tugas 1 penggas_adiputra k,fahima,hana,hasbi,taufiq
DESCRIPTION
Tugas 1 Penggas_Adiputra K,Fahima,Hana,Hasbi,TaufiqTRANSCRIPT
UNIVERSITAS INDONESIA
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi
Gas Hidrat dan Nilai Kalor Gas
Disusun oleh :Adiputra Khomas (1006679390)
Fahima (1006660554)
Hana Nabila A. (1006660573)
Hasbi Priadi (1006679623)
Taufiq Abdurrahim (1006759416)
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2013
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi
GAS HIDRAT DAN NILAI KALOR GAS
A. Gas Hidrat
Gas hidrat merupakan bentuk dari clathrate yang pertama kali ditemukan oleh Davy
pada tahun 1810. Pada tahun 1888, Villard mempresentasikan data performa pada hidrat
hidrokarbon. Sejak saat itu, studi ilmiah dari senyawa fisik ini telah berlangsung secara
ekstensif.
Clathrate merupakan senyawa dimana guest molecules terjebak dalam struktur
berbentuk sangkar yang tersusun dari host molecules. Dengan gas alam hidrat lattice
terbentuk oleh molekul air seperti ditunjukkan oleh Gambar 1. Longkaran menggambarkan
molekul air dan garis menggambarkan ikatan hidrogen. Di dalam tiap lattice terkandung
sejumlah cavities atau sangkar yang harus ditempati oleh sejumlah guest molecules untuk
menstabilkan kristal lattice ini.
Gambar 1. Skematisasi Hidrat Lattice Gas Alam
Analisis difraksi sinar X menunjukkan struktur kristal gas hidrat merupakan derivatif
dari pentagonal dodecahedron, struktur bersisi dua belas yang memiliki lima titik sudut.
Karena sudut ikatannya adalah sebesar 180o dan sudut ikatan dari es adalah 109,5o,
strukturnya terlalu panjang untuk dianggap sebagai struktur dasar hidrat, namun tidak ada
susunan packing yang sesuai untuk pentagonal dodecahedron reguler. Claussen mengajukan
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 2
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
dua kristal lattice yang terpisah dari konfigurasi dodecahedron yang dimodifikasi yang
didesain sebagai Struktur I dan II.
Lattice dasar dari struktur I memiliki konstanta sel sebesar 12 Ao dan terdiri dari 46
molekul air yang tersusun membentuk delapan ruang kosong, dua diantaranya merupakan
pentagonal dodecahedra. Enam ruang kosong yang tersisa memiliki cavities yang lebih besar
serta memiliki 14 sisi. Molekul metana mampu memasuki ruang kosong dengan beragam
ukuran, sementara hidrokarbon yang lebih besar seperti etana dapat terjebak hanya pada
ruang kosong yang lebih besar. Selama pembentukan, juga memungkinkan untuk cavities
dalam keadaan kosong tidak ditempati karena adanya pembentukan lattice serta penutupan
ketika tidak ada molekul hidrokarbon. Molekul hidrokarbon lainnya seperti propan dan
lainnya tidak dapat terjebak dalam struktur ini karena ukuran mereka yang tidak mencukupi.
Bentuk kristal yang kedua, Struktur II, didesain sebagailattice pentagonal
dodecahedral-diamond, yang terbentuk karena adanya hidrokarbon yang lebih besar dari
etana. Untuk struktur ini, satu unit sel memiliki 136 molekul air dan konstanta sel sebesar
17Ao. Terdapat 16 ruang kosong pentagonal dodecahedral kecil dan 8 ruang kosong lain
yang lebih besar. Ruang kosong yang besar, disebut hexakaidecahedron, mempunyai empat
hexagonal dan 12 sisi pentagonal. Terjebaknya propana, n-butna, dan isobutana terjadi pada
struktur ini seperti kemungkinan terjebaknya etana dan metana. Dapat diduga bahwa ketidak
hadiran propana dan molekul yang lebih berat akan menyebabkan hanya hidrat tipe 1 yang
terbentuk, sementara kehadiran baik etana dan propana akan menghasilkan terbentuknya
hidrat tipe 1 dan 2. Hal ini mungkin terjadi karena ketersediaan dari air yang berlebih dan
hidrokarbon selama pembentukan hidrat terbatas.
Dapat dilihat bahwa ukuran dari molekul merupakan faktor yang penting. Faktor
penting yang kedua adalah kelarutan gas. Kelarutan umumnya mempengaruhi laju dari
clathration karena hal tersebut menentukan kemungkinan bahwa molekul tertentu akan hadir
ketika lattice menutup. Maka dari itu, semakin besar kelarutan dari komponen, semakin cepat
hidrat terbentuk.
Diyakini bahwa guest molecule mendikte tipe struktur yang akan terbentuk, dan
kelarutannya menentukan laju pembentukan. Ukuran juga mempengaruhi laju pembentukan.
Hal ini dapat dilihat dari sifat metana, hidrogen sulfida, dan propana. Pada temperatur
tertentu metan hidrat murni memerlukan tekanan yang lebih tinggi untuk pembentukan
daripada propan hidrat, meskipun kelarutannya dalam air cenderung lebih besar daripada
propana. Lebih mudah bagi molekul berukuran kecil untuk menghindari terjebak ketika
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 3
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
sangkar menutup dibandingkan yang lebih besar. Terdapat molekul metana, tetapi
pergerakannya yang lebih aktif dan acak serta ukuran yang lebih kecil membuat clathration
lebih sulit. Molekul hidrogen sulfida yang berukuran sama jauh lebih mudah larut
dibandingkan metana, membentuk struktur yang sama, namun membutuhkan seperduapuluh
waktu yang lebih lama untuk membentuk hidrat.
Kondisi aktual penagkapan dikatakan terpenuhi ketika molekul gas terorientasi dalam
struktur air seperti agregasi air dan molekul gas telah menggunakan ruang yang tersedia
dengan baik. Hal ini berkaitan dengan keadaan potensial energi terendah untuk agregasi
sehingga gaya ikatan yang menarik dan memutar sedapat mungkin dalam keadaan
kesetimbangan. Ketika terbentuk, struktur ikatan hidrogen tidak akan putus sampai gaya-gaya
ini menjadi sangat tidak seimbang sehingga kekuatan dari ikatan hidrogen tersebut terlampaui
dan patahan terjadi.
Guest molecule menyediakan stabilitas pada struktur lattice dengan perilaku yang
sama dimana cairan pada pori dari sub-permukaaan pasir mencegah subsidence. Tidak semua
sangkar harus penuh. Oleh sebab itu, tidak ada rumus spesifik untuk hidrat.
Berikut ini merepresentasikan tipikal kristal hidrat yaang dibentuk dari komponen
tertentu :
CH4 5.9 H2O . C2H6 8.2 H2O . H2S 6.1 H2O . CO2 6.0 H2O
N2 6.0 H2O . C3H8 17.0 H2O . i-C4H10 17.0 H2O
Normal butana dapat membentuk hidrat namun sangat tidak stabil. Semula
hidrokarbon parafin yang lebih besar dari butana tidak dapat membentuk hidrat.
Campuran gas alam membentuk hidrat lebih mudah daripada komponen murni.
Diperlukan untuk semua ukuran dari sangkar untuk penuh untuk menstabilkan lattice.
Konstanta sel yang disebutkan di atas merupakan panjang dari satu sisi kubus yang akan muat
ke dalam cavities. Jadi campuran dari ukuran molekul sangat kondusif untuk pembentukan
hidrat.
Kristal hidrat individual terbentuk dalam fasa air liquid. Hanya dalam fasa cairhidrat
memiliki konsentrasi yang diperlukan serta level energi untuk pembentukan ikatan atom
hidrogen. Kristal-kristal ini berukuran sangat kecil. Tetapi, mereka dapat menjadi besat
dengan membagi sisi dari 5-6 molekul air. Ketika pembesaran ini berlanjut membentuk
bongkahan maka pembentuka hidrat dapat menjadi masalah.
Kesetimbangan Hidrat
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 4
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar 2 menunjukkan karakteristik pembentukan hidrat dari komponen gas alam.
Garis pada gambar menunjukkan kondisi pembentukan hidrat. Di bawah dan ke kanan dari
garis tidak ada hidrat yang terbentuk. Pada temperatur tertentu garis pembentukan hidrat
berbentuk vertikal. Hal ini terjadi pada keadaan dimana kurva pembentukan hidrat
berpotongan dengan kurva tekanan uap dari komponen tersebut.
Gambar 2. Kondisi Pembentukan Hidrat Untuk Komponen Gas Alam
Gambar 3 mengilustrasikan sifat umum dari propana. Di bawah 0oC (32oF) baik es
dan hidrat terbentuk di atas kurva; hanya uap dan es yang berada di bawah kurva. Di atas titik
beku, hidrat adalah satu-satunya fasa padat di bagian kiri dari kurva pembentuka hidrat. Pada
perpotongan dari tekanan uap dan kurva hidrat menjadi vertikal. Perpotongan ini merupakan
suhu maksimum pembentukan hidrat untuk komponen murni.
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 5
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar 3.Sifat umum untuk propane
Sifat umum yang sama terjadi untuk campuran gas, seperti ditunjukkan pada gambar
4. Garis FEGC merupan garis titik embun untuk campuran. Kemiringan dari kurva hidrat
(FGH) menjadi vertikal seiring dengangaris quadruple (FG). Kemiringan dari garis quadruple
tergantung pada jumlah hidrokarbon cair dalam sistem. Peningkatan jumlah cairan
mencuramkan kemiringan. Jika garis quadruple berpotongan dengan fasa envelope hingga
sebelah kiri dari titik kritis (garis titik didih) kurva hidrat akan menjadi vertikal dalam daerah
satu fasa.
Gambar 4. Karakteristik Pembentukan Hidrat Untuk Gas Campuran
Prosedur umum untuk memprediksi hidrat meliputi dua langkah dasar:
1. Menggunakan korelasi yang sesuai untuk membentuk posisi garis titik embun FEGC
2. Menggunakan korelasi yang sesuai untuk menentukian garis hidrat FGH
Langkah pertama akan dibahas pada Chapter 5. Korelasi di bawah ini digunakan untuk
langkah kedua.
Korelasi Prediksi Hidrat
Semua corelasi prediksi hidrat untuk sistem yang mengandung hanya gas dan air pada
tes statik sel untuk menyediakan kesetimbangan yang bagus. Pada kebanyakan kasus data
yang ditunjukkan merupakan kondisi pelelehan hidrat, data poin yang lebih dapat
direproduksi daripada data pembentukan, serta perhitungan yang dapat digunakan.
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 6
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Korelasi awal menunjukkan kurva pembentukan hidrat sebagai fungsi dari densitas
relatif. Meskipun mudah digunakan dan dapat diaplikasikan untuk lean gas, namun tidak
direkomendasikan untuk perhitungan engineering.
Konstanta Kesetimbangan Uap-Padat
Katz dan rekannya mengembangkan sejumlah nilai Kv-5 untuk prediksi hidrat. Gambar
5-9 merupakan grafik yang digunakan untuk metode ini seperti telah dirangkum oleh GPSA
dan dimodifikasi.
Meskipun terdapat beberapa ketidaksempurnaan teoritis dalam metode ini namun
telah dibuktikan bahwa metode ini dapat diandalkan hingga tekanan 7 MPa (1000 psia).
Beberapa kurva tidak melebihi tekanan ini. Akurasi mulai berkurang seiring dengan nilai Kv-5
=1.0
Pada studi awal diasumsikan bahwa nitrogen merupakan pembentuk non hidrat dan n-
butana memiliki nilai Kv-5 yang sama dengan etana. Studi selanjutnya menunjukkan bahwa
hal ini salah. Kurva Kv-5 sekarang disediakan untuk n-butana, akan tetapi, penggunaan praktis
Kv-5 = tak terhingga untuk nitrogen memberikan hasil yang sangan memuaskan.
Gambar 5. Nilai K Uap-Padat Untuk Metana dan Etana
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 7
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar 6. Nilai K Uap-Padat Propana
Gambar 7. Nilai K Uap-Padat Iso-Butana
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 8
Gambar 8. Nilai K Uap-Padat CO2 dan H2S
Gambar 9.Konstanta Equilibrium Vapor-Solid untuk n-butana
Contoh perhitugan equilibrium vapor-solid untuk n-Butana
Pada perhitungan dew point menggunakan KV-S dapat dilihat pada table
dibawah ini. Nilai yi merupakan fraksi mol masing-masing komponen dalam gas.
Nilai KV-S sama dengan infinity untuk semua pembentuk nonhydrate.
Komponen yi Padasuhu 10oC [50oF]
KV-S yi/ KV-S
Nitrogen 0.094 inf 0.0
Metana 0.784 2.04 0.384
Etana 0.060 0.82 0.073
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Propana 0.036 0.113 0.319
Iso-Butana 0.005 0.047 0.106
n-Butana 0.019 0.21 0.090
CO2 0.002 2.9 0.001
Total 1.000 0.974
Tentukan temperature dari hydrate formation pada gas dengan tekanan 2.0 MPa
atau 290 psia!
Pembahasan
Dengan asumsi bahwa terdapat temperature baru dan perulangan pada
perhitungan maka temperature dari hydrate formation sebesar 9.5oC atau 49oF.
Pada pendekatan awal ini dapat diaplikasikan menggunakan nilai dari KV-S dan
tergantung dari tiap komposisi dan tipe dari struktur hydrate I atau II.
MetodeTrekell-Campbell
Metode Katz mempunyai pembatasan tekanan dan metode ini kurang
berhasil dalam menemukan pengaruh dari hydrate depression untuk molekul yang
sangat besar untuk masuk ke dalam cavities atau rongga.
Molekul yang lebih besar dari metana akan meningkatkan kestabilan
hydrate formation. Pada metode ini digunakan metana sebagai kondisi
pembanding. Pengaruh penambahan pada molekul ini dapat dilihat pada Gambar
10 untuk tekanan yang berkisar antara 6.9MPa sampai dengan 41.4 MPa (1000-
6000 psia).
Pada masing-masing gambar dibawah ini terdapat tekanan spesifik dengan
variasi temperature pada methane hydrate forming. Garis absis merupakan
perpindahan dari suhu pada metana hydrate forming untuk persentase masing-
masing komponen pada garis ordinat.
Pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa n-butana memiliki pengaruh positif
pada hydrate formation. Sedangkan pada gambar 11 dan 12 perpindahan
temperaturnya negative disebabkan karena n-butana menjadi non-hydrate former.
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 10
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Perubahan ini terjadi karena adanya distorsi kisi dengan tekanan yang tidak
memiliki rongga yang cukup besar untuk menahan molekul yang sama besarnya
dengan n-butana.
Pada gambar 13terdapat negatif correction ataudepresiasi untuk non-
hydrate formers. Parameternya adalah sebagai berikut :
Rasio dari fraksi mol pentane ditambah dengan jumlah fraksi mol dari etana,
propane, dan butane. Peningkatan dari rasio ini sebenarnya tidak baik untuk
pembentukan hidrat karena terdapat beberapa molekul besar.
Dibawah ini terdapat prosedur umum yang direkomendasikan untuk
metode ini.
1. Perhitungan titik embun dari kurva hidrokarbon menuju garis FEGC
terdapat pada Gambar 4.
2. Menggunakan tekanan 6.9 MPa pada prediction chart, menentukan
temperature pembentukan hidrat secara aljabar dengan melihat
perpindahan temperaturnya. Selanjutny amenggunakan analisis dry gas
untuk garis ordinat dan menambahkan nilai dari pada garis absis
menuju temperature untuk metana hidrat yang diperoleh dari gambar.
Mencocokan hasil dari temperatur unuk pengaruh pentane dan senyawa
yang lebih ringan lainnya.
3. Mengulangi langkah sebelumnya untuk tekanan 13.8 MPa dan
mencocokan untuk pentane dan senyawa yang lebih ringan lainnya.
4. Menghitung temperature dari hidrat pada masing-masing tekanan dan
menarik garissampai ditemukan titik embun dari hidrokarbon.
5. Plot hasil perhitungan temperature dan cocokkan dengan kurva yang sama.
Prosedur diatas menunjukkan bahwa pentane dan senyawa lain yang lebih
ringan memiliki pengaruh perhitungan pada titik hidrat, dan nilai K merupakan
nilai yang infinit atau tidak memiliki batasan nilai.
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 11
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar10. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 6.9 MPa
Gambar10a. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 13.58 MPa
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 12
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar11. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 20.7 MPa
Gambar11a. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 27.6 MPa
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 13
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar12. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 34.5 MPa
Gambar12a. Hydrate Prediction Correlation padatekanan 41.4 MPa
(a) (b)
Gambar 13. Hydrate Prediction Correlation untuk Pembentukan Non-Hydrate
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 14
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Inhibitor yang hilang akibat pembentukan hidrokarbon
Inhibitor akan hilang akibat pengaruh kelarutan pada cairan hidrokarbon
dan fasa uap. Dengan penggunaan grafik 6.23 menunjukan adanya estimasi real
dari uap yang hilang pada tekanan yang kurang dari 6900 kpa dan pada kondisi
methanol cair yang kurang dari 40% massa. Dengan adanya pembacaan grafik
VLE untuk methanol dengan air, dapat diketahui persen berat MeOH dalam fasa
cair (X) dengan penggunaan rumus 6.7 ;
d : Titik temperatur depresi dari hidrat
X : Persentase berat inhibitor pada fasa cair
M : Berat molekul dari inhibitor
: konstanta
Dengan rumus ini akan diketahui penguapan metanol per volume gas yang
mengalir.
Pada tekanan diatas 6900 kPa dan konsentrasi berat metanol yang tinggi akan
mengakibatkan kehilangan inhibitor yang besar.
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 15
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Gambar 14. VLE dari Metanol dengan air
Contoh Soal 6.6
Diketahui ;
Molar Flow gas Alam : 124 MMscf
Suhu Gas alam : 40˚C
Tekanan gas alam : 8000 kPa
Temperatur Hidrat : 17˚C
Temperatur gas on-shore : 5˚C
Tekanan gas on-shore : 6500 kPa
Produksi kondensat : 10.7 Bbl/MMscf
Ditanya :
Jumlah methanol dan 80% berat kebutuhan inhibitor EG untuk mencegah
pembentukan hidrat dalam pipeline ?
Jawab :
Langkah 1 : Menentukan temperatur hidrat = 17˚C
Langkah 2 : Mencari titik temperatur depresi dari hidrat
Langkah 3 : Kalkulasi jumlah air yang terkondensasi dengan menggunakan
titik embun air pada kondisi temperatur dan korelasi dengan
jumlah air
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 16
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Langkah 4 : menghitung konsentrasi inhibitor dengan persamaan 6.7 dan
berat inhibitor dengan persamaan 6.9
Langkah 5 : kalkulasi hilang larutan karena pembentukan hidrokarbon dapat
dicari dengan penggunaan grafik 6.23, (losses = ). Jumlah uap yang
hilang dapat dicari dengan perkalian antara
Cairan yang hilang dengan asumsi adalah ;
Maka total Losses adalah
Untuk kondisi 80% berat EG didapatkan ;
Kristalisasi pada glikol
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 17
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Glikol tidak membeku menjadi padat melainkan membentuk cairan yang
memiliki viskositas tinggi sehingga sulit untuk mengalir. Pada grafik 6.24
menunjukan titik beku dari tiga jenis glikol (TEG,DEG dan EG). Kurva pada
grafik menuju pada nilai minimum dimana pada saat temperatur tertentu
konsentrasi harus berada diantara garis kurva. Pada kosentrasi glikol 60%, glikol
aman dari berbagai temperatur (tidak mudah membeku/ membentuk cairan
dengan viskositas tinggi). Pembentukan lean glikol akan mengandung 15-25% air,
maka jumlah air harus dipertahankan dalam sistem dengan ditambahkan glikol.
Dengan jenis glikol EG dan DEG pada reboiler disarankan beroperasi pada suhu
dibawah 150-160˚C untuk menghindari adanya dekomposisi termal. Hilangnya
glikol tidak disebabkan oleh penguapan namun dari proses regenerasi glikol itu
sendiri, tumpahan, kontaminasu garam dan hilang karena proses pemisahan dari
minyak menjadi glikol pada fasa cair. Hilangnya glikol karena proses regenerasi
harus diminimalisir pada saat desain awal, kecuali untuk kontaminasi garam yang
cenderung melekat pada kolom penguapan. Garam dapat dihilangkan dari glikol
dengan destilasi dalam kondisi vakum.
Gambar 15. Titik Beku Larutan Glikol
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 18
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
B. Nilai Kalor (Heating Value)
Definisi dan Kegunaan
Nilai kalor adalah ukuran dari kesesuaian sebuah gas murni atau campuran
gas untuk digunakan sebagai bahan bakar. Dengan mengetahui nilai kalor maka
dapat diketahui jumlah energi yang dapat diperoleh sebagai panas pada
pembakaran sejumlah gas. Nilai kalor ini dapat digunakan sebagai perbandingan
antara gas yang berasal dari sumber yang berbeda dan komposisi yang berbeda
pula. Oleh karena itu, nilai kalor digunakan sebagai parameter untuk menentukan
harga gas. Selain itu nilai kalor juga dapat digunakan untuk menentukan nilai
efisiensi dari alat konversi energi seperti misalnya turbin bertenaga gas.
Metode Perhitungan
Reaksi Pembakaran Ideal
Sebuah reaksi pembakaran ideal untuk bahan bakar dan udara pada kondisi ideal
biasanya dinyatakan
(1)
di mana notasi id menandakan kondisi gas ideal dan l menandakan fasa cair
(liquid). Nilai kalor ideal bersih dihasilkan ketika seluruh air yang ada berada
pada kondisi gas ideal. Sementara nilai kalor ideal kotor dihasilkan ketika seluruh
air yang terbentuk dari reaksi pembakaran terkondensasi menjadi cairan.
Nilai Kalor Kotor Ideal
Nilai kalor kotol ideal per unit massa untuk sebuah campuran adalah
(2)
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 19
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
= Fraksi mol komponen j
= Massa molar komponen j (Tabel 1)
= Jumlah total komponen
= Nilai kalor per unit massa komponen j pada 60°F (Tabel 1)
Tabel 1. Sifat-Sifat Komponen Gas Alam pada 60°F dan 14.696 psia
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 20
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Massa Jenis Gas Ideal
Massa jenis gas ideal adalah
(3)
= Massa molar campuran =
= Tekanan dasar dalam satuan absolut (psia)
= Konstanta gas, 10.7316 psia·ft3/(lb mol·°R)
= Suhu dasar dalam satuan absolut (°R = °F + 459.67)
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 21
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Massa Jenis Relatif Ideal
Massa jenis relatif ideal adalah
(4)
= Massa molar udara
Nilai Kalor Kotor per Unit Volum
Nilai kalor kotor per unit volum adalah
(5)
= Nilai kalor kotor per unit volum komponen j pada kondisi ideal (Tabel1)
Untuk kondisi tekanan yang berbeda dilakukan konversi dengan cara
(6)
Nilai Gas Nyata (Faktor Kompresibilitas)
Faktor kompresibilitas adalah
(7)
= Massa jenis gas nyata dalam massa per unit volum
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 22
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Untuk campuran gas dapat digunakan pendekatan perhitungan faktor
kompresibilitas
(8)
= Faktor sumasi komponen j (Tabel 2)
Massa Jenis Gas Nyata
Massa jenis gas nyata pada suhu dan tekanan tertentu adalah
(9)
di mana nilai dan dievaluasi pada suhu dan tekanan yang sama.
Massa Jenis Relatif Nyata
Massa jenis relatif nyata adalah
(10)
Nilai Kalor Kotor dari Water Wet Gas
Apabila gas mengandung air sebagai komponen namun analisis komposisi dalam
basis kering (dry basis), maka dilakukan koreksi terhadap fraksi mol
(11)
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 23
Tugas 1 Pengolahan Gas Bumi September, 2013
Nilai jenuh untuk diasumsikan dengan menggunakan hukum Raoult
(12)
= Tekanan uap air (0.235636 psia pada 60°F)
Sehingga hubungan antara gas kering (dry gas) dan gas basah (wet gas) adalah
(13)
Namun persamaan ini tidak mendeskripsikan secara akurat efek dari air pada nilai
kalor.
Perhitungan Energi Ideal yang Dilepaskan sebagai Panas
Energi ideal yang dilepaskan sebagai panas dinyatakan
(14)
= laju alir massa
Untuk gas ideal, laju alir massa berhubungan dengan laju alir volumetrik
(15)
dan
(16)
Laju alir ideal sendiri berhubungan dengan laju alir gas nyata
Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia Page 24