Booster Pump at Lean Solvent for Acid Gas Removal Unit

Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh

Untuk postingan kali ini saya akan mencoba menggunakan bahasa yang lebih luas agar bisa dipelajari untuk semua engineer yang ada.

What do you know about pump and Acid Gas Removal Unit? in the previous post (Pump 1), i have explained the basis of pump calculation. Another previous post, I have also describe the Acid gas Removal Unit (Acid Gas Removal Unit). 

At this moment, I will explain directly how to design Booster pump at Lean Solvent for Acid Gas Removal Unit and estimate the price with software cost estimator. 

Actually there are two pump in series (Booster pump and Main pump). The booster pump will deliver 116 kbpd solvent from 27 psig pressure at Regenerator to 278 psig pressure at main pump. We used 2x100% booster pump. Another data for physical properties (density, viscosity, length, etc) should be founded before doing the calculation.

How to design and what is estimate cost for the pump?

The calculation shall be refer to this link. 

The result is 

After we got pump data sheet, next step is estimate the price with software. In this case i used Aspen in-plant Cost Estimator 2016.

The result as shown 

The Vendor price is $799200 for two pumps at 2019.

The price is only estimation. if based on cost estimation level

Thank you and need your feedback

Review of Flare's Design

Di pembahasan ini saya tidak akan membahas bagaimana cara mendesign dari Flare dari sudut pandang kapasitas yang harus diperlukan. Pembahasan ini saya lakukan setelah dilakukan uji coba menyalalakan FFG di Flare

Sebelum membahas lebih lanjut, saya deskripsikan terlebih dahulu bagian dari Flare Package. Flare Package terdiri dari Pilot, FFG, Flare Stack.

FFG (Flame Front Generator) adalah bagian tempat yang mencampur Air dan Fuel kemudian di percikkan api sehingga terbentuk pembakaran. Dari FFG, Api yang terbentuk akan dikirimkan ke bagian pilot di bagian atas dari Flare Stack. Yang perlu diperhatikan disini adalah berapa ratio Air dan Fuel yang diperlukan? Indikasi yang ada di bagian tersebut hanyalah Pressure indikator

Jika dicari di Mbah Google, maka Air Fuel Ratio adalah kisaran berikut:

Api yang terbentuk tidak serta merta dapat langsung membuat flare menyala, ada satu bagian yang harus juga dikontrol pencampuran Air Fuel ratio. Bagian tersebut adalah Fuel line. Fuel line ini akan menjaga api dari FFG dapat terus nyala di bagian atas dari Flare Stack.

Jika bagian atas dari fuel line dilihat lebih detail maka akan didapatkan detail sebagai berikut.

Static Mixer ada di bagian atas dari fuel line. Tujuannya adalah mencampurkan Fuel dengan Air dengan perbandingan tertentu. Design orifice juga sangat kecil (1.4 mm, tergantung dari kebutuhan) agar terjadi jet velocity di keluaran oriface tersebut.

Jadi selain design yang benar, juga sangat perlu diperhatikan kebersihan pada saat instalasi. Partikel kecil dapat menyumbat lubang tersebut sehingga menyebakan aliran fuel terhenti.

Kritik dan saran dapat langsung comment...Terima kasih

Dehydration Unit

Assalamualaikum warahmatullahi wabarokatuh.

Melanjutkan pembahasan mengenai hydrate formation, penggunaan EG unit adalah salah satu mitigasi untuk pembentukan hydrate. EG unit adalah salah satu metoda untuk menyingkirkan kandungan air didalam gas (Dehydration Unit) dengan menggunakan Ethylene Glycol. Karena tidak semua teori dijelaskan ditulisan ini, refrensi yang dapat digunakan adalah GPSA  pada section M20-Dehydration.

Chemical dehydration (solvent) yang sudah didesain oleh saya adalah Triethylene Glycol (TEG), Ethylene Glycol (EG) dan Methanol. Untuk perhitungan kali ini saya menggunakan TEG, karena lebih mudah dan umum jika digunakan:

1. Menentukan jumlah kandungan air dan gas kering pada aliran masuk

Dengan mengetahui pressure dan temperature operasi pada absorber maka didapatkan jumlah massa air tiap laju alir dari gas basah

2. Menentukan target keluaran kandungan air dan dew point gas keluaran

Dewpoint gas keluaran vs absorber temperature akan didapatkan konsentrasi TEG yang dibutuhkan.

Water removal fraction didapat dengan cara menghitung jumlah air yang dibuang dibanding jumlah air yang masuk.

3. Menentukan sirkulasi TEG yang dibutuhkan

Dengan mengetahui water removal fraction, tentukan terlebih dahulu jumlah stage yang digunakan di absorber untuk menentukan circulation ratio dari TEG

4. Menentukan design Regenerator

Regenerator adalah tower yang dilengkapi dengan pemanas bertujuan untuk menghilangkan pengotor yang terlarut didalam TEG. Beberapa pengotor yang diperhatikan adalah H2S, CO2, BTX, HC dll.

5. Menetukan design akhir dari Dehydration Unit

Jika ditinjau dari step 1 hingga step 3, semua data diatas adalah teoritical dimana pengaruh pengotor (H2S, CO2, BTX HC dll) tidak dikonsider. Penggunaan software simulasi akan sangat membantu untuk menentukan pengaruh dari pengotor tsb.

Hydrate Analysis

Hari ini saya menulis karena bosan dikarantina. Hal yang saya bahas kali ini adalah mengenai pengalaman saya di proposal yang saat ini telah menjadi project. 

Hydrate, Apakah kalian tahu apakah hydrate tersebut? apakah bahayanya? bagaimana hydrate ini terbentuk? Saya tidak membahas seluruh pertanyaan tersebut, karena saya yakin pada saat kalian membuka situs ini pembaca sudah tahu mengenai apakah itu Hydrate. Pembahasan yang saya perdalam disini adalah bagaimana cara mengidentifikasi system apakah sudah terbentuk hydrate atau belum berdasarkan pengalaman yang saya alami.

Berawal dari pengamatan temperature sour gas di keluaran Dew Point Control Unit (DPCU)  hingga -20degF. Penurunan temperatur di DPCU digunakan sebagai sarana untuk mengkondensasi gas pengotor (Heavy Hydrocarbon, BTX, RSH). 

Analisa pembentukan hydrate menggunakan phase envelope dari simulator Aspen Hysys. Berikut grafik P-T pembentukan hydrate:

Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa kenaikan pressure akan menyebakan makin mudahnya hydrate terbentuk.

Untuk menghindari pembentukan hydrate, Ethylene Glycol (EG) atau methanol dapat ditambahkan dengan jumlah tertentu pada titik-titik tertentu sebelum pendinginan. Pada kesempatan ini saya akan lebih mengarah pada penggunaan EG karena penggunaannya bersifat kontinyu. 

Dengan penggunaan EG, temperatur pembentukan hydrate dapat diturunkan dari 52 degF menjadi -4degF.

Berikut adalah sensitivitas dari laju alir masa EG terhadap temperatur pembentukan hydrate pada kondisi operasi tertentu

Dari tabel diatas dapat diambil kesimpulan bahwa semakin rendah temperatur pembentukan hydrate maka semakin banyak jumlah EG yang dibutuhkan.

Dengan melihat jumlah kebutuhan EG yang besar maka temperatur -20degF tidak memungkinkan. Alternatif lain adalah dengan meningkatkan konsentrasi dari EG. Konsentrasi dari EG dapat dinaikkan dengan mempertimbangkan grafik dibawah ini:

Semakin tinggi konsentrasi EG, titik beku dari EG semakin tinggi. Dalam kasus di atas maka maksimum konsentrasi yang digunakan adalah 90%wt EG. Temperatur beku 90% EG adalah -22 degF. Pada temperatur -22degF hanya memiliki safety margin sebesar -2degF terhadap kondisi operasi. 

Beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk memutuskan konsentrasi dari EG adalah:

1. Skin temperatur dari exchanger

2. Set poin temperatur untuk kondisi shut down dan kondisi alarm

3. Kemampuan dari EG regeneration Package

Di project ini saya memutuskan menggunakan konsentrasi 85%wt. Berikut sensitivity dengan penggunaan EG 85%wt:

Dari tabel dapat dilihat laju alir EG 85%wt menjadi 25% dari laju alir EG 80%wt.

Analisa diatas digunakan untuk kondisi dimana EG masih berada pada campuran Gas Liquid dari sour gas yang didinginkan. Pada saat Gas Liquid dipisahkan pada kondisi kesetimbangannya di gas liquid separator. Maka analisa pembentukan hydrate juga dilakukan pada fase gas dan pada fase liquid dikeluaran separator. 

Karena ini berdasarkan pengalaman saya di proyek maka pembahasan dapat melebar kemana mana hingga design tersebut digunakan. Namun, jika ada pembaca yang membutuhkan secara spesifik maka penjelasan akan saya perpanjang sesuai request dari pembaca tersebut.........

Terima Kasih

CHEMICAL SOLVENT FOR ACID GAS REMOVAL

Sudah lama saya tidak menulis disini. Sebelumnya saya hanya menuliskan teori dasar mengenai pompa dan precommissioning pipeline. Hari ini saya coba untuk menuliskan beberapa teori dasar mengenai package AGRU dengan menggunakan chemical solvent.

Salah satu metoda untuk mendapatkan sweet gas adalah dengan menggunakan chemical solvent. Gambar diatas menujukan general scheme dari Acid Gas Removal Unit (AGRU) dengan basis chemical solvent.

Saya tidak akan membahas secara detail terhadap teknologi proses karena kebanyakan AGRU system telah menggunakan PROCESS LICENSOR yang harus diikuti agar mendapatkan Guarantee outlet. Namun, sebagai engineer paling tidak kita harus dapat mengestimasi/menentukan process baik, menggunakan software (HYSIS, PROMAX) atau secara manual:

1. Operating kondisi.

2. Minimum equipment yang harus digunakan.

3. Sizing untuk kebutuhan equipment yang digunakan misalnya jumlah sirkulasi solvent dan energy requirement.

4. Budgeting.

Ada 5 bagian equipment utama di AGRU yang harus dimengerti:

1. Bagian Feed, Bagian ini sangat penting sebagai perlindungan terhadap Liquid Carry over.

2. Bagian Absorbsi, dapat berupa packing kolom atau trayed kolom. Pressure dan temperature menjadi Critical item yang harus dikontrol sehingga proses absorbsi dapat berlangsung.

2. Bagian Regenerator, dengan prinsip yang hampir sama dengan proses absorbsi hanya pada pressure rendah dan temperature tinggi.

3. Bagian Flashing, bagian ini biasanya digunakan untuk sebagai tambahan penghasil fuel gas. Seringkali ditambahkan packing kolom pada bagian gas keluaran.

4. Bagian Heat Exchanger, berfungsi untuk menaikkan effisiensi energi pada AGRU dengan cara menukarkan panas dari bagian regenerator dengan bagian absorbsi.

5. Bagian Recycle, bagian ini berfungsi untuk filtrasi dari heavy hydrocarbon dan degradasi amine karena kesalahan operasi.

Setelah mengetahui proses kondisi dan equipment yang digunakan, sizing equipment dilakukan agar tahap ke 4, yaitu budgeting, dapat dilakukan. Untuk estimasi yang akurat hanya dapat dilakukan dengan approval PROCESS LICENSOR, namun jika untuk Roughly Estimation dapat menggunakan teori yang ada banyak diHANDBOOK yang ada. Untuk saat ini saya menggunakan "GPSA Engineering Data Book 13 th Edition".

1. Rich loading untuk MDEA 0.2 - 0.8 mol CO2/mol amine.

Rich loading ini akan menentukan flow circulation yang dibutuhkan agar dapat meremove sejumlah CO2 yang diharapkan. Hal ini akan berdampak pada ukuran perpipaan, flow rate pompa, ukuran filter, ukuran absorber dan ukuran regenerator. Untuk solvent selain MDEA ditentukan oleh masing2 PROCESS LICENSOR.

2. Dengan adanya data circulation rate maka duty baik heat exchanger, air fan, reboiler dan pompa yang dibutuhkan di dalam Acid Gas Removal Unit dapat di estimasi dengan menggunakan data table dibawah.

Untuk estimasi ukuran Contactor dan Regenerator dapat menggunakan eq 21-10 dan eq 21-11.

Setelah didapatkan ukuran dari masing masing alat, budgeting baru dapat dilakukan. Namun untuk perhitungan budgeting akan saya bahas ditempat yang lain.

Mohon maaf dan Terima Kasih

Pump 1

Pump, terbagi menjadi 2 kelompok besar yaitu positive displacement pump dan kinetic pump. Rotary dan Reciprocating pump adalah termasuk Positive displacement pump, sedangkan Centrifugal dan Turbin adalah termasuk Kinetic pump.

Design standard untuk centrifugal pump adalah API 610 & ANSI B73.1/ANSI B73.2.

untuk positive displacement mengacu pada standard API 674, API 675 & API 676.


Untuk perhitungan pompa dilakukan ;
1. Perhitungan Suction pressure.
a. Hitung Min Drum Pressure.
b. Hitung Min Static Head.
c. Hitung Friction Loss sepanjang suction line pump.
d. Hitung Suction Pressure pada pompa.
2. Perhitungan NPSHA
a. Tentukan Pv.
b. Hitung Suction pressure.
c. Hitung NPSHA.
3. Perhitungan Discharge Pressure
a. Tentukan Destination Pressure.
b. Hitung Discharge Static head.
c. Hitung Friction loss didischage line pump.
d. Hitung Total Discharge Pressure
4. Perhitungan Differential pressure & Head
5. Perhitungan Daya pompa
6. Perhitungan Max Shutt off pressure

AIR TRAP CALCULATION

Salah satu penunjang dari hydrotest pipeline adalah air trap yang berada didalam pipa. Untuk keperluan ini, sering kali departement sertifikasi meminta air trap calculation untuk memastikan bahwa air trap yang terkandung didalam pipeline adalah lebih kecil dari 20% volume pipeline. Hal ini dikarenakan sifat dari udara yg incompressible, yg jika kita tekan maka udara tersebut akan dapat dimampatkan. Dengan adanya air trap maka kenaikan pressure akan lebih lambat jika dibandingkan dengan teoritis.

Berikut adalah perbandingan antara teoritical dengan 20% air trap




Berikut adalah formula yang digunakan