Top Banner
Claude liquefaction process merupakan salah satu metoda pencairan gas alam di industry LNG. Salah satu gas alam yang banyak diproses LNG adalah methane. Gas alam seperti methane memiliki titik didih yang sangat rendah yaitu dibawah suhu ruang sehingga sifatnya mudah terbakar. Titik didih methane yaitu sebesar -161.52 o C, sehingga dibutuhkan suhu refrigant yang sangat rendah untuk dapat merubah methane menjadi fasa liquid. Akan tetapi kemampuan refrigerant tidak mencukupi untuk dapat mencairkan gas methane. Pada simulasi HYSYS, digunakan fluid package Peng Robinson karena fluid package ini sangat cocok untuk digunakan pada proses yang bahan bakunya berupa hydrocarbon. Umpan yang berupa fasa gas dengan kandungan methane sebanyak 1000 kgmole/jam dengan kondisi suhu 25 o C dan tekanan 1 bar. Umpan ini dimasukan kedalam kompresor. Fungsi dari compressor ini adalah untuk menaikan tekanan. Tekanan dinaikan menjadi 30 bar.
14

LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Aug 02, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Claude liquefaction process merupakan salah satu metoda pencairan gas alam di industry

LNG. Salah satu gas alam yang banyak diproses LNG adalah methane. Gas alam seperti methane

memiliki titik didih yang sangat rendah yaitu dibawah suhu ruang sehingga sifatnya mudah

terbakar. Titik didih methane yaitu sebesar -161.52 oC, sehingga dibutuhkan suhu refrigant yang

sangat rendah untuk dapat merubah methane menjadi fasa liquid. Akan tetapi kemampuan

refrigerant tidak mencukupi untuk dapat mencairkan gas methane.

Pada simulasi HYSYS, digunakan fluid package Peng Robinson karena fluid package ini

sangat cocok untuk digunakan pada proses yang bahan bakunya berupa hydrocarbon. Umpan

yang berupa fasa gas dengan kandungan methane sebanyak 1000 kgmole/jam dengan kondisi

suhu 25 oC dan tekanan 1 bar.

Umpan ini dimasukan kedalam kompresor. Fungsi dari compressor ini adalah untuk

menaikan tekanan. Tekanan dinaikan menjadi 30 bar.

Page 2: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Suhu methane saat keluar dari compressor berubah menjadi 387.0oC, hal ini disebabkan

hubungan antara tekanan dan temperature berbanding lurus. Oleh karena itu, pada saat tekanan

dinaikan maka suhu dari methane pun menjadi naik.

Methane kemudian masuk ke dalam cooler untuk diturunkan suhunya menjadi 30 oC

dengan pressure drop cooler sebesar 0,05 bar.

Tujuan dari penurunan suhu methane ini agar suhu gas yang keluar dari ekspander lebih

rendah, karena gas yang keluar dari ekspander ini akan digunakan untuk sistem pendingin dalam

metode Claude ini.

Page 3: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Setelah keluar dari cooler, gas ini dibagi menjadi dua aliran menggunakan TEE (splitter).

Aliran pertama merupakan aliran produk (to valve) dan aliran kedua (to expander) merupakan

aliran yang nantinya digunakan untuk pendingin. Perbandingan antara aliran pertama dan aliran

kedua adalah 9:1. Aliran kedua dialirkan menuju expander untuk diturunkan tekanannya. Karena

tekanan turun maka terjadi penurunan suhu tanpa merubah fasa gas methane.

Gas yang menuju ke ekspander tekanannya diturunkan menjadi 1.2 bar, dengan

sendirinya suhu gas methane pun menjadi turun hingga -100oC.

Sementara itu, gas yang dialirkan ke valve diturunkan juga tekanan menjadi 1.2 bar. Suhu

yang dihasilkan dari penurunan tekanan oleh valve ini lebih tinggi dibandingkan dengan

Page 4: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

penurunan suhu menggunakan ekspander yaitu 15.94oC, karena valve itu memiliki rentang

penurunan suhu yang tidak terlalu besar seperti ekspander.

Selanjutnya gas yang tekanannya sudah diturunkan oleh valve dialirkan ke separator

untuk dipisahkan fraksi gas dan liquidnya. Namun sampai proses ini belum terbentuk fraksi

liquidnya. Maka dari itu, diperlukan proses pendinginan pada aliran gas yang akan masuk ke

dalam valve, karena suhu yang akan masuk ke dalam separator masih terlalu tinggi.

Page 5: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Proses pendinginan dilakukan dengan menggunakan campuran dari gas yang keluar dari

ekspander dan produk atas dari separator yang dialirkan ke dalam heat exchanger. Aliran yang

masuk ke dalam tube adalah aliran yang keluar dari splitter, sedangkan aliran yang masuk ke

dalam shell adalah aliran yang keluar dari mixer. Pressure drop yang terjadi dalam tube HE di

setting sebesar 0.05 bar, sedangkan pressure drop yang terjadi pada shell di setting sebesar 0.1

bar. Pressure drop yang disetting pada shell harus lebih besar dibandingkan pressure drop pada

tube. Hal ini dikarenakan volume (ruangan gas untuk mengalir) pada shell lebih besar

dibandingkan tube dan hubungan antara penurunan tekanan (pressure drop) dan volume

berbanding lurus.

Penurunan suhu dilakukan agar saat gas melalui expander suhu keluaran yang keluar dari

expander akan jauh lebih dingin. Setelah dilakukan penurunan suhu di heat exchanger aliran dari

tube out dialirkan kedalam TEE dan dibagi menjadi dua aliran. Tekanan diturunkan menjadi 1.2

bar dan terjadi penurunan suhu mencapai -112.7. Aliran pertama (produk) dilairkan menuju heat

exchanger dan suhu turun menjadi -87.5 oC. Aliran keluar dari tube out heat exchanger,

selanjutnya masuk ke dalam control valve untuk diturunkan tekanannya sampai 1,2 bar.

Penurunan tekanan tersebut diikuti dengan penurunan suhu saat masuk ke dalam control valve

diatur. Setelah diberi HE pada aliran sebelum valve, selanjutnya fraksi vapor pada to separator

Page 6: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

diatur 0.94. Pada fraksi vapor di to separator diinginkan fraksi vapor serendah mungkin, namun

terdapat batas minimum fraksi vapor. Apabila fraksi vapor terlalu rendah, suhu aliran out shell

akan lebih tinggi dibandingkan dengan suhu aliran to valve (aliran yang masuk ke dalam tube).

Inilah yang disebut dengan cross pada HE.

Gas yang keluar dari shell suhunya masih cukup rendah yaitu 26.65oC sehingga masih

bisa digunakan untuk mendinginkan gas yang keluar dari cooler yang memiliki suhu 30oC

HE kedua dipasang pada aliran yang yang keluar dari cooler dan memiliki spesifikasi

yang sama seperti HE yang pertama. Aliran yang masuk ke dalam tube adalah aliran yang keluar

dari cooler, sedangkan aliran yang masuk ke dalam shell adalah aliran gas yang keluar dari shell

pada HE yang pertama. Setelah dipasang HE, suhu gas pada aliran yang keluar dari tube diatur

25oC (suhu yang diset harus lebih rendah dari suhu aliran gas yang masuk pada shell atau media

pendinginnya).

Page 7: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Selanjutnya aliran gas yang sudah digunakan sebagai pendingin, di-recycle dan dicampur

dengan umpan gas yang fresh yang kemudian akan dimasukkan ke dalam compressor.

Selanjutnya dilakukan adjust untuk mengatur agar suhu yang keluar dari out Shell HE 2

selalu berada dibawah suhu gas yang keluar dari cooler dengan selisih DT > 5oC.

Page 8: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Kemudian dilakukan adjust untuk menjaga agar fraksi uap di titik keluaran expander selalu berharga 1, karena Expander hanya boleh dilewati fluida gas.

Selanjutnya dilakukan case study untuk mengetahui variabel-variabel yang mempengaruhi keadaan proses.

1. Mengetahui pengaruh daya yang dibutuhkan oleh compressor dan expander terhadap kenaikan temperature.

Page 9: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

Dilihat dari kedua grafik yang diperoleh, pada sistem yang menggunakan recycle, power pada ekspander dan compressor turun seiring kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi tekanan akan menghasilkan pressure drop semakin tinggi yang mengakibatkan penurunan suhu semakin besar. Hal ini menyebabkan fasa

Page 10: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

liquid yang dihasilkan di separator semakin banyak dan fasa vapornya semakin sedikit, sehingga vapor yang di recycle semakin sedikit pula. Dengan sedikitnya jumlah uap yang di-recycle akan mengurangi beban dari compressor (power).

Sementara itu pada grafik yang tidak menggunakan recycle, kenaikan tekanan memberikan power yang semakin besar pula untuk compressor dan ekspander. Hal ini disebabkan diperlukannya power yang lebih besar untuk menaikkan tekanan yang lebih tinggi pada compressor dan menurunkan tekanan yang lebih rendah pada ekspander.

2. Mengetahui pengaruh tekanan terhadap laju molar produk liquid yang dihasilkan

Pada grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin besar tekanan yang dihasilkan oleh compressor, maka semakin banyak jumlah liquid yang dihasilkan, sedangkan untuk fraksi uapnya semakin sedikit. Hal ini karena semakin besar tekanan yang diberikan oleh compressor, maka penurunan temperature oleh cooler semakin besar, sehingga berdampak pada pembentukan fraksi liquid yang semakin banyak.

Page 11: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

3. Mengetahui pengaruh tekanan terhadap laju molar yang keluar dari expander dan temperature yang keluar dari tube HE 1

Pada grafik di atas diperoleh hubungan berbanding lurus antara tekanan pada compressor dengan temperatur aliran keluaran tube dari HE 1. Hal ini disebabkan oleh kenaikan pada compressor akan menyebabkan fraksi vapor pada separator semakin sedikit sehingga aliran gas yang digunakan sebagai pendingin di HE 1 semakin sedikit.

Dari grafik tersebut didapat pula hubungan antara kenaikan tekanan dengan laju molar keluaran ekspander. Tekanan berbanding terbalik dengan volume, sehingga semakin besar tekanan semakin sedikit volume yang dihasilkan dikeluaran kompresor. Hal ini berpengaruh pada volume methane yang masuk ke ekspander semakin sedikit pula dan menyebabkan laju molar pada keluaran di ekspander semakin sedikit.

Page 12: LAPORAN HYSYS Kelompok Bulet

4. Mengetahui pengaruh tekanan terhadap laju molar yang keluar dari mixer dan kompresor

Menurut grafik di atas, hubungan antara tekanan dan laju molar yang keluar dari mixer berbanding terbalik. Hal ini karena semakin tinggi tekanan maka akan semakin sedikit fraksi uap yang dihasilkan dan laju molar yang keluar dari mixer pun semakin sedikit.Sementara itu, hubungan antara tekanan keluaran kompresor dan laju molar keluaran compressor akan semakin sedikit karena volumenya semakin kecil akibat tekanannya dinaikkan.