Karakteristik LPG
-
Upload
arluky-novandy -
Category
Documents
-
view
153 -
download
18
description
Transcript of Karakteristik LPG
KATA PENGANTAR
Assalamu’ alaikum Wr. Wb
Segala puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan sebuah
BUKU dengan judul “Karakteristik LPG”.
Buku ini kami susun dengan sumber dari beberapa literatur yang relevan,
dengan harapan agar masyarakat dapat lebih mudah untuk memahami karakteristik
LPG.
Dengan terbitnya buku ini tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada
semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu, yang telah banyak
membantu kami baik material maupun spiritual sehingga buku ini dapat
terselesaikan.
Kami menyadari bahwa tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan buku
ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun
sangat kami harapkan untuk merevisi buku ini sehingga menjadi lebih baik. Harapan
kami semoga diktat ini dapat bermanfaat.
Wassalamu’ alaikum Wr. Wb
Jakarta, Desember 2015
Penyusun,
Arluky Novandy
ii
DAFTAR ISI
Hal
Kata Pengantar iDaftar Isi iiDaftar Gambar iiiDaftar Tabel iv
BAB I : PendahuluanA. Latar Belakang 1B. Deskripsi Singkat 1C. Tujuan Pembelajaran 2D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok 2
BAB II : Proses Pembuatan LPG 3A. Mendapatkan LPG dari Pemrosesan Gas Alam 3B. Mendapatkan LPG dari Proses Pengolahan Minyak
Bumi10
C. Rangkuman 15D. Latihan 15
BAB III : Standar Mutu LPG 16A. Spesifikasi LPG 16B. Perbandingan LPG dengan Bahan Bakar Lain 25C. Rangkuman 28D. Latihan 29
BAB IV : Komposisi LPGA. Komponen Utama LPG 30B. Trace Komponen di LPG 31C. Rangkuman 39D. Latihan 39
BAB V : Kontrol Kualitas 40A. Parameter Kontrol Kualitas 40B. Batasan Umum Kualitas LPG 42C. Rangkuman 45D. Latihan 45
BAB VI : Siknifikansi Hasil Uji LPG 46A. LPG Secara Umum 46B. Sinifikansi Hasil Pengujian LPG 50C. Rangkuman 58D. Latihan 59
BAB VII : Penutup 60
Daftar Pustaka 61
iii
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 : Perolehan LPG dari Pemrosesan Gas Alam 3
Gambar 2.2 : Proses Gas Dehidrasi Gas Alam dengan Proses Absorpsi 4
Gambar 2.3 : Proses Pengurangan Kadar Air di Gas dengan ProsesAdsorbsi
5
Gambar 2.4 : Aliran Proses Sederhana untuk Amine Process 7
Gambar 2.5 : Proses Separasi Untuk Menghasilkan Gas LPG 9
Gambar 2.6 : Proses Pengolahan Minyak Bumi Secara Umum 11
Gambar 2.7 : Proses Pengolahan light end gas Menjadi LPG 12
Gambar 2.8 : Unit Unit pada Proses Pengolahan Minyak Bumi yang
Menghasilkan Gas14
iv
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 3.1 : Spesifikasi LPG sesuai GPA Standard 2140 17
Tabel 3.2 : Spesifikasi LPG sesuai ISO 9162-1989 18
Tabel 3.3 : Spesifikasi LPG Campuran sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
19
Tabel 3.4 : Spesifikasi LPG Propana sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
20
Tabel 3.5 : Spesifikasi LPG Butana sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
21
Tabel 3.6 : Maksimum kandungan air di LPG Propan sesuai GPAStandard 2140 pada berabagai temperatur
23
Tabel 3.7 : Spesifikasi Bahan Bakar Gas untuk Kendaraan Bermotor diDalam Negeri sesuai Surat Keputusan DirJen Migas Nomor :10K/34/DDJM/1993. Tanggal : 01 Pebuari 1993
25
Tabel 3.8 : Perbandingan daya pemanasan dan efisiensi peralatan 26
Tabel 4.1 : Komponen utama dan trace komponen yang umumnyaterdapat di LPG
31
Tabel 6.1 : Beda Komposisi dari Ketiga Jenis LPG 47
Tabel 6.2 : Parameter Uji LPG 49
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada dasarnya sektor kegiatan industri migas hilir yang diperankan oleh
Perusahaan Minyak Bumi yang ditunjuk oleh Pemerintah Republik Indonesia
mempunyai tugas menyediakan BBM dan Non-BBM untuk kebutuhan domestik.
Sektor kegiatan ini mempunyai tugas memurnikan dan mengolah minyak mentah
menjadi bahan bakar minyak (BBM) dan kemudian menyalurkannya keseluruh
pelosok Nusantara. Termasuk dalam sektor kegiatan ini juga penyediaan gas
alam dan LPG sebagai bahan bakar di dalam negeri.
Perusahaan Minyak dan Gas yang ditunjuk oleh Pemerintah bekewajiban
mengadakan dan menyediakan kebutuhan energi domestik ini dalam jumlah,
jenis yang cukup dan dengan harga yang ditetapkan sama diseluruh pelosok
Nusantara.
Menyadari kepentingan strategis Nasional atas tersedianya energi ini, maka
seluruh biaya modal dan operasi pengadaan energi domestik ini dibiayai
sepenuhnya oleh Pemerintah.
Sektor kegiatan ini bukan semata-mata kegiatan mikro-ekonomis bagi
Perusahaan Minyak dan Gas, karena harga jual bahan bakar gas jenis LPG
harus ditetapkan dengan lebih mementingkan daya beli masyarakat.
Kilang-kilang baru telah dibangun untuk memenuhi kebutuhan tambahan
kapasitas yang diperlukan, kilang-kilang yang sudah ada harus dijaga
kehandanalannya untuk melayani perubahan jenis minyak mentah yang diolah
ataupun perubahan jenis produk yang diinginkan termasuk gas LPG.
Kaitan modul diklat ini dengan pekerjaan pengawasan instalasi pengisian dan
penyimpanan LPG adalah bahwa dalam melaksanakan kegiatan pengawasan
diperlukan suatu ketrampilan dan pengetahuan tersendiri tentang produk LPG.
Sehingga dalam melaksanakan kegiatan di lapangan, para pengawas
mengetahui apa yang seharusnya dilakukan. Dalam hubungannya dengan modul
– modul lainnya dalam diklat Pengawasan Instalasi Pengisian dan Penyimpanan
LPG adalah Sarana dan Fasilitas di Instalasi Pengisian dan Penyimpanan LPG,
2
Kegiatan Serah Terima di Instalasi Pengisian dan Penyimpanan LPG,
Penanganan dan Penyimpanan LPG di Penyalur dan Pengguna, serta
Kesehatan dan Keselamatan Kerja di Instalasi Pengisian dan Penyimpanan LPG.
B. Deskripsi SingkatMata diklat ini menjelaskan tentang pengetahuan bahan bakar jenis LPG yang
meliputi : pembuatan LPG, dimana pada materi ini akan dijelaskan dengan
singkat proses mendapatkan gas LPG baik dari kilang pengolahan gas maupun
dari kilang pengolahan minyak bumi. Materi selanjutnya adalah spesifikasi LPG,
pada materi ini akan dijelaskan tentang beberapa spesifikasi yang beredar di
Indonesia maupun di internasional. Kemudian selanjutnya akan dijelaskan materi
tentang komposisi LPG, dimana pada materi ini akan dijalaskan bagaimana sifat
fisik dan sifat kimia dari LPG yang umumnya beredar di indonesia. Peserta diklat
juga akan disajikan materi tentang kontrol kualitas, yang mana pada materi ini
akan dijelaskan beberapa parameter uji yang umumnya dijadikan sebagai kontrol
kualitas di kilang pengolahan gas LPG, seperti tekanan uap, komposisi, density,
dan sebagainya. Dan terakhir akan dibahas tentang materi siknifikansi hasil uji
LPG di laboratorium dimana pada materi terakhir ini akan dijelaskan tentang
maksud dan tujuan dari analisis LPG yang umumnya dilaksanakan di
laboratorium.
C. Tujuan PembelajaranSetelah mengikuti mata diklat ini peserta diklat diharapkan mampu menjelaskan
produk gas jenis LPG yang diguankan sebagai bahan bakar, baik untuk industri
maupu untuk rumah tangga.
C.1 Kompetensi DasarSetelah mengikuti mata diklat ini peserta diharapkan dapat :
1. Menjelaskan Jenis Jenis LPG yang ada di Indonesia beserta
spesifikasinya
2. Menjelaskan secara singkat karakteristik atau sifat sifat umum yang
dimiliki oleh gas LPG
3
C.2 Indikator Keberhasilan1. Mampu menjelaskan proses pengolahan LPG
2. Mampu menjelaskan sifat fisika dan kimia LPG
3. Mampu menjelaskan spesifikasi dan jenis pengujian LPG
4. Mampu mengidentifikasi LPG propan dan butan
5. Mampu mengidentifikasi LPG mix
D. Materi Pokok Dan Sub Materi Pokok1. Proses Pembuatan LPG :
1.1 LPG dari pemrosesan gas alam
1.2 LPG dari proses pengolahan minyak bumi
2. Standar Mutu LPG :
2.1 Spesifikasi LPG
2.2 Perbandingan LPG dengan bahan bakar lainnya
3. Komposisi LPG :
3.1. Komponen utama LPG
3.2 Trace komponen di LPG
4. Kontrol kualitas :
4.1 Parameter kontrol kualitas
4.2 Batasan umum kualitas LPG
5. Siknifikansi hasil uji LPG
5.1 LPG secara umum
5.2 Siknifikansi hasil pengujian LPG
3
BAB II
PROSES PEMBUATAN GAS LPG
Secara umum LPG dapat diperoleh dari pemrosesan gas alam atau dari proses
pengolahan Minyak Bumi di refinery.
A. Mendapatkan LPG dari Pemrosesan Gas Alam
Secara sederhana proses separasi gas alam dan LPG adalah dengan
menggunakan proses absorpsi dan fraksinasi seperti pada gambar 2.1 berikut ini
:
Tetapi secara aplikasi dilapangan proses pembuatan gas LPG dari Gas Alam cukup
panjang. Jika gas didapatkan dari sumur gas, maka campuran kondensat dan gas
basah dari sumur dipisahkan di separator, dan kemudian gas basah ini diproses
lanjut menjadi LPG dengan melalui beberapa tahapan proses pemurnian dan
sweetening. Jika gas yang dieroleh dri sumur gas mengandung sejumlah besar gas
Oil and Gas Mixture
Crude Oil to Stabilizerand storage
To Absorber Tower
NaturalGas
Separator
Lean Oil
FractionatingTowers
LPG
NaturalGasoline
Gambar 2.1 : Perolehan LPG dari Pemrosesan Gas Alam
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskan secararingkas proses pembuatan LPG
4
H2S yang korosif, maka nafta dan LPG yang dihasilkan akan bersifat korosif pula.
Untuk mengatasi problem gas yang bersifat korosif, biasanya sebelum di proses
menjadi LPG, gas yang berasal dari sumur tersebut di bersihkan dari beberapa
impurities. Impurities yang ada di gas ini umumnya adalah gas H2S, H2O, Hg, COS,
SO2, CO2, RSH, N2, dan kondensat (C5+).
Proses proses untuk mengurangi impurities ini meliputi :
1. Proses gas Dehidrasi
2. Proses gas Sweetening
Setelah melalui proses proses pemurnian gas diatas, untuk selanjutnya gas tersebut
di proses untuk menjadi LNG ataupun menjadi LPG.
A.1 Proses Gas Dehidrasi
Proses gas dehidrasi adalah proses pengurangan kadar air di gas. Ada dua jenis
proses gas dehidrasi yang umumnya terdapat di lapangan, yaitu :
1. Proses Absorpsi
Proses absorpsi yaitu proses pengurangan kadar air di gas dengan
menggunakan larutan penyerap, yaitu larutan Glikol. Ada beberapa jenis
larutan glikol yang umumnya digunakan yaitu :
a. Ethylene Glycol (EG)
b. Diethylene Glycol (DEG)
Gambar 2.2 : Proses Gas Dehidrasi Gas Alam dengan Proses Absorpsi
5
c. Triethylene Glycol (TEG)
d. Tetraethylene Glycol (T4EG)
2. Proses Adsorpsi
Proses adsorpsi adalah proses pengurangan kadar air di gas alam dengan
menggunakan media padat yang disebut dengan desicant. Beberapa desicant
yang umumnya digunakan adalah :
a. Biji Bauxite (Al2O3.xH2O)
b. Gel, seperti : Silica Gel dan Alumina-Silica Gel
c. Molecular Sieves
Gambar 2.3 : Proses Pengurangan Kadar Air di Gas dengan Proses Adsorbsi
Pada bab ini hanya dijelaskan proses dehidrasi menggunakan proses
absorpsi dengan larutan glikol saja seperti pada gambar 2.2 diatas. Pada gambar
2.2 diatas, dimana gas yang mengandung air yang biasa disebut dengan wet gas
(gas basah) pertama kali sebelum memasuki plant gas dehydration, terlebih dahulu
di bersihkan di Scruber. Dimana di Scruber ini, gas basah dibersihkan dari berbagai
jenis impuritis yang memiliki ukuran partikel yang lebih besar dari uap air, seperti :
air bebas, hidrokarbon cair ( seperti : kondensat), pasir pasir halus dan debu, lumpur
pengeboran (bila gas alam tersebut berasal dari sumur langsung di umpankan ke
gas dehydration plant), dan beberapa material padatan lainnya.
6
Setelah gas dianggap telah bersih dari partikel padatan, maka gas basah dari
scruber diumpankan ke kolom absorber (Glikol Gas Contactor) melalui bagian
bawah kolom absorber. Dimana gas yang masuk lewat bagian bawah absorber ini
akan mengalami kontak dengan larutan glycol yang masuk ke kolom absorber lewat
bagian atas kolom. Proses kontak antara gas dan larutan glycol di dalam kolom
absorber dengan cara berlawanan arah ini disebut dengan counter current contact.
Gas yang kandungan airnya telah berkurang (biasanya disebut dengan gas kering)
yang telah keluar dari bagian atas kolom absorber terlebih dahulu dilewatkan ke
sebuah mist eliminator. Dimana fungsi mist eliminator di bagian atas bagian dalam
kolom absorber ini adalah untuk mengurangi glikol ikutan yang terdapat di gas kering
tersebut.
Gas kering yang telah keluar dari bagian atas kolom absorer tersebut
kemudian dilewatkan ke dalam Heat Exchanger (HE) atau External Glikol – Gas
Heat Exchanger (lihat gambar 2.2). Dimana gas kering yang dilewatkan di HE ini
digunakan untuk mendinginkan glikol panas yang berasal dari Glikol Regeneration
sebelum masuk ke kolom absorber. Setelah itu, gas kering untuk selanjutnya bisa
diproses lanjut untuk di kurangi impurities lainnya di proses Gas Sweetening.
Glikol panas yang berasal dari Glikol Regeneration ini adalah glycol yang telah di
regenerasi, yaitu glikol yang telah dihilangkan kandungan airnya dan yang akan
digunakan lagi di kolom absorber untuk menyerap air yang terkandung di dalam wet
gas/gas basah. Glikol panas yang telah didinginkan di HE ini, untuk selanjutnya
diumpankan ke dalam kolom absorber melalui bagian atas kolom.
A.2 Proses Gas Sweetening
Proses Gas Sweetening adalah proses pengurangan kandungan gas H2S dan
CO2 di gas alam. Ada begitu banyak proses gas sweetening yang diaplikasikan di
pemrosesan gas. Berikut beberapa proses gas sweetening yang sudah diterapkan di
beberapa lapangan gas :
1. Amine Process
Yaitu proses pengurangan kadar gas H2S dan CO2 di gas alam dengan
menggunakan larutan Amine. Larutan amine yang umumnya digunakan
adalah MEA (monoethanolamine) atau DEA (Diethanolamine)
2. Carbonate Process
7
Yaitu proses pengurangan kadar gas H2S dan CO2 di gas alam dengan
menggunakan larutan karbonat. Ada beberapa Carbonate Process yang ada
di lapangan saat ini, yaitu :
a. Catacarb process
b. Benfield process
c. DEA Hot process
d. Giammarco Vetrocoke process
e. Seabord
f. Vaccum carbonate
3. Solid Bed Sweetening
Yaitu proses pengurangan kadar gas H2S dan CO2 di gas alam dengan
menggunakan media padatan (desicant)
Pada bab ini hanya dijelaskan proses gas sweetening dengan menggunakan Amine
Proses yang sederhana seperti pada gambar 2.4 berikut ini :
Umumnya pada proses pengurangan kadar H2S dan CO2 di lapangan atau yang
dikenal dengan Sweetening Gas Processing ini dilakukan lebih dulu sebelum proses
Gambar 2.4 : Aliran Proses Sederhana untuk Amine Process
Sweet Gas
LeanSolvent
RichSolvent
Cooler
SteamSour Gas
AcidGas
Absorber
Stripper
8
Gas Dehidrasi. Tetapi aturan seperti itu tidaklah pasti, bergantung pada kadar
impurities yang ada. Misal bila kadar air dan kadar H2S dan CO2 sama sama tinggi,
maka umumnya dilakukan proses gas sweetening lebih dulu, tetapi bila kadar air di
gas alam kecil, maka proses didahului dengan gas dehidrasi dan kemudian
dilanjutkan dengan proses gas sweetening.
Proses gas sweetening pada gambar 2.4 diatas, gas yang mengandung H2S
dan CO2 (sour gas) diumpankan ke dalam menara absorber pada bagian bawah
(bottom). Didalam menara absorber tersebut, gas H2S dan CO2 akan diserap oleh
solvent (larutan amine) yang arahnya berlawanan dengan arah masuk sour gas.
Solvent yang digunakan untuk menyerap gas H2S dan CO2 awalnya adalah solvent
dengan kadar H2S dan CO2 yang sangat kecil, sehingga disebut dengan Lean
Solvent. Sour gas yang telah diserap dengan menggunakan Lean Solvent tersebut
akhirnya keluar kolom absorber dibagian atas dengan kadar gas H2S dan CO2 yang
rendah. Gas yang berkadar gas H2S dan CO2 rendah keluar pada bagian atas kolom
absorber tersebut selanjutnya disebut dengan Sweet Gas. Sweet Gas inilah yang
kemudian di proses lanjut untuk dijadikan LPG pada proses separasi atau fraksinasi
di kilang Pemrosesan Gas.
Sedangkan solvent yang semula berkadar gas H2S dan CO2 rendah (Lean
solvent) keluar pada bagian bawah kolom absorber menjadi solvent yang berkadar
gas H2S dan CO2 tinggi, yang disebut dengan Rich Solvent. Rich solvent ini
selanjutnya diregenerasi di kolom Stripper. Regenerasi adalah proses
pelepasan/pengurangan kadar gas H2S dan CO2 yang ada di rich solvent.
Penguranagn gas H2S dan CO2 yang terkandung di rich solvent ini menggunakan
media Steam (uap), sehingga rich solvent yang telah diregenerasi di kolom stripper
ini keluar pada bagian bawah kolom stripper dengan kadar gas H2S dan CO2 rendah
dan siap digunakan lagi untuk menyerap gas H2S dan CO2 di kolom abrober.
9
A.3 Proses Separasi LPG
425psia
316psia
425psia
Deethanizer Depropanizer Debuthanizer
Raw Gas
Recycle Vapor
Propane Product Butana Product
240 F 260 F 250 F
95 F135 F
136 F
NaturalGasoline
Sebelum dilakukan proses separasi, gas terlebih dahulu dicairkan, dimana
umpan setelah dikompresi kemudian di cairkan dengan cara pendinginan Pada
proses pendinginan, refrigerant yang digunakan adalah propan karena dapat
mendinginkan hingga temperatur minus 42 oC. Proses pendinginan ini dilakukan di
peralatan yang disebut dengan Chiller. Pada gambar 2.5, gas setelah cair dan
bersih dari impurities selanjutnya diumpankan di proses separasi untuk
menghasilkan LPG. Raw gas pertama kali di pisahkan di kolom fraksinasi
deethanizer untuk melepaskan fraksi methan dan ethan (C1 dan C2) yang keluar
melalui bagian atas dari kolom deethanizer. Sedangkan fraksi propan dan butan
keluar dari kolom dethanizer pada bagian dasar kolom. Butan dan propan
selanjutnya dipisahkan di kolom depropanozer, dimana pada kolom depropanizer ini
akan dihasilkan propan pada bagian atas kolom depropanizer, dan fraksi butane
keluar dari bagian dasar kolom depropanizer.
Butane yang masih mengandung fraksi fraksi berat, seperti fraksi gasoline, untuk
selanjutnya dimurnikan di kolom debutanizer, sehingga didapatkan fraksi butane
yang memiliki kandungan kondensat gasoline rendah.
Gambar 2.5 : Proses Separasi Untuk Menghasilkan Gas LPG
10
Dari proses separasi ini diperoleh 3 jenis LPG, yaitu :
1. LPG Propane
2. LPG Butane
3. LPG Mix (campuran butane dan propan dengan perbandingan sesuai dengan
spesifikasi Ditjend Migas)
B. Mendapatkan LPG dari Proses Pengolahan Minyak BumiUmumnya pada proses pengolahan minyak bumi di kilang didapatkan produk
samping berupa gas yang nantinya diolah lagi menjadi gas LPG. Gas yang
dihasilkan dari proses pengolahan minyak bumi disebut dengan Refinery Light
End. Produk produk Refinery Light End ini antara lain :
Methane
Ethane
Propane
Buthane
Propylene
Butilyne
Pentane
Hexane
Heptane
Octane
Gas LPG yang dihasilkan dari kilang minyak bumi tidaklah sebesar yang
dihasilkan dari kilang gas. Gas yang berasal dari kilang pengolahan minyak bumi
biasanya digunakan untuk bahan bakar kilang itu sendiri (refinery fuel gas) atau
gas dari kilang minyak bumi ini diolah lagi menjadi bahan bakar cair. Proses
pengolahan minyak bumi yang juga menghasilkan gas LPG pada setiap kilang
memiliki konfigurasi yang hampir sama. Berikut gambaran umum hasil
pengolahan minyak bumi di kilang yang juga menghasilkan gas LPG :
11
Gambar 2.6 : Proses Pengolahan Minyak Bumi Secara Umum
Pada proses light end (light end plant) umumnya terdapat beberapa peralatan
yang digunakan untuk mengolah light end gas ini menjadi LPG yaitu :
Gas Compression Unit
Absorber
De Ethanizer
De Propanizer
De Buthanizer
Nafta Spliter
Adapun konfigurasi proses pengolahan light end gas menjadi LPG secara umum
adalah sebagai berikut :
12
Gambar 2.7 : Proses Pengolahan light end gas Menjadi LPG
Pada gambar 2.7 dimana beberapa fungsi dari kolom fraksinasi tersebut adalah :
a. Debuthanizer, diguanakan untuk memisahkan gas butan (yang keluar pada
bagian atas kolom debutanizer) dari fraksi berat lainnya seperti light nafta dan
heavy nafta (yang keluar dari bagian bawah kolom debutanizer).
b. Nafta spliter, digunakan untuk menghasilkan light nafta (yang keluar dari
bagian atas kolom nafta spliter ), dan menghasilkan heavy nafta (yang keluar
dari bagian bawah kolom nafta spliter).
c. Depropanizer, digunakan untuk memisahkan propan dari fraksi berat lainnya.
Dimana umpan kolom depropanizer ini adalah gas butan dari kolom
debutanizer. Pada kolom depropanizer ini akan didapatkan gas butan pada
bagian bawah kolom depropanizer dan campuran gas propan dan gas etane.
d. Deethanizer, digunakan untuk memisahkan gas propane dari gas etane.
Dimana gas propane akan keluar dari bagian bawah kolom deetanizer,
sedangkan gas etane akan keluar pada bagian atas kolom deetanizer.
13
Pada proses pengolahan minyak bumi, gas gas yang dihasilkan tidak hanya
terdapat di satu unit saja, tetapi hampir disetiap unit pada proses pengolahan
minyak bumi juga dihasilkan gas. Adapun beberapa proses di pengolahan
minyak bumi yang menghasilkan gas adalah proses proses yang terdapat di unit
seperti :
Hydrotreater
Hydrocracker
Isomerisasi
Catalytic Reformer
Alkilasi
Fluid Catalytic Cracker (FCC)
Delayed Cooker
Berikut gambar beberapa unit di proses pengolahan minyak bumi yang
menghasilkan gas :
15
C. Rangkuman1. Gas LPG tidak hanya didapatkan dari proses pengolahan gas, tetapi juga
didapatkan dari proses pengolahan minyak bumi.
2. Untuk mendapatkan gas LPG di pemrosesan gas dilakukan di kolom
fraksinasi, yaitu kolom yang digunakan untuk memisahkan gas
berdasarkan perbedaan titik didihnya
3. Ada beberapa unit di proses pengolahan minyak bumi yang menghasilkan
gas sebagai produk sampingnya.
D. Latihan1. Proses yang digunakan untuk mengurangi kadar air di gas disebut dengan
proses apa ?
2. Sebutkan beberapa unit di proses pengolahan minyak bumi yang
menghasilkan gas sebagai produk sampingnya !
3. Sebutkan fungsi dari kolom depropanizer !
16
BAB IIISTANDAR MUTU LPG
A. Spesifikasi LPG
Spesifikasi adalah batasan maksimum dan minimum dari suatu produk yang
ditetapkan oleh lembaga yang berwenang di wilayah tertentu. Dimana di
dalam spesifikasi suatu produk bahan bakar selalu tercantum tentang :
a. Karakteristik/parameter uji
b. Satuan
c. Angka Batasan maksimal dan minimal
d. Metode uji yang digunakan
Sebagaimana halnya produk bahan bakar lainnya, bahwa spesifikasi LPG di
Indonesia di tetapkan oleh Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral
yang dikeluarkan melalui Surat Keputusan Direktorat Jenderal Minyak dan
Gas Bumi. Spesifikasi dari suatu produk sangat diperlukan karena terkait
dengan mutu barang yang beredar di masyarakat. Spesifikasi bahan bakar ini
ditetapkan oleh pemerintah sebagai bentuk tanggung jawab pemerintah
dalam menjamin mutu produk yang beredar dan yang dikonsumsi oleh
masyarakat.
LPG merupakan bahan bakar yang digunakan oleh masyarakat, baik rumah
tangga, industri, maupun kendaraan bermotor. Bahan bakar LPG ini
merupakan bahan bakar jenis gas yang dicairkan pada suhu dan tekanan
tertentu, sehingga faktor keamanan dan keselamatan dalam penggunaannya
merupakan faktor yang paling utama. Oleh karena itu, informasi produk
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskansecara ringkas parameter di spesifikasi LPG
17
bahan bakar secara umum ditetapkan oleh pemerintah dalam bentuk
sesifikasi produk. Tetapi tidak menutup kemungkinan internasional juga
mengeluarkan spesifikasi, seperti : ASTM, ISO, GPA, dan lain lain.
Spesifikasi LPG internasional yang di tetapkan dalam GPA Standard 2140
seperti tertera berikut ini :
Tabel 3.1 : Spesifikasi LPG sesuai GPA Standard 2140
Standard internasional diatas adalah standard industri LPG dari Amerika.
Sedangkan standard internasional lainnya yang juga digunakan adalah
berdasarkan ISO 9162 seperti yang tersebut dibawah ini :
18
Tabel 3.2 : Spesifikasi LPG sesuai ISO 9162-1989
Sedangkan untuk spesifikasi LPG yang berlaku di Indonesia adalah
spesifikasi yang telah di tetapkan oleh Ditjend Migas adalah sebagai berikut :
19
Tabel 3.3 : Spesifikasi LPG Campuran sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
No. Karakteristik SatuanBatasan Metode Uji
Min Maks ASTM Lain
1. Berat Jenis Relatifpada 60/60 oF
- Dilaporkan D 1657 -
2. Tekanan Uap pada100 oF
psig - 145 D 1267
3. Weathering Testpada 36 oF
%vol 95 - D 1837
4. Korosi BilahTembaga
1 jam/100 oF
- ASTMNo.1
D 1838
5. Kandungan SulfurTotal
Grain/100cuft
- 15 D 2784
6. Kandungan Air - Tidak ada air bebas - Visual
7. Komposisi :
C2
C3 dan C4
C5+ (C5 dankandunganhidrokarbon lainyang lebih berat)
%vol
-
97,0
-
0,8
-
2,0
D 2163
8. Etil atau Butilmerkaptan
ml/1000AG 50 -
20
Tabel 3.4 : Spesifikasi LPG Propana sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
No. Karakteristik SatuanBatasan Metode Uji
Min Maks ASTM Lain
1. Berat Jenis Relatifpada 60/60 oF
- Dilaporkan D 1657 -
2. Tekanan Uap pada100 oF
psig - 210 D 1267
3. Weathering Testpada 36 oF
%vol 95 - D 1837
4. Korosi BilahTembaga
1 jam/100 oF
- ASTMNo.1
D 1838
5. Kandungan SulfurTotal
Grain/100cuft
- 15 1) D 2784
6. Komposisi :
C3 Total
C4+ (C4 dankandunganhidrokarbon lainyang lebih berat)
%vol
95
-
-
2,5
D 2163
7. Etil atau ButilMerkaptan
ml/1000AG 50 -
1) sebelum ditambahkan Etil atau Butil Merkaptan
21
Tabel 3.5 : Spesifikasi LPG Butana sesuai SK Ditjen Migas No.26525.K/10/DJM.T/2009 Tanggal 31 Desember 2009
No. Karakteristik SatuanBatasan Metode Uji
Min Maks ASTM Lain
1. Berat Jenis Relatifpada 60/60 oF
- Dilaporkan D 1657 -
2. Tekanan Uap pada100 oF
psig - 70 D 1267
3. Weathering Testpada 36 oF
%vol 95 - D 1837
4. Korosi BilahTembaga
1 jam/100 oF
- ASTMNo.1
D 1838
5. Kandungan SulfurTotal
Grain/100cuft
- 15 1) D 2784
6. Komposisi :
C4
C5
C6+ (C6 dankandunganhidrokarbon lainyang lebih berat)
%vol97,5
-
-
2,5
D 2163
Nil
7. Etil atau ButilMerkaptan
ml/1000AG 50 -
1) sebelum ditambahkan Etil atau Butil Merkaptan
Di beberapa kasus yang ada, parameter dari spesifikasi LPG yang ada ini di
dasarkan atas metode tes sederhana yaitu “Pass-Fail”, yang mana metode ini
sangat mudah dan cepat untuk dilakukan di lapangan oleh seorang operator.
Adanya Spesifikasi LPG dan metode tes ini dimaksudkan untuk menjamin
bahwa produk LPG tersebut dapat dengan aman untuk di tangani saat
transportasi dan saat di gunakan oleh pengguna yang khususnya untuk
22
industri dan rumah tangga. Hasil uji dan spesifikasi LPG umumnya di
keluarkan/ di terbitkan untuk kebutuhan pasar. Tetapi sebenarnya data hasil
uji LPG juga diperlukan oleh para engineer dan operator dilapangan guna
mengontrol proses yang sedang berlangsung di lapangan. Berikut adalah
batasan – batasan yang perlu diketahui oleh seorang operator atau engineer
untuk menangani LPG di lapangan (di sistem proses) :
a. Tekanan Uap
Tekanan uap adalah spesifikasi kritis yang harus diperhatikan untuk
keamanan dan juga dijadikan patokan adanya loss dari propan, butan, dan
campuran propan-butan saat instalasi
b. Moisture Content
Moistur di propan harus dikontrol pada konsentrasi yang sangat
rendah. Moisture content di propan di batasi sangat rendah karena untuk
menghindari terbentuknya hidrat saat di pipa dan di tangki, peralatan
instrumentasi, dan beberapa peralatan sistem distribusi lainnya. Untuk butan
di spesifikasikan ”no free water”. Spesifikasi “no free water ini” diperlukan di
butan karena butan tidak bisa diambil di sistem di bawah temperatur boiling
pointnya.
c. Sulfur Content
senyawa senyawa sulfur tertentu juga harus di kontrol keberadaannya
di LPG. Di harapkan sulfur berada pada level yang paling kecil supaya
menghindari adanya korosi di pada sistem peralatan distribusi seperti fiiting
dll. Uji sulfur dilakukan dengan menggunakan metode uji ASTM D 1838.
batasan yang diharapkan dari hasil uji ini adalah copperstrip no. 1. LPG yang
berasal dari beberapa sumber biasanya mengandung trace componen
seperti Carbonyl sulfide (COS) yang mana COS ini bila berdiri sendiri tidak
mengakibatkan korosif. Tetapi bila senyawa COS ini bertemu dengan air
23
maka COS akan menghidrolisa air menjadi komponen yang reaktif dan
bersifat korosif yaitu H2S (baik dalam bentuk uap maupun liquid). Berikut
adalah batasan air yang terdapat di propan liquid, yang mana bila batasan ini
di lampaui akan menimbulkan bahaya korosif :
Tabel 3.6 : Maksimum kandungan air di LPG Propan sesuai GPAStandard 2140 pada berabagai temperatur
Spesifikasi pada GPA mengijinkan adanya total sulfur di Propan sampai
dengan 123 ppmw, 185 ppmw di commercial propan, serta 140 ppmw di
butan. Meskipun begitu, jumlah sulfur total ini bila LPG diuji dengan
copperstrip maka hasil ujinya harus tetap menunjukkan hasil no. 1. untuk
mengubah ”parts per million by weight (ppmw) sulfur total” menjadi ”grain per
100 ft3 sulfur total” yang diukur paada 60 0F dan 14,7 psia maka gunakan
rumusan berikut :
Grains/100 ft3 = (ppmw H2S)(MW gas)(0,001845)
24
d. Volatile Residue
Spesifikasi Volatile residu, yang bergandengan dengan batasan
tekanan uap sangatlah diperlukan untuk produk propan, butan dan
campuran propan-butan.
Volatile residu di produk propan adalah butan, yang mana keberadaan butan
di produk propan ini di batasi maksimal 2,5%vol. Sedangkan volatile residu di
produk butan adalah pentane dan fraksi hidrokarbon yang lebih berat lainnya,
yang mana keberadaan volatile residu di produk butan dibatasi maksimal 2%
vol.
e. Non volatile Residu
spesifikasi non volatile residu dapat menaikkan boiling ring produk
LPG, sehingga produk LPG tidak bisa diambil dari sistem distilasi di kilang
gas (karena baoiling ring tinggi sehingga susah diuapkan). Yang
menyebabkan boiling ring dari produk LPG tinggi adalah adanya kontaminan,
yang mana kontaminan ini bisa berasal dari minyak kompresor, pelumas
pada valve, plasticizer dari karet hose, corrosion inhibitor, atau beberapa
produk heavy fraction yang berasal dari pompa, pipeline dan storage vessel.
Batasan kontaminan ini adalah 0,05 ml per 100 ml dari contoh uji atau setara
dengan 500 ppmv.
f. Odorisasi
odorisasi LPG untuk keperluan distribusi diperlukan untuk deteksi
adanya kebocoran. Odorisasi dilakukan dengan menambahkan ethyl
mercaptan yang diinjeksikan dengan laju kecepatan injeksi 1,0 lb per 10000
galon LPG.
25
LPG selain untuk bahanbakar rumah tangga dan industri, juga digunakan
untuk kendaraan bemotor yang disebut dengan COGAS. Berikut spesifikasi
bahan bakar gas untuk kendaraan bermotor didalam negeri, oleh Surat
Keputusan DirJen Migas Nomor : 10K/34/DDJM/1993. Tanggal : 01 Pebuari
1993 :
Tabel 3.7 : Spesifikasi Bahan Bakar Gas untuk Kendaraan Bermotor di DalamNegeri sesuai Surat Keputusan DirJen Migas Nomor : 10K/34/DDJM/1993.
Tanggal : 01 Pebuari 1993
Uraian Satuan Batasan Metode Tesmin maks ASTM Lain2
1. KomponenC1 + C2 % Vol 62,0 - D 1945 -
C3 % Vol - 8,0 D 1945 -C4 % Vol - 4,0 D 1945 -C5 % Vol - 1,0 D 1945 -N2 % Vol - 2,0 D 1945 -
H2S ppm vol - 14,0 D 2835 -Hg (mercury) ppb vol - 9,0 - AAS
O2 % Vol - 0,2 D 1945 -H2O % Vol - 0,035 - GravimetriCO2 % Vol - 5,0 D 1945 -
2. Relative Density 0,56 0,89 - -at 28 oC
3. Nilai Kalori Kj/kg 44.000 - - -Pada 15 oC1 atm
B. Perbandingan LPG dengan Bahan Bakar Lain
LPG atau nama dagangnya di Indonesia untuk bahan bakar rumah
tangga dan industri disebut Elpiji, serta untuk bahan bakar kendaraan disebut
dengan COGAS adalah suatu produk hasil minyak bumi yang pada suhu dan
tekanan atmosferis berwujud gas, tetapi dengan proses penambahan
tekanan dan atau penurunan suhu mudah untuk dicairkansehingga pada
tekanan suhu sedang dan suhu kamar biasa yang normal dalam suatu wadah
akan berwujud cairan. Elpiji biasanya disimpan dan di handle sebagai cairan
bertekanan. Pada suhu 100 0F (+ 30 0C) elpiji campuran yang dijual di
26
Indonesia mempunyai tekanan uap (vapour pressure) maksimum 100 psi
atau + 6,7 kg / cm2. Berat jenis uap elpiji adalah kira-kira 1,5 – 2 kali berat
jenis udara pada suhu dan tekanan normal.
Ada tiga macam LPG yaitu LPG buatan komersial (sebagian besar
atau lebih dari 97 % terdiri dari gas butan = C4H10), LPG propane komersial
(sebagian besar atau lebih dari 95 % terdiri dari gas propane C3H8) serta ada
juga yang disebut dengan LPG campuran (LPG mixed yang sebagian besar
terdiri atas campuran propan dan butan atau p/b mixed).
LPG mempunyai daya pemanasan yang tinggi, tidak menghasilkan asap, abu,
hangus/jelaga/carbon deposit maupun debu partikel padat lainnya, bersih,
praktis dan cepat digunakan, pembakarannya lebih sempurna. Untuk tujuan
keselamatan apabila terjadi kebocoran maka ke dalam gas LPG sering diberi
bau yang khusus dengan injeksi mercapthan sehingga dapat segera
diketahui bila terjadi kebocoran pada sistem alirannya, disamping itu LPG
juga bersih, aman dan tidak mengandung gas beracun.
Apabila dibandingkan antara LPG dengan bahan bakar lainnya maka daya
pemanasan dan efisiensinya dapat dilihat pada tabel 3.8.
Tabel 3.8 : Perbandingan daya pemanasan dan efisiensi peralatan
Bahan Bakar Daya Pemanasan Efisiensi peralatan
Kayu bakar
Arang
Minyak Tanah
Gas kota
4000 kcal/kg
8000 kcal/kg
11000kcal/kg
8000 kcal/m3
15%
15%
40%
55%
27
Listrik
Elpiji
Bricket Batu Bara
860 kcal/Kwh
11900 kcal/kg
5400 kcal/kg
60%
70%
-
(sumber : H.M Iwan Gayo, “Buku Pintar : Seri Senior”, 2008, Grasindo, Hal. 241)
Dari data tersebut diatas terlihat bahwa 10 Kg LPG ( + 17 liter ) mempunyai
daya pemanasan 11900 Kalori, jumlah mana cukup untuk keperluan
memasak selama + 15 hari bagi keluarga sedang di Indonesia, dengan
konsumsi untuk satu burner pit/kompor rumah tangga berkisar antara 150-
200 gram LPG per jam.
Penggunaan LPG :
1. Untuk bahan bakar rumah tangga, untuk memasak, pemanas ruangan,
gas stover, hot plate, mater heater.
2. Untuk keperluanindustri & automotives, misalnya sebagai bahan
bakar di refinery dan dapur industri petrokimia, pabrik keramik, tekstil,
bengkel, las dan sebagai bahan bakar motor pembakaran dalam
sebagai alternative pengganti bensin.
3. Sebagai bahan baku industri, industri petrokimia/kimia, bahan baku
pabrik ethylene, polyethylene dan polypropelene untuk bahan baku
plastik, sebagai pengganti freon untukspraying agent.
4. Untuk keperluan umum misalnya di dapur restoran, hotel, rumah sakit.
Silinder/tabung Elpiji terbuat dari baja/aluminium alloy yang kuat,
sebelum digunakan harus diuji lebih dahulu, pengujian di Indonesia dilakukan
oleh pabrik pembuatnya serta oleh Pertamina dan dinas pembinaan norma-
norma keselamatan kerja. Sebagai contoh silinder/tabung LPG butan diuji
dengan test tekan sampai tekanan 30 kg/cm2, karena LPG butan mempunyai
28
tekanan uap 4,7 kg/cm2 sehingga faktor keselamatannya kira-kira 6 kali lebih
besar dari tekanan uapnya. Silinder/tabung LPG juga dilengkapi dengan
katup pengaman (savety valve) dengan tekanan kerja sebesar 25 kg/cm2.
Untuk mengatur tekanan gas yang keluar dari botol, dipakai suatu regulator
yang akan mengalirkan gas keluar dengan tekanan rendah (+ 0,025 kg/cm2
untuk botol type FK3 dan kosangas) bila katupnya dibuka. Kapasitas gas
yang keluar dari regulator diatur sebesar + 2 kg/jam.
Konsumsi untuk satu burner pit kompor rumah tangga berkisar antara
150-200 gram LPG per jam. Di Indonesia LPG harus disimpan dan digunakan
pada ruangan yang mempunyai ventilasi cukup, karena gas LPG lebih berat
dari udara maka tinggi ventilasi harus minimal setinggi atap, hal ini untuk
menjaga agar jangan sampai terjadi akumulasi gas apabila terjadi kebocoran
LPG harus di letakkan dalam posisi berdiri dan juga harus di letakkan
sedemikian rupa sehingga jauh dari teriknya panas matahari atau sumber
panas langsung. Apabila terjadi kebakaran di tempat penimbunan LPG tidak
dapat diatasi dengan pemadaman api jenis busa, karena pada suhu dan
tekanan atmosferik LPG berbentuk gas, untuk kebakaran kecil, media yang
paling tepat adalah CO2 atau BCF. Yang paling penting adalah sumber gas
LPG harus ditutup lebih dulu dan diambil langkah-langkah untuk pendinginan
tangki LPG.
C. Rangkuman
1. LPG mempunyai daya pemanasan yang tinggi, tidak menghasilkan
asap, abu, hangus/jelaga/carbon deposit maupun debu partikel padat
lainnya, bersih, praktis dan cepat digunakan, pembakarannya lebih
sempurna
2. Ada beberapa macam LPG yang beredar di Indonesia sesuai SK
Ditjen Migas, yaitu : LPG Propane, LPG Butane, dan LPG Campuran
29
3. LPG memiliki daya pemanasan dan effisiensi yang jeuh lebih tinggi
bila dibandingkan dengan beberapa jenis bahan bakar lainnya.
4. Spesifikasi LPG di Indonesia ditetapkan oleh Kememterian Energi dan
Sumber Daya Mineral, yang dalam hal ini dikeluarkan dalam bentuk
Surat Keputusan Direktorat Jenderal Minyak dan Gas Bumi.
Sedangkan spesifikasi LPG di Internasional ditetapkan oleh beberapa
lembaga independen seperti : ASTM, ISO, dan GPA
D. Latihan
1. Sebutkan perbedaan antara LPG Butan, LPG Propane, dan LPG
Campuran
2. Siapakah yang berwenang menetapkan spesifikasi bahan bakar jenis
LPG di Indonesia ?
3. Sebutkan beberapa organisasi di dunia yang mengeluarkan spesifikasi
LPG !
4. Mengapa perlu adanya suatu spesifikasi didalam suatu bahan bakar ?
5. Apakah yang dimaksud dengan spesifikasi itu ?
30
BAB IV
KOMPOSISI LPG
A. Komponen Utama LPGLPG bisa juga didapatkan dari kondensat melalui proses fraksinasi dari gas
alam atau bisa juga didapatkan dari crude oil yang didistilasi menghasilkan produk
fraksi light end. Kedua jenis LPG, baik yang diperoleh dari gas alam maupun dari
proses fraksinasi crude oil adalah sama, yaitu secara umum LPG terdiri dari
susunan hidrokarbon atom C dan H. Tetapi impuritis detilnya antara produk LPG
yang dihasilkan dari gas alam dan proses pengolahan crude oil adalah berbeda.
LPG yang dihasilkan dari kondensat gas alam, yang mana telah dipisahkan dari
ethan dan methan serta yang telah dipisahkan dari fraksi berat nya (dipisahkan dari
fraksi gasoline) maka komponen utama dari LPG ini adalah hidrokarbon jenuh, yakni
Propane. Semakin kecil komponen C4 jenuh, isobutane dan normal butan dari suatu
LPG maka LPG ini disebut dengan LPG Propane.
Pada proses pengolahan crude oil, fraksi light end yang besar di suatu kilang
minyak biasanya diolah kembali menjadi LPG. Umumnya kilang minyak yang
menghasilkan fraksi light end banyak adalah kilang yang terdapat pula proses nafta
reforming, thermal cracking, catalytic cracking, serta kilang polimer. LPG yang
biasanya dihasilkan dari proses reformer umumnya komponen utama LPG nya
adalah butan.
Hidrokarbon tidak jenuh yang umumnya sering ditemui di LPG adalah
propilene (C3), dan hidrokarbon dengan rantai C4, misalnya : normal butane,
isobutane, cis dan trans butene-2. LPG yang dijual dipasaran jarang sekali ditemui
murni (dikatakan murni bila LPG tersebut komponen tunggal terbesarnya adalah
95%, misal dikatakan LPG propane maka 95% komponen utama LPG tersebut
adalah jenis propane) berkomposisi propane saja atau butan saja. Biasanya yang
terjual di pasaran adalah LPG Mix. Sehingga bila disimpulkan sebagai berikut :
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskan secararingkas komposisi yang terdapat di LPG
31
a. Bila disebut sebagai LPG propane maka komponen utama dari LPG tersebut
adalah propane/propilen
b. Bila disebut dengan LPG butane maka komponen utama dari LPG tersebut
adalah n-butane, isobutane dan atau butilene
c. Bila disebut dengan LPG Mixture adalah maka komponen LPG tersebut
adalah campuran hidrokarbon C3 dan C4
B. Trace Komponen di LPGTrace komponen adalah komponen-komponen lain selain komponen utama di
dalam LPG dengan jumlah yang kecil. Trace komponen ini biasanya sudah terdapat
di LPG dikarenakan awalnya sudah terdapat di Gas Alam atau sudah terdapat di
Crude Oil. Trace komponen ini bila jumlahnya berlebihan akan menyebabkan
performa dari LPG (nilai jual LPG) akan menurun. Misalnya adalah : sulfur, air dan
fraksi berat lainnya akan menurunkan nilai kalori dari LPG. Berikut beberapa
komponen utama dan trace komponen yang umumnya terdapat di LPG :
Tabel 4.1 : Komponen utama dan trace komponen yang umumnya terdapat di LPG
Komponen Rumus Kimia Mol. wt Titik didihpada 14,7 lb/in2 abs, (oC)
Ethane C2H6 30,06 Minus 88,6
Ethylene C2H4 28,05 Minus 103,7
Propane C3H8 44,09 Minus 42,1
Propylene C3H6 42,08 Minus 47,7
n Butane C4H10 58,12 Minus 0,5
Isobutane C4H10 58,12 Minus 11,7
n butene-1 C4H8 56,10 Minus 6,47
Isobutene C4H8 56,10 Minus 6,9
trans Butene-2 C4H8 56,10 0,9
cis Butene-2 C4H8 56,10 3,7
n Pentane C5H12 72,15 36,1
Iso Pentane C5H12 72,15 27,9
TRACE CONTAMINANT :
n Hexane C6H14 86,17 69,0
32
Iso Hexane C6H14 86,17 60,2
Hydrogen sulfide H2S 34,08 Minus 60,7
Methyl mercaptan CH3SH 48,11 5,8
Ethyl mercaptan C2H5SH 62,13 36,7
Dimethyl sulfide (CH3)2S 62,0 37,3
Elemental sulfur S 32 444,4
Dimethyl disulfide CH3 – S – S – CH3 94 117,0
Carbonyl sulfide COS 60 Minus 47,5
B.1 Hidrokarbon ImpuritisImpuritis hidrokarbon ini bisa jadi tidak dapat dihilangkan secara menyeluruh
dengan proses “topping” dan “tailing”. Yang termasuk hidrokarbon impuritis di LPG
adalah :
C2 ; ----------- ethane, ethylene,
C5+ ; ----------- n Pentane, Isopentane, Pentene dan Hexane, dan
C3H4.; ----------- Propadiene, methyl acetylene
B.2 Komponen Senyawaan SulfurBeberapa senyawaan sulfur yang menjadi impuritis di LPG adalah :
a. H2S
b. Mercaptan, R-SH, dan
c. senyawaan sulfur lainnya
a. H2S
Impuritis ini sering kali terdapat di gas alam atau crude oil yang akan diolah.
Pada proses pengolahan minyak, H2S juga dapat mencemari produk light end.
H2S ini tidak bisa hilang secara menyeluruh (tetapi hanya berkurang saja)
meskipun sudah melalui beberapa proses sweetening, baik dengan
menggunakan soda caustic, amine ataupun dengan menggunakan molecular
sieve percolation.
b. Mercaptan, R-SH
Golongan dari mercaptan yang paling ringan fraksinya adalah methyl dan ethyl
mercaptan. Kedua jenis mercaptan ini selalu ada di gas alam ataupun di crude
oil. Di proses pengolahan minyak, mercaptan ini tidak bisa hilang secara
33
menyeluruh meskipun telah mengalami proses treating dengan menggunakan
soda pencuci. Pada proses pencucian dengan menggunakan soda reaksi yang
terjadi adalah sebagai berikut :
NaOH + RHS ===== H2O + RSNa
Dimana pada reaksi ini bergantung pada temperatur, laju alkali, konsentrasi
alkali, perbandingan dari spent alkali dan berat molekul mercaptan.
c. Senyawaan sulfur lainnya
Senyawa disulfida bisa saja terbentuk selama proses caustic sweetening melalui
udara yang terlarut selama proses sweetening. Keberadaan senyawaan sulfur
juga bisa terjadi saat penambahan stenching agent (aditif penambah bau pada
LPG untuk deteksi kebocoran). Penambahan aditif bau ini biasanya sebanyak 35
ppm berat dari berat LPG. Aditif yang biasanya digunakan untuk penambah bau
LPG ini adalah ethyl mercaptan, dimethyl sulfida, dan tetrahydro thiophene
(THT). Penambahan aditif bau ini biasanya digunakan untuk LPG yang
digunakan untuk keperluan rumah tangga.
Senyawaan sulfur lainnya yang juga bisa ditemukan di LPG, biasanya pada LPG
propane, adalah carbonyl sulfida (COS). Satu-satunya cara terbentuknya COS di
LPG ini adalah berdasarkan reaksi antara carbon dioksida dengan hidrogen
sulfida, yaitu :
8 CO2 + 9 H2S ======== 3 COS + 5 CO + H2 + 8 H2O + 6 S
Pada proses, COS ini terdapat di LPG ketika refinery gas yang kaya H2S ini
mengalami kontak dengan CO2 yang terdapat di flue gas.
COS ini tidak mudah larut di dalam soda caustic yang umumnya soda caustic ini
di design untuk mengurangi keberadaan H2S di dalam gas. Sehingga COS ini
umumnya mengendap di aliran propane pada suhu – 50 oC.
d. Unsur Sulfur
Selain disulfida, senyawa senyawa sulfur yang telah disebutkan diatas adalah
bersifat volatile (mudah menguap) pada kondisi normal (menguap bersama-
sama dengan gas hidrokarbon pada kondisi ambient). Dikarenakan senyawaan
sulfur tersebut diatas menguap bersama-sama dengan gas hidrokarbon maka
sulfur yang tidak menguap akhirnya terbentuk. Sulfur yang tidak menguap ini
menjadi deposit di bagian dasar tabung LPG. Teori terbentuknya deposit sulfur
yang tidak menguap ini masih bersifat spekulasi diantara beberapa ahli. Diantara
beberapa kemungkinan terbentuknya deposit sulfur ini adalah sebagai berikut :
34
a. Terjadinya dekomposisi thermal atau pirolisa H2S
H2S ======= H2 + S
Reaksi diatas tidak terjadi ketika proses berada pada temperatur dibawah
300 oC, tetapi reaksi akan cepat berlangsung ketika temperatur proses
berada diatas 500 oC. Reaksi pembentukan sulfur dapat terjadi di pipa-pipa
furnace, tetapi tidak terjadi selama proses distilasi berlangsung.
Pembentukan unsur sulfur juga diduga telah terjadi di sumur-sumur gas
alam, danketika gas alam diproduksi maka senyawaan sulfur yang ikut gas
adalah H2S, sedangkan unsur sulfur tetap terdeposit di dasar sumur krn
sifatnya yang tidak menguap.
b. Reaksi H2S dengan oksigen terbatas
H2S + O ====== H2O + S
Pada fase yang homogen, reaksi ini berlangsung pada temperatur diatas 500oC, dan dapat pula berlangsung pada suhu rendah dengan katalis logam.
Reaksi pembentukan sulfur dengan oksigen terbatas ini juga dapat terjadi
selama proses sweetening dengan menggunakan soda caustic karena
adanya oksigen yang terlarut di alkali. Oksigen terbatas ini juga bisa saja
terdapat di crude oil dan terbawa ke LPG selama proses light end
berlangsung. Jika LPG telah berada di tangki, maka kehadiran oksigen
terbatas ini juga bisa saja dihasilkan dari bakteria (bakteri dari famili
chlamydobacteria).
Pada gas alam, kehadiran oksigen terbatas ini juga bisa saja terdapat di
reservoir dan tapping facilities, sehingga oksigen ini akhirnya bereaksi
dengan gas H2S yang terdapat di gas dan terbentuklah deposit elemen
sulfur.
c. Reaksi dengan oksigen berlebih
Reaksi dengan oksigen berlebih ini akan menghasilkan sulfur dioksida, yang
kemudian reaksi dilanjutkan dengan menghasilkan unsur sulfur
H2S + 3 O ========== H2O + SO2
2 H2S + SO2 ======== 2H2O + 3 S
Reaksi diatas hanya terjadi pada temperatur diatas 500 oC tetapi
memerlukan oksigen berlebih. Proses diatas umumnya jarang terjadi di suatu
plant, ataupun di kepala sumur.
35
Kemungkinan lain mekanisme pembentukan sulfur pada LPG di refinery
adalah oksidasi sodium hydrosulfida yang terjadi di area spent caustic soda.
Reaksinya adalah sbb :
H2S + 2NaOH ======= Na2S + 2H2O (fresh)
Na2S + H2S ======== 2NaHS (spent)
2 NaHS + O ======== Na2S + S + H2O
Dan dekomposisi amonium sulfida dihasilkan oleh kombinasi senyawaan
sulfur di crude oil dengan amonia yang digunakan sebagai pipestill corrosion
agent di proses pengolahan.
Jika unsur sulfur terdapat di gas alam, maka unsur sulfur ini bisa dikurangi di
proses amine scrubbing sebelum proses LPG removal. Di suatu proses
pengolahan yang hanya menggunakan caustic sweetening, sulfur (yang tidak
terlarut di alkali) tidak dapat di hilangkan. Tetapi bagaimanapun juga, di
beberapa proses pengolahan, proses amine scrub juga digunakan sebelum
proses caustic sweetening. Tujuan urutan proses ini adalah untuk mengambil
H2S dan mengurangi penggunaan larutan alkali, tetapi sebagian sulfur masih
tetap ada pada waktu yang bersamaan. Beberapa proses pengolahan
banyak pula menggunakan proses gabungan amine-caustic sweetening dan
tidak menemukan permasalahan tentang sulfur di LPG pada proses
gabungan ini bila dibandingkan dengan hanya menggunakan proses caustic.
B.3 Senyawaan Sulfur dan Penyebab KorosifitasTerkadang sering di temui bahwa LPG juga korosif terhadap tembaga atau
beberapa logam lainnya. Penyebab LPG bersifat korosif ini tidaklah sepeuhnya
dapat di pahami, tetapi yang pasti penyebab korosif nya LPG ini adalah terdapatnya
H2S di LPG, dimana H2S pada konsentrasi sekitar 2 ppm saja maka LPG sudah bisa
mengkorosi tembaga. Senyawaan sulfur lainnya yang juga diduga penyebab LPG
bersifat korosiv adalah senyawa-senyawa sulfur yang mudah menguap dan unsur
sulfur. Menurut studi di ESSO Research Centre, bahwa unsur sulfur dapat
mengkorosi pada level diatas 1,5 ppm, tetapi sebaliknya, senyawaan organik sulfur
tidaklah bersifat korosif. Sejumlah kecil mineral asam-asaman atau alkali juga tidak
menyebabkan korosif.
36
Carbonyl sulfida juga dicurigai sebagai penyebab korosi pada LPG Propan.
Carbonyil sulfida ini secara lambat tapi pasti mengalami hydrolisis dengan air
membentuk CO2 dan H2S yang korosif.
COS + H2O ===== CO2 + H2S
Riset yang dilakukan oleh Gulf Oil Kanada melaporkan bahwa hydrogen
sulfida dan unsur sulfur adalah senyawaan yang bersifat korosif, dan dilaporkan pula
bahwa merkaptan juga mempercepat terjadinya korosi bila berikatan dengan sulfur,
tetapi akan mencegah korosi bila beriktan dengan H2S. Pada korosi dindig kontainer
LPG, korosi dapat disebabkan oleh reaksi antara spesies sulfur tertentu dengan besi
oksida serta reaksi antara besi sulfida dengan oksigen. Alifatik disulfida dan carbon
disulfida dikategorikan bersifat non korosif (diuji dengan ASTM D 1838).
B.4 Minyak Pelumas di Proses Pengolahan LPGMeskipun saat ini beberapa kompresor gas dan pompa sudah tidak
menggunakan pelumas, tetapi beberapa crankcase sebagian compresor masih ada
yang menggunakan pelumas dan biasanya terjadi kebocoran dan mengkontaminasi
LPG (misalnya : kompresor yang digunakan di kapal untuk membantu proses
operasi unloading gas butan). Dalam proses transfer LPG melalui valve dan swing
joint yang biasanya juga di lumasi dengan grease terkadang mengkontaminasi LPG.
B.5 Residu Polimer dan Resina. Polimer-polimer tak jenuh
Meskipun polimer jarang ditemukan di LPG, tetapi butan oligomer telah
ditemukan (meskipun jarang) di LPG komersial dengan menggunakan
analisis spectrometric massa
b. Tar yang di ekstrak dari pipa transfer bahan karet (hose)
Salah satu contoh permasalahan deposit pada LPG propan adalah
deposit tar, heavy oil, dan padatan yang lengket. Analisis unsur dari
campuran yang terdapat di LPG menunjukkan 64,2% carbon, 7,3%
hidrogen, 2,3% nitrogen, dan 23,1% sulfur. Ketika dianalisa dengan
menggunakan liquid chromatography dengan basis massa dan dianalisis
dengan infra red untuk pemisahan fraksi-fraksinya, ditemukan bahwa
residu yang tredapat di LPG mengandung phenyl betha naphthylamine,
phtalates, dan unsur sulfur. Seperti diketahui bahwa, phenyl betha
37
naphthylamine adalah antioksidan yang digunakan dalam pembuatan
karet, phtalates adalah sejenis plasticizer, dan unsur sulfur adalah aditif
yang digunakan untuk memvulcanisir karet. Sehingga diasumsikan bahwa
senyawaan kimia diatas terkstrak (leaching) saat pipa karet (hose)
digunakan untuk mentransfer propan cair dari tangki penyimpanan
intermediate menuju tabung atau yang lebih kecil lagi.
Pengguna LPG sebaiknya memperhatikan adanya residu tar ini karena
residu tar ini akan terbakar bersama-sama dengan gas LPG. Tetapi
sekalipun ada, maka residu ini akan terdeposit di pipa transfer, regulaor
dan vaporizer.
B.6 Kebaradaan Air di LPGAir pada umumnya adalah kontaminant bagi crude oil maupun gas alam.
Dahulu, air berada secara alami di LPG dan di pengolahan gas, air hadir saat gas
mengalami proses pencucian dengan caustic karena air melarut dan kemudian
jenuh di fasa hidrokarbon. Jika LPG disimpan di kondisi yang sangat dingin, yakni di
kondisi yang bertemperatur rendah dan bertekanan sedikit diatas tekanan
atmosferik, maka air yang terlarut di LPG akan terlepas dan ditangkap oleh
penyerap air (alumina bed) sesegera mungkin sebelum LPG disimpan. Meskipun
untuk penyimpanan bertekanan, yakni pada temperatur ambient dan tekanan diatas
atmosferik, maka akan dihasilkan LPG yang “kering” (kadar air dibawah 100 ppm
berat) dan air yang terlepas ini akan di serap dengan menggunakan molecular
sieves (Zeolit), alumina atau calcium cloride. Proses pengolahan LPG dalam usaha
“mengeringkan” LPG tidak ada yang menggunakan bahan kimia.
Jumlah air yang terlarut di LPG bergantung pada : komposisi, temperatur dan
perbandingan liquid/vapor dari LPG yang disimpan. Perhitungan untuk mengetahui
adanya air di gas bisa menggunakan persamaan yang terdapat di Poetman and
Dean dan Kobayasi and Katz. Pada persamaan-persamaan yang ada menunjukkan
bahwa kelarutan air di gas meningkat dengan meningkatnya temperatur, baik di fasa
liquid maupun di fasa gas. Jika didasarkan atas komposisi hidrokarbonnya maka,
kelarutan air di butane cair lebih rendah bila dibandingkan dengan kelarutan air di
propan cair. Kelarutan air di isobutan lebih besar bila dibandingkan dengan kelarutan
air di n-butan. Kelarutan air di butan cair komersial (campuran n dan n-isomers)
38
berkisar 190 ppm berat pada suhu 15 oC, sedangkan kelarutan air di propan pada
suhu yang sama berkisar 280 ppm.
Pada proses pengolahan, temperatur transfer LPG propan ke tangki simpan
bisa mencapai 43 oC, sehingga pada temperatur tersebut kelarutan air di propan
bisa mencapai 320 ppm berat. Jika kemudian LPG propan ini di dinginkan kembali di
tangki simpan hingga suhu 0 oC, maka kelarutan air akan berkurang sebanyak 6
ppm berat, sehingga akan terbentuk air bebas di tangki simpan yang dingin tersebut.
Jika air yang ada di tangki simpan ini tidak di run off secara periodic maka air ini
akan terbawa ke customer dan akan menyebabkan pula kebuntuan karena airnya
akan membentuk es.
B.7 Senyawaan Halogen di Proses Pengolahan LPGFlourine yang terdapat di LPG dimungkinkan didapatkan dari katalis asam
hidroflouric saat proses fraksi light end di kilang. Chlorine juga ditemukan di LPG,
tetapi jumlahnya hanya beberapa ppm saja. Keberadaan clhorine ini diduga berasal
dari proses kilang yang menggunakan methyl clorida yaitu proses polimerisasi
solvent isobutilen, proses stripping gas dengan menggunakan katalis platinum
chloride. Kemungkinan-kemungkinan lainnya adalah berasal dari air laut yang
digunakan untuk flushing pipa loading antara cargo propane dan butane.
B.8 Senyawaan Kontaminan LainnyaBerikut beberapa kontaminant lainnya yang umum terdapat di LPG :
a. Ammonia
Digunakan untuk mengkontrol terjadinya korosi di proses pengolahan,
atau lebih seringnya digunakan untuk switch loading amonia dan LPG di
tabung.
b. Oksigent dan Nitrogent
Biasanya terdapat di udara
c. Sodium
Berasal dari proses sweetening gas dengan menggunakan soda caustic
Yang perlu di perhatikan adalah :
Konsentrasi ammonia yang tinggi dapat menyebabkan korosi di logam
kuningan dan perunggu atau dapat pula menyebabkan korosi di fitting-fitting
yang terdapat di tangki simpan LPG, seperti : valve seat yang terdapat di inlet
39
regulator. Jika LPG yang akan di loading tabung bulk LPG diketahui
mengandung ammonia maka ruang bagian dalam tabung harus di flhusing
terlebih dahulu dengan menggunakan air, atau dibersihkan dengan steam
kondensasi, udara atau gas inert.
C. Rangkuman1. Komponen utama LPG adalah
a. Bila disebut sebagai LPG propane maka komponen utama dari LPG
tersebut adalah propane/propilen
b. Bila disebut dengan LPG butane maka komponen utama dari LPG
tersebut adalah n-butane, isobutane dan atau butilene
c. Bila disebut dengan LPG Mixture adalah maka komponen LPG
tersebut adalah campuran hidrokarbon C3 dan C4
2. Komponen yang termasuk non hidrokarbon yang terdapat di LPG adalah
C2, C5+ dan C3H4
3. Senyawaan sulfur yang umumnya terdapat di LPG adalah
a. H2S
b. Mercaptan
c. ethyl mercaptan, dimethyl sulfida, dan tetrahydro thiophene
d. COS
D. Latihan1. Sebutkan beberapa komponen utama di LPG !
2. Sebutkan beberapa komponen impuritis di LPG !
3. Sebutkan beberapa komponen di LPG yang bersifat korosif !
4. Bagaimana keberadaan komponen pelumas bisa terdapat di LPG ?
40
BAB V
KONTROL KUALITAS
A. Parameter Kontrol Kualitas
Kontrol kualitas merupakan masalah terpenting dari aplikasi gas. Beberapa
parameter yang dijadikan sebagai kontrol kualitas yang umumnya dilakukan untuk
produk gas adalah :
1. Tekanan uap
2. Kecenderungan pembentukan es
3. Bau dan toxicity
4. Sifat korosi
5. Residu yang tak teruapkan
6. Beberapa trace komponen tertentu
A.1 Tekanan Uap
Tekanan uap LPG bergantung pada komposisi LPG, yaitu utamanya rasio
antara komposisi C3 dan C4. Umumnya batasan yang digunakan untuk membatasi
tekanan uap yang disebabkan oleh rasio komposisi hydrokarbon ini adalah
komposisi maksimum dari hydrokarbon yang ada di LPG.
Komposisi yang dibatasi maksimum adalah ethane, ethylen, dan pentane
Komposisi yang dibatasi minimum adalah propane, propylen, butane dan
butene
A.2 Kecenderungan Pembentukan Es
Pembentukan es di LPG ini biasanya disebabkan karena adanya air di LPG,
dimana air yang semula dalam bentuk satu fasa dengan LPG, tetapi akibat
temperatur LPG yang rendah menyebabkan air terpisah dari LPG dan berlanjut
mebentuk es. Es di LPG ini dikenal dengan gas hydrat. Pada tekanan yang tinggi, air
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskan secararingkas parameter parameter LPG yang perlu dilakukan kontrol kualitas
41
ini dapat menyebabkan korosi pada peralatan yang non stainless steel, sehingga
hasil pengkaratan ini bisa menambah jumlah residu yang ada di LPG. Oleh sebab
itu, batasan adanya air ini biasanya dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut :
Air bebas dibatasi “tidak nampak”
Air terlarut diabatasi maksimum
Cara lain dalam mencegah problem pembentukan es di LPG ini adalah anti icing,
sperti methanol 9biasanya di tambahkan ke LPG Propan). Methanol ini akan
membentuk system kelarutan tersier pada temperatur rendah bilamana air terpisah
dari hydroakrbon (LPG). Sistem kelarutan tersier ini adalah hydrocarbon-air-
methanol. Tetapi penambahan methanol pun juga harus dibatasi yaitu :
Dibatasi minimum untuk mencegah under dosing (kurang bisa melarutkan air)
Dibatasi maksimum karena methanol bersifat sebagai kontaminan.
A.3 Toxicity dan Bau (odor)
Bau dan toxicity ini berkaitan dengan H2S (hydrogen sulfide), dimana
keberadaan H2S ini diminimalisir, tetapi juga diperlukan. Diperlukan karena sebagai
indikasi kebocoran tabung gas LPG dari bau nya. LPG sejatinya tidak berwarna dan
tidak berbau, sehingga indikasi untuk mengetahui adanya kebocoran di tambahkan
senyawaan sulfur yang volatile (mudah menguap) dan berbau merasang, seperti :
ethylmercaptan, dimethyl sulphide, atau thiophane.
Batasan untuk bau senyawaan sulfur ini adalah :
H2S dibatasi maksimum karena bersifat racun
Mercaptans (senyawaan sulfur yang mudah menguap) dibatasi minimum
karena untuk pendeteksi bau jika LPG mengalami kebocoran, dan di batasi
maksimum karena bersifat sebagai racunnya katalis (di proses pengolahan)
A.4 Sifat Korosi
Korosi terhadap suatu peralatan tentunya dikontrol dengan membatasi sifat
korosi dari produk yang kontak dengan peralatan tersebut. Terdapat dua metode
untuk mengkontrol sifat korosi LPG yaitu metode yang pertama dengan
menggunakan uji standar di bawah kondisi uji tertentu yang disebut dengan uji
42
copperstrip corrosion. Pada uji ini, tembaga dicelupkan ke dalam LPG cair selama
waktu tertentu pada temperatur tertentu (misal : 1 jam pada suhu 37,8 oC). Cooper
strip (tembaga) di pilih dalam metode uji ini karena merupakan logam yang paling
sensisitve dan yang paling mudah mengalami korosi di peralatan LPG. Metode yang
kedua dalam mendeteksi sifat korosif dari LPG ini adalah dengan cara membatasi
konsentrasi senyawaan kimia yang menyebabkan LPG bersifat korosif.senyawaan
kimia yang terdapat di LPG yang patut di batasi adalah H2S dan element sulfur.
Sebagai tambahan, beberapa impurities lainnya penyebab korosi yang juga harus di
kontrol konsentrasinya adalah carbonyl sulfida, air, oksigen, ammonia, caustic alkali
dan klorida terlarut. Batasan untuk sifat korosif di LPG ini adalah :
Corrosion copperstrip (1 jam, 37,8 oC) dibatasi minimum “tidak ada
perubahan warna”
Element sulfur konsentrasinya di batasi maksimum
Hidrogen sulfida (H2S) konsentrasinya dibatasi maksimum
A.5 Residu non volatil di LPG
Residu yang tidak menguap di LPG ini terdiri dari beberapa campuran
senyawaan, mulai dari fraksi-fraksi yang tidak terpisahkan secara menyeluruh ketika
di proses kilang, seperti : pentana dan hexana, sampai dengan senyawaan
kontaminan dengan temperatur didih yang tinggi seperti : pelumas, serta deposit-
deposit yang bersifat lengket seperti : karet dari pipa karet (hose). Beberapa bahan
lain yang juga ikut menjadi residu seperti : material hasil pengkaratan peralatan
LPG, kotoran dan elemental sulfur. Dalam penentuan spesifikasi LPG, residu di bagi
atas dua kelompok yaitu fraksi titik didih tinggi dan pelumas, sehingga batasan untuk
residu adalah :
Komponen C5 dan C6 (light end) di batasi maksimum
Lube oil dibatasi maksimum
B. Batasan Umum Kualitas LPG
B.1 Komposisi
Bulk komposisi dari LPG akan menentukan karakteristik pembakaran dari
gas. Jika LPG yang terdapat di botol/tabung gas akan di uapkan secara alami bila
43
digunakan, maka LPG tersebut harus memiliki komposisi utama yaitu C3 atau C4.
Untuk LPG yang digunakan industri, liquid LPG diuapkan dengan menggunakan
external heating sehingga karakteristik dari gas LPG tersebut tetap konstan
sepanjang komposisi dari liquid LPG tersebut tidak berubah. Oleh sebab itu, tidaklah
begitu perlu menspesifikasikan secara detail komposisi dari LPG Propane atau LPG
butane, cukup menginformasikan komposisi C3 dan C4 nya saja. Tetapi di satu sisi,
pentane dan hexane harus dibatasi karena untuk meminimalkan residu yang
terdapat di LPG. Untuk LPG Propane, komposisi C5 dan C5 plus haruslah “NIL”.
Sedangkan untuk LPG Butane, komposisi C6 dan C6 plus haruslah “NIL” atau
dibatasi maksimum (maksimum 2% nya komposisi C5).
Spesifikasi volatility LPG propane (dan LPG Butane) umumnya diuji dengan
menggunakan Weathering test pada suhu 38,3 oC dan dibatasi minimum 95%
volum. Jika batasan volatility ini dibatasi 95% volum maka komposisi C4 dan C4 plus
tidak bisa lebih dari 2,5% volum. Kecuali jika komposisi propane (C3) diperlukan
dengan batasan minimum 95% volum, maka spesifikasi volatility ini sebaiknya
dihilangkan.
B.2 Tekanan Uap (Vapor Pressure)
Batasan maksimumTekanan uap di LPG diperlukan karena berkaitan dengan
persyaratan design dari pressure vessel code (design bejana bertekanan) yang
digunakan untuk menghandling LPG. Sedangkan batasan minimum tekanan uap
LPG diperlukan untuk memastikan bahwa LPG dapat mengalir dengan penguapan
secara alami pada temperatur ambient yang rendah. Pada daerah yang memiliki
cuaca dingin, batasan minimum tekanan uap diperlukan untuk menjaga agar tangki
penyimpan LPG dengan komposisi n-butane yang tinggi tidak mengalami kondisi
vacuum. Hal ini menyebabkan batasan minimum propane di LPG Butane. Uji
tekanan uap ini dilakukan dengan menggunakan metode RVP dan dilaksanakan
pada suhu 37,8 oC.
B.3 Senyawaan Sulfur dan Sifat Korosivitas
Umumnya pembatasan sifat korosivitas ini didasarkan atas uji copperstrip
yang mana uji ini membatasi konsentrasi dari dua type senyawaan sulfur yang
bersifat korosif, yaitu H2S dan unsur Sulfur. Tetapi di spesifikasi untuk batasan H2S
44
dan Sulfur tidak dimunculkan, kecuali jika secara khusus diperlukan di pengendalian
proses LPG. Jika kandungan H2S dan Sulfur ini harus diketahui maka konsentrasi
yang direkomendasikan adalah 2,5% wt H2S dan 2 ppm sulfur. Sedangkan
senyawaan sulfur lainnya yang tidak dapat teruapkan tetapi dimaksudkan untuk
odorisasi (seperti mercaptan) sebaiknya dibatasi antara 25 s/d 50 ppm.
B.4 Residu
Residu minyak yang terdapat di LPG yang ditentukan oleh prosedur
penguapan adalah 500 ppm volume. Besaran 500 ppm volume residu yang terdapat
di LPG masih bisa di toleransi tanpa menimbulkan komplain dari user. Tetapi dalam
spesifikasi LPG ditetapkan batasan 50 ppm wt. Pada spesifikasi LPG Ditjend Migas
2009 batasan residu ini tidaklah di tulis dengan pasti, tetapi sudah termasuk di
komposisi, dimana komposisi untuk C5+ adalah 2% vol untuk LPG mix dan 2,5% vol
untuk LPG Propan dan LPG Butane.
B.5 Air
Batasan spesifikasi lainnya yang terakhir adalah adanya air di LPG. Dimana
seharusnya di spesifikasi LPG di tuliskan air bebas atau air terlarut. Keberadaan air
bebas di LPG ini umumnya di ambil di bagian bottom tangki LPG dan secara visual
harus dinyatakan “Non Visible” (tidak terdapat air bebas). Sedangkan untuk
mengetahui adanya air terlarut di LPG digunakan suatu analisis tersendiri sesuai
dengan metode uji yang ada. Agar supaya LPG tidak mengalami fenomena icing
conditions (pembentukan bunga es), maka batasan adanya air di LPG ini dibatasi
maksimum 10 ppm wt untuk LPG Propane dan 20 ppm wt untuk LPG Butane. Jika
LPG dimaksud tidak mengalami proses “pengeringan” maka untuk menghasilkan
LPG dengan water content rendah sebaiknya di tambahkan methanol di LPG
tersebut ( biasanya methanol yang ditambahkan minimum 0,05% vol). Di spesifikasi
LPG Campuran Ditjend Migas tahun 2009, keberadaan air bebas dibatasi “NIL”.
45
C. Rangkuman
1. Kontrol kualitas diperlukan untuk menjaga mutu bahan bakar LPG bila
diedarkan di masyarakat
2. yang perlu di kontrol di produk LPG meliputi :
a) Tekanan uap
b) Kecenderungan pembentukan es
c) Bau dan toxicity
d) Sifat korosi
e) Residu yang tak teruapkan
f) Beberapa trace komponen tertentu
D. Latihan
1. Komponen apa yang menyebabkan LPG dapat membentuk bunga Es ?
2. Komposisi apa yang menjadi dasar pembatasan parameter uji Tekanan
Uap ?
3. Jelaskan mengapa mercaptan dibatasi maksimum dan minimum ?
4. Komponen apa yang perlu dibatasi agar LPG tidak bersifat korosif ?
5. Sebutkan beberapa residu yang tidak menguap di LPG !
46
BAB VI
SIKNIFIKANSI HASIL UJI LPG
A. LPG Secara Umum
LPG adalah bahan bakar berupa gas yang dicairkan (Liquid Petroleum
Gases), dapat dihasilkan dari hasil samping proses pengolahan minyak bumi
dan juga dari pengolahan gas alam. LPG sebagai bahan bakar, digunakan
baik untuk keperluan rumah tangga maupun untuk keperluan industri.
Sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga, LPG harus memenuhi
beberapa persyaratan khusus dengan tujuan agar aman dipakai dalam arti
tidak membahayakan si pemakai (dalam hal ini adalah manusia) dan tidak
merusak peralatan yang digunakan serta efisien dalam pemakaiannya.
A.1 Jenis-jenis LPG
Terdapat tiga jenis LPG yaitu LPG Propana, LPG Campuran dan LPG
Butana. Dari ketiga jenis LPG tersebut dapat dibedakan atas komposisinya.
Karena berbeda komposisi maka berbeda pula SG 60/60 oF, tekanan uap
dan nilai kalorinya. Untuk keperluan rumah tangga sebagai bahan bakar
dipasarkan LPG campuran.
A.2 Komposisi LPG
Komposisi LPG terdiri dari komponen hidrokarbon dan komponen non
hidrokarbon. Komponen hidrokarbon merupakan komponen utama, sedang
komponen non hidrokarbon merupakan komponen yang keberadaannya tidak
dikehendaki/dibatasi.
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskansecara ringkas arti dari hasil analisis LPG di laboratorium
47
Komponen Hidrokarbon
Komponen hidrokarbon berupa senyawaan-senyawaan dari n-parafin, iso-
parafin dan olefin. Nilai kalori dari senyawaan parafin dan iso-parafin-adalah
tinggi, sedang terdapatnya olefin akan menurunkan nilai kalori.
Dalam analisisnya dengan kromatografi gas (GC), komponen hidrokarbon
terdiri dari :
C2H6, C3H8, C3H6, n-C4H10, i-C4H10, n-C4H8, i-C4H8, trans-C4H8, cis-C4H8, 1.3-
C4H8, n-C5H12 dan i-C5H12
Tabel 6.1 : Beda Komposisi dari Ketiga Jenis LPG
Komposisi Rumus molekul Notasi Batasan Spesifikasi
1. LPG Propana- propana n-C3H8 nC3 C3 total min. 95 % vol
- n-propilena n-C3H6 nC3=
- n-butana n-C4H10 nC4
- iso-butana i-C4H10 iC4
2. LPG Butana-propana C3H8 nC3
-propilena C3H6 nC3=
- n- butana n-C4H10 nC4 C4 total min 97,5% vol
- Iso-butana i-C4H10 iC4
- n- butilena n-C4H8 nC4=
- iso-butilena n-C4H8 iC4=
- trans-butilena n-C4H8 trans-C4=
- cis-butilena n-C4H8 cis-C4=
- 1.3 butadiena 1.3 C4H8 1.3C4=
3. LPG Campuran- etana C2H6 C2 maks. 0,2 % vol.
- propana C3H8 nC3
48
- propilena C3H6 nC3= C3+C4 min. 97,5% vol
- n- butana n-C4H10 nC4
- iso-butana i-C4H10 iC4
- n- butilena n-C4H8 nC4=
- iso-butilena n-C4H8 iC4=
- trans-butilena n-C4H8trans-
C4=
- cis-butilena n-C4H8 cis-C4=
- 1.3 butadiena 1.3 C4H8 1.3.C4=
- n- pentana n-C5H12 n-C5
- iso-pentana iso-C5H12 iso-C5 maks. 2,5 % vol.
Komponen Nonhidrokarbon
Komponen nonhidrokarbon berupa senyawaan-senyawaan dari H2S, RSH
(terdiri dari etil merkaptan), RSR (Sulfida, terdiri dari dimetil sulfida), RSSR
(disulfida, terdiri dari dimetil disulfida), COS, CS2, S02, C02, N2, H2, He dan
Hg. Makin tinggi konsentrasi senyawaan nonhidrokarbon, akan menurunkan
kualitas maupun kuantitas LPG. Hal ini terlihat bahwa makin tinggi
konsentrasi senyawaan nonhidrokarbon akan menurunkan nilai kalorinya.
Untuk menunjang keberhasilan dalam penyaluran LPG ke konsumen
khususnya rumah tangga, maka faktor keselamatan sangat penting untuk
diperhatikan. Oleh sebab itu untuk maksud tersebut, LPG sebelum
dipasarkan terlebih dahulu ditambahkan zat pembau (odor) sehingga apabila
terjadi kebocoran segera dapat diketahui. Pembau yang ditambahkan harus
melarut sempurna dalam LPG, tidak boleh mengendap. Untuk maksud itu
digunakan etil merkaptan (C2H5) atau butil merkaptan (C4H9SH).
49
A.3 Sifat-sifat LPG
Sifat-sifat LPG yang penting adalah :
- LPG mempunyai nilai kalor tinggi dibandingkan dengan bahan bakar
rumah tangga lain.
- LPG tidak boleh menimbulkan korosi baik pada penimbunan,
transportasi maupun peralatan yang digunakan.
- LPG tidak boleh terjadi endapan pada sistem penyimpanan.
- LPG harus mempunyai tekanan uap yang cukup untuk tidak
membahayakan keselamatan dalam pengangkutan, penyaluran dan
penyimpanan.
- hasil pembakaran dari LPG harus bersih dan tidak mencemari udara,
untuk itu dilakukan pengujian sifat kebesrsihannya.
Untuk mengetahui sifat-sifat penting di atas, perlu dilakukan pengujian LPG
dengan menggunakan peralatan dan metode uji standar, sesuai dengan
parameter uji yang tercantum pada spesifikasi dari LPG. Parameter uji LPG
sesuai spesifikasinya sebagai berikut :
Tabel 6.2 : Parameter uji LPG
Parameter Uji ASTM Metode Lain
1 Komposisi hidrokarbon D 2163 -2 SG 60/60 °F D 1657 Kalkulasi dari komposisi3 Tekanan uap D 1267 Kalkulasi dari komposisi4 Total sulfur D 2784 -
D 1266 -5 Copper strip corrosion D 1838 -6 Weathering test D 1837 -7 Kandungan air bebas - Visual
50
B. Signifikansi Hasil Pengujian LPG
Yang dimaksud dengan signifikansi pengujian LPG adalah arti dan kegunaan
dari suatu pengujian LPG. Jenis pengujian LPG disesuaikan dengan jumlah
senyawaan atau gabungan senyawaan yang terkandung di dalam LPG yang
erat hubungannya dengan kualitas LPG.
B.1 Komposisi hidrokarbon, ASTMD 2163
Komposisi hidrokarbon dalam LPG berupa komponen-komponen molekul
hidrokarbon, seperti n-parafin (n-C3, n-C4 dan n-C5), iso-parafin dan olefin.
Olefin dalam LPG berupa ikatan rangkap dua dari C3= (sebagai propilena),
dan C4= (sebagai butilena 1, butilena 2, butadiena 1.3, cis-butilena, dan trans-
butilena). Disamping itu terdapat pula n-pentana (n-C5) dan iso-pentana (i-C5).
Beda LPG CDU, LPG Kilang LPG dan LPG Kraking
LPG yang berasal dari kilang LPG, kilang distilasi (CDU) tidak mengandung
ikatan rangkap dua (olefin), sedang LPG yang berasal dari kilang
perengkahan (proses thermal cracking maupun catalytic cracking)
mengandung ikatan rangkap dua (olefin). Karena LPG dari kilang LPG dan
kilang CDU tidak mengandung ikatan rangkap dua maka akan mempunyai
nilai kalor yang lebih tinggi. Oleh karena itu, untuk mengetahui sifat
pembakaran (nilai kalori) dari produk LPG adalah sangat bergantung dari
komposisi senyawa-senyawa hidrokarbon.
Pengujian Komposisi
Pengujian komposisi dilakukan dengan metode ASTMD 2163, dengan alat
gas kromatografi. Komposisi LPG dinyatakan sebagai komponen hidrokarbon,
dilaporkan dalam satuan % vol. Disyaratkan bahwa untuk LPG propana
kandungan C3 total minimum 95 % vol, LPG campuran kandungan C3 + C4
total minimum 97,5 % vol, LPG butana kandungan C4 total minimum 97,5 %
vol.
51
Signifikansi pengujian
Uji komposisi diperlukan untuk mengetahui senyawa-senyawa hidrokarbon
yang terkandung dalam LPG, karena dengan mengetahui komposisinya dapat
digunakan untuk menghitung sifat-sifat fisika LPG, seperti nilai kalori, tekanan
uap, specific gravity. Dengan mengetahui nilai kalori LPG, dapat digunakan
dalam perhitungan jual beli untuk tiap satuan berat maupun satuan volume.
Nilai kalori LPG adalah yang paling tinggi bila dibandingkan terhadap nilai
kalori dari listrik, kayu bakar, arang, kerosine ataupun gas kota.
B.2 Specific Gravity 60/60 oF, ASTMD 1657
Pengujian Spescific Gravity pada suhu 60/60 oF (SG 60/60 °F), menggunakan
metode A5TMD 1657, dengan alat Pressure Hydrometer Cylinder, atau
dengan perhitungan dari komposisi LPG ASTMD 2163 dengan kromatografi
gas.
Specific gravity (SG) LPG dinyatakan sebagai SG 60/60 °F. Dilaporkan
dengan tiga angka di belakang koma. Disyaratkan bahwa SG 60/60 °F untuk
LPG propana 0,508 - 0,525, LPG campuran 0,507 - 0,627, LPG butana 0,563
- 0,627 (dihitung dari komposisi hidrokarbon masing - masing LPG)
Interpretasi hasil uji Specific Gravity 60/60 oF
- LPG propana
Bila diperoleh hasil pengujian SG 60/60 °F untuk LPG propana di bawah
0,508, menunjukkan bahwa LPG ini mengandung komponen ringan yaitu
etana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap LPG menaik, sehingga
membahayakan saat penyimpanan, dan penyaluran.
Sedang bila diperoleh hasil pengujian SG 60/60 oF di atas 0,525,
menunjukkan bahwa LPG propana dimaksud mengandung komponen lebih
berat, yaitu butana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap rendah
sehingga LPG tidak cepat menguap dan meninggalkan endapan.
52
- LPG campuran
Bila diperoleh hasii pengujian SG 60/60 oF untuk LPG campuran di bawah
0,507, menunjukkan bahwa LPG campuran perbandingan propana-butana
lebih banyak kandungan propana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap
LPG menaik, sehingga mudah menguap sehingga membahayakan saat
penyimpanan, dan penyaluran.
Sedang bila diperoleh hasil pengujian SG 60/60 °F di atas 0,627,
menunjukkan bahwa LPG campuran perbandingan propana-butana lebih
banyak kandungan butana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap rendah
sehingga LPG tidak cepat menguap dan meninggalkan endapan.
- LPG butana
Bila diperoleh hasil pengujian SG 60/60 °F untuk LPG butana di bawah 0,563
menunjukkan bahwa LPG butana lebih mengandung propana. Hal ini akan
mengakibatkan tekanan uap LPG menaik, sehingga dapat menyebabkan
terjadinya ledakan. Sedang bila diperoleh hasil pengujian SG 60/60 °F di atas
0,627, menunjukkan bahwa LPG butana mengandung komponen lebih berat
yaitu pentana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap rendah sehingga
LPG tidak cepat menguap dan meninggalkan endapan.
Signifikansi pengujian
- untuk perhitungan berat LPG yang ditampung dalam tempat
penimbunan berdasarkan volume yang telah diketahui sehingga dapat
digunakan sebagai perhitungan dalam hal pemasaran atau
perdagangan.
- data SG 60/60 °F, dapat digunakan untuk perhitungan material balance
dalam proses pengolahan.
- untuk perhitungan blending LPG, bila terjadi penyimpangan SG 60/60
°F
53
B.3 Tekanan Uap
Pengujian tekanan uap dilakukan dengan menggunakan metode ASTMD
1267, dengan alat Reid Vapor Pressure Apparatus, atau dengan perhitungan
dari komposisi LPG.
menurut metode ASTMD 2168, dengan alat kromatografi gas. Umumnya cara
yang digunakan adalah dengan cara perhitungan dari data komposisi LPG.
Tekanan uap LPG dinyatakan sebagai tekanan uap pada suhu 100 °F.
Dilaporkan dalam satuan psig. Disyaratkan bahwa tekanan uap pada 100 °F
untuk LPG propana maksimum 210 psig, LPG campuran maksimum 120 psig,
LPG butana maksimum 70 psig.
Signifikansi pengujian
- untuk menjamin keselamatan dalam penyimpanan, pengangkutan, dan
penyaluran,terutama untuk daerah yang dipengaruhi oleh iklim yang
berubah-ubah. Bila LPG kena panas, akan mudah menguap sehingga
dapat menyebabkan terjadinya ledakan karena tekanan membesar
secara tiba-tiba.
- untuk perhitungan blending, bila terjadi penyimpangan tekanan uap.
Interpretasi hasil uji
- LPG propana
Bila diperoleh hasil pengujian tekanan uap untuk LPG propana di atas 210
psig menunjukkan bahwa LPG ini mengandung komponen ringan yaitu etana.
Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap LPG menaik mudah menguap,
sehingga membahayakan saat penyimpanan, dan penyaluran.
54
- LPG campuran
Bila diperoleh hasil pengujian tekanan uap untuk LPG campuran di atas 120
psig, menunjukkan bahwa LPG campuran perbandingan propana-butana
lebih banyak kandungan propana. Hal ini akan mengakibatkan tekanan uap
LPG menaik, mudah menguap sehingga membahayakan saat penyimpanan,
dan penyaluran.
- LPG butana
Bila diperoleh hasil pengujian tekanan uap untuk LPG butana di atas 90 psig,
menunjukkan bahwa LPG butana lebih banyak mengandung propana. Hal ini
akan mengakibatkan tekanan uap LPG menaik, mudah menguap sehingga
membahayakan saat penyimpanan, dan penyaluran.
B.4 Weathering Test
Pengujian weathering test pada suhu 34 °F, menggunakan metode ASTMD
1837 dengan alat tabung weathering yang dilengkapi dengan penangas air,
kumparan pendingin, termometer, dan bertutup gabus yang berlubang.
Hubungan hasil uji weathering test, tekanan uap dan SG
Terdapat hubungan antara hasil uji weathering test dengan pengujian
tekanan uap dan juga specific gravity. Weathering test adalah sifat
kemudahan menguap LPG, dinyatakan sebagai menguapnya elpji pada suhu
34 °F. Dilaporkan dalam % volume. Disyaratkan bahwa weathering test pada
34 °F untuk LPG propana, LPG campuran dan LPG butana minimum 95 %
vol.
- Signifikansi pengujian
untuk mengindikasi kecenderungan terjadinya deposit (endapan) di dalam
tabung LPG maupun tempat-tempat penampungan LPG yang lain, seperti
55
pada tangki timbun dan kompartemen kapal. Bila terdapat endapan
mengindikasikan terdapatnya komponen yang lebih berat dalam LPG.
- Interpretasi hasil uji
Bila hasil weathering test LPG propana kurang dari 95 % vol. yang teruapkan,
ini menunjukkan bahwa LPG ini mengandung komponen butana. Untuk hasil
uji LPG campuran hasil weathering test kurang dari 95 %, berarti
perbandingan campuran antara LPG propana dan LPG butana lebih banyak
LPG butana. Weathering test hasil uji LPG butana kurang dari 95 % yang
teruapkan, menunjukkan bahwa pada LPG ini mengandung komponen
pentana.
B.5 Copper strip corrosion
Pengujian copper strip corrosion ini dilakukan dengan menggunakan metode
ASTMD 1838, dengan alat tabung silinder tahan tekanan yang dilengkapi
dengan penangas air, termometer, dan lempengan tembaga, pada suhu 100°F selama 1 jam.
Sifat pengkaratan
Copper strip corrosion adalah sifat pengkaratan LPG, yang disebabkan oleh
terdapatnya senyawaan sulfur korosif yaitu merkaptan sulfur (RSH) dan
hidrogen sulfida (H2S). Sifat ini merupakan salah satu jenis pengujian yang
penting, dimana sifat pengkaratan pada produk LPG disebabkan oleh
senyawa kimia yang tidak dikehendaki keberadaannya. Dilaporkan sebagai
warna standar ASTM. Disyaratkan bahwa copper strip corrosion, untuk LPG
propana, LPG campuran dan LPG butana maksimum ASTM No. 1.
56
Signifikansi pengujian
untuk mengindikasi kecenderungan terjadinya pengkaratan bila elipji ini
kontak dengan logam tembaga, misalnya tempat penyimpanan, regulator,
pipa, tubing tembaga dan lainnya.
Interpretasi hasil uji.
Bila hasil uji copper strip corrosion berada di atas ASTM No. l, ini
menunjukkan bahwa LPG mengandung senyawa kimia penyebab korosi,
yaitu merkaptan (RSH) dan atau hidrogen sulfida H2S. Umumnya senyawa
yang dalam susunan molekulnya terdapat pasangan elektron tak terbagi
mempunyai sifat yang lebih reaktif. Unsur-unsur yang mempunyai pasangan
elektron tak terbagi adalah S, O, N dan halogen. Bila hal ini sampai terjadi,
lakukan penurunan/pengurangan dengan pencucian dengan larutan kaustik.
B.6 Total Sulfur
Pengujian total sulfur ini dilakukan dengan menggunakan metode ASTMD
2784 Wickbold - type combustion apparatus. Dikatakan total sulfur (sulfur
jumlah) karena merupakan penjumlahan dari berbagai senyawaan sulfur
dalam LPG, yaitu terdiri dari etil merkaptan (RSH), hidrogen sulfida (H2S) dan
karbonil sulfida (COS), Sulfur dioksida (SO2), dimetil sulfida ((CH3)2S dan
dimetil disulfida (CH3)2S2.
Pengaruh impurities terhadap nilai kalori
Impurities (kotoran) yang terdapat pada produk LPG akan sangat
mempengaruhi mutu nilai bakar LPG tersebut. Pengujian total sulfur adalah
pengujian sifat kebersihan LPG, yang disebabkan oleh terdapatnya berbagai
senyawaan sulfur yaitu merkaptan sulfur (RSH), hidrogen sulfida (H2S) dan
karbonil sulfida (COS).
Sifat ini merupakan salah satu jenis pengujian yang sangat penting, dimana
sifat kebersihan pada produk LPG tergantung dari besarnya kandungan
57
senyawa kimia yang tidak dikehendaki keberadaannya. Dilaporkan dalam
satuan grains/100 cuft, % massa, ppm atau mg/100cuft. Disyaratkan bahwa
total sulfur, untuk LPG propana, LPG campuran dan LPG butana maksimum
15 grains/100 cuft.
Signifikansi pengujian
untuk mengindikasi kecenderungan terjadinya penurunan nilai kalori LPG.
Makin besar kandungan total sulfur menunjukkan nilai kalori LPG menurun.
Disamping itu, senyawa-senyawa sulfur akan mengakibatkan kecenderungan
terjadinya korosi pada logam khususnya yang bekerja pada suhu tinggi.
Sebagai bahan bakar, hasil pembakaran dari LPG tidak boleh menimbulkan
pencemaran lingkungan.
Interpretasi hasil uji.
Bila hasil uji total sulfur berada di atas 15 grains / 100 cuft, ini menunjukkan
bahwa LPG mengandung senyawa kimia sulfur penyebab korosi. Akibatnya,
merusak logam peralatan khususnya peralatan rumah tangga. Menurunkan
nilai kalori dan meyebabkan pencemaran udara.
B.7 Kandungan Air bebas, Visual
Terdapat dua air yang terkandung dalam LPG, yaitu air yang terlarut dalam
LPG dan air yang tak terlarut dalam LPG. Air yang tak terlarut dalam LPG ini
keberadaannya terpisah dari LPG, berupa air bebas. Pengujian air bebas
pada produk LPG dilakukan dengan cara pengamatan oleh mata (cara
visual), tidak dituliskan secara rinci pada spesifikasi. Pengujian ini dinyatakan
sebagai water content dan dilaporkan sebagai ”no free water” (tidak terdapat
air bebas).
58
Signifikansi pengujian
untuk mengindikasi kecenderungan terjadinya air kristal pada LPG terutama
pada suhu rendah.
Interpretasi hasil uji.
Bila hasil uji ternyata mengandung air bebas, mengakibatkan terbentuknya air
kristal berupa hidrokarbon hidrat, seperti propana hidrat (C3H8.xH20),
propilena hidrat (C3H6.xH2O), butana hidrat (C4H10.xH20), butilena hidrat
(C4H8.xH20), dan pentana hidrat (C5H12.xH20). Terbentuknya hidrat akan
menyebabkan terjadinya kebuntuan dalam sistem penyaluran. Adanya air
bebas dalam LPG dapat menyebabkan kebuntuan pada sistem pengkabutan
yaitu pada ujung tubing dan nozzle akibat air yang membeku (mengkristal)
saat dialirkan. Terdapatnya air bebas akan menyebabkan pula terjadinya
percikan-percikan dalam nyala api sehingga akan menurunkan sifat
pembakaran LPG.
C. Rangkuman1. Uji komposisi diperlukan untuk mengetahui senyawa-senyawa
hidrokarbon yang terkandung dalam LPG, karena dengan mengetahui
komposisinya dapat digunakan untuk menghitung sifat-sifat fisika
LPG, seperti nilai kalori, tekanan uap, specific gravity. Dengan
mengetahui nilai kalori LPG, dapat digunakan dalam perhitungan jual
beli untuk tiap satuan berat maupun satuan volume.
2. Uji SG dimaksudkan untuk :
untuk perhitungan berat LPG yang ditampung dalam tempat
penimbunan berdasarkan volume yang telah diketahui sehingga
dapat digunakan sebagai perhitungan dalam hal pemasaran atau
perdagangan.
data SG 60/60 °F, dapat digunakan untuk perhitungan material
balance dalam proses pengolahan.
59
untuk perhitungan blending LPG, bila terjadi penyimpangan SG
60/60 °F
3. Uji Tekanan Uap dimkasudkan untuk :
untuk menjamin keselamatan dalam penyimpanan, pengangkutan,
dan penyaluran,terutama untuk daerah yang dipengaruhi oleh iklim
yang berubah-ubah. Bila LPG kena panas, akan mudah menguap
sehingga dapat menyebabkan terjadinya ledakan karena tekanan
membesar secara tiba-tiba.
untuk perhitungan blending, bila terjadi penyimpangan tekanan
uap.
4. Uji weathering test dimaksudkan untuk mengindikasi kecenderungan
terjadinya deposit (endapan) di dalam tabung LPG maupun tempat-
tempat penampungan LPG yang lain, seperti pada tangki timbun dan
kompartemen kapal. Bila terdapat endapan mengindikasikan
terdapatnya komponen yang lebih berat dalam LPG.
D. Latihan1. Jelaskan maksud dari uji SG pada LPG !
2. Jelaskan maksud dari Uji weathering test !
3. Jelaskan maksud dari uji Tekanan Uap pada LPG !
4. Jelaskan maksud dari uji komposisi pada LPG !
60
BAB VII
PERHITUNGAN DI LPG
A. Metode Perhitungan LPG
Pada proses custody transfer seringkali ditemui adanya beberapa
parameter yang dijadikan acuan untuk menentukan loss dari material yang
didistribusikan. Untuk LPG, dimana sebagai material yang akan didistribusikan
perlu kiranya kita memperhitungkan adanya loss yang mungkin saja bisa terjadi.
Tentunya loss tersebut nantinya akan kita jadikan sebagai dasar untuk
menyusun kebijakan di Pola/sistem distribusi LPG.
Pada BAB ini, akan dibahas 3 materi yang dijadikan sebagai dasar
perhitungan loss, yaitu didasarkan atas massa atau nilai kalor dari LPG. Artinya
selisih massa atau nilai kalor LPG sebelum dan saat diterima kita hitung untuk
mengetahui banyak loss yang terjadi, serta perhitungan maksimum LPG yang
bisa diisikan ke dalam containernya.
Untuk perhitungan massa LPG didasarkan atas metode API MPMS
Chapter 14 Section 4 atau GPA Standard 8173 (Converting Mass of Natural Gas
Liquids and Vapors to Equivalent Liquid Volumes). Sedangkan untuk perhitungan
nilai kalor LPG didasarkan atas metode API MPMS Chapter 14 Section 5 atau
GPA Standard 2172 (Calculation of Gross Heating Value, Relative Density and
Compressibility Factor for Natural Gas Mixtures from Compositional Analysis).
Digunakan dua metode ini karena diasumsikan LNG dan LPG adalah sama-
sama gas yang di cairkan. Yang membedakan dari keduanya adalah susunan
komposisinya saja, tetapi metode perhitungan dan analisa komposisinya sama
sehingga dapat kami simpulkan bahwa metode perhitungan GPA Standard 8173
dan GPA Standard 2172 bisa digunakan untuk kedua jenis produk ini.
Indikator keberhasilan peserta diklat adalah peserta diklat mampu menjelaskanperbedaan kuantitas LPG baik dalam bentuk cair maupun dalam bentuk gas
61
Sedangkan untuk perhitungan maksimum LPG yang bisa diisikan kedalam
containernya digunakan metode perhitungan di NFPA 58 dan NFPA 59.
B. Cara Cara Perhitungan di LPG
B.1 Perhitungan konversi berat ke setara volume
a.1. GPA Standard 8173 (Converting Mass of Natural Gas Liquids and Vapors
to Equivalent Liquid Volumes) ----- English unit
Ruang Lingkup Metode
Standard ini menginformasikan suatu metode untuk mengubah massa
yang terukur dari suatu LNG menjadi volume setara liquid pada kondisii
operasi tekanan standard dan temperatur 60 oF atau 15 oC
Ringkasan Metode
Massa dihitung dengan cara mengalikan volume terukur dengan absolut
densitynya, dimana volume dan absolute density gas ditentukan pada
saat kondisi alir yang sama pula. Kemudian total massa dikonversikan ke
volume masing masing komponen gas pada 15 oC.
Penentuan volume dan absolute density, sampling dan analisis merujuk
pada GPA Standard 8182 atau API MPMS Chapter 14 Section 7
Prosedur Perhitungan
Setelah didapatkan hasil analisis komposisi dari GC, maka lakukan
langkah-langkah sbb :
Langkah 1 :
Ubahlah mol percent ke persen berat (data yang diperlukan hasil analisa
komposisi dan molecular weight masing-masing komponen dari tabel
GPA Standard 2145). kemudian susunlah tabulasi sbb :
62
(1) (2) (3) (4)
ComponentMol
PercentMolecular
weightMol Percent x
Molecular WeightWeightFraction
CO2 0,11 44,01 4,8411 0,0011072C1 2,14 16,043 34,33202 0,0078522C2 38,97 30,07 1171,8279 0,2680138C3 36,48 44 1608,65856 0,3679232i C4 2,94 58,123 170,88162 0,0390831n C4 8,77 58,123 509,73871 0,1165845i C5 1,71 72,15 123,3765 0,028218n C5 1,82 72,15 131,313 0,0300332
C6+ 7,06 87,436 617,29816 0,1411849100 4372,26757 1
Langkah 2 :
Jika berat total gas diketahui (misal : 825300 lb), maka dari langkah 1
buatlah tabulasi berikut :
Component WeightFraction
x TotalMass (lb)
ComponentMass (lb)
CO2 0,001107229 825300 914C1 0,007852223 825300 6480C2 0,268013767 825300 221192C3 0,367923174 825300 303647i C4 0,039083066 825300 32255n C4 0,116584519 825300 96217i C5 0,028217967 825300 23288n C5 0,030033157 825300 24786
C6+ 0,1411849 825300 1165201 825300
63
Langkah 3 :
Hitung volume masing masing komponen pada 60 oF. Data lain yang
diperlukan adalah absolut density (lb/gal) masing-masing komponen yang
didapat dari GPA Standard 2145. setelah itu buatlah tabulasi sbb :
Component ComponentMass (lbs) / Density
(lbs/gal) = Gallons at 60oF, EVP
CO2 913,7958201 6,8199 133,9896216C1 6480,439647 2,5 2592,175859C2 221191,7616 2,9696 74485,3723C3 303646,9951 4,2268 71838,50552i C4 32255,25399 4,6927 6873,495853n C4 96217,20323 4,869 19761,18366i C5 23288,28779 5,2082 4471,465725n C5 24786,36478 5,2617 4710,714176
C6+ 116519,898 5,951 19579,8854204446,7881
a.2. GPA Standard 8173 (Converting Mass of Natural Gas Liquids and Vapors to
Equivalent Liquid Volumes) ----- SI unit
Langkah 1 :
ubahlah mol percent ke persen berat (data yang diperlukan hasil analisa
komposisi dan molecular weight masing-masing komponen dari tabel
GPA Standard 2145). kemudian susunlah tabulasi sbb :
64
(1) (2) (3) (4)
Component MolPercent
Molecularweight
Mol Percent xMolecular Weight
WeightFraction
CO2 0,11 44,01 4,8411 0,001107229C1 2,14 16,043 34,33202 0,007852223C2 38,97 30,07 1171,8279 0,268013767C3 36,48 44 1608,65856 0,367923174i C4 2,94 58,123 170,88162 0,039083066n C4 8,77 58,123 509,73871 0,116584519i C5 1,71 72,15 123,3765 0,028217967n C5 1,82 72,15 131,313 0,030033157
C6+ 7,06 87,436 617,29816 0,1411849100 4372,26757 1
Langkah 2 :
Jika berat total gas diketahui ( misal : 374350 kg ), maka dari langkah 1
buatlah tabulasi berikut :
Component WeightFraction
x Total Mass(kilograms)
Component Mass(kilograms)
CO2 0,00110723 374350 414C1 0,00785222 374350 2939C2 0,26801377 374350 100331C3 0,36792317 374350 137732i C4 0,03908307 374350 14631n C4 0,11658452 374350 43643i C5 0,02821797 374350 10563n C5 0,03003316 374350 11243
C6+ 0,1411849 374350 528531 374350
65
Langkah 3 :
Hitung volume masing masing komponen pada 60 oF. Data lain yang
diperlukan adalah absolut density (kg/m3) masing-masing komponen yang
di dapat dari GPA Standard 2145. setelah itu buatlah tabulasi sbb :
ComponentComponent
Mass(kilograms)
/ Density(kilogram/m3) = Cubic Meters at 15
oC, EVP
CO2 414,4910521 821,94 0,504283831C1 2939,479682 300 9,798265607C2 100330,9535 357,76 280,442066C3 137732,04 507,3 271,5001775i C4 14630,74559 562,98 25,98803791n C4 43643,41455 584,06 74,72419709i C5 10563,39577 624,35 16,91902903n C5 11242,91246 631 17,81761087
C6+ 52852,56735 713,1 74,11662789374350 771,8102957
B.2 Perhitungan Gross Heating Value
Perhitungan Gross Heating Value ini didasarkan atas metode GPA Standard
2172 atau API MPMS Chapter 14 Section 5.
B.2.1 Ruang Lingkup Metode
Standard ini memberikan suatu prosedur perhitungan gross heating value,
relative density (real and ideal) dan kompresibility factor, pada kondisi dasar
( base condition) dari suatu natural gas campuran. Pengaruh adanya air di gas
akan menyebabkan semakin rumitnya perhitungan, tetapi karena berkaitan
dengan custody transfer maka perhitungan nilai kalori gas bersifat perjanjian
(artinya persamaan untuk menghitung nilai kalori yang menyertakan adanya air
66
di gas dapat dinegosiasikan). Di bagian lampiran dari metode ini akan
dibicarakan pengaruh adanya air di gas terhadap persamaan untuk menentukan
nilai kalori gas.
B.2.2 Ringkasan Metode
Dari hasil uji komposisi contoh gas dapat dihitung gross heating value, relative
density, dan kompresibility factor (real gas) dari contoh uji. Ketika menganalisa
komposisi gas maka semua komponen gas yang dilaporkan dari hasil uji
komposisi harus dilaporkan dalam bentuk fraksi mole yang nilainya sama atau
lebih besar dari 0,0001 fraksi mol. Gas sampling dilakukan dengan metode GPA
Standard 2166 dan analisa komposisi gas harus mengacu pada GPA Standard
2261.
B.2.3 Definisi1. Gross heating Value
Adalah sejumlah energi yang dipindahkan dalam bentuk panas per mol atau
panas per mass dari suatu hasil pembakaran gas dengan oksigen pada
temperatur standard.
2. Relative Density
Rasio dari density gas terhadap density udara kering yang mana density
udara dan gas tersebut diukur pada temperatur dan tekanan yang sama.
3. Compressibility Factor
Rasio dari volume sebenarnya dari gas yang telah diketahui massanya
terhadap volume gas yang dihitung dengan menggunakan gas ideal.
67
B.2.4 Persamaan untuk Perhitungan Custody Transfera. Gross heating Value
idNN
ididid HvxHvxHvxdryHv ........)( 2211
N
i
idiiHvx
1
)()1()( dryHvxsatHv idw
id
dan :
bsat
ww PPx /
Dimana :idHv = Gross Heating Value per Volume pada tekanan dan temperatur
standard
Superscript id = menandakan Gas Ideal,
dry = menandakan Dry Gas,
sat = menandakan gas jenuh dengan air,
xi = mol fraaksi,
N = jumlah total komponen (tidak termasuk air),
xw = mole fraksi air di gassat
wP = tekanan uap air pada temperatur standard
Berikut tabel )1( xx pada tekanan standard dengan temperatur
standard 60 oF yang umum digunakan di USA, dimana tekanan uap air
nya = 0,25636 psia
68
Sedangkan berikut adalah tabel )1( xx pada temperatur standard
dengan tekanan standard 1 atm untuk negara selain USA
b. Relative Density
Jika T = Ta dan P = Pa, maka :
Dimana :
G = Relative Density
D = density
M = Molar Mass
P = Tekanan
T = Temperatur
Z = compressibility
Jika komposisi gas diketahui maka :
69
c. Compressibility Factor
pada kondisi standard (mendekati ambient) diperoleh compressibility
factor real gas sbb :
Dimana :
bi = summation factor (tabel 1 pojok kanan)
Pb = base pressure (tekanan Standard)
71
Harga ZHvid / bukanlah real gas heating value tapi adalah ideal gas heating
value per real cubic feet.
Meskipun CO2 memiliki angka karbon atom, tetapi harga nyahal ini
dikarenakan CO2 bukan bagian dari rumus kimia bahan bakar SHC
B.3 Perhitungan Maksimum Volume LPG yang diisikan ke container
B.3.1 Maksimum pengisian LPG ke container pada temperatur tertentu(NFPA 58)
Maksimum pengisian LPG ke container bergantung dari ukuran container,
dan apakah container tersebut jenis container pendam atau container
permukaan. Batasan maksimum yang diijinkan pengisian LPG ke container serta
temperaturnya dapat dilihat pada tabel berikut :
77
Maksimum fraksi volum Vt (kapasitas container dalam persen) gas LPG
pada temperatur T, yang memiliki specific gravity G dan batasan pengisian serta
batasan persen berat pengisian L dirumuskan sbb :
GxF
LVt
Dimana :
Vt = persen dari kapasitas wadah yang dapat diisi dengan cairan pada
saat temperatur cairan T oF
L = batasan berat maksimum pengisian yang diijinkan dalam persen
(lihat tabel : 4.4.2.1 NFPA 58)
G = spesific gravity gas LPG
F = factor koreksi untuk mengkoreksi volume pada temperatur t
terhadap temperatur 60 oF (tabel F.3.3 NFPA 58)
Contoh :
Tentukan volume maksimum pengisian liquid LPG yang akan diisikan ke dalam
container (above ground container) dimana container tersebut memiliki volume
setara air 30.000 gal (114 m3) dan specific gravity LPG 0,508. LPG ini akan
disimpan di container dalam bentuk liquid pada suhu 80 oF (27 oC).
Penyelesaian :
L = 0,45 ( dari tabel 4.4.2.1 NFPA 58)
F = 0,967 ( dari tabel F.3.3 NFPA 58)
G = 0,508 (hasil uji laboratorium)
Maka persen volume yang bisa diisikan ke dalam container pada suhu 80 oF
adalah
78
%)91(915,0967,0508,0
45,080
xV
Sehingga maksimum volume yang diijinkan = 30.000 gal x 91% = 27.300 gal(103 m3)
NB : pembulatan angka persentase adalah pembulatan ke bawah untuk
keamanannya
B.3.2 Maksimum pengisian LPG ke container yang dilengkapi denganFixed Dip Tube (NFPA 59)
Berikut adalah formula yang digunakan untuk menentukan maksimum volume
gas LPG di container yang telah dilengkapi dengan fixed dip tube :
*) diukur pada suhu 60 oF (15,6 oC)
**) didapat dari table 2.8.1 NFPA 59 atau tabel 4.4.2.1 NFPA 58
†) untuk aboveground container : temperature liquid diasumsikan 40 oF (4,4 oC)
untuk underground container : temperatur liquid diasumsikan 50 oF (10 oC)
untuk mengkoreksi volume liquid pada temperatur t terhadap temperature 60
oF (15,6 oC) gunakan table F.3.3 NFPA 58
79
contoh :
aboveground container yang dilengkapi dengan fixed dip tube memiliki kapasitas
setara air 30.000 gal (113,6 m3) akan digunakan untuk menyimpan LPG propan
yang memiliki specific gravity 0,510 pada 60 oF (15,6 oC). Berapa maximum
volume yang diijinkan untuk diisikan di container tsb?
Penyelesaian :
Water capacity of container = 30.000 gal
Filling density = 45% (dari tabel 4.4.2.1 NFPA 58)
Specific Gravity LPG at 60 oF = 0,510 (data laboratorium)
Volume correction Factor = 1,031 (dari table F.3.3 NFPA 58 dengan
asumsi temperatur pengisian 40 oF untuk
aboveground container)
Maksimum volume LPG propan yang diijinkan untuk diisikan ke container
aboveground adalah :
propanmgalxx
x)35,21(5675
100031,1510,0
45000.30
C. Rangkuman
1. Untuk perhitungan massa LPG didasarkan atas metode API MPMS
Chapter 14 Section 4 atau GPA Standard 8173 (Converting Mass of
Natural Gas Liquids and Vapors to Equivalent Liquid Volumes).
2. Untuk perhitungan nilai kalor LPG didasarkan atas metode API MPMS
Chapter 14 Section 5 atau GPA Standard 2172 (Calculation of Gross
Heating Value, Relative Density and Compressibility Factor for Natural
Gas Mixtures from Compositional Analysis).
3. Untuk perhitungan maksimum liquid LPG yang bisa diisikan kedalam
containernya digunakan metode perhitungan NFPA 58 dan NFPA 59.
61
DAFTAR PUSTAKA
Iwan Gayo, H. M, “Buku Pintar : Seri Senior”, 2008, Grasindo
Maddox, RN., DR, “Gas and Liquid Sweetening”, 2nd edition, 1977, Jhon M.Campbell 121 Collier Drive Norman, Oklahoma, USA.
Mudjirahardjo, K, “Diktat Siknifikansi Pengujian Gas”, .........., Pusdiklat Migas
Sanjay Kumar, “Gas Production Engineering”, 1987, Gulf Publishing Company, USA
Salvatore J, Rand, “Significance of Test for Petroleum Products”, 7th edition, ASTMInternational, USA
Williams, A. F and Lom, W. L, “Liquefied Petroelum Gases : Guide to Properties,Applications and Uses”, 2nd edition, 1982, Ellis Horwood Limited
......................, “NFPA 58 : Liquefied Petroleum Gas Code”, 2001 Edition.
......................, “NFPA 59 : Utility LP-Gas Plant Code, 2001 Edition.