Ada beberapa parameter yang penting dalam glycol dehydration unit based on design perspective untuk menghasilkan the lowest possible water content: 1. Optimum number of trays in absorber; 2. Optimum TEG circulation rate; 3. As high reboiler temp as possible; 4. As low lean-glycol temp as possible.

Tanya – oky.wisuda

Saya mau tanya tentang TEG Dehydration Package Dalam design prosess di system ini ada yang dinamakan stripping gas yang fungsinya untuk meningkatkan consentrasi dari lean glycol dengan harapan semaikin tinggi konsentrasi lean glycol maka garansi 7 lb/mmscf water content dry gas output bisa tercapai.
Case 1. Ada design dalam TEG Dehydration Package dalam kondisi operasi stripping gas tidak digunakan (tanpa stripping gas), dalam artian system ini sudah bisa menghasilkan dry gas hingga 7 lb/mmscf water content dalam kondisi normal operasi dan tanpa stripping gas .

Case 2. Namun ada juga yang mengandalkan stripping gas saat kondisi normal operasi untuk mencapai 7 lb/mmscf dry gas output.

Yang menjadi pertanyaan faktor apa saja yang mempengaruhi jika kita ingin design di case 1??

Tanggapan 1 – Mohamad Aulia

Pak Oky,

Ada beberapa parameter yang penting dalam glycol dehydration unit based on design perspective untuk menghasilkan the lowest possible water content:

1. Optimum number of trays in absorber. Kalo in terms of equilibrium stages mungkin sekitar 3 stages. Kalo dalam actual trays (dengan efficiency sekitar 25-30%), mungkin sekitar 10-12 trays.

2. Optimum TEG circulation rate. Biasanya ini sekitar 3 gal TEG/lb of inlet-water. Kalo terlalu rendah tidak akan absorb enough water, tetapi kalo terlalu tinggipun tidak akan berpengaruh, bahkan dalam operational perspective dapat menghasilkan lean glycol temperature yang too hot.

3. As high reboiler temp as possible, tetapi tentunya harus dibawah TEG decomposition temperature yang sekitar 404oF. Mungkin sekitar 10oF below that decomp temp.

4. As low lean-glycol temp as possible. Ini lean glycol yang enter absorber. Semakin tinggi temp ini, maka semakin tinggi water content di overhead gas. Namun tidak boleh terlalu rendah karena bias menyebabkan hydrocarbon condensation. Biasanya temp ini sekitar 5-10oF above temp dari inlet gas.

Kalo masih juga belum meet 7 lbs/MMSCF, ya harus cari cara lain termasuk stripping gas. Rate stripping gas sekitar 1-10 SCF/gal-TEG-circulation rate. Atau pake process specialty lain seperti DRIZO (yg menambahkan liquid HC stripping seperti Heptane) atau Coldfinger (cooling vapor yang keluar dari reboiler untuk remove more moisture).

Mungkin mas Cahyo akan lebih tahu lagi tentang masalah ini.

Tanggapan 2 – cahyo@migas-indonesia

Cuma nambahin dikit.

Kalau kita mau menggaransi bahwa spec gas yang keluar dari unit dehidrasi akan mencapai 7 lb/MM atau berapa pun, maka yang harus diperhatikan, yang pertama kali adalah hubungan kesetimbangan glycol dengan uap air. Pak Oky harus meyakinkan betul bahwa untuk mendapatkan 7 lb.Mm tsb (kalau tidak salah adalah fungsi kuat temperatur), maka konsentrasi glycol yang di rancang harus lebih murni dari yang tertera di kurva tsb, karena by nature, akan susah sekali mendapatkan kesetimbangan. Jika dipaksakan, maka menurut hukum perpindahan massa, akan membutuhkan jumlah tahap kesetimbangan yang tidak terhingga. Jadi perlu ditambah safety factor. Jika dari kurva tsb dibutuhkan , misalnya 98% kemurnian glycol by weight, ada baiknya glycol konsentrasinya di specdi 98.5 atau 99%.

Selain dari faktor kesetimbangan, faktor alat yang ada, perubahan konsentrasi air di badan gas, skill operator, cuaca, dsb, turut berpengaruh terhadap keberhasilan operasi unit dehidrasi tsb.

Jika yang saya sebutkan di atas sekali tidak ditaati, setinggi apapun kolom dehidrasi anda, tidak akan bisa mencapai spec yang diinginkan. Bahkan, problem lain seperti tray hidraulic akan anda temui.

Yang saya sebutkan di atas, juga sama sekali tidak ada hubungannya dengan diameter kolom, karena sejatinya diameter kolom adalah untuk kapasitas (=quantity) dan bukan untuk kualitas (outlet dew point water di badan gas). Hal di atas, juga bisa diartikan bahwa tidak ada hubungannya dengan laju alir sirkulasi glycol. Sebesar apapun laju alir glycol, kalau konsentrasinya tidak tunduk pada aturan kesetimbangan glycol dan uap air, maka akan tidak berguna.

Jadi, desainnya , menurut saya haruslah berdasar pada kasus terburuk yang paling mungkin. Contoh paling sederhana, adalah jika clien anda bilang bahwa gas nya sangat kering, maka kita harus melihat di fasilitas, di daerah mana saja dia akan kontak dengan air bebas, misalnya di separator. Desain anda, haruslah berdasarkan hal tsb, dan bukan berdasar pada gas yang kering. Tetapi juga jangan kebablasan, mentang2 gas-nya panas, maka kita sudah langsung membaca kurva kesetimbangan uap air dan gas (grafiknya , kalau tidak salah namanya McKetta Wehe), dan besarlah kandungan uap airnya. (Sepintas benar karena makin tinggi temperatur, maka daya serap gas terhadap air akan meningkat). Akan tetapi, harus ditelaah lebih jauh gas tersebut dalam keadaan kesetimbangan dengan uap air atau tidak. Jika gas tersebut adalah keluaran dari kompressor, maka dia tentu saja relatif lebih panas. Akan tetapi, dia tidak berada dalam keadaan kesetimbangan dengan uap air. Jumlah uap air di suction kompressor dan outlet compressor relatif tetap. Dalam kasus ini, maka kandungan uap air yang dipakai adalah yang di suction kompressor!

Kasus ini valid jika gas keluaran kompressor tsb tidak bersentuhan dengan air bebas, misalnya dengan separator di downstream compressor tsb. Jika masih ada air, maka kandungan uap airnya jadi meningkat. Jika dari separator yang terletak di downstream kompressor tsb, gas dialirkan ke unit dehidrasi, sudah seharusnya Pak Oky menggunakan kandungan air berdasar pada temperatur dan tekanan gas tersebut.

Nah, sedikit faktor2 di atas adalah sekian dari yang Pak Oky harus perhatikan. Karena begitu banyaknya faktor yang harus diperhatikan, maka desainer cenderung mencari cara aman, yaitu menaikkan konsentrasi lean glycol setinggi mungkin. Bahkan terkadang tidak sadar, bahwa temperature dekomposisi glycol adalah taruhannya. Secara kasar, mungkin masih aman2 saja, karena tolak ukurnya adalah temperatur indikator di bulk glycol yang berada di dalam reboiler. Padahal, belum tentu temperatur di sekitar fire-tube-nya lebih rendah dari temperatur dekomposisi glycol.

Dengan alasan menghemat biaya, maka diperkecillah fire tube-nya shg flux-heatnya naik. Dan profil temperatur di sekitar fire tube di fasa curah gylcol sudah melebihi temperatur dekomposisinya.

Lalu, guna mengatasi hal ini, jika clien anda tidak keberatan, maka dimasukanlan gas untuk melucuti air di badan glycol yang masih tersisa akibat keterbatasan kemampuan operasi distilasi glycol-air di reboiler.
Jadilah stripping gas!.

Sebelum memilih stripping gas, cobalah untuk melihat lebih sederhana masalahnya. Jika di reboiler tank terjadi operasi distilasi, yaitu operasi pemisahan komponen berdasarkan perbedaan titik didihnya, maka usahakan tekanan di unit tsb serendah mungkin. Hal ini dilakukan untuk ‘mencuri’ aturan titik didih yang merupakan fungsi tekanan. Tekanan merendah akan menurunkan titik didih. Shg diharapkan akan membuat air lebih mudah mendidih dan lebih memurnikan lean glycol. Operasi vacuum distilation mungkin bisa dipilih. Akan tetapi, berarti harus ditambahkan pembuat vacuum. Wah, nanti dulu dech.

Cara lain adalah dengan mengantisipasi kandungan uap air di dalam feed gas untuk diturunkan serendah mungkin, dengan cara didinginkan. Lalu apakah harus menambah cooler lagi?

Well, memang tidak sederhana, tetapi yang pasti menarik. Kalau lihat dari e-mail Pak Oky yang ada IKPT-nya, rasa2nya pasti tersedia file lengkap di perpustakaannya. Mungkin bisa di check di sana.

Ada beberapa buku bagus yang bisa dijadikan pedoman, seperti John Campbell volume 2 ataupun GPSA. Buku dasar kuliah operasi perpindahan massa juga layak dibaca (seperti karangan Treybal atau operasi teknik kimia karangan almarhum Mc-Cabe).
Semogamembantu.