SIMULASI OPTIMASI REGENERASI AMINE MENAMBAHKAN FLASH TANK DAN REBOILER DI CO 2 REMOVAL PLANT PT REKAYASA INDUSTRI PERTAMINA EP FIELD SUBANG

Transkripsi

1 SIMULASI OPTIMASI REGENERASI AMINE MENAMBAHKAN FLASH TANK DAN REBOILER DI CO 2 REMOVAL PLANT PT REKAYASA INDUSTRI PERTAMINA EP FIELD SUBANG Amine Regeneration Optimization Simulation by Adding Flash Tank and Reboiler in CO 2 Removal Plant PT Rekayasa Industri Pertamina EP Field Subang TUGAS AKHIR Oleh : Vera Marsella ( ) Yulia Maharani ( ) PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JULI 2012

2 SIMULASI OPTIMASI REGENERASI AMINE MENAMBAHKAN FLASH TANK DAN REBOILER DI CO 2 REMOVAL PLANT PT REKAYASA INDUSTRI - PERTAMINA EP FIELD SUBANG Amine Regeneration Optimization Simulation by Adding Flash Tank and Reboiler in CO 2 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 ( ) Yulia Maharani ( ) PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JULI 2012

3

4

5 ABSTRAK Proses sweetening gas yang dilakukan di CO 2 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 CO 2 (sweet gas), sedangkan produk bawah Absorber adalah amdea yang kaya CO 2 (rich amine). Dalam sistem regenerasi ini dilakukan proses pelepasan CO 2 dan hidrokarbon yang terbawa aliran rich amine di Low Pressure Flash (LP Flash). Proses regenerasi mengunakan LP Flash menghasilkan semi lean amine dengan kandungan CO 2 sebesar 4,8% mol. Kandungan CO 2 di aliran lean amine dapat menurunkan kemampuan amdea dalam menyerap CO 2 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 CO 2 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 CO 2 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 : CO 2 Removal, Optimasi Regenerasi Amine, Flash Tank, Reboiler ii

6 ABSTRACT CO 2 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 CO 2 while bottom product is rich amine which contain rich CO 2. The regeneration system performed by releasing of CO 2 and hydrocarbon carried in rich amine stream at Low Pressure Flash (LP Flash). LP Flash produce semi lean amine with CO 2 contain of 4,8% mol. CO contain in lean amine stream can decrease amdea ability for absorbing CO 2 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 CO 2 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 CO 2 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 : CO 2 Removal, Optimation of Amine Regeneration, Flash Tank, Reboiler iii

7 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 CO 2 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 CO 2 Removal Subang 8. Orangtua dan keluarga tercinta yang telah mendukung dan senantiasa mendoakan penulis 9. Teman-teman Jurusan Teknik Kimia POLBAN angkatan 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 i

8 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 Latar Belakang Maksud dan Tujuan Ruang Lingkup Tahap Penelitian Sistematika Penulisan... 5 Bab II. Tinjauan Pustaka Proses Sweetening Gas Iron-Sponge Sweetening Penyerapan CO 2 Menggunakan NaOH Penyerapan CO 2 Menggunakan Benfield Alkanolamine Activated Methyl Diethanol Amine (amdea) Sifat dan Karakteristik amdea Proses Sweetening Gas Secara Umum Proses Sweetening Gas di Pertamina EP Field Prabumulih iv

9 Menara Absorber Menara Absorber High Pressure Flash Amine Heat Exchanger Amine Regenerator Proses Sweetening Gas di Hess (Indonesia-Pangkah) Limited Amine Contactor 135-V Amine Flash Drum 135-V Amine Regenerator 135-V Proses Sweetening Gas di PT ARU Absorber Amine Regenerator Proses Sweetening Gas di Energy Equity Epic Sengkang Pty.Ltd Flash Tank Regenerator Proses Sweetening Gas di CO 2 Removal Plant Subang Absorpsi Regenerasi Amine (amdea) Optimasi Regenerasi Amine Equilibrium atau Flash Distillation Pencampuran Absorben Simulasi Simulasi Menggunakan Aspen HYSYS Validasi Model Simulasi Gas Alam Komponen Gas Alam Komponen Kontaminan (Impurities) Bab III. Metodologi Penelitian Tahap Persiapan Tahap Pelaksanaan v

10 3.3 Tahap Analisis Algoritma Simulasi Letak Titik Validasi Gambar Simulasi yang Diusulkan Simulasi Pertama dengan Menambahkan Flash Tank Simulasi Kedua dengan Menambahkan Flash Tank dan Reboiler Bab IV. Hasil dan Pembahasan Validasi Model Simulasi Simulasi Penambahan Alat Penambahan Flash Tank Penambahan Flash Tank dan Reboiler Pengaruh Beda Tekanan ( P) Pengaruh Laju Alir Steam Penentuan Kondisi Operasi Optimum Bab V. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran Daftar Pustaka vi

11 Daftar Tabel Tabel 2.1 Jenis jenis Amine... 8 Tabel 2.2 Spesifikasi Amine Contactor Tabel 2.3 Spesifikasi Amine Flash Drum Tabel 2.4 Kondisi Operasi Absorber Tabel 2.5 Komposisi Gas Alam Tabel 4.1 Titik Validasi di Aliran Sweet Gas Tabel 4.2 Titik Validasi di Aliran Lean Amine Tabel 4.3 Titik Validasi di Aliran Venting CO vii

12 Daftar Gambar 2.1 Dasar Proses Pemurnian Gas Proses Perpindahan Massa Gas P&ID Unit CO 2 Removal Pertamina EP Field Prabumulih P&ID Proses Sweetening Gas di Hess (Indonesia-Pangkah) Limited Amine Contactor Hess (Indonesia-Pangkah) Limited Amine Flash Drum (Indonesia-Pangkah) Limited Amine Regenerator (Indonesia-Pangkah) Limited P&ID ARU P&ID CO 2 Removal Plant Subang Mekanisme Absorpsi Skematis Metodologi Penelitian Algoritma Simulasi Titik-titik Validasi Simulasi Pertama Simulasi Kedua Titik Validasi Simulasi Overall CO 2 Removal Plant Subang Spesifikasi Sour Gas (Feed Gas) Spesifikasi Make Up Water Spesifikasi Sweet Gas Spesifikasi CO 2 di Lean Amine Spesifikasi CO 2 dan Metana di Aliran Venting CO viii

13 4.7 Kurva Beda Tekanan (Simulasi Pertama) Titik Optimum pada Beda Tekanan (Simulasi Pertama) Kurva Beda Tekanan (Simulasi Kedua) Titik Optimum pada Beda Tekanan (Simulasi Kedua) Kurva Persentase Penurunan Metana (Simulasi Pertama) Kurva Persentase Penurunan Metana (Simulasi Kedua) Kurva Laju Molar CO 2 (Simulasi Pertama) Titik Optimum pada Laju Alir Steam (Simulasi Pertama) Kurva Laju Molar CO 2 (Simulasi Kedua) Titik Optimum Suhu Reboiler (Simulasi Kedua) ix

14 Daftar Pustaka Anggraeni, Nur Rita dan Rizky Imanda 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 H 2 S/CO 2 Absorption Unit & Amine Regeneration Unit Cambridge Dictionaries Online. Diunduh pada tahun 2011 Enand. Diunduh pada tahun 2012 Geankoplis, Christie John Transport Process And Separation Process Principles. USA: Pearson Prentice Hall Hamid, Adboel Simulasi Aplikasi Pengambilan Keputusan Juanda, Tolage. Laporan Kuliah Kerja Profesi Energy Equity Epic Sengkang Pty.Ltd Lutfi, Ahmad dan Juanan Rosul Laporan Kerja Praktik di Hess (Indonesia- Pangkah) Limited. Bandung : Jurusan Teknik Kimia POLBAN Marsella,Vera dan Yulia Maharani Laporan Kerja Praktik di CO 2 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. Diakses pada tanggal 30 Mei 2012 Noname. Diakses pada tanggal 30 Mei 2012 Noname. 2lanjutan.htm. Diakses pada tanggal 31 Mei 2012 Noname. pada tanggal 31 Mei 2012

15 Noname. Diakses pada tanggal 31 Mei 2012 Noname. Diakses pada tanggal 29 Juni 2012 Noname. Diakses pada tanggal 29 Juni 2012 Noname. pengantar-teori-distilasi-entertainment-ppt-powerpoint/. Diunduh pada tanggal 29 Juni 2012 Noname Simulasi. Bandung : Upi Education

16 Curriculum Vitae Nama : Vera Marsella Tempat/Tanggal Lahir : Subang, 28 April 1991 Alamat : Jl. Sarimukti RT/RW 02/01, Pamanukan - Subang No.Handphone : Pendidikan : vera.marsella@gmail.com : D3 Jurusan Teknik Kimia POLBAN Curriculum Vitae Nama : Yulia Maharani Tempat/Tanggal Lahir : Bandung, 23 Juli 1990 Alamat : Jl. Mekar Asri no.3, Panghegar Permai III No.Handphone : Pendidikan : yuliamaharani90@gmail.com : D3 Jurusan Teknik Kimia POLBAN