BAB IITINJAUAN PUSTAKAII.1 Teori DasarDalam suatu produksi minyak dan gas, diperlukan adanya suatu proses pemisahan untuk memisahkan hasil produksi berupa gas, minyak, dan air yang diambil dari sumur. Banyak terdapat jenis alat pemisah pada industri kimia. Salah satu jenis alat pemisah dalam industri minyak dan gas adalah separator. Separator merupakan komponen penting dalam proses produksi minyak dan gas. Separator adalah alat separasi minyak dan gas bumi yang menggunakan prinsip separasi flash pada tekanan dan temperatur tetap yang digunakan untuk memisahkan fluida sumur menjadi air dan gas (tiga fasa) atau cairan dan gas (dua fasa), dimana pemisahannya dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :a. Prinsip penurunan tekananb. Gravity setlinkc. Turbulensi aliran atau perubahan arah alirand. Pemecahan atau tumbukan fluidaII.2 Jenis dan Fungsi Alat Pemisah Pada Industri KimiaDalam industri kimia, ada beberapa alat pemisah lain yang juga berfungsi untuk memisahkan liquid dan gas selain separator, yaitu :a. Cyclone SeparatorMenggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah, spiral yg berputar di bagian tengah kerucut utk memisahkan campuran berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Udara panas diinjeksikan melalui inlet pipe shg terjadi putaran dan menimbulkan vortex. Partikel berukuran besar didorong dan membentur dinding ke arah luar. Gaya gravitasi menyebabkan partikel jatuh menuju outlet pipe. Partikel dgn kerapatan lebih kecil keluar melalui bagian atas pusat melewati tengah kerucut yg bertekanan rendah.b. Bak Sedimentasi / Sedimentation TankMenggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya, shg utk material dgn massa jenis besar akan mengendap dan massa jenis kecil akan berada di lapisan atas. Aplikasi pada campuran yg berpartikel besar.

c. Clarifier TankMenggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya yg dibantu oleh gaya sentrifugal utk mempercepat pengendapan, aplikasi pada campuran yg halus yg tidak bisa dipisahkan dgn bak sedimentasi. Biasanya material yg berpartikel besar akan mengendap dan ini sebagai impuruities nya sedangkan yg berpartikel kecil dibuat overflow dan ini adalah material yg di inginkan.d. Centrifuge TankMenggunakan prinsip gaya sentrifugal, dimana pengendapan tidak hanya memanfaatkan gaya gravitasi dgn perbedaan massa jenis tetapi juga karena perputaran gaya sentrifugal shg membuat campuran lebih cepat memisah. Biasanya aplikasinya yg diendapkan adalah bahan yg ingin dimurnikan sedangkan yg dibuat overflow adalah kotoran (impurities). Jadi kerja berlawanan dgn Clarifier.e. Decanter TankTerdapat 3 phase yaitu light phase, heavy phase dan solid, dalam pemisahannya sama dengan prinsip pemisahan diatas yaitu perbedaan massa jenis tapi disini dihasilkan 3 phase dan zat yg diinginkan adalah light phase yg dibuat overflow.f. Kolom Distilasi / DistillatorPemisahan cair uap - cair antara 2 komponen / lebih berdasarkan perbedaan titik didih dan rentang titik didih antara bahan tsb agak jauh, karena jika terlalu dekat titik didihnya akan sulit utk dipisahkan dan didapatkan Distilat (fraksi yg ingin didapatkan dari campuran, letaknya di atas pada bagian Kolom Distilat). Feed masuk melewati bagian tengah biasanya, Feed masih mengandung banyak komponen dan ingin dipisahkan. Panas dihasilkan dari Boiler yg diletakkan dibawah, shg uap panas mengalir dari bawah ke atas dan komponen Feed dari atas ke bawah, shg di tengah2 pada Tray (sekat antara kolom2 di Kolom Distilasi) dan terjadi kontak antara kedua phase. Karena terkena panas yg mendekati titik didih dari komponen maka salah satu fraksi komponen ada yg menguap ke atas dan diatas ada Kondensor utk mengembunkan dari uap menjadi liquid, liquid inilah yg kita sebut sbg Distilat. Utk pemurnian yg tinggi maka pada Kolom Distilat ditambah aliran Recycle yg dikembalikan lagi ke Kolom Distilasi utk dimurnikan lagi. Fraksi lain yg belum mencapai titik didih akan jatuh ke bawah dan ditampung di Kolom Bottom (disebut sbg residu / fraksi yg tidak diinginkan), karena fraksi yg jatuh ini kemungkinan masih mengandung fraksi yg diinginkan, maka pada Kolom Bottom ditambah Recycle yg dihubungkan dg Reboiler utk ikut pemanasan lagi. Kejadian ini terus menerus berjalan selama Feed terus di injeksikan.g. Kolom Ekstraksi / Exstractor ColumnPemisahan cair cair yg penerapan utk 2 komponen / lebih, dimana jika 2 komponen, komponen tsb sangat dekat titik didihnya dan tidak bisa dipisahkan dgn distilasi. Prinsip kerjanya yaitu misalnya ada komponen A dan B, kita ingin mendapatkan A dan membuang B, maka perlu ditambahkan komponen C yg mana sifatnya dapat mengikat dan dapat bereaksi dgn komponen B shg komponen A terlepas sendiri dan dapat dipisahkan.h. Kolom Absorber / Absorber ColumnPemisahan gas liquid dgn cara pengkontakkan antara kedua phase. Prinsip kerjanya adalah gas di injeksikan dari bawah menuju ke atas dan liquid dari atas ke bawah, ditengah kolom aliran dibuat diagonal shg terjadi kontak lebih lama antara kedua phase, liquid akan mengikat salah satu komponen yg dinginkan dari komponen gas dan dibawa ke kolom bawah sbg Ekstrak (liquid + zat yg diinginkan dari gas) sedangkan komponen yg tidak diinginkan yg terdapat pada gas akan terus keatas dan ditampung sbg Raffinat (liquid + zat yg tdk diinginkan dari gas).

i. Kolom Stripper / Stripper ColumnPemisahan liquid gas, prinsip sama dgn Kolom Absorber tetapi disini pengikatan adalah kebalikannya dimana sbg Ekstrak (gas + zat yg diinginkan dari liquid) dan Raffinat (gas + zat yg tdk diinginkan dari liquid). Penggambaran kolom sama dengan Kolom Absorber.

II.3 Prinsip Pemisahan SeparatorAda dua macam proses dari pembentukan gas (vapour) dari hirokarbon cair yang bertekanan. Proses tersebut adalah Flash separation dan Differential separation. Flash separation terjadi bila tekanan pada sistem diturunkan dengan cairan dan gas tetap dalam kontak, hal mana gas tidak dipisahkan dari kontaknya dengan cairan saat penurunan tekanan yang membiarkan gas keluar dari solusinya. Proses ini menghasilkan banyak gas dan cairan sedikit. Differential separation terjadi bila gas dipisahkan dari kontaknya dari cairan pada penurunan tekanan dan membiarkan gas keluar dari solusinya. Proses ini menghasilkan banyak cairan dan sedikit gas.Suatu separator minyak/gas yang ideal, yang bertitik tolak dari pendapatan cairan yang maksimum, adalah suatu konstruksi yang dirancang sedemikian rupa, sehingga dapat menurunkan tekanan aliran fluida dari sumur pada inlet separator., menjadi atau mendekati tekanan atmosphere pada saluran keluar separator. Gas dipindah/dikeluarkan dari separator secara terus menerus segera setelah terpisah dari cairan, ini dikenal dengan differential separation, namun penataan seperti diatas tidak praktis.Pemisahan tergantung dari efek gravitasi untuk memisahkan cairan, sebagai contoh hasil pemisahan minyak, gas dan air akan terpisah bila ditempatkan pada satu wadah karena mempunyai perbedaan densitas satu sama lainnya. Proses pemisahan karena adanya perbedaan densitas fluida dan efek gravitasi dapat terlihat pada gambar dibawah ini:

Untuk mendapaktkan effisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :a. Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar.b. Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity setlink.c. Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settlink.d. Mist extraktor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut).e. Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over pressure.Disamping itu ditinjau dari tekanan kerjanya separator dapat dibagi tiga, yaitu separator tekanan tinggi (750 1500 psi), tekanan sedang (230 700 psi), tekanan rendah (10 225).

II.4 Jenis-jenis SeparatorDalam industri minyak dan gas dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk, fasa, beserta fungsinya. Berikut akan dijabarkan beserta penjelasannya.

II.4.1 Jenis separator berdasarkan fasa hasil pemisahannyaPemisahan yang terjadi pada separator berdasarkan fasa nya dapat dibagi menjadi dua, yaitu: separator dua fasa, dan separator tiga fasa.a. Separator dua fasa, yaitu untuk memisahkan fluida dormasi menjadi cairan dan gas, gas keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah.b. Separator tiga fasa, yaitu untuk memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air dari bawah.II.4.2 Jenis separator berdasarkan fungsinyaBerdasarkan fungsinya atau jenis penggunaannya, separator dapat dibedakan atas: gas scrubber, knockout flashchamber, expansion vessal, chemical electric dan filter.a. Gas scrubber.Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompresor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut.b. KnockoutJenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knockout (FWK0) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knockout (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125 psi )c. Flash chamber.Alat ini digunakan pada tahap ianjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari separator. Flash chamber ini digunakan sebagai separator, tingkat kedua dan dirancang untuk bekerja pada tekanan rendah ( > 125 psi )d. Expansion vessel.Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang terbentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100 1300 psi.e. Chemical electric.Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dari cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prisip anoda katoda) dan umumnya untuk memudahkan pemisahan.II.4.3 Jenis separator berdasarkan bentukBerdasarkan bentuknya separator dapat dibedakan menjadi separator vertikal, separator horizontal, dan separator spherical.a. Separator tegak/vertikalVertical Separator vertical 2 fase (2 Phase Vertical Separator) sering digunakan untuk aliran fluid yang rasio gas terhadap cairannya (gas oil ratio atau GOR) rendah sampai sedang dan yang diperkirakan akan terjadi cairan yang datang secara kejutan (slug) yang relatif sering. Gambar di bawah adalah separator vertikal. Bagian bawah dari bejana biasanya berbentuk cembung, gunanya untuk menampung pasir dan kotoran padat yang terbawa.

Pada pengoperasiannya, pengubah-arah aliran masuk (inlet diverter) akan menyebabkan cairan yang masuk menyinggung dinding separator dalam bentuk film, dan pada saat yang bersamaan memberikan gerakan centrifugal kepada fluida. Ini memberikan pengurangan momentum yang diinginkan dan mengizinkan gas untuk keluar dari film cairan. Gasnya naik ke bagian atas dari bejana, dan cairannya turun ke bawah.Sedikit dari partikel-partikel cairan akan terbawa naik ke atas bersama gas yang naik untuk memperangkap butiran-butiran cairan yang akan ikut aliran gas digunakan mist extractor atau mist eliminator, yaitu susunan kawat kasa dan ada juga yang lebih canggih dengan ketebalan tertentu, dipasang melintang terhadap arah arus gas pada bagian atas seksi gasnya. Separator semacam ini biasa digunakan untuk tekanan kerja antara 50 sampai 150 psig.

b. Separator datar/horizontalSeparator horizontal mungkin yang terbaik dan termurah dibandingkan dengan separator vertical yang kapasitasnya sama. Separator horizontal mempunyai luas antar permukaan gas dengan cairan lebih besar, terdiri dari banyak sekat-sekat yang luas sepanjang seksi pemisah gasnya, yang memberikan lebih banyak kecepatan gasnya. Separator horizontal hampir selalu digunakan untuk aliran yang mempunyai rasio gas terhadap cairan (GOR) yang tinggi untuk arus yang berbuih, atau untuk cairan yang keluar dari separator sebelumnya.Separator horizontal mudah pemasangannya, apalagi yang terpasang di atas skid, dan juga mudah melakukan pemeliharaannya. Beberapa separator horizontal dengan mudah dapat disusun ke atas, untuk dijadikan satu assembly pemisahan bertingkat (stage separation) yang bisa menghemat ruang.Pada separator horizontal, fluid mengalir secara horizontal dan bersamaan waktunya bersinggungan pada permukaan cairan. Beberapa separator mempunyai pelat-pelat penyekat (baffle plates) horisontal yang tersusun berdekatan dengan jarak yang sama pada hampir sepanjang bejana yang tersusun dengan kemiringan sekitar 45 terhadap bidang horisontal. Gas mengalir di dalam permukaan penyekat-penyekat dan butiran-butiran cairannya melekat pada pelat penyekat dan membentuk film yang kemudian mengalir ke seksi cairan dari separator.

c. Separator bulat/spherical

Gambar diatas adalah skematik dari separator spherical. Bagian-bagiannya sejenis dengan separator vertikal maupun separator horizontal. Jenis ini memiliki kelebihan dalam pressure containment tetapi karena kapasitas surges terbatas dan mempunyai kesulitan dalam fabrikasi maka separator jenis ini tidak banyak digunakan di lapangan.