Sampling Gas Bumi / Gas Alam

Pada kegiatan transmisi dan distribusi, baik pengangkutan/transportasi maupun jual-beli gas bumi, komposisi gas merupakan salah satu hal yang berperan penting. Data komposisi gas bumi bisa diperole secara real time menggunakan online Gas Chromatography (Gac online). Jika GC online belum terpasang, analisis komposisi gas dilakukan di laboratorium, dengan prinsip kerja yang sama, yaitu gas chromatography.

Biasanya, di GSA disepakati frekwensi analisis gasnya, kebanyakan satu minggu sekali. Untuk itu dilakukan proses pengambilan sampel / sampling gas bumi sebelum dilakukan analisis komposisi gas bumi.
Dalam analisis komposisi gas bumi, tahap awal yang harus diperhatikan adalah pengambilan sample (sampling). Pencegahan akan zat kontaminan adalah mutlak. Kontaminan yang terbawa pada saat sampling akan mempengaruhi hasil analisis.
Tujuan utama dari proses sampling adalah untuk mendapatkan sample yang representatif dan mewakili produk dari sumber/titik pengambilan, yang diperlukan untuk keperluan analisa fisika dan kimia produk tersebut di laboratorium, dengan parameter dan metoda uji yang ditentukan.

Terdapat beberapa standar yang dapat digunakan sebagai acuan dalam proses sampling gas bumi, yaitu:

1) ASTM D 1145 : Test Method for Sampling Natural Gas

Prosedurnya dibedakan berdasarkan pada kandungan di dalam gas yang akan dianalisis. Metode sampling berbeda-beda tergantung karakteristik gas bumi yang berbeda, yaitu:

  • Gas bumi dengan kandungan utama hidrokarbon dan nitrogen,
  • Gas bumi yang mengandung hidrogen sulfida dan organik sulfur atau kontaminan sulfur lainnya,
  • Gas bumi yang mengandung CO2,
  • Gas bumi yang mengandung gasoline dan kondensat

2) GPA 2166 : Obtaining Natural Gas Samples for Analysis by Gas Chromatography

Metode sampling ini didasarkan pada kondisi temperatur, tekanan sumber sampel gas dan peralatan yang tersedia. Prosedur sampling dengan standar GPA dilakukan untuk memperoleh titik sampling yang reperesentatif dalam kontainer untuk dianalisis dilaboratorium. Beberapa prosedur sampling yang ada, sesuai untuk sampling gas bumi basah (wet/rich) pada tekanan 1100 psig, sedangkan untuk (dry/lean) tidak ada batasan tertentu untuk tekanannya.

Perbedaan Dry Gas dan Wet Gas

Gas bumi kering (dry gas) didefinisikan sebagai gas yang tidak mengalami kondensasi akibat pendinginan oleh ekspansi yang cepat dari tekanan pada sumber ke tekanan atmosfir atau tekanan intermediet lainnya.

Gas bumi basah (wet gas) didefinisikan sebagai gas yang terkondensasi sebagian karena pendinginan atau adanya perubahan tekanan pada tekanan sumber. Adanya sedikit penurunan suhu atau perubahan pada tekanan sumber yang dapat menyebabkan kondensasi sebagian.

Prosedur sampling menggunakan standard GPA 2166 dibedakan berdasarkan pada jenis gas yang akan dianalisis terdiri dari:

1. Metoda purge-fill & empty

Metode ini dapat digunakan jika suhu kontainer/tabung sampel sama atau lebih besar dari pada suhu sumber sumber. Tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan atmofir atmofir.

2. Metoda evacuated container

Metode ini dapat digunakan bila tekanan sumber 1100 psig atau kurang. Suhu sumber lebih besar atau lebih kecil dari suhu kontainer/tabung sampel)

3. Metoda reduced pressure

Metode ini dapat digunakan pada kondisi kondisi yang yang sama dengan metoda evacuated container. Tekanan pengisian pengisian dibatasi dibatasi hingga 1/3 dari tekanan sumber, dimana tekanan sumber tersebut berkisar antara 100-1100 psig).

4. Metoda helium pop

Metode sampling non-purge ini, terlebih dahulu menggunakan helium untuk membuat silinder bebas udara. Hal ini kadang-kadang digunakan setelah sampling vakum sehingga memberikan tekanan sampel yang cukup untuk membersihkan sampling loop pada kromatografi. Tekanan pengisian helium tidak lebih dari 5 –10 psig. Metode ini sama dengan metoda evacuated container, tetapi tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan pengisian helium).

5. Metoda water displacement

Metode ini dapat digunakan pada kondisi yang sama dengan metoda evacuated container, tetapi tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan atmosfir).

6. Metoda glycol displacement

Metode ini dapat digunakan pada kondisi yang sama dengan metoda water displacement).

7. Metoda floating piston cylinder

Metode ini dapat digunakan bila tekanan sumber 1100 psig atau kurang. Suhu sumber lebih besar atau lebih kecil dari suhu kontainer/tabung sampel. Metoda ini tidak disarankan untuk gas bumi basah, kecuali jika silinder yang digunakan dilumasi dengan gemuk non-absorbing).

8. Metoda purge-controlled rate

Pemilihan Metode Sampling yang Tepat
Untuk gas yang gas tidak diketahui sama sekali sifat-sifatnya, sebaiknya dikategorikan sebagai wet gas.

Untuk yang gas tidak diketahui komposisinya pada tekanan lebih tinggi dari 400 psig, harus diasumsikan sebagai wet gas.

Peralatan-peralatan Utama yang Digunakan

1. Tabung Sampel (Sampling Cylinder / Sampling Bomb)

Sample Bomb / Cylinder

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan tabung sampel gas bumi:

  • Jenis tabung sampel terbuat dari logam dengan tingkat keselamatan maksimum dan tahan terhadap korosi.
  • Material yang dianjurkan adalah dari stainless steel.
  • Ukuran tabung tergantung dari banyaknya sampel yang diperlukan untuk analisis di laboratorium.
  • Di ujung tabung, lubang keluaran sebaiknya dipasang pressure gauge untuk memastikan tabung telah terisi dengan sampel.
  • Untuk menganalisis senyawaan sulfur, gunakan tabung dari Sulfinert Material, untuk menghindari dekomposisi sampel.

2. Pipa Transfer (Flexible Hose)

Flexible hose

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan flexible hose:

  • Pipa transfer sampel terbuat dari material stainles steel, steel, tembaga atau logam lain yang fleksibel yang tidak reaktif dengan produk yang disampling.
  • Material stainles steel lebih baik karena tahan untuk tekanan 1000 psig atau gas yang mengandung H2S.
  • Pipa aliran yang paling baik dilengkapi dengan 2 valve penutup container.
  • Tahan terhadap reaksi produky ang diambil sampelnya.

3. Separator

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan separator:

  • Penggunaan separator dilakukan untuk memperoleh sampel yang representatif (Adanya suatu cairan pada saat sampling gas bumi basah, mengakibatkan sampel kurang representatif.
  • Adanya cairan dalam gas bumi, dapat dieliminasi dengan cara pemasangan sampel probe yang benar atau penggunaan sampling separator.
  • Separator harus disesuaikan dengan tekanan vessel.
  • Sampling separator dapat dipasang permanen pada titik pengambilan sampel atau dapat dipindahkan dari titik sampel yang satu ketitik yang lain.
  • Portabel separator ini harus dibersihkan dengan sampel gas, dan tidak boleh ada yang tersisa didalam separator pada waktu sampling.

4. Sampling Probe

Sampling probe

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan sampling probe:

  • Pemakaian sample probe digunakan untuk memperoleh hasil yang baik (sampel yang representatif).
  • Sample probe harus diletakkan di bagian atas pipa atau vessel, untuk mengeliminasi cairan yang terikut pada saat sampling.
  • Penggunaan sampel probe yang terpasang secara vertikal pada posisi horizontal pipa bagian atas dan ditempatkan pada posisi aliran laminar.
  • Material sampel probe harus dibuat dari material yang tidak bereaksi dengan aliran gas atau menggunakan material SS 316 dengan diameter ¼″, probe harus dikontruksi dengan baik sehingga tidak mudah membengkok atau rusak bila dilewati aliran gas.
  • Jangan meletakan sampel probe pada lokasi meter manifolds, blow down stacks, header, dead end lines, downstream of turbulence generators, vertical lines (up or down).

Penentuan Titik Sampling

  • Penentuan letak titik sampling harus sesuai untuk mendapatkan sampel yang representatif.
  • Titik sampling harus terletak pada bagian pipa yang tidak ada gangguan aliran gasnya yang disebabkan oleh elemen jaringan pipa, elbows, tee-s, reducer, piping headers, manifolds, meter tubes, valves, orifice plates dan sebagainya.
  • Gerakan aliran di dalam pipa yang melewati elbow atau tee akan menyebabkan perputaran aliran atau dapat menyebabkan efek gerakan sentrifugal yang menyebabkan kontaminan dan komponen fraksi berat dari gas bumi ke dinding pipa.
  • Letak titik sampling biasanya tidak berada dekat pompa, strainers, meter, manifolds atau velocity. Daerah percepatan atau perubahan arah aliran dari horizontal ke vertikal tidak dapat dipakai untuk mendapatkan sampel yang mewakili.
Skema penentuan titik sampling

Persiapan Sampling Gas Bumi

  • Tabung sampel harus dibersihkan sebelum pengambilan sampel. Hal ini dilakukan, khususnya jika sample cylinder tersebut sebelumnya digunakan. untuk sampling hidrokarbon.
  • Lapisan minyak, grease atau sludge harus dibersihkan melalui purging dengan cara mencucinya dengan larutan detergen panas atau dengan suatu pelarut organik.
  • Keringkan dan vakum dengan menggunakan pompa vakum.

Prosedur Sampling Gas Bumi

Prosedur yang ajan dijelaskan berikut menggunakan metode Purge Controller Rate dan Purge Fill & Empty. Skema penyusunan peralatannya seperti terlihat pada gambar di bawah:

Contoh Skema Sampling Gas Bumi

Prosedur sampling:

  1. Buka valve titik sampling sehingga gas yang terakumulasi keluar dan tutup kembali valvenya.
  2. Pasang botol sample, posisi botol sample harus mengarah ke atas dan semua valve harus dalam keadaan tertutup.
  3. Buka valve titik sampling hingga posisi buka penuh (full open).
  4. Lakukan purging secara perlahan-lahan untuk membebaskan udara. Valve 1, 2 dan 3 harus dibuka penuh, sedangkan valve 4 ditutup.
  5. Tutup valve pada pipa tambahan (valve 4) dan biarkan tekanan naik dengan cepat hingga mendekati tekanan sumber (A).
  6. Tutup valve inlet (valve 2) dan secara perlahan buka valve 4 hingga tekananny amendekati tekanan atmosfer.
  7. Tutup rapat valve 4 dan buka valve 2 (B).
  8. Ulangi perlakuan (A) dan (B) mengikuti tabel purging yang memberikan kebutuhan pengulangan untuk proses purging yang efektif.
  9. Amati sisa-sisa cairan yang dikeluarkan pada valve saluran tambahan (valve 4). Jika masih ada cairan pada valve 4, buang sample dan selanjutnya pengambilan sample dilakukan dengan metode khusus.
  10. Tutup valve sample dengan urutan sebagai berikut; valve tambahan (valve4) – valve outlet (valve 3) – valve inlet (valve 2) – valve sampling (valve 1) – valve sumber.
  11. Buka valve sampling (valve 1) dan dengan perlahan-lahan buka katu putama (bottom valve) pada aliran pemisahan sample untuk membuang tekanan balik pada aliran maupun separator.
  12. Lepaskan tabung sample dan lakukan tes kebocoran dengan menggunakan leak detection solution (larutan pendeteksi kebocoran).

Penanganan Tabung Sampel (Sample Bomb)

  • Lakukan uji kebocoran terhadap tabung sampel setelah sampling, apabila terdapat kebocoran, sampel dibuang dan lakukan pengambilan ulang dengan menggunakan tabung sampel yang baru.
  • Catat identitas tabung, kondisi pengambilan sampel, lokasi serta titik pengambilan.
  • Tabung sampel setelah sampai ke laboratorium sebaiknya disimpan dalam rak/laci.
  • Tabung sampel sebaiknya dipanaskan sampai mendekati temperature sumber ketika akan dianalisis dengan gas kromatografi,
  • Setelah selesai analisis, tabung sampel dikosongkan sesuai dengan aturan keselamatan dan kesehatan kerja.

Tulisan ini merupakan penulisan ulang (dengan beberapa penyesuaian) dari tulisan yang pertamakali saya posting di blog wordpress pada 12 September 2008 dengan judul yang sama.

Sumber materi berasal dari hands out pelatihan Analisis Gas Bumi yang diadakan oleh Lemigas serta dari beberapa referensi lainnya.

Leave a Comment