Teknologi FLNG – Part 2 (Cargo Containment System, Offloading, Mooring, dan Topside Facilities)

Posted: September 5, 2011 in Marine, Oil & Gas
Tag:, , , , , , ,

Cargo Containment System (Sistem Pemilihan Berdasarkan IMO LNG Tank Types)

Berdasarkan Klasifikasi IMO diatas untuk tipe tangki LNG, ada tiga tipe tangki kandidat utama yang akan bersaing untuk digunakan oleh para desainer FLNG yaitu :

  1. SPB (Self Prismatic Type B)/ Kategori Independent Self Supporting Tank Type B
  2. Moss/ Kategori Independent Self Supporting Tank Type B
  3. Membrane (GTT MKIII/ NO 96)/ Kategori Non-Self Supporting Tank

Track Record Tipe Tangki LNG
Berdasarkan data tahun 2009 dari populasi sebanyak 335 kapal LNG, persentase pemakaian tangki LNG dari setiap tipe yang ada adalah sebagai berikut:

  1. Kapal dengan tank type Membrane (GT96 & Mark III) adalah sebanyak 57%
  2. Kapal dengan tank type Moss adalah sebanyak 36%
  3. Kapald dengan menggunakan type tangki lain-lain adalah sebanyak 7%, antara lain kapal dengan dengan tangki SPB sebanyak 2 kapal (88.000m3) dengan rute perairan Alaska dan berkelas NK.

Tipe Tangki Membrane (NO. 96)
Tangki membrane terdiri suatu lapisan metal (primary barrier), lapisan insulasi, suatu lapisan liquid-proof, dan suatu lapisan insulasi lainnya. Beberapa lapisan ini kemudian ditempelkan ke dinding tangki pada suatu frame yang telah terpasang.

Pada desain tangki tipe Membrane NO.96, primary dan secondary barrier adalah terbuat dari bahan Invar, suatu material yang terdiri dari alloy material 36% nickel steel, dan memiliki ketebalan 0.7mm.Tidak seperti regular steel, invar merupakan bahan yang sulit berkontraksi akibat suhu yang sangat rendah. Lapisan insulasi terbuat dari bahan plywood yang mengandung perlite, suatu bahan yang mengandung glass (seperti kaca).

Bagan Konstruksi Tangki Membrane NO 96

Tipe Tangki Membrane (Mark III)

Pada tangki LNG tipe Membrane (Mark III), sistem terdiri dari tumpukan foam panel yang di cover dengan material bernama triplex dan dan lapisan stainless steel (membrane). Primary membrane terbuat dari bahan SUS 304L, tebal 1.2mm, dan berbentuk corrugated untuk menyerap kontraksi termal. Secondary barrier terbuat dari bahan bernama triplex. Sistem membrane dibangun diatas permukaan yang telah diberi guide dan penyangga.

Bagan Konstruksi Tangki Membrane Type Mark III


Tipe Tangki Moss


Pada tangki cargo LNG tipe Moss, tangki di-install di main hull kapal. Cargo tank terbuat dari bahan aluminum alloy dan terpisah (independent) dari badan kapal (hull), disangga (supported) dengan steel cylinder (bernama skirt) diseputar lingkar equator dari tangki. Di dalam palkah (hold space) dibawah tangki, dipasang sebuah drip tray yang berfungsi sebagai secondary barrier apabila terjadi kebocoran LNG. Penempatannya tepat dibawah (south pole) dari sphere tangki.

Insulasi yang menutupi seluruh permukaan luar sphere tank memiliki alur-alur (channel) bagi fluida pada saat terjadi kebocoran untuk dapat mengalir ke drip tray. Tangki tipe MOSS merupakan salah satu self- supporting tangki pertama yang diaplikasikan di laut.


Bagan Konstruksi Tangki Tipe Moss

Tangki Tipe SPB

Tipe tangki kedua setelah MOSS yang merupakan self-supporting tank (independent) adalah Self-supporting Prismatic Shape IMO Type-B, atau sering disingkat SPB Tank.Tangki jenis ini merupakan penemuan teknologi dari Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI), salah satu grup industri berat dan galangan kapal terbesar di Jepang.

Tangki SPB merupakan tangki independen yang bentuknya mengikuti badan kapal (hull shape).Bentuk konstruksinya sederhana (framing internal di dalam tangki), mengingatkan kita pada bentuk konstruksi lambung kapal tanker single hull dimasa silam.Material untuk kontruksi yang digunakan dapat berupa aluminum atau stainless steel 304, namun kapal existing yang ada menggunakan baru menggunakan bahan aluminum.

Tangki SPB dipasang dalam palkah dari sebuah kapal double hull dan keseluruhan permukaannya diinsulasi menggunakan material polyurethane foam yang juga berfungsi menyediakan alur-alur fluida jika terjadi kebocoran cargo, agar dapat mengalir ke drip tray dibagian bawah tangki.

Bagan Konstruksi Tangki SPB

Summary LNG Containtment System

Particular Tank Containtment System

Beban Sloshing
Pada saat loading cargo ke dalam tangki, operasi pengisian sebagian (partially filled tank) dapat menyebabkan timbulnya resiko kerusakan tangki karena adanya gelombang fluida di dalam tangki, atau biasa disebut sloshing effect.


Untuk mengantisipasi kerusakan struktur akibat sloshing, pada fase desain sebuah kapal LNG ataupun FLNG, Ship motion dan sloshing analysis merupakan konfigurasi tak terpisah yang harus dipertimbangkan. Ship motion menimbulkan fluid motion dan fluid motion akan mempengaruhi ship motion.

Perbandingan Reliabilitas Setiap Tipe Tangki – Terhadap Sloshing

Perbandingan Containtment System




Kemampuan Galangan Asia Pemegang Licensor Containtment System


Pemilihan Cargo Containtment System untuk proyek FLNG adalah tergantung pada kondisi spesifik:

  1. Lokasi Operasi (Site specific condition)
  2. Skala Produksi dan Komposisi Gas (pertimbangan kebutuhan deck area)
  3. Product Storage (Ukuran kapal)

Pemilihan Sistem Offloading
Sistem offloading LNG merupakan suatu tantangan tersendiri dalam operasi FLNG dan membutuhkan kajian teknologi yang tinggi.Sistem offloading sensitive tergantung pada konfigurasi peralatan, ukuran FLNG, ukuran kapal tanker transporter, dan kondisi actual met-ocean.

Sistem transfer LNG dengan cara tandem membutuhkan flexible pipes dan hoses dimana secara teknologi hanya memiliki pengalaman terbatas untuk fluida cryogenics.


Sistem Mooring
Mooring System untuk FLNG bisa mengadopsi beberapa system yang lazim digunakan di FPSO.Beberapa system tersebut diantaranya adalah Single Point Mooring dan Spread Mooring System. Single Point Mooring sendiri dapat berupa internal turret atau external turret, tergantung pada kebutuhan operasi.

Mooring System dengan menggunakan Turret memiliki keuntungan karena kapal dapat bertahan dari terpaan gelombang dan cuaca (weather vane), digunakan sebagai support mooring dan riser line. Penggunaanya lazim membutuhkan verifikasi fatique analysis terhadap interface lambung kapal dan turret.

Topside

Pada desain FLNG, kilang gas liquefaction yang akan di install diatas geladak berukuran besar dan kompleks, tetapi itu semua harus cukup ditempatkan diatas deck kapal dengan ruang yang terbatas. Hal ini dapat menimbulkan resiko adanya kebocoran gas ke dalam ruang-ruang tertutup (confined space)

Minimnya pengalaman proses liquefaction yang pernah dibuat diatas floating unit dan pengaruh olah gerak kapal, menimbulkan ketidakpastian pada beberapa teknologi yang akan digunakan. Pengaruh gelombang air laut pada keseluruhan peralatan proses dan permesinan pada hal ini harus benar-benar diperhitungkan, sehingga tindakan penangulangan yang diperlukan dapat dimasukkan kedalam desain sejak awal.

Tipikal Alur Proses FLNG

Topside Plant Layout
Di kilang LNG darat, faktor keselamatan plant dapat dijaga dengan memberikan ruang yang cukup diantara peralatan yang ada. Biasanya dengan luas kilang lebih dari 1 km2, hal ini dapat dilakukan dengan baik. Sedangkan pada kasus FLNG, karena ruang yang terbatas berkisar pada panjang kapal 300 sampai 500m dan lebar 60 sampai 70m, faktor keselamatan plant harus dilakukan dengan berbagai metode mitigasi. Dengan demikian, topside plant layout pada suatu FLNG merupakan suatu hal yang kritikal dari sisi keselamatan terhadap berbagai unit proses yang ada, sehingga plant layout harus sudah difinalisasi secara bersamaan dengan rekomendasi safety risk assessment.


Proses Liquefaction di FLNG

Pemilihan proses LNG liquefaction yang akan digunakan di FLNG dapat bergantung pada kondisi spesifik proyek diantaranya:

  1. Kondisi spesifik site dan ukuran kapal (karena kedua akan mempengaruhi ship motion)
  2. Produksi dan dan komposisi gas yang akan di eksploitasi (untuk menentukan ukuran deck kapal yang diperlukan)
  3. Memilih system liquefaction yang telah terbukti, apabila pemilihan jatuh pada sistem proses yang belum terbukti, maka diperlukan perhitungan, analisa, dan simulasi secara detail selama proses FEED dan pertimbangan faktor safety, reliability, dan ekonomi.

Heat Exchangers
Untuk pemilihan main heat exchanger, dikenal ada beberapa type exchanger yang dapat digunakan untuk FLNG, diantaranya adalah Spool Wound Heat Exchanger (SWHE) dan Plate-Fin Heat Exchanger (PFHE). Pemilihan diantara keduanya harus reliable, kuat, dan sesuai dengan cryogenic system.

C3 Pre-Cooled MR Process (APCI)

Sistem APCI merupakan salah satu sistem liquefaction yang dominan dan banyak dipakai di kilang LNG onshore. Sistem ini memiliki inventori propane yang cukup besar untuk proses pre-cooling, dapat diaplikasikan pada kilang besar berkapasitas sekitar 5 MTPA dan memiliki efisiensi thermal yang sangat baik.

Proses Cascade

Proses ini menggunakan tiga refrigerant dan memakai heat exchanger serta compressor dalam jumlah banyak. Proses optimized cascade juga memiliki inventori propane.


Proses ini terdiri dari tiga mixed refrigerant cascade yang dikembangkan oleh Linde dan Statoil. Digunakan pada proyek LNG Snohvit milik Statoil, sistem MFC menggunakan design keseluruhan berpenggerak listrik (electric drive), namun dapat juga didesain untuk sistem berpenggerak turbin.

SMR Process (Black &Veatch : PRICO)

Proses SMR menggunakan plate-fin exchangers dan diketahui memiliki sensitivitas yang rendah terhadap gerakan.Dari sudut efisiensi thermal, sistem ini menghasilkan efisiensi output yang lebih rendah bila dibandingkan dengan sistem C3-MR dan DMR cycles.

Proses terdiri dari one cycle of mixed refrigerant, dimana refrigerant terdiri dari campuran methane, ethane, propane, butane, dan nitrogen, dll. Main exchanger yang dipakai palam proses terbuat dari material Brazed Aluminum Heat Exchanger (BAHX) di dalam suatu cold boxes, membuat proses ini menjadi sederhana dan ringkas, sehingga banyak dipakai pada beberapa studi mengenai FLNG dan sangat cocok untuk digunakan pada proyek FLNG kelas menengah berkapasitas 0,5 – 1,5 MTPA.

Proses Dual Mix Refrigerant (DMR)

Sistem diatas menggunakan heat exchangers, masing-masing pada proses pre-cooling dan liquefaction. Keuntungan dari teknologi mix refrigerant ini adalah kapasitas yang besar dan efisiensi yang tinggi per train. Namun demikian, salah satu kerugian pada proses ini adalah besarnya keberadaan flammable refrigerant di dalam kilang. Keberadaan ini membutuhkan storage yang besar dan jumlah peralatan yang lebih banyak untuk menangani refrigerant (seperti separators, manifolds, instrument, dan control system untuk pengaturan komposisi dan jumlah refrigerant di dalam sistem, dll).

Sistem DMR sangat cocok untuk digunakan pada FLNG project dengan kapasitas besar lebih dari 3 MTPA.

Dual N2 Expander Process (Linde : cLNG)
Siklus ekspansi N2 adalah beragam proses yang berdasar pada pengunaan nitrogen sebagai refrigerant untuk mencairkan natural gas. Ini merupakan proses alternative yang lebih aman, tetapi memiliki efesiensi thermal yang lebih rendah dibandingkan dengan sistem siklus mix refrigerant.

Proses ini cocok untuk kapasitas kilang LNG kecil berkisar pada 0.5 – 1 MTPA per train, memiliki sifat insensitive terhadap kemungkinan olah gerak kapal karena refrigerant yang dipakai adalah bersifat gas, sederhana, dan sangat handal dari sudut operasional.

Sistem Dual N2 Expander membutuhkan ragam peralatan yang lebih terbatas dan hanya membutuhkan spacing antar peralatan yang minimal.


Kesimpulan
Proyek FLNG akan direalisasikan dalam waktu dekat dan manajemen integritas life-cycle merupakan faktor yang penting di dalam pengembangan proyek FLNG. Praktek penanganan terhadap isu-isu dari mitigasi resiko pada FLNG dapat dicapai dengan menggunakan benchmarking terhadap yang hal-hal yang telah berlaku di operasi FPSO atau LNG Carrier.

  1. Pengalaman dan keahlian yang dimiliki dari berbagai classification societies dapat dimanfaatkan untuk suksesnya realisasi proyek FLNG.
  2. Masih ada beberapa isu penting yang membutuhkan verifikasi lebih lanjut, diantaranya adalah pemilihan sistem cargo containtment dan topside arrangement.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s