GLYCOL PLANT

WATER CONTENTProduced water• Free water dipisahkan dalam inlet separator dan scrubber• Vapor water, tercampur bersama ga yang keluar dari separator/scrubber• Kapasitas gas untuk ‘memegang’ air ini tergantung pada komposisi gas

(lihat appendix ‘A’• Gas yang sudah jenuh berisi uap air (saturaed), bila air ditambahkan

kedalmnya, air ini tidak bisa dipegang lagi oleh gas.• Pada saturated gas ini billa pressure dinaikkan atau temperature

diturunkan, kapasitas gas menahan air akan melemah dan beberapa air akan kondensasi (drop out)

• Titik ini disebut titik embun (dew point)

• Dew point adalah temperature dimana uap air didalam natural gas akan kondensasi (menjadi air yang cair)

• Dew point (pada suatu pressure) dipakai untuk mengukur kandungan air• Kalau air diambil dari gas, dew point nya turun.• Beda sebelum dan sesudah diambil airnya disebut ‘dew point depression’• Dew point depression dipakai untuk mengukur seberapa banyak air yang

diambil dari dalam gas.• Kesuksesan dehydration diukur dengan besarnya dew point depression.

Mengapa air diambil (di’dehydrate’)1. Mengurangi efisiensi pipe line (air yang terkondensasi akan mengurangi

luas aliran / diameter aliran)2. Air menyebabkan korosi, bil bertemu corrosive agent.3. Uap air bertemu dengan hydrocarbon dapat membentuk hydrate yang

dapat memblok pipe line4. Hydrate dapat terbentuk pada temperature 50 – 60⁰F pada pressure

1000 psig (lihat appendix ‘A’)5. Adanya air mengurangi BTU.

Prinsip dehydration• Setelah free water dipisah dari separator, konten air 25 – 100 lb/MMcf• Makinpanas gas dan makin rendah pressure, makin banyak konten air.• Aekitar 25 – n95 lb/MMcf harus dikeluarkan agar konten air dapat

memenuhi sales gas specification.• Yang paling baik dalam glycol plant adalah memakai TEG (lihat appendix

‘B’.

VESSELS DAN FLOWContactor Temperature• Terbaik adalah antara 80 – 110⁰F. Tapi dengan temperature 50 – 130⁰F

masih bisa mendapatkan hasil yang baik (gambar 22).• Gas yang panas mempunyai kapasitas memegang air yang lebih banyak

dibanding gas dingin.• Gas pada temperature ≥ 130⁰ F akan melepaskan air, kecuali ditahan

dengan tehnik stripper yang special dan mahal.• Pada temperature ≤ 50⁰F glycol mempunyai hygroscopicity (kemampuan

penyerapan air) yang lebih rendah dibanding glycol panas dan sehingga sukar menyerap air.

• Temperaure lean glycol masuk ke contactor harus maximum 20⁰F lebih panas dari temperature gas masuk contactor.

• Kondisi equillibrium antara glycol dan uap air didalam gas dipengaruhi oleh temperatur

• Bila glycol lebih dari 20⁰F diatas temperatur gas, glycol jadi memanaskan gas sehingga tidak gas tidak akan melepaskan air.

• Beda panas yang terlalu tinggi juga cenderung menyebabkan emulsi glycol dengan kontaminan yang mungkin ada didalam gas. Ini akan berakibat foaming yang besar dan glycol loss yang banyak.

Contactor Pressure• Dehydration yang baik dapat dicapai dengan pressure berapapun asal

pressurenya konstant.• Perubahan pressure yang cepat akan menambah kecepatan juga.• Bila perubahan kecepatan ini terjadi di contactor, liquid seal antara

downcommers dan trays dapat pecah dan terjadi gas channel. Gas akan menyapu glycol, glycol loss dan sebagian gas tidak terabsorpsi.

• Natural gas pada pressure rendah akan berisi uap air yang lebih banyak.• Saat menentukan ukuran dan troubleshooting contactor, operating

pressure harus menjadi pertimbangan penting.• Operating pressure jangan melewati MAWP (Appendix ‘A’).

Contactor Liquid level• Level di trays harus tetap bagus.• Bila trays bocor (gasket jelek dll), tidak menimbulkan problem sampai gas

flow rate ke contactor mencapai 20% atau kurang dari rated capacity.• Kalau glycol pump memakai pneumatic pump, level (dibagian bawah

tower) dikontrol oleh pompa.• Bila memakai electric driven pump levelnya dicontrol dengan control valve.• Control valvenya jangan yang type snap acting, pakai throttle type, agar

reboiler tidak mengalami slugging glycol.

Contactor flow rate• Didesign agar velocity tidak terlalu tinggi.• Terlalu tinggi kecepatan aliran, akan memecah glycol seal. Gas akan

menyapu glycol keatas.• Untuk suatu rate yang konstan, untuk mempertahankan suatu equivalent

volume, bila pressure tuurun pressure harus dinaikkan.• Maximum gas rate di contactor turun sebanding dengan turunnya

operating pressure.• Operating pressure turun, gas yang didehydrat juga turun.

Reboiler Temperature• Temretur di reboiler diset secukupnya asal gas yang dihasilkan sudah

memenuhi spec.• Temperatur hanya bisa ditentukan dengan ‘trial & error’• Namun umumnya untuk TEG, antara 350 – 375⁰F• TEG boiling temperature 546⁰F, tapi TEG mulai dekomposisi pada 404⁰F,

sehingga reboiler temperature jangan melewati 400⁰F

Reboiler Pressure• Hampir semua reboiler beroperasi pada pressure 4 dan 12 ounce.• Untuk mencegah emisi yang buruk, dipasang alat untuk kondensasi air

dan hydrocarbon cair (Volutile Organic Compound) unit.• VOC beroperasi pada pressure 5 psi.• Variasi pressure tidak punya efek pada dehydration, tapi reboiler yang

dibangun untuk atmospheris pressure tidak boleh melewati 5 psi• Pressure lebih dari 1 psi menimbulkan glycol loss.• Pressure lebih dari 5 psi biasanya berhubungan dengan air yang

berlebihan dalam glycol dan membuat kecepatan uap air dapat menyapu glycol keatas.

• Packing yang kotor juga menyebabkan kenaikan pressure.

Reboiler Liquid Level• Glycol level harus ditaruh diatas sumber panas dalam reboiler untuk

mencegah kerusakan pada heat tube.• Ada weir yang dipasang agar level ini bisa aman.

Reboiler Flow Rate• Tidak ada batas glycol flow rate melalui reboiler• Flow rate yang berlebihan melalui reboiler akan membuat retention time

terlalu singkat bagi glycol untuk di ‘regeration’• Maximum glycol flow rate melalui reboiler menyatu dengan design

dehydration unit secara keseluruhan.

Still Column Pressure• Sebagai bagian dari reboiler, reflux column beroperasi beberapa ounce

datas atmospheric pressure.• Sejauh uap yang keluar tidak terblok dan packing tidak buntu (kotor),

tidak akan ada overpressure• Reflux column didesign berdasar vapor pressure atau volume air yang

diharapkan didestilasi dalam hubunghannya dengan ekxpansi dan pembuangannya.

Still Column Temperature• Dipertahankan antara 350 – 400⁰F• Ini menjamin heat transfer (secara conveksi) ke ceramic packing di still

column.• Still column beropersi paling baik dengan vapor outlet temperature 215 –

225⁰F• Steam harus bisa keluar• Sesuai design, still column yang inletnya dibawah packed column,

beroperasi pada temperature yang lebih dingin.• Dengan packed pll ring, bisa beropersi pada temperature 185 – 195⁰F

Gas -Condensate-Glycol Separator (GSG Sep) temperature• Temperatur GCG separator harus beroperasi antara 100 – 150⁰F• Panas membantu pemisahan hydrocarbon dari glycol (flashing).• Terlalu banyak panas, biasanya temperature diatas 170⁰F, dapat

mengakibatkan kehilangan hydrocarbon ringan cair.

GCG Separator Level• Potensi kehilangan glycol, jika interface level glycol-condensate controller

kurang baik

GCG Separator Pressure• Tidak kritis, biasanya dikontrol antara 50 – 75 psi.• Ini untuk mempertahankan level.• Pressure yang lebih rendah, gas banyak keluar (flashing) dari glycol• Ingat, pressure terlalu rendah bisa berakibat glycol loss melalui carry over• Kalau pressure oleh flashing hydrocarbon tidak cukup, pressure di GCG

separator harus dipertahankan dengan gas blanket

Strainer & Filter Temperature• Temperature tidak mempengaruhi filtration.• Batasan temperatur adalah pada gasketnya.• Biasanya pabrik membatasi temperatur maximum 250⁰F

Strainer & Filter Pressure• Batasan pressurenya sesuai design rating keseluruhan.• Differential pressure pada sock filter (∆P) lebih kecil dari 15 psi• Differential pressure pada carbon filter : lebih kecil dari 1 – 3 psi.

GCG Separator Liquid Level• Maximum efficiency filter dan atrainer, filter filter harus penuh cairan.• Kadang tibul gas head di filter.• Untuk mencegah hal diatas, filter canister harus disambung dengan pipa

langsung dengan GCG Separator.• Glycol dump valve dipasang di glycol line downstream dari canister.• Kalau flow sudah dialirkan, gas harus di bleed off dari tiap filter.

Surge Tank (Accumulator) Temperature• Bila surge tank merupakan bagian integral dari reboiler vessel atau bila

surge tank ditaruh langsung downstream dari reboiler, temperature akan diatur oleh reboiler.

• Dalam hal diatas, surge tank temperature berkisar 5 – 50⁰F lebih dingin dari reboiler.

• Dalam hal memakai glycol powered pump dan storage merupakan vessel terpisah dengan internal heat exchanger atau bila heat exchanger terpisah dari unit, temperatur glycol keluar surge tank atau exchanger tidak boleh lebih dari 200⁰F. Ini untuk proteksi glycol pump (packing dll).

APA YANG HARUS DIRECORD1. Informasi design termasuk vessel specification, drawing dan flow sheet.2. Penggantian filter element (media), type dan frequency.3. Glycol usage (gallon / bulan)4. Chemical additives, type dan jumlah.5. Grafik produksi gas dan flow rate : puncak, terbawah dan rata-rata.6. Sales gas point dan water content, lb/MMcf7. Mechanical inapection : tyoe, magnitude, frequency, hasil.8. Glycol analysis : format, frequency, rekomendasi, hasil9. Corrosion coupon :hasil, MPY, frequency10. Operating cost.

GLYCOL CARE• Apakah plant beroperasi sesuai design, tetapi dew point masih tinggi.• Kontaminasi glycol.• Ambil sample dari surge tank atau glycol suction header ke pompa.• Check apakah :

- ada partukel halus hitam settling di sample (mungkin produk korosi)- kalau bau seperti pisang busuk, mungkin dekomposisi- kalau kental dan hitam, mungkin terkontaminasi dengan hydrocarbon

atau well treating chemical• Setiap 4 – 6 minggu ambil lean dan rich glycol sample untuk analisa

komplit …………………..bersambung……………

• Analisa menyangkut :- pH, water content, H-C conten, warna- besi, suspenden solids, residue- tendensi foam (stabilitas, berapa detik pecah,dan tinggi foam)- specific gravity- glycol composition

• Analisa ini diolae oleh operator, supervisor, engineer untuk menilai performance dan kondisi glycol.

CORROSION CONTROLPenyebab• Oxygen, ciri-ciri : kasar, tidak teratur, pitting dangkal• H2S , glycol bereaksi dengan H2S membentuk ‘gunk’ yang sangat korosif

(polimerize) --- sour corrosion. Tandanya : pitting yang dalam.• CO2, kalau ketemu air bisa menimbulkan sweet corrosion. Tanda : pitting

dalam area yang menyebar.

Daerah Terparah Kena Korosi• Still column reflux coil dan vent/fill connection pada surge tank; ini karena

konsentrasi uap air tinggi diatas dan adanya oxygen.

Corrosion control (monitoring)• Dengan memakai corrosion coupon.

Corrosion Prevention• Corrosion inhibitor di fase liquid dan vapor dalam unit dehydration• Pakai non-corrosive metal• Pertahankan kebersihan unit• Cegah terbentuknya acid akibat kontaminasi• Pertahankan pH diatas 6.0

Corrosion Inhibitor• Borax, sodium mercaptobenzothiazole , dan dipotassium phosphate.• Chemical diatas untuk proteksi fase liquid (semuanya alkali), tetapi pH

buffernya kurang bagus• Penggunaan amine :

- tidak dapat melapisi vessel secara sempurna- tetapi mempunyai kemampuan pH buffer yang baik.

APAKAH ADA PROBLEM DI PLANT?A. DEW POINT TINGGI1. Glycol circulation rate tidak efisien

- check glycol pump, mungkin ada gas lock- check bypass valve, lihat circulation rate

2. Konsentrasi tidak cukup- check reboiler temperature (350 – 400⁰F)- check glycol/glycol exchanger, mungkin ada kebocoran rich glycol ke lean glycol system- jalankan atau naikkan stripping gas (kalau ada)

3.Operating beada dengan design- check inlet separator & scrubber, tidak membuat system overload- naikkan absorber pressure- kurangi gas temperature jika mungkin- naikkan reboiler temperature, jika mungkin.

4. Low gas rate- turunkan system pressure- tutup sebagian bubble cup, jika mungkin- tambah coolingdi lean glycol, naikkan circulation rate- tukar absorber ke unit yang lebih kecil.

5. Kerusakan didalam absorber- Buka lobang inspeksi dan atau manway, check bagian bawah.

6. Kontaminasi glycol- ambil sample lean dan rich glycol dan analisa- check apakah ada kontaminasi, dekomposisi oleh panas atau oleh chemical

B. GLYCOL LOSS DARI CONTACTOR1. Karena foaming

- penyebab utama : ada kontaminasi, bersihkan system jika perlu- naikkan kapasitas filter- tambahkan antifoam (silican emulsion type)- kurangi pH yang terlalu tinggi untuk mencegah emulsification (pakai acetic acid)

2. Dalamnya tower kotor (plugging)3. Velocity terlalu tinggi

- kurangi gas rate- naikkan absorber pressure.

4. Glycol dingin (gas dingin). - naikkan temperatur gas

5. Kebocoran glycol- check (pressure test) glycol/glycol heat exchanger- check drain valve dll

6. Akumulasi dalam integral scrubber- check komunikasi antara chimney tray dan scrubber section- check kebocoran tray bawah dari chimney tray

7. Liquid seal di tray terhenti- kurangi gas flow rate yang lewat bawah tower- Biarkan glycol sirkulasi 5 menit, lalu kembalikan gas flow lewat bawah- bila tidak bisa mengurangi flow rate, naikkan circulation rate ke maximum untuk 2- 3 menit.

DARI REBOILER1. Problem di still column

- plugged atau fouled di still column packing (bersihkan/ganti packing)- Saturated glycol (butiran terbuang keatas still). Check reboiler temp.- vaporization : check reboiler temp., check reflux temp. → naikkan

glycol flow lewat reflux coil sehingga reflux temperature turun- Plugged atau fouled , glycol keluar dari downcommers atau heat exchanger.

2. Glycol relief valve jelek- ganti relief valve

3. Kebocoran- check drain valve- kebocoran di fire tube, terlihat asam hitam di stack- kebocoran di glycol shell (terlihat di insulation)- heat souce flange bocor.

GLYCOL LOSS DI GSG SEP.• Level control dan dump valve• Kebocoran pada piping• Ada foaming• Kebocoran di weir, oil bucket penuh

GLYCOL SELECTIONKeuntungan pemakaian glycol1. Mudah menyerap air (highly hygroscopic)2. Stabil terhadap panas dan chemical decomposition pada P & T yang

diperlukab dalam proses.3. Vapor pressure rendah, equillibrium loss lebih rendah di sales gas outlet

dan di regeneration4. Mudah diregenerasi5. Dalam kondisi normal tidak korosif (kecuali ada impurities di aliran gas,

tetapi dapat diatasi dengan inhibitor6. Cost tidak mahal dan banyak di pasaran.

Penyerapan air• Tergantung konsentrasi• Konsentrasi naik diiatas 99.5% kemampuan hygroscopis sangat dramatis.• Dengan 100⁰F, inlet gas temperature :

- dengan 99% TEG dew point depression bisa 85⁰F- dengan 99.8% TEG, dew point depression bisa 130⁰F- dengan 99.8% TEG, dew point depression bisa 145⁰F

• Untuk mencapai 99.0 – 99.9% reboiler temperature yang diperlukan 350-400⁰F. TEG degradasi pada 404⁰F

TEG versus EG dan DEG• TEG punya vapor pressure lebih rendah dari EG dan DEG.• EG dab DEG :

- terdegradasi pada 328⁰F- reboiler temperature max 325⁰F, konsentrasi tertinggi 97%- dengan temperatur tersebut dew point depression yang dicapai paling tinggi 60⁰F

INTERPRETASI ANALISA GLYCOL1. Besarnya pH• pH lebih kecil 7.0 bersifat acid• pH lebih besar 7.0 bersifat alkali (basa)• pH ideal 7 – 8.5. Ladang 6.0 – 9.0 masih diperbolehkan• pH mencapai 5.5% akan terjadi auto-oxydation, pH akan drop terus

walau tanpa pengaruh luar.• pH tinggi disebabkan :

- kontaminasi well treating chemical dlam aliran gas- overdosis pemakaian neutralizer untuk menaikkan pH.

………………………………………………………………………bersambung……………..

• Penyebab turunnya pH :- H2S,CO2, organic acid, karena oxydation atau thermal degradation- kebanyakan chlorides dalam glycol- well treating chemical dalam gas stream- thermal decomposition- oxydation didalam storage yang kurang baik

• pH bisa merupakan indikasi korosi :- pH = 6.0 corrosion rate 5.0 mpy- pH =5.0, corrosion rate 10 mpy- pH= 4.0, corrosion rate 20 mpy- setiap penurunan pH sebesar 1.0, corrosion rate berlipat dua.

• Foaming tendency akibat pH tinggi- terutama disebabkan oleh emulsi stabil dari H-C dan glycol

• Sludge dan residue build-up dapat timbul oleh pH tinggi dan rendah• Sludge menyebabkan abrasi, mengotori (menumpuk) di tray, dan

downcommers, still column packing dan heat exchanger.

2. Hydrocarbon• Hydrocarbon, compressor lube oils, corrosion inhibitors, dapat

menimbulkan emulsi yang parah dan menimbulkan foaming.• Ini bisa menyebabkan losses di contactor• Kalau decomposed secara thermal, bisa menimbulkan plugging• Light H-C bisa keluar dari flash separator• Heavy H-C harus di filter dengan carbon filter• Light H-C dalam glycol sample hanya boleh 1% by volme, sedangkan yang

larut (soluble) hanya boleh 1% by weght.

3. Water content• Kemurnian (purity, % glycol)• Kemurnian glycol harus minimal 98% dalam lean dan 94% atau lebih

dalam rich glycol• Selisih konsentrasi merupakan air yang diserap dari wet gas• Rich glycol haya boleh mengandung air 6%, lean glycol 2%• High water content di rich sample menandakan circulation rate rendah,

tetapi bisa juga karena :- carry over dari separator- konsentrasi jelek- komunikasi di heat exchanger- equipment terlalu kecil- onlet gas temperature terlalu panas

• High water content di lean sample menendakan low reboiler heat, atau bisa juga sebab berikut :- glycol circulation kebanyakan- equipment terlalu kecil- carry over dari separator- vapor communication antara reboiler dan surge tank- kebocoran si glycol/glycol exchanger- over refluxing di still column- inlet gas temperature terlalu tinggi

Note : check kandungan H-C, chlorides, iron, dan foaming untuk mengarahkab troubleshooting.

4. Suspended solids• Solids atau tarry H-C yang tetap ada dalam larutan glycol dengan ukuran

0.45 micron.• Mereka adalah hasil dari inlet separation yang jelek, corrosion, thermal

degradation• Angka suspended solids lebih besar dari 0.11% by weight, menandakan

sock filter jelek.• Sock filter umumnya bisa menahan partikel sampai 5 micron• Partikel lebih besar dari 5 micron menyebabkan foaming yang stabil• Kalau jumlah suspended solids besar, akan akumulasi didinding vessel.• Plugging contactor trays, heat exchanger, still column dan reboiler glycol

outlet• Ini biasa terjadi dalam system dengan pH rendah.

5. Residue• Menrupakan fungsi dari kontaminasi system• Glycol sample didestilasi, mengeluarkan light end H-C, air dan glycol• Residue menggambarkan kontaminasinya• Kontaminasi : total solids (suspended atau residual), garam dan heavy

hudrocarbon• Residue harus dipertahankan maximum 2% by weight.

6. Chlorides• Analisanya berwujud ppm atau mg/l• Umumnya NaCl, kadang-kadang CaCL2.• Mengendap di contactor tower karena free water ikut masuk ke

contactor• Akibatnya tibul kristal karena :

- konsentrasi tinggi- kena panas

• Akibat nya jika chlorides berlebihan :- plugging - foaming- pH rendah - hygroscopy menurun- glycol pump rusak

• Bila konsentrasi lebih besar dari 1000 ppm cenderung akan menstabilkan foaming., terjadi glycol loss

• Pengendapan garam dari glycol akan memulai pada konsentrasi 1200 -1500 ppm

• Kristalnya kecil dan tidak menimbulkan problem serius.• Diatas 2500 ppm, pengendapan langsung terjadi dan akan terjadi system

failure.

7. Iron (besi)• Akibat corrosion• Juga indukasi dari produced water carry out• Iron lebih besar dari 50 ppm, indikasi korosi.• Hadirnya oxygen adalah penyebabnya.

8. Foaming• Paling banyak menyumbang glycol loss.• Sukar diketahui tanpa analisa lab.• Hampir semuanya akibat kontaminasi.• Kontaminasi utama oleh H-C carry over dari inlet separator dan scrubber• Yang lain : chlorides, compressor lube oil, well treating chemical dan iron• Water content mempengaruhi foam karena emulsi dengan H-C.• Carbon filter dipakai untuk pencegahan• Foam inhibitor men’treat’ sympton bukan penyebab dan hanya untuk

sementara. Jika kontaminan tidak diambil, akan terjadi foaming lagi

Foam test• Bubbling dry air (udara kering dihebuskan) dengan rate 6 liter/menit

melelui graduated cylinder berisi 200 cc glycol sample sampai foam stabil terjadi pada ketinggian maximum.

• Liquid dan foam diukur. Dikurangi 200 ml, ini adalah tinggi foam.• Setelah tinggi maximum dicatat, udara kering dihentikan hembusannya

terhadap sample dan waktu untuk pecahnya foam dicatat dalam detik.• Tinggi dan satbilitas foam menentukan glycol loss. Range yang dibolehkan

- Heght/ml 20 ml – 30 ml- stability 16 - 5 detik

• Contoh : sample dengan tinggi 25 ml dan stability 10 detik ---- OK. sample dengan tinggi 30 ml dan stability 15 detik tendensi

foaming tinggi.

9. Specific gravity• Sg menggambarkan % weight• Dipakai untuk menentukan kemurnian• Sg : 1.126 – 1.128 pada 60⁰F ---- 99% TEG Sg : 1.124 – 1.126 pada 60⁰F ----- 97% TEG• Lean glycol yang diambil dari sample unit yang sedang operasi berkisar antara

1.118 – 1.121. Variasi ini adalah akibat adanya kontaminasi pada system.• Sg yang terlalu tinggi menandakan adanya kontaminasi solid atau additives yang Sg

nya lebih besar dari sg glycol dalam jumlah besar• Low sg mengindikasikan :

- TEG berisi EG dan DEG berlebih- terlalu banyak air dalam sample- terlalu banyak H-C dalam sample- thermal degradation pada glycol- oxydasi atau chemical degradation

10. Komposisi glycol• Biasanya industrial grade TEG 97% atau yang lebih tinggi yang

diperlukan untuk operasi glycol plant yang baik• Sebagai tambahan dari 97% TEG larutan bisa berisi EG dan DEG 1-7%

tapi tidak lebih dari 3%• Glycol degradation ditandai dengan perubahan glycol composition (EG

dan TEG berlebihan). Glycol pH akan rendah Glycol sample akan gelap dan baunya seperti pisang busuk• Chemical degradation ditandai dengan RG dan DEG yang berlebihan, pH

rendah, glycol mungkin tidak terlalu terlihat kotor.