BAB III

7IIIII-23

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

Minyak bumi merupakan campuran yang sangat kompleks dari hidrokarbon-hidrokarbon penyusunnya. Oleh karena itu, analisis kadar senyawa-senyawa penyusunnya yang bukan saja amat sulit dilakukan. Analisis elemental yang menentukan kadar-kadar unsur karbon, hidrogen, belerang, nitrogen, oksigen dan logam-logam sangat berguna dalam memberi gambaran mengenai karakteristik dan sifat-sifat minyak bumi yang dihadapi. Karena dalam merancang proses pengolahan minyak bumi mentah, informasi-informasi tersebut sangat dibutuhkan. Mengingat hal itu, orang mulai mengembangkan metode-metode semi empirik untuk mengkarakterisasi minyak bumi berdasarkan hasil-hasil pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia yang mudah ditentukan.

Berat jenis minyak bumi umumnya dinyatakan dalam satuan API, yang didefinisikan sebagai berikut3):

dengan s = berat jenis 60/60 (densitas minyak pada 60 F (15,6 C) dibagi dengan densitas air pada 60 F). Persamaan tersebut menunjukkan bahwa API akan semakin besar jika berat jenis minyak makin kecil. Berat jenis (specific gravity) kadang-kadang digunakan sebagai ukuran kasar untuk membedakan minyak mentah, karena minyak mentah dengan berat jenis rendah biasanya adalah parafinik.(Tabael 3.1)

Salah satu penggunaan terpenting hasil pengukuran berat jenis dan rentang pendidihan suatu minyak bumi adalah untuk menentukan faktor karakterisasi Watson atau UOP (Universal Oil Products Co.) dan index korelasi (CI) USBM (United States Bureau of Mines).Faktor karakterisasi Watson atau K-UOP didefinisikan sebagai, dengan klasifikasian (TABEL.3.2)3)Tabel 3.1Jenis Minyak Bumi Berdasarkan apiJenis Minyak BumiSpecific GravityAPI

Ringan0.83039

Medium Ringan0.830 0.85039 35

Medium Berat0.860 0.86535 32.1

Berat0.865 0.90532.1 24.8

Sangat Berat0.90524.8

Tabel 3.2Tipe Minyak Bumi Berdasarkan K-UopKTipe Minyak Bumi

12.5 13 Parafinik

11 12 Naftenik

9.8 11.8 Aromatik

Pusat pengumpul produksi merupakan suatu tempat dimana minyak sementara dari stasiun pengumpul sebelum akhirnya dikirim ke kilang unit pengolahan. Dari stasiun pengumpul menuju pusat pengumpul produksi dilakukan proses pemisahan kembali untuk mendapatkan standar minyak yang akan dikirim.Pada pusat pengumpul produksi terdapat peralatan produksi yang meliputi heater treater, washtank, tangki produksi hingga pompa untuk menyalurkan minyak menuju Refenery Unit III Plaju. Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa yang disusun secara seri maupun paralel maka persoalan yang dihadapi belumlah begitu rumit, namun banyak juga jalur pipa yang ada bukanlah suatu rangkaian yang sederhana melainkan suatu jaringan pipa yang sangat kompleks, sehingga memerlukan penyelesaian yang lebih teliti. Dalam perencanaan itu hal-hal yang perlu diperhitungkan diantaranya besarnya kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida yang melalui jalur pipa dan hal-hal lain yang perlu diperlukan dalam hal perencanaan.

Secara garis besar peralatan ini dapat dibagi menjadi empat kelompok antara lain sebagai berikut :

1. Transportasi fluida2. Proses pemisahan minyak3. Penampungan minyak4. Peralatan penunjang produksi (utilities)3.1.Transportasi FluidaPeralatan transportasi fluida dikenal meliputi flowline, manifold, pompa dan sambungan-sambungan yang diperlukan untuk menghubungkan peralatan-peralatan lain yang digunakan pada pusat pengumpul produksi.

3.1.1. Pipa SalurFlowline berfungsi sebagai media penyaluran, dimana minyak akan mengalir di dalamnya menuju tempat yang telah ditentukan, seperti dari stasiun pengumpul menuju pusat pengumpul produksi, sambungan antara surface facilities serta penyaluran minyak dari pusat pengumpul produksi menuju RU III .Pada Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo ini, umumnya menggunakan trunkline yang relatif seragam berukuran diameter 8" (Gambar 3.1).Khusus untuk trunkline penyaluran minyak dari Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo menuju Refinery Unit III Plaju menggunakan pipa berdiameter 8" schedule 40 4), dengan data sebagai berikut : Material

: API 5L Grade B

Diameter

: 8"

Schedule

: 40

Yield Strength

: 35.000 Psi

Tekanan Operasional: 500 Psi

Ketebalan Nominal: 8,20 mm

Ketebalan Aktual: 5,09 mm

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.1FlowlinePemasangan trunkline dari Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo menuju Refinery Unit III Plaju berbeda dengan pemasangan trunkline dari lapangan Prabumulih. Trunkline ini ditanam dengan pola berbentuk garis lurus hingga pada Refinery Unit III Plaju yang berjarak 83 km. Berbeda dengan trunkline dari lapangan Prabumulih yang mengikuti jalan untuk mempermudah dalam perawatan.Trunkline ini cenderung mengalami korosi karena bahan pipa yang terbuat dari carbon steel. Oleh karena itu, seringkali terjadi kebocoran di beberapa bagian pipa akibat penipisan dinding pipa. Selain itu, usia trunkline ini juga sudah cukup tua. Faktor inilah yang cenderung menyebabkan hambatan dalam penyaluran minyak pada trunkline yang pada akhirnya akan menyebabkan penurunan tekanan sehingga hasil yang didapatkan tidak optimal.3.1.2. Manifold Manifold merupakan gabungan dari beberapa jalur pipa yang berfungsi untuk mengatur aliran minyak, kapasitas serta tekanan di dalam pipa itu sendiri. Adanya variasi dalam ukuran diameter pipa manifold yang berguna untuk mengatur perbedaan tekanan agar tekanan minyak di dalam pipa menjadi stabil (Gambar 3.2).

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.2Manifold3.1.3. PompaPompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengalirkan sejumlah fluida cair dari suatu tempat ke tempat tertentu melalui sistem perpipaan. Pada umumnya, pompa merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari motor penggerak menjadi energi kinetis atau potensial yang berupa energi spesifik (head) fluida cair yang dialirkan, sehingga fluida cair dapat bergerak pindah dari tempat yang permukaannya lebih rendah ke tempat yang permukaannya lebih tinggi atau mengalir dari suatu tempat ke tempat yang lain.

Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo memiliki beberapa jenis pompa berdasarkan kegunaannya, yaitu :

1. Pompa ProduksiPompa ini berfungsi untuk membantu penyalurkan minyak dari Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo menuju kilang Unit Pengolahan III Plaju. Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo menggunakan 2 buah pompa produksi yang bekerja bergantian setiap sebulan sekali. Dengan daya tekanan rata-rata 394,68 Psi per hari.

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.3Pompa Produksi2. Pompa Donki

Pompa dengan tipe G Cat 3306, yang juga menggunakan tenaga gas yang berasal dari scrubber, berfungsi untuk menyalurkan minyak yang tertampung sementara di skimming pit menuju heater treater. Minyak ini sebelumnya merupakan minyak yang berasal dari heater treater.

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.4Pompa Donki3. Pompa Chemical

Pompa ini berfungsi untuk menginjeksikan cairan kimia ke dalam pipa flowline. Cairan ini bersifat demulsifier yang berfungsi untuk memudahkan dalam pemisahan minyak dengan air di dalam heater treater. Pompa ini terletak pada dua titik, yaitu pada manifold awal dan pada flowline menuju heater treater (Gambar 3.5).

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.5Pompa Chemical3.2.Proses Pemisahan MinyakOleh karena minyak yang disalurkan dari Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo sudah tidak mengandung gas lagi, maka proses pemisahan minyak yang terjadi bertujuan untuk memisahkan minyak dari kandungan air yang berlebih. Batas kandungan air yang diperkenankan adalah 0,5%. Minyak yang didatangkan dari stasiun-stasiun pengumpul masih mengandung kadar air yang berlebih. Hal ini karena minyak yang disalurkan dari stasiun-stasiun pengumpul masih cukup kental sehingga diperlukan penginjeksian air untuk mengurangi tingkat kekentalan minyak. Peralatan untuk proses pemisahan minyak yang digunakan pada Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo terdiri atas :

3.2.1. Heater TreaterHeater treater merupakan tabung bertekanan yang bekerja dengan prinsip pemanasan. Heater treater digunakan untuk memisahkan air dengan minyak yang masih berupa emulsi-emulsi dengan menaikkan temperatur. Suhu di dalam tabung heater treater harus selalu dikontrol dengan kisaran nilai 1400F, dimana diameter tabung adalah 96" (Gambar 3.6).Kerugian dari metoda ini adalah adanya penguapan minyak yang mengakibatkan bertambahnya gravity minyak. Bila gravity tinggi (0API kecil), maka keekonomisan dari minyak akan menurun. Peningkatan gravity minyak yang dipanaskan tersebut akibat teruapkannya minyak yang memiliki volatilitas tinggi, sedangkan minyak-minyak berat akan tetap tinggal (tersisa) setelah pemanasan.

Sumber : Dokumentasi LapanganGAMBAR 3.6

Heater Treater3.2.2.WashtankWashtank atau yang biasa disebut sebagai tangki pencucian, merupakan tempat pemisahan minyak dengan air yang memanfaatkan prinsip perbedaan gravity. Air dengan density yang lebih tinggi daripada minyak akan berada di lapisan bawah. Sebaliknya minyak akan berada di lapisan atas. Suhu minyak di dalam washtank dipertahankan pada angka 1130F. Hal ini untuk menjaga agar minyak dapat mengalir di dalam pipa flowline. Minyak akan keluar melalui pipa output berdiameter 8" menuju storage tank. Ketinggian minyak pada washtank maksimal 560 cm, sedangkan ketinggian air di set maksimal 100 cm. Apabila permukaan air mencapai ketinggian tersebut, maka air akan disalurkan keluar melalui dua jalur, yaitu melalui pipa spray dan pipa salur yang menuju ke pit. Air yang ada pada pit ini nantinya dapat digunakan untuk diinjeksikan ke sumur-sumur injeksi. Selain itu, washtank dapat berfungsi sebagai tangki penimbunan sementara sebelum minyak ditransfer menuju tangki produksi (storage tank) (Gambar 3.7).

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.7Washtank3.3. Tangki Penimbun MinyakStorage tank atau tangki produksi adalah salah satu sarana di pusat pengumpul produksi untuk menampung minyak yang diterima dari hasil proses washtank, untuk selanjutnya minyak tersebut siap dikirim RU III Plaju.

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.8Storage TankPusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo memiliki dua tangki produksi, yaitu Tangki 501 dan Tangki 507. Tangki 501 mempunyai diameter (d) = 17,047 meter dan volume bersih (V) = 1.574.427 liter. Sedangkan Tangki 507 mempunyai diameter (d) = 9,645 meter dan volume bersih (V) = 621.340 liter.Dalam penyaluran minyak digunakan sistem perpipaan yang paralel dimana kedua tangki ini digunakan secara bergantian. Sistem kerjanya, apabila salah satu tangki sedang dilakukan pemompaan, maka tangki yang lainnya sedang dilakukan pengisian (loading). Apabila ketinggian minyak pada tangki minyak yang sedang diisi (loading) sudah mencapai titik batas berdasarkan meteran yang tertera pada dinding tangki, maka akan dilakukan pergantian kerja tangki. Pengamatan terhadap ketinggian tangki produksi minyak ini dilakukan tiap satu jam pengamatan selama satu hari.3.4. Peralatan Penunjang Produksi.Peralatan penunjang produksi (utilities) adalah peralatan yang berada di lapangan dan berfungsi untuk menunjang kegiatan penyaluran minyak. Yang termasuk dalam peralatan penunjang produksi diantaranya :

3.4.1. Generator

Generator adalah alat yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik yang dihasilkan dari putaran rotor diubah menjadi energi listrik. Generator yang ada di Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo digunakan sebagai penyuplai arus listrik untuk keperluan operasi produksi dan penerangan. Generator ini memakai bahan bakar gas yang dihasilkan dari scrubber, dengan spesifikasi sebagai berikut1): Merk

: G. Cat 3406

Daya

: 210 kW Kecepatan Maximum: 1900 rpm Kecepatan Normal: 1500 rpm3.4.2. ScrubberMerupakan bejana tertutup sejenis dengan separator yang digunakan untuk mengeringkan gas yang keluar dari separator (Gambar 3.9). Umumnya scrubber lebih efisien dari pada separator, dalam hal pemisahan partikel cairan yang halus dari aliran gas. Biasanya scrubber digunakan pada downstream dari separator untuk mengeluarkan atau memisahkan cairan yang terkondensasi.

Pada Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo, gas yang berasal dari scrubber digunakan untuk:

- Bahan bakar pada heater treater- Bahan bakar untuk pompa produksi- Bahan bakar generator

- Bahan bakar untuk keperluan rumah tangga di sekitar lapangan

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.9Gas Scrubber3.4.3. Fire hydrant and Savety Environment

Fire hydrant and safety environment merupakan peralatan untuk penanganan bahaya yang dapat terjadi pada pusat pengumpul produksi seperti bahaya kebakaran akibat timbulnya percikan api, korsleting listrik, bahaya petir yang dipengaruhi oleh cuaca dan lain sebagainya (Gambar 3.10)

Sumber : Dokumentasi LapanganGambar 3.10Fire Hydrant3.5. Booster SerdangSelama perjalanan penyaluran minyak dari Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo menuju Refenery Unit III Plaju, minyak akan melewati Stasiun Penguat (Booster) Serdang. Di Booster Serdang, terdapat satu buah tangki penimbunan sementara (Tangki 407) serta pompa yang digunakan untuk menambah tekanan pada pipa agar flow rate minyak tetap stabil sampai pada kilang Refenery Unit III Plaju (Gambar 3.11). Selain itu, pemompaan minyak yang terjadi di Booster Serdang dilakukan untuk mengurangi stock sisa per hari yang berlebihan yang terdapat pada storage tank. Oleh karena itu, pemompaan yang terjadi di Stasiun Booster Serdang dilakukan pada jam-jam tertentu, sesuai instruksi dari operator yang ada di Pusat Pengumpul Produksi lapangan Pendopo dan Refenery Unit III Plaju. Biasanya tekanan yang diberikan berkisar antara 70150 Psi.

Sumber : PT. Pertamina EP Field PendopoGambar 3.11Jalur Pipa Di Booster Serdang3.6. Stasiun Meter Minyak Plaju (KM.3 Plaju)Stasiun meter ini ditempatkan di dekat RU III Plaju dan dilengkapi dengan meter system yang berfungsi mengukur jumlah minyak yang dikirm ke RU III. Sistem metering tersebut dilengkapi dengan automatic sampler, yaitu pengambilan sampel crude oil secara otomatis dari meter system. Sampel minyak tersebut dikirim ke laboratorium untuk pemeriksaan BS&W (Base sediment and water) yang akan digunakan sebagai koreksi dari gross volume penerimaan menjadi netto volume penerimaan.Pada pukul 00.00 Wib setiap awal bulan, meter system tersebut diatur untuk mendapatkan angka meter factor yang baru. Hasil pengukuran meter system digunakan sebagai angka transaksi pengiriman (custody transfer). Di Refenery Unit III Plaju, crude oil diterima di tangki timbun Instalasi Tangki dan Pengapalan (ITP). Di tangki penimbunan tersebut, dilakukan juga pengukuran dengan menggunakan dip tape. Hasil pengukuran akan digunakan sebagai angka pembanding, dimana apabila meter system mengalami kerusakan maka angka hasil pengukuran tangki timbun digunakan sebagai angka transaksi penerimaan8).Refenery Unit III Plaju menerima 4 jenis crude oil (minyak) melalui jaringan pipa8), yaitu :

1. South Palembang District (SPD) crude oil dari DOH Prabumulih2. Talang Akar Pendopo (TAP) crude oil dari DOH Prabumulih3. Kaji Semoga Crude Oil (KSCO) dari DOH Prabumulih, dulu disebut juga Jene Crude Oil (JCO)4. Ramba Crude Oil (RCO) dari DOH Jambi3.7. Pressure Drop dalam Penyaluran Minyak3.7.1. Perhitungan Pressure DropPenyaluran minyak tidak terlepas dari penurunan tekanan antara inlet dan outlet pada pipa flowline. Perhitungan penurunan tekanan (pressure drop) secara teoritis menggunakan formula Hazen-Williams. Formula ini dipakai untuk perhitungan secara teoritis karena minyak yang disalurkan sudah tidak mengandung gas lagi sehingga tekanan gas diabaikan. Selain itu, formula ini lebih efektif untuk pipa yang relatif sangat panjang dan mempunyai aliran turbulen. Perhitungan formula ini mengacu pada koefisien kekasaran permukaan dalam pipa (pipe roughness coefficient (C)), tergantung dari jenis pipa yang digunakan. Pipa salur yang digunakan pada proses penyaluran ini berjenis carbon steel dengan nilai C = 120.Formula Hazen-Williams5) yang digunakan untuk perhitungan penurunan tekanan (pressure drop) dapat dirumuskan sebagai berikut :

dimana :

P= pressure drop, PsiL= panjang pipa, ft

d = internal diameter pipa, inch

Q= laju alir, GPM C= pipe roughness coefficient (120 untuk pipa carbon steel)Nilai pipe roughness coefficient (C)9) tiap pipa berbeda-beda, tergantung dari jenis material penyusun dari pipa tersebut (Tabel III.1). TABEL III.3Nilai C Pada Variasi PipaJenis PipaKoefisien Kekasaran Pipa (C)

Unlined Cast or Ductile Iron100

Carbon Steel (Dry Systems)100

Carbon Steel (Wet Systems)120

Galvanized120

Cement Lined Cast or Ductile Iron140

Plastic (Listed)150

Copper Tube150

Stainless Steel150

Sumber : Amin, M.S.M, (1994), "Roughness Coefficient of Micro-irrigation Laterals", Universiti Pertanian Malaysia Press, Malaysia, page 93-1053.7.2. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Penyaluran Minyak

Selama penyaluran minyak, terdapat faktor-faktor yang dapat menyebabkan penurunan tekanan (pressure drop) di dalam pipa. Faktor -faktor yang mempengaruhi penyaluran minyak tersebut meliputi4):

1. Panjang pipa

Panjang pipa menjadi faktor yang mempengaruhi penyaluran minyak. Semakin panjang ukuran pipa maka semakin bertambah hambatan di dalam pipa tersebut.2. Diameter dalam pipa

Ukuran diameter dalam pipa mempengaruhi tekanan yang diperlukan untuk mengalirkan minyak. Kadang kala diameter dalam pipa dapat berkurang disebabkan adanya tumpukan parafin , scale , atau kotoran lainnya.3. Viskositas

Viskositas minyak pada temperatur tertentu akan meningkat seiring dengan jarak yang harus ditempuh menuju ke kilang unit pengolahan. Semakin jauh jaraknya maka temperatur minyak akan menurun dan viskositas minyak akan naik sehingga menghambat laju alir minyak dalam pipa. Viskositas yang meningkat akan menyebabkan kecepatan alir minyak akan menurun sehingga tekanan di dalam pipa pun ikut menurun.4. Kekasaran permukaanKekasaran dinding permukaan dalam pipa dapat mempengaruhi kecepatan aliran minyak yang terjadi di dalam pipa. Semakin kasar dinding permukaan pipa maka akan semakin besar hambatan di dalam pipa, kecepatan aliran akan menurun dan akhirnya akan menyebabkan penurunan tekanan di dalam pipa tersebut.5. Kandungan parafin dan komponen lainnya dalam minyak mentah yang dapat menimbulkan hambatan dalam pipa salur.6. Friction loss

Kondisi permukaan tanah yang tidak rata dan ditambah dengan penggunaan elbow akan menimbulkan friction loss.7. Vapor locking didalam pipa salur

Dalam proses penyaluran minyak mentah tersebut masih memiliki kandungan gas di dalam pipa salur dalam jumlah yang sedikit. Apabila minyak dalam pipa berada diatas buble point, dapat menyebabkan gas-gas terpisah.Apabila gas tersebut terakumulasi dalam jumlah yang banyak di dalam pipa dapat memungkinkan terjadinya vapor locking.Density yang menurun3.7.3. Penanggulangan Terhadap Pressure Drop

Dari penjelasan diatas tentang faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya pressure drop yaitu terjadinya hambatan didalam pipa yang mengganggu laju aliran fluida. Dalam hal ini proses pembersihan pipa oleh pengotor maupun faktor lainnya harus diatasi.Salah satu cara yang dilakukan yaitu aktifitas pembersihan internal bagian dalam pipa dari kotoran yang dianggap bisa menghambat laju aliran fluida dan merusak bagian dalam pipa, dan untuk mendeteksi ketebalan dan kebocoran pipa atau disebut dengan pigging pipe .

Gambar 3.12Pigging Pipe

Dalam proses pigging pipe dapat memisahkan secara fisis fluida berbeda yang mengalir dalam pipa, mendeteksi atau inspeksi dinding pipa seperti laju korosi, ketebalan sisa dinding pipa, perubahan bentuk atau lekuk-lekuk pipa, mencatat informasi yang berhubungan dengan pipeline ukuran dan posisi kerusakan.Jenis-jenis pig berupa :1. Foam PigPembersih awal pada konstruksi pipa yang baru selesai dikerjakan.

2. Biderectional PigMembersihkan kotoran-kotoran lunak, kerakkerak akibat gesekan atau kerak korosi dari dinding bagian dalam pipa penyalur.3. Inflatable Unisphere Pig

Membersihkan air kondesat didalam saluran pipa.

4. Scraper PigUntuk membersihkan kotoran yang agak keras, pengoperasiannya dilakukan setelah foam pig.

5. Brushes PigUntuk membersihkan kerak korosi dan partikel-partikel halus.

6. Intellegent PigUntuk melacak data yang ada pada seluruh dinding pipa setelah prosess pigging.

7. Calliper PigUntuk mengukur diameter pipa. EMBED PowerPoint.Slide.12

III-1