paper epg natural gas hydrate synthetic

Download Paper EPG Natural Gas Hydrate Synthetic

Post on 04-Jul-2015

329 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Eksplorasi dan Produksi HidrokarbonSYNTHETIC NATURAL GAS HYDRATE

What is NGH? NGH adalah kristal es yang terbentuk dimana lapisan es menutupi molekul gas yang terjebak didalamnya. NGH stabil pada tekanan tinggi dan suhu rendah, dan terjadi secara alami di dasar laut yang bertekanan tinggi dan bersuhu rendah pada kedalaman 150-2000 meter dibawah permukaan air laut. Pada saat ini penelitian NGH banyak dilakukan sebagai alternatif sistem pengangkutan dan penyimpanan gas alam, yang selama ini didominasi oleh sistem pemipaan dan gas alam cair (liquefied natural gas, LNG). Dalam sistem gas alam padat, NGH diproduksi dari percampuran gas alam dengan air untuk membentuk kristal es. Gas alam padat terjadi ketika beberapa partikel kecil dari gas seperti metana, etana, dan propana, menstabilkan ikatan hidrogen dengan air untuk membentuk struktur sangkar 3 dimensi dengan molekul gas alam terjebak dalam sangkar tersebut. Sebuah sangkar terbuat dari beberapa molekul air yang terikat oleh ikatan hidrogen. Tipe ini dikenal dengan nama clathrates. Gas alam padat diperkirakan akan menjadi media baru untuk penyimpanan dan transportasi gas, sebab memiliki stabilitas yang tinggi pada suhu dibawah 0oC pada tekanan atmosfer. Kestabilan tersebut disebabkan lapisen es yang terjadi pada saat hidrat terurai (terdisosiasi), lapisan es tersebut menutupi hidrat dan mencegah penguraian lebih lanjut. NGH lebih padat dari gas alam, 1 meter kubik NGH setara dengan 170 meter kubik dari gas alam pada tekanan 1 atm, pada suhu 25oC. Hidrat gas natural dianggap sebagai hal yang merugikan dalam industri migas karena terbentuknya hidrat dapat mengganggu perpipaan. Di pihak lain, hidrat gas dapat diaplikasikan untuk penyimpanan (storage) dan transportasi dari natural gas. Pertimbangan penggunaan hidrat untuk penyimpanan adalah hidrat gas mampu menyimpan natural gas dalam jumlah kapasitas yang besar, selain itu tingkat keamanan yang relatif tinggi. Untuk kapasitas penyimpanan natural gas, hidrat gas mampu menimpan natural gas sebesar 180 sm3 (standar m3) per m3 hidrat gas. Di bawah ini adalah tipe-tipe struktur sangkar hidrat gas atau disebut clathrates:

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 1

Eksplorasi dan Produksi Hidrokarbon

Gambar x. Struktur sangkar hidrat gas Ketiga struktur umum sangkar gas hidrat terdiri dari struktur I 46 H20, struktur I 136 H20, dan struktur H 34 H2O. Pada struktur diatas penomoran 51268 menunjukkan 12 pentagonal dan 8 heksagonal dalam setiap struktur kristal.

What For and Comparison with other means transportation and storage Tujuan utama dari pembentukkan NGH ini adalah untuk transportasi dan penyimpanan dari gas alam itu sendiri. Gas alam yang terbentuk dapat tersimpan dalam hidrat yang terbentuk sehingga lebih mudah untuk ditransportasi karena dalam bentuk padatan. Teknologi ini dapat menjadi teknologi yang baru karena untuk penyimpanannya memiliki stabilitas yang tinggi pada suhu dibawah 0oC pada tekanan atmosfer. Metode penyimpanan gas alam yang telah diproses pada umumnya digunakan dengan cara gas alam tersebut dicairkan pada suhu kriogenik yaitu pada -162oC yang dapat meningkatkan volume penyimpanan dari gas alam hingga mencapai 600 kalinya (LNG). Sedangkan metode penyimpanan gas alam lainnya yaitu dengan cara meningkatkan tekanan dari gas alam tersebut yang dapat meningkatkan volume penyimpanan gas alam hingga mencapai sekitar 200 kalinya.

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 2

Eksplorasi dan Produksi HidrokarbonNamun kedua cara penyimpanan tersebut memiliki kendala yang besar. Peningkatan biaya yang dibutuhkan untuk gas alam sangatlah tinggi. Selain itu juga selama transportasi dari LNG banyak gas yang hilang akibat tervaporasi. Kendala lainnya yang ditemukan adalah masalah lokasi atau tempat yang dapat dijangkau untuk transportasi gas alam. Apabila digunakan LNG atau CNG dibutuhkan kapal khusus untuk mengangkut gas-gas tersebut, sehingga alokasi tempat untuk pemrosesan gas dibutuhkan tempat yang dekat dengan laut. Sedangkan untuk daerah yang alokasinya di daratan maka akan dibutuhkan pipeline gas untuk mengangkut gas-gas alam tersebut sehingga tidak akan efektif dalam pengangkutan. Transportasi gas dengan pemipaan dilakukan dengan menyalurkan gas alam bertekanan 700-1100 psig melalui pipa pada umumnya. Rata-rata biaya pemipaan adalah 15 USD per miles Alternatif dengan menggunakan sintetik hidrat dapat memberikan efisiensi energi dari gas alam yang dapat disimpan dan ditransportasi. Hal ini disebabkan karena metode pembentukan sintetik hidrat ini membutuhkan proses refrigerasi yang lebih rendah, tekanan yang lebih rendah, waktu yang lebih rendah dibandingkan penggunaaan LNG dan CNG. Beberapa studi telah dilakukan yang menjelaskan bahwa penggunaan hidrat gas sebagai media transportansi akan memberikan hasil lebih ekonomis (Gudmundsson,1996). Secara umum dapat menghemat biaya sampai 24% jika dibandingkan dengan transportasi dengan LNG pada daerah Laut Utara sampai ke Eropa Tengah (the Northern North Sea to Central Europe). Dari data didapatkan bahwa sistem dengan transportasi LNG masih sangat mahal yaitu sekitar USD 15$ untuk gas yang setara dengan 1 barel minyak bumi. Sedangkan investasi LNG membutuhkan biaya yang sangat mahal yaitu sekitar 1 milyar USD untuk memproduksi 0,5 cubicfeet/day. Hal ini membuat keefektifan biaya yang semakin berkurang akibat tarnsportasi dengan menggunakan LNG Namun untuk penggunaan methane hidrat itu sendiri pada umumnya hanya dapat pada lokasi-lokasi pemrosesan tempat gas yang pada skala menengah ataupun kecil dimana tidak dapat menggunakan perpipaan ataupun LNG untuk penyimpanan dan transportasi sehingga penggunaan gas hidrat ini lebih ekonomis.

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 3

Eksplorasi dan Produksi Hidrokarbon

Gambar . Suplai Chain NGH dari Offshore Production (Nam Jin Kim, 2009)

How to Form? Pada dasarnya pembentukan natural gas hydrate sintetik dibentuk dengan

mengkondisikan natural gas dan air pada temperature rendah dan tekanan yang tinggi sehingga terjadi proses pembekuan air yang mengandung metana terlarut. Natural gas hydrate, biasanya metana hidrat, terbentuk di daerah interface antara fasa cair (water) dan fasa gas (metana). Metana terlarut dalam air dan di permukaan air yang terekspos temperature dan diberikan tekanan sehingga air membeku dan membentuk struktur Kristal yang mengurung metana di tengah, berikut ilustrasinya:

Methane hydrate terbentuk oleh ikatan fisis antara molekul air dan gas metana, yang terperangkap dalam molekul air dalam temperature dan tekanan tertentu. Jadi untuk bisa membentuk methane hydrates perlu dicapai suatu kondisi temperature dan tekanan tertentu. Daerah temperature dan tekanan tersebut dapat dilihat pada grafik berikut,

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 4

Eksplorasi dan Produksi Hidrokarbon

Daerah di atas phase boundary atau kurva ekuilibrium, merupakan daerah dimana hydrate stabil brsama dengan gas metana dan es. Sedangkan daerah di bawah kurva ekuilibrium merupakan daerah dimana hidrat belum bisa terbentuk. Berikut tabel data tekanan dan temperature untuk phase boundary tersebut,

Dapat dilihat semakin tinggi tekanan dan semakin rendah temperature semakin aktif pula pembentukan hidrat. Oleh karena itu akan semakin cepat pula waktu pembentukan hidrat, berikut data waktu terbentuknya hidrat:

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 5

Eksplorasi dan Produksi Hidrokarbon

Kendala Pembentukkan Dari sistem pembentukan hidrat sintetik ini dapat dilihat bahwa terdapat banyak kendala, antara lain: y y y y Laju reaksi air dan gas metana atau laju pembentukan yang relative lambat Air interstitial yang tidak bereaksi dengan persentase yang besar dari massa hidrat Bergantung pada kapasitas hidrat yang tidak menentu Kelarutan gas alam dalam air sangat rendah sehingga hanya film tipis hidrat terbentuk pada antarmuka antara air y Secara ekonomis untuk melakukan scale-up memerlukan biaya yang sangat besar (Mandal,2008) Solusi / Teknologi pembentukan (surfaktan dkk) Telah diteliti banyak cara untuk mensolusikan permasalahan-permasalahan di atas, di antaranya ada yang secara mekansi dan juga secara kimia. Secara mekanis digunakan: y Pengadukan (Iwasaki ,2005; Takaoki,2005)

Paper_Synthetic natural Gas Hydrate

Page 6

Eksplorasi dan Produksi Hidrokarbony Spray liquid pada fasa gas yang bergerak secara kontinu (Fukumoto,2001; Ohmura, 2002) y y y Bubbling gas pada fasa cair yang kontinu (Luo, 2007) Microbubbling (Takahashi,2002) Icing (Stern ,1996)

Sedangkan secara kimia digunakan: y Surfaktan Teknologi

Berikut penjelasan teknologi-teknologi tersebut: Semi-batch Heterogeneous spray reaktor Proses system ini dilakukan dengan dengan aliran cairan secara terus menerus ke pressurized vessel. System ini dioperasikan dengan cara reaktan dimasukan ke dalam system pada waktu yang bervarias dan produk di ambil juga pada waktu yang bervariasi. Pembentukan hidrat dalam metode ini dilakukan dengan proses hybrid yang menggunakan waktu penyemprotan dan waktu stabilisasi. Pada waktu penyemprotan, raktor beroperasi pada mode semi-batch. Dan pada proses stabilisasi dilakukan pada mode batch. Laju pembatas raktan pada system adalah larutan air-pTSA yang dinjeksikan pada system, sedangkan gas alam yang ada pada reaktor adalah reaktan kedua yang ada dalam keadaan berlebihdalam system reaksi pembentukan hidrat. Ketika penyemprotan larutan air-pTSA dihentikan, reaktor beraksi sebagai system batch seiringan dengan waktu stabilisasi. Pembentukan hidratdan pertumbuhan kinetic dimodelkan pada spray reaktor dengan mempertimbangkan kedua mode. Air adalah bagian utama dari gas hidratdan mengisi sekitar 80% dari massa. Asam para sulfonat adalah hidrotrope yang digunakan untuk promoter hidrat yang dicampur dengan air untuk menghasi