, terjadinya titik embun HC di kacanya chandler ditandai
dengan adanya tanda buram coklat kehitaman. Untuk titik embun air, dia cenderung
warnanya lebih jernih.

Bagaimana cara mengkalibrasi chandler ini? Menurut saya, tidak ada cara lain
untuk menekan serendah mungkin tingkat subyektifitasnya dengan cara practice,
more and more dan setiap operator yang sudah baca, diharapkan untuk tidak memberitahukannya
ke operator lain yang menunggu giliran, sehingga dari sana bisa didapatkan kesepakatan.
Anyway, that the best we can do so far.

Semoga berguna.
Vivat Process Engineering