Perhitungan Nilai Panas, Densitas Perhitungan Nilai Panas, Densitas Relatif dan Faktor Kompresibitas untuk Relatif dan Faktor Kompresibitas untuk

Campuran Gas Bumi dari Hasil Campuran Gas Bumi dari Hasil Komposisi GasKomposisi Gas

OlehOleh

Nofrizal,S.SiNofrizal,S.Si

Sifat-Sifat Fisika Gas BumiSifat-Sifat Fisika Gas Bumi

Net Heating Value dan Gross Heating Value Net Heating Value dan Gross Heating Value

( NHV dan GHV )( NHV dan GHV ) Faktor Kompresibilitas ( Z )Faktor Kompresibilitas ( Z )

• Specific Gravity ( SG )Specific Gravity ( SG )

• Wobbe IndeksWobbe Indeks

Nilai KalorNilai Kalor

Nilai kalor Nilai kalor (Heating Value)(Heating Value) adalah jumlah adalah jumlah panas yang dihasilkan oleh reaksi pembakaran panas yang dihasilkan oleh reaksi pembakaran suatu bahan pada suhu dan tekanan suatu bahan pada suhu dan tekanan tertentu .tertentu .

Nilai kalor gas bumi biasanya diukur dalam Nilai kalor gas bumi biasanya diukur dalam British Thermal Unit (BTU). Satu BTU adalah British Thermal Unit (BTU). Satu BTU adalah jumlah panas yang diperlukan untuk jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 1 pound air 1menaikkan 1 pound air 1 F pada permukaan F pada permukaan air laut. air laut.

Kandungan BTU suatu gas bumi bervariasi Kandungan BTU suatu gas bumi bervariasi sesuai dengan komposisi gas bumi berasal.sesuai dengan komposisi gas bumi berasal.

Spesifik GravitiSpesifik Graviti Specific gravitySpecific gravity gas didefinisikan sebagi gas didefinisikan sebagi

perbandingan berat molekul gas terhadap udara, perbandingan berat molekul gas terhadap udara, atau perbandingan antara konstanta gas tertentu atau perbandingan antara konstanta gas tertentu terhadap konstanta udara.terhadap konstanta udara.Specific gravity Specific gravity merupakan faktor yang penting dalam merupakan faktor yang penting dalam pengukuran gas. pengukuran gas.

Nilai specific gravity dapat digunakan untuk Nilai specific gravity dapat digunakan untuk menentukan laju aliran suatu gas. menentukan laju aliran suatu gas.

Laju aliran berbanding terbalik dengan specific Laju aliran berbanding terbalik dengan specific gravity, artinya semakin besar specific gravity gravity, artinya semakin besar specific gravity suatu gas, maka akan semakin kecil laju suatu gas, maka akan semakin kecil laju alirannya. alirannya.

Faktor KompresibilitasFaktor Kompresibilitas Faktor Kompresibilitas Gas Bumi adalah perbandingan Faktor Kompresibilitas Gas Bumi adalah perbandingan

densitas gas ideal dengan densitas gas bumi pada suhu dan densitas gas ideal dengan densitas gas bumi pada suhu dan tekanan tertentu. tekanan tertentu.

Besaran ini berguna untuk mengetahui seberapa jauh Besaran ini berguna untuk mengetahui seberapa jauh penyimpangan sifat suatu gas terhadap gas ideal. penyimpangan sifat suatu gas terhadap gas ideal.

Faktor kompresibilitas Gas ini sangat berkaitan erat dengan Faktor kompresibilitas Gas ini sangat berkaitan erat dengan unsur volume, tekanan dan suhu. Hal ini dapat dilihat dari unsur volume, tekanan dan suhu. Hal ini dapat dilihat dari persamaan untuk hukum gas ideal seperti pada persamaan persamaan untuk hukum gas ideal seperti pada persamaan (a), sedangkan untuk gas non ideal berlaku persamaan (b).(a), sedangkan untuk gas non ideal berlaku persamaan (b).

P V = n R T (a)P V = n R T (a)P V = Z n R T (b)P V = Z n R T (b)

Tahapan PerhitunganTahapan Perhitungan

Menghitung Konsentrasi dari Menghitung Konsentrasi dari campuran gas Bumicampuran gas Bumi

KromatogramKromatogram

Perhitungan Konsentrasi KomponenPerhitungan Konsentrasi Komponen Percontoh Gas Bumi Percontoh Gas Bumi

Persamaan DasarPersamaan Dasar Heating Value Heating Value

Hvid (dry) = xHvid (dry) = x11HvHv11idid + x + x22HvHv22

idid + ….+ + ….+ xxnnHvHvnnidid

= = x xiiHvHvii

idid (1) (1)

HvHvid id (sat) = (1-x(sat) = (1-xw w )Hv)Hvidid (dry) (2) (dry) (2)

HvHvid id adalah gross heating value per volume pada suhu adalah gross heating value per volume pada suhu dan tekanan atmosfir(ideal heating value)dan tekanan atmosfir(ideal heating value)

id = gas idealid = gas ideal dry = dry gasdry = dry gas sat = gas saturated with watersat = gas saturated with water xxii = fraksi mol = fraksi mol n = jumlah komponen ( tidak termasuk air)n = jumlah komponen ( tidak termasuk air) xxw w = fraksi mol air dalam gas = fraksi mol air dalam gas

untuk menghitung xuntuk menghitung xww digunakan digunakan rumusrumus

xxww = P = Pww sat sat / P/ Pb b

dimana Pdimana Pww satsat adalah tekanan uap adalah tekanan uap air pada suhu standar dan Pair pada suhu standar dan Pbb tekanan standar. tekanan standar.

Pw sat = 0.25636Pw sat = 0.25636 Pb = 14.696Pb = 14.696

Nilai (1-xw ) pada suhu 60 Nilai (1-xw ) pada suhu 60 F, Tekanan 0.25636 Psia.F, Tekanan 0.25636 Psia.

Pb (psia) 1-xw

14.500 0.9823

14.696 0.9826

14.730 0.9826

15.025 0.9829

Rumus Relatif DensityRumus Relatif Density

GGidid (dry) = x (dry) = x11GG11id id + x + x22GG22

idid + ….+ x + ….+ xnnGGnnidid

= = x xiiGGiiid id (1) (1)

GGidid = Relatif Density gas ideal = Relatif Density gas ideal

XXii = Fraksi mol komponen i = Fraksi mol komponen i

Compressility FactorCompressility Factor

Z = 1 - PZ = 1 - Pbb [ [ x xiibbii ] ]22

Z= Compressibility FactorZ= Compressibility Factor

PPbb = = Tekanan Standar (14.696 psia)Tekanan Standar (14.696 psia)

Xi = Fraksi Mol komponen IXi = Fraksi Mol komponen I

bi = Summatioin Faktorbi = Summatioin Faktor

Perhitungan Heating ValuePerhitungan Heating Value(GHV)(GHV)

Senyawa KonsentrasiRata2 Konsentrasi

Id GHV (Btu/Ft3)

Id GHV (Btu/lb) GHV (Btu/ft3) GHV(Btu/lb)

C1 95 0.95 1010 23891 959.5 22696.45

C2 1 0.01 1769.7 22333 17.697 223.33

C3 1 0.01 2516.1 21653 25.161 216.53

iC4 0.1 0.001 3251.9 21323 3.2519 21.232

nC4 0.1 0.001 3262.3 21300 16.3115 106.5

iC5 0.5 0.005 4000.9 21043 20.0045 105.215

nC5 0.5 0.005 4008.9 21085 20.0445 105.425

C6+ 0.5 0.005 5129 20943 20.0445 0

Nitogen 0.31 0.0031 0 0 0

CO2 1.09 0.0109 0 0 0

  100 1 24575.7 173571 1061.97 23474.68

Perhitungan Heating ValuePerhitungan Heating Value(NHV)(NHV)

Komponen

Konsentrasi

Rata2 Konsentrasi

Id NHV (Btu/Ft3)

Id NHV (Btu/lb)

NHV (Btu/ft3) NHV(Btu/lb)

C1 95 0.95 909.4 21511 863.93 20435.45

C2 1 0.01 1618.7 20429 16.187 204.29

C3 1 0.01 2314.9 19922 23.149 199.22

iC4 0.1 0.001 3000.4 19590 3.0004 19.59

nC4 0.1 0.001 3010.4 19658 15.052 98.29

iC5 0.5 0.005 3699 19456 18.495 97.28

nC5 0.5 0.005 3703.9 19481 18.5195 97.405

C6+ 0.5 0.005 4403.9 19393 0 0

Nitogen 0.31 0.0031 0 0 0 0

CO2 1.09 0.0109 0 0 0 0

  100 1 958.3329 21151.53

- Dari hasil Perhitungan didapatkan:Dari hasil Perhitungan didapatkan:

Nilai GHV= 1061.97 Btu/ft3Nilai GHV= 1061.97 Btu/ft3

atau 23474 Btu/lbatau 23474 Btu/lb

Nilai NHV= 958.3329 Btu/ft3Nilai NHV= 958.3329 Btu/ft3

atau 21151 Btu/lbatau 21151 Btu/lb

Contoh Perhitungan Specific Grafity GasContoh Perhitungan Specific Grafity Gas

Komponen Konsentrasi Rata-rata Id.Rel.Den SG Komponen

    Konsentrasi    

C1 81.9162 0.819162 0.55392 0.453750215

C2 2.6113 0.026113 1.0382 0.027110517

C3 1.792 0.01792 1.5226 0.027284992

I-C4 0.3798 0.003798 2.0068 0.007621826

n-C4 0.3885 0.003885 2.0068 0.007796418

I-C5 0.1526 0.001526 2.4912 0.003801571

n-C5 0.0822 0.000822 2.4912 0.002047766

n-Hexane 0.2233 0.002233 2.9755 0.006644292

Nitrogen 3.2439 0.032439 0.96723 0.031375974

CO2 9.2102 0.092102 1.5196 0.139958199

        0.70739177

Faktor Kompressibilitas (Z)Faktor Kompressibilitas (Z)

Komponen

Konsentrasi

rata2 konsentrasi(xi)

Id summation factor (bi)

Summation Factor(Xibi)

C1 83.02 0.8302 0.0116 0.00963032

C2 7.45 0.0745 0.0239 0.00178055

C3 4.39 0.0439 0.0344 0.00151016

iC3 0.83 0.0083 0.0458 0.00038014

nC3 1.08 0.0108 0.0478 0.00051624

iC5 0.31 0.0031 0.0581 0.00018011

nC5 0.25 0.0025 0.0631 0.00015775

C6+ 0.3 0.003 0.0802 0.0002406

Nitrogen 0.32 0.0032 0.0044 0.00001408

CO2 2.05 0.0205 0.0197 0.00040385

100 1 0.389 0.0148138

Z=0.996774982 Z=1-(sum fac)Z=1-(sum fac)22 x14.7 x14.7