Dasar-Dasar Pemisahan Fasa

Disarikan dari kuliah Pengolahan Lapangan dan Transportasi (PLT) yang diasuh oleh mas Leks a.k.a Dr.Ir. Leksono Mucharam pada tanggal 6 Februari 2009.

Dasar pemisahan fasa liquid dan gas

Pada proses produksi hidrokarbon, pemisahan fasa antara air, minyak, dan gas terjadi di dalam separator.

Metode pemisahan fasa ada beberapa jenis. Yang akan dibahas di sini adalah dengan metode gravitasi, yang terdiri atas settling dan raising.

1. 
   
   Settling /pengendapan

Settling dapat diartikan sebagai proses turunnya butiran liquid di dalam fasa gas pada separator, atau proses mengendapnya fasa yang lebih berat di dalam fasa ringan, misal air dalam minyak. Ketika fluida dari sumur masuk ke separator, gas dan liquid tidak akan langsung terpisah secara sempurna. Di fasa gas masih ada butiran-butiran minyak (droplet) yang akan turun akibat gravitasi dan bergabung dengan fasa minyak yang ada di bagian bawah yang berarti akan terjadi proses pemisahan fasa secara sempurna. Proses turunnya butiran minyak dari fasa gas dapat dipahami dengan melihat diagram gaya sebagai berikut :

Pada proses settling, berlaku gaya-gaya sebagai berikut:

• 
  
  Drag force/gaya gesek yang terjadi antara butiran minyak dengan fasa gas, yang besarnya

Di mana C_D = koefisien drag, A = luas cross section dari butir, v_t = kecepatan terminal, dan ρ = densitas dari fasa kontinu, dalam hal ini adalah gas.

• 
  
  Bouyancy force/gaya apung, terjadi akibat perbedaan densitas antara 2 fasa, yang besarnya

Vd = volume butir

• 
  
  Gravity force/gaya gravitasi, yang besarnya

Pada kondisi setimbang, akan berlaku persamaan gaya sebagai berikut:

Dengan d=diameter butir

Nilai v_t (terminal velocity) menjadi dasar dalam desain separator, yaitu yang menentukan nilai settling time (waktu yang diperlukan oleh kedua fasa untuk berpisah). Dengan mengetahui kecepatan terminal, dan settling time ditentukan, maka dimensi separator dapat dihitung. (ralat, untuk Vterminal seharusnya bukan 2/3x...., tapi 4/3x....)

2. 
   
   Raising /pengangkatan (tapi mas Leks nulisnya rising yang artinya terbit. Aku juga sempat bingung)

Raising adalah proses naiknya gelembung gas dari fasa minyak di dalam separator. Diagram gaya yang berlaku terhadap gelembung gas hampir sama dengan yang terjadi pada proses settling.

Sedangkan persamaan gaya yang terjadi adalah :

Dari persamaan di atas, juga didapatkan nilai terminal velocity untuk naiknya bubble gas di dalam fasa liquid.