bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1.
Latar Belakang
Kebutuhan akan gas bumi di Indonesia adalah sangat penting mengingat
hasil pengolahan gas bumi digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, industri
maupun transportasi. Namun demikian, pemenuhan akan tingginya permintaan
pasokan gas belum dapat terpenuhi dengan baik. Berdasarkan data yang diambil
dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral melalui Peta Neraca Gas
Indonesia 2007-2015, terdapat permintaan yang melebihi angka produksi gas di
region Sumatera, Jawa, dan Kalimantan bagian timur. Hal tersebut disebabkan
antara lain oleh penurunan produksi gas bumi, peningkatan permintaan dalam
negeri yang cukup signifikan, belum tersedianya infrastruktur gas bumi secara utuh
dan terpadu, dan adanya kesenjangan antara daya beli pasar dengan harga gas bumi.
Salah satu upaya untuk mengurangi masalah tersebut adalah melalui peningkatan
pasokan gas bumi dalam negeri, seiring dengan peningkatan kehandalan sistem dari
perusahaan pemasok gas tersebut. [1]
Salah satu perusahaan pemasok gas di Indonesia adalah Pertamina EP
(Eksplorasi dan Produksi) Gas Musi Timur Field Pendopo, Sumatera Selatan. Saat
ini, perusahaan tersebut sedang dalam tahap pembelian dan pemasangan fasilitas
kompresi gas sebagai upaya peningkatan kapasitas produksi gas dari 100 MMSCFD
(Million Standard Cubic Feet per Day) ke 150 MMSCFD. Di dalam fasilitas
tersebut terdapat separator, scrubber, kompresor, dan perangkat pendukung
lainnya. Kompresor berfungsi untuk memampatkan gas sehingga tekanan gas akan
meningkat. Scrubber berfungsi untuk memisahkan uap air (vapor) dan cairan
(liquid) sebelum fluida memasuki kompresor tingkat pertama. Gas yang masuk ke
dalam kompresor harus dalam kondisi kering. Oleh sebab itu dibutuhkan separator
untuk proses pemisahan gas sebelum masuk ke kompresor. Separator yang
digunakan adalah Medium Pressure (MP) Separator, yang berfungsi untuk
memisahkan gas dari cairan pada tekanan sedang.
Seperti yang terlihat pada Gambar 1.1 tekanan gas umpan (feed) yang
mengalir dari sumur sebesar 350 psig. Kemudian gas masuk ke MP Separator dan
mengalami penurunan tekanan sebesar 10 psig sehingga tekanan gas kering keluar
dari MP Separator adalah 340 psig. Gas kering dialirkan melalui pipa trunkline 36
inch sepanjang 9 km. Pada trunkline, gas mengalami penurunan tekanan sebesar 20
psig dan penurunan suhu sebesar 38,624oF atau 3,68oC. Penurunan suhu tersebut
menyebabkan sebagian kecil gas kering mengalami pengembunan sehingga
dibutuhkan MP Scrubber untuk menghilangkan cairan yang masih terdapat dalam
kandungan gas.
Gas masuk ke MP Scrubber dengan tekanan 320 psig dan mengalami
penurunan tekanan sebesar 10 psig sehingga tekanan gas yang keluar dari MP
Scrubber dan yang akan masuk ke kompresor adalah 310 psig. Rentang tekanan
operasi kompresor adalah 310-780 psig sehingga tekanan gas yang masuk ke
kompresor harus dijaga di atas 310 psig. Gas yang dialirkan ke dalam kompresor
dimampatkan udara dan ditekan melalui serangkaian putaran bilah kompresor. Jika
tekanan gas yang masuk kurang dari 310 psig, maka bilah kompresor yang berputar
akan bekerja lebih keras. Untuk menjaga tekanan gas yang masuk ke kompresor,
dipasang pengendali tekanan pada keluaran MP Separator. Jika tekanan dan laju
aliran masssa gas umpan dari sumur berubah, maka pengendali pada keluaran MP
Separator akan menjaga agar tekanan gas yang keluar tidak kurang dari 340 psig.
Gambar 1. 1. Sistem Kompresi Gas
Pada MP Separator, campuran gas-cairan dipisahkan sehingga dihasilkan
gas yang murni. Gas keluaran MP Separator yang masih mengandung cairan dalam
jumlah di luar batas aman dapat merusak bilah kompresor. Kandungan campuran
yang berwujud gas adalah metana, etana, propana, butana, pentana, nitrogen, dan
CO2, sedangkan kandungan yang berwujud cairan adalah air, heksana, heptana,
oktana, nonana, dan dekana. Kandungan cairan hasil pemisahan akan jatuh ke
bagian bawah separator dan tertampung sampai batas ketinggian tertentu.
Batas normal ketinggian cairan tersebut adalah 1,35 m sementara tinggi
bejana separator adalah 3,75 m. Untuk kebutuhan pengendalian, batas perubahan
ketinggian cairan yang diperbolehkan adalah sebesar 0,52 m atau 38,5 % dari batas
normal. Perubahan ketinggian melebihi batas tersebut berada di luar kendali sistem
pengendalian dan masuk ke ranah sistem keamanan. Jika ini terjadi, maka gas yang
berasal dari sumur akan dibuang menuju ke Flare Header. Oleh karena itu,
diperlukan pengendali ketinggian pada MP Separator agar ketinggian cairan terjaga
tidak lebih dari 1,87 m dan tidak kurang dari 0,83 m.
I.2.
Perumusan Masalah
Berdasarkan penjelasan latar belakang, maka perumusan masalah adalah
sebagai berikut :
1. Bagaimanakah caranya memodelkan fenomena fisis yang terjadi pada
MP Separator sehingga terbentuk persamaan matematis yang
menggambarkan proses?
2. Apakah sistem kendali fuzzy (pengendalian berdasarkan logika fuzzy)
dapat digunakan untuk mengendalikan ketinggian cairan dan tekanan gas
pada MP Separator?
I.3.
Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat pemodelan matematis untuk fenomena fisis pada MP Separator
di Pertamina EP Gas Musi Timur Field Pendopo.
2. Merancang sistem kendali ketinggian air dan tekanan gas berbasis logika
fuzzy pada MP Separator berdasarkan model yang telah diperoleh.
I.4.
Batasan Masalah
1. Plant yang digunakan masih berupa Detail Engineering Design (DED).
2. Sistem yang ditinjau adalah sistem MP Separator V-010 seperti pada
Lampiran B Diagram Pemipaan dan Instrumentasi (P&ID), dengan
aktuator Level Control Valve 0101 dan Pressure Control Valve 0101.
3. Parameter–parameter yang digunakan diambil dari Diagram Aliran
Proses (PFD) dan simulasi HYSYS seperti pada Lampiran B Parameterparameter tersebut dibuat oleh pihak yang berwenang dari Pusat Studi
Ilmu Teknik (PSIT) Universitas Gadjah Mada.
4. Perubahan suhu pada MP Separator sangat kecil sehingga suhu
diasumsikan konstan, yaitu 102,2oF. Karena tidak ada perubahan suhu,
maka tidak terjadi penguapan dan pengembunan di dalam separator
sehingga fluida kerja campuran gas-cairan dapat terpisah sempurna.
5. Tidak ada kerugian panas yang terjadi ke lingkungan karena separator
sudah bersifat isolated thermal dengan material ASME SA-516 Grade
70 Carbon Steel.
I.5.
Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh pemberian beban (load) terhadap perubahan nilai
ketinggian cairan dan tekanan gas pada MP Separator.
2. Mengetahui pengaruh perubahan nilai ketinggian cairan dan tekanan gas
pada MP Separator terhadap sistem kompresi gas secara keseluruhan.
3. Mengetahui besar pengaruh logika fuzzy dalam sistem kendali ketinggian
cairan dan tekanan gas.
4. Dapat menjadi masukan bagi pihak Pertamina untuk menentukan desain
kendali ketinggian cairan dan tekanan gas.
5. Dapat menjadi wawasan tambahan bagi mahasiswa yang akan melakukan
penelitian di bidang kendali khususnya kendali ketinggian dan tekanan
dan menggunakan logika fuzzy sebagai pengendali.