Gas Alam

Latar Belakang

Gas alam adalah campuran gas yang mudah terbakar yang terbentuk di bawah tanah oleh dekomposisi bahan organik pada tumbuhan dan hewan. Biasanya ditemukan di daerah di mana minyak hadir, meskipun ada beberapa reservoir besar bawah tanah gas alam di mana ada sedikit atau tidak ada minyak. Gas alam banyak digunakan untuk pemanasan dan memasak, serta untuk berbagai aplikasi industri.

Sejarah

Gas alam dikenal manusia purba berupa rembesan dari bebatuan dan mata air. Kadang-kadang, petir atau sumber penyalaan lainnya akan menyebabkan rembesan gas ini terbakar, sehingga menimbulkan cerita api yang keluar dari tanah. Di sekitar 900 SM. gas alam diambil dari sumur di Cina. Gas itu dibakar, dan panasnya digunakan untuk menguapkan air laut guna menghasilkan garam. Pada abad pertama, orang Cina telah mengembangkan teknik yang lebih maju untuk menyadap reservoir bawah tanah gas alam, yang memungkinkan mereka untuk mengebor sumur sedalam 4.800 kaki (1.460 m) di tanah lunak. Mereka menggunakan mata bor logam yang dimasukkan melalui bagian pipa bambu yang dilubangi untuk mencapai gas dan membawanya ke permukaan.

Bangsa Romawi juga tahu tentang gas alam, dan Julius Caesar seharusnya menyaksikan "mata air yang menyala" di dekat Grenoble, Prancis. Kuil-kuil keagamaan di Rusia awal dibangun di sekitar tempat-tempat di mana rembesan gas alam yang terbakar membentuk "api abadi".

Di Amerika Serikat, penggunaan gas alam yang disengaja pertama kali terjadi pada tahun 1821 ketika William Hart mengebor sebuah sumur untuk menyadap kantong gas yang dangkal di sepanjang tepian Canadaway Creek dekat Fredonia, New York. Dia menyalurkan gas melalui batang kayu berlubang ke gedung terdekat di mana dia membakarnya untuk penerangan. Pada tahun 1865, Fredonia Gas, Light, and Waterworks Company menjadi perusahaan gas alam pertama di Amerika Serikat. Pipa gas jarak jauh pertama sepanjang 25 mil (40 km) dari ladang gas ke Rochester, New York, pada tahun 1872. Pipa itu juga menggunakan batang kayu berlubang untuk pipanya. Perkembangan pembakar Bunsen oleh Robert Bunsen pada tahun 1885 memunculkan minat untuk menggunakan gas alam sebagai sumber pemanas dan memasak, selain penggunaannya untuk penerangan. Pada tahun 1891, deposit gas bertekanan tinggi disadap di Indiana tengah, dan pipa 120 mi (192 km) dibangun untuk membawa gas ke Chicago, Illinois.

Meskipun upaya awal ini, kurangnya sistem distribusi yang baik untuk gas alam membatasi penggunaannya ke daerah-daerah di mana gas itu ditemukan. Sebagian besar gas yang muncul ke permukaan sebagai bagian dari pengeboran minyak di daerah yang lebih terpencil hanya dibuang ke atmosfer atau dibakar dalam nyala api raksasa yang menerangi ladang minyak siang dan malam. Pada tahun 1910-an, perusahaan minyak menyadari bahwa praktik ini merugikan potensi keuntungan mereka dan mereka memulai program agresif untuk memasang pipa gas ke wilayah metropolitan besar di seluruh Amerika Serikat. Baru setelah Perang Dunia II program perpipaan ini telah mencapai cukup banyak kota untuk menjadikan gas alam sebagai alternatif yang menarik untuk listrik dan batu bara.

Pada tahun 2000, ada lebih dari 600 pabrik pengolahan gas alam di Amerika Serikat yang terhubung ke lebih dari 300.000 mi (480.000 km) jaringan pipa transportasi utama. Di seluruh dunia, ada juga simpanan gas alam yang signifikan di bekas Uni Soviet, Kanada, Cina, dan negara-negara Teluk Arab di Timur Tengah.

Bahan Baku

Gas alam mentah terdiri dari beberapa gas. Komponen utamanya adalah metana. Komponen lainnya termasuk etana, propana, butana, dan banyak hidrokarbon mudah terbakar lainnya. Gas alam mentah juga dapat mengandung uap air, hidrogen sulfida, karbon dioksida, nitrogen, dan helium.

Selama pemrosesan, banyak dari komponen ini dapat dihilangkan. Beberapa—seperti etana, propana, butana, hidrogen sulfida, dan helium—mungkin sebagian atau seluruhnya dihilangkan untuk diproses dan dijual sebagai komoditas terpisah. Komponen lain—seperti uap air, karbon dioksida, dan nitrogen—dapat dihilangkan untuk meningkatkan kualitas gas alam atau untuk memudahkan pemindahan gas dalam jarak yang jauh melalui jalur pipa.

Gas alam olahan yang dihasilkan sebagian besar mengandung metana dan etana, meskipun tidak ada gas alam "khas". Komponen tertentu lainnya dapat ditambahkan ke gas yang diproses untuk memberikan kualitas khusus. Misalnya, bahan kimia yang dikenal sebagai merkaptan ditambahkan untuk memberikan bau khas pada gas yang memperingatkan orang akan kebocoran.

Proses Pembuatan

Metode yang digunakan untuk mengekstrak, memproses, mengangkut, menyimpan, dan mendistribusikan gas alam tergantung pada lokasi dan komposisi gas mentah serta lokasi dan aplikasi gas oleh pengguna akhir. Berikut adalah urutan khas operasi yang digunakan untuk menghasilkan gas alam untuk pemanas rumah dan penggunaan memasak.

Mengekstrak

• 1 Beberapa reservoir gas alam bawah tanah berada di bawah tekanan internal yang cukup sehingga gas dapat mengalir ke atas sumur dan mencapai permukaan bumi tanpa bantuan tambahan. Namun, sebagian besar sumur memerlukan pompa untuk membawa gas (dan minyak, jika ada) ke permukaan. Pompa yang paling umum memiliki batang panjang yang menempel pada piston jauh di dalam sumur. Batang ditarik secara bergantian ke atas dan ditancapkan kembali ke dalam sumur oleh sebuah balok yang perlahan-lahan bergoyang ke atas dan ke bawah di atas penyangga vertikal. Konfigurasi ini sering disebut pompa kepala kuda karena bentuk mekanisme penarik pada ujung balok goyang menyerupai kepala kuda.
• 2 Ketika gas alam mentah mencapai permukaan, ia dipisahkan dari minyak yang mungkin ada dan disalurkan ke pabrik pemrosesan gas pusat di dekatnya. Beberapa ratus sumur semuanya dapat dimasukkan ke dalam pabrik yang sama.

Memproses

• 3 Sekitar 75% gas alam mentah di Amerika Serikat berasal dari reservoir bawah tanah di mana sedikit atau tidak ada minyak. Gas ini lebih mudah diproses daripada gas dari sumur minyak. Terlepas dari sumbernya, sebagian besar gas alam mentah mengandung kotoran, pasir, dan uap air, yang harus dihilangkan sebelum diproses lebih lanjut untuk mencegah kontaminasi dan korosi pada peralatan dan saluran pipa. Kotoran dan pasir dihilangkan dengan filter atau perangkap di dekat sumur. Uap air biasanya dihilangkan dengan melewatkan gas melalui menara yang diisi dengan butiran pengering padat, seperti alumina atau silika gel, atau melalui pengering cair, seperti glikol. Setelah dibersihkan dan dikeringkan, gas mentah dapat diproses lebih lanjut atau dapat dikirim langsung ke stasiun kompresor dan dipompa ke pipa transportasi utama.
• 4 Jika gas alam mentah mengandung sejumlah besar gas hidrokarbon yang lebih berat, seperti propana dan butana, bahan-bahan ini dibuang untuk dijual terpisah. Metode yang paling umum adalah dengan menggelembungkan gas mentah melalui menara tinggi dan tertutup yang berisi minyak penyerapan dingin, mirip dengan minyak tanah. Saat gas bersentuhan dengan minyak dingin, gas hidrokarbon yang lebih berat mengembun menjadi cairan dan terperangkap di dalam minyak. Gas hidrokarbon yang lebih ringan, seperti metana dan etana, tidak mengembun menjadi cairan dan mengalir keluar dari bagian atas menara. Sekitar 85% dari propana dan hampir semua butana dan hidrokarbon yang lebih berat terperangkap dengan cara ini. Minyak serapan kemudian disuling untuk menghilangkan hidrokarbon yang terperangkap, yang dipisahkan menjadi komponen-komponen individu dalam menara fraksinasi.
• 5 Pada titik ini, gas alam mengandung metana, etana, dan sejumlah kecil propana yang tidak terperangkap. Ini juga mungkin mengandung berbagai jumlah karbon dioksida, Diagram yang menggambarkan produksi gas alam dari sumber bawah tanah hingga penggunaan rumah tangga. hidrogen sulfida, nitrogen, dan bahan lainnya. Sebagian etana kadang-kadang dihilangkan untuk digunakan sebagai bahan mentah dalam berbagai proses kimia. Untuk mencapai hal ini, uap air dalam gas selanjutnya direduksi menggunakan salah satu dari beberapa metode, dan gas kemudian mengalami siklus kompresi dan ekspansi berulang untuk mendinginkan etana dan menangkapnya sebagai cairan.
• 6 Beberapa gas alam mengandung persentase karbon dioksida dan hidrogen sulfida yang tinggi. Bahan kimia ini dapat bereaksi dengan uap air yang tersisa dalam gas untuk membentuk asam, yang dapat menyebabkan korosi. Mereka dihilangkan dengan mengalirkan gas ke atas melalui menara sementara semprotan air yang dicampur dengan pelarut, seperti monoethanolamine, disuntikkan di bagian atas. Pelarut bereaksi dengan bahan kimia, dan larutan dikeringkan dari bagian bawah menara untuk diproses lebih lanjut.
• 7 Beberapa gas alam juga mengandung persentase nitrogen yang tinggi. Karena nitrogen tidak terbakar, itu mengurangi nilai kalor gas alam. Setelah karbon dioksida dan hidrogen sulfida dihilangkan, gas melewati proses distilasi suhu rendah untuk mencairkan dan memisahkan nitrogen. Bersama-sama, proses dalam langkah 6 dan 7 kadang-kadang disebut "peningkatan" gas karena gas alam sekarang lebih bersih dan akan membakar lebih panas.
• 8 Jika gas helium akan ditangkap, hal itu dilakukan setelah nitrogen dihilangkan. Ini melibatkan proses penyulingan dan pemurnian yang kompleks untuk mengisolasi helium dari gas lain. Gas alam adalah sumber utama helium industri di Amerika Serikat.

Mengangkut

• 9 Mercaptan disuntikkan ke dalam gas alam yang telah diproses untuk memberikan bau peringatan yang khas, dan gas disalurkan ke stasiun kompresor di mana tekanannya dinaikkan menjadi sekitar 200-1.500 psi (1.380-10.350 kPa). Gas tersebut kemudian diangkut ke seluruh negeri melalui salah satu dari beberapa pipa utama yang dipasang di bawah tanah. Pipa-pipa ini berdiameter antara 20 hingga 42 in (51 hingga 107 cm). Kira-kira setiap 100 mil (160 km), kompresor lain meningkatkan tekanan gas untuk menebus kehilangan tekanan kecil yang disebabkan oleh gesekan antara gas dan dinding pipa. Ini membuat gas tetap mengalir.
• 10 Ketika gas alam bertekanan mencapai sekitar tujuan akhirnya, kadang-kadang disuntikkan kembali ke tanah untuk disimpan. Gas bawah tanah dan reservoir minyak yang menipis, lapisan batuan berpori yang dikenal sebagai akuifer, atau gua garam bawah tanah dapat digunakan untuk menyimpan gas. Ini memastikan pasokan yang siap selama bulan-bulan musim dingin yang lebih dingin.

Mendistribusikan

• 11 Ketika diperlukan, gas diambil dari penyimpanan bawah tanah dan diangkut melalui pipa pada tekanan hingga 1.000 psi (6.900 kPa). Pipa-pipa ini membawa gas ke kota atau daerah yang akan digunakan.
• 12 Tekanan diturunkan hingga di bawah 60 psi (410 kPa), dan gas didistribusikan melalui pipa bawah tanah yang mengalir ke seluruh area. Sebelum gas disalurkan ke setiap rumah atau bisnis, tekanan diturunkan lebih lanjut menjadi sekitar 0,25 psi (1,7 kPa).

Kontrol Kualitas

Gas alam mudah terbakar di udara dan dapat meledak hebat jika sejumlah besar tiba-tiba dinyalakan. Seluruh bangunan telah diratakan oleh ledakan kuat akibat kebocoran gas alam. Dalam kasus lain, orang mati lemas di ruangan tertutup yang perlahan diisi gas alam. Karena gas alam tidak berbau, mercaptan yang berbau busuk ditambahkan ke dalam gas sehingga kebocoran kecil pun akan segera terlihat. Untuk melindungi pipa gas bawah tanah bertekanan tinggi, pita plastik kuning cerah dikubur di tanah beberapa meter di atas pipa untuk memperingatkan orang-orang yang mungkin menggali di area tersebut. Dengan begitu, mereka akan membuka rekaman itu sebelum mereka benar-benar menabrak pipa di bawah. Rambu peringatan juga ditempatkan di permukaan tanah di sepanjang pipa sebagai tindakan pencegahan tambahan.

Masa Depan

Karena gas alam adalah pembakaran yang bersih, itu dianggap sebagai bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermotor. Mobil dan truk gas alam terkompresi (CNG) sudah di jalan di banyak daerah. Perusahaan yang menggunakan proses industri yang membutuhkan suhu tinggi juga beralih ke gas alam daripada bahan bakar lain untuk mengurangi polusi udara yang dikeluarkan oleh pabrik mereka. Ini termasuk perusahaan yang terlibat dalam pembuatan baja, kaca, keramik, semen, kertas, bahan kimia, aluminium, dan makanan olahan.