buku iii - signifikansi pengujian gas alam
DESCRIPTION
Tentang Pengujian Gas AlamTRANSCRIPT
( BUKU III )
SIGNIFIKANSI PENGUJIAN GAS ALAM
Oleh :
EG Giwangkara S
Untuk disampaikan pada Kuliah Tamu :
PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI, ANALISIS MENGGUNAKAN KROMATOGRAFI GAS
DAN INTERPRETASI HASIL ANALISISNYA
di
SEKOLAH MENENGAH ANALIS KIMIA BOGOR
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 2 dari 16
III. Signifikansi Pengujian Gas Alam
3.1 Pendahuluan
Gas alam baik sebagai gas alam ikutan maupun gas alam non ikutan,
komposisinya terdiri dari komponen hidrokarbon dan komponen non
hidrokarbon. Komponen hidnokarbon menupakan komponen yang dikehendaki,
berupa senyawaan hidrokarbon yang wujudnya gas. Sedang komponen non
hidnokarbon merupakan komponen yang tidak dikehendaki, disebut sebagai
komponen impurities (pengotor). Untuk maksud tertentu, komponen impurities
keberadaannya dalam gas alam hams diturunkan dikurangi. Proses
penurunan/pengurangan kandungan impurities sampai batas persyaratan yang
dikehendaki disebut proses purifikasi gas alam.
3.1.1 Komponen Hidrokarbon
Komponen hidrokarbon berupa senyawaan - senyawaan dari n-parafin dan
iso- parafin. Sedang senyawaan dan naften, aromatik dan olefin tidak terdapat
dalam gas alam.
Dalam analisisnya, komponen hidrokarbon terdiri dan:
CH4, C2H5, C3H8, n-C4H10, iso-C4H10, n-C5H12, iso-C5H12 dan C6H14+
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 3 dari 16
3.1.2 Komponen Non Hidrokarbon
Komponen non hidrokarbon berupa senyawaan-senyawaan dan H2S
(hidrogen sulfida), RSH (merkaptan), COS (kanbonil sulfida), CS2 (karbon
disulfida), CO2 (karbon dioksida), N2 (gas nitrogen), He (gas helium), dan Hg
(merkuri).
Dalam industni perminyakan, gas alam setelah dilakukan proses
penurunan/pengurangan impuritiesnya, dapat diproses untuk menghasilkan
produk-produk LNG, BBG, dan LPG. Untuk mengetahui kualitas dan kuantitas
gas alain sebagai unipan baik untuk pembuatait LNG, BBG maupun LPG, maka
terhadap gas alam dilakukan pengujian di laboratonium. Gas alam yang hendak
diolah, hams memenuhi beberapa persyaratan tertentu dengan tujuan agar
aman dalam pengolahan (tidak merusak peralatan yang digunakan) dan
memenuhi spesifikasi produk yang dihasilkan.
3.2 Parameter Uji Gas Alam
Gas alam yang keluar dari sumur harus dilakukan pengujian di
Laboratorium untuk mengetahui kandungan senyawa-senyawa kimia yang
terdapat di dalamnya. Hal ini diperlukan untuk menentukan jenis proses
pemurniannya (purifikasi / treating), jumlah unit proses, jenis bahan kimia dan
dosis bahan kimia yang digunakan.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 4 dari 16
3.2.1 Sifat - Sifat Gas Alam
Setelah dilakukan proses penurunan / pengurangan (treating), maka gas
alam harus memenuhi sifat-sifat sesuai dengan kegunaannya, antara lain:
• mempunyai kemurnian hidrokarbon tinggi, untuk menjamin kualitas maupun
kuantitas gas alam.
• tidak menimbulkan korosi pada peralatan pengolahan maupun produk yang
dihasilkan.
• mempunyai nilai kalori tinggi bila gas alam digunakan sebagai bahan bakar
• produk yang dihasilkan tidak boleh terjadi endapan (berupa hidrokarbon
berat) pada sistem penyimpanan.
• harus mempunyai tekanan uap yang cukup agar tidak membahayakan
keselamatan dalam pengangkutan, penyaluran dan penyimpanan.
• pada pembakaran, gas alam harus bersih dan tidak mencemari udara.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 5 dari 16
Tabel 3.1 : Parameter Uji Gas Alam
Parameter Uji Metode
ASTM Lain
1. Komposisi - Kalkulasi dari komposisi
2. Specific gravity - Kalkulasi dari komposisi
3. Nilai kalor - Kalkulasi dari komposisi
4. Tekanan uap - Kalkulasi dari komposisi
5. Karbon dioksida D 1945 GPA 2261
6. Hidrogen sulfida D 2385 IP
7. Merkaptan sulfur D 2385 IP
8. Karbonil sulfida - -
9. Merkuri - AAS
10. Helium D 1945 GPA 2261
11. Hidrogen D 1945 GPA 2261
12. Nitrogen D 1945 GPA 2261
13. Kandungan air - Gravimetri
3.3 Signifikansi Pengujian Gas Alam
Yang dimaksud dengan signifikansi pengujian gas alam adalah arti dan
kegunaan dan suatu pengujian gas alam. Jenis pengujian gas alam
disesuaikan dengan jumlah senyawaan atau gabungan senyawaan yang
terkandung di dalam gas alam yang erat hubungannya dengan kualitas dan
kuantitas gas alam sebagai umpan / bahan dasar untuk pembuatan BBG, LNG
atau LPG.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 6 dari 16
3.3.1 Komposisi, ASTM D 1945, GPA 2261
Pengujian komposisi gas alam dilakukan sesuai metode ASTMD 1945 atau
GPA 2261, yaitu dengan menggunakan peralatan kromatografi gas. Metode ini
mampu mendeteksi komposisi gas alam atas komponen-komponennya.
Komponen gas alam
Di bawah adalah komponen-komponen gas alam, disusun berdasarkan
naiknya titik didih, sebagai benikut :
1. He
2. O2
3. N2
4. CH4
5. CO2
6. C2H8
7. H2S
8. C3H8
9. iC4H10
10. nC4H10
11. iC5H12
12. nC5H12
13. C6H14
14. C7H16
Dengan peralatan kromatografi gas, komponen-komponen gas alam dapat
dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih komponen serta antaraksinya
terhadap fase diam sebagai isi kolom kromatografi gas.
Komponen C6H14+
(hexane and heavier).
Pada analisis kuantitatif, komponen C6H14 dan C7H16 dapat digabung
menjadi satu disebut C6H14+
(hexane and heavier). Pemisahan komponen
dengan solusi tinggi dapat dilakukan dengan menggunakan tiga jenis kolom
yang berbeda (multi kolom).
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 7 dari 16
Besarnya konsentrasi tiap komponen dalam sampel gas alam, dilaporkan
sebagai % mol, % vol. atau % berat.
Konsentrasi komponen dalam gas alam
Umumnya range (kisaran) konsentrasi masing-masing komponen yang
terdapat dalam gas alam (menunut ASTMD 1945 atau GPA 2261) adalah
sebagai benikut :
Komponen Kisaran Konsentrasi% mol Komponen Kisaran Konsentrasi
% mol He 0,01 — 10 C3H8 0,01 — 100
02 0,01 — 20 iC4H10 0,01 — 10
N2 0,01 — 100 nC4H10 0,01 — 10
CH4 0,01 — 100 iC5H12 0,01 — 2
CO2 0,01 — 20 nC5H12 0,01 — 2
C2H6 0,01 —100 C6H14+ 0,01 —2
H2S 0,01— 5
Signifikansi pengujian
1. Untuk mengetahui komponen - komponen hidrokarbon yang terkandung
dalam gas alam. Dengan diketahui komposisinya, dapat digunakan untuk
menghitung sifat-sifat fisika gas alam, seperti nilai kalori, tekanan uap,
specific gravity. Besarnya kandungan komponen-komponen hidrokarbon
dalam gas alam, menentukan mutu gas alam baik kualitasnya maupun
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 8 dari 16
kuantitasnya. Makin tinggi konsentrasi komponen hidrokarbon
menunjukkan mutu dan gas alam akan lebih tinggi.
2. Untuk mengetahui komponen-komponen non hidrokarbon yang terkandung
dalam gas alam. Dengan diketahuinya besarnya kandungan masing-
masing komponen non hidrokarbon dalam gas alam, dapat diketahui pula
mutu gas alam baik kualitasnya maupun kuantitasnya. Makin tinggi
kandungan komponen non hidnokarbon menunjukkan mutu gas alam akan
lebih rendah. Disamping itu, kandungan komponen non hidrokarbon
digunakan untuk menentukan jenis dan dosis bahan kimia pada proses
punifikasi, sehingga pnoduk yang dihasilkan (LNG, LPG atau BBG)
memenuhi spesifikasi.
3.3.2 Karbon dioksida, ASTMD 1945
Pengujian karbon dioksida CO2, dilakukan dengan metode ASTMD 1945
atau GPA 2261, yaitu dengan menggunakan peralatan kromatografi gas.
Pengujian CO2 dapat dilakukan bersama-sama dengan komponen hidrokarbon.
Luas puncak CO2 pada kromatogram sampel dibandingkan dengan luas puncak
CO2 pada kromatogram gas standar. CO2 sangat korosif terhadap peralatan,
disamping itu CO2 dapat membeku pada proses pencairan gas alam.
Membekunya gas CO2 dapat mengakibatkan tersumbatnya tube-tube (pipa)
pada alat penukar panas. Bila kandungan CO2 tinggi akan menurunkan nilai
kaloni dari gas alam, ini berarti kwalitas gas alam tersebut rendah.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 9 dari 16
Signifikansi pengujian
1. untuk mengetahui besarnya konsentrasi gas CO2 dalam gas alam.
Kandungan CO2 akan berpengaruh terhadap besarnya nilai kalori gas
alam. Bila kandungan gas CO2 tinggi, berarti nilai kalori gas alam rendah
dan sebaliknya.
2. untuk menentukan jenis dan dosis bahan kimia (umumnya menggunakan
senyawa-senyawa amina) serta jumlah unit treating pada proses
penghilangan / penurunan konsentrasi CO2.
3.3.3 Hidrogen sulfida, ASTMD 2385
Pengujian hidrogen sulfida H2S, dilakukan dengan metode ASTMD 2385,
dimana gas H2S dalam gas alam diserap dengan menggunakan lanutan CdSO4
netral. Endapan CdS yang tenbentuk disaring dan kemudian dilarutkan dalam
larutan HCl, dan larutan yang dihasilkan ditetapkan dengan cara titrasi
jodometni setelah ke dalamnya ditambahkan larutan I2 benlebihan. Laporan
hasil pengujian dinyatakan dalam % wt H2S, mg/L H2S, atau grains H2S/100 ft3.
Range konsentrasi H2S dalam gas alam
Secara kuantitatif, metode ini mampu’ mendeteksi konsentrasi H2S dalam
kisaran konsentrasi 0 - 5 grains H2S/100 ft3 gas alam (kira-kira 11 mg/rn3 gas
alam). Gas alam yang dijual untuk umum maksimum kandungan H2S 4 ppm,
sedang bukan untuk umum maksimum 160 ppm. Gas H2S sangat korosif
terhadap peralatan proses yang terbuat dari logam.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 10 dari 16
Signifikansi pengujian
1. Untuk mengetahui besarnya konsentrasi gas H2S dalam gas alam.
Kandungan H2S akan berpengaruh terhadap besarnya nilai kalori gas alam.
Bila kandungan gas H2S tinggi, berarti nilai kalori gas alam rendah dan
sebaliknya.
2. Untuk menentukan jenis dan dosis bahan kimia yang digunakan (umumnya
menggunakan senyawa-senyawa amina) senta jumlah unit treating pada
proses penghilangan / penurunan konsentrasi H2S.
3.3.4 Merkaptan, ASTMD 2385
Pengujian merkaptan dalam gas alam, dilakukan dengan metode ASTMD
2385, dimana gas RSH diserap dengan menggunakan larutan CdSO4 basa.
Penetapan besarnya konsentrasi merkaptan seperti halnya pada penetapan
H2S, yaitu dengan cana titrasi jodometri. Pada analisisnya, merkaptan dalam
gas alam dinyatakan sebagai merkaptan sulfur. Laporan hasil pengujian
dinyatakan dalam % wt, mg/L, atau grains /100 ft3. Gas RSH sangat
korosifterhadap peralatan.
Signifikansi pengujian
1. untuk mengetahui besarnya konsentrasi gas merkaptan dalarn gas alam.
Kandungan merkaptan akan berpengaruh terhadap besarnya nilai kaloni
gas alam.
2. Bila kandungan gas merkaptan tinggi, berarti nilai kaloni gas alam rendah
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 11 dari 16
dan sebaliknya. Umumnya konsentrasi merkaptan dan ladang-ladang
sumur di Indonesia rendah.
3. bila konsentrasi merkaptan tinggi, signifikansi pengujian digunakan untuk
menentukan jenis dan dosis bahan kimia yang digunakan (umumnya
menggunakan kaustik soda atau kaustik potas) serta jumlah unit purifikasi
pada proses penghilangan / penurunan konsentrasi merkaptan.
3.3.5 Total Sulfur, ASTMD 2784
Total Sulfur sebagai impurities (kotoran) gas alam akan sangat
mempengaruhi mutu nilai kaloni gas alam tersebut. Pengujian total sulfur adalah
pengujian sifat kebersihan gas alam. Dikatakan total sulfur karena merupakan
penjumlahan dari berbagai senyawaan sulfur dalam gas alam, yaitu terdiri dan
merkaptan (RSH), hidrogen sulfida (H2S), karbonil sulfida (COS) dan karbon
disulfida (CS2). Besarnya konsentrasi total sulfur dilaporkan dalam satuan % wt,
mg/L, grains/100 cuft. Makin tinggi kandungan total sulfur menunjukkan nilai
kalori gas alam menurun.
Pengujian
Pengujian total sulfur dilakukan dengan menggunakan metode ASTMD
2784, dengan menggunakan Wickbold — type combustion apparatus, dimana
sulfur dioksidasi dalam alinan campuran 70 % gas CO2 dan 30 % gas O2. Gas
SO2 yang terbentuk dialirkan ke dalam lanutan penyerap H2O2 menghasilkan
H2SO4. Kemudian ditetapkan dengan titrasi atau dengan turbidimetri.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 12 dari 16
Siginifikansi pengujian
1. untuk mengindikasi kecenderungan terjaclinya penurunan nilai kalori gas
alam. Makin besar kandungan total sulfur menunjukkan nilai kalori gas
alam menurun. Disamping itu, senyawa-senyawa sulfur akan cenderung
mengakibatkan terjadinya korosi pada logam khususnya yang bekerja
pada suhu tinggi.
2. Sebagai bahan bakar, hasil pembakaran dan gas alam tidak boleh
menimbulkan pencemaran lingkungan.
3.3.6 Nilai kalori
Untuk mengetahui besarnya nilai kaloni suatu gas alam, dilakukan
perhitungan dengan menggunakan % mol. Komponen-komponen hasil
pengujian gas alam menurut metode GPA 2261, yaitu dengan peralatan
kromatognafi gas. Nilai kaloni merupakan salah satu sifat yang sangat penting
dan gas alam.
Pengaruh komponen hidrokarbon
Besarnya nilai kalori ditentukan oleh besarnya % mol. dari komponen-
komponen hidrokarbon. Apabila nilai kaloni gas alam dinyatakan dalam satuan
kalor/satuan volume, makin tinggi titik didih komponen hidrokarbon nilai
kalorinya menaik, tetapi sebaliknya makin rendah titik didihnya makin nendah
pula nilai kalorinya.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 13 dari 16
Gross Heating Value (GHV)
Terdapat 2 (dua) macam nilai kalori, yaltu GHV (gross heating value) dan
NHV (net heating value). Dalam transaksi jual-beli gas, umumnya nilai kalori
gas alam dilaporkan dalam satuan BTU/SCF sebagai GHV.
Definisi GHV
GHV adalah jumlah panas dinyatakan dalam british thermal unit (BTU)
yang dihasilkan dan pembakaran sempurna pada tekanan tetap dan satu
standar cubic feet (ft3) suatu gas (suhu, udara dan produk-produk yang dibakar
pada 60°F) dan semua air yang terbentuk sebagai hasil reaksi pembakaran
terkondensasi menghasilkan liquid.
Signifikansi pengujian
1. untuk mengetahui besarnya nilai kalori gas alam, sehingga mutu dan gas
alam dapat diketahui. Nilai kaloni gas alam sangat erat hubungannya
dalam transaksi penjualan gas.
3.3.7 Kandungan Air bebas
Terdapat dua air yang terkandung dalam gas alam, yaitu air yang terlarut dalam
gas alam dan air yang tak tenlarut dalam gas alam. Air yang tak terlarut dalam
gas alarn kebenadaannya terpisah dari gas alam, berupa air bebas.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 14 dari 16
Pengujian air
Pengujian air dalam gas alam dilakukan dengan cara mengalirkan gas ke
dalarn zat higroskopis sebagai zat penyerap (desikan). Selisish berat antara
sesudah dan sebelum pencobaan adalah berat air dalam gas alam. Pengujian
kandungan air tidak dituliskan secara rinci sebagai standar metode analisis.
Laponan hasil dinyatakan dalam satuan % wt, ppm atau mg/L.
Signifikansi pengujian
1. untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam gas alam, sehingga
mutu dari gas alam dapat ditentukan. Besarnya kandungan air
berpengaruh terhadap nilai kaloni gas alam. Disamping itu, terdapatnya air
dalam gas alam merupakan katalisator (mempercepat) proses
pengkaratan logam (korosif).
3.3.8 Merkuri
Kandungan merkuri gas alam berada berasosiasi dengan kondensat,
sebagai persenyawaan organometalik merkuri. Dalam kondensat gas alam
terdapat 5% sebagai unsur bebas merkuri, 21% sebagai senyawaan anorganik,
dan 74% sebagai organometalik merkuri.
Keberadaan merkuri dalam gas alam adalah sebagai gas yang melarut
dalam gas alam. Pada Tabel ditunjukkan bahwa senyawaan merkuri sebagai
senyawaan hidrokarbon (metalorganik) dalam gas alam mempunyai titik didih
tinggi, maka merkuri banyak terkandung di dalam kondensat.
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 15 dari 16
Senyawaan merkuri Titik didih, °C
Hg 357
Hg(CH3)2 96
Hg(iCH3H7)2 170
Hg(nCH3H7)2 190
Hg(C4H9)2 206
Keberadaan merkuri dalam kondensat adalah 5% sebagai unsur merkuri,
21% sebagai senyawaan anorganik dan 74% sebagai senyawaan metalorganik.
Hal tersebut sangat bergantung pada asal dari kondensat gas alam. Umumnya
kandungan merkuri dalam gas alam dalam konsentrasi yang rendah, dinyatakan
dalam ppb atau µg/100cuft atau µg/100 Nm3)
Pengujian merkuri
Pengujian merkuri (Hg) dalam gas alam menggunakan peralatan AAS,
dengan teknik analisis yang disebut :
1. teknik pembentukan uap merkuri (mercuri vapor generation), atau
2. teknik pembentukan uap hidrida, atau
3. serapan dengan emas (dengan alat mercury analizer, misalnya NIC)
Dan ketiga teknik analisis yang disebutkan, yang sekarang banyak
digunakan adalah diserap dengan emas (NIC), kemudian dipisahkan dengan
dipanaskan pada suhu tinggi (± 600 °C) untuk diubah menjadi uap Hg. Merkuri
sebagai uap didorong masuk ke dalam tabung quarts, kemudian dilewatkan
Signifikansi Pengujian Gas Alam Untuk disampaikan di SMAKBO
EG Giwangkara S Website : http://blog.givangkara.com E-mail : [email protected]
Halaman 16 dari 16
cahaya merkuri yang berasal dan sebuah sumber cahaya merkuri. Absorbans
yang didapat dibandingkan terhadap Absorbans dan gas standar merkuri.
Signifikansi pengujian
1. untuk mengetahui besarnya kandungan merkuri dalam gas alam, yang
berdampak terhadap kesehatan manusia.
2. untuk mengetahui besarnya kandungan merkuri dalam gas alam, yang
mempunyai sifat korosif terhadap logam terutama peralatan dan bahan
aluminium.