Separator

 

    Separator adalah alat separasi minyak dan gas bumi yang menggunakan prinsip kerja separasi flash pada tekanan dan temperature tetap.produksi produksi dari sumur minyak di separator vertical sedangkan di sumur gas proses menggunakan separator horizontal memiliki daerah pemisahaan yang lebih luas dan panjang di bandingkan separator vertical.

            Pemisahaan minyak dan gas di stasiun pengumpul dilakukan dengan tabung bertekanaan dan bertemperatur tertentu yang berfungsi untuk memisahkan fase gas dan minyak secara optimum

            Fungsi utama separator

1.      Memisahkan fase pertama cairan hidrokarbon dan air bebasnya dari gas atau cairan, tergantung mana yang lebih dominan

2.      Melakukan usaha lanjutan dari pemisahaan fase pertama dengan mengendapkan sebagian besar dari butiran-butiran cairan yang ikut ke dalm gas

3.      Mengeluarkan gas maupun cairan yang telah dipisahkan dari separator secara terpisah dan meyakinkan bahwa tidak terjadi proses balik dari salah satu arah ke arah yang lain

1.      Prinsip separator

            Tiga prinsip yang digunakan untuk proses pemisahaan secara fisika pada gas, liquid atau solid material adalah momentum, pengendapan gravitasi, dan penggabungan, setiap separator dapat menggunakan satu atau lebih dari prinsip-prinsip ini,tetapi fase fluida harus “larut” dan memiliki density yang berbeda agar pemisahaan dapat terjadi

A. Momentum/Tumbukan

            Dua fluida dengan density yang berbeda akan memiliki momentum yang berbeda pula.jika dua fase aliran berubah arah yang taja, maka aliraan yang mempunyai momentum lebih besar tidak akan memberiakan partikel-partikel yang lebih berat untuk berubah secepat mungkin seperti partikel ringan, sehingga hal ini yang menyebabkan pemisahaan terjadi.

B. Pengendapan Gravitasi

Tetesan-tetesan air keluar dari fase gas jika gaya gravitasi yang bekerja pada tetesan, lebih besar daripada drag force dari gas yang mengalir di sekitar tetesan.

C. Penggabungan/Coalescing

            Tetesan-tetesan yang sangat kecil seperti fog atau mist tidak dapat dipisahkan secara sederhana oleh gravitasi tetesan ini dapat digabungkan dengan membentuk tetesan lebih besar sehingga dapat dipisahkan dalm proses gravitasi. Coalescing dervice dalam separator memaksa aliran gas untuk mengikuti alur yang berliku-liku. Wire mesh screens, vane element, dan filter cartridges.

2.       Klasifikasi separator

Tiga atau dua cara untuk mengklasifikasikan separator

·         Berdasarkan posisi

·         Berdasarkan jumlah cairan

3.      Berdasarkan Posisi atau Bentuk Separator

a. Vertical Separator

Vertical separator seperti yang di tunjukan gambar di atas, biasanya di pilih jika rasio gas-cair lebih tinggi atau volume total gas rendah Dalam Vertical Separator, fluida memasuki kapal mencolok mengalihkan membingunkan yang memulai pemisahan primer. Liquid di hapus oleh penyekat inlet jatuh ke bagian bawah kapal. gas bergerak ke atas, biasanya melewati mist extractor untuk menghilangkan kandungan air yang terjebak, dan kemudian gas kering mengalir keluar.kandungan air yang sudah dipisahkan melalui mist extractor bergabung menjadi tetesan yang lebih besar yang kemudian jatuh ke resevoir bagian bawah vessel. Mist extractor secara signifikan dapat mengurangi kebutuhan kebutuhan dari diameter vessel  

Separator Vertical

b. Separator Horizontal

            horizontal separator adalah yang paling efesien dimana volume total liquid dan sejumlah besar terlarut gas terlarut bersama dengan liquid. Permukaan area yang lebih besar pada liquid menyediakan kondisi yang optimal untuk melepaskan gas yang terjebak.

            Dalam horizontal separator, seperti gambar di bawah ini yang telah dipisahkan dari gas bergerak sepanjang bagian bawah dari vessel ke liquid outlet Gas dan liquid menepati utempat yang proporsional di dalam vessel. Dalam double vessel separator, liquid mengalir melalui pipa ke resevoir bagian bawah

Separator Horizontal

C. Separator Spherical

            Separator ini digunakan untuk service tekanan tinggi di mana diinginkan ukuran yang kompak dan volume liquid yang kecil.

Separator Spherical

Fator-faktor yang di pertimbangkan untuk Spherical Separator adalah:

·         Compactness

·         Kapasitas terbatas untuk liquid

·         Minimal thickness untuk tekanan yang diberikan

4.      Berdasarkan Jumlah Cairan (Fase) di kapal

a) Separator 2 Fasa

Separator dua fasa, memisahkan fluida dormasi menjadi cairan dan gas, gas keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah

Separator 2 Fasa

      b) Separator 3 Fasa

           Separator tiga fasa, memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air  dari bawah.

Separator 3 Fasa

5.      Fungsi Utama Dari Separator Minyak Dan Gas

            Memisahkan fase pertama cairan hidrokarbon dan air bebasnya dari gas atau cairan, tergantung mana yang lebih dominan.Melakukan usaha lanjutan dari pemisahan fase pertama dengan mengendapkan sebagian besar dari butiran-butiran cairan yang ikut di dalam aliran gas.Mengeluarkan gas maupun cairan yang telah dipisahkan dari separator secara terpisah dan meyakinkan bahwa tidak terjadi proses balik dari salah satu arah ke arah yang lainnya.

6.      Prinsip Pemisahan

Fluida yang mengalir dari sumur bisa terdiri dari gas, minyak, air dan padatan lainnya. Pada saat fluida mengalir mencapai permukaan, dimana tekanan lebih rendah dibandingkan dengan tekanan reservoir, kapasitas melarutkan gas akan menurun sehingga akan terpisah dari minyak.

                                   Komponen yang masuk separator

Pemisahan tergantung dari efek gravitasi untuk memisahkan cairan. Supaya terjadi proses pemisahan, maka cairan tidak dapat melarutkan satu dengan lainnya, juga salah satu fluida lebih ringan dari yang lain. Sebagai contoh, hasil distilasi seperti minyak, kerosen dan minyak mentah tidak akan terpisah bila ditempatkan pada suatu wadah, karena mempunyai kecenderungan melarutkan satu sama lainnya.

Pada dasarnya pemisahan separator, tergantung pada gaya gravitasi untuk memisahkan fluida, yaitu dengan mengandalkan perbedaan densitas dari fluida. Gas jauh lebih ringan dibandingkan dengan minyak, sehingga didalam separator akan terpisah dalam waktu yang sangat singkat. Sementara minyak  dengan berat kira-kira ¾ dari berat air, memerlukan waktu sekitar 40 sampai 70 detik untuk melakukan pemisahan.

Perbedaan densitas antara minyak dan gas akan menentukan laju alir maksimum cairan dalam separator.Pemisahan gas dengan minyak dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Pemisahaan Gas Dan Minyak Secara Gravitasi

Mist adalah titik air yang sangat halus, akan terpisah dari gas pada tekanan 750 Psig, pada kecepatan gas kurang dari 1 ft/detik

Separator horizontal akan memberikan kemungkinan kecepatan lebih rendah dari 1 ft/detik.

Pengaruh tekanan terhadap gas dan cairan adalah sangat penting. Misalnya gas dengan densitas 2,25 lb/cuft pada tekanan 750 Psig, jika tekanannya diturunkan menjadi 15 Psig, maka densitasnya kira-kira 0,1 lb/cuft.

Dengan rendahnya densitas, titik air akan terkondensasi dan jatuh jauh lebih cepat, karena terjadinya perbedaan densitas yang sangat besar sekali.

Gelembung-gelembung gas akan pecah berkisar antara 30 sampai 60 detik. Dengan demikian, biasanya separator didesain agar cairan berhenti berkisar antara 30 sampai 60 detik didalam separator. Lama waktu pendiaman cairan didalam separator sering disebut residence time (RT), yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

                                    RT = V/Q

            dimana :          V         = volume separator

                                    Q         = flow rate

Sebagai contoh, sebuah separator mempunyai volume 30 m³ dan flow Rate fluida yang masuk separator 30 m³/menit, dari hasil perhitungan akan diperoleh waktu residen  selama 1 menit.

Lihat gambar 3.9

   Separator Residence Time

    Telah dijelaskan sebelumnya, bahwa flow rate dan tekanan akan mempengaruhi efek pemisahan fluida. Faktor lain yang harus dipertimbangkan adalah temperatur. Umumnya dengan turunnya temperatur operasi, akan meningkatkanperolehan cairan didalam reservoir bila sebagai gas kondensat.

Dengan menurunkan tekanan pada fluida, pemisahan model flash akan terjadi.

Fluktuasi tekanan pada sistem pemisahan paling sering terjadi. Apabila terjadi tekanan abnormal, akan meningkatkan kecepatan fluida yang melalui separator. Kondisi ini akan menyebabkan terbawanya cairan kedalam aliran gas.

Salah satu prinsip pemisahan fluida yang terpenting adalah coalescence (penggabungan/penggumpalan), yang artinya penggabungan titik-titik air yang kecil sehingga menjadi besar dan jatuh karena terjadi perbedaan gravity sebagai cairan. Beberapa peralatan bagian dalam separator, seperti deflector

plate, straightening vanes, dan bahkan dinding separator dapata berfungsi sebagai tempat pengembunan titik-titik air tersebut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemisahan fluida adalah :

1.      Viskositas fluida

2.      Densitas minyak dan air

3.      Tekanan pada separator

4.      Waktu (retention time, dari saat fluida masuk ke separator sampai fluida keluar)

5.      Komposisi dari hydrocarbon (C1 - C7)

6.      Temperatur

7.      Luas penampang dari separator

8.      Peralatan Separator

•  Peralataan Bagian Dalam

Separator didesain dengan berbagai jenis peralatan dalam (internal fitting), untuk meningkatkan efisiensi pemisahan fluida formasi.

a.        Deflector Plate

            Fungsinya adalah  menyerap impact yang datang akibat kecepatan fluida yang masuk ke separator dan mempercepat proses terpisahnya gas dan cairan. Juga berfungsi untuk memperlambat aliran arus yang masuk ke separator.

Deflector Plate

b.        Weir

Weir adalah dinding yang dipasang tegak lurus didalam peralatan. Peralatan ini mempunyai fungsi untuk menahan cairan didalam separator sehingga membantu meningkatkan residence time dari cairan. Cairan harus dapat melewati dinding weir sebelum meninggalkan katup outlet. Weir juga digunakan untuk membentuk wadah didalam separator, seperti tampak pada gambar 3.11

Weir

c.         Centrifugal Device

Peralatan ini umumnya digunakan pada separator vertikal. Alat ini akan membentuk aliran yang berputar pada saat memasuki separator. Gaya centrifugal akan menyebabkan cairan yang berat akan bergerak/terlempar kearah dinding dan elemen ringan / gas akan bergerak ke atas melalui bagian tengah peralatan seperti terlihat pada gambar 3.12

                                                            Centrifugal Device

d.        Vortex Breaker

Meskipun peralatannya rumit, tidak mungkin untuk memisahkan semua gas dari dalam minyak. Beberapa bentuk pengadukan pada permukaan minyak akan menghasilkan lebih banyak gas. Vortex breaker seperti terlihat pada gambar 3.13 dipasang pada bagian pengeluaran minyak untuk mencegah terjadinya pusaran minyak yang dapat menyebabkan terlepasnya gas dari minyak pada saat meninggalkan separator.

e.         Mist (Demister Pad)

Gas yang terlepas dari minyak masih mengandung titik-titik minyak yang akana menggumpal dan jatuh bila ukurannya sudah lebih besar. Demister pad yang memegang peranan penting pada masalah ini. Demister pad terbuat dari rajutan kawat halus dengan bentuk frame tertentu, yang menyebab kan arah aliran gas berubah secara kontinyu. Hal ini menyebabkan terjadinya efek pembentukan titik-titik cairan yang cukup besar, dan akan jatuh ke bawah yang selanjutnya bersatu dengan cairan lainnya.

                                                                   Demister Pad         

f.         Coalescing Plates

Terdapat berbagai jenis peralatan coalescing (penggumpal), tapi yang paling umum digunakan adalah coalescing plate. Plat ini dipasang pada alur aliran fluida, sehingga dapat memecah campuran minyak-air. Fluida didesak untuk mengalir dengan arah aliran yang berubah. Hal ini menyebabkan butiran-butiran air bersatu dan jatuh ke dasar separator. Prinsip yang sama digunakan untuk memisahkan butiran minyak dalam aliran gas, yang jenisnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Coalescing Plates

g.        Straightening vanes

Biasanya terdapat pada horizontal separator untuk menghilangkan aliran gas yang turbulen setelah dipisahkan dari inlet deflector, seperti terlihat pada gambar dibawah ini

Straightening vanes

h.        Float Shield

Internal float digunakan untuk mengontrol level cairan. Adanya agitasi/pengadukan permukaan cairan atau akibat jatuhnya titik-titik cairan yang besar pada float/pelampung akan mengganggu sistem pengontrolanpermukaan. Meskipun float shield dipasang untuk menutupi float, tetapi masih terdapat cairan yang masuk, sehingga pengontrolan masih dapat berjalan sebagaimana mestinya.

Float Shield

•  Peralatan Separator Bagian Luar

            Berdasarkan fungsinya, peralatan separator di klasifikasikan menjadi tiga items:

a) Alat Pengukur

  -  Pressure gauge

            Digunakan untuk mengukur tekanan separator

Pressure Gauge

-    Sight Glass

                  Untuk menunjukan level cairan yang ada di separator

Sight Glass

b) Control Device

·         Level control

        Mengatur agar permukaan cairan selalu stabil.Agar cairan tidak terikut ke out let gas Agar gas tidak terikut ke tanki dan Memberi kesempatan cairan untuk membebaskan gas

Level Controler

·         Pressure Controller

Ø  Untuk menjaga agar tekanan sesuai pada settingnya

Ø  Untuk mengatur besar kecilnya tekanan pada separator

            Bila perangkat kontrol tidak dapat bekerja dengan baik akan terjadi kondisi abnormal, seperti Tingkat tinggi(LH), Tingkat rendah(LL), Tekanan Tinggi(PH),Tekanan Rendah(PL), untuk memberikan sinyal untuk operator tentang kondisi abnormal yang terjadi, separator harus dilengkapi dengan alarm sehingga operator dapat bekerja dengan cepat untuk memeperbaiki keadaan kembali jadi normal

9.      Shotdown Sistem

•  Peralatan Shotdown Sistem

 - Swicth

            Jenis-jenis switch yang digunakan dalam sistem shutdown separator

a) Level switch

         Level switch berfungsi agar level cairan didalam separator tidak berubah terlalu tinggi/rendah. Level Switch berfungsi bila control valve gagal mengontrol tinggi rendah cairan. Di lapangan terdapat dua jenis Level Switch,ada

   - Level Switch High

                        Level Switch High digunakan untuk mendeteksi / mencegah terjadinya high level

  -  Low Switch low

                  Low Switch low digunakan untuk mendeteks / mencegah terjadinya low level

b) Pressure Switch

           Pressure Switch adalah pengaman agar tekanan abnormal di separator tidak terjadi, baik yang terlalu tinggi / rendah, dengan cara menutup aliran ke separator (bila pressure control gagal dalam mengontrol tekanan). Di lapangan Pressure Switch dibagi menjadi dua di antaranya

§   High Pressure Switch

1)         Cara kerja dari High Pressure Switch adalah bila tekanan mencapai set point yang sudah ditentukan

2)         maka tekanan tersebut akan mendorong keatas "switch" dari pressure tersebut  sehingga arus listrik tersambung  (menjadi closed)

3)         dan akan mengaktifkan alarm di Control Room Panel kemudian Control Room Panel akan mengaktifkan Shutdown System

High Pressure Switch

§   Low Pressure Switch

1)      Cara kerja Low Pressure Switch adalah bila tekanan terlalu rendah dan mencapai set point Low Pressure, maka Pressure Switch "low" akan bekerja (menjadi closed saat tekanan turun)

2)      Dengan berkurangnya tekanan menyebabkan spring (pegas) tidak ada yang menahan sehingga switch bergerak ke bawah dan arus listrik tersambung mengaktifkan alarm dan shutdown terjadi.

Low Pressure Switch

•   Three Way Valve Is Pneumatic

            Three Way Valve adalah katup yang memiliki tiga koneksi, salah satu intlet terbuka ketika koneksi lain untuk outlet. salah satu outlet terbuka ketika yang lain ditutup. sebaliknya, bila energi yang biasanya dekat, posisi akan terbuka dan biasanya terbuka, posisi dekat,

a)  ESD

ESD di desain untuk operasi manual untuk sistem shutdown dalam keadaan darurat atau pemeliharaan periodik

b)  SVD ( Shutdown Valve)

            SDV (Shutdown Valve) adalah katup jenis yang menggunakan fc (Failure  Closed) atau ATO (Air To Open) prinsip. di kondisi yang normal shutdown valve yang menerima sinyal pneumatik maksimum untuk valve dibuka di sisi lain, ketika shutdown valve sedang  menerima kondisi abnormal sutdown valve menerima pneumatik minimum

c)   Solenoid Valve

            Solenoid valve adalah katup yang memiliki kumparan sebagai penggerak, ketika kumparan mendapatkan pasokan tegangan; kumparan berubah menjadi medan magnet

10.   Klasifikasi of shutdown

a) SD 3

SD 3: hanya berurusan dengan kembalinya parameter yang sebelumnya normal dipicu oleh nilai normal alarm shutdown.

b) SD 2

SD 2: mempertimbangkan parameter maksimum atau minimum ketika yang melampaui itu dapat berdampak pada proses set

c) ESD 1

ESD 1: ditugaskan untuk reaksi terhadap situasi yang dapat mempengaruhi seluruh unit (kebocoran besar, kebakaran, dll)

d) ESD 0

 evakuasi pekerja, operasi dihentikan dari semua alat yang masih beroperasi atau masih hidup