BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 1

TUGAS BASIC LNG PROCESS 1

CANDRA ADITYA WIGUNA

(6512010005)

LNG ACADEMY 2

PT BADAK NGL – POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

BONTANG

2012

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 2

DAFTAR ISI

SEKILAS TENTANG LNG...................................................................................2

KOMPONEN LNG, LPG, DAN NGL....................................................................3

CARA MENEMUKAN SUMBER MINYAK ATAU GAS..........................................3

CBM...............................................................................................................4

SHALE GAS.....................................................................................................5

TRANSPORTASI GAS ALAM.............................................................................6

PENGGUNAAN GAS ALAM..............................................................................6

CIRI – CIRI LNG...............................................................................................6

SIFAT LNG......................................................................................................7

BAHAYA DARI LNG.........................................................................................7

RANTAI BISNIS LNG........................................................................................8

JENIS ALUR BISNIS LNG...............................................................................8-9

PEMURNIAN GAS ALAM DAN PRODUKSI LNG..........................................10-12

HEAT EXCHANGER........................................................................................13

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 3

SEKILAS TENTANG LNG

Gas alam cair (Liquefied natural gas, LNG) adalah gas alam yang telah diproses untuk

menghilangkan ketidakmurnian dan hidrokarbon berat dan

kemudian dikondensasimenjadi cairan pada tekan atmosfer dengan mendinginkannya

sekitar -160° Celcius. LNG ditransportasi menggunakan kendaraan yang dirancang khusus

dan ditaruh dalam tangki yang juga dirancang khusus. LNG memiliki isi sekitar 1/640 dari gas

alam pada Suhu dan Tekanan Standar, membuatnya lebih hemat untuk ditransportasi jarak

jauh di mana jalur pipa tidak ada. Ketika memindahkan gas alam dengan jalur pipa tidak

memungkinkan atau tidak ekonomis, dia dapat ditransportasi oleh kendaraan LNG, di mana

kebanyakan jenis tangki adalah membran atau "moss".

LNG menawarkan kepadatan energi yang sebanding dengan bahan

bakar petrol dan diesel dan menghasilkan polusi yang lebih sedikit, tetapi biaya produksi

yang relatif tinggi dan kebutuhan penyimpanannya yang menggunakan tangki cryogenic

yang mahal telah mencegah penggunaannya dalam aplikasi komersial.

Kondisi yang dibutuhkan untuk memadatkan gas alam bergantung dari komposisi dari gas itu sendiri, pasar yang akan menerima serta proses yang digunakan, namun umumnya menggunakan suhu sekitar 120 and -170 derajat celsius (methana murni menjadi cair pada suhu -161.6 C) dengan tekanan antara 101 dan 6000 [kilopascal|kPa]] (14.7 and 870 lbf/in²).Gas alam bertakanan tinggi yang telah didapat kemudian diturunkan tekanannya untuk penyimpanan dan pengiriman.

Kepadatan LNG kira-kira 0,41-0,5 kg/L, tergantung suhu, tekanan, dan komposisi. Sebagai perbandingan, air memiliki kepadatan 1,0 kg/L.

LNG berasal dari gas alam yang merupakan campuran dari beberapa gas yang bereda sehingg tidak memililiki nilai panas yang spesifik.Nilai panasnya bergantung pada sumber gas yang digunakan dan proses yang digunakan untuk mencairkan bentuk gasnya. Nilai panas tertinggi LNG berkisar sekitar 24MJ/L pada suhu -164 derajat Celsius dan nilai terendahnya 21ML/L.

Pada 1964 Inggris dan Prancis adalah pembeli LNG dalam perdagangan LNG pertama dunia dari Aljazair, sebagai saksi dari era baru energi. Karena kebanyakan pabrik LNG terletak di wilayah "terpencil" yang tidak memiliki jalur pipa, biaya perawatan dan transportasi LNG sangat besar sehingga pengembangannya melambat pada setengah abad terakhir.

Pembangunan pabrik LNG menghabiskan biaya AS$1-3 milyar, biaya terminal penerimaan AS$0,5-1 milyar, dan pengangkut LNG AS$0,2-0,3 milyar. Dibandingkan dengan minyak mentah, pasar gas alam kecil namun matang. Pengembangan komersial LNG adalah sebuah gaya yang disebut rantai niai, yang berarti pensuplai LNG awalnya memastikan pembeli bawah dan kemudian menandatanganni kontrak 20-25 tahun dengan isi perjanjian yang ketat dan struktur penghargaan gas.

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 4

KOMPONEN LNG, LPG, DAN NGL

LNG sendiri mempunyai komposisi : 90% metana dan 10% etana, propana, dan butana.

sementara pengotor dalam gas alamnya adalah : H2O, CO2, H2S, N2, dan O2

METODE MENEMUKAN SUMBER MINYAK ATAU GAS

Cara menemukan sumber minyak atau gas adalah dengan cara eksplorasi, metode yang

digunakan adalah:

1. Survey tempat yang sekiranya potensial untukmenjadi sumber minyak atau gas.

2. Menentukan kandungan atau banyaknya gas di tempat tersebut.

3. Pengeboran dengan skala 1:10. Yang berarti dari 10 kali pengeboran, minimal 1 yang

didapat.

Gambaran sederhana cara mendapatkan gas:

METANA

ETANA

PROPANA

BUTANA

PENTANA, DST

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 5

CBM (Coal Bed Methane)

CBM adalah gas alam dengan dominan gas metana dan disertai oleh sedikit hidrokarbon lainnya dan gas non-hidrokarbon dalam batubara hasil dari beberapa proses kimia dan fisika. CBM sama seperti gas alam konvensional yang kita kenal saat ini, namun perbedaannya adalah CBM berasosiasi dengan batubara sebagai source rock dan reservoirnya. Sedangkan gas alam yang kita kenal saat ini, walaupun sebagian ada yang bersumber dari batubara, diproduksikan dari reservoir pasir, gamping maupun rekahan batuan beku.

Hal lain yang membedakan keduanya adalah cara penambangannya dimana reservoir CBM harus direkayasa terlebih dahulu sebelum gasnya dapat diproduksikan. Pengertian reservoir batubara masih baru dalam dunia perminyakan di CBM berasal dari material organik tumbuhan tinggi, melalui beberapa proses kimia dan fisika (dalam bentuk panas dan tekanan secara menerus) yang berubah menjadi gambut dan akhirnya terbentuk batubara. Selama berlangsungnya proses pemendaman dan pematangan, material organik akan mengeluarkan air, CO2, gas metana dan gas lainnya. Selain melalui proses kimia, CBM dapat terbentuk dari aktifitas bakteri metanogenik dalam air yang terperangkap dalam batubara khususnya lignit. CBM diproduksi dengan cara terlebih dahulu merekayasa batubara (sebagai reservoir) agar didapatkan cukup ruang sebagai jalan keluar gasnya. Proses rekayasa diawali dengan memproduksi air (dewatering) agar terjadi perubahan kesetimbangan mekanika. Setelah tekanan turun, gas batubara akan keluar dari matriks batubaranya. Gas metana kemudian akan mengalir melalui rekahan batubara (cleat) dan akhirnya keluar menuju lobang sumur. Puncak produksi CBM bervariasi antara 2 sampai 7 tahun. Sedangkan periode penurunan produksi decline) lebih lambat dari gas alam konvensional. CBM mempunyai multi guna antara lain dapat dijual langsung sebagai gas alam, dijadikan energi dan sebagai bahan baku industri. Eksploitasi CBM tidak akan merubah kualitas matrik batubara dan menguntungkan para penambang batubara, karena gas emisinya telah dimanfaatkan sehingga lapisan betubara tersebut menjadi aman untuk di tambang, selain itu CBM ini termasuk salah satu sumber energi yang ramah lingkungan.

Gambaran produksi CBM adalah sebagai berikut:

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 6

SHALE GAS

Shale gas, belakangan ini sering kita dengar dan dituding menjadi salah satu penyebab

turunnya harga komoditas energi, termasuk batubara. Shale gas adalah gas alam non

konvensional. Jika gas alam konvensional yang kita tahu selama ini biasanya ditemukan di

cekungan lapisan bumi pada kedalaman ±800m atau lebih. Maka shale gas terdapat di

lapisan bebatuan (shale formation) di kedalaman lebih dari 1500m. Lapisan tersebut kaya

akan material organic, oleh karenanya dapat menjadi sumber energi.

Shale gas ditemukan pertama kali di New York pada 1821 dan mulai dikembangkan pada

tahun 70an dan 80an. Namun shale gas baru bisa diproduksi secara komersial dekade

terakhir ini berkat temuan kombinasi teknologi 'horizontal drilling' dan 'hydraulic fracturing'.

Setelah pipa bor mencapai lapisan tengah shale, pipa lalu dibelokkan secara horisontal

hingga sepanjang ±2km.

Sepanjang pipa yang horisontal telah dilubangi untuk jalan keluar air yang disemprotkan

dengan tekanan tinggi. Cukup tinggi untuk meretakkan lapisan bebatuan yang ada

disekitarnya (fracturing). Setelah retak, gas akan keluar dari pori-pori dan celah bebatuan

yang kini saling terhubung sehingga mampu menghasilkan gas dalam jumlah yang

ekonomis.

Gambaran sederhana cara mendapatkan shale gas:

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 7

TRANSPORTASI GAS ALAM

Ada beberapa jenis pengangkutan gas alam, antara lain:

CNG (Compressed Natural Gas) dengan cara gas alam dikompres lalu dialirkan ke

tempat yang membutuhkan gas.

LNG (Liquifaction Natural Gas) dengan cara gas alam dicairkan lalu dialirkan.

Gas dikonversi ke bentuk lain misalnya menjadi metanol. Lalu dialirkan

Proses pembuatan gas alam menjadi metanol:

1. Steam reforming: CH4 + H2O CO + H2

2. CO2 + H2 CH3OH

NGH (Natural Gas Hydrate) merupakan gas alam yang diperangkapkan ke dalam H2O

PENGGUNAAN GAS ALAM

Biasanya gas alam digunakan untuk keperluan industri besar lainnya, seperti di industri

petrokimia dan pembangkit listrik:

Contoh penggunaan gas alam di industri petrokimia adalah pembuatan pupuk

dengan proses sebagai berikut:

Gas alam (CH4) CO2 + H2

N2 (Udara)

CO2 + NH3 Urea

Perubahan energi pada pembangkit listrik:

Kimia Panas Kinetik Listrik

Gas Turbin Panas Internal turbin bergerak memutar generator listrik

CIRI - CIRI LNG

Ciri-ciri LNG :

1. Tidak berwarna

2. Tidak berbau

3. Tidak beracun

4. Suhu ekstrim dingin, -160oC

5. Mengandung 90% metana

6. Hidrokarbon paling bersih

7. C sedikit, CO2 sedikit

8. Persamaan : CxHy + O2 CO2 + H2O + Q (Energi panas)

9. Membutuhkan material khusus dalam penyimpanannya

10. Karakter api = Lazy flame

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 8

SIFAT LNG

Beberapa sifat LNG adalah sebagai berikut:

1. Titik didihnya -295oF (-160oC)

2. Lebih ringan daripada air

3. Uap LNG dapat terbakar di udara dengan rentangan 5% (LFL) dan 15% (UFL)

LFL = Lower Flammability Limit

UFL = Upper Flammability Limit

4. Dapat diatur resiko terjadi ledakan di tangkinya dengan cara mengatur O2 agar tidak

masuk ke tangki dan tekanannya harus diatur

5. Instrumen yang bisa menahannya adalah aluminium alloy, nikel alloy, dan stainless

steel

6. Pipeline LNG lebih aman 40 kali dari mobil tangki, dan 100 kali lebih aman dari truk

tangki

7. Energi yang bersih

8. Uapnya dapat terlihat

9. LNG tidak mudah meledak, uapnya yang mudah meledak

BAHAYA DARI LNG

Selain beberapa keunggulan LNG diatas, terdapat pula bahaya dari LNG yang harus kita

ketahui, diantaranya adalah:

1. LNG memiliki tingkat bahaya api yang lebih rendah dari hidrokarbon lain

2. Dapat membuat gejala “Frostbite” pada makhluk hidup diakibatkan suhu LNG yang

ekstrim dingin

3. Dapat membuat material lain menjadi rapuh dan mudah pecah seperti kaca

4. Volumenya dapat terekspansi secara cepat

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 9

RANTAI BISNIS LNG

Keutamaan bisnis LNG : Dedikasi dan Integrasi

JENIS ALUR BISNIS LNG

Terdapat dua jenis alur bisnis LNG yaitu:

Upstream (Arun LNG, Badak LNG, Tangguh LNG)

Gambaran alur upstream adalah:

Secara garis besar, yang terjadi pada skema upstream adalah:

o Tidak ada transaksi antara gas produser dengankilang LNG

o Produsen gas tetap dapat cost recovery dari pemerintah

o Non-profit company

Penyadangan

Garansi

Kehandalan

Penyediaan

Jangka panjang

Pembelian

Take or pay

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 10

Downstream (Donggi LNG) Gambaran alur downstream adalah:

Secara garis besar, yang terjadi pada skema downstream adalah:

o Produsen gas mendapatkan uang dari penjualan gas yang di salurkan ke kilang LNG

o Pemerintah memberikan cost recovery pada produsen gas dan kilang LNG

PT Badak memilih upstream karena lebih mudah untuk pembagian keuntungan dan

menentukan hasil harga jual LNG. Tetapi bukan tidak mungkin PT Badak beralih ke

downstream dan menjadi profit company.

MENENTUKAN HARGA LNG

Dalam menentukan harga LNG harus menentukan beberapa aspek sebagai berikut:

Tidak ada aturan umum dalam menentukan harga LNG

Perhitungan harga mengacu pada: o Harga batu bara o Harga listrik o Harga minyak bumi

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 11

PEMURNIAN GAS ALAM DAN PRODUKSI LNG

Skema sederhana proses pemurnian gas dan produksi LNG di kilang adalah sebagai berikut:

PLANT 1 – PURIFIKASI GAS

Proses di Plant 1 adalah pemurnian gas dengan

pemisahan kandungan CO2 (Carbon 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 – PENGHILANGAN AIR DAN MERKURI

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.

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

Proses ini penting karena kadar CO2 dalam gas alam cukup tinggi dan dapat membeku pada suhu -155oC hal ini akan menyumbat pipa

Proses ini penting karena air dapat menyebabkan terbentuknya es dan membentuk hidrat dengan hidrokarbon yang dapat menyebabkan penyumbatan pipa

Mercury (Hg) dapat merusak pipa yang terbuat dari aluminium

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 12

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 senyawa belerang

menggunakan molecullar sieve hingga kandungan Hg maksimum 0,1 ppm.

PLANT 3 – FRAKSINASI

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, C4, 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 – PENDINGINAN

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

pembuatanLNG. Plant 4 menyediakan pendingin Prophane dan MCR. Baik prophane

maupun MCR sebagai pendingin diperoleh dari hasil sampingan pengolahan LNG.

A. 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. Inti dari proses refrigerasi ini adalah digunakan untuk

mendinginkan gas umpan sebelum masuk ke sistem refrigerasi MCR. Kandungan prophane

yang digunakan yaitu lebih dari 99%.

Proses ini penting karena fraksi berat dapat menyebabkan pembakaran tidak sempurna pada pembakaran dan menimbulkan menghasilkan asap hitam (C)

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 13

Proses Refrigerasi Propane pada Plant 4

Propane yang telah dikompresi pada Propane Compressor 4K-1 akan diturunkan

temperaturnya dari temperatur superheated menjadi temperatur saturated pada Propane

Desuperheater 4E-1 dengan perpindahan panas melalui air laut sebagai fluida pendingin

dan kemudian dikondensasi menjadi fase saturated liquid pada Propane Condenser 4E-2.

Propane cair mengalir ke Propane Accumulator 4C-1 pada temperatur sekitar 37oC dan

tekanan 13.4 kg/cm2. Propane Vent Scrubber 4C-6 dan Propane Vent Condenser 4E-3

dipasang pada bagian atas akumulator untuk meminimalkan losses propane selama proses

penghilangan komponen yang tidak dapat dikondensasi pada sistem propane.

B. 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. Dalam proses ini, terjadi kompresi 2 tahap yang

bertujuan untuk mendinginkan gas umpan hasil pendinginan refrigerasi prophane, untuk

menghasilkan produk LNG pada unit pencairan. Komposisi refrigerasi MCR (dalam persen

mol) yaitu :

- NITROGEN : 3% - ETANA : 50%

- METANA : 45% - PROPANA : 2%

PLANT 5 – PENCAIRAN

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

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 14

HEAT EXCHANGER

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk

memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi

sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air

yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).

Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat

berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara

fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct

contact). Dalam Pengolahan LNG, heat exchanger dipakai untuk mendinginkan suhu gas

yang panas.

- Temperatur : Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Panas-

dinginnya suatu benda berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam

benda tersebut. Makin besar energi termisnya, makin besar temperaturnya.

- Heat (panas) : suatu bentuk energy yang tersimpan dalam suatu benda akibat dari

perbedaan temperatur yang terjadi pada benda tersebut.

- Perpindahan Panas : Energi dapat berpindah dalam bentuk heat apabila

temperaturnya berbeda.

Jenis Perpindahan Panas :

1. Konduksi

Konduksi ialah pemindahan panas

yang dihasilkan dari kontak

langsung antara permukaan-

permukaan benda. Konduksi

terjadi hanya dengan menyentuh

atau menghubungkan

permukaan-permukaan

yang mengandung panas. Setiap

benda mempunyai konduktivitas

termal (kemampuan mengalirkan

panas) tertentu yang akan

mempengaruhi panas yang

dihantarkan dari sisi yang panas

ke sisi yang lebih dingin. Semakin

tinggi nilai konduktivitas termal

suatu benda, semakin cepat ia

mengalirkan panas yang diterima

dari satu sisi ke sisi yang lain.

Q: Perpindahan panas per satuan

waktu

A : Luas penampang medium

K : konduktivitas termal medium

T : Temperatur

d : Tebal medium

2. Konveksi

Adalah perpindahan panas yang

terjadi pada suatu permukaan

benda dengan suatu fluida yang

bergerak pada suatu perbedaan

temperature.

BASIC LNG PROCESS

Candra Aditya Wiguna 15