View
83
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR
Citation preview
UNIVERSITAS INDONESIA
TUGAS #1 PENGOLAHAN GAS BUMI
REVIEW
GAS HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR
MATA KULIAH
PENGOLAHAN GAS BUMI KELAS SORE
DISUSUN OLEH :
Berry Ellen (1006706151)
Firdhauzi Kusuma Rachmani (1006679592)
Hendipo (1006759252)
Nathanael Sandy (1006773300)
Nicholas Hadi (1006706334)
Ricky Kristanda Suwignjo (1006679895)
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2013
i
Universitas Indonesia
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat
dan rahmat-Nyalah tugas ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. REVIEW GAS
HIDRAT DAN METODE PERHITUNGAN NILAI KALOR ASTM ini merupakan salah
satu tugas Mata Kuliah Pengolahan Gas Bumi pada semester 7 ini.
Dalam penyelesaian makalah ini, kami mendapatkan banyak bimbingan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, sepantasnya jika kami mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Slamet yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada kami untuk
menyelesaikan pembuatan review ini serta memberikan pengarahan dan bimbingan
kepada kami.
2. Kak Ellen yang merupakan Asisten Mata Kuliah Pengolahan Gas Bumi
3. Semua pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tidak langsung, yang
tidak dapat disebutkan satu per satu.
Kami menyadari bahwa review ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, kami
mengharapkan kritik dan saran yang positif agar laporan ini dapat menjadi lebih baik dan
berdaya guna di masa yang akan datang.
Akhir kata, kami berharap supaya makalah ini dapat menjadi salah satu sumber
referensi ilmiah yang bermanfaat bagi banyak pihak. Terima kasih.
Depok, 15 September 2013
ii
Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... .......................................................................................................... i
DAFTAR ISI........................................................................................................................... ii
BAB 1 REVIEW GAS HIDRAT .......................................................................................... 1
1.1 Kesetimbangan Hidrat (Hydrate Equilibrium) ........................................................... 3
1.2 Korelasi Prediksi Pembentukan Hidrat....................................................................... 4
1.3 Aplikasi Perhitungan Hidrat ..................................................................................... 20
1.4 Inhibisi Hidrat ........................................................................................................... 20
BAB 2 METODE ASTM D3588-98 .................................................................................... 24
BAB 3 KESIMPULAN ........................................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 33
1
Universitas Indonesia
BAB 1
REVIEW GAS HIDRAT
Referensi Utama :
Campbell, J. M. (1984). Gas Conditioning and Processing. USA : Campbell Petroleum
Series
Hidrat Gas berupa “clathrate”, yaitu senyawa di mana ada molekul pendatang yang
terjebak di dalam molekul senyawa tersebut.
Hidrat Gas Alam merupakan struktur geometri molekul yang tersusun atas molekul air
(lihat Gambar 1.1).
Gambar 1.1 Skema dari Hidrat Gas Alam
Keterangan :
o = molekul air
-- = ikatan hidrogen
Ruang kosong di dalam tiap struktur geometri molekul harus diisi oleh molekul pendatang
yang cukup untuk menstabilkan struktur kristal geometri tersebut. Dalam hal ini, molekul
hidrokarbon (C1, dst) sebagai molekul pendatang dalam molekul senyawa air.
Ada dua jenis struktur senyawa hidrat gas alam. Perbedaan kedua struktur tersebut terdapat
pada Tabel 1.1.
2
Universitas Indonesia
Tabel 1.1 Perbedaan Struktur I dan II Senyawa Hidrat Gas Alam
Struktur I Struktur II
Cell Constant 12oA 17oA
Molekul Air 46 136
Void
(Ruang Kosong)
8 (2 pentagonal
dodecahedra-void kecil; 6
tetrakaidecahedron-void
besar)
16 small pentagonal
dodecahedral void; 8 large
hexadecahedron void.
Molekul Pendatang Metana small void
Etana large v oid
C3+ (propana dan senyawa
hidrokarbon yang lebih besar)
Hidrat terbentuk jika terdapat molekul air dalam jumlah berlebih. Faktor yang
mempengaruhi pembentukan hidrat :
a. Ukuran molekul
b. Kelarutan gas (makin besar kelarutan komponen gas maka makin cepat hidrat
terbentuk)
Pada T (suhu) tertentu, pembentukan hidrat metana murni membutuhkan tekanan yang
lebih tinggi daripada pembentukan hidrat propana murni (kelarutan metana dalam air lebih
besar daripada propana). Molekul kecil lebih mudah untuk menghindari perangkap karena
lebih aktif dan acak gerakannya sehingga lebih sulit membentuk hidrat.
Tidak ada rumus molekul spesifik untuk hidrat karena tidak semua celah kosong harus
terisi. Contoh Hidrat :
a. CH4 5,9H2O
b. C2H6 8,2H2O
c. H2S 6,1H2O
d. CO2 6,0H2O
e. N2 6,0H2O
f. C3H8 17,0H2O
g. C4H10 17,0H2O
n-butana dapat membentuk hidrat namun tidak stabil.
C5+ merupakan senyawa non hidrat
3
Universitas Indonesia
1.1 Kesetimbangan Hidrat (Hydrate Equilibrium)
Gambar 1.2 Kondisi Terbentuknya Hidrat Gas Alam
Gambar 1.3 Karakterisitik Pembentukan Hidrat secara Umum untuk Campuran Gas
Keterangan Gambar 1.3 : FEG = kurva dew point campuran gas.
Prosedur umum untuk memprediksi hidrat :
a. Menggunakan korelasi untuk menentukan posisi garis dew point FEG.
b. Menggunakan korelasi untuk menentukan gas hidrat BE.
Titik Suhu Maksimum Pembentukan Hidrat Gas
Alam
4
Universitas Indonesia
1.2 Korelasi Prediksi Pembentukan Hidrat
1.2.1 Konstanta Kesetimbangan Uap-Padat (Metode Katz)
Sesuai untuk P < 7 Mpa (1000 psia)
Keakuratan berkurang saat nilai K konvergen = 1,0
K = ∞ untuk semua senyawa non hidrat
Untuk N2 dan n-butana K = ∞ (infinity)
Perhitungan titik dew point :
∑(yi/K) = 1,0
Kelemahan :
a. Keterbatasan rentang tekanan
b. Tidak mengakomodasi pengaruh depresi hidrat molekul yang terlalu besar untuk
masuk ke dalam rongga (sulit membentuk hidrat).
Contoh : Hitung suhu pembentukan hidrat gas berikut pada 2 Mpa (300Psia)
Penyelesaian :
Pertama-tama melakukan trial untuk suhu 50 oF
Komponen yi Pada 50oF
K yi/K
Nitrogen 0,094 Inf 0,0
Methane 0,784 2,04 0,384
Ethane 0,060 0,79 0,076
Propane 0,036 0,113 0,319
Iso-butane 0,005 0,047 0,106
n-Butane 0,019 Inf 0,0
CO2 0,002 3,0 0,001
1,000 0,886
Dengan hasil trial error, diperoleh bahwa ∑(yi/K) = 1,0 saat 47-48 oF.
5
Universitas Indonesia
Gambar 1.4 Nilai K Uap-Padat untuk Metana dan Etana
6
Universitas Indonesia
Gambar 1.5 Nilai K Uap-Padat untuk Propana
7
Universitas Indonesia
Gambar 1.6 Nilai K Uap-Padat untuk Iso-Butana
8
Universitas Indonesia
Gambar 1.7 Nilai K Uap-Padat untuk CO2 dan H2S
9
Universitas Indonesia
1.2.2 Metode Trekell-Campbell
Metode ini menjadikan metana sebagai kondisi referensi. Molekul yang lebih
besar daripada metana dalam campuran mempermudah pembentukan hidrat
yang stabil.
Rentang tekanan : 6,9-41,4Mpa (1000-6000 Psia).
Untuk tekanan 6,9 Mpa (1000 psia) – 13,8 Mpa (2000 psia) [Gambar 1.8 dan
1.9], n-butana memiliki pengaruh positif dalam pembentukan hidrat.
Sementara pada tekanan di atas 20,7 Mpa (3000 psia) [Gambar 1.9 dan 1.10],
n-butana menjadi senyawa pmbentuk non-hidrat (pengaruh negatif). Hal ini
diakibatkan oleh distorsi struktur molekul kisi-kisi oleh tekanan yang
menyebabkan molekul sebesar n-butana tidak dapat memasuki rongga yang
ada.
Pengaruh negatif (penurunan suhu) pembentukan hidrat (C5+) [Gambar 1.14
dan 1.15] : 検�5+な − 検�1 − 検�5+ 岫などど岻
Makin tinggi nilai ��5+怠−��1−��5+ 岫などど岻 maka pembentukan hidrat makin sulit
terjadi.
Prosedur :
a. Menghitung kurva dew point hidrokarbon untuk menentukan lokasi garis
FEG.
b. Menggunakan grafik prediksi 6,9 Mpa [Gambar 1.8], menentukan suhu
formasi hidrat dengan menjumlahkan perubahan suhu hidrat metana oleh
adanya komponen lain.
c. Mengulangi tahap (b) untuk tekanan 13,8 Mpa [Gambar 1.9].
d. Menghitung suhu hidrat untuk tekanan selanjutnya sampai melewati titik
dew point (a) [Gambar 1.10, 1.11, 1.12, 1.13].
10
Universitas Indonesia
Contoh :
Komponen Persentase Perpindahan Temperatur
6,9 MPa 13,8 MPa
C1
C2
C3
i-C4
n- C4
C5+
88,36
6,82
2,54
0,38
0,89
1,01
9,5 [Gambar 1.8]
2,9 [Gambar 1.8]
4,6 [Gambar 1.8]
1,3 [Gambar 1.8]
0,2 [Gambar 1.8]
-1,2 [Gambar 1.14]
15,36 [Gambar 1.9]
2,2 [Gambar 1.9]
3,2 [Gambar 1.9]
0,8 [Gambar 1.9]
0 [Gambar 1.9]
-0,08 [Gambar 1.15]
Total 100,00 17,3 °C 21,48 °C
岫検�5+岻岫などど岻な − 検頂1 − 検�5+ = ど,どなどな岫などど岻な − ど,ぱぱぬは − ど,どなどな = ひ,のどな ≈ ひ,の
Dalam beberapa pengujian gas, pengaruh CO2 diabaikan. H2S dan CO2 memberikan
pengaruh kenaikan suhu terhadap pembentukan hidrat yang relatif kecil jika
dibandingkan keberadaan etana dan propana yang cukup signifikan.
11
Universitas Indonesia
Gambar 1.8 Korelasi Prediksi Hidrat pada 6,9 MPa (1000 Psia)
12
Universitas Indonesia
Gambar 1.9 Korelasi Prediksi Hidrat pada 13,8 MPa (2000 Psia)
13
Universitas Indonesia
Gambar 1.10 Korelasi Prediksi Hidrat pada 20,7 MPa (3000 Psia)
14
Universitas Indonesia
Gambar 1.11 Korelasi Prediksi Hidrat pada 27,6 MPa (4000 Psia)
15
Universitas Indonesia
Gambar 1.12 Korelasi Prediksi Hidrat pada 34,5 MPa (5000 Psia)
16
Universitas Indonesia
Gambar 1.13 Korelasi Prediksi Hidrat pada 41,4 MPa (6000 Psia)
17
Universitas Indonesia
Gambar 1.14 Koreksi Penurunan Suhu Pembentukan Hidrat untuk Molekul Non-Hidrat pada
Tekanan 6,9 MPa (1000 Psia)
18
Universitas Indonesia
Gambar 1.15 Koreksi Penurunan Suhu Pembentukan Hidrat untuk Molekul Non-Hidrat pada
Tekanan 13,8 - 69 MPa (2000 - 10000 Psia)
19
Universitas Indonesia
1.2.3 Metode Mc Leod-Campbell
Dalam metode ini dipakai persamaan Clapeyron (energi perubahan fasa).
Cocok untuk rentang tekanan 41,4 – 69 MPa ( 6000-10000 psia ) 劇 = 畦岫系岻待,5
di mana : T = suhu permukaan hidrat
A = faktor korelasi
C = faktor komponen
Metrik Inggris
T = Suhu pembentukan hidrat K °R
A = Faktor korelasi 2,16 3,89
C = Faktor komponen (lihat Tabel 1.2)
Tabel 1.2 Nilai Faktor Komponen
Tekanan Nilai C
MPa psia C1 C2 C3 iC4 nC4
41,4 6 000 18 933 20 806 28 382 30 696 17 340
48,3 7 000 19 096 20 848 28 709 30 913 17 358
55,2 8 000 19 246 20 932 28 764 39 935 17 491
62,1 9 000 19 367 21 094 29 182 31 109 17 868
69,0 10 000 19 489 21 105 29 200 30 935 17 868
Keterangan : komponen yang lebih besar daripada n-butane diabaikan
Contoh :
Hitung suhu pembentukan gas hidrat pada 41,4 MPa ( 6000psia ) dengan analisis
semu berikut ini :
Komponen Fraksi Mol C C’ = yi. Ci
C1
C2
C3
iC4
iC4
0,906
0,066
0,018
0,005
0,005
18,933
20,806
28,382
30,696
17,340
17,153
1373
511
153
87
Total 1,000 19,277
20
Universitas Indonesia
Dari persamaan = 畦岫系岻待,5 :
劇 = 岫に,なは岻岫なひ,にばば岻待,5 = ぬどど � = にば °系
劇 = 岫ぬ,ぱひ岻岫なひ,にばば岻待,5 = のねど °迎 = ぱど °�
1.3 Aplikasi Perhitungan Hidrat
Hidrat dapat terbentuk hanya ketika terdapat air
Kondisi pembentukan hidrat yang dapat dihitung hanya untuk kondisi tidak terdapat
es atau hidrokarbon cair.
Hidrat dapat menjadi masalah apabila membentuk gumpalan yang menghambat
aliran. Efektivitas pembentukan hidrat dapat dicegah dengan aliran cairan secara
turbulen, desain mekanis suara , serta dehidrasi
1.4 Inhibisi Hidrat
Apabila aliran yang dioperasikan mengandung liquid (air) dan suhu minimum aliran
dibawah titik hidrat maka perlu dilakukan inhibisi hidrat dengan bahan yang
menurunkan suhu hidrat & pembekuan, seperti senyawa alkohol dan glikol. Contoh:
Metanol, Dietil Glikol (DEG), atau Etilen Glikol ( EG ).
Metanol dapat dipakai secara efektif pada semua suhu.
DEG tidak cocok saat dipakai pada suhu di bawah -10 °C (T<-10 oC) karena viskositas
dan pemisahan yang sulit apabila terdapat minyak.
Laju injeksi total yang dibutuhkan untuk menyediakan konsentrasi inhibitor yang
cukup dalam air ditambah inhibitor yang berubah menjadi fasa uap.
Inhibitor fasa uap harus memiliki pengaruh kecil terhadap kondisi pembentukan
hidrat.
Prosedur perhitungan inhibitor :
(1). Menentukan suhu pembentukan gas hidrat
(2). Menentukan perkiraan suhu minimum sistem
(3). Menghitung jumlah air yang terkandung pada suhu ( 2 ) dengan korelasi water
– content yang sesuai
(4). Menghitung W = XR
Konsentrasi inhibitor pada fasa cair yang dibutuhkan untuk menurunkan titik
hidrat :
21
Universitas Indonesia
�� = 岫穴岻岫�岻�沈 + 岫穴岻岫�岻 岫などど岻
di mana :
d = penurunan °C titik hidrat (selisih suhu (1) dan (2))
XR = massa inhibitor dalam fasa cair
M = Mr inhibitor
Ki = konstanta ( 1297 untuk methanol dan 2220 untuk glikol )
Jika dalam °F , maka Ki = 2335 untuk methanol dan 4000 untuk glikol .
Menghitung total laju massa injeksi inhibitor untuk memenuhi konsentrasi
inhibitor dalam fasa cair dengan persamaan : 兼沈 = 兼栂岫 ���� −��岻
di mana :
mi = massa larutan inhibitor
mw = massa air liquid
XR = konsentrasi rich inhibitor
XL = konsentrasi lean inhibitor
(100 % untuk methanol dan 60 – 80 % untuk glikol )
Kriteria XR : depresi hidrat dan pencampuran
XR dan XL berada dalam wilayah non-freezing (lihat Gambar 1.16).
EG dan DEG tidak boleh dioperasikan di dalam reboiler bersuhu diatas 150-
160 °C (300-320°F) untuk mencegah terjadinya dekomposisi termal
Beberapa faktor yang mempengaruhi saat proses perhitungan
MeOH EG DEG
Berat Molekul
Densitas : g/cm3
kg/m3
lb/ft3
32 62 106
0,80 1,11 1,12
800 1110 1120
49,7 69,4 69,6
Volume rate (laju volume) injeksi dicari dengan membagi mi dengan
densitas.
22
Universitas Indonesia
Gambar 1.16 Titik Beku Larutan Glikol
(5). Jika inhibitor yang digunakan adalah methanol maka perlu dihitung jumlah
inhibitor yang hilang terevaporasi. Menghitung inhibitor yang hilanh akibat
evaporasi dapat dilihat pada gambar 1.17.
Keterangan Gambar 1.17 :
Ordinat : tekanan minimum aliran menuju suhu minimum aliran.
Terbaca hilangnya inhibitor akibat vaporasi per unit volume dibagi W
pada absis grafik . ( W didapat dari persamaan di bawah W = XR )
�� = 岫穴岻岫�岻�沈 + 岫穴岻岫�岻 岫などど岻
23
Universitas Indonesia
Gambar 1.17 Kesetimbangan Uap Cair Metanol dalam Air
(6). Total laju injeksi : (4) + (5)
Losses glikol terjadi pada sistem regenerasi karena kelarutan dalam minyak,
kontaminasi garam. Kontaminasi garam menimbulkan plug pada kolom regenerasi
distilasi. Pemisahan air dari glikol cukup dengan distilasi. Namun untuk garam harus
dengan distilasi vakum.
24
Universitas Indonesia
BAB 2
METODE ASTM D3588-98
Referensi Utama :
American Society for Testing and Materials. (1998). ASTM D3588 : Standard Practice for
Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density (Specific
Gravity) of Gaseous Fuels. The Executive Director Office of the Federal Register
Washington, D.C.
ASTM D3588-98 merupakan prosedur yang dapat digunakan untuk melakukan kalkulasi
nilai kalor (heating value), densitas relatif, dan faktor kompresibilitas pada keadaan
standar (14,696 psia dan 60℉ (15,6℃)) untuk campuran gas alam dengan analisis
komposisi. Prosedur ini bisa juga diterapkan pada beberapa macam gas utilitas, seperti,
gas alam kering, gas reformasi, gas minyak (untuk Btu tinggi dan rendah), propana-udara,
gas air karburator, gas dari pembuatan batu bara, dan gas batubara retort.
Satuan British sebagai standar dan satuan SI yang diberikan hanya berfungsi sebagai
tambahan.
Terminologi
a. Faktor Kompresibilitas
Perbandingan antara volume actual dari gas dengan masa tertentu pada suhu dan
tekanan yang telah ditentukan terhadap volume gas yang dihitung dari persamaan gas
ideal pada kondisi yang identik.
b. Gross Heating Value
Jumlah energi yang dipindahkan sebagai panas dari pada pembakaran ideal gas
dengan udara pada suhu standar.
c. Net Heating Value
Jumlah energi yang dipindahkan sebagai panas dari pada pembakaran ideal gas
dengan udara pada suhu standar dimana seluruh air yang dihasilkan oleh reaksi tetap
berada pada kondisi uap.
d. Densitas Relatif
Perbandingan massa jenis dari gas pada suhu dan tekanan tertentu terhadap massa
jenis dari udara pada suhu dan tekanan yang sama.
Nilai kalor adalah ukuran kesesuaian gas murni atau campuran gas yang akan digunakan
sebagai bahan bakar. Nilai kalor mengindikasikan besarnya energi yang bisa didapatkan
dalam bentuk panas dengan membakar suatu unit gas. Untuk digunakan sebagai agen
25
Universitas Indonesia
pemanas, kualifikasi dari beberapa gas dari sumber yang berbeda dan memiliki komposisi
yang berbeda dapat dibandingkan berdasarkan nilai kalornya. Nilai kalor dari gas
bergantung tidak hanya pada suhu dan tekanan, namun juga pada derajat kejenuhannya
dengan uap air.
Metode Analisis
Tentukan komposisi molar gas berdasarkan metode ASTM atau GPA yang menghasilkan
komposisi sempurna, terpisah dari air, tetapi termasuk semua komponen yang hadir
dengan besar 0,1% ke atas (daftar komponen dapat dilihat pada Gambar 2.1). Setidaknya
ada 98% sampel yang harus dicatat sebagai komponen individual.
Gambar 2.1 Sifat dari Komponen Gas Alam pada 60 oF dan 14,696 psia
26
Universitas Indonesia
Kalkulasi – Nilai Gas Ideal; Nilai Pemanasan Ideal (Ideal Heating Value)
Reaksi pembakaran ideal antara udara dan bahan bakar pada keadaan gas ideal: 系銚�長鯨頂岫件穴岻 + (欠 + 決ね + 潔) 頚態岫件穴岻 = 欠系頚態岫件穴岻 + (ℎに) �態頚岫件穴 剣堅 健岻 + 潔鯨頚態岫件穴岻 件穴 menandakan kondisi gas ideal 健 menandakan fasa liquid
Nilai bersih pemanasan ideal didapat ketika air dalam kondisi gas ideal. Nilai kotor kalor
ideal didapat ketika air terkondensasi karena reaksi yang terjadi. Untuk air, reduksi dari �態頚岫件穴岻 menjadi �態頚岫健岻adalah �栂沈鳥 − �栂鎮 . Karena nilai kalor kotor dihasilkan dari reaksi
pembakaran ideal, hubungannya gas ideal dapat diaplikasikan. Nilai kalor kotor ideal per
unit massa pada campuran, �陳沈鳥 adalah
�陳沈鳥 = ∑ 捲珍�珍�陳沈鳥珍/ ∑ 捲珍�珍津珍=怠
津珍=怠
Keterangan: 捲珍 = mol fraksi komponen 倹 �珍 = massa molar komponen j dari Gambar 1. 券 = jumlah dari komponen �陳沈鳥珍 = komponen murni, nilai kalor kotor ideal per unit massa dari komponen 倹 (pada 60℉ (15,6℃) di Gambar 2.1)
Nilai dari �陳沈鳥 independen terhadap tekanan, namun bervariasi terhadap suhu.
Densitas Gas Ideal
Densitas gas ideal �沈鳥 adalah
�沈鳥 = ( 鶏迎劇) ∑ 捲珍�珍 = �鶏迎劇津珍=怠
� = molar massa dari campuran
� = ∑ 捲珍�珍津珍=怠
鶏 = tekanan dasar pada unit absolut (psia) 迎 = konstanta gas, 10,7316 psia.ft3/(lb mol∙ °迎岻 劇 = suhu dasar pada unit absolut (°迎 = ℉ + ねのひ,はば)
27
Universitas Indonesia
Densitas Relatif Ideal
Densitas Relatif Ideal, 穴沈鳥 adalah
穴沈鳥 = ∑ 捲珍穴珍 = ∑ 捲珍穴珍 �珍 �銚⁄ =津珍=怠 �珍 �銚⁄
�銚adalah molar massa udara.
Densitas relatif ideal adalah rasio molar massa.
Nilai Pemanasan Kotor per Unit Volum
Perkalian antara nilai kalor kotor per unit massa dengan densitas gas ideal menghasilkan
nilai kalor kotor per unit volum, �塚沈鳥
�塚沈鳥 = �沈鳥�陳沈鳥 = ∑ 捲珍�塚珍沈鳥津珍=怠
�塚珍沈鳥adalah komponen murni nilai kalor kotor per unit volum untuk komponen 倹 pada
tekanan 14,696 psia dan suhu 60℉ (Gambar 2.1).
Konversi Nilai Kalor Kotor pada Tekanan Berbeda
Konversi nilai pada Gambar 2.1 ke tekanan yang berbeda didapatkan dengan perkalian
dengan rasio tekanan: �塚沈鳥岫鶏岻 = �塚沈鳥岫鶏 = なね,はひは岻 × 鶏/なね,はひは
Nilai Gas Nyata – Faktor Kompresibilitas
Faktor kompresibilitas adalah 傑 岫劇, 鶏岻 = �沈鳥 �⁄ = 岫�鶏迎劇 岻/� � adalah densitas gas nyata dalam massa per unit volum.
Jika ada variasi tekanan awal (tidak akurat jika lebih besar dari 2 atm): 傑 岫劇, 鶏岻 = な + 稽鶏/迎劇 稽 adalah koefisien viral kedua pada campuran gas.
稽 = 捲怠態稽怠怠 + 捲態態稽態態 + ⋯ + 捲津態稽津津 + に捲怠捲態稽怠態 + ⋯ + に捲津−怠捲津稽津−沈,津 = ∑ ∑ 捲沈捲珍稽沈珍津珍=怠
津沈−怠
稽珍珍adalah koefisien viral kedua untuk komponen 倹. 稽沈珍adalah koefisien viral kedua untu komponen 件 dan 倹.
28
Universitas Indonesia
Jika fraksi molH2 dan He kurang dari 0,01, maka kalkulasi dapat dilakukan dengan 稽珍珍 =ど untuk hidrogen dan helium.
Alternatif untuk persamaan 傑岫劇, 鶏岻 (Persamaan sebelumnya tidak selalu memiliki
informasi yang cukup)
傑 岫劇, 鶏岻 = な − 鶏 [∑ 捲珍√�珍珍津珍=怠 ]態
�珍珍 = 稽珍珍/迎劇
Nilai √�珍珍 pada 60℉ dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Contoh Kalkulasi Sifat Gas pada 60℉ dan 14,696 Psia
(Analisis Gas pada Basis Kering)
Densitas Gas Nyata
Densitas gas nyata � pada tekanan dan suhu spesifik: � = �沈鳥/傑 �沈鳥 dan 傑 dievaluasi pada suhu dan tekanan yang sama.
Densitas Relatif Nyata 穴 = ��銚 = �傑銚 �銚傑⁄
29
Universitas Indonesia
Nilai Kalor Nyata
Nilai kalor nyata tidak dapat dinyatakan dengan nilai kalor ideal dibagi dengan faktor
kompresibilitas. Nilai kalor nyata dibedakan dari nilai gas nyata dengan lebih kecil bagian
dalam 104 pada tekanan 14,696 psia. Pengurangan 1 bagian pada 104 merupakan akurasi
dari nilai kalornya.
Nilai Kalor Kotor dari Gas Air Basah
Jika gas mengandung air sebagai komponen namun analisis komposisi pada basis kering,
perlu adanya pengaturan fraksi mol yang menunjukkan keberadaan air. Fraksi mol koreksi
adalah: 捲珍岫潔剣堅岻 = 捲珍岫な − 捲栂岻 Fraksi mol air bisa berkisar dari nol hingga nilai jenuh. Nilai jenuh 捲栂, asumsi hukum
Raoult adalah: 捲栂岫嫌欠建岻 = 鶏栂�/鶏 鶏栂�adalah tekanan uap dari air (0,25636 psia pada 60℉)
Secara teknis, air memiliki nilai kalor kotor, entalpi ideal dari kondensasi. Jika air yang
terbentuk ketika pembakaran terkondensasi, maka panas yang terlepas pada saat
pembakaran gas basah dengan udara kering menjadi: �塚沈鳥岫拳結建 �欠嫌岻 = 岫な − 捲栂岻�塚沈鳥岫穴堅検 �欠嫌岻
Untuk gas yang terjenuhkan dengan air, 捲栂 pada 60℉ adalah 0,25636/鶏長 鶏長adalah tekanan dasar.
Kalkulasi Energi Ideal yang Terlepas sebagai Panas
Nilai kalor kotor ideal jika dikalikan dengan laju alir gas akan menghasilkan energi ideal
yang terlepas sebagai panas ketika pembakaran, 芸̇沈鳥: 芸̇沈鳥 = 兼̇�陳沈鳥 兼 adalah laju alir massa
Untuk gas ideal, laju alir massa dihubungkan dengan laju alir volum, �沈鳥: 兼̇ = �沈鳥�沈鳥 芸̇沈鳥 = �沈鳥�塚沈鳥
Laju alir gas ideal dihubungkan dengan laju alir gas nyata dengan �̇沈鳥 = �̇ 傑⁄
V adalah laju alir volumetrik gas nyata dan 傑岫劇, 鶏岻 adalah faktor kompresibilitas gas nyata
pada suhu dan tekanan yang sama.
30
Universitas Indonesia
芸̇沈鳥 = �̇�塚沈鳥 傑岫劇, 鶏岻⁄
Gambar 2.2 Contoh Kalkulasi Sifat Gas pada 60℉ dan 14,696 Psia
(Analisis Gas pada Basis Basah)
Efek Air terhadap Kalor Jenis
Penentuan harga daripada gas alam ditentukan dari persamaan yang mengatakan
bahwa harga dari pada gas adalah laju energi yang dilepaskan pada pembakaran
dikali dengan harga gas per unit energi pada waktu penghitungan.
Kalor Jenis daripada gas alami adalah nilai absolut dari entalpi pembakaran pada
reaksi pembakaran ideal.
Pembakaran ideal antara bahan bakar dan udara pada kondisi gas ideal dinyatakan
dengan persamaan :
31
Universitas Indonesia
di mana, α,く, dan け adalah koefisien stoikiometris dan € adalah fraksi dari udara
berlebih.
Hipotesis terhadap kondisi reaksi harus ditentukan pada air yang terbentuk.
Perhitungan kalor jenis gas asli juga lebih mudah dibanding dengan perhitungan
dengan kondisi hipotesis.
Gas yang Mengandung Air
Jika gas mengandung air, tetapi analisis komposisi dilakukan dengan basis kering,
maka diperlukan penyesuaian terhadap fraksi mole karena faktanya air telah
menggantikan posisi daripada sebagian gas
Efek daripada air dapat dihilangkan karena meskipun air juga memiliki kalor jenis,
efek yang diberikan hanya berupa efek kondensasi. Air yang dibawa oleh gas
sebenarnya tidak mengalami kondensasi, dan hanya air yang terbentuk pada reaksi
yang berkontribusi pada perubahan nilai kalor jenis.
Perhitungan terhadap air dapat diabaikan pada kondisi tertentu, tetapi bila ingin
memodelkan kondisi actual, perhitungan terhadap air ini dapat menjadikan masalah
menjadi lebih kompleks.
Sifat dari pada Gas Asli
Sebenarnya kita memiliki cukup informasi untuk mengubah nilai kalor jenis
menjadi sifat gas asli dengan menyelesaikan persamaan :
di mana :
dengan V adalah volume molar dan perbedaan suhu b juga harus ditentukan.
Meskipun perhitungan untuk mengubah nilai kalor jenis menjadi sifat gas asli
dimungkinkan, prosedur ini sebenarnya tidak memberikan efek apapun.
32
Universitas Indonesia
BAB 3
KESIMPULAN
Gas hidrat terbentuk dalam aliran gas alam dalam pipa akibat adanya kandungan air yang
mencukupi di dalam gas alam tersebut dan kondisi yang memenuhi.
Metode ASTM D3588-98 merupakan prosedur yang dapat digunakan untuk melakukan
kalkulasi nilai kalor (heating value), densitas relatif, dan faktor kompresibilitas pada
keadaan standar (14,696 psia dan 60℉ (15,6℃)) untuk campuran gas alam dengan analisis
komposisi.
33
Universitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA
American Society for Testing and Materials. (1998). ASTM D3588 : Standard Practice for
Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density (Specific
Gravity) of Gaseous Fuels. The Executive Director Office of the Federal Register
Washington, D.C.
Campbell, J. M. (1984). Gas Conditioning and Processing. USA : Campbell Petroleum Series
Recommended