Subscribe to DeepL Pro to translate larger documents.
Visit www.DeepL.com/pro for more information.
30
BAB 1 Dasar-dasar Perilaku Fasa Hidrokarbon
Langkah 2. Selesaikan jumlah mol fase uap dengan menerapkan Persamaan
(1.14):
z-x
0.750 - 0.370
y
x
n =n
= 4 0.965 - 0.375
= 2,56 mol uap
v
Langkah 3. Tentukan jumlah cairan:
nL = n - nv = 4 - 2,56 = 1,44 mol cairan
Kuantitas n juga dapat diperoleh dengan substitusi pada Persamaan (1.15):
nL = n
z-y
x-y
=4
0.750 - 0.965
0.375 - 0.965
= 1.44
Jika komposisi dinyatakan dalam fraksi berat, bukan fraksi mol, ekspresi yang
serupa dengan yang dinyatakan oleh Persamaan (1.14), (1.15) dapat diturunkan
dalam hal berat cairan dan uap. Biarkan
m =massa total (berat) sistem m
=massa total (berat) cairan m =massa
total (berat) uap
w =fraksi berat komponen yang lebih mudah menguap dalam sistem asli w
=fraksi berat komponen yang lebih mudah menguap dalam cairan w =fraksi
berat komponen yang lebih mudah menguap dalam uap
Keseimbangan material pada komponen yang lebih mudah menguap
menghasilkan persamaan berikut:
mv wo - wL
=
m wt v - wL
mL wo - wv
=
m wt L - wv
SISTEM TIGA KOMPONEN
Perilaku fasa campuran yang mengandung tiga komponen (sistem terner)
dengan mudah direpresentasikan dalam diagram segitiga, seperti yang
ditunjukkan pada Gbr. 1.13. Diagram tersebut didasarkan pada sifat segitiga
sama sisi bahwa jumlah jarak tegak lurus dari titik mana pun ke setiap sisi
diagram adalah konstan dan sama dengan panjang pada salah satu sisi.
Dengan demikian, komposisi x dari sistem terner seperti yang diwakili oleh
titik A di bagian dalam segitiga Gbr. 1.13 adalah
Komponen 1 x1 =
L1
LT
Komponen 2 x2 =
L2
LT
L3
Komponen 3 x3 = LT
Sistem Tiga Komponen
100%
komponen 1
L1
100%
komponen 3
0% komponen 1
100%
komponen 2
■ GAMBAR 1.13 Sifat-sifat diagram terner.
di mana
LT = L1 + L2 + L3
Ciri khas diagram fase terner untuk sistem yang berada di wilayah dua fase
pada tekanan dan suhu tetap ditunjukkan pada Gbr. 1.14. Campuran apa pun
dengan komposisi keseluruhan yang berada di dalam kurva bino-dal
(selubung fase) akan terpecah menjadi fase cair dan uap. Garis yang
menghubungkan komposisi fase cair dan uap yang berada dalam
kesetimbangan disebut garis ikat. Campuran lain dengan komposisi
keseluruhan yang terletak pada garis pengikat tersebut akan terpecah
menjadi komposisi cairan dan uap yang sama. Hanya jumlah cairan dan gas
yang berubah seiring dengan perubahan posisi campuran secara keseluruhan
dari sisi cairan (kurva titik gelembung) pada kurva binodal ke sisi uap
(kurva titik embun). Jika fraksi mol komponen i dalam cairan, uap, dan
campuran keseluruhan adalah x , y , dan z , fraksi jumlah total mol dalam
fase cair n diberikan oleh
nl =
yi - zi
yi - xi
Ungkapan ini adalah aturan pengungkit lainnya, serupa dengan yang
dijelaskan untuk gram biner. Bagian cairan dan uap dari kurva binodal
(amplop fase) bertemu pada titik anyaman (titik kritis), di mana fase cairan
dan uap identik.
31
32
BAB 1 Dasar-dasar Perilaku Fasa Hidrokarbon
1
Wilayah
dua fase
Komposisi cairan "x"
Fase
menyelimuti
"kurva binodal"
Wilayah fase tunggal
3
2
■ GAMBAR 1.14 Diagram fasa terner pada suhu dan tekanan konstan untuk sistem yang membentuk cairan dan uap.
SISTEM MULTIKOMPONEN
Perilaku fase sistem hidrokarbon multikomponen di wilayah dua fase, yaitu
wilayah uap-cair, sangat mirip dengan sistem biner. Namun, ketika sistem
menjadi lebih kompleks dengan jumlah komponen yang lebih banyak,
rentang tekanan dan suhu di mana dua fase berada meningkat secara
signifikan.
Kondisi di mana fase-fase ini ada adalah masalah yang sangat penting
secara praktis. Penentuan eksperimental atau matematis dari kondisi ini
dengan mudah diekspresikan dalam berbagai jenis diagram, yang biasa
disebut diagram fase. Salah satu diagram tersebut disebut diagram tekanansuhu.
DIAGRAM TEKANAN-SUHU
Gbr. 1.15 menunjukkan diagram tekanan-suhu (diagram p-T) dari sistem
multikomponen dengan komposisi keseluruhan tertentu. Meskipun sistem
hidrokarbon yang berbeda akan memiliki diagram fase yang berbeda,
konfigurasi umumnya serupa.
Diagram p-T multikomponen ini pada dasarnya digunakan untuk
mengklasifikasikan reservoir, menentukan sistem hidrokarbon yang
terbentuk secara alami, dan menggambarkan perilaku fase fluida reservoir.
Diagram Tekanan-Suhu
4000
PCB
D
1
2
Fase cair
Fase gas
3500
Tekanan (psia)
3000
3
Campuran
"C" Titik kritis
(Pc)
2500
2000
1500
B
1000
Wilayah dua fase
E
500
0
-100
0
100
200
300
400
500
Suhu (°F)
■ GAMBAR 1.15 Diagram p-T tipikal untuk sistem multikomponen.
Untuk memahami sepenuhnya pentingnya diagram p-T, penting untuk
mengidentifikasi dan mendefinisikan poin-poin penting berikut ini pada
diagram p-T:
■
■
■
■
■
Cricondentherm (T ): Cricondentherm adalah suhu maksimum di atas
suhu di mana cairan tidak dapat terbentuk, berapa pun tekanannya (titik
E). Tekanan yang sesuai disebut tekanan cricondentherm, p .
Cricondenbar (p ): Cricondenbar adalah tekanan maksimum
di atasnya tidak ada gas yang dapat terbentuk terlepas dari suhu (titik D).
Suhu yang sesuai disebut suhu cricondenbar, T .
Titik kritis: Titik kritis untuk campuran multikomponen disebut sebagai
keadaan tekanan dan suhu di mana semua sifat intensif dari fase gas dan
cair sama (titik C). Pada titik kritis, tekanan dan suhu yang sesuai
disebut tekanan kritis, p , dan suhu kritis, T , dari campuran.
Amplop fase (wilayah dua fase): Wilayah yang dilingkupi oleh kurva
titik gelembung dan kurva titik embun (garis BCA), di mana gas dan
cair hidup berdampingan dalam kesetimbangan, diidentifikasi sebagai
selubung fase sistem hidrokarbon.
Garis kualitas: Garis-garis di dalam diagram fase disebut garis kualitas.
Garis-garis ini menggambarkan kondisi tekanan dan suhu untuk
persentase cairan yang sama berdasarkan volume (% cairan). Perhatikan
bahwa garis kualitas bertemu pada titik kritis (titik C).
A
600
700 Tct
Campuran (Tc)
800
33
34
BAB 1 Dasar-dasar Perilaku Fasa Hidrokarbon
■
■
Kurva titik gelembung: Kurva titik gelembung (garis BC) didefinisikan
sebagai garis yang memisahkan wilayah fase cair dari wilayah dua fase.
Kurva titik embun: Kurva titik embun (garis AC) didefinisikan sebagai
garis yang memisahkan wilayah fase uap dari wilayah dua fase.
KLASIFIKASI RESERVOIR DAN CAIRAN RESERVOIR
Reservoir minyak bumi secara luas diklasifikasikan sebagai reservoir
minyak atau gas. Klasifikasi yang luas ini dibagi lagi tergantung pada
1.
2.
3.
4.
Komposisi campuran hidrokarbon reservoir.
Tekanan dan suhu reservoir awal.
Tekanan dan suhu produksi permukaan.
Lokasi suhu reservoir sehubungan dengan suhu kritis dan
cricondentherm.
Secara umum, reservoir diklasifikasikan dengan mudah berdasarkan suhu
reservoir "T" dibandingkan dengan suhu kritis campuran hidro-karbon "(T )
." Perlu dicatat bahwa mungkin komponen yang paling penting adalah
Metana dan Fraksi-Plus, misalnya, C . Secara umum, kedua komponen ini
memengaruhi ukuran selubung fase s e r t a suhu kritis campuran. Oleh
karena itu, reservoir dapat diklasifikasikan ke dalam tiga jenis:
1. Reservoir minyak: Jika suhu reservoir, T, kurang dari suhu kritis, T ,
cairan reservoir, maka reservoir diklasifikasikan sebagai reservoir
minyak.
2. Reservoir gas: Jika suhu reservoir lebih besar dari suhu kritis fluida
hidrokarbon, maka reservoir dianggap sebagai reservoir gas.
3. Reservoir yang mendekati kritis: Jika suhu reservoir sangat dekat
dengan suhu kritis fluida hidrokarbon, maka reservoir diklasifikasikan
sebagai reservoir yang mendekati kritis.
Gbr. 1.16 menunjukkan diagram alir yang merangkum tiga klasifikasi
reservoir. Dampak komposisi fluida terhadap bentuk dan ukuran selubung
fasa serta identifikasi jenis reservoir diilustrasikan pada Gbr. 1.17.
Klasifikasi Reservoir Minyak
Tergantung pada tekanan reservoir awal, p , reservoir minyak dapat
diklasifikasikan ke dalam kategori berikut:
1. Reservoir minyak tak jenuh: Jika tekanan reservoir awal, p (seperti yang
diwakili oleh titik 1 pada Gbr. 1.15), lebih besar daripada tekanan titik
gelembung, p , dari fluida reservoir, maka reservoir tersebut merupakan
reservoir minyak tak jenuh.