CO
2
akan membeku pada temperatur yang sangat rendah sehingga menyebabkan pemampatan pada pipa-pipa atau tube-tube yang terdapat pada alat pencairan gas
alam.Sedangkan gas H
2
S sendiri merupakan gas berbau dan beracun yang sangat korosif terhadap peralatan peralatan perpipaan di pabrik.Sehingga kedua komponen
ini harus dihilangkan dari dalam gas umpan.
Proses penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan Benfield, untuk mengetahui seberapa besar efisiensi yang diberikan larutan benfield dalam penyerapan
gas CO
2
dan H
2
S.Hal ini dikarenakan penyajian data yang akurat dari hasil analisa laboratorium akan merupakan dasar operasional kilang sehingga unit operasi dapat
bekerja secara optimum.
1.2 Identifikasi Masalah
Seiring dengan menipisnya cadangan gas alam dari sumber ladang gas PT.Arun Lhoksukun dan dari NSO,maka kadar CO
2
dan H
2
S akan semakin tinggi.Oleh karena itu harus dilakukan upaya untuk meminimalisasikan kandungan gas-gas tersebut
dengan meningkatkan efisiensi proses penyerapan gas tersebut dengan menggunakan larutan benfield.
Universitas Sumatera Utara
1.3 Tujuan
•
Menghilangkan zat – zat impurities yang dapat menggangu atau merusak peralatan-peralatan pabrik pada proses pemurnian gas alam.
1.4 Manfaat
• Mencegah terjadinya pemampatan pada pipa-pipa atau tube-tube yang terdapat
pada alat pencairan gas alam. •
Mencegah terjadinya korosif terhadap peralatan-peralatan perpipaan di pabrik.
Universitas Sumatera Utara
Bab 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Larutan Benfield
Larutan benfield merupakan suatu bentuk sistem yang berupa larutan yang digunakan untuk menyerap dan memisahkan gas-gas impurities seperti H
2
S dan CO
2
.Larutan ini terdiri dari larutan karbonat dan larutan DEA yang mana dapat menyerap kandungan
gas-gas impurities tersebut hingga 98.Larutan carbonat berwarna gelap sedangkan larutan DEA berwarna bening kekuningan.Dalam larutan benfield inilah terjadi proses
penyerapan gas.Kandungan dalam larutan benfield ini dapat dihitung kadarnya melalui suatu titrasi yang dilakukan.Nilai-nilai dari parameter yang dihitung dalam
larutan benfield ini sangat dipengaruhi oleh temperatur dan SG Anonim,1996.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Analisa Benfield
Unit 30 menerima feet gas dari condensate recovery unit 20.Gas ini mengandung hidrokarbon berat,karbon dioksida,sejumlah kecil hydrogen sulfide dan merkuri.Unit
30 didesain untuk memisahkan elemen-elemen diatas sampai batas – batas yang telah ditentukan .Hal ini berguna untuk mencegah korosi dan pembekuan pada unit – unit
kilang.Gas yang telah dibersihkan dari merkuri dengan menggunakan karbon aktif yang mengandung banyak sulfur langsung menuju kekarbonat absorber,sejumlah CO
2
dan H
2
S dipisahkan pada bagian ini.Hal ini dilakukan dengan mencuci gas dengan larutan potassium karbonat panas dengan penambahan DEA sebagai zat yang
membantu proses penyerapan di dalam carbonate absorber.
Konsentrasi dari karbonat dan yang dikonversi menjadi bikarbonat ditetapkan secara titrasi asidimetri,karena dalam kandungan ini masih mengandung senyawa
senyawa lain,maka diperlukan penetapan terpisah dari Dietanol Amin DEA dan vanadium sebagai faktor koreksi pada perhitungan nanti.K
2
CO
3
yang ada dalam larutan akan beraksi dengan HCl dan membentuk KHCO
3
pada pH 8.1 titik akhir phenolphthalein.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1. Pembersihan dengan karbonat
Gas yang telah di bersihkan dari merkuri langsung menuju karbonat absorber,sejumlah CO
2
dan H
2
S dipisahkan pada system ini.Hal ini dilakukan dengan mencuci gas yang masuk dengan larutan potassium karbonat panas dengan tambahan
DEA dan amonium metavanadate.
DEA dalam larutan membantu untuk mempercepat reaksi penyerapan atau bertindak sebagai katalisator,sedangkan amanium metavadate berfungsi membentuk
lapisan pelindung pada pipa baja untuk mencegah korosi.
Pada saat gas melewati karbonat absorber,kandungan CO
2
dikurang dari 22 menjadi 1 sebab,syarat kemurnian akhir yang diharapkan adalah kurang dari 100
ppm CO
2
dan H
2
S ini disebut benfield Hi-pure system.
Penyerapan dan pemisahan CO
2
ditentukan oleh beberapa factor yang harus diperhatikan setiap saat,yaitu kadar larutan karbonat,temperature,tekanan uap dan
tekanan parsial,luas permukaan kontak dan vessel dan penggunaan promotor- promotor.Dalam sistem benfield,kadar potassium karbonat dalam range konsentrasi
antara 30 - 33 dari persen berat yang akan memberikan hasil terbaik dalam proses penyerapan.
Universitas Sumatera Utara
Dengan meningkatnya kadar larutan,laju reaksi akan sedikit berkurang,tapi ini meningkatkan kapasitas penyerapan,dengan demikian diperlukan suatu
keseimbangan.Untuk memberikan hasil yang terbaik diperlukan juga larutan DEA dengan range 3-4 didalam larutan karbonat sebagai promotor pembantu dalam
proses penyerapan.
Analisa laboratorium secara rutin yang menjadi acuan pabrik adalah sangat penting untuk pengendalian operasi penyerapan yang baik.Hal-hal yang perlu
diperhatikan sebagai berikut : 1.
Berat jenis merupakan penuntun yang pentimg untuk kandungan potassium karbonat.Pada konsentrasi antara 30 - 33 berat jenis yang dikoreksi harus
1.255 sampai 1.288 pada 100 ºC. 2.
K
2
CO
3
dan KHCO
3
,nilai ini diperoleh dari analisa volumetric titrasi.Nilai tersebut penting untuk memperoleh nilai lain yaitu EQ K
2
CO
3
dan factor konversi fc.
3. EQ K
2
CO
3
,ini penting untuk mengontrol keseimbangan jumlah air didalam system. EQ ini harus dikontrol pada konsentrasi 30 - 33 K
2
CO
3
.Hal ini penting agar memberikan cukup karbonat dan sirkulais untuk memaksimalkan
penyerapan CO
2
.
Universitas Sumatera Utara
4. Fraksi konversi ,fc ini berarti fraksi dari pengisian pertama K
2
CO
3
yang telah dikonversikan menjadi KHCO
3
melalui reaksi dengan CO
2
.
Umumnya lean solution akan memberikan sekitar 40 yang terkonversi,jadi mempunyai fc sebesar 0.4. Semakin rendah fc maka semakin baik dan semakin tinggi
kemampuan larutan itu untuk menyerap CO
2
,sebaliknya semakin tinggi larutan maka semakin tinggi fc larutan maka semakin rendah daya serap CO
2
nya,ini disebut dengan larutan ”Rich Carbonate” atau larutan yang telah banyak mengandung CO
2
dan ini harus diregenerasi.Ali.M,2006
2.2.2. Penyerapan Proses
Setelah melewati karbonat absorber,sisa kandungan gas asam hanya 0.4-0.5 saja.Hasil dari kapasitas penyerapan ini dapat dianalisa dari larutan kekuatan yang
dapat di operasikan tentunya disesuaikan dengan feed gas rate.Jika spesifikasi yang diminta tidak tercapai,selidiki hal-hal dibawah ini :
a. Kualitas selama operasi
b. Kualitas larutan c.
Potensi untuk peralatan d. Kondisi untuk operasi
Universitas Sumatera Utara
Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi hasil absorbsi adalah kualitas larutan.Dalam operasi,larutan ini terdiri dari : Lean Carbonat,Rich Carbonate,larutan
promoter ,impurities kontaminan dan bahan yang tidak diinginkan. Kualitas larutan sangat dipengaruhi oleh susunan komposisi zat-zat di atas,ini dapat di
analisa dari komposisi larutan karbonat,fraction convert, DEA dalam larutan karbonat,pengaruh kontaminasi dan water balance.
Analisa larutan karbonat mencakup :
I. Berat K
2
CO
3
dan KHCO
3
, -
Penentuan berat K
2
CO
3
dan KHCO
3
dianalisa dilaboratorium melalui titrasi dengan menggunakan asam dan indicator.
- Kedua analisa ini dipakai sebagai landasan pertama untuk selanjutnya mencari
eqivalen K
2
CO
3
dan fraction convert fc.Jadi analisa ini secara tidak langsung menunjukkan komposisi yang ada dalam lean carbonate yang
dioperasikan.
Spesifikasi : WT.K
2
CO
3
adalah 18.0-21.4 Rendah – perlu regenerasi Tinggi – Absorbsi makin baik
Universitas Sumatera Utara
- Lean carbonate WT.KHCO
3
adalah 15.2-19.1 Tinggi – regenerasi kurang baik - Efek terhadap absorbsi jelek .
II.Spesifik gravity SG SG merupakan petunjuk penting tentang kandungan K
2
CO
3
,jadi dengan adanya analisa SG ini,secara langsung dapat dimanfaatkan untuk :
- Mengkoreksi konsentrasi larutan perhatikan larutan
- Pengaturan suhu operasi
- Mempertahankan efisiensi kerja pompa karbonat.
Spesifikasi 100°C – 0°C 1.235 – 1.300 Perubahan SG berbanding lurus dengan perubahan Eq K
2
CO
3
.
III. Ekuivalen K
2
CO
3
Analisa ini menunjukkan beberapa K
2
CO
3
yang baik yang dikonversikan dari KHCO
3
maupun yang merupakan K
2
CO
3.
Gunanya untuk memperoleh data :
Universitas Sumatera Utara
- Penyerapan gas asam yang maksimal
- Tindakan yang dilakukan untuk mencegah larutan yang kemungkinan :
Salting out,penyumbatan,erosi terhadap lapisan vadasi -
Mengatur keseimbangan H
2
O dalam sistem.
IV.Fraction convert Fc Fc adalah berapa K
2
CO
3
yang berubah menjadi KHCO
3
didalam jumlah keseluruhan larutan lean carbonate yang dipakai untuk absorbsi.
Perhitungan : Fc =
3 2
69 .
3 CO
EQK x
KHCO
Penggunaan Fc Lean carbonate yang dipompakan untuk absorbsi diasumsikan sebagai K
2
CO
3
.Tetapi dalam proses,larutan tersebut telah diregenerasi tidak semurni K
2
CO
3
.Jika masih banyak kandungan KHCO
3
,maka praktis komponen tersebut tidak berfungsi untuk menyerap lagi.Karena itu diharapkan lean carbonate mempunyai nilai fc yang
kecil,artinya kandungan KHCO
3
yang sedikit dalam lean carbonate.Jadi fc dapat dijadikan standar untuk menentukan mutu dari regenerasi larutan dalam operasi.
Spesifikasi : 2.5 – 4.0 2.5 hati-hati salting out larutan
Universitas Sumatera Utara
4.0 absorbsi jelek,tingkatan regenerasi.
V. DEA dalam karbonat Walaupun DEA dapat meningkatkan laju penyerapan CO
2
,penambahan DEA lebih tinggi dari di desain,belum tentu berbanding lurus dengan kenaikan laju
penyerapan.Jadi DEA dalam larutan karbonat,diharapkan seoptimun mungkin sesuai dengan indikasi performan dari proses unit yang sedang berlangsung.
Spesifikasi : 2.5 – 4.0 2.5 absorbsi jelek 4.0 tidak ada pengaruh,malah pemborosan.
Adanya kontaminan-kontaminan didalam larutan seperti karat,hidrogen cair,kotoran,pelumas dan lain-lain akan mengganggu proses absorbsi acid gas oleh
larutan.Salah satu akibat yang dapat timbul adalah foaming. Pengaruh kontaminasi
Kontaminan menurun surface tension dari larutan yang dimaksud dengan turunnya surface tension adalah berkurangnya daya molekul larutan untuk menarik
molekul gas disekelilingnya disebabkan konsentrasi molekul larutan lebih tinggi dibanding konsentrasi molekul gas.
Universitas Sumatera Utara
VI.Foam Height Dengan metoda memberi gelembung gas melalui contoh larutan selama 2
menit, akan timbul “ pembusaan foam “.Tinggi busa foam heigh diukur dalam satuan cm,pada temperatur 90 – 100 °C.
Jika dalam percobaan tinggi busa cukup rendah,kemungkinan terjadinya foaming relatif kecil.Foam height ini diharapkan tidak lebih dari 6cm 90 °C.
Spesifikasi max 6 : lebih kecil = tidak menjadi masalah Lebih besar = regenerasi jelek
VII.Collapse Time Pembusaan yang terjadi dalam analisa foam heigh diatas, kemudian dihitung
berapa lama waktu penyusutan busa tersebut sampai hilang,dipakai satuan waktu dalam detik pada temperatur 90 °C. Spesifikasi analisa waktu maksimum 10 detik.
Lebih kecil = tidak berpengaruh,kalau lebih besar = hati-hati foaming.
VIII.Partikulate Matter Analisa ini menyatakan berapa banyak kandungan partikel-partikel padat yang
terkandung dalam larutan.Hal ini dapat timbul karena : a.
Kotoran yang terkontaminasi dalam larutan b.
Kemungkinan terjadi kristal,sebab makin tinggi konsentrasi larutan,cendrung terjadi pembentukan kristal pada suhu proses yang normal.
Universitas Sumatera Utara
c. Filtrasi sudah tidak bekerja secara sempurna,maka perlu penggantian filter yang
baru.Seandainya filter masih baik P rendah, flow mencukupi normal.Tetapi partikulate matter naik,menandakan akan terjadinya foaming erosi dalam unit
pabrik.Fikri.F,1983
2.2.3.Absorbsi
Absorbsi adalah peristiwa terserapnya suatu zat absorbat oleh zat lain absorben.Absorbsi merupakan salah satu cara untuk memisahkan atau mengurangi
sesuatu konstituen dalam fasa gas dengan menggunakan solven penyerap tentu secara selektif yang dapat melarutkan atau menyerap konstituen yang diinginkan.Solven
penyerap harus dipilih secara tepat ditinjau dari sifat-sifat fisika,kimia ,harga, dan batas-batas pemakaian.Pada absorbsi gas,uap dapat larut diserap dari campurannya
dengan gas yang aktip atau gas yang lembab dengan bantuan zat cair sehingga zat terlarut solute gas dapat larut dalam jumlah banyak ataupun sedikit.Operasi
penyerapan gas dijalankan dengan cairan tertentu,dengan harapan salah satu gas tersebut terserap oleh cairan tertentu.
Universitas Sumatera Utara
Pada umumnya proses penyerapan dilakukan dalam suatu menara,baik yang tersusun dari jumlah try try tower ataupun yang berisi sejumlah bahan isian pada
ketinggian tertentu packet tower.
Absorbsi termasuk proses pemisahan menurut dasar operasi difusional, dengan transfer massa berlangsung secara difusi antara dua fase yang saling
berkontak.Dalam opersi,alat yang umum digunakan adalah menara isian berbentuk kolom silinder yang dilengkapi dengan saluran pemasukan zat cair terdapat pada
bagian atas dan bagian bawah menara.
2.3. Zat yang akan diserap
1.Karbon dioksida CO
2
Karbon dioksida merupakan gas yang tahan api.Gas ini memiliki sifat tidak berbau,tidak berwarna.Disamping tidak mudah terbakar,CO
2
juga dapat larut dalam air membentuk asam karbonat H
2
CO
3
, Hidrokarbon dan sebagian besar cairan organik.Karbon dioksia sering digunakan pada bahan bakar aerosol, pengujian pada
suhu rendah,pemadam kebakaran udara inert,pengolahan air diperkotaan,obat- obatan,gas pelindung pengelasan dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
2.Hidrogen sulfida H
2
S Gas H
2
S merupakan gas yang sangat berbau dan beracun, karena pada kadar tertentu gas ini dapat menyebabkan kematian pada makhluk hidup.Gas ini terkandung
dalam bumi,harus dipisahkan terlebih dahulu untuk memudahkan proses pengerjaan selanjutnya.Pemisahan gas ini bertujuan untuk menghasilkan sulfur yang berupa
serbuk padat yang berwarna kuning dan memiliki bau khas.Sulfur ini dapat digunakan untuk obat-obatan,bahan kosmetik dan lain-lain.Kohl.A,1970
2.4.Prinsip Dasar Perolehan Kadar Dalam Larutan Benfield
Prinsip yang digunakan adalah titrasi asam-basa serta penyerapan air sebagai pelarutnya.Didalam larutan benfield terkandung karbonat,dimana karbonat merupakan
suatu basa,maka zat peniter yang digunakan dalah larutan yang bersifat asam. Dalam memilih suatu asam untuk digunakan dalam larutan standart,hendaknya
diperhatikan faktor-faktor berikut : •
Asam itu harus asam kuat,artinya sangat terdisosiasi •
Asam itu tidak boleh atsiri mudah menguap •
Larutan asam itu harus stabil •
Garam dari asam itu harus dapat larut
Universitas Sumatera Utara
• Asam itu tidak boleh merupakan pengoksid kuat sehingga dapat merusak
senyawa organik yang digunakan sebagai indikator.Anonim,1979
Universitas Sumatera Utara
Bab 3
BAHAN DAN METODE
3.1.Alat
Alat-alat yang digunakan yaitu : -
Seperangkat alat titrasi 835 Titrino Methrom -
Beaker Glass Pyrex
- Neraca analitis
Chyo -
Hydrometer Ertco
- Thermometer
Ertco -
Erlenmeyer Pyrex
- Stopwatch
Cronus -
Filteer paper Millipore 0.8μm -
Magnetik stirer -
Pipet -
Hot plate -
Seperangkat alat foaming test apparatus
Universitas Sumatera Utara
3.2 Bahan