02 separator gas-cair

SEPARATOR GAS-CAIR

Oleh© Heriyanto 2012

PENDAHULUAN

Fungsi

Separator Gas-Cair dipakai untuk memisahkan fluida cair gari gas.

Contoh aplikasi

PendahuluanPendahuluan

Proses pemisalahan (separation proses) merupakan proses untuk memisahkan campuran air-minyak-gas, atau minyak-gas.

Prinsip kerja: gaya gravitasi mengakibatkan cairan jatuh ke bawah, sedangkan uap bergerak ke atas pada laju desain minimum entrainment butiran cairan ke dalam uap

Alat untuk melangsungkan proses ini sering disebut juga Separator, KO (Knock-out) drum, Compressor Suction Drum atau Compressor Inlet D.

PRINSIPSeparator

Prinsip

Prinsip

Dua faktor umum yang menentukan pemisahan:

Fluida yang akan dipisahkan harus tidak larut.

Salah satu fluida harus lebih ringan dibanding yang lain.

Prinsip

Pemisahan gas dari cairan melalui dua tahap pemisahan

Memisahkan kabut cairan (liquid mist) dari fase gas. Memisahkan gas dalam bentuk busa dari fas ecair

Butiran kabut cairan akan memisah dari gas, Gas cukup lama berada dalam separator Aliran gas melalui separator cukup lambat sehingga

tidak ada turbulensi yang akan mencegah cairan terpisah dari gas.

Prinsip

Mist Butiran air sangat halus Terpisah dari gas pada tekanan 750 psig dan kecepatan

kurang dari 1 ft/s

Separator horisontal memberikan kemungkinan kecepatan lebih rendah dari 1 ft/s

Pengaruh tekanan gas sangat pentingContoh: Densitas 0,1 lb/cf pada 15 psig

2,25 lb/cf pada 750 psig

Prinsip

Gelembung gas akan pecah sekitar 30-60 detik.

Biasanya separator dirancang agar cairan “tinggal” berkisar antara 30 dan 60 detik (waktu tinggal, residence time)

Prinsip penting adalah coalescence (penggabungan atau penggumpalan) butiran air yang kecil menjadi butiran besar dan jatuh.

Prinsip

Prinsip

Prinsip

Faktor yang berpengaruh pada pemisahan Viskositas fluida Densitas fluida Tekanan dalam separator Suhu dalam separator Waktu tinggal , yang dipengaruhi oleh:

Laju fluida masuk Volume separator

Problem-1

a) Dua faktor yang mempengaruhi pemisahan fluida dalam separator adalah…………………………………………………………………………………………...................................................................................

b) Pemisahan gas berat dari cairan ringan memerlukan vessel yang lebih (besar/kecil) dibanding pemisahan gas ringan dari cairan berat.

TIPE SEPARATORSeparator Gas-Cair

TIPE SEPARATOR

Berdasar bentuk: Vertikal Horisontal Bola

Berdasar jumlah fasa: Separator 2 fasa

Keluarannya fasa gas dan cair (minyak dan air)

Separator 3 fasa

Keluarannya fasa gas, minyak, dan air

SEPARATOR HORISONTAL

SEPARATOR VERTIKAL

SEPARATOR

Komponen separator (API Spec. 12J, 1989)

Bagian pemisahan gas/cair primer dengan inlet divertor untuk memisahkan cairan dari gas.

Bagian pengendapan gravitasi, memberikan waktu yang cukup untuk “tinggal” sehingga terjadi pengendapan yang baik.

Mist Extractor pada keluaran gas untuk menangkap butiran cairan yang terbawa gas.

Pengendalian tekanan dan level cairan yang baik

Tidak ada aturan sederhana untuk pemilihan separator.

Kadang-kadang perlu dilakukan kajian ekonomi untuk keduanya.

Horizontal Separator Volume gas dan/atau cair yang besar Rasio gas –cair (GOR) dalam aliran nilainya sedang

hingga besar Berbusa Pemisahan 3 fasa

PEMILIHAN SEPARATOR

PEMILIHAN SEPARATOR

Vertical Separator Laju alir gas dan/atau cair kecil Rasio gas-cair (GOR) sangat tinggi atau ketika volume

gas total rendah. Tempat terbatas Kemudahan pengendalian level adalah diutamakan

Horisontal 2 Fase

Horisontal 2 Fase

Horisontal 2 Fase

Horisontal 3 Fase

Vertikal 2 Fase

Centrifugal Separator

Aliran dalam Separator

Aliran dalam Separator Tiga Fasa

Aliran dalam Separator

Aliran dalam Separator Tiga Fasa

Aliran dalam Separator

Perlengkapan Luar

Peralatan atau perlengkapan separator Liquid level control:

Agar cairan tidak terbawa aliran gas Agar gas tidak terbuang ke tangki Memberi cairan “tinggal” sejenak untuk membebaskan gas

Gelas duga Manometer Safety valve, rupture disk Man hole atau hand hole Pressure control Pentanahan (grounding)

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Deflector plate

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Weir

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Piranti sentrifugal

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Vortex breaker

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Demister Pad

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Coalescing Plates

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Straightening Vanes

Perlengkapan Dalam

Perlengkapan bagian dalam: Float Shield

Problem-2

a) Tiga piranti internal separator yang dipakai untuk menghilangkan cairan dari gas adalah ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

b) Fungsi vortex breaker adalah ……………………………………………………………

c) Aliran keluar dari 3-phase oil production separator adalah …………………………………………………………………………………………………………………………

BAGIAN UTAMA

Separator memiliki 4 daerah pemisahan Primary Section (A)

Mengumpulkan sebagian besar fluida yang masuk Pada daerah ini terdapat inlet port dan baffle untuk

membelokkan arah aliran fluida utama dari aliran gas

Gravity Settling Section (B) Memisahkan butiran cairan yang sangat kecil yang tak

terpisahkan di seksi A Prinsip utama adalah pengendap[an gravitasi, sehingga

tergantung perbedaan densitas gas dan cairan. Harus tidak ada turbulensi, sehingga dilengkapi dengan pelambat aliran

BAGIAN UTAMA

Separator memiliki 4 daerah pemisahan Mist Extraction Section (C)

Memisahkan sisa cairan yang berbentuk kabut.

Liquid Collecting Section (D) Menampung cairan yang bebas dari gas Pada daerah ini dipasang sight glass (gelas duga) untuk

melihat level cairan

Separator Vertikal

Kelebihan: Pengendalian level cairan tidak rumit Dapat menangani pasir dalam jumlah lebih besar Mudah dibersihkan, karena bagian bawah berbentui kerucut Mempunyai kapasitas surge yang besar

Kekurangan Lebih sulit merawat instrumen keselamatan yang terpasang di

atas Pemasangan keluaran gas lebih sulit Harga lebih mahal Membutuhkan diameter lebih besar untuk suatyu kapasitas gas

tertentu

Separator Horisontal

Kelebihan: Lebih murah dibanding separator vertikal Dapat menampung minyak mentah yang berbusa Mudah diangkut Lebih efisien dan ekonomis untuk memproses gas dalam jumlah

besar Diperlukan diameter lebih kecil untuk suatu kapasitas gas

tertentu

Kekurangan Lebih sulit membersihkan pasir di dalam separator Pemasangannya memerlukan ruangan lebih luas, kecuali

disusun bertingkat

Separator Bola

Kelebihan: Lebih murah dibanding separator vertikal dan horisontal Lebih mudah dibersihkan dibanding separator vertikal

Kekurangan Pengendalian level paling sulit

Problem-3

ALiran cair dari 3-phase wellhead separator adalah 1440 m3/d (8640 b/d) minyak mentah (crude oil) dan 720 m3/d (4320 b/d) air garam. Volume cairan total vessel hendaknya……………………………………..

PENGENDALIAN SEPARATOROperasai Separator

Pengendalian Separator 3 Fasa

Pengendalian Separator 3 Fasa

Pengendalian Separator 3 Fasa

Problem-4

Dalam 3 Phase Separator, volume relatif air dan minyak diubah oleh………………………………..

STARTUP DAN SHUTDOWNOperasi Separator

Prinsip

Problem-5

Sebutkan urutan startup yang baik

………………… (a) Open process inlet valve

………………… (b) Open separator liquid outlet valve

………………… (c) Set pressure controller at 75% of

normal control range.

………………… (d) Deactivate low level shutdown device

Problem-6

Sebutkan urutan shutdown yang baik

………………… (a) Drain liquid

………………… (b) Depressure

………………… (c) Close inlet valve

PENGECEKAN RUTINOperasi Separator

PEMELIHARAN

1) Inspeksi secara periodik, baik bejana maupun pipa-pipanya terhadap korosi, scale dan parafin

2) Pemasangan alat keselamatan, semua dihubungkan secara langsung dengan bejana tanpa perantara. Dalam pemasangan safety valve harus diarahkan ke penjaga agar mudah didengar

3) Pemasangan safety head langsung pada bejana. Lubang harus terbuka dan tidak boleh ada hambatan. Untuk separator horisontal arahnya tegak lurus badan, sedang untuk separator vertikal arahnya sejajar dengan badan.

PEMELIHARAN

4) Benda-benda yang biasa mengendap pada mist extractor misalnya scale dan parafin, berakibat mengurangi efisiensinya.

5) Kalau fluida dari sumur bersifat korosigf, maka harus diadakan inspeksi visual secara periodik, meliputi bagian luar pada sambungan yang memungkinkan kebocoran.

6) Setiap 6 bulan sekali man hole dibuka untuk mengecek dan membersihkan dari scale dan parafin.

7) Endapan pasir dan lumpur biasanya mengendap di bagian bawah. Harus sering di-drain.

TROUBLESHOOTINGOperasi Separator

Troubleshooting

Apakah instrumen ini bekerja baik? Pressure gauge Control valve positions Controller output pressure Gauge glasses Flowmeters

Temukan sumber masalah sebelum melakukan koreksi.

Troubleshooting

Gaugae glass adalah piranti penting dalam separator.

Satu di antara piranti yang mudah tersumbat oleh kotoran sehingga membuat salah pembacaan level.

Gauge glass hendaknya dibersihkan dengan sikat atau cairan kimia.

Gauge valve hendaknya sering di buka untuk membuang cairan agar kotoran tidak menumpuk.

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

1. Laju gas masuk terlalu besar

Periksa laju alir gas dan kembalikan sesuai rancangan awal.

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

2. Level cairan terlalu tinggi sehingga mengurangi ruang gas

Periksa level cairan. Kembalikan level ke titik rancangan

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

3. Coalescing plate, mist pad atau centrifugal device tersumbat

a) Periksa suhu dan tekanan untuk menentukan pembentukan hidrat. Turunkan tekanan untuk melelehkan hidrat.

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

3. Coalescing plate, mist pad atau centrifugal device tersumbat

b) Ukur pressure drop melintas piranti tersebut. Seharusnya kurang dari 15 kPa (2 psi). Jika nol, pad mungkin berlubang atau lepas dari dudukan.

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

3. Coalescing plate, mist pad atau centrifugal device tersumbat

Pengukuran pressure drop dilakukan pada laju gas rancangan. Pressure drop tinggi, menunjukkan penyumbatan. Periksa dan bersihkan jika diperlukan.

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

4. Cairan terlalu bergolak

Pasang horizontal baffles

5. Tekanan operasi di bawah rancangan

Periksa tekanan dan naikkan ke nilai rancangan; atau

Laju alir gas lebih rendah sehingga mengurangi tekanan

Troubleshooting

LIQUID CARRYOVER IN OUTLET GAS STREAM

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

6. Densitas cairan di bawah rancangan

Periksa densitas cairan.

Laju alir gas mampu mengurangi densitas cairan.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

1. Pelampung tercelup semua ke dalam cairan. Controller output memiliki tekanan output pada laju tinggi (100 kPa/15 psig)

a) Bersihkan gauge glass agar pembacaan akurat.

b) Jika tempat pelampung berada di luar, buang cairan untuk meyakinkan tidak sumbatan.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

1. Pelampung tercelup semua ke dalam cairan. Controller output memiliki tekanan output pada laju tinggi (100 kPa/15 psig)

c) Jika gauge glass dan tempat pelampung bersih, periksa apakah pelampung tertutup cairan.

d) Buang cairan dari vessel secukupnya sehingga ½ pelampung tercelup.

e) Level controller perlu diservis.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

2. Level cairan di bawah pelampung. Controller memiliki tekanan output kinstan pada laju rendah (20 kPa/3 psig).

CATATAN Level Controller tidak akan

bekerja jika level cairan di atas atau di bawah pelampung. Pelampung harus tercelup sebagian.

a) Lakukan sesuai butir (a) dan (b) sebelumnya.

b) Tutup valve dalam pipa keluaran cairan untuk menaikkan level sampai pelampuang ½ tercelup.

c) Level controller dalam pelayanan (in service)

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

3. Aliran cairan berubah a) Jika level controller tidak memiliki reset (integral), setpoint hendaknya diubah tiap kali laju alir berubah.

b) Jika level controller memiliki reset, dapat diatur secara hati-hati perubahan dalam laju alir.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

4. Cairan masuk vessel dalam bentuk slug (terputus-putus). Level controller tidak cukup cepat bereaksi untuk mengeluarkan cairan.

a) Setpoint pada level controller diturunkan.

b) Penyetelan proportional band diturunkan.

c) Dalam kasus yang sama pemasangan valve positioner dapat membantu mempercepat level control valve

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

5. Golakan cairan menyebabkan gerakan pelampung.

Pasang pelindung pelampung atau pindahkan pelampung ke luar vessel.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

6. Level control valve tidak bekerja baik.

a) Periksa aksi valve untuk melihat apakah valve tertutup ketika harusnya terbuka.

b) Buat gerakan stroke valve membuka dan menutup untuk mengetahui apakah pegas terlalu keras atau terlalu lembek, dan adakah sesuatu yang menahan valve plug.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

6. Level control valve tidak bekerja baik.

c) Periksa laju alir cairan keluar ketika valve terbuka penuh, untuk melihat ada tidaknya hambatan aliran dalam pipa.

d) Atur udara instrumen untuk menutup valve. Jika tetap terdapat aliran, plug atau seat perlu diganti.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

6. Level control valve tidak bekerja baik.

e) Periksa untuk hembusan udara melalui rumah diafragma untuk mengetahui kebocoran diafragma.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

7. Level controller tidak merespon perubahan dalam level.

(a) Pelampung tidak berfungsi

(b) Lengan pelampung terputus

(c) Pipa torsi rusak

a) Level controller memiliki tekanan ouput tinggi pada level tinggi (bisanya 100 kPa/15 psig)

b) Perbaiki controller.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

8. Pelampung dalam antarmuka air-minyak sepenuhnya tercelup dalam emulsi.

a) Periksa emulsi dalam vessel dengan membuang melalui pipa yang dihubungkan dengan vessel dekat pelampung

b) Buang emulsi dari vessel jika ada.

Troubleshooting

INABILITY TO HOLD CONSTANT LIQUID LEVEL

PENYEBAB PROSEDUR TROUBLESHOOTING

9. Densitas minyak berubah sehingga pelampung tidak merespon perubahan level

a) Periksa densitas minyak

b) Jika berbeda dengan rancangan, konsultasikan dengan pemasok level control untuk mendapatkan pelampung baru.

Troubleshooting

PROBLEM

1. Sebutkan tiga hal yang menyebabkan cairan terbawa aliran gas keluar.

(a) ………………………………………………………

(b) ………………………………………………………

(c) ………………………………………………………

Troubleshooting

PROBLEM

2. Sebutkan lima hal yang menyebabkan ketidakmampuan mempertahankan level cairan konstan.(a) ………………………………………………………(b) ………………………………………………………(c) ………………………………………………………(d) ………………………………………………………(e) ………………………………………………………