8/19/2019 CFZ_Basic Knowledge

1/3

1.  Secara umum, proses pemisahan CO2  dari CH4  dapat diklasifikasikan menjadi 4 proses yaituabsorpsi menggunakan pelarut fisika, absorpsi menggunakan pelarut kimia, adsorpsi denganadsorben padat, dan distilasi.

2.  Dari keempat proses tersebut, distilasi kriogenik dianggap sebagai proses yang paling menarikuntuk dikembangkan karena CH4 memiliki relativitas volatil yang tinggi terhadap CO2.

3.  Proses pemisahan CO2 dari CH4 dengan kolom distilasi kriogenik, dibatasi oleh pembentukan CO2  padat (pembekuan CO2) dan tekanan kritis campuran CO2-CH4.

4.  Salah satu cara untuk memperkecil rentang kondisi operasi pembentukan CO2 padat adalah denganmeningkatkan tekanan operasi kolom distilasi. Peningkatan tekanan di bawah tekanan kritiscampuran CO2-CH4 akan menyebabkan suhu operasi menjadi lebih hangat.

5.  Berdasarkan batasan tersebut, proses pemisahan ini hanya dapat menghasilkan produk berupa gasmetana dengan kandungan CO2 ≥10% dengan penjelasan sebagai berikut: 

H.G.Donnelly dan D.L.Kat, Ind. Chem. 46,511 (1954)

a. 

Gas bumi terdiri dari 70% CO2 dan 30% CH4 dengan suhu 60 oF dan tekanan 650 psia.

 b.  Gas bumi didinginkan sampai terbentuk cairan pertama kali pada suhu 15 oF seperti yangditunjukkan oleh garis A.

c.  Semakin didinginkan, semakin besar nilai fraksi uap CH4 seperti yang ditunjukkan oleh garisB.

d.  Proses pendinginan dilakukan sampai suhu -80 oF dan apabila dilanjutkan, maka akanterbentuk CO2 padat.

6.  Pada Tabel X.X, dapat dilihat beberapa penelitian yang sudah dilakukan untuk mencegahterbentuknya CO2 padat dengan cara menambahkan aditif.

8/19/2019 CFZ_Basic Knowledge

2/3

 No. Peneliti Aditif Tujuan

1. Eakman, dkk. HidrogenMencegah terjadinya kekurangan hidrogen padaaliran umpan

2. Holmes, dkk.Alkana(butana)

Meningkatkan kelarutan CO2 dan menurunkan titik beku

3. Goddin, dkk. Minyak ringan(butana, pentana)

Mencegah terjadinya pembentukan CO2 padat,mencegah terbentuknya azeotrope CO2-CH4,

meningkatkan pemisahan H2S dari CO2 

4. Valencia, dkk.Gas ringan(gelium)

Meningkatkan tekanan kritis CO2-CH4 

7.  Salah satu solusi untuk mengatasi keterbatasan kolom distilasi kriogenik konvensional adalahdengan menambahkan Controlled Freeze Zone (CFZ).

8.  CFZ dirancang untuk mengontrol pembekuan dan pencairan CO2 padat dan mencegah keluarnyaCO2 padat dari CFZ.

9. 

Pada proses ini, kolom distilasi dibagi menjadi 3 bagian yaitu  stripping zone (bagian bawah),Controlled Freeze Zone (bagian tengah), dan rectifying zone (bagian atas).

10.  Dengan demikian, zat aditif untuk mencegah terbentuknya CO2 padat tidak perlu ditambahkan.

11.  Teknologi CFZ dapat memberikan hasil yang baik untuk gas bumi dengan kandungan CO 2 padagas umpan sebesar 10-80% dengan contoh neraca massa dan kondisi operasi sebagai berikut :

8/19/2019 CFZ_Basic Knowledge

3/3

12.  Prinsip kerja CFZ adalah sebagai berikut:

a.  Aliran gas kering dari kepala sumur dengan kandungan 79,5% CH4 dan 18,5% CO2 memilikitekanan 600 psia.

 b.  Gas umpan didinginkan menggunakan alat penukar panas dan diekspansi menggunakan J-Tvalve sampai mencapai suhu dan tekanan mendekati kondisi operasi kolom distilasi sekitar -62 oF dan 550 psia.

13.  Beberapa batasan pada CFZ adalah sebagai berikut:

a.  Suhu pada bagian atas CFZ, dijaga beberapa derajat lebih rendah (3-5 oF) daripada suhu palingrendah dimana CO2 membeku pada tekanan operasi kolom.

 b.  suhu pada bagian bawah CFZ, dijaga beberapa derajat lebih tinggi (3-5 oF) daripada suhu paling tinggi dimana CO2 membeku pada tekanan operasi kolom.

c.  Ketinggian cairan pada bagian bawah CFZ, dijaga tetap dengan mengatur laju alir menuju stripper zone.

d.  Kemurnian produk atas kolom distilasi dan suhu pada bagian atas CFZ, dikontrol dengan cara

mengatur suhu produk bagian atas melalui refluks kondenser dan laju alir refluks.

14.  Penjelasan garis operasi dan garis kesetimbangan pada CFZ adalah sebagai berikut :