Tugas Absorpsi Gas Co2_intan Sh_151424015_4tkpb.docx

TUGAS PEMECAHAN MASALAH TEKNIK KIMIA Proses CO2 Removal Plant Pertamina Prabumulih

Oleh:

Intan Siti Hardianti

NIM.151424015

Kelas:4A-TKPB

PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2019

I.

PERMASALAHAN Indonesia memiliki potensi kandungan gas alam yang dapat dimaksimalkan produksinya, terutama di wilayah Sumatera Selatan. Salah satu perusahaan yang mengelola oil and gas adalah PT PERTAMINA EP Region Sumatera Field Prabumulih. PT PERTAMINA EP. Salah satu permasalahan di PT PERTAMINA EP ialah kandungan pengotor yang terdapat pada gas alam yang dapat mengurangi kualitas dari gas bumi karena terdapat penurunan nilai kalor pembakaran. Pengotor yang biasanya terdapat pada gas alam terdiri dari senyawa sulfur, air, H2S, dan CO2. Hidrogen Sulfida (H2S) dan CO2 adalah penyebab acid gas yang harus dihilangkan karena keberadaan CO2 dan H2S merupakan promotor terbentuknya hidrat dan bersifat korosif.

II.

DATA INPUT Data yang dimasukkan ke dalam simulator HYSYS berupa data komposisi gas alam serta kondisi operasi. Data lengkap disajikan pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2. Tabel 2.1 Komposisi Inlet Gas Alam Komponen CO2 H2S CH4 C2H6 C3H8 n-C4H10

Komposisi (% mol) 21 1 75 1 1 1

Tabel 2.2 Kondisi Operasi Kondisi Operasi Temperatur Tekanan Laju alir

Nilai 83,21oF 650 psig 85,04 MMSCFD

III.

METODA PENYELESAIAN/SOLUSI CO2 Removal System adalah salah satu metode untuk menurunkan kandungan CO2 dalam feed gas dari 21% menjadi 5% mol sehingga dihasilkan sweet gas yang sesuai spesifikasi. Proses yang digunakan adalah aMDEA absorbing process dengan menggunakan solvent aMDEA (activated methyl di-ethanol amine) yang dapat menghilangkan senyawa sulfur (terutama H2S) dan mengikat CO2 yang terkandung dalam umpan gas di dalam kolom absorber. Activated MDEA merupakan MDEA yang memiliki katalis piperazine untuk meningkatkan kecepatan reaksi dengan CO2 (The Contactor, 2014). Rumus kimia MDEA disajikan pada Gambar 3.1 dan piperazine pada Gambar 3.2. Sedangkan reaksi penyerapan CO2 dan H2S akan dibahas di bagian penjelasan.

CH3N(C2H4OH)2 Gambar 3.1 Rumus Kimia MDEA

Gambar 3.2 Rumus Kimia Piperazine

Metode simulasi CO2 dan H2S Removal System dilakukan menggunakan software HYSYS versi 8.8. Pada simulasi ini, langkah pertama adalah menginput data komposisi gas alam inlet (Tabel 2.1) dan kondisi operasi (Tabel 2.2), kemudian pengaturan proses simulasi menggunakan tool SET sehingga optimasi kondisi operasi akan berjalan secara otomatis.

Gambar 3.3 Metode Penyelesaian Menggunakan tool SET

Gambar 3.4 Pengaturan data input pada SET-1

Gambar 3.5 Pengaturan data input pada SET-2

Gambar 3.6 Pengaturan data input pada SET-3

Gambar 3.7 Pengaturan data input pada SET-4

IV.

GAMBAR/SKEMA

OUTPUT HASIL SIMULASI

V.

PEMBAHASAN/KOMENTAR

5.1 Proses Penurunan CO2 dan H2S Berdasarkan hasil simulasi, untuk mengurangi kandungan CO2 hingga kurang dari 1% didapatkan kondisi operasi seperti disajikan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Kondisi Operasi DEAmine Kondisi Operasi Temperatur (oF) Tekanan (psia) Laju Alir (barrel/day)

Hasil Simulasi 83,21 664,7 1200000

Hal-hal yang mempengaruhi penyerapan CO2 di dalam CO2 Removal Unit diantaranya adalah temperatur lean amine, tekanan lean amine, dan laju alir lean amine. Berdasarkan hasil simulasi, temperatur MDEA yang lebih rendah serta laju alir yang lebih tinggi dapat mengurangi kandungan CO2 dalam sweet gas dari 21% menjadi 0,002%. Efisiensi penyerapan CO2 sebesar 99%. Variabel proses berupa temperatur dan laju alir MDEA berpengaruh terhadap hasil absorpsi. Temperatur MDEA dapat mempengaruhi sifat fisis cairan sehingga lebih mudah diserap sedangkan laju alir cairan mempengaruhi jumlah CO2 yang diserap. Reaksi yang terjadi pada proses absorbsi CO2 ialah sebagai berikut. CO2 + CH3N(C2H4OH)2 ↔ CH3N(C2H4OH)2H+ + HCO3-

(Bishnoi and Rochelle, 2000)

Selain gas CO2 yang diserap, terdapat reaksi penyerapan H2S yaitu sebagai berikut. CH3N(C2H4OH)2 + H2S ↔ CH3N(C2H4OH)2H+ + HS-

(Austgen and Rochelle, 1991)

Setelah proses absorbsi, terdapat proses stripping untuk meregenerasi MDEA yang digunakan. Proses regenerasi MDEA berupa distilasi untuk memisahkan MDEA dengan gas-gas yang diserap, yaitu CO2 dan H2S. Reaksi pada proses stripping ini merupakan kebalikan dari reaksi pada proses absorbsi. CH3N(C2H4OH)2H+ + HCO3- ↔ CO2 + CH3N(C2H4OH)2 CH3N(C2H4OH)2H+ + HS- ↔ CH3N(C2H4OH)2 + H2S

Degradasi MDEA selama proses pengolahan gas CO2 adalah fenomena kompleks yang menghasilkan sejumlah produk berbeda dan belum sepenuhnya dapat dikarakterisasi maupun dikuantifikasi.

Pada fenomena degradasi termal pelarut berbasis amina, proses degradasi

dihasilkan dari gabungan dari temperatur operasi yang tinggi dan akibat adanya kandungan CO2 dalam pelarut (Prihartoni dan Yudianto, 2017). Fenomena degradasi yang kompleks ini membuat sulit untuk memprediksi jumlah pelarut yang terdegradasi dan waktu untuk mengganti keseluruhan pelarut MDEA yang digunakan. Namun, secara praktis di industri terdapat proses make up yaitu penambahan MDEA untuk memenuhi kebutuhan penyerapan. Berdasarkan hasil simulasi ini, jumlah make up dan kondisi operasi MDEA ialah sebagai berikut. 5.2 Pengolahan CO2 CO2 yang telah dilepas pada proses regenerasi tidak boleh langsung dibuang ke atmosfer. Sehingga perlu adanya pengolahan lebih lanjut untuk mencegah adanya emisi CO2 yang dapat mengakibatkan hujan asam. Salah satu pengolahan CO2 adalah dengan mereaksikannya dengan hidrogen sehingga terbentuk metanol. Metanol juga diproyeksikan sebagai bahan bakar alternatif masa depan karena memiliki bilangan oktan yang tinggi dengan pembakaran yang lebih sempurna sehingga gas karbon monoksida sebagai hasil samping reaksi utama yang dihasilkan semakin sedikit. Secara umum, reaksi sintesis metanol pada fase gas pada katalis Cu/Zn/Al2O3 ialah sebagai berikut: 𝐶𝑂2 (𝑔) + 3𝐻2 (𝑔) ↔ 𝐶𝐻3𝑂𝐻 (𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑔) Gas H2 dapat dihasilkan dari reaksi elektrolisis air. Reaksi keseluruhan dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut. 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐻2(𝑔) + 𝑂2(𝑔)

DAFTAR PUSTAKA Austgen, M. David., Rochelle, T. Gary.,1991. Model of Vapor-Liquid Equilibria for Aqueous GasAlkanolamine System. Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 30, No. 3, pp 543-555. Bishnoi, S., and Rochelle G. T.2000.Carbon Dioxide Absorption and Solution Equilibrium in Piperazine Activated Methyldiethanolamine. Austin: The University of Texas. Prihartoni, Michael Dannish dan Yudianto. 2017. Dampak Degradasi Solven Terhadap Kinerja Penyerapan CO2 pada Temperatur dan Tekanan Ruang. SKRIPSI. UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN. The Contactor. 2008. "Piperazine – Why It's Used and How It Works" (PDF). Optimised Gas Treating, Inc. 2 (4). Archived from the original (PDF) on 2014-11-29. Retrieved 2013-1023.