ANALISIS KOMPOSISI DAN SIFAT FISIKA GAS BUMI...

ANALISIS KOMPOSISI DAN SIFAT FISIKA GAS BUMI

MENGGUNAKAN ALAT KROMATOGRAFI GAS

Laporan Praktik Kerja Lapangan Diajukan Sebagai Tugas Akhir

Pendidikan Program Diploma 3 Kimia Terapan

Disusun Oleh :

ENDRIKA ANDINI T.

2304310442

PROGRAM DIPLOMA 3 KIMIA TERAPAN

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2007

Analisis komposisi..., Endrika Andini, FMIPA UI, 2007.

ii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS KOMPOSISI DAN SIFAT FISIKA GAS BUMI

MENGGUNAKAN ALAT KROMATOGRAFI GAS

Laporan Praktik Kerja Lapangan Diajukan Sebagai Tugas Akhir

Pendidikan Program Diploma 3 Kimia Terapan

Disusun Oleh :

ENDRIKA ANDINI T.

2304310442

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Nanang Hermawan, S.T. Ir. Hedi Surahman, M.Si.

KPRT Teknogas

PPPTMGB “Lemigas”

Departemen Kimia

FMIPA UI


iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T. yang telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

kegiatan Praktik Kerja Lapangan (PKL) dan penulisan laporan Praktik Kerja

Lapangan yang berjudul Analisis Komposisi dan Sifat Fisika Gas Bumi

Menggunakan Alat Kromatografi Gas ini. Teriring pula penulis panjatkan

shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad S.A.W. beserta keluarga, sahabat

dan pengikut-Nya.

Laporan Praktik Kerja Lapangan ini disusun sebagai syarat untuk

menyelesaikan program studi Diploma 3 Kimia Terapan, Departemen Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia.

Kegiatan PKL ini dilaksanakan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi

Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” yang berlokasi di Cipulir, Jakarta Selatan.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kepada:

1. Ibu Dra. Susilowati Hadi Susilo, M.Sc., selaku Ketua Program DIII Kimia

Terapan FMIPA UI.

2. Bapak Nanang Hermawan, S.T., selaku pembimbing I yang telah banyak

memberikan bimbingan dan penjelasan kepada penulis selama kegiatan PKL.

3. Bapak Ir. Hedi Surahman, M.Si., selaku pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan serta arahan kepada penulis guna terselesaikannya

laporan PKL ini.

4. Bapak Gumelar yang telah banyak membantu penulis selama melakukan

kegiatan PKL.


iv

5. Bapak Ismunaryo Moenandar, M.Phil. dan Ibu Ir. Widyastuti Samadi, M.Si.,

selaku dosen wali penulis selama di Kimia Terapan atas bantuan dan

kesabarannya dalam menghadapi penulis selama ini.

6. Bapak Abdul Haris , selaku Kepala Bioteknologi PPPTMGB “Lemigas” atas

bantuannya sehingga penulis dapat melakukan kegiatan PKL di Lemigas.

7. Mehyek, Pandut, dan Joe atas doa yang tak putus, cinta, semangat, dan

dukungannya baik moral maupun materil.

8. Yongyek, P’de Rudi, De’Lien, Yangtie, Barry, dan Oenix atas doa, hiburan,

dan perhatian yang diberikan kepada penulis.

9. Para role models penulis, Chez, Brad, Mike, Rob, Joe, Dave, Orlando dan Serj

atas inspirasi dan spiritnya selama ini.

10. Sahabat penulis, Octavia da Chairman of Double Helixes dan semua anggota

da Double Helixes yang telah menjadi sebagian dari anugerah terindah bagi

penulis.

11. The Fellowship of da FreakZ, Aggy, Josc, dan Roma yang selalu memberikan

semangat, tawa dan masukkan-masukkan berharga kepada penulis.

12. The Ourz, Diekz, Anggie, Ferry, dan Edilberd, yang telah memberi makna

pada persahabatan dan kesetiaan dalam suka maupun duka selama 3 tahun

terakhir ini, serta Qa Debby atas bantuannya selama ini pada penulis.

13. Teman seperjuangan penulis, Revand yang baik dan Hadi yang walaupun

sedikit menyebalkan tetapi tetap setia menemani penulis selama kegiatan PKL

serta banyak memberikan masukan-masukan pada penulis selama proses

penulisan laporan ini.


v

14. Rekan-rekan Kimia Terapan khususnya angkatan 2004 yang telah mengisi

keseharian penulis.

15. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis mohon maaf apabila ada kesalahan dalam laporan PKL yang telah

dibuat, karena sebagaimana layaknya manusia biasa penulis pun tidak luput dari

kesalahan. Saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan baik

sebagai pedoman untuk lebih baik di lain waktu.

Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih. Semoga melalui laporan

PKL ini para pembaca dapat mengetahui dan memahami hal-hal yang berkenaan

dengan metode analisis serta penentuan sifat fisika gas bumi menggunakan

kromatografi gas.

Depok, Juni 2007

Penulis


vi

ABSTRAK

PROGRAM D3 KIMIA TERAPAN

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2007

Endrika Andini T. (2304310442)

Analisis Komposisi dan Sifat Fisika Gas Bumi Menggunakan Alat

Kromatografi Gas

(xiii + 90 halaman, tabel, gambar, dan lampiran)

Gas bumi merupakan campuran senyawa hidrokarbon dan senyawa non

hidrokarbon dalam fasa gas, dengan komposisi utamanya adalah metana (CH4),

etana (C2H6) dan sejumlah kecil gas hidrokarbon lain. Di samping alkana,

komponen-komponen yang terkandung dalam gas bumi, antara lain adalah air

(H2O), H2, CO2, N2 dan lainnya. Dengan demikian, komposisi gas bumi adalah

sangat bervariasi, tergantung dari sumber dan tempat dari gas bumi tersebut

diperoleh.

Sebagai upaya meningkatkan nilai dan potensi gas bumi sebagai sumber

daya alam yang tidak dapat diperbaharui, diperlukan untuk melakukan

inventarisasi dan pembaharuan data gas bumi Indonesia melalui kegiatan Evaluasi

Mutu Gas Bumi (EMGB). Evaluasi mutu gas bumi merupakan suatu evaluasi


vii

terhadap karakteristik gas bumi di Indonesia, dengan cara melakukan analisis di

laboratorium dan di lapangan menggunakan standar analisis yang telah ditetapkan.

Secara teknis, evaluasi mutu gas bumi dilakukan dengan tahapan yang meliputi

kegiatan penentuan titik sampling, pengambilan sampel, analisis di lapangan dan

di laboratorium.

Praktik kerja lapangan ini bertujuan untuk mempelajari mengenai

penetapan komposisi gas bumi menggunakan alat kromatografi gas dengan

metoda GPA Standard 2261 dan perhitungan sifat-sifat fisika gas bumi

berdasarkan komposisinya dengan menggunakan metoda GPA Standard 2172.

Melalui analisis komposisi, berbagai sifat-sifat fisika dan kimia gas bumi dapat

diketahui atau ditentukan nilainya seperti komposisi hidrokarbon, kontaminan,

relative density, faktor kompresibilitas, nilai kalor, dan lainnya.

Berdasarkan hasil analisis komposisi serta perhitungan beberapa sifat

fisika gas bumi, diperoleh data bahwa sampel-sampel yang dianalisis tersebut

mengandung senyawa hidrokarbon C1-C5, kecuali sampel ADT yang hanya

mengandung metana serta DCV yang hanya mengandung metana dan propana.

Data analisis juga menunjukkan terdapat kandungan dari kondensat hidrokarbon

dalam gas bumi, dimana menurut spesifikasi GPA, kondensat hidrokarbon harus

dikendalikan dan dibatasi hanya 0.003% mol. Melalui hasil analisis terlihat bahwa

hampir semua sampel memiliki kondensat dengan kandungan isopentana plus

diatas 0.003% mol, kecuali untuk sampel DCV yang tidak memiliki kandungan

isopentana plus sama sekali. Kandungan isopentana plus yang tinggi dapat

mengidentifikasikan tidak efisiennya sistem pemisahan yang digunakan oleh


viii

perusahaan produsen gas bumi. Di samping itu, hampir semua sampel

mengandung kontaminan, yaitu: O2, N2, dan CO2 yang dapat menurunkan mutu

gas bumi.

Sampel-sampel yang dianalisis memiliki gross heating value, relative

density, dan compressibility factor yang beragam, dimana sampel PMD memiliki

gross heating value tertinggi dengan nilai 1084.79666 Btu/ft3, sedangkan sampel

PNC memiliki gross heating value terendah dengan nilai 897.46496 Btu/ft3. Pada

perhitungan relative density , sampel PNC memiliki kerapatan relatif yang paling

tinggi yaitu sebesar 0.73787 lb/ft3, sedangkan sampel DCV memiliki kerapatan

relatif yang paling rendah yaitu sebesar 0.58686 lb/ft3. Berdasarkan perhitungan

pula, diketahui bahwa semua sampel yang dianalisis memiliki compressibility

factor atau faktor kompresibilitas yang mendekati sempurna, dengan Z < 1.


ix

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL ............................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii

ABSTRAK........................................................................................................ vi

DAFTAR ISI..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL............................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN.......................................................................... 1

I.1 Latar Belakang....................................................................... 1

I.2 Tujuan Praktik Kerja Lapangan ............................................. 3

I.3 Batasan Masalah.................................................................... 4

I.4 Tempat Praktik Kerja Lapangan............................................ 4

BAB II. INSTITUSI TEMPAT PRAKTIK KERJA LAPANGAN.............. 5

II.1 Sejarah Berdirinya Perusahaan .............................................. 5

II.2 Visi dan Misi Perusahaan....................................................... 8

II.3 Struktur Organisasi Perusahaan ............................................. 8

II.4 Sarana dan Fasilitas Perusahaan............................................ 9

II.5 Struktur Organisasi Teknogas................................................ 14

BAB III. PELAKSANAAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN.................... 15

III.1 Jadwal Kegiatan Praktik Kerja Lapangan.............................. 15


x

III.2 Latar Belakang Teori ............................................................. 15

III.2.1 Komposisi Gas Bumi ................................................. 15

III.2.2 Sifat-Sifat Fisika Gas Bumi ....................................... 19

III.2.3 Gas Processors Association (GPA)........................... 23

III.2.4 Pengambilan Sampel Gas Bumi................................. 24

III.2.5 Analisis Komposisi Gas Bumi Menggunakan

Kromatografi Gas....................................................... 32

III.2.6 Perhitungan Sifat-Sifat Fisika Gas Bumi Berdasarkan

Analisis Komposisi.................................................... 54

III.3 Prosedur Kerja ........................................................................ 56

III.3.1 Alat dan Bahan........................................................... 56

III.3.2 Metoda Percobaan...................................................... 57

III.3.3 Cara Kerja .................................................................. 57

III.4 Hasil dan Pembahasan........................................................... 60

III.4.1 Analisis Komposis i Gas Bumi................................... 60

III.4.2 Perhitungan Sifat-Sifat Fisika Gas Bumi................... 64

III.5 Kesimpulan ........................................................................... 68

BAB IV. PENUTUP....................................................................................... 69

IV.1 Hasil Praktik Kerja Lapangan................................................ 69

IV.2 Manfaat Praktik Kerja Lapangan........................................... 69

IV.3 Saran....................................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................... 72


xi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Komposisi gas bumi yang umum ditemui .................................................. 16

2. Komposisi hidrokarbon gas bumi yang umum ditemui .............................. 18

3. Jumlah sampel m inimum yang dibutuhkan untuk analisis laboratorium... . 28

4. Banyaknya pembilasan yang diperlukan untuk pengambilan sampel

berdasarkan metoda purging fill and empty................................................ 29

5. Kelebihan dan kekurangan kromatografi gas .............................................. 35

6. Konfigurasi kolom untuk HP/AC natural gas analyzer ............................. 36

7. Rentang konsentrasi komponen-komponen gas bumi................................ 37

8. Perbandingan TCD dan FID ....................................................................... 51

9. Hasil analisis komposisi hidrokarbon gas bumi.......................................... 60

10. Hasil perhitungan sifat-sifat fisika gas bumi .............................................. 64


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Struktur Organisasi PPPTMGB “LEMIGAS”............................................ 9

2. Struktur Organisasi TEKNOGAS............................................................... 14

3. Susunan peralatan sampling gas yang umum digunakan............................ 24

4. Susunan peralatan sampling gas metoda purging fill and empty................ 27

5. Kontainer sampel........................................................................................ 28

6. Pipa transfer sampel.................................................................................... 29

7. a.Separator pengambilan sampel gas tipe A ............................................... 30

b.Separator pengambilan sampel gas tipe B ............................................... 30

8. HP/AC NGA 6890 series ............................................................................ 32

9. Susunan peralatan kromatografi gas sederhana .......................................... 34

10. Diagram alir untuk metoda GPA standard 2261 dengan tiga valve............ 36

11. Flowmeter gelembung sabun untuk mengukur arus outlet ......................... 39

12. Tempat pemanasan sampel......................................................................... 42

13. Thermal Conductivity Detector................................................................... 48

14. Sirkuit jembatan Wheatstone sederhana untuk TCD .................................. 48

15. a. Flame Ionization Detector....................................................................... 50

b.Skema sirkuit dari FID ............................................................................. 50


xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Hasil Analisis Komposisi Gas Bumi........................................................... 74

2. Sifat Komponen-Komponen Gas Bumi Pada 60°F dan 14.696 psia .......... 88

3. Contoh Perhitungan Sifat-Sifat Fisika Gas Bumi ....................................... 89


BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Penggunaan sumber daya alam minyak dan gas (migas), sejak dahulu tidak

dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Hal tersebut karena peranan migas

menjadi sangat signifikan dalam pemanfaatanya sebagai bahan bakar dalam

industri maupun rumah tangga. Selain itu, minyak dan gas bumi juga dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk proses produksi. Beberapa industri yang

biasa menggunakan gas bumi sebagai bahan bakar antara lain ialah industri

semen, baja, keramik, kilang dan pembangkit listrik, sedangkan industri yang

menggunakan gas bumi sebagai bahan baku proses produksi ialah industri

petrokimia seperti industri olefin (etilen dan propilen) dan industri pupuk (urea).

(PPPTMGB “Lemigas”, 2005).

Pada dasarnya, gas bumi yang keluar dari sumur gas masih mengandung

bahan-bahan pengotor yang tidak diinginkan, karena dapat mengganggu baik pada

saat melakukan proses transportasi maupun pada saat pemanfaatannya. Oleh

karena itu, gas bumi yang didistribusikan pada masyarakat (konsumen) haruslah

memenuhi persyaratan atau batasan yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku,

khususnya mengenai batasan atau toleransi kandungan bahan-bahan pengotor

yang terdapat dalam gas bumi tersebut. Untuk memenuhi atau menjaga kualitas

gas bumi, maka karakteristik gas bumi di Indonesia penting untuk diketahui

secara komprehensif baik oleh produsen, konsumen maupun penentu kebijakan di


2

bidang industri gas bumi, sehingga akan memperoleh produk gas bumi yang

berkualitas dan memenuhi standar keselamatan dalam penggunaannya dan

lingkungan.

Hingga saat ini, telah ditemukan banyak sumber baik yang sudah

berproduksi maupun yang masih dalam tahap pengembangan. Sehingga demi

meningkatnya nilai dan potensi gas bumi sebagai sumber daya alam yang tidak

dapat diperbaharui, dipandang perlu untuk melakukan inventarisasi dan

pembaharuan data gas bumi Indonesia melalui kegiatan Evaluasi Mutu Gas Bumi

(EMGB). Evaluasi mutu gas bumi merupakan suatu evaluasi terhadap

karakteristik gas bumi di Indonesia, dengan cara melakukan analisis di

laboratorium dan di lapangan menggunakan standar analisis yang telah ditetapkan.

(PPPTMGB “Lemigas”, 2005). Secara teknis, evaluasi mutu gas bumi dilakukan

dengan tahapan yang meliputi kegiatan penentuan titik sampling, pengambilan

sampel, analisis di lapangan dan di laboratorium.

Sehubungan dengan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka

dapat diketahui bahwa perkembangan teknologi yang tidak hanya pada industri

migas tersebut terus berkembang dan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat luas

sehingga dalam praktiknya para pekerja teknologi harus terus melakukan hal-hal

yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat secara maksimal. Sebagai upaya untuk

mendukung proses tersebut, maka Departemen Kimia FMIPA Universitas

Indonesia terus berusaha meningkatkan kualitas lulusannya untuk bersaing, tidak

hanya pada skala nasional melainkan juga pada skala Internasional. Salah satu

cara untuk mencapai maksud tersebut ialah dengan mewajibkan setiap mahasiswa


3

Program D3 Kimia Terapan untuk melaksanakan praktik kerja lapangan sebagai

salah satu syarat kelulusan. Kegiatan ini diharapkan dapat memberikan

kesempatan bagi mahasiswa untuk mempersiapkan diri dengan berbagai macam

pengalaman yang selalu mengikuti dan tanggap terhadap segala perkembangan

serta perubahan yang terjadi di dunia industri saat ini. Dalam pelaksanaan

PKL mahasiswa diharapkan dapat memberikan kontribusi pada instansi dimana

mahasiswa tersebut bekerja, sehingga dapat menjadi lulusan terampil serta

berkualitas yang siap terjun ke dalam dunia kerja.

Untuk memenuhi baik tuntutan perkembangan zaman maupun syarat

kelulusan tersebut, maka penulis merasa tertarik untuk mempelajari dan

melakukan PKL yang bertujuan untuk mempelajari secara teknis mengenai

evaluasi mutu gas bumi di dalam penyusunan laporan praktik kerja lapangan yang

berjudul “Analisis Komposisi dan Sifat Fisika Gas Bumi Menggunakan Alat

Kromatografi Gas”.

I.2 Tujuan Praktik Kerja Lapangan

Praktik kerja lapangan (PKL) bertujuan untuk menerapkan pengetahuan

yang diperoleh mahasiswa selama kegiatan perkuliahan ke dalam praktik (industri

kerja nyata). Dimana sesuai dengan judul laporan praktik kerja lapangan yang

dikerjakan oleh penulis, maka penyusunan laporan PKL ini bertujuan untuk

mengetahui:

1. Metoda pengambilan sampel gas bumi.

2. Prosedur analisis komposisi gas bumi menggunakan alat kromatografi gas.


4

3. Perhitungan sifat-sifat fisika gas bumi berdasarkan komposisinya.

I.3 Batasan Masalah

Aspek yang dibahas berdasarkan tujuan dari penulisan laporan praktik

kerja lapangan ini, yaitu dibatasi pada permasalahan sebagai berikut:

1. Mengkaji metoda pengambilan sampel gas bumi yang paling umum

digunakan.

2. Mempelajari teknik analisis komposisi gas bumi menggunakan alat

kromatografi gas.

3. Mempelajari cara perhitungan sifat-sifat fisika gas bumi berdasarkan

komposisinya.

I.4 Tempat Praktik Kerja Lapangan

Pelaksanaan praktik kerja lapangan (PKL) dilakukan pada Pusat Penelitian

dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “Lemigas” yang berlokasi

di Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir-Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, tepatnya

pada Laboratorium Gas Kromatografi−KPRT Teknogas.


BAB II

INSTITUSI TEMPAT PRAKTIK KERJA LAPANGAN

II.1 Sejarah Berdirinya Perusahaan

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi

(PPPTMGB “LEMIGAS”) terletak di Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir-

Kebayoran Lama, Jakarta Selatan. Perusahaan ini berada di bawah Badan

Penelitian dan Pengembangan Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral.

Pada awalnya Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas

Bumi dinamakan sebagai Lembaga Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” yang

didirikan berdasarkan Surat Keputusan Menteri Nomor 17/M/MIGAS/65 tanggal

11 Juni 1965 dan Surat Keputusan Menteri MIGAS Nomor 208a/M/MIGAS/65

dengan 3 tugas pokok yang meliputi riset, pendidikan dan pelatihan, serta

dokumentasi dan publikasi di bidang perminyakan.

Berdirinya lembaga minyak dan gas bumi “LEMIGAS” dilatarbelakangi

oleh karena hampir semua pengetahuan, data dan tenaga ahli di bidang

perminyakan dikuasai atau menjadi monopoli perusahaan-perusahaan asing,

sedangkan lapangan maupun cadangan minyak dan gas bumi merupakan milik

negara. Oleh karena pemerintah menyadari bahwa kebutuhan minyak dan gas

bumi akan berkembang dengan pesat, maka hal ini perlu disikapi dan diiringi

dengan kemajuan kemampuan teknis ilmiah serta teknologi agar minyak dan gas

bumi dapat dimanfaatkan bagi kepentingan masyarakat, bangsa dan negara secara

tepat guna.


6

Seiring dengan berkembangnya industri minyak dan gas bumi di dunia,

para pendiri lembaga minyak dan gas bumi telah mempelajari kebutuhan suatu

lembaga dari pihak-pihak luar yang melakukan penelitian dan pengembangan di

bidang minyak dan gas bumi untuk disesuaikan dan diterapkan. Maka,

berdasarkan Keputusan Menteri Pertambangan Nomor 646 Tahun 1977, tanggal

26 Desember 1977 yang kemudian berdasarkan Surat Keputusan Menteri

Pertambangan dan Energi Nomor 1092 Tahun 1984, tanggal 5 November 1984,

lembaga minyak dan gas bumi “LEMIGAS” berubah nama menjadi PPPTMGB

“LEMIGAS”.

Selanjutnya, untuk menyikapi perkembangan industri migas nasional,

Menteri Pertambangan dan Energi menetapkan Surat Keputusan Nomor 1748

Tahun 1992, tanggal 31 Desember 1992, yang menyatakan PPPTMGB

“LEMIGAS” mempunyai tugas pokok melakukan penelitian dan pengembangan,

dokumentasi ilmiah serta pelayanan jasa teknologi di bidang minyak dan gas

bumi, serta pengusahaan panas bumi yang berada di bawah Direktorat Jenderal

Minyak dan Gas Bumi, dengan lingkup teknologi eksplorasi, teknologi

eksploitasi, teknologi proses, teknologi aplikasi, serta sistem dan informasi.

Saat ini, PPPTMGB “LEMIGAS” mempunyai dasar hukum berdasarkan

Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 150 Tahun 2001,

tanggal 2 Maret 2001 dan Nomor 1915 Tahun 2001, tanggal 23 Juli 2001 tentang

organisasi dan tata kerja departemen energi dan sumber daya mineral serta Surat

Keputusan Kepala Badan Penelitian dan Pengembangan ESDM Nomor

361.K/12.00/BLB 2002 tanggal 3 April 2002 tentang tugas pokok dan fungsi


7

koordinator kelompok PPPTMGB “LEMIGAS”, yang menyatakan PPPTMGB

“LEMIGAS” dipimpin oleh seorang Kepala Pusat yang bertanggung jawab

kepada Badan Penelitian dan Pengembangan ESDM yang terdiri dari:

1. Bagian Tata Usaha

2. Bidang Program dan Afiliasi

3. Bidang Sarana Laboratorium dan Mutu

4. Kelompok Program Riset Teknologi Eksplorasi

5. Kelompok Program Riset Teknologi Eksploitasi

6. Kelompok Program Riset Teknologi Proses

7. Kelompok Program Riset Teknologi Aplikasi Produk

8. Kelompok Program Riset Teknologi Gas

Sebagai bentuk penunjang untuk diterapkannya sistem manajemen mutu,

maka Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas

Bumi menetapkan Surat Keputusan Nomor 21.K/12/BLM/2003 mengenai struktur

organisasi, tugas pokok dan fungsi manajemen mutu Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” berdasarkan SNI

19–9001– 2001. Tugas dan tanggung jawab jabatan yang melingkupi organisasi

tersebut tertuang dalam DPM 01–1, sedangkan untuk memenuhi persyaratan

kompetensi teknis laboratorium pengujian dan kalibrasi sesuai dengan SNI 19 –

17025 – 2000 pada laboratorium yang dimiliki, Kepala Pusat Penelitian dan

Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi menetapkan Surat Keputusan

tersendiri.


8

II.2 Visi dan Misi Perusahaan

Visi:

Menjadi lembaga litbang migas yang unggul, profesional, bertaraf internasional

dan mandiri.

Misi:

¬ Mengembangkan teknologi baru

¬ Memecahkan problem industri minyak dan gas bumi

¬ Memberikan masukan pada pemerintah.

II.3 Struktur Organisasi Perusahaan

Berdasarkan SK. Menteri ESDM No.1915 Tahun 2001 dan SK Ka.

Balitbang ESDM No.361.K/12.00/BLB/2002 dan SK Ka. PPPTMGB

“LEMIGAS” No.21.K/12/BLM/2003, Pusat Penelitian dan Pengembangan

Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” memiliki struktur organisasi,

sebagai berikut :


9

Gambar 1. Struktur Organisasi PPPTMGB “LEMIGAS”.

(PPPTMGB “LEMIGAS”, 2007)

II.4 Sarana dan Fasilitas Perusahaan

PPPTMGB “LEMIGAS” memiliki beberapa sarana dan fasilitas

perusahaan yang antara lain berupa:

Ø Bangunan Kantor

Ø Fasilitas administrasi perkantoran

Ø Kendaraan dinas

Ø Sarana olah raga

Ø Jasa

Layanan Jasa merupakan sarana pendukung untuk meningkatkan kualitas

SDM LEMIGAS. Dengan interaksi yang erat dengan industri, SDM LEMIGAS

memahami betul permasalahan maupun arah perkembangan industri migas baik

disisi hulu, hilir, maupun komponen pendukung industri migas seperti semen,

pipa, dan bahan/peralatan yang diperlukan.


10

Hal lain yang mendorong LEMIGAS perlu melakukan layanan jasa ialah

karena tingginya biaya perawatan peralatan laboratorium dan sarana pendukung

lainnya, serta perlunya LEMIGAS melakukan investasi teknologi dalam rangka

mendukung Litbang yang dilakukan.

Layanan jasa yang tersedia dapat dikategorikan dalam kelompok sebagai

berikut:

1) kelompok layanan jasa studi

2) laboratorium

3) tenaga ahli, dan

4) penyewaan alat

Ø Laboratorium

LEMIGAS memiliki lebih dari 60 laboratorium untuk menunjang penelitian

dan pengembangan teknologi minyak dan gas bumi di sektor hulu maupun hilir

sebagai wujud peran serta dan kontribusi LEMIGAS selama lebih dari 40 tahun.

Untuk kemudahan pengelolaan jasa, administrasi, dan efisiensi kerja, maka

laboratorium LEMIGAS dibagi dalam kelompok besar, yaitu:

1. Laboratorium Eksplorasi

KPRT Eksplorasi LEMIGAS mempunyai beberapa Laboratorium Uji

yang mampu melakukan jasa pengujian dan analisis bermutu tinggi terhadap

sampel batuan antara lain:

§ Komposisi mineral

§ Besar butir

§ Kandungan fosil

§ Gas bumi

o Komposisi hidrokarbon o Kandungan


11

non-hidrokarbon o Isotop karbon

§ Minyak bumi

o Komposisi

bitumen/hidrokarbon

o Distribusi biomarker

o Iisotop karbon

§ Kandungan bahan organik

o Kematangan termal bahan

organik

o Isotop karbon, komposisi

kerogen

o Bitumen/hidrokarbon

§ Pengukuran sifat fisik

o Gaya berat

o Magnetik

o Seismik

o Citra satelit

o Resistivitas

KPRT Eksplorasi mengelola 16 laboratorium untuk mendukung aktifitas

penelitian eksplorasi migas yang antara lain:

1) Foraminifera

2) Nanoplankton

3) Polinomorf

4) Komputasi

5) Petrografi

6) SEM-X Ray

7) Core Storage

8) Remote Sensing

9) Sistim Informasi Geografis

10) Topografi

11) Geokimia Dasar

12) Molekul

13) Modeling dan Pengembangan

14) Seismik

15) Potensial

16) Geokomputasi


12

2. Laboratorium Eksploitasi

KPRT Eksploitasi memiliki laboratorium yang dapat digunakan untuk

melakukan pengujian sampel pemboran hingga untuk kepentingan penelitian

EOR. Tidak jarang, beberapa laboratorium bersinergi untuk mendapatkan

hasil penelitian yang maksimal. Laboratorium yang terdapat di KPRT

Eksploitasi, yaitu:

1) Material Pemboran

2) Teknologi Pemboran

3) Teknologi Produksi

4) Peralatan Uji Produksi

5) Routine Core

6) Integrated Special Core

7) Mekanika Batuan

8) PVT

9) Gas Flooding

10) Thermal & Chemical

Flooding

3. Laboratorium Proses

Laboratorium Proses LEMIGAS terdiri dari beberapa Lab Uji yang

mampu melakukan analisis terhadap komoditas minyak dan gas bumi, produk-

produk hasil olahannya seperti bahan bakar gas (LPG, LNG, dan BBG),

produk BBM (premium, kerosin, solar, dan minyak bakar), bahan bakar

penerbangan (avgas dan avtur), produk non-BBM seperti nafta, wax dan aspal,

minyak lumas serta bahan-bahan pembantu industri migas (pelarut, aditif,

katalis, dan sebagainya). Lingkup pengujian meliputi sifat-sifat fisika, analisis

kimia, dan biologi serta uji proses separasi dan konversi/katalisis.

Laboratorium di KPRT Proses dirancang untuk kepentingan pengujian

perconto fluida pada kondisi permukaan, termasuk aspek lingkungan, adalah :


13

1) Uji Sifat Fisika

2) Pemisahan

3) Preparasi Karakteristik

Katalis

4) Pengembangan Proses

5) Kimia Umum & Limbah

6) Spektroskopi

7) Kromatografi

8) Mikrobiologi

9) Bioproses

10) Uji Lingkungan

4. Laboratorium Aplikasi Produk

Laboratorium Aplikasi mempunyai beberapa laboratorium uji yang

mampu melakukan pengujian dan analisis baik sifat fisika kimia maupun

unjuk kerja dari produk-produk hasil minyak dan gas bumi dan hasil

olahannya serta fasilitas/bahan baku pembantu industri minyak dan gas bumi.

Laboratorium di KPRT Aplikasi Produk dirancang untuk menguji material

produk migas seperti pelumas, mesin, maupun bahan bakar minyak dan gas.

5. Laboratorium Teknologi Gas

KPRT Teknogas memiliki laboratorium penguji korosi, uji tabung,

kromatografi gas, sifat fisika dan kimia gas, separasi gas dan kondensat,

transmisi dan distribusi gas, serta laboratorium uji pipa. Laboratorium tersebut

tersebar di beberapa kelompok yaitu:

1. Kelompok Teknologi Pemanfaatan Gas

2. Pengembangan Teknologi Analisa Gas

3. Transportasi Gas.

Laboratorium di KPRT Gas dirancang untuk kepentingan penelitian gas,

termasuk transmisinya.


14

6. Laboratorium Kalibrasi

Laboratorium Kalibrasi LEMIGAS mampu melakukan kalibrasi

peralatan pengukuran suhu, tekanan, massa dan volume. Sebagai lembaga

penelitian yang mengelola banyak peralatan laboratorium, Lemigas perlu

melakukan kalibrasi rutin atas peralatan yang digunakan. Hal ini perlu

dilakukan mengingat ketatnya persyaratan pengujian sampel dilingkungan

industri migas.

II.5 Struktur Organisasi Teknogas

Gambar 2. Struktur Organisasi TEKNOGAS

(PPPTMGB “LEMIGAS”, 2007)

KOORDINATOR KPRT GAS

KEL. TEKNOLOGI PEMANFAATAN GAS

KEL. PENGEMBANGAN TEK. ANALISIS GAS

KEL. TEKNOLOGI SEPARASI GAS

KEL. TRANSPOTASI GAS BUMI

Tenaga Ahli

KEL. TEKNOLOGI EKONOMI

Tenaga Ahli

UNIT MUTU

Lab. Korosi

Lab. Uji Tabung

Lab. Uji Pipa

Lab. Uji Sifat Kimia/Fisika

Lab. Transmisi dan Distribusi

Gas

Sub unit AI. & Peng. Mutu

Sub unit Kalibrasi & Peml. Alat

Sub unit Kesehatan Kerja

Sub unit Keselamatan Kerja

UNIT LK 3

Sub unit Perencanaan

Sub unit Pemasaran

Sub unit Administrasi Umum & TI

Sub unit Adm. Penanganan

contoh

UNIT PEMASARAN TEKNOLOGI

UNIT ADMINISTRASI

Tenaga Ahli Tenaga Ahli Tenaga Ahli

Lab. Khromatografi

Lab. Hidrat

Lab. Konversi Gas

Lab. Komputasi Tek. Ekonomi


BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN

III.1 Jadwal Kegiatan Praktik Kerja Lapangan

Waktu pelaksanaan praktik kerja lapangan (PKL) dimulai pada bulan

Maret hingga Mei 2007, dimana kegiatan analisis ini dilakukan pada Pusat

Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “Lemigas” yang

berlokasi di Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir-Kebayoran Lama, Jakarta Selatan,

tepatnya pada Laboratorium Gas Kromatografi −KPRT Teknogas.

III.2 Latar Belakang Teori

III.2.1 Komposisi Gas Bumi

Gas bumi merupakan campuran senyawa hidrokarbon dan senyawa non

hidrokarbon dalam fasa gas, dengan komposisi utamanya adalah metana (CH4),

etana (C2H6) dan sejumlah kecil gas hidrokarbon lain. Di samping alkana,

komponen-komponen yang terkandung dalam gas bumi, antara lain adalah air

(H2O), H2, CO2, N2 dan lainnya. Dengan demikian, komposisi gas bumi adalah

sangat bervariasi, tergantung dari sumber dan tempat dari gas bumi tersebut

diperoleh.

Gas bumi terbentuk secara alami dari batuan sedimen yang kaya akan

unsur-unsur organik pada suhu dan tekanan tinggi. Gas ini ditemukan pada lapisan

tanah yang mengandung minyak atau secara tidak langsung berada bersama-sama

dengan minyak. Biasanya pada hampir setiap tempat terkumpulnya minyak akan


16

terdapat gas bumi. Tetapi, pada banyak tempat akumulasi gas berada terpisah

dengan akumulasi minyak. Menurut asalnya, gas bumi dapat dibedakan menjadi 2

jenis, yaitu gas bumi yang berasal dari sumber minyak (associated gas) dan gas

bumi yang berasal dari sumber gas (non-associated gas).

(http://www.naturalgas.org, 2007).

Secara umum karakteristik gas bumi antara lain, adalah:

§ Campuran beberapa jenis gas, dengan komposisi utama gas metana dan etana,

yang mencapai sekitar 80-90%, selebihnya ialah gas propana, butana, pentana,

heksana, nitrogen, karbon dioksida dan lainnya

§ Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak beracun

§ Mudah terbakar, dengan batas nyala (flammabilitas) antara 4,5% sampai

dengan 14,5%

§ Lebih ringan dari udara, dengan berat jenis sekitar 0,55-0,80

§ Tidak berbau, untuk faktor keselamatan dalam penggunaannya biasanya diberi

zat pembau (odor). (PPPTMGB “Lemigas”, 2005).

Tabel 1. Komposisi gas bumi yang umum ditemui

Component wt. %

Metana (CH4) 70-90

Etana (C2H6) 5-15

Propana (C3H8) dan Butana (C4H10) < 5

CO2, N2, H2S, dll. balance Sumber: http://www.naturalgas.org, 2007.


17

A. Hidrokarbon

Komposisi hidrokarbon dalam gas di mulai dari rantai C1 sampai dengan

C6+ dalam berbagai bentuk senyawa seperti parafin, olefins, naphtenics dan

aromatics, yang ditunjukkan dalam %mol atau %volume. Dalam keadaan jenuh,

tanpa penambahan tekanan atau temperatur, hidrokarbon-hidrokarbon tersebut

berada dalam kondisi stabil dan tidak bereaksi dengan unsur-unsur senyawa lain.

Gas bumi umumnya dianggap sebagai campuran dari senyawa-senyawa

hidrokarbon parafinik rantai lurus atau bercabang, walaupun terkadang dalam gas

bumi juga terkandung senyawa siklis atau aromatik. Sebagian besar komponen

gas bumi adalah metana yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan satu atom

karbon yang mudah terbakar secara sempurna, dan juga etana yang merupakan

komponen utama gas bumi berikutnya setelah metana.

Metana dan etana merupakan suatu senyawa alkana non polar dan

merupakan senyawa hidrokarbon parafin yang berupa hidrokarbon jenuh.

Senyawa ini mempunyai sifat-sifat kimia yang relatif stabil pada suhu normal.

Karena sangat rendahnya titik didih komponen-komponen gas bumi, semua

hidrokarbon dalam gas bumi pada tekanan atmosfir dan suhu ruang berbentuk gas,

kecuali komponen C5+. (PPPTMGB “Lemigas”, 2005).


18

Tabel 2. Komposisi hidrokarbon gas bumi yang umum ditemui

Sumber: Beggs,1984.

B. Kontaminan Gas Bumi

Kontaminan gas bumi merupakan komponen-komponen non hidrokarbon

yang terkandung dalam gas bumi dan merupakan komponen-komponen yang

tidak dikehendaki keberadaannya. Senyawa kontaminan yang biasa disebut

dengan impurities gas (zat pengotor) atau senyawa trace tersebut biasanya berada

dalam jumlah relatif kecil dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon rantai lurus

gas bumi. Senyawa-senyawa trace ini sangat penting untuk diketahui karena dapat

menurunkan kualitas gas apabila digunakan sebagai bahan bakar maupun bahan

baku. Senyawa tersebut juga dapat menimbulkan masalah dan kerusakan pada

peralatan processing gas, serta jaringan transmisi dan distribusi gas bumi. Jenis-

jenis komponen kontaminan tersebut diantaranya adalah kandungan H2O, CO,

CO2, N2, H2S, Fe, Hg, dll.

Senyawa-senyawa sulfur, karbon dioksida, dan uap air yang terdapat

dalam gas bumi dapat mempercepat terjadinya reaksi korosi pada sistem pipa

% Mol Component Associated Gas Wet Gas Dry Gas

Metana C1 27.52 59.52 97.17 Etana C2 16.34 5.36 1.89 Propana C3 29.18 4.71 0.29 i-Butana i-C4 5.37 2.03 0.13 n-Butana n-C4 17.18 2.39 0.12 i-Pentana 1-C5 2.18 1.8 0.07 n-Pentana n-C5 1.72 1.61 0.05 Heksana C6 0.47 2.6 0.04 Heptane plus C7+ 0.04 19.98 0.24


19

transmisi–distribusi dan tempat penyimpanan gas. Kondisi-kondisi seperti yellow-

tipping, shooting, lifting, flashback dan nyala tidak stabil merupakan masalah-

masalah yang dapat timbul akibat buruknya kualitas gas yang digunakan pada

peralatan industri- industri gas. Sedangkan perubahan nilai kalor atau specific

gravity yang cukup berarti juga dapat mengurangi efisiensi burner sehingga dapat

mengganggu hasil produksi.

Pembentukan kondensat hidrokarbon dapat mengubah suhu dan tekanan

jaringan pipa, serta kandungan senyawa-senyawa tertentu yang kemudian bereaksi

dengan air dapat menjadi masalah yang serius pada peralatan yang digunakan

pada kendaraan bermotor berbahan bakar gas. Karbon dioksida, uap air, hidrogen

sulfida, nitrogen, oksigen, merkuri dan senyawa hidrokarbon dalam konsentrasi

tertentu juga dapat menimbulkan masalah pada kilang LNG.


III.2.2 Sifat-Sifat Fisika Gas Bumi

Fluida hidrokarbon merupakan senyawa hidrokarbon yang sangat

kompleks komposisi kimianya. Pada reservoir, fluida dapat berada dalam fasa gas

maupun fasa cair (minyak mentah), tergantung dari tekanan dan temperatur yang

dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat fisika fluida hidrokarbon tersebut.

Gas merupakan fluida yang homogen, memiliki massa jenis dan viskositas

yang sangat rendah serta mudah dimampatkan. Gas tidak memiliki bentuk dan

volume tertentu, tergantung pada ruang atau wadah yang ditempatinya. Gas bumi

terdiri dari campuran berbagai senyawa hidrokarbon dalam jumlah yang


20

bervariasi. Oleh karena itu, sifat-sifat gas bumi dapat menjadi indikator untuk

mengetahui karakteristik gas bumi pada berbagai proses. (PPPTMGB “Lemigas”,

2005).

Melalui analisis komposisi, berbagai sifat-sifat fisika dan kimia gas bumi

dapat diketahui atau ditentukan nilainya seperti komposisi hidrokarbon,

kontaminan, specific gravity, volatilitas, viskositas, tekanan uap, faktor

kompresibilitas, nilai kalor, relative density, flammabilitas dan lainnya.

A. Heating Value

Heating value atau nilai kalor merupakan jumlah panas yang dihasilkan

oleh reaksi pembakaran suatu bahan bakar pada suhu dan tekanan tertentu, yang

dinyatakan dalam satuan panas per satuan berat. (GPA Standard 2172, 1996).

Pembakaran gas bumi akan memberikan panas yang dapat digunakan sebagai

energi. Kandungan energi merupakan energi total yang diubah sebagai panas pada

reaksi pembakaran ideal pada temperatur dan tekanan tertentu.

Panas biasanya diukur dalam British Thermal Unit (BTU), dimana 1 BTU

adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 1 lb air sebesar 1°F pada

permukaan air laut. Kandungan BTU bervariasi sesuai dengan komposisi gas

bumi. Terdapat dua istilah untuk menentukan kandungan energi yaitu, nilai kalor

bersih (net heating value) adalah nilai kalor yang dalam perhitungannya tidak

mengikutsertakan jumlah panas yang dipakai dalam penguapan air, dan nilai kalor

kotor (gross heating value) adalah nilai kalor yang dalam perhitungannya

mengikutsertakan jumlah panas yang diperlukan untuk penguapan air.


21

Dalam dunia industri, sebagian besar perhitungan menggunakan gross

heating value, sehingga bila digunakan istilah heating value berarti yang

dimaksud ialah gross heating value. Nilai kalor ini biasanya juga digunakan

sebagai standar transaksi harga gas bumi, dimana gross heating value memiliki

nilai yang lebih besar dari pada net heating value. Kandungan energi gas bumi

dapat diukur dengan metoda kalorimetri, yang menetapkan heating va lue dengan

cara mengukur energi panas yang dilepaskan dari pembakaran gas yang diketahui

volumenya. Heating value dapat pula dihitung berdasarkan kandungan energi

komponen murni yang terdapat dalam gas bumi menggunakan kromatografi gas.


B. Relative Density

Relative density atau kerapatan relatif merupakan suatu perbandingan dari

kerapatan massa gas pada temperatur dan tekanan tertentu terhadap kerapatan

udara kering pada temperatur dan tekanan yang sama. (GPA Standard 2172,

1996). Kerapatan relatif atau densitas suatu gas biasanya dinyatakan sebagai berat

per satuan volume (lb/ft3), dimana volume berada dalam kondisi standar yaitu

60°F dan 14.696 psia. Pada kondisi tersebut, udara memiliki densitas normal yaitu

sebesar 0.0763 lb/ft3.

Nilai densitas suatu gas merupakan faktor penting dalam pengukuran gas,

dimana sangat dipengaruhi oleh perubahan tekanan. Penentuan nilai densitas

sangat berguna untuk menentukan laju alir suatu gas, dimana laju alir berbanding

terbalik dengan densitas gas yang artinya apabila densitas suatu gas semakin besar

maka laju alir dari gas tersebut menjadi semakin kecil.


22

C. Compressibility Factor

Compressibility factor atau faktor kompresibilitas gas bumi merupakan

perbandingan densitas gas ideal dengan densitas gas bumi pada suhu dan tekanan

tertentu. (GPA Standard 2172, 1996). Besaran ini berguna untuk mengetahui

seberapa jauh penyimpangan sifat suatu gas terhadap gas ideal. Faktor

kompresibilitas gas ini sangat berkaitan erat dengan unsur volume, tekanan dan

suhu. Hal ini dapat dilihat pada persamaan hukum gas ideal (a), dan gas non ideal

(b) berikut:

PV = n R T (a)

PV = Z n R T (b)

dimana,

P = tekanan

V = volume

n = jumlah mol

Z = faktor kompresibilitas

R = konstanta gas

T = suhu

Karena untuk gas sempurna faktor kompresibilitas atau faktor

pemampatan Z = 1 pada semua kondisi, maka penyimpangan Z dari 1 merupakan

suatu ketidaksempurnaan. Pada tekanan sangat rendah, semua gas yang

diperlihatkan mempunyai Z ≈ 1 dan berperilaku mendekati sempurna. Pada

tekanan tinggi, semua gas memiliki Z > 1, hal tersebut menunjukkan bahwa gas-

gas tersebut lebih sulit dimampatkan dibandingkan dengan gas sempurna (hasil

kali PVm > RT) dimana gaya tolak menolak lebih dominan. Sedangkan, pada

tekanan menengah beberapa gas memiliki Z < 1, hal tersebut menunjukkan

bahwa gas-gas tersebut lebih mudah dimampatkan dibandingkan dengan gas


23

sempurna (hasil kali PVm < RT) dimana gaya tarik menarik lebih dominan.

(Atkins, P.W., 1999).

III.2.3 Gas Processors Association (GPA)

Gas Processors Association (GPA) merupakan suatu organisasi yang

mulai didirikan pada tahun 1921. Sejak awal berdirinya, GPA telah memberikan

kontribusi terhadap industri gas bumi dengan mengembangkan standar spesifikasi

terhadap produk-produk gas bumi. Organisasi ini terus tumbuh dan berkembang

seiring dengan perkembangan teknologi industri pemrosesan gas dan

beranggotakan perusahaan-perusahaan yang bergerak dalam bidang pemrosesan

gas bumi. Tak lama sejak tanggal didirikannya, yaitu pada tahun 1922 hampir

seluruh bahan bakar gas yang diperjual-belikan mengacu pada standar spesifikasi

yang dikeluarkan oleh GPA.

Berbagai standar GPA telah diadopsi oleh American Society for Testing

and Materials (ASTM) dan American National Standard Institute (ANSI). Tidak

hanya itu, standar GPA juga telah menjadi dasar dari pembuatan standar

internasional untuk gas bumi oleh International Standars Organization (ISO),

dimana kelompok kerja ISO bekerja di bawah pengawasan GPA.

(www.gasprocessorsassociation.com,2007).

Pada pelaksanaan praktik kerja lapangan ini, baik pada saat pelaksanaan

percobaan maupun pengolahan data, semua metode yang digunakan

menggunakan standar yang ditetapkan oleh GPA.


24

III.2.4 Pengambilan Sampel Gas Bumi

Proses pengambilan sampel yang dilakukan menggunakan metoda standar

GPA 2166, dimana tujuan dari suatu prosedur pengambilan sampel ini ialah untuk

memperoleh sampel uji yang representatif atau dapat mewakili sumber untuk

dianalisis pada laboratorium terhadap semua jenis parameter uji dengan

menggunakan berbagai metoda uji. Pemilihan metoda pengambilan sampel yang

tepat sangat diperlukan untuk memperoleh sampel yang representatif dan

menghasilkan hasil analisis yang akurat. (GPA Standard 2166, 1986).

Gambar 3. Susunan peralatan pengambilan sampel gas yang umum digunakan.

(GPA Standard 2166, 1986).

Faktor – faktor yang harus diperhatikan dalam pengambilan sampel untuk

mendapatkan sampel yang representatif terhadap sumber, antara lain:

• Dalam pengambilan sampel, harus dilengkapi dengan kemampuan

pengambilan keputusan, keahlian dan pengalaman. Sifat hati-hati dalam

pengambilan keputusan yang baik diperlukan untuk meyakinkan bahwa

sampel mewakili terhadap karakteristik umum dan kondisi rata-rata material.

Karena adanya kandungan zat yang berbahaya, sampel harus diambil atau


25

dibawah pengawasan orang/pihak yang sudah berpengalaman terhadap

keselamatan kerja yang diperlukan.

• Ketelitian dan kecermatan penentuan titik pengambilan sampel diperlukan

karena dapat mempengaruhi hasil analisis. Letak titik pengambilan sampel

biasanya tidak dilakukan dekat pompa, strainers, meter, piping, manifolds

atau velocity. Tidak hanya itu, daerah percepatan atau perubahan arah aliran

dari horizontal ke vertikal juga tidak dapat dipakai sebagai titik pengambilan

sampel.

• Tempat sampel yang baik untuk digunakan ialah kontainer yang dapat

menjaga kondisi sampel sesuai dengan kondisi yang sebenarnya.

• Sampel yang akan diuji korosivitasnya, seperti kandungan sulfur maka harus

ditempatkan dalam tabung stainless-steel yang dilindungi dengan katup dari

stainless-steel pula.

• Uap hidrokarbon yang keluar selama pengambilan sampel harus dikontrol

untuk memastikan sesuai dengan peraturan keamanan dan lingkungan agar

terhindar dari kebakaran.

• Menjauhkan dari alat yang dapat memicu percikan/sumber api.

• Melakukan uji kebocoran kontainer sampel untuk meyakinkan bahwa sampel

aman dalam kontainer tersebut.

Gas bumi dibedakan menjadi dua, yaitu gas bumi kering dan gas bumi

basah. Gas bumi kering ialah gas yang tidak mengalami kondensasi akibat

pendinginan oleh ekspansi yang cepat dari tekanan pada sumber ke tekanan

atmosfir atau tekanan intermediate lainnya. Sedangkan gas bumi basah ialah gas


26

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. Pada kejadian

dimana sifat dari suatu gas sama sekali tidak diketahui, maka berdasarkan

prosedur paling aman ialah dengan mengasumsikan gas bumi tersebut sebagai

“wet” nature gas dan memilih metoda sampling yang sesuai. Setiap gas dengan

komposisi yang tidak diketahui pada tekanan yang lebih besar dari 400 psig harus

dipertimbangkan sebagai gas bumi basah untuk kepentingan sampling.


Metode Pengambilan Sampel

Sebagian besar metoda pengambilan sampel gas bumi dilakukan dengan

menggunakan metode purging-fill and empty dengan acuan standar GPA 2166.

Dalam pengambilan sampel tersebut, kondisi operasi di lapangan yaitu tekanan

dan temperatur pada saat pengambilan sampel gas bumi harus dicatat.

Metoda purging- fill and empty digunakan jika suhu kontainer sampel

sama atau lebih besar dari pada suhu sumber, dimana tekanan sumber harus lebih

besar dari tekanan atmofir. Metoda purging- fill and empty banyak digunakan

karena sifatnya yang lebih efisien, tidak terlalu membutuhkan banyak biaya serta

mudah dilakukan dibandingkan dengan metoda-metoda lainnya.


27

Gambar 4. Susunan peralatan pengambilan sampel gas metoda purging fill and

empty. (GPA Standard 2166, 1986).

Peralatan Pengambilan Sampel

Berdasarkan GPA standar 2166, peralatan yang sesuai merupakan faktor

penting dalam pengambilan sampel yang representatif. Karena metoda yang

digunakan pada pengambilan sampel di lapangan menggunakan metoda purging

fill and empty, maka peralatan yang digunakan disesuaikan dengan metoda ini

yang antara lain ialah:

1. Kontainer sampel

Kontainer sampel terbuat dari logam yang memberikan keamanan

maksimum dan tahan karat terhadap produk yang dijadikan sampel. Kontainer

stainless-steel sangat dianjurkan untuk meminimalkan masalah adsorpsi

permukaan dari senyawa/komponen berat dan untuk meminimalkan reaksi dari

karbon dioksida dengan kontainer sampel.


28

Gambar 5. Kontainer sampel. (PPPTMGB “Lemigas”, 2005).

Penggunaan kontainer mungkin dengan tipe katup tunggal atau dobel,

tergantung dari metoda yang digunakan. Kontainer sampel dan katup harus

memiliki kerja tekanan yang sama dengan atau melebihi tekanan maksimum yang

diharapkan dalam pengambilan sampel, penyimpanan maupun transportasi

kontainer sampel. Ukuran dari kontainer sampel tergantung dari jumlah sampel

yang dibutuhkan untuk melakukan analisis laboratorium.

Tabel 3. Jumlah sampel minimum yang dibutuhkan untuk analisis laboratorium

Uji Standard Cubic Centimeters

Standard Cubic Feet

Penetapan PVT 280 x 103 10 Analisis Fraksional Suhu

Rendah 140 x 103

5

Uji Kalorimeter untuk Heating Value

85 x 103

3

Analisis Spektrometer Massa

280 0.01

Analisis Kromatografi Gas

280 0.01

Sumber: GPA Standard 2166, 2000.


29

Tabel 4. Banyaknya pembilasan yang diperlukan untuk pengambilan sampel

berdasarkan metoda purging fill and empty

Tekanan Gas Maksimum dalam Kontainer

(psig)

Jumlah Pembilasan

15 – 30 13 30 – 60 8 60 – 90 6 90 – 150 5 150 – 500 4

500 = 3 Sumber: GPA Standard 2166, 2000.

Pada praktiknya, kontainer sampel atau cylinder bomb yang berisi gas

bumi yang telah diambil dari lokasi titik pengambilan sampel di lapangan, setelah

di beri label untuk keperluan identifikasi dan dikemas sesuai dengan standar yang

berlaku, selanjutnya dikirim ke Laboratorium Teknologi Analisis Gas PPPTMGB

“LEMIGAS” untuk dianalisis.

2. Saluran transfer sampel

Saluran transfer sampel biasa terbuat dari stainless-steel, besi, pipa

tembaga, atau logam lainnya yang tidak bersifat rektif terhadap produk yang

menjadi sampel.

Gambar 6. Pipa Transfer Sampel. (PPPTMGB “LEMIGAS”, 2007).


30

3. Pemisah saluran sampel

Pada saat cairan hadir pada titik pengambilan sampel, suatu alat pemisah

atau separator cairan harus dipasang antara sumber dan kontainer sampel. Suatu

filter logam kemungkinan juga dibutuhkan untuk mencegah masuknya partikel-

partikel padat masuk kedalam kontainer sampel. Hal tersebut dilakukan untuk

mencegah kemungkinan sampel yang tidak representatif. Berikut ini ialah

gambaran dari separator yang umum digunakan dalam sampling.

Gambar 7a. Separator pengambilan sampel gas tipe A.


Gambar 7b. Separator pengambilan sampel gas tipe B.



31

4. Titik pengambilan sampel

Pemilihan titik pengambilan sampel untuk sampel gas memerlukan

perhatian yang lebih, dimana sebaiknya titik pengambilan sampel tersebut terletak

di atas sebuah pipa horizontal untuk mengurangi kemungkinan terjadinya

kontaminasi oleh cairan. Untuk alasan yang sama, titik pengambilan sampel juga

tidak boleh dilakukan pada belokan pipa, pipa buntu, serta sumber yang tidak

mengalir.

5. Duplikat sampel

Duplikat sampel sangat dianjurkan untuk mengantisipasi kehilangan

sampel, khususnya jika pengambilan sampel sangat sulit atau tidak dimungkinkan

untuk dilakukan kembali. Selain itu, duplikat sampel diperlukan untuk

mengetahui apakan sampel sudah representatif, dimana duplikat sampel harus

tersambung secara paralel dan di isi secara simultan.

6. Preparasi kontainer sampel

Kontainer sampel harus benar-benar bersih sebelum digunakan untuk

pengambilan sampel, terutama bila kontainer sebelumnya telah digunakan untuk

menyimpan sampel yang mengandung hidrokarbon cair. Kontainer sampel dapat

dibersihkan dengan pencucian menggunakan aliran uap panas, larutan detergent

panas, pelarut dan pengeringan, atau dilakukan pengosongan hingga vakum.



32

III.2.5 Analisis Komposisi Gas Bumi Menggunakan Kromatografi Gas

Analisis komposisi kimia gas bumi dan campurannya untuk komponen

metana sampai dengan heksana menggunakan metode GPA-2261, yaitu dengan

menggunakan kromatografi gas. Beberapa komponen yang mungkin ada bersama

gas bumi seperti helium, hidrogen sulfida, karbon monoksida dan hidrogen tidak

dianalisis dengan metode ini.

Alat yang digunakan untuk untuk melakukan analisis komposisi pada

praktik kerja lapangan ini ialah Hewlett Packard/ Analitycal Controls Alliance

Natural Gas Analyzer 6890 Series Gas Cromatography.

Gambar 8. HP/AC NGA 6890 Series. (http://www.lemigas.com, 2007).

HP/AC NGA seri 6890 terdiri dari rangkaian GC yang dioptimasikan

untuk analisis gas alam, HP Chemstation, dan HP/AC NGA penentuan

hidrokarbon dari C1-C14+, CO2, N2, O2, H2S. Sistem HP/AC NGA

menggabungkan automasi tingkat tinggi dalam pengadaan perangkat lunak yang

mengendalikan semua peristiwa di dalam sistem melaksanakan kalibrasi, dan

melaporkan perhitungan sifat fisik, serta konsentrasi komponen secara individu

dari aliran gas-alam. (Hewlett Packard Company, 1984).


33

Kromatografi Gas

Kromatografi merupakan suatu proses kimia fisika, yaitu proses

pergerakan molekul-molekul zat terlarut dalam fasa gerak (mobile phase) melalui

fasa diam (stationary phase). Berdasarkan pemakaian fa se gerak, maka

kromatografi dapat dibagi menjadi kromatografi cair dan kromatografi gas.

(Sunardi, 2007). Karena pelaksanaan praktik kerja lapangan menyangkut

kromatografi gas, maka materi dibatasi dengan teori kromatografi gas saja.

Proses kromatografi gas mirip dengan peristiwa gabungan antara ekstraksi dan

destilasi, tetapi lebih baik dan lebih cepat dibandingkan dengan kedua cara

tersebut. Berdasarkan fasa diamnya, kromatografi gas terbagi menjadi dua

golongan, yaitu :

1. Kromatografi gas padat (gas solid chromatography, GSC) merupakan

kromatografi gas dengan mekanisme pemisahan komponen-komponen

yang berdasarkan atas perbedaan fisik adsorbsi oleh fasa diam.

2. Kromatografi gas cair (gas liquid chromatography, GLC) merupakan

kromatografi gas dengan mekanisme pemisahan komponen-komponen

yang berdasarkan atas partisi relatif komponen-komponen sampel tersebut

di antara fasa gerak gas dan fasa diam cairan.

Proses pemisahan komponen-komponen sampel dalam kromatografi gas

berlangsung di dalam kolom berdasarkan pada interaksi komponen sampel dan

fasa diam. Interaksi tersebut dapat berupa absorbsi, partisi, pertukaran ion atau

elektroforesis. Peristiwa adsorbsi atau serapan terjadi jika fasa diamnya berupa

padatan kering sehingga sampel akan diadsorbsi oleh pertikel diam tersebut,


34

sedangkan peristiwa partisi terjadi jika fasa diamnya berupa suatu cairan sehingga

pemisahan disebabkan perbedaan kelarutan komponen-komponen. Ada pula

peristiwa pertukaran ion yang terjadi karena proses pertukaran ion antara fasa

diam dan komponen, serta peristiwa elektroforesis yang terjadi akibat perbedaan

migrasi karena komponen yang bermuatan listrik ditarik oleh kutub positif dan

negatif. (McNair, 1988).

Kromatografi memiliki tujuan, antara lain untuk melakukan isolasi atau

pemisahan komponen-komponen dari campuran, pemurnian, dan analisis jenis,

dan analisa jumlah. Pada kromatografi waktu retensi dan volume retensi dijadikan

dasar dalam analisa jenis. Waktu retensi suatu sampel merupakan selang waktu

antara saat sampel diinjeksikan ke dalam kolom dan saat komponen tersebut

keluar meninggalkan kolom. Sedangkan volume retensi suatu komponen

merupakan volume gas pengangkut yang diperlukan untuk menggerakkan

komponen dari ujung hulu ke ujung hilir kolom. Waktu retensi dan volume retensi

mempunyai ciri tersendiri untuk setiap komponen. Waktu retensi tergantung pada:

− Panjang dan diameter kolom,

− fase cair,

− suhu kolom,

− kecepatan alir gas pembawa.

Karena waktu retensi setiap komponen dalam sampel berbeda-beda

(spesifik), sehingga dapat dipergunakan untuk penentuan ana lisis kualitatif suatu

komponen yaitu dengan membandingkan membandingkan waktu retensi

komponen dengan gas standar.


35

Tabel 5. Kelebihan dan kekurangan kromatografi gas

Kelebihan Kekurangan • Efisien, selektif, dan dapat dipakai

secara luas. • Cepat. • Sederhana dan tidak terlalu mahal. • Mudah melakukan perhitungan. • Hanya membutuhkan sejumlah

kecil sampel. • Tidak bersifat merusak.

• Sampel harus mudah menguap. • Tidak cocok untuk sampel yang

labil terhadap temperatur. • Secara wajar, sulit untuk sampel

besar (uji preparatif). • Tidak cukup secara teori, sehingga

dibutuhkan beberapa trial and eror.

Sumber: James M. Miller, 1975.

Komponen Penyusun Kromatografi Gas

Peralatan kromatografi gas tersusun atas beberapa komponen pendukung

yang bekerja secara sinergis untuk menghasikan optimasi kerja dalam melakukan

analisis sampel.

Gambar 9. Susunan Peralatan Kromatografi Gas Sederhana.

(Skoog, Douglas A. et.al., 1991).

HP/AC Natural Gas Analyzer digunakan untuk menetapkan komposisi gas

bumi menggunakan HP 6890 Series Gas Cromatography dengan electronic

pneumatics control (EPC) yang terkonfigurasi dengan empat kolom packed,

sebuah kolom kapiler, sebuah flame ionization detector (FID), dan sebuah thermal

conductivity detector (TCD). (Hewlett Packard Company, 1984).


36

Tabel 6. Konfigurasi kolom untuk HP/AC natural gas analyzer

Keterangan Jumlah 2 ft x 1/8 in, 12% UCW 982 on Chomosorb PAW (80-100 mesh)

Masing –masing 1

15 ft x 1/8 in, 25% DC 200/500 on chromosorb (80-100 mesh)

Masing –masing 1

10 ft x 1/8 in, HayeSep Q (80-100 mesh) Masing –masing 1 10 ft x 1/8 in, molsieve 13x (45-60 mesh) Masing –masing 1 60 m x 0.25 mm x 1.0 µm, HP-1, methyl silicone

Masing –masing 1

Sumber: Hewlett Packard Company, 1984.

HP/AC natural gas analyzer dilengkapi dengan instrumen-instrumen

untuk menganalisis gas bumi. Kromatografi gas ini terdiri dari dua saluran.

Saluran yang pertama terdiri dari empat kolom, yaitu sebuah kolom pelucut dan

tiga kolom analisis. Saluran ini melakukan analisis sesuai dengan standar GPA

2261 untuk konfigurasi tiga valve. Saluran yang kedua terdiri dari sebuah gas

sampling valve, sebuah splitt/splittles injector, sebuah kolom kapiler, dan sebuah

kolom flame ionization detector, dimana saluran ini melakukan analisis komponen

individual dari fraksi C6+.

Gambar 10. Diagram alir untuk metoda GPA standard 2261 dengan tiga valve.

(www.nga-analysis.com, 2000)


37

Waktu pengujian sampel tergantung dari sampel yang dianalisis. Tabel

dibawah ini menunjukkan rentang konsentrasi yang umum ditemui pada

komponen-komponen yang dianalisis.

Tabel 7. Rentang konsentrasi komponen-komponen gas bumi

Komponen Rentang Konsentrasi % mol

Helium 0.01 – 10 Oksigen 0.01 – 20 Nitrogen 0.01 – 100

Karbon Dioksida 0.01 – 20 Metana 0.01 – 100 Etana 0.01 – 100

Hidrogen Sulfida 3.00 – 100 Propana 0.01 – 100

Iso-Butana 0.01 – 10 N-Butana 0.01 – 10

Iso-Pentana 0.01 – 2 N-Pentana 0.01 – 2 Heksana + 0.01 – 2 Sumber: GPA Standard 2261, 2000.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa peralatan kromatografi

gas yang digunakan ialah HP/AC NGA seri 6890, maka komponen kromatografi

gas yang akan dibahas secara garis besar ialah hanya komponen-komponen

penyusun dan pelengkap kromatografi gas tersebut yang antara lain ialah:

1) Gas Pembawa

Gas pembawa (carrier gas) berasal dari silinder gas tekanan tinggi.

Pemilihan gas sering ditentukan oleh jenis detektor yang digunakan. Hal tersebut

berhubungan dengan persediaan gas regulator tekanan, meteran, dan pengukur

arus. Laju alir gas secara normal dikendalikan oleh suatu regulator tekanan tingkat


38

dua pada silinder gas dan beberapa macam regulator tekanan atau regulator arus

yang menyusun tekanan inlet kromatogram. Kolom memiliki efisiensi yang

tergantung pada pemilihan kecepatan linier gas, sehingga diperlukan sistem

pengaturan tekanan inlet sistem. Tekanan inlet pada umumnya berkisar dari 10

sampai 50 psi (di atas tekanan ruang), dengan laju alir 29 sampai 150 mL/min

untuk kolom packed dan 1 sampai 25 mL/min untuk kolom kapiler berbentuk pipa

terbuka. Pada umumnya, diasumsikan bahwa laju alir akan konstan jika tekanan

inlet tetap konstan. Sebagai tambahan, sistem gas pembawa sering berisi suatu

molekular sieve. Hal tersebut karena kualitas dari gas-gas pembawa berbeda-beda

sehingga sebelum gas tersebut digunakan perlu pengeringan terlebih dahulu

menggunakan molekular sieve yang berfungsi untuk memindahkan air atau zat

pengotor lainnya. (Skoog, Douglas A. et.al., 1991).

Laju alir dapat dibentuk oleh suatu rotometer pada kepala kolom, tetapi

alat ini tidak seakurat pengukur gelembung sabun sederhana yang ditempatkan

pada ujung kolom. Suatu lapisan sabun dibentuk dalam alur gas ketika suatu

gelembung busa yang mengandung suatu larutan air sabun atau deterjen ditekan;

waktu yang dibutuhkan lapisan ini untuk dapat pindah diantara dua bagian pada

buret tersebut dapat terukur dan terkonversi ke laju alur volumetrik. (Skoog,

Douglas A. et.al., 1991).


39

Gambar 11. Flowmeter Gelembung Sabun untuk mengukur Arus Outlet

(Miller, James M., 1975).

Gas pembawa yang umum dipakai adalah hidrogen, helium, dan nitrogen,

dimana gas tersebut haruslah mempunyai sifat-sifat, yaitu :

− inert terhadap sampel ataupun fasa cair,

− difusi molekul-molekul komponen dalam gas kecil,

− murni, mudah diperoleh serta murah

− pemakaiannya cocok dengan detektor.

2) Kromatograf

Alat kromatografi yang digunakan memiliki karakteristik dan kegunaan

sebagai berikut:

Pengatur temperatur dan tekanan

Terdapat tiga bagian peralatan pada sistem kromatografi yang memerlukan

pengatur temperatur, yaitu injektor, kolom dan detektor.

1. Temperatur injektor

Injektor harus cukup panas agar sampel dapat menguap dalam waktu sesingkat

mungkin sehingga tercapai efisiensi maksimal. Sebaliknya, temperatur injektor


40

harus cukup rendah untuk menghindarkan dekomposisi termal komponen atau

reaksi kimia lainnya. (McNair, 1988).

2. Temperatur kolom

Temperatur kolom hendaknya disesuaikan dengan sampel yang akan diuji

agar analisis dapat selesai dalam waktu singkat, tapi menghasilkan pemisahan

komponen yang cukup memadai. Secara kasar, waktu retensi akan menjadi dua

kalinya bila temperatur diturunkan 30°C. Hal ini sebagai akibat dari kenaikan

rasio koefisien partisi dengan penurunan temperatur. Apabila sampel mengandung

kompone-komponen yang bervariasi sifatnya, seperti sampel yang memiliki

jangkauan titik didih lebar, maka analisa sebaiknya dilakukan pada beberapa

temperatur, yaitu dengan cara mengatur temperatur. Dengan demikian, pemisahan

komponen-komponen ringan berlangsung pada temperatur rendah, sedangkan

pemisahan komponen-komponen yang lebih berat terjadi pada temperatur yang

lebih tinggi. Sedangkan untuk tekanan diperlukan tekanan lebih pada tempat

memasuki kolom guna mengalirkan sampel masuk ke dalam kolom. Harga-harga

yang umum untuk kecepatan gas masuk kolom bergantung pada diameter kolom;

untuk kolom dengan diameter luar:

• 1/4" kecepatan gasnya = 75 mL/min

• 1/8" kecepatan gasnya = 25mL/min. (Sunardi, 2006).

3. Temperatur detektor

Pengaruh temperatur pada detektor banyak bergantung pada tipe detektor

yang dipakai. Secara umum, detektor dan pipa penghubung dari ujung kolom ke

detektor harus cukup panas untuk menghindarkan kondensasi komponen sampel


41

atau uap fasa cair yang keluar dari kolom. Kondensasi dapat mengakibatkan

pelebaran dan hilangnya puncak (peak). Detektor konduktivitas termal

memerlukan stabilitas temperatur yang sangat tinggi, yaitu ± 0,1°C. Sedangkan

detektor ionisasi nyala, stabilitas temperatur tidak terlalu kritis. (McNair, 1988).

Tempat injeksi sampel

Efisiensi kolom memerlukan sampel dengan ukuran yang sesuai dan

diperkenalkan sebagai "penyumbat" dari uap air. Sampel harus dimasukkan ke

dalam kolom dalam waktu sesingkat mungkin sehingga di dalam kolom molekul-

molekul komponen dapat menempati zona yang sempit. Selain itu, injeksi

perlahan dari sampel yang terlalu besar menyebabkan kelonggaran dan

melemahnya resolusi. Metoda injeksi sampel yang paling umum melibatkan

penggunaan suatu semprotan mikro untuk menginjeksi suatu cairan atau sampel

gas melalui suatu diafragma karet silikon atau sekat ke dalam suatu alat penguap

cahaya yang terletak pada kolom utama. (GPA Standard 2261, 2000).

Tempat injeksi pada alat GC selalu dipanaskan dan sebaiknya temperatur

injektor lebih tinggi 50°C dari titik didih campuran yang mempunyai titik didih

tertinggi. Walaupun demikian, temperatur tersebut tidak boleh terlalu tinggi

karena dapat menyebabkan terjadinya dekomposisi komponen-komponen dalam

campurannya. Untuk mengkaji teknik pemasukan sampel, dapat dilakukan dengan

menaikkan temperatur pemanas injektor dan memperkecil kuantitas sampel. Bila

salah satu dari kedua faktor ini memperbesar jumlah plat teori, artinya kita telah

melakukan prosedur injeksi yang tidak baik.(McNair, 1988).


42

Gambar 12. Tempat pemanasan sampel. (Willard, H.H. et. al., 1988).

Untuk kolom analitis biasa, ukuran sampel berbeda-beda mulai dari

1/10µL hingga 20µL. Kolom kapiler memerlukan sampel yang jauh lebih kecil

(~10-3 µL); di sini, suatu sistem pemisah sampel dipekerjakan untuk mengirimkan

suatu fraksi kecil dari sampel yang diinjeksikan pada kolom utama, dimana

sisanya akan dibuang. Untuk pekerjaan kwantitatif, ukuran sampel yang lebih

dapat dihasilkan kembali untuk kedua-duanya, yaitu cairan dan gas diperoleh atas

bantuan dari suatu klep sampel. Dengan alat tersebut, ukuran sampel yang dapat

dihasilkan kembali menjadi lebih baik secara relatif sebesar 0,5%. (GPA Standard

2261, 2000).

Kolom

Kolom merupakan jantung dari kromatografi gas. Pipa kolom dapat

terbuat dari bahan tembaga, stainless-steel, aluminium dan gelas yang berbentuk

lurus atau dalam bentuk gulungan. Dalam hal tertentu pemakaian bahan tembaga

dapat mengganggu, karena bahan ini bersifat adsorbtif atau reaktif terhadap

komponen-komponen sampel tertentu. (McNair, 1988).

Pada dasarnya kolom dirancang sedemikian rupa agar gas pengangkut

yang mengalir melalui kolom dapat mengadakan kontak intensif dengan fasa diam


43

yaitu zat padat adsorben (pada GSC) atau zat cair pelarut (pada GLC). Dengan

kata lain, fasa diam harus mempunyai area spesifik (m2 /g) besar. Terdapat dua

macam kolom yang biasa digunakan, antara lain :

A. Kolom pampatan (Packed column)

Kolom pampatan (packed column) terbuat dari pipa dengan panjang 30 –

200 cm dan diameter luar 1/6 – 1/4". Fasa diam di dalamnya berbentuk serbuk 20

– 100 mesh (840 – 124 µ). Pada kromatografi gas padat, serbuk fasa diam adalah

fasa padat (zat padat adsorben), seperti molekular sieve, karbon aktif dan silika

gel. Zat padat adsorben biasanya digunakan untuk pemisahan komponen-

komponen anorganik seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida dan lainnya.

Sedangkan pada kromatografi gas cair, untuk menempatkan fasa diam berupa fasa

cair (zat cair pelarut) dengan area spesifik besar diperlukan serbuk penyangga

(support material). Serbuk penyangga biasanya dibuat dari bahan baku tanah

diatome yang mempunyai area spesifik besar (0,5 – 4 m2 /g). Melalui suatu proses,

serbuk penyangga dibuat inert sehingga fungsinya hanya sebagai penyangga dan

praktis tidak berperan pada proses kromatografi. (McNair, 1988).

B. Kolom pipa terbuka

Kolom pipa terbuka (open tube column) adalah kolom yang terbuat dari

pipa dengan diameter dalam 0,2 – 0,5 mm dan panjangnya sampai 50m. Kolom

semacam ini biasanya hanya dipakai pada kromatografi gas cair yang di dalamnya

hanya berisikan fasa cair (zat cair pelarut). Ada dua macam kolom pipa terbuka,

yaitu :


44

a. Kolom WCOT (wall coated open tube column) merupakan kolom kapiler

dengan lubang sangat kecil (0,25mm). Fasa cair terdapat di dalam kolom

ini sebagai lapisan tipis yang melekat pada dinding kolom.

b. Kolom SCOT (support coated open tube column) merupakan kolom

dengan diameter dalam pipa lebih besar (0,5 mm). Pada seluruh

permukaan dinding pipa bagian dalam tertutup oleh serbuk penyangga,

dimana pada serbuk lapisan serbuk penyangga ini dilapiskan fasa cair.

Panjang kolom SCOT biasanya hanya 20 – 25 m. Jika dibandingkan,

kolom SCOT dapat memuat fasa cair lebih banyak daripada kolom

WCOT. (McNair, 1988).

Sampai saat ini, sebagian besar gas chromatography menggunakan kolom

pack. Situasi ini dapat berubah dengan cepat karena ada kemungkinan di masa

mendatang kolom pack akan digantikan oleh kolom berbentuk pipa terbuka lebih

yang lebih cepat dan efisien untuk kebanyakan aplikasi.

Kolom pada alat kromatografi gas berisikan:

A. Padatan penunjang

Fasa cair di dalam kolom memerlukan bahan penunjang berbentuk serbuk

zat padat. Padatan penyangga tersebut digunakan untuk menyediakan permukaan

yang inert, seragam dan luas untuk mendistribusikan fasa cair. Padatan penunjang

berfungsi mengikat fasa diam, dimana terdapat persyaratan dari padatan

penunjang yang baik, yaitu:

a. inert.

b. kuat dan stabil pada suhu yang tinggi,


45

c. mempunyai luas permukaan yang besar: 1-20 m2/g,

d. permukaan yang teratur, ukuran pori yang homogen,

e. harus mempunyai tahanan rendah terhadap gas pembawa.

Padatan penunjang yang biasa digunakan adalah bahan mentah penyangga

diatomit (tanah diatome, silika diatome) yang sangat berpori dan mempunyai area

spesifik besar, dengan nama dagang seperti:

- Diatopert - Celite - Chromosorb

Padatan penunjang ini terutama terdiri dari:

- SiO2 (91%)

- Al2O3 (5%)

- Fe2O3 (2%)

- CeO & oksida-oksida lainnya

(0,5%). (Sunardi, 2006).

Fasa diam

Fasa diam pada GLC berupa cairan, dimana dalam cairan inilah terjadi

pemisahan komponen-komponen sampel. Fasa cair dalam kromatografi gas cair

(GLC) berfungsi sebagai solven partisi, yaitu sebagai pelarut molekul-molekul

komponen dalam sistem distribusi antar fasa. Biasanya persentase dari fasa cair

pada padatan penunjang ialah 10% berat. Pemilihan fasa cair yang sesuai

ditentukan oleh komposisi sampel yang akan dianalisa, dimana pemilihan tersebut

akan dipermudah bila berbagai sifat komponen-komponen yang menyusun sampel

dapat diketahui sebelumnya. Sifat-sifat ini antara lain : titik didih, struktur, gugus

dan lain- lain.

Pemisahan komponen-komponen campuran terjadi berdasarkan perbedaan

kelarutan, dimana komponen tersebut dapat larut dalam suatu solven (pelarut) bila


46

keduanya mempunyai struktur kimia yang mirip. Sebagai contoh senyawa-

senyawa hidrokarbon (parafin) sebaiknya dipisah-pisahkan dengan solven

hidrokarbon (squalene, hidrokarbon rantai panjang), sedangkan senyawa-senyawa

polar (alkohol) dengan solven polar. Bila komponen-komponen campuran

termasuk kelompok kimia yang berbeda, tapi mempunyai titik didih yang

berdekatan, maka dapat dicoba fasa cair yang berlainan polaritasnya. (McNair,

1988).

Persyaratan fasa cair yang baik ialah sebagai berikut:

a. Terhadap komponen-komponen sampel harus menunjukkan koefisien

distribusi yang berbeda.

b. Fasa cair harus mempunyai tekanan uap yang rendah pada suhu yang

tinggi (0,01-0,1 mmHg).

c. Harus mempunyai kekentalan yang rendah, sehingga tidak mengikat gas.

d. Harus tersebar dengan baik pada padatan penunjang.

e. Harus larut dengan baik pada pelarut organik yang mempunyai titik didih

rendah.

f. Inert atau tidak beraksi dengan komponen sampel pada temperatur operasi.

g. Stabil terhadap temperatur operasi.

h. Pelarut yang baik bagi komponen-komponen sampel, dimana semakin

besar kelarutan suatu komponen, semakin besar pula waktu retensinya.

(Sunardi, 2006).


47

Detektor

Detektor berfungsi untuk mendeteksi komponen yang telah terpisah,

dimana diukur berdasarkan sifat-sifat molekul. Detektor menunjukkan adanya

komponen dan mengukur konsentrasi komponen didalam gas pembawa yang

keluar dari kolom. Terdapat beberapa sifat detektor yang diinginkan, antara lain:

− Mempunyai kepekaan yang tinggi.

− Tingkat (derau) noise yang rendah.

− Peka terhadap segala jenis senyawa.

− Kokoh dan tidak mahal.

− Tidak peka terhadap perubahan suhu dan perubahan laju dari gas

pembawa. (Sunardi, 2007).

Bagaimanapun, nampaknya belum ada detektor yang memenuhi semua

karakteristik tersebut. Berikut ini ialah beberapa macam detektor yang sering

digunakan, yaitu:

1. Detektor Hantaran Panas (Thermal Conductivity Detector / TCD)

Detektor hantaran panas atau katharometer, merupakan salah satu detektor

yang paling awal digunakan dalam studi gas-chromatographic. Alat ini, masih

sering ditemukan penggunaannya secara luas, yang didasarkan pada perubahan

hantaran panas dari arus gas yang disempurnakan oleh kehadiran molekul analit.

Elemen pengindera pada detektor hantaran panas ialah suatu elemen elektrik

dimana temperatur pada kekuatan elektrik konstan tergantung pada hantaran

panas dari gas sekitar. Elemen pemanas dapat berupa platina halus, emas, kawat

tungsten, atau termistor semikonduktor. (Skoog, Douglas A. et.al., 1991).


48

Dibawah ini merupakan gambaran TCD yang ditunjukkan dengan empat

kawat panas menjulang yang terpusat.

Gambar 13. Thermal Conductivity Detector. (Miller, James M., 1975).

Di dalam aplikasi kromatografi, suatu sistem detektor ganda pada

umumnya dipekerjakan, dengan satu elemen ditempatkan dalam aliran gas di

depan tempat injeksi sampel dan yang lain ditempatkan dengan seketika di luar

kolom. Pilihan lain, aliran gas mungkin terpisah. Dalam kasus lain hantaran

panas dari gas pembawa dibatalkan, dan efek dari variasi laju alir, tekanan dan

daya listrik diperkecil. Ketahanan dari detektor kembar tersebut biasanya

dibandingkan dengan membandingkan keduanya dalam dua lengan dalam suatu

sirkit jembatan Wheatstone sederhana. (Skoog, Douglas A. et.al., 1991).

Gambar 14. Sirkuit Jembatan Wheatstone Sederhana untuk TCD.


Hantaran panas dari hidrogen dan helium rata-rata enam atau sepuluh kali

lebih besar dari kebanyakan senyawa organik, dimana keberadaannya walaupun

dalam jumlah kecil dapat menyebabkan penurunan yang relatif besar pada


49

hantaran panas dari efluen kolom. Akibatnya, detektor mengalami suatu kenaikan

ditandai oleh temperatur. Daya hantar dari gas pembawa lebih menyerupai

senyawa organik. Oleh karena itu, suatu detektor hantaran panas mengatur

penggunaan hidrogen atau helium.

Keuntungan dari suatu detektor hantaran panas ialah kesederhanaannya,

cakupan dinamis liniernya besar (~ 105), memiliki respon pada kedua macam

senyawa yaitu organik dan anorganik, serta sifat tidak merusaknya terhadap

larutan setelah pendeteksian. Keterbatasan dari detektor hantaran panas ini

terletak pada kepekaannya relatif rendah (~ 10-8 g solute/mL gas pembawa).

Detektor lainnya memiliki kepekaan yang melempaui kepekaan TCD dengan

faktor sebesar 104 sanpai 107 g solute/mL gas pembawa. Kurang pekanya TCD

membatasi penggunaannya terhadap kolom kapiler karena sangat sedikit sampel

yang dapat ditampung oleh kolom tersebut. (Skoog, Douglas A. et.al., 1991).

2. Detektor Ionisasi Nyala (Flame Ionization Detector / FID)

Detektor ionisasi nyala merupakan detektor yang paling banyak digunakan

dan biasa diterapkan pada kromatografi gas. Nyala api FID dihasilkan oleh

pembakaran H2 dan udara nyala dikelilingi oleh silinder logam yang berfungsi

sebagai elektroda kolektor yang diberi tegangan listrik searah (DC). Elektroda

kolektor mengukur daya hantar listrik dari H2 murni yang menjadi garis dasar

(base line). Akan tetapi bila disertai masuknya uap komponen (bersama gas

pembawa dari kolom) ke dalam nyala H2 akan meninggikan daya hantar listrik

nyala. Arus yang ditimbulkan diteruskan dan diperkuat oleh elektrometer, dan

dicatat oleh rekorder. (Skoog, Douglas A. et.al., 1991).


50

Gambar 15 a. Flame Ionization Detector. (Miller, James M., 1975).

Gambar 15 b. Skema Sirkuit dari Flame Ionization Detector.


Ionisasi dari suatu senyawa karbon dalam suatu nyala api merupakan suatu

proses yang kurang dipahami, walaupun pernah ada pengamatan tentang

banyaknya ion yang diproduksi, dimana kira-kira sebanding dengan banyaknya

atom karbon yang berkurang dalam nyala api. Detektor ionisasi nyala bereaksi

terhadap banyaknya atom karbon per satuan waktu yang memasuki detektor, hal

tersebut merupakan suatu mass-sensitive dibandingkan dengan suatu alat yang

peka terhadap konsentrasi. Akibatnya, detektor ini mempunyai keuntungan yang

merubah laju alir fasa gerak memiliki sedikit efek terhadap tanggapan detektor.

(Skoog, Douglas A. et.al., 1991).

Golongan fungsional, seperti carbon, alkohol, halogen, dan amina,

memiliki hasil ion yang lebih sedikit atau tidak ada suatu nyala api sama sekali.

ANALISIS KOMPOSISI DAN SIFAT FISIKA GAS BUMI...

Documents

Transcript of ANALISIS KOMPOSISI DAN SIFAT FISIKA GAS BUMI...