Ekologia : Jurnal Ilmiah Ilmu Dasar dan Lingkungan Hidup
Volume 20, Nomor 1, April 2020, Hal.45-51
https://journal.unpak.ac.id/index.php/ekologia
e-ISSN: 2686-4894 ; p-ISSN: 1411-9447

## EVALUASI KINERJA METHYL DIETHANOL AMINE (MDEA) DALAM PENYERAPAN KANDUNGAN H2S PADA PROSES PENGOLAHAN GAS ALAM
Sutanto 1* ,  Ade Heri Mulyati 1 , Hermanto 1
1 Program Studi Kimia, FMIPA, Universitas Pakuan, Bogor. *e-mail: sutanto@unpak.ac.id
diterima: 31 Januari 2020; direvisi: 18 Februari 2020; disetujui: 28 Maret 2020

## ABSTRAK
Pengeboran gas alam mengandung uap air (H 2 O) dan gas kontaminan seperti CO 2 dan H 2 S yang harus  dihilangkan  karena  mengurangi  nilai  kalori  produk.  Gas  H 2 S  juga  merupakan  peralatan yang korosif dan mudah rusak sehingga meningkatkan biaya perawatan. Proses menghilangkan gas CO 2 dan H 2 S menggunakan MDEA (methyl diethanolamine). Penelitian ini bertujuan untuk menentukan  konsentrasi  optimal  dan  laju  aliran  absorben  metil  dietanolamin  (MDEA)  untuk menyerap  H 2 S  dalam  aliran  gas  tanaman  I  dalam  Energy  Equity  Epic  (Sengkang)  Pty.Ltd. Penelitian ini dilakukan dengan laju alir penyerap campuran MDEA yang mantap (50% amina murni dan 50% air demineralisasi) ditetapkan pada 13 US Galon per menit yang mengalir terus menerus di lubang masuk penyerap atas, laju aliran gas asam, di bagian bawah penyerap. masuk dengan  variasi  dalam  aliran  gas  yaitu  7,9,11,13,15,17  MMSCFD  dan  dihubungi dengan  solusi amina  counter-current.  Gas  alam  murni  (gas  manis)  dihasilkan  dari  outlet  kolom  penyerap teratas dengan kandungan H 2 S di bawah 10 ppm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar laju aliran masuk gas, semakin besar gas asam diserap. Jumlah gas yang masuk dan keluar gas mengikuti persamaan y = 0,003 x - 2,2537. Kemampuan larutan amina untuk menyerap H 2 S mengikuti persamaan logaritmik y = 0,167 ln (x) + 101,02 dengan nilai R = 0,9857,  y adalah H 2 S yang diserap oleh larutan amina dan x adalah laju H 2 S.
Kata Kunci: Gas Alam, H2S, kadar Amine, MDEA ( methyl diethanol amine ).

## PERFORMANCE EVALUATION OF METHYL DIETHANOL AMINE (MDEA) IN THE ABSORPTION OF H2S CONTENT IN THE NATURAL GAS PROCESSING

## ABSTRACT
Drilling  natural  gas  contains  water  vapor  (H 2 O)  and  contaminant  gases  such  as  CO 2 and  H 2 S which  must  be  removed  because  it  reduced  the  calorie  value  of  the  product.  H 2 S  gas  is  also corrosive,  easily  damaging  equipment  so  that  it  increased  maintenance  costs.  The  process  of removing CO 2 and H 2 S gas uses MDEA (methyl diethanolamine). This study aims to determine the optimal concentration and flow rate of absorbent methyl diethanolamine (MDEA) to absorb H 2 S  in the  plant  I  gas  flow  in  Energy  Equity  Epic  (Sengkang)  Pty.Ltd. The  study  was  carried out with a steady MDEA mix absorbent flow rate (50% pure amine and 50% demineralization water) fixed at 13 US Gallons per minute flowing continuously at the upper absorber inlet, sour gas  flow  rate,  at  the  bottom  of  the  absorber  inlet  with  variations  in  the  flow  gas  namely 7,9,11,13,15,17  MMSCFD  and  is  contacted  with  amine  solution  counter-current.  Purified natural  gas  (sweet  gas)  produced  from  the  top  absorber  column  outlet  with  an  H 2 S  content below 10 ppm. The results showed that the greater the flow rate of gas inlet, the greater the acid gas absorbed. The  amount  of gas  entering and  exiting gas follows the  equation        y = 0.003 x - 2.2537. The ability of the amine solution to absorb H 2 S follows the logarithmic equation y = 0.167 ln (x) + 101.02 with a value of R = 0.9857, y is H 2 S absorbed by the amine solution and x is the H 2 S rate .
Key words: Natural Gas, CO2, H2S, MDEA (methyl diethanol amine), amine content.

## PENDAHULUAN
Gas  alam  seperti  juga  minyak  bumi adalah  bahan  bakar  fosil  yang  merupakan senyawa  hidrokarbon  (CnH2n+2)  dan terdiri  dari campuran beberapa macam  gas hidrokarbon yang mudah terbakar dan non- hidrokarbon  seperti  N2,  CO2  dan  H2S. Umumnya  gas  yang  terbentuk  sebagian besar  dari  metana  (CH4),  dan  dapat  juga etana  (C2H6)  dan  propana  (C3H8). Kandungan  gas  alam  didominasi  oleh  gas metana  mencapai  antara  70-90%,  CO 2 0- 8% dan H 2 S 0-5 % (Mia Afsana, 2015). Berdasarkan Direktorat Jenderal
Minyak  dan  Gas  Bumi,  2008,  gas  alam digolongkan sebagai berikut :
a. Sweetgas adalah gas alam atau gas bumi yang  sudah  bersih  (sweet),  yang  tidak mengandung atau relatif kecil mengandung  impurities  dan  gas-gas kontaminan seperti H2O dan CO2. b. Sour  gas yaitu  gas  alam  atau  gas  bumi yang  belum  mengalami  proses  purifikasi atau  yang  belum  bersih,  yang  masih mengandung  impurities  dan  gas-gas ikutan atau kontaminan  seperti  H2O dan CO2.
c. Wet gas yaitu gas alam yang mengandung  bensin alam  ( Natural Gasoline ) dalam jumlah yang berarti. d. Dry  gas yaitu  gas  alam  atau  gas  bumi yang  komponen  utamanya  metana  tidak mengandung gasoline.
Menurut  Campbell,  (1988),  dalam proses  pemurnian  gas  alam  melalui beberapa  tahapan,  yaitu  Proses  pemisahan atau  separasi,    Proses  Penyaringan  atau filterisasi, Proses pemurnian atau purifikasi, Proses penghilangan kandungan H2O atau dehidrasi
Dalam gas alam yang masih mengandung  kontaminan Hidrogen  sulfida (H2S)  harus  dihilangkan  karena  akan berpengaruh  terhadap  kualitas  gas  alam maupun  terhadap  kuantititasnya.  Dari  segi kuantitasnya,  kandungan Hidrogen  Sulfida dalam  gas  alam  relatif  kecil  terutama  gas alam  dari  Indonesia,  maka  pengaruhnya terhadap  kuantitas  gas  alam  juga  kecil.
Tetapi  dari  segi  kualitas,  bila  kandungan gas Hidrogen sulfida tinggi, akan menurunkan  nilai  kalori  dari  gas  alam tersebut. Hal ini akan berpengaruh terhadap panas  pembakaran  dari  produk  yang dihasilkan,  misalnya Liquefied  Petroleum Gas (LPG), Liquefied  Natural  Gas (LNG), dan Compressed  Natural  Gas (CNG).  Gas H2S  juga  bersifat  korosif,  maka  akan dengan  mudah  merusak  peralatan  proses, sehingga  menambah  biaya  pemeliharaan. Karena  Gas  H2S  sifatnya  berbau  sehingga menimbulkan  bau  pada  produk  yang dihasilkan. (PI Migas 2016;  Austin, 1996)
Pemilihan  larutan amine yang  tepat untuk digunakan secara garis besar meliputi 3 jenis: Primer, sekunder, dan tersier amine. Dari  keadaan  tersebut  maka  belakangan  ini yang  digunakan  atau  yang  dikembangkan adalah Methyl Diethanol Amine (MDEA). Proses  pengolahan  gas  alam  yang  di lakukan pada Energy Equity Epic Sengkang Pty.Ltd  melalui  beberapa  tahapan  proses, yaitu metering, separator , coalescing filter, amine  contactor dan  TEG contactor (Alpen,  2013).  Untuk  memperoleh  gas murni, maka dilakukan proses penghilangan kandungan gas CO2 dan H2S menggunakan bahan kimia MDEA  ( methyl diethanol  amine )  dalam  sebuah  bejana tertutup  yang  disebut contactor sehingga terjadi  kontak  dengan  aliran  gas.  Larutan amine akan  menyerap  H2S,  setelah  terjadi absorbsi, partikel  amine  menjadi  lebih berat  dan  turun  ke  dasar contactor yang nantinya  akan  di  regenerasi  kembali  ( Aliabad dan Mirzaei, 2009).
Efisiensi  guna  menekan  pembiayaan pada proses produksi, dan dampak terhadap kualitas  produk  yang  dihasilkan,    dari penggunaan  MDEA  ( methyl  diethanol amine ) perlu dipelajari.
Untuk  dapat  mengetahui  unjuk  kerja absorber  oleh  MDEA  ( methyl  diethanol amine ) pada contactor V-104 dan penghilangan kandungan H2S dari gas alam akan  dilakukan  studi  kondisi  operasi adsorpsi tersebut. Untuk mendapatkan data- data  lapangan  yang  berhubungan  dengan topik  permasalahan  ini  digunakan  cara
Ekologia : Jurnal Ilmiah Ilmu Dasar dan Lingkungan Hidup
observasi  langsung  dan  akan  di  pelajari pula setiap faktor yang dapat mempengaruhi  keadaan  tersebut.  Tujuan pada  penelitian  ini  adalah  menentukan konsentrasi  dan  laju  alir  absorben methyl diethanol  amine (MDEA)  optimal  untuk mendapatkan  hasil  yang  terbaik  dalam menyerap  H2S  pada  aliran  gas  plant  I  di Energy Equity Epic (Sengkang) Pty.Ltd.

## BAHAN DAN METODE
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Energy Equity  Epic  (Sengkang)  Pty.Ltd  di  Dusun Kampung  Baru, Desa  Poleonro Kecamatan Gilireng  yang  berjarak  33  km  dari  kota Sengkang Kabupaten Wajo Provinsi Sulawesi Selatan. Penelitian
ini dilaksanakan  pada  bulan  Agustus  sampai dengan bulan Oktober 2018.
Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  antara  lain, absorber  column ( contactor V-104), dreger tube (range 0.2 -
5 ppm dan 2-10 ppm), Positif Displacement pump .  Capacity:  50.3  USGPM  @  1200 psig. Analog pH meter/301, Gelas Piala 100 ml, Magnetic  stirer,  Hydrometer, Gelas ukur  100  ml,  500  ml  dan  1000  ml, Termometer ,  Kertas  tisu,  Pipet  ukur, Erlenmeyer  250  ml,  Gelas  Beaker  250  ml, Labu ukur 500 ml, Buret 50 ml dan 100 ml, alat  pengaduk, Hydrogen  Sulfide  Test  Kit , Gas  chromatograph.  Bahan  yang  di gunakan  dalam  penelitian  ini  antara  lain, Absorber methyl diethanol amine (MDEA), Demine  water ,Natural  gas  (  gas  alam) dengan  kandungan  H2S  500  ppm,  Larutan H2SO4  0,1  N,  Indicator  Methyl  red, Larutan  Standart  pH  :  7,0  atau  pH  :  10,0. Gas carrier Helium. Gas Kalibrasi.

## Metode Penelitian
Untuk  menghilangkan  kandungan H2S  dari  gas  alam  digunakan  proses absorpsi kimia dengan larutan methyldiethanolamine atau  biasa  di  sebut juga  dengan  MDEA  untuk  menanggulangi kosentrasi H2S sehingga di bawah 10 ppm sesuai  dengan  persyaratan  permintaan konsumen. Pada penelitian ini akan dilihat bagaimana pengaruh perubahan laju alir gas
alam  terhadap  kemampuan  konsentrasi MDEA  untuk  menanggulangi  kandungan H2S dalam gas alam.
Data-data  yang  digunakan  adalah data dari lapangan gas. Langkah selanjutnya adalah melakukan studi sensitivitas dengan merubah variasi gas alir di inlet  absorber bagian  bawah  dan flow aliran  amine  konstan  pada inlet  absorber bagian  atas,  sehingga  dapat  melihat hubungan  dari  kedua  parameter  tersebut. Dari  hubungan  kedua  parameter  tersebut kemudian  dapat  dipilih  kondisi  optimal konsentrasi  MDEA  yang  dapat  digunakan untuk  lapangan  gas  atau  Plant  I  di  Energy Equity  Epic  Sengkang  Ltd.  Variabel  yang di gunakan dalam penelitian ini terdiri dari variabel tetap dan variabel bebas. Variabel tetap  dalam  penelitian  ini  adalah  laju  alir absorben  MDEA  yaitu  13  US  Galon permenit.  Variabel  bebas  dalam  penelitian ini adalah laju alir gas, yaitu 7,9,12,15 dan 17 MMSCFD.
Dalam  melakukan  penelitian  ini variabel  variabel  yang  harus  di  ketahui ialah:  Temperatur  contactor,  Tekanan  gas alam  pada  contactor,  Laju  alir  gas  alam, Laju  alir  amine,  Kadar  amine,  Komposisi aliran  gas  masuk  dan  gas  keluar  pada proses.tahapan yang harus dilakukan adalah: mengalirkan gas alam ke contaktor dengan variasi laju alir 7 MMSCFD selama 5  jam  untuk  menyakinkan  bahwa  aliran sudah stabil dan dapat diambil datanya.
Mengambil  data  dengan  mengukur kandungan konsentrasi H2S dengan menggunakan  drager  chip  atau  drager  tube pada aliran masuk dan keluar contactor tiap kali  ada  perubahan  variasi  aliran  gas, mengukur tekanan, temperatur pada contactor. Mengatur laju alir amine    mix ( 50% pure  amine dan  50% demin  water ) dengan  kecepatan  laju  alir  tetap  yaitu  13 USG/M  untuk  masing  masing  variasi  gas rate (Thermo Design Engineering , 2012).

## Metode Analisis
Metode analisis antara lain, Penentuan pH lean amine , Pengukuran spesifik grafity , Penentuan amine  strength (kadar  amine)
Sutanto, Dkk: Evaluasi Kinerja Methyl Diethanol Amine (MDEA) dalam...
dalam  larutan.  Mengukur  komposisi  gas dengan Gas Chromatograph.

## Perhitungan
Untuk  mengetahui  kadar  optimal penggunaan MDEA dapat diketehui dengan melakukan perhitungan:
Laju  alir  total  MDEA  =  laju  alir peyerapan  MDEA  terhadap H2S  + laju  alir penyerapan MDEA terhadap CO2

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  Percobaan dan Prakiraan

## Kebutuhan MDEA
Dengan  mengalirkan  gas  alam  ke contactor  dengan  variasi  laju  alir  gas  7, 9,11,13,15  dan  17  MMSCFD.  Kebutuhan MDEA  sebagai  penyerap  gas  asam  dapat diketahui  dengan  melakukan  variasi  laju alir  tersebut.  Berikut  data  rata-rata  dari pengamatan pada Amine Contaktor V-104.
Tabel 1 . Rata-rata Data Pengamatan Pada Amine Contaktor V-104
Dengan mengatur laju alir amine mix ( 50% pure  amine dan  50% demin  water ) dengan  kecepatan  laju  alir  tetap  yaitu  13 USG/M  untuk  masing  masing  variasi  gas rate.  Dan  untuk  mengetahui  kadar  optimal penggunaan  MDEA  sebagai  pengikat  gas alam  dapat  diketehui  dengan  melakukan perhitungan.  Dari  hasil  perhitungan  maka diperoleh  hasil  kebutuhan  MDEA  untuk menyerap  gas  asam  pada  gas  alam  tersaji dalam Tabel 2.
Tabel 2. Kebutuhan MDEA sebagai Penyerap Gas Asam
Hubungan antara laju  alir  gas masuk dengan  kebutuhan  MDEA  ditunjukan dalam bentuk grafik yaitu pada Gambar 1.
Gambar 1 menunjukkan bahwa semakin  tinggi  laju  alir  gas  masuk  maka semakin  besar  kebutuhan  MDEA. Hal  ini disebabkan  semakin  tinggi  laju  alir  gas masuk maka semakin banyak gas asam yang harus diserap.
Gambar 1. Grafik laju alir penyerapan MDEA vs laju alir gas masuk pada Contaktor.
Laju  alir  gas  masuk  selalu  berubah sesuai  permintaan  konsumen,  namun  laju alir MDEA yang digunakan oleh perusahaan untuk setiap laju alir gas masuk adalah  konstan  sekitar  13,81  gal/min (78.506,6676 kg/hari). Hal tersebut menyebabkan  semakin  tinggi  laju  alir  gas masuk  maka  penyerapan  gas  asam  kurang optimal  dengan  meggunakan  laju  alir MDEA yang sama.
Hubungan  antara  Laju  Gas  Masuk  vs Massa  Gas  Asam  Terabsorbs  pada Contaktor
Gas asam meliputi H2S dan CO2 yang berada  dalam  aliran  gas  masuk  yang  di serap  oleh  MDEA.  Hubungan  antara  laju alir  gas  masuk  terhadap  gas  asam  yg terserap  di  contactor  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Gambar 2. Grafik massa gas asam teradsorbsi vs laju alir gas masuk
Jika  laju  alir  gas  yang  rendah,  maka MDEA  lebih  optimal  dalam  menyerap  gas asam,  namun  laju  alir  MDEA  menjadi boros.  Jika dilihat dari tabel pada laju alir 1.881.639,396  kg/hari,  maka  semestinya laju  alir  MDEA  sebesar  7.4381  gal/min (42.283,6900  kg/hari)  sudah  cukup  untuk menyerap gas asam tersebut . Maka laju alir gas  yang  semestinya  digunakan  oleh perusahaan  untuk  laju  alir  MDEA  13,81 gal/min  (78.506,6676  kg/hari)  sebanyak 3.459.976,884 kg/hari.

## Kemampuan Penyerapan Gas Asam
Untuk menentukan kemampuan penyerapan  gas  asam  dapat  dilakukan dengan  mengetahui  massa  gas  masuk  dan massa  gas  keluar  amine  contactor.  Selain itu  dengan  mengetahui  massa  gas  masuk dan massa gas keluar amine contactor maka dapat  dihitung  massa  gas  yang  teradsorbsi pada  amine  contactor.  Bardasarkan  hasil perhitungan  dapat  dilihat  kemampuan penyerapan  MDEA  terhadap  gas  asam sebagai berikut.
Tabel 3. Kemampuan penyerapan MDEA terhadap gas asam
Kemampuan penyerapan MDEA terhadap  gas  asam  masih  sangat  optimal terlihat  dari  tabel  diatas  yang  nilainya masih diatas 99%.

## Perbandingan  H2S  yang  masuk  dengan H2S yang Keluar pada Contaktor
Gas  H2S  yang  berada  didalam  perut bumi  masih  memiliki  kadar  yang  sangat tinggi  sehingga  dibutuhkan  suatu  proses pengolahan  untuk  mengurangi  kadar  gas tersebut.  Perlunya  penurunan  kadar  H2S sesuai dengan kebutuhan pasar dan standar yang digunakan. Berikut perbandingan gas H2S  yang  masuk  kedalam  contactor  dan yang  sudah  melewati  proses  pengolahan pada Gambar 3.
Gambar 3. Kadar H2S yang masuk dan keluar pada Contaktor
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  kadar H2S  yang  masuk  berbanding  lurus  dengan gas  H2S  yang  keluar.  Hal  ini  disebabkan
Sutanto, Dkk: Evaluasi Kinerja Methyl Diethanol Amine (MDEA) dalam...
karena  lajur  alir  gas  berbeda  beda.  Proses penurunan kadar gas H2S telah menunjukkan  hasil  bahwa  kadar  H2S  tidak melebihi 10 ppm
Gambar 4. Persentase Penyerapan Gas
H2S
Kemampuan penyerapan MDEA
terhadap  gas  asam  masih  sangat  optimal terlihat  dari  grafik  pada  Gambar  4.  yang mempunyai  nilai  masih  di  atas  99%,  itu menandakan  bahwa  proses  pengolahannya berjalan dengan baik.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan penelitian
dan
perhitungan  yang  dilakukan  maka  dapat disimpulkan bahwa:
a. Kemampuan penjerapan MDEA terhadap  gas  asam  yaitu  99,9%  untuk H2S dan 53% untuk CO2.
b. Penggunaan  laju  alir  MDEA  13,81 gal/min  (78.506,6676  kg/hari)  dapat digunakan  untuk  laju  alir  gas  masuk sebesar  3.459.976,884  kg/hari  untuk menghemat penggunaan MDEA.
c. Semakin  besar  laju  alir  gas  masuk,  gas asam  yang  diserap  semakin  besar.
Besarnya  gas  masuk  dan  gas  keluar mengikuti  persamaan  y  =  0,003  x  – 2,2537.  Kemampuan  larutan  MDEA menjerap  H2S  mengikuti  persamaan logaritma  y  =  0,167  ln(x)  +  101,02 dengan nilai R = 0,9857.4, y adalah H2S yang  terserap  dan  x  adalah  laju  H2S yang dimasukkan.
Saran
Berdasarkan perhitungan dan pengamatan yang dilakukan, maka disarankan  untuk  menurunkan  laju  alir MDEA  dengan  sesuai  kebutuhan  saja seandainya  laju  alir  gas  masuk  di  bawah 3.459.976,884 kg/hari. Hal ini menghindari pemborosan  penggunaan  MDEA.  Karena dengan  laju  alir  MDEA  yang  besar  akan membuat  MDEA  yang  harus  di  regenerasi semakin besar dan ini berimplikasi dengan semakin  beratnya  kerja  amine  unit,  kerja pompa semakin berat. Kemampuan stenght amine / menyerap H 2 S juga akan menurun kalau  sirkulasi  aliran  MDEA  tinggi. Penurunan  laju  alir  MDEA  di  harus  kan tidak  akan  mempengaruhi  hasil  pemurnian gas  melebihi  10  ppm,  sesuai  dengan spesifikasi  gas  dalam  kontrak  jual  beli  gas dengan konsumen.

## DAFTAR PUSTAKA
Aliabad,  H.  Zare.  dan  Mirzaei,  S.  (2009).
Removal  of  CO2  and  H2S  using Aqueous Alkanolamine Solutions . World  Academy of Science, Engineering and Technlogy
International  Journal of  Chemical  and Molecular Engineering, Vol. 3, No. 1.
Alpen,  S.  (2013).  PT.  Energy  Equity  Epic Sengkang.  http://www.alpensteel.com. (Diakses tanggal 28 April 2017).
Austin,  George  T.  (1996). Industri  Proses Kimia  Jilid  1  Edisi  5 .  Jakarta: Erlangga.
Campbell,  J.M.  (1988).  Gas  Conditioning and Processing, Volume The
Equipment Modules, 6th ed. Oklahoma: Campbell Petroleum Series.
Direktorar  Jenderal  Minyak  dan  Gas  Bumi, (2008).  Indonesia  Petroleum  Bidding Round. Ditjen Migas. Jakarta.
Mia Afsana. (2015). Pengukuran Konsentrasi
Lean  Amine Pada  Proses Sweetening Gas Dengan Metode Titrasi di Plant II
Energy Equity Epic (Sengkang) Pty.Ltd. Laporan Praktek Kerja Lapangan.  Jurusan  Kimia.  Universitas
Ekologia : Jurnal Ilmiah Ilmu Dasar dan Lingkungan Hidup
Volume 20, Nomor 1, April 2020, Hal.45-51
Islam Indonesia. Jogjakarta.
PI,  Pengetahuan  Serta  Informasi  Tentang Migas,  Energi  Terbarukan  dengan Pengilangan.  Proses  Purifikasi  Gas
Alam. September 22, 2016.
Thermo  Design  Engineering.  (2012).  Base
Operations Manual Central Processing Plant. Energy Equity Epic (Sengkang)
Pty.Ltd.