Proses Terbentuknya Gas Alam

Proses Pembentukan dan Pengolahan Gas Alam

Bahan utama dalam gas alam adalah metana, gas (atau senyawa) yang terdiri dari satu atom karbon dan empat atom hidrogen. Jutaan tahun lalu, sisa-sisa tanaman dan binatang (diatom) membusuk dan tertutup dalam lapisan tebal. Sisa tanaman dan hewan yang disebut bahan organik itu kemudian membusuk. Seiring waktu, pasir dan lumpur berubah menjadi batu, menutupi bahan organik yang terjebak di bawah bebatuan. Tekanan dan panas mengubah sebagian bahan organik menjadi batubara, sebagian menjadi minyak (petroleum), dan sebagian menjadi gas alam - gelembung kecil gas tidak berbau.

 
Bagaimana Kita Mendapatkan Gas Bumi?
Pencarian gas alam dimulai oleh ahli geologi, yang mempelajari struktur dan proses-proses di Bumi. Mereka menemukan jenis batu yang mungkin mengandung gas dan deposit minyak.
Dewasa ini, alat ahli geologis termasuk diantaranya adalah survei seismik yang digunakan untuk menemukan tempat yang tepat untuk mengebor sumur. Survei seismik menggunakan gema dari sumber getaran di permukaan bumi (biasanya pad yang bergetar dibawah mobil yang dibuat untuk tujuan ini) untuk mengumpulkan informasi tentang bebatuan di bawahnya. Kadang-kadang diperlulukan sejumlah kecil dinamit untuk memberikan getaran yang diinginkan.

Para ilmuwan dan insinyur mengeksplorasi area yang dipilih dengan mempelajari sampel bebatuan dari bumi dan melakukan pengukuran. Jika situs tersebut tampak menjanjikan, pengeboran dimulai. Beberapa daerah ini terdapat di darat, tetapi banyak juga yang berada di lepas pantai, jauh di dalam laut. Setelah gas ditemukan, maka gas dialirkan ke atas melalui sumur ke permukaan tanah dan masuk ke pipa besar.

Beberapa jenis gas juga didapatkan bersamaan dengan metana, seperti butana dan propana (juga dikenal sebagai "produk antara"), dipisahkan dan dibersihkan di pabrik pengolahan gas. Produk-antaranya, setelah dipisahkan, digunakan dalam berbagai cara. Sebagai contoh, propana dapat digunakan untuk memasak di atas panggangan gas.

Gas alam yang dihasilkan dari sumur mungkin berisi hidrokarbon cair dan gas non-hidrokarbon. Gas ini disebut gas alam "basah". Gas alam dipisahkan dari komponen ini di lokasi dekat sumur atau di pabrik pengolahan gas alam. Hasilnya adalah gas yang kemudian dianggap "kering" dan dikirim melalui jaringan pipa ke perusahaan distribusi lokal, dan, selanjutnya, kepada konsumen.

Kita juga dapat menggunakan alat yang disebut "digester" yang dapat mengubah bahan organik saat ini (tanaman, limbah hewan, dll yang baru mati) menjadi gas alam. Proses ini menggantikan lama menunggu jutaan tahun untuk gas yang terbentuk secara alami.

Bagaimana kita memproses Gas Alam?
Proses Pengolahan Gas Alam adalah proses industri yang kompleks dirancang untuk membersihkan gas alam mentah dengan memisahkan kotoran dan berbagai non-metana hidrokarbon dan cairan untuk menghasilkan apa yang dikenal sebagai dry natural gas. Pengolahan Gas alam dimulai sumur bor. Komposisi gas alam mentah yg diekstrak dari sumur bor tergantung pada jenis, kedalaman, dan kondisi geologi daerah. Minyak dan gas alam sering ditemukan bersama-sama dalam yang sama reservoir.

Gas alam yang dihasilkan dari sumur minyak umumnya diklasifikasikan sebagai associated-dissolved, yang berarti bahwa gas alam dilarutkan dalam minyak mentah.
Kebanyakan gas alam mengandung senyawa hidro karbon, contoh seperti gas metana (CH4), benzena (C6H6), dan butana (C4H10). Meskipun mereka berada dalam fase cair pada tekanan bawah tanah, molekul-molekul akan menjadi gas pada saat tekanan atmosfer normal. Secara kolektif, mereka disebut kondensat atau cairan gas alam (LNGs). Gas alam yang diambil dari tambang batu bara dan tambang (coalbed methane) merupakan pengecualian utama, yang pada dasarnya campuran dari sebagian besar metana dan karbon dioksida (sekitar 10 persen).

Pabrik pengolahan gas alam  memurnikan gas alam mentah yang diproduksi dari ladang gas bawah tanah. Sebuah pabrik mensuplai gas alam lewat pipa-pipa yang dapat digunakan sebagai bahan bakar oleh perumahan, komersial dan industri konsumen. Pada proses pengolahan, kontaminan akan dihilangkan dan hidrokarbon yg lebih berat akan diolah lagi untuk keperluan komersial lainnya.

Untuk alasan ekonomi, beberapa pabrik pengolahan mungkin harus dirancang untuk menghasilkan produk setengah jadi. Biasanya mengandung lebih dari 90 persen metana murni dan lebih kecil jumlah etana nitrogen, karbon dioksida, dan kadang-kadang. Hal ini dapat diproses lebih lanjut di pabrik hilir atau digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia.

Jenis Sumur Gas Alam

Gas alam mentah terutama berasal dari salah satu dari tiga jenis sumur :

• Sumur minyak mentah.
• Sumur gas.
• Sumur kondensat.

Gas alam yang keluar dari sumur minyak mentah biasanya disebut associated gas. Gas ini ada sebagai gas di atas minyak mentah yang terbentuk didalam tanah, atau bisa saja larut dalam minyak mentah.

Gas alam yang keluar dari sumur gas dan sumur kondensat, di mana ada sedikit atau bahkan tidak ada kandungan minyak mentah disebut non-associated gas. Sumur gas biasanya hanya memproduksi gas alam mentah, sedangkan sumur kondensat menghasilkan gas alam mentah bersama dengan hidrokarbon berat molekul rendah. Gas ini pada fase cair pada kondisi ambien contoh; pentana disebut sebagai gas alam kondensat (kadang-kadang juga disebut bensin alami atau hanya kondensat).

Gas alam bisa disebut sweet gas ketika relatif bebas dari hidrogen sulfida, namun, gas yang mengandung hidrogen sulfida disebut sour gas.

Gas alam mentah juga dapat berasal dari cadangan metana dalam pori-pori lapisan batubara, dan terutama teradsorpsi ke permukaan batubara itu sendiri. Gas tersebut disebut sebagai coalbed gas atau coalbed methane. Coalbed gas telah menjadi sumber energi penting di akhir akhir ini.

Kontaminan dalam Gas Alam Mentah
Gas alam mentah utamanya terdiri dari metana (CH4), molekul hidrokarbon terpendek dan paling ringan juga sejumlah:

• Gas hidrokarbon yang lebih berat : etana (C2H6), propana (C3H8), butana normal (n-C4H10), isobutana (i-C4H10), pentana dan bahkan hidrokarbon dengan berat molekul yang lebih tinggi. Ketika diproses dan dimurnikan menjadi produk jadi, semua ini secara kolektif disebut sebagai LNG (Cairan Gas Alam).
• Gas asam : karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), methanethiol (CH3SH) dan ethanethiol (C2H5SH).
• Gas lain : nitrogen (N2) dan helium (He).
• Uap air. Juga sebagai larutan garam dan gas terlarut (asam).

Gas alam mentah harus dimurnikan untuk memenuhi standar kualitas yang ditetapkan oleh perusahaan pipa transmisi utama dan distribusi . Standar kualitas bervariasi dari pipa ke pipa dan biasanya tergantung dari desain sistem pipa dan pangsa pasar yang dilayaninya. Secara umum, penetapan standar gas alam antara alain adalah:

• Nilai heating value (nilai kalori) harus berada dalam kisaran tertentu. Sebagai contoh, di Amerika Serikat, harus sekitar 1.035 +/- 5% BTU per kaki kubik gas pada 1 atmosfer dan 60 derajat Fahrenheit (41 MJ +/- 5% per meter kubik gas pada 1 atmosfer dan 15,6 derajat Celsius).
• Penyesuaian dew-point  untuk mengurangi kandungan air dan hidrokarbon berat di gas alam sehingga tidak terjadi kondensasi selama proses transportasi dalam pipa.
• Kandungan hidrogen sulfida 0.25 grain H2S per 100 cubic feet gas atau sekitar 4 ppm. Spesifikasi untuk CO2 biasanya tidak lebih dari dua atau tiga persen per 100 cubic feet gas.

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 kepada end user atau pasar. Hasil pengolahan gas alam mentah dapat berupa :

• Gas alam kondensat
• Sulfur
• Etana
• Gas alam cair (LNG): propana, butana dan C5 + (istilah yang umum digunakan untuk pentana ditambah dengan molekul hidrokarbon yang lebih tinggi)

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 sebagai waste 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 (LNG) yang merupakan proses paling kompleks dan menggunakan pabrik pengolahan gas modern.

Aplikasi Gas Alam

1. Bahan bakar untuk industrial heating dan proses pengeringan
2. Bahan bakar untuk pengoperasian pembangkit listrik dan industri
3. Bahan bakar rumah tangga untuk memasak, memanaskan dan menyediakan air panas
4. Bahan bakar untuk kendaraan ramah lingkungan (gas alam cair)
5. Bahan baku untuk sintesis kimia
6. Bahan baku untuk produksi skala besar , misalnya gas-to-liquid (GTL) proses (misalnya untuk menghasilkan sulfur-dan aromatik dengan emisi pembakaran yang rendah)

Proses Pengolahan Gas Alam Cair

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.

PROCESS TRAIN

               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 (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 - 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. 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.

Legend:
K: Compressor
E: Exchanger
C: Column
LNG: Liquid natural gas

Pressure Switch

Pressure Switch atau alat ukur tekanan menjadi satu komponen penting di dunia engineering yang paling banyak digunakan. Saat ini saja sudah ada sekitar 50 teknologi untuk mengukur tekanan, serta ada sekitar 300 perusahaan di dunia yang memproduksi alat ini.

Sensor tekanan digunakan untuk mengukur besar tekanan pada gas atau cairan (liquid). Secara ilmiah, tekanan adalah gaya yang dibutuhkan untuk menahan sebuah fluida agar berhenti berekspansi, atau dengan rumusan tekanan adalah besar gaya per satu satuan unit area (luas).

Dalam pengembangan teknologinya, sensor tekanan tidak hanya digunakan untuk mengukur tekanan saja, tetapi juga digunakan untuk mengukur aliran gas/fluida, mengukur kecepatan, level ketinggian air, dan juga altitude (ketinggian dari permukaan air laut). Jangan terkecoh dengan banyaknya istilah untuk alat ukur tekanan ini, berikut adalah diantaranya: Pressure Transmitter, Pressure Transducer, Pressure Senders, Pressure Indicators, Piezometers, dan Manometer.

Prinsip Sensor Tekanan

Banyak sekali penggunaan sensor tekanan ini, namun secara garis besar alat ini dapat dikelompokkan berdasarkan kondisi sistem yang menggunakannya, yakni sebagai berikut:
1. Absolute Pressure Sensor
Sensor tekanan ini menggunakan referensi nilai nol absolut sebagai titik nol nya, atau dengan kata lain nilai sensor tekanan ini besarnya relatif terhadap tekanan pada kondisi vakum absolut. Dalam standard satuan SI, menggunakan satuan “bar a” yang berarti “bar absolute”.

2. Gauge Pressure
Sensor tekanan jenis ini pengukurannya relatif terhadap tekanan atmosfir dimana alat tersebut digunakan. Alat ini digunakan pada alat ukur tekanan ban kendaraan bermotor, saat alat ini membaca “nol”, berarti besar tekanan adalah sama dengan tekanan ambient atmosfer.

3. Vacuum Pressure Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan sebuah sistem yang bekerja di bawah tekanan atmosfer. Contoh penggunaannya adalah untuk mengukur tekanan sistem kondensor pada siklus Water-Steam PLTU yang harus selalu bekerja di tekanan vakum.

4. Differential Pressure (DP) Sensor
Alat ini sering juga disebut DP Transmitter, yang digunakan untuk membaca tekanan pada dua sisi sistem yang saling berhubungan. Salah satu contoh penggunaan alat ini adalah pada filter oli, jika nilai DP antara sisi inlet dan outlet terlalu besar maka dapat diindikasikan bahwa kotoran pada filter sudah semakin banyak.

5. Sealed Pressure Sensor
Jenis ini sama dengan Gauge Pressure Sensor, namun tidak menggunakan tekanan atmosfer sebagai titik acuan. Alat ini menggunakan titik acuan tertentu yang disesuaikan dengan desain sistem yang ada.