http://steacie.nrc-cnrc.gc.ca/overview/newsroom/spring2004_e.html
3. Hidrat Gas
Hidrat gas adalah senyawa kristal yang terjadi ketika molekul gas kontak dengan air pada tekanan dan temperatur tertentu. Hidrat terbentuk ketika molekul gas masuk ke dalam “kurungan” ikatan hidrogen pada air. Sifat fisik hidrat mirip dengan es, tetapi hidrat dapat terbentuk pada temperatur di atas 0oC pada sistem bertekanan. Hidrat yang umum ditemukan terdiri dari molekul air dan gas ringan, seperti metana, etana, propana, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida. Hidrat mengandung banyak gas. Sejumlah penelitian berlangsung untuk mengkaji hidrat sebagai sumber energi potensial.
Jika hidrat terbentuk pada interface gas-air, pertumbuhan hidrat berlangsung dengan cepat pada saat molekul air dan gas tersedia dalam jumlah melimpah. Hal inilah yang menyebabkan penyumbatan pipa oleh hidrat terjadi ketika re-start-up di mana turbulensi dan pengadukan aliran mempertinggi fluks molekul gas dan air. Hidrat dapat terbentuk dengan mudah di aliran downstream dari choke ketika temperatur fluida menurun hingga mencapai daerah pembentukan hidrat berdasarkan efek pendinginan Joule-Thompson.
Kurva Pembentukan Hidrat Gas
Gambar di bawah menunjukkan kurva hidrat gas tipikal. Sebelah kiri kurva merupakan daerah pembentukan hidrat. Ketika tekanan dan temperatur berada di daerah ini, air dan gas mulai membentuk hidrat. Sebelah kanan kurva bukan merupakan daerah pembentukan hidrat gas. Ketika tekanan dan temperatur berada di daerah ini, air dan gas tidak akan membentuk hidrat. Komposisi fluida, komposisi air, dan salinitas air mempengaruhi kurva hidrat.
Gambar kurva hidrat gas tipikal
Dari gambar di atas dapat diketahui, jika mula-mula sistem berada pada daerah non-hidrat, kemudian tekanan sistem ditingkatkan dengan menjaga temperatur sistem konstan, hidrat akan terbentuk. Kurva hidrat sangat berguna untuk desain dan operasi pipa bawah laut dengan memberi informasi kondisi tekanan dan temperatur yang perlu dijaga agar tidak terbentuk hidrat. Kurva hidrat dapat dikalkulasi menggunakan software PVT. Tetapi kunci untuk memperoleh penghitungan kurva hidrat yang akurat adalah adanya data komposisi fluida dan air yang akurat.
Mitigasi Hidrat
Insulasi termal
Berdasarkan kurva pembentukan hidrat, diketahui bahwa sepanjang temperatur fluida di atas temperatur pembentukan hidrat, tidak ada hidrat yang akan terbentuk. Dengan demikian, langkah yang sangat baik untuk mitigasi hidrat adalah dengan menjaga temperatur fluida di dalam pipa agar berada di atas temperatur pembentukan hidrat. Walaupun demikian, pada pipa bawah laut, temperatur air biasanya sangat rendah dan dapat berada di bawah 40oF bergantung pada kedalaman air. Pipa baja bukan merupakan insulator termal yang baik. Oleh karena itu, diperlukan insulasi termal di sekeliling pipa untuk mencegah panas lepas ke lingkungan.
Inhibitor
Inhibitor yang sering digunakan adalah metanol dan monoetilen glikol (MEG). Pada pengaliran minyak inhibitor biasanya digunakan setelah shutdown atau selama re-startup; tidak digunakan kontinu. Sedangkan pada pengaliran gas inhibitor digunakan kontinu karena pipa gas biasanya tidak diisolasi.
Pemanasan dengan Listrik
Saat ini penelitian banyak dilakukan untuk mengetahui mitigasi hidrat menggunakan pemanasan dengan listrik. Pemanasan dengan listrik dibagi menjadi dua kategori, yaitu langsung dan tidak langsung. Pada pemanasan langsung, listrik mengalir secara aksial melalui dinding pipa dan memanaskan aliran fluida secara langsung. Pada pemanasan tidak langsung, listrik mengalir melalui elemen pemanas pada permukaan pipa, dan aliran fluida dipanaskan dengan konduksi termal.
Pemanasan dengan listrik dapat digunakan sebagai metode mitigasi hidrat. Setelah shutdown, pemanasan dengan listrik digunakan untuk menjaga temperatur fluida di dalam pipa agar berada di atas temperatur pembentukan hidrat sehingga hidrat tidak terbentuk. Pemanasan dengan listrik juga dapat digunakan untuk remediasi. Hidrat yang terbentuk dapat dilelehkan dengan pemanasan dari listrik. Pelelehan hidrat dengan pemanasan dari listrik lebih cepat dibandingkan dengan pengurangan tekanan pipa (depressurization).
Sirkulasi Hot Oil
Sirkulasi hot oil merupakan cara yang populer untuk mitigasi hidrat selama re-startup sistem. Pada pipa bawah laut, setelah shutdown dalam waktu yang cukup lama, fluida dalam pipa menjadi dingin (mendekati temperatur air laut). Jika dilakukan re-startup dengan fluida dingin di dalamnya, risiko hidrat sangat tinggi. Untuk mengurangi risiko hidrat, hot oil disirkulasikan melalui pipa untuk mengganti fluida dingin dan juga untuk menghangatkan pipa. Waktu yang diperlukan untuk memanaskan pipa bergantung pada temperatur-keluar (discharge) hot oil, laju sirkulasi hot oil, dan panjang pipa. Biasanya diperlukan 5 hingga 10 jam untuk memanaskan pipa bawah laut.
Pengurangan Tekanan (Depressurization)
Metode pengurangan tekanan digunakan untuk mitigasi hidrat setelah shutdown dalam waktu cukup lama. Dari kurva pembentukan hidrat, diketahui bahwa pada temperatur tertentu, daerah nonhidrat dapat diperoleh dengan mereduksi tekanan. Ketika tekanan sistem berada di bawah tekanan pembentukan hidrat, hidrat akan terdisosiasi. Proses disosiasi ini berlangsung lambat. Diperlukan waktu mingguan bahkan bulanan untuk melelehkan hidrat pada pipa yang panjang.
Sumber : Offshore Pipelines, Boyun Guo, Shanhong Song, Jacob Chacko, Ali Ghalambor, Gulf Professional Publishing, Oxford, 2005
Tidak ada komentar:
Posting Komentar