Proses Pengolahan Gas Alam

Gas alam mentah mengandung sejumlah karbon dioksida, hidrogen

sulfida, dan uap air yang bervariasi. Adanya hidrogen sulfida dalam gas alam

untuk konsumsi rumah tangga tidak bisa ditoleransi karena sifat racunnya. Zat ini

juga menyebabkan karat pada peralatan logam. Karbon dioksida tidak diinginkan,

karena zat ini akan mengurangi nilai panas gas dan akan memadat pada tekanan

tinggi dan temperatur rendah yang dipakai pada pengangkutan gas alam. Untuk

mendapatkan gas manis atau gas alam kering, maka gas-gas asam harus diambil

dan uap air dikurangi. Sebagai tambahan, gas alam dengan sejumlah berarti

hidrokarbon berat harus diolah untuk mendapatkan cairan-cairan gas alamnya.

2.2.1    Proses Pengolahan Gas Alam Cair

Pencairan gas alam menjadi LNG/LPG bertujuan untuk memudahkan

dalam penyimpanan dan transportasi. Gas alam yang diolah di kilang LNG/LPG.

Proses awal yaitu Process Train adalah unit pengolahan gas alam hingga

menjadi LNG serta produk-produk lainnya (pencairan fraksi berat dari gas alam).

Dalam pengolahan gas alam di process train dilakukan proses  pemurnian,

pemisahan H2O dan Hg, serta pendinginan dan penurunan tekanan secara

bertahap hingga hasil akhir proses berupa LNG. Terdiri beberapa tahapan yaitu:

Plant 1 - Gas Purification 

Proses di Plant 1 adalah pemurnian gas dengan pemisahan kandungan

CO2 (Karbon Dioksida) dari gas alam. Kandungan CO2 tersebut harus dipisahkan

agar tidak mengganggu proses selanjutnya. Pemisahan CO2 dilakukan dengan

proses absorbsi larutan Mono Ethanol Amine (MEA), yang sekarang diganti

dengan Methyl De Ethanol Amine (MDEA)  produksi Ucarsol. Proses ini dapat

mengurangi CO2 sampai di bawah 50 ppm dari aliran gas alam. Batas maksimum

kandungan CO2 pada proses selanjutnya adalah 50 ppm.

Plant 2 - Gas Dehydration And Mercury Removal

Selain CO2, gas alam juga mengandung uap air (H2O) dan Mercury (Hg)

yang akan menghambat proses pencairan pada suhu rendah. Pada Plant 2,

kandungan H2O dan Hg dipisahkan dari gas alam. Kandungan H2O pada gas alam

tersebut akan menjadi padat dan akan menghambat pada proses pendinginan gas

alam selanjutnya karena dapat menyumbat pipa dan alat lainnya saat mengalami

pembekuan, serta untuk mengurangi masalah karat dan mencegah terbentuknya

hidrat. Hidrat adalah senyawa padat berwarna putih yang terbentuk dari reaksi

kimia-fisik antara hidrokarbon dan air pada tekanan tinggi dan temperatur rendah

yang digunakan untuk mengangkut gas alam melalui jalur pipa. Hidrat

mengurangi efisiensi jalur pipa. Untuk mencegah pembentukan hidrat, gas alam

bisa diolah dengan glikol, yang melarutkan air secara efisien. Etilena glikol (EG),

dietilena glikol (DEG), dan trietilena glikol (TEG) merupakan contoh pelarut

untuk pengambilan air. Trietilena glikol (TEG) lebih baik jika dipakai pada proses

fasa-uap karena tekanan uapnya yang rendah, yang mengakibatkan sedikit saja

kehilangan glikol. Absorber TEG normalnya berisi 6 hingga 12 nampan (tray)

bubble-cap untuk melakukan proses absorpsi air.

            Cara lain untuk menghilangkan hidrat gas alam adalah dengan

menyuntikkan metanol ke dalam jalur gas untuk menurunkan temperatur

pembentukan hidrat hingga di bawah temperatur atmosfer. Air juga bisa dikurangi

atau diambil dari gas alam dengan memakai adsorben padat seperti saringan

molekular atau gel silika.

Pemisahan kandungan H2O (Gas Dehydration) dilakukan dengan cara

absorbsi menggunakan molecullar sieve hingga kandungan H2O maksimum 0,5

ppm. Kandungan mercury (Hg) pada gas alam tersebut jika terkena peralatan yang

terbuat dari aluminium akan terbentuk amalgam. Sedangkan tube pada Main Heat

Exchanger 5E-1 yang merupakan alat pendingin dan pencairan utama untuk

memproduksi LNG adalah terbuat dari aluminium. Pemisahan kandungan Hg

(Mercury Removal) dilakukan dengan cara absorbsi menggunakan adsorben. Bed

Mercury Removal yang berisi Sulfur Impregnated Activated Charcoal dimana

merkuri akan bereaksi membentuk senyawa HgS, hingga kandungan Hg

maksimum 0,1 ppm.

Plant 3 - Fractination 

Sebelum gas alam didinginkan dan dicairkan pada Main Heat Exchanger

5E-1 pada suhu yang sangat rendah hingga menjadi LNG, proses  pemisahan

(fractination) gas alam dari fraksi-fraksi berat (C2, C3, ..., dst) perlu dilakukan.

Proses fraksinasi tersebut dilakukan di Plant 3. Pemisahan gas alam dari fraksi

beratnya dilakukan pada Scrub Column 3C-1. Setelah dipisahkan dari fraksi

beratnya, gas alam didinginkan terlebih dahulu hingga temperatur sekitar -50°C

dan selanjutnya diproses di Plant 5 untuk didinginkan lebih lanjut dan dicairkan.

Sedangkan fraksi beratnya dipisahkan lagi sesuai dengan titik didihnya dengan

beberapa alat (Deethanizer, Deprophanizer dan Debuthanizer) untuk mendapatkan

prophane, buthane dan condensate.

Plant 4 - Refrigeration

Selain penurunan tekanan, proses pencairan gas alam dilakukan dengan

menggunakan sistem pendingin bertingkat. Bahan pendingin yang digunakan:

Propane dan Multi Component Refrigerant (MCR). MCR adalah campuran

Nitrogen, Methane, Ethane, Prophane dan Buthane yang digunakan untuk

pendinginan akhir dalam proses pembuatan LNG. Plant 4 menyediakan pendingin

Prophane dan MCR. Baik prophane maupun MCR sebagai pendingin diperoleh

dari hasil sampingan pengolahan LNG.

Siklus Pendingin Prophane

Cairan prophane akan berubah fase menjadi gas prophane setelah

temperaturnya naik karena dipakai mendinginkan gas alam maupun MCR. Sesuai

dengan kebutuhan pendinginan bertingkat pada proses pengolahan LNG, kondisi

cairan  prophane yang dipakai pendinginan ada 3 tingkat untuk MCR dan 3

tingkat untuk gas alam. Gas prophane setelah dipakai untuk pendinginan

dikompresikan oleh Prophane Recycle Compresor 4K-1 untuk menaikkan

tekanannya, kemudian didinginkan oleh air laut, dan selanjutnya dicairkan dengan

cara penurunan tekanan. Demikian siklus pendingin propane diperoleh.

Siklus Pendingin MCR

Cairan MCR berubah fase menjadi gas MCR dengan kenaikan temperatur karena

dipakai pendinginan gas alam pada Main Heat Exchanger 5E-1. Gas MCR

tersebut dikompresikan secara seri oleh MCR First Stage Compresor 4K-2 dan

MCR Second Stage Compressor 4K-3 untuk menaikkan tekanannya. Pendinginan

dengan air laut dilakukan pada interstage 4K-2 dan 4K-3 serta pada discharge 4K-

3.

Plant 5 - Liquefaction 

 Pada Plant 5 dilakukan pendinginan dan pencairan gas alam setelah gas alam

mengalami pemurnian dari CO2, pengeringan dari kandungan H2O,  pemisahan

Hg serta pemisahan dari fraksi beratnya dan pendinginan bertahap oleh  prophane.

Gas alam menjadi cair setelah keluar dari Main Heat Exchanger 5E-1 dan

peralatan lainnya selanjutnya ditransfer ke storage tank.

Diagram Alur dari Sebuah Proses Pengolahan Gas Alam

Aliran blok diagram di atas adalah konfigurasi umum untuk pengolahan

gas alam mentah dari non-associated gas well dan bagaimana gas alam mentah

diolah menjadi gas jual kepadaend user atau pasar. Hasil pengolahan gas alam

mentah dapat berupa :

1.         Gas alam kondensat

2.         Sulfur

3.         Etana

4.         Gas alam cair (NGL): propana, butana dan C5 + (istilah yang umum digunakan

untuk pentana ditambah dengan molekul hidrokarbon yang lebih tinggi)

Proses yang dijelaskan pada diagram di atas:

1.         Gas alam mentah berasal dari beberapa sumur yang berdekatan,

dikumpulkan dan proses pengolahan pertama yang terjadi adalah proses

menghilangkan kandungan air dan gas alam kondensat. Hasil kondensasi biasanya

dialirkan kilang minyak dan air dibuang sebagaiwaste water.

2.         Gas alam mentah kemudian dialirkan ke pabrik pengolahan di mana

pemurnian awal biasanya menghilangkan kandungan asam (H2S dan CO2).

Proses yang dipakai pada umumnya adalah Amine Treating yang biasa

disebut Amine Plant.

3.         Proses berikutnya adalah untuk menghilangkan uap air dengan

menggunakan  proses penyerapan dalam trietilen glikol cair (TEG).

4.         Proses berikutnya adalah untuk mengubah menjadi fase gas alam cair

(NGL) yang merupakan proses paling kompleks dan menggunakan pabrik

pengolahan gas modern.

2.2.2    Pengolahan Gas Asam

Gas-gas asam dapat dikurangi atau diambil dengan satu atau beberapa cara

berikut:

1.      Absorpsi fisik dengan memakai pelarut absorpsi selektif.

Proses komersial penting yang digunakan adalah proses Selexol, Sulfinol,

dan Rectisol. Pada proses-proses ini, tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara gas

asam dan pelarutnya. Pelarutnya, atau absorben, adalah cairan yang selektif

menyerap gas-gas asam tetapi membiarkan hidrokarbonnya. Sebagai contoh, pada

proses Selexol, pelarutnya adalah dimetil eter dari polietilena glikol. Gas alam

mentah dilewatkan berlawanan arah melalui pelarut yang mengalir ke bawah.

Ketika pelarut menjadi jenuh dengan gas-gas asam, tekanannya diturunkan,

sehingga hidrogen sulfida dan karbon dioksida dilepaskan kembali. Pelarutnya

kemudian didaur ulang ke menara absorpsi.

           

Gambar memperlihatkan proses Selexol

Proses Selexol untuk pengambilan gas asam: (1) absorber, (2) drum

flash, (3) kompresor, (4) drum tekanan-rendah, (5) stripper, (6) pendingin.

2.      Adsorpsi fisik dengan memakai adsorben padat.

Pada proses ini, suatu padatan digunakan dengan luas permukaan besar.

Saringan molekular (zeolita) banyak dipakai karena bisa menyerap sejumlah besar

gas. Biasanya, lebih dari satu unggun adsorpsi dipakai untuk operasi sinambung.

Satu unggun digunakan sedangkan yang lainnya diregenerasi. Regenerasi

dilakukan dengan melewatkan bahan bakar panas melewati unggun.

Saringan molekular hanya bisa bersaing jika jumlah hidrogen sulfida dan

karbon disulfidanya rendah. Saringan molekular juga bisa menyerap air, bukan

hanya gas asam.

3.      Absorpsi kimia (Chemisorption) dengan memakai pelarut (suatu bahan

kimia) yang bisa bereaksi reversibel dengan gas-gas asam.

Proses ini dikenal akan kemampuannya yang tinggi dalam menyerap

sejumlah besar gas-gas asam. Proses ini memakai larutan basa yang relatif lemah,

seperti monoetanolamina. Gas asam akan membentuk ikatan lemah dengan basa

ini yang kemudian bisa mudah diregenerasi. Mono- dan dietanolamina sering

digunakan pada proses ini. Konsentrasi amina biasanya pada rentang 15 dan 30%.

Gas alam dilewatkan melalui larutan amina sehingga membentuk sulfida,

karbonat, dan bikarbonat. Dietanolamina adalah pelarut yang lebih disukai karena

laju karatnya rendah, kemungkinan hilangnya amina lebih kecil, memerlukan

utilitas lebih sedikit, dan memerlukan dietanolamina tambahan yang minimal.4

Dietanolamina juga bereaksi reversibel dengan 75% karbonil sulfida (COS),

sedangkan mono- bereaksi irreversibel dengan 95% COS serta membentuk

produk penguraian yang mesti dibuang. Diglikolamina (DGA), adalah pelarut

amina lain yang digunakan dalam proses Econamina (Gbr. 1-2).4 Absorpsi gas-

gas asam terjadi dalam absorber yang berisi larutan DGA aqueous, dan larutan

panas yang kaya (jenuh dengan gas asam) dipompakan ke regenerator. Larutan

diglikolamina memiliki titik beku yang rendah, sehingga cocok untuk digunakan

di daerah beriklim dingin. Larutan basa kuat merupakan pelarut gas-gas asam

yang efektif. Namun, larutan ini biasanya tidak dipakai untuk pengolahan gas

alam volume besar karena gas-gas asam ini membentuk garam stabil, yang tidak

gampang diregenerasi. Sebagai contoh, karbon dioksida dan hidrogen sulfida

bereaksi dengan larutan natrium hidroksida aqueous menghasilkan natrium

karbonat dan natrium sulfida.

Namun, larutan basa kuat bisa digunakan untuk mengambil merkaptan dari

aliran gas dan cairan. Sebagai contoh, pada Proses Merox, pelarut kaustik yang

mengandung katalis seperti kobalt, yang dapat merubah merkaptan menjadi

disulfida yang tak terlarut dalam kaustik, dipakai untuk aliran yang kaya

merkaptan setelah pengambilan H2S. Udara dipakai untuk mengoksidasi

merkaptan menjadi disulfida. Larutan kaustik kemudian didaur-ulang untuk

regenerasi.

2.3       Produk Gas Alam

1.        LNG (Liquefied Natural Gas)

LNG atau gas alam adalah gas hasil ekstraksi yang telah dipisahkan dari

kandungan metananya, komponen utamanya yaitu metana (CH4).

2.        LPG (Liquefied Petrolium Gas)

LPG (Liquefied Petrolium Gas) atau gas minyak bumi yang dicairkan

adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam,

komponen utamanya yaitu propana (C3H8) dan butana (C4H10).

3.        Dan lain sebagainya seperti: CNG, HSD, MFO, IFO

CNG (Compressed Natural Gas) atau gas alam terkompresi adalah

alternatif bahan bakar selain bensin atau solar, komponen utamanya yaitu metana

(CH4).

2.4       Peyimpanan dan Transportasi Gas Alam

            Pada dasarnya sistem transportasi gas alam meliputi:

1.        Transportasi melalui pipa salur.

2.        Transportasi dalam bentuk LNG (Liquefied Natural Gas) dengan kapal tanker

LNG untuk pengangkutan jarak jauh.

3.        Transportasi dalam bentuk CNG (Compressed Natural Gas), di daratan dengan

road tanker sedangkan di laut dengan kapal tanker CNG, untuk pengangkutan

jarak dekat dan menengah (antar pulau).