SIMULASI OPTIMASI REGENERASI AMINE MENAMBAHKAN FLASH TANK DAN REBOILER DI CO2 REMOVAL PLANT

PT REKAYASA INDUSTRI – PERTAMINA EP FIELD SUBANG

Amine Regeneration Optimization Simulation by Adding Flash Tank and Reboiler in CO2 Removal Plant PT Rekayasa Industri

Pertamina EP Field Subang

TUGAS AKHIR

Oleh :

Vera Marsella (091411028)

Yulia Maharani (091411032)

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SIMULASI OPTIMASI REGENERASI AMINE MENAMBAHKAN FLASH TANK DAN REBOILER DI CO2 REMOVAL PLANT

PT REKAYASA INDUSTRI - PERTAMINA EP FIELD SUBANG

Amine Regeneration Optimization Simulation by Adding Flash Tank and Reboiler in CO2 Removal Plant PT Rekayasa Industri

Pertamina EP Field Subang

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan

Program studi Diploma III Teknik Kimia

Oleh :

Vera Marsella (091411028)

Yulia Maharani (091411032)

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JULI 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii

ABSTRAK

Proses sweetening gas yang dilakukan di CO2 Removal Subang menggunakan metode absorpsi. Selain proses absorsi juga dilakukan proses regenerasi aMDEA sebagai absorben yang akan diumpankan kembali ke kolom Absorber. Produk atas dari Absorber adalah gas yang miskin CO2 (sweet gas), sedangkan produk bawah Absorber adalah aMDEA yang kaya CO2 (rich amine). Dalam sistem regenerasi ini dilakukan proses pelepasan CO2 dan hidrokarbon yang terbawa aliran rich amine di Low Pressure Flash (LP Flash). Proses regenerasi mengunakan LP Flash menghasilkan semi lean amine dengan kandungan CO2 sebesar 4,8% mol. Kandungan CO2 di aliran lean amine dapat menurunkan kemampuan aMDEA dalam menyerap CO2 di kolom Absorber. Maka dilakukan penelitian menggunakan simulasi Aspen HYSYS 7.1 untuk mengoptimumkan proses regenerasi amine dengan menambahkan Flash Tank dan Reboiler. Pada simulasi ini diasumsikan tidak terjadi kehilangan panas pada sistem operasi. Dua simulasi optimasi yang dilakukan yaitu penambahan Flash Tank tanpa mengganti unit pemanas untuk simulasi pertama. Kemudian untuk simulasi kedua yaitu penambahan Flash Tank dan Reboiler. Penelitian ini diharapkan dapat menurunkan laju molar CO2 di aliran lean amine dan dapat diketahui kebutuhan steam yang lebih hemat antara penggunaan Rich Solution Heater dengan Reboiler. Hasil dari simulasi penelitian ini adalah penambahan Flash Tank terbukti dapat mengurangi kandungan hidrokarbon yang terbawa di aliran rich amine dengan persentase penurunan metana sebesar 99,98%. Dapat pula disimpulkan simulasi yang paling optimum untuk proses regenerasi amine adalah penambahan Flash Tank tanpa mengganti unit pemanas dengan Reboiler. Hal ini berdasarkan persentase penurunan CO2 di aliran lean amine yang lebih besar yaitu 39,12%, lebih besar dari simulasi kedua (36,35%) dan kebutuhan steam yang lebih hemat sebesar 1760 kg/jam (1,26% lebih rendah dari simulasi kedua).

Kata kunci : CO2 Removal, Optimasi Regenerasi Amine, Flash Tank, Reboiler

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

ABSTRACT

CO2 Removal Plant in Subang use absorbtion method in gas sweetening process. Beside the absorbtion process there is also regeneration process of aMDEA absorbent that will be reused in absorber column. Top product of Absorber column is sweet gas which contain less CO2 while bottom product is rich amine which contain rich CO2. The regeneration system performed by releasing of CO2 and hydrocarbon carried in rich amine stream at Low Pressure Flash (LP Flash). LP Flash produce semi lean amine with CO2 contain of 4,8% mol. CO contain in lean amine stream can decrease aMDEA ability for absorbing CO2 in Absorber column. Therefore this research aims to optimaze amine regeneration. This process by adding Flash Tank and Reboiler using software Aspen HYSYS 7.1. In this simulation that was no heat loss in operation system. There were to simulation conducted in this research. In first optimation simulation Flash Tank was added without replacement of heating unit. In second optimation simulation Flash Tank and Reboiler was added. From this research it was expected a decline CO2 molar flow rate in lean amine, reduction of steam consumtion between Rich Solution Heater and Reboiler. Results of the simulation that the addition of Flash Tank unit can reduce the hydrocarbon contain in rich amine stream with methana decrease percentage of 99,98%. The most optimum simulation for the regeneration of amine was found is the addition of Flash Tank without replacement the heating unit with Reboiler. The conculation based on the percentage reduction of molar flow CO2 in the lean amine stream of 39,12% which was greater than second simulation (36,35%) and steam consumtion was 1760 kg/hour (1,26% lower than second simulation).

Key Words : CO2 Removal, Optimation of Amine Regeneration, Flash Tank, Reboiler

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas kuasa

dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir di

PT Rekayasa Industri CO2 Removal Plant Subang dengan lancar dan sesuai

dengan waktu yang ditetapkan.

Adapun dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan

dukungan dari banyak pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih, kepada :

1. Ir. Bambang Soeswanto, M.T, selaku pembimbing kampus I yang telah memberikan banyak ilmu dan motivasi

2. Saripudin, S.T.,M.T, selaku pembimbing kampus II yang juga telah banyak memberikan masukan dan kritikan yang membangun

3. Angga Munggaran, S.T selaku Process Engineer sekaligus pembimbing lapangan yang telah banyak membimbing dan membantu penulisan

4. Mas Noval dan seluruh karyawan PT Rekayasa Industri yang telah banyak membantu dalam pengambilan data Tugas Akhir

5. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

6. Rispiandi, S.T.,M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia Prodi Teknik Kimia

7. Ir. Sigit Prayudi, M.BA selaku Plant Manager dari pabrik CO2 Removal Subang

8. Orangtua dan keluarga tercinta yang telah mendukung dan senantiasa mendoakan penulis

9. Teman-teman Jurusan Teknik Kimia POLBAN angkatan 2009 10. Seluruh pihak yang telah membantu pelaksanaan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam laporan Tugas Akhir.

Maka dari itu, penulis mengharapkan saran dan kritik membangun dari semua

pihak demi tercapainya laporan Tugas Akhir yang lebih baik.

Bandung, Juli 2012

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv

Daftar Isi

Judul Penelitian

Lembar Pengesahan

Curiculum Vitae

Lembar Persembahan

Kata Pengantar ...................................................................... i

Abstrak ............................................................................... ii

Abstract ............................................................................ iii

Daftar Isi ........................................................................... iv

Daftar Tabel ................................................................................ vii

Daftar Gambar ............................................................................. viii

Daftar Lampiran .............................................................................. x

Bab I. Pendahuluan ........................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1

1.2 Maksud dan Tujuan ......................................................................... 2

1.3 Ruang Lingkup ........................................................................ 3

1.4 Tahap Penelitian ........................................................................... 4

1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................... 5

Bab II. Tinjauan Pustaka ............................................................... 6

2.1 Proses Sweetening Gas ........................................... 6

2.1.1 Iron-Sponge Sweetening ................................................. 6

2.1.2 Penyerapan CO2 Menggunakan NaOH ........................................... 6

2.1.3 Penyerapan CO2 Menggunakan Benfield .................................... 6

2.1.4 Alkanolamine .......................................................................... 7

2.1.4.1 Activated Methyl Diethanol Amine (aMDEA) ............................... 9

2.1.4.2 Sifat dan Karakteristik aMDEA ................................................. 9

2.2 Proses Sweetening Gas Secara Umum ......................................... 11

2.2.1 Proses Sweetening Gas di Pertamina EP Field Prabumulih ............... 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

2.2.1.1 Menara Absorber ........................................................ 13

2.2.1.1 Menara Absorber ................................................................... 14

2.2.1.2 High Pressure Flash ........................................................... 14

2.2.1.3 Amine Heat Exchanger ........................................................... 15

2.2.1.4 Amine Regenerator ......................................................... 15

2.2.2 Proses Sweetening Gas di Hess (Indonesia-Pangkah) Limited ......... 16

2.2.2.1 Amine Contactor 135-V-06 ......................................................... 16

2.2.2.2 Amine Flash Drum 135-V-10 ....................................................... 17

2.2.2.3 Amine Regenerator 135-V-07 ................................................ 18

2.2.3 Proses Sweetening Gas di PT ARU ............................................... 19

2.2.3.1 Absorber ................................................................ 20

2.2.3.2 Amine Regenerator .................................................................... 20

2.2.4 Proses Sweetening Gas di Energy Equity Epic Sengkang Pty.Ltd ..... 20

2.2.4.1 Flash Tank ....................................................................... 21

2.2.4.2 Regenerator ....................................................................... 21

2.3 Proses Sweetening Gas di CO2 Removal Plant Subang ................... 21

2.3.1 Absorpsi ............................................................... 21

2.3.2 Regenerasi Amine (aMDEA) .......................................................... 23

2.4 Optimasi Regenerasi Amine ................................................... 24

2.4.1 Equilibrium atau Flash Distillation ................................................. 24

2.4.2 Pencampuran Absorben .................................................................. 24

2.5 Simulasi ............................................................................ 25

2.5.1 Simulasi Menggunakan Aspen HYSYS 7.1 ................................... 26

2.5.2 Validasi Model Simulasi ............................................................. 27

2.6 Gas Alam ............................................................................. 27

2.6.1 Komponen Gas Alam ................................................................... 27

2.6.2 Komponen Kontaminan (Impurities) ................................................. 28

Bab III. Metodologi Penelitian ............................................................ 30

3.1 Tahap Persiapan ............................................................................ 30

3.2 Tahap Pelaksanaan ......................................................................... 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

3.3 Tahap Analisis .................................................................. 32

3.4 Algoritma Simulasi .......................................................................... 34

3.5 Letak Titik Validasi ..................................................................... 35

3.6 Gambar Simulasi yang Diusulkan .......................................... 36

3.6.1 Simulasi Pertama dengan Menambahkan Flash Tank ........................ 36

3.6.2 Simulasi Kedua dengan Menambahkan Flash Tank dan Reboiler ....... 37

Bab IV. Hasil dan Pembahasan ............................................................. 38

4.1 Validasi Model Simulasi ............................................................. 38

4.2 Simulasi Penambahan Alat .......................................... 43

4.2.1 Penambahan Flash Tank .......................................................... 43

4.2.2 Penambahan Flash Tank dan Reboiler ........................................ 43

4.2.3 Pengaruh Beda Tekanan (∆P) ........................................................ 44

4.2.4 Pengaruh Laju Alir Steam ....................................................... 48

4.3 Penentuan Kondisi Operasi Optimum .............................................. 51

Bab V. Kesimpulan dan Saran ........................................................... 52

5.1 Kesimpulan ............................................................................ 52

5.2 Saran ...................................................................................... 53

Daftar Pustaka

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Jenis – jenis Amine ....................................................................... 8

Tabel 2.2 Spesifikasi Amine Contactor ....................................................... 17

Tabel 2.3 Spesifikasi Amine Flash Drum ...................................................... 18

Tabel 2.4 Kondisi Operasi Absorber ........................................................... 22

Tabel 2.5 Komposisi Gas Alam .................................................................. 28

Tabel 4.1 Titik Validasi di Aliran Sweet Gas ............................................. 41

Tabel 4.2 Titik Validasi di Aliran Lean Amine ............................................ 42

Tabel 4.3 Titik Validasi di Aliran Venting CO2 .......................................... 42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii

Daftar Gambar

2.1 Dasar Proses Pemurnian Gas ........................................................... 10

2.2 Proses Perpindahan Massa Gas ........................................................ 12

2.3 P&ID Unit CO2 Removal Pertamina EP Field Prabumulih .................. 14

2.4 P&ID Proses Sweetening Gas di Hess (Indonesia-Pangkah) Limited...... 16

2.5 Amine Contactor Hess (Indonesia-Pangkah) Limited .......................... 17

2.6 Amine Flash Drum (Indonesia-Pangkah) Limited .................................. 18

2.7 Amine Regenerator (Indonesia-Pangkah) Limited .................................. 19

2.8 P&ID ARU ...................................................................................... 19

2.9 P&ID CO2 Removal Plant Subang ............................................. 22

2.10 Mekanisme Absorpsi ....................................................................... 23

3.1 Skematis Metodologi Penelitian ........................................................ 33

3.2 Algoritma Simulasi .................................................................. 34

3.3 Titik-titik Validasi .............................................................................. 35

3.3 Simulasi Pertama ................................................................................. 36

3.4 Simulasi Kedua ....................................................................... 37

4.1 Titik Validasi Simulasi Overall CO2 Removal Plant Subang .............. 38

4.2 Spesifikasi Sour Gas (Feed Gas) .......................................................... 39

4.3 Spesifikasi Make Up Water .................................................... 40

4.4 Spesifikasi Sweet Gas .................................................................... 40

4.5 Spesifikasi CO2 di Lean Amine................................................................... 41

4.6 Spesifikasi CO2 dan Metana di Aliran Venting CO2 ............................. 42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

4.7 Kurva Beda Tekanan (Simulasi Pertama) .......................................... 44

4.8 Titik Optimum pada Beda Tekanan (Simulasi Pertama) ........................ 45

4.9 Kurva Beda Tekanan (Simulasi Kedua) .......................................... 45

4.10 Titik Optimum pada Beda Tekanan (Simulasi Kedua) ....................... 46

4.11 Kurva Persentase Penurunan Metana (Simulasi Pertama) ................ 47

4.12 Kurva Persentase Penurunan Metana (Simulasi Kedua) .................. 47

4.13 Kurva Laju Molar CO2 (Simulasi Pertama) ....................................... 48

4.14 Titik Optimum pada Laju Alir Steam (Simulasi Pertama) .................. 48

4.15 Kurva Laju Molar CO2 (Simulasi Kedua) ............................................ 49

4.16 Titik Optimum Suhu Reboiler (Simulasi Kedua) .............................. 50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Daftar Pustaka

Anggraeni, Nur Rita dan Rizky Imanda. 2012. Laporan Kerja Praktik Pertamina EP Field Prabumulih. Bandung : Jurusan Teknik Kimia POLBAN

Bahan Ajar Kimia Fisika, 2012

Budi,Tj. Amine Solution. Diunduh pada tahun 2012

Buku Pintar Migas Indonesia. Amine Unit H2S/CO2 Absorption Unit & Amine Regeneration Unit

Cambridge Dictionaries Online. Diunduh pada tahun 2011

Enand. Diunduh pada tahun 2012

Geankoplis, Christie John. 2003. Transport Process And Separation Process Principles. USA: Pearson Prentice Hall

Hamid, Adboel. 2009. Simulasi Aplikasi Pengambilan Keputusan

Juanda, Tolage. Laporan Kuliah Kerja Profesi Energy Equity Epic Sengkang Pty.Ltd

Lutfi, Ahmad dan Juanan Rosul. 2012. Laporan Kerja Praktik di Hess (Indonesia-Pangkah) Limited. Bandung : Jurusan Teknik Kimia POLBAN

Marsella,Vera dan Yulia Maharani. 2012. Laporan Kerja Praktik di CO2 Removal Plant PT. Rekayasa Industri-Pertamina EP Field Subang. Bandung : Jurusan Teknik Kimia POLBAN

Patria, Harry Simulasi, Optimasi, dan kajian ekonomi pemurnian sour gas dengan absorbsi campuran amina pada gas sweetening plant

PE_324_Lecture_7_NG_Sweetening_Process.pdf

Noname.http://www.scribd.com/doc/89056557/Absorbsi-CO2-Dengan-NaOH. Diakses pada tanggal 30 Mei 2012

Noname. http://chemeng-processing.blogspot.com. Diakses pada tanggal 30 Mei 2012

Noname.http://tugaskimiaxiiipa2.blogspot.com/2009/11/tugas-kimia-xii-ipa-2lanjutan.htm. Diakses pada tanggal 31 Mei 2012

Noname.http://matainginbicara.wordpress.com/tag/absorpsi/.Diakses pada tanggal 31 Mei 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Noname . http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 31 Mei 2012

Noname. http://stripper-novanesk.blogspot.com/. Diakses pada tanggal 29 Juni 2012

Noname. www.oktavita.com. Diakses pada tanggal 29 Juni 2012

Noname.http://www.authorstream.com/Presentation/nda_tn_only-372057 pengantar-teori-distilasi-entertainment-ppt-powerpoint/. Diunduh pada tanggal 29 Juni 2012

Noname. 2012. Simulasi. Bandung : Upi Education

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nama : Vera Marsella

Tempat/Tanggal Lahir : Subang, 28 April 1991

Alamat : Jl. Sarimukti RT/RW 02/01, Pamanukan -

Subang 41254

No.Handphone : 085224562460

Email : vera.marsella@gmail.com

Pendidikan : D3 Jurusan Teknik Kimia POLBAN

Nama : Yulia Maharani

Tempat/Tanggal Lahir : Bandung, 23 Juli 1990

Alamat : Jl. Mekar Asri no.3, Panghegar Permai III

No.Handphone : 08987809055

Email : yuliamaharani90@gmail.com

Pendidikan : D3 Jurusan Teknik Kimia POLBAN

Curriculum Vitae

Curriculum Vitae