Makalah Konstruksi Mesin 2w106e

MAKALAH KONSTRUKSI MESIN UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH IPA Terapan yang dibina oleh Bapak Ridwan Joharmawan, Drs., M.Si., H

Oleh:

SARAH SALSABILLAH (150351600388)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PRODI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FEBRUARI 2018

i

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang .................................................................................................3 B. Tujuan ..............................................................................................................4

BAB II PEMBAHASAN A. Pengenalan Separator ......................................................................................5 B. Prinsip Kerja Steam Separator.........................................................................6 C. Klasifikasi Separator .....................................................................................10

BAB III PENUTUP A. Kesimpulan ....................................................................................................14 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................15

ii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Fluida yang dihasilkan oleh industri migas tidak seluruhnya adalah hidrokarbon satu fasa kebanyakan dan hampir pasti fluida yang dihasilkan adalah campuran dari berbagai fasa, yang paling umum adalah minyak, air dan gas.

Ketiga fasa tersebut mempunyai ninai ekonomi berbeda-beda, yang paling tinggi adalah minyak lalu gas sedangkan air formasi hampir bisa dikatakan tidak mempunyai nilai ekonomi, dan ketiga jenis fluida tersebut harus diolah secara terpisah, sehingga perlu untuk dilakukan pemisahan antara fasa-fasa tersebut.

Oleh karena itu peralatan pemisah fasa itu mutlak diperlukan di dalam sebuah Pembankit Energi Geothermal. Separator dalam Pembankit Energi Geothermal adalah sebuah drum besar yang didesain untuk memisahkan fluida hasil produksi menjadi komponen konstituen yaitu minyak, air dan gas.

Dalam separator terdapat beberapa variabel yang mempengaruhi proses, diantaranya yaitu; laju aliran masukan fluida, tekanan, temperatur, ketinggian air-minyak, dan ketinggian minyak.Semua variabel tersebut memiliki sistem pengendalian masing-masing yang terintegarasi menjadi sistem pengendalian separator untuk mendapatkan hasil pemisahan yang sempurna.

Secara umum separator berfungsi untuk memisahkan fluida produksi menjadi dua atau tiga fasa, yaitu air minyak dan gas.Ada juga separator yang hanya berfungsi sebagai pemisah antara liquid dan gas. Separator bekerja berdasarkan perbedaan densitas yang dimiliki oleh minyak, air dan gas, gas akan berada di atas minyak, dan minyak akan berada di atas air.Selain mempunyai tujuan sebagai pemisah fasa, separator juga dapat digunakan sebagai alat untuk menentukan laju produksi sumur atau yang biasa disebut sebagai test separator.

2

B. Tujuan

1. Untuk mengetahui apa itu separator, 2. Untuk mengetahui prinsip kerja steam separator, 3. Untuk mengetahui klasifikasi pada separator.

3

BAB II PEMBAHASAN

A. Pengenalan Separator Separator adalah tabung bertekanan 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.

Penurunan tekanan

b.

Gravity Setlink

c.

Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran d. Pemecahan atau tumbukan fluida

Untuk mendapaktkan effisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut : 1.

Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari

aliran fluida yang masuk dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar. 2. Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity setlink. 3.

Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil

dengan prinsip gravity settlink. 4. Mist extraktor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut). 5. Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over pressure.

Didalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat juga separator uji yang berfungsi untuk melakukan pengujian (test) produksi suatu sumur dan dari separator uji ini laju produksi sumur (Qo,Qw,danQg) bias didapat dimana Qo dan Qw diperoleh dari barel meter

4

sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan orifice flow meter (orifice plate ) atau dari alat pencatat aliran gas lainnya.

Disamping itu ditinjau dari tekanan kerjanyapun separator dapat dibagi tiga, yaitu separator tekanan tinggi (750 – 1500 psi), tekanan sedang (230 – 700 psi), tekanan rendah (10 – 225).

B. Prinsip Kerja Steam Separator Berikut prinsip kerja separator:

Gambar B1. Fluid Steam Inlet to Separator

Fluida yang berasal dari manifold akan masuk ke separator melalui lubang inlet dan selanjutnya menumbur inlet diverter. Disini terjadi perubahan momentum awal dalam pemisahan cairan dan gas. Cairan yang berisi minyak dan air ini turun ke bagian bawah bejana separator sedangkan gas akan bergerak naik ke atas melewati mist extractor dan keluar melalui outlet

5

gas.Untuk air akan keluar melalui outlet air dibagian bawah sedangkan minyak akan menumpuk di bawah dan melewati weir untuk selanjutnya terakumulasi diruang khusus berisi minyak dan keluar menuju minyak outlet.

Faktor utama yang berpengaruh dalam pemisahan di separator adalah berat jenis dari masing – masing fase. Dengan berat jenis yang dimiliki gas ringan berkisar antara ...., maka didalam separator letaknya akan berada dibagian atas bejana separator. Untuk air yang memiliki berat jenis paling berat diantara ketiga fase lainnya akan berada di urutan paling bawah fluida dengan nilai .... dan minyak dengan berat jenis yang lebih ringan daripada air akan akan terletak dibagian atas air dengan nilai .... . Dengan aliran fluida yang terus mengalir masuk ke dalam separator, membuat kapasitas penampungan untuk air dan minyak akan menjadi penuh. Dengan penumpukan volume di separator akan berakibat pada tidak maksimalnya pengeluaran fase di setiap lubang outletnya. Namun bila suatu kondisi dimana tempat air terlalu sedikit maka minyak yang berada diatasnya akan keluar bersama air melalui outlet air. Untuk itu dalam penanganannya, didalam separator terdapat suatu alat level interface controll yang akan mengirimkan sinyal ke katup pembuangan air di bagian bawah, sehingga akan terbuka secara otomatis. Dengan itu, maka akan memungkinkan jumlah air yang tepat untuk dikeluarkan dari bejana sehingga antarmuka minyak dan air tetap dipertahankan pada ketinggian desain separator. Antarmuka minyak dan air adalah batas kontak langsung antara permukaan minyak dan air yang saling menimpa dibagian bawah bejana separator.

6

Gambar B1. Separator 3 Fasa

Dari gambar diatas , tempat penampungan air dan minyak tidak sepenuhnya berada di seluruh bagian bawah bejana hanya mencakup 2/3 dari panjang separator keseluruhaannya dan 1/3 dari panjang separator merupakan ruangan tempat minyak bersih terakumulasi. Disinilah minyak akan keluar melalui outlet minyak.

Gas yang telah terpisah dari inlet diverter akan melewati mist extractor, sebagai tempat penyaringan gas yang kemungkinan masih mengandung cairan. Sehingga setelah melewatinya akan dihasilkan gas yang bersih menuju ke katup pengontrol tekanan. Disini terjadi pengaturan tekanan konstan di dalam separator. Untuk penempatan gas dalam separator yaitu 25% dari tinggi separator dan level antarmuka gas dan minyak dapat berkisar 50%-75% dari diameter tinggi bejana separator yang tergantung pada ketinggian relatif pemisahan gas dan cairan itu. Antarmuka gas dan minyak adalah batas kontak langsung antara permukaan minyak tertinggi dengan gas yang berada dibagian tengah bejana separator. Peralatan dalam separator: 

Inlet diverter, merupakan pemisahan tahap awal pada cairan dan gas. Ini menyebabkan perubahan tiba – tiba dengan mengubah momentum kecepatan dan arah aliran dari fluida yang masuk ke dalam separator.



Mist Extractor, berfungsi untuk menyaring gas yang kemungkinan masih mengandung cairan saat akan mengalir keluar menuju outlet gas. Cairan yang menempel di mist extractor akan terjatuh ke bawah dan terakumulasi bersama aliran minyak.



Liquid Level Controll, digunakan untuk mengatur level fluida didalam separator, agar dihasilkan ketinggian yang sesuai. LLC berisikan suatu pelampung yang berada diantarmuka minyak dan gas, lalu mengirimkan sinyal secara otomatis ke penggerak katup untuk membuka maupun menutup katup outlet minyak secara otomatis. Cairan yang keluar bisa sedikit maupun banyak.

7



Pressure Controll Valve merupakan suatu katup otomatis yang berada dalam aliran outlet gas dengan tujuan untuk mengatur tekanan konstan di dalam separator.



Pressure Relief Valve merupkana suatu peralatan pengamanan yang secara otomatis akan membuka lubang ventilasi di separator saat tekanan didalamnya telah melebihi batas keamanan.

Kriteria pemisahan yang baik di dalam separator sedikit membutuhkan pengetahuan rancang bangun separator. Prinsip dasar yang penting adalah:

1. Kecepatan aktual gas di dalam badan separator harus lebih kecil dari kecepatan minimum butiran cairan yang jatuh secara gravitasi ke bagian bawah separator. Jika ini dilanggar, maka konsekuensinya adalah cairan dapat terbawa ke aliran gas. Ini dikenal sebagai liquid carry over. Kriteria ini umumnya tidak sensitive untuk separator biasa karena pada umumnya besaran separator bukan ditentukan oleh kriteria ini, melainkan waktu tinggal cairan di dalam separator. Akan tetapi, untuk suction scrubber kompresor, kriteria ini menjadi penting guna mencegah cairan masuk ke kompresor. 2. Waktu tinggal cairan. Jika hanya memisahkan gas dan cairan, angka ini lebih kecil dibandingkan dengan pemisahan cair-cair, yaitu antara minyak/kondensat dan air. Umumnya waktu tinggal untuk industri minyak dan gas bumi berkisar antara 1 sampai dengan 3 menit. Untuk pemisahan glycol dan air, dapat mencapai 30 menit Waktu tinggal tersebut dapat digambarkan ke keadaan nyata di separator dengan jelas. Angka waktu tinggal dapat digunakan untuk tebakan kasar terhadap kapasitas suatu separator untuk memisahkan cairan dimasukannya. Untuk separator horizontal yang mempunyai diameter tertentu, semakin panjang separator, biasanya

kapasitas

pemisahan

cairannya

besar,

sehingga

dapat

memisahkan laju alir fluida cair yang lebih besar. Diameter vessel tentunya

juga

menjadi

pertimbangan

meskipun

tidak

se-kritis

dibandingkan dengan separator jenis vertikal. Untuk separator jenis vertikal, besarnya kapasitas separator dapat dilihat dari diameternya dan

8

juga tingginya. Sebagai tambahan, separator vertikal mempunyai syarat minimum diameter vessel guna menghindari liquid carry over ke badan gas.

C. Klasifikasi Separator 

Berdasarkan fasa zat yang dipisahkan: Separator dua fasa (memisahkan gas darialiran liquid) Separator tiga fasa (memisahkan gas, minyak,dan air)



Berdasarkan tekanan operasinya: High pressure separator, tekanan kerjanya 650 – 1500 psi, Medium pressure separator, tekanan kerjanya 225 – 650 psi, Low pressure separator, tekanan kerjanya 10 – 225 psi.



Berdasar kan bentuknya: Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk, posisinya dan fungsinya.

1. Jenis Sparator berdasarkan bentuk dan posisinya

a) Sparator Tegak /Vertical Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR rendah dan/atau kadar padatan tinggi, separator ini sudah dibersihkan serta mempunyal kapasitas cairan dan gas yang besar. b) Sparator Datar/Horisontal Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu single tube horizontal seprator dan double tube horizontal separator. Karena bentuknya yang panjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian

9

kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan.

c)

Sparator Bulat/Sperichal Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi.Terdapat dua tipe separator bulat yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk pemisahan tiga fasa.

2. Berdasarkan Fasa hasil pemisahannya jenis separator dibagi dua, yaitu:

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

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

3. Kelebihan dan kekurangan dari masing-masing Sparator:

a) Separator Vertikal Kelebihannya : 

Pengontrolan level cairan tidak terlalu rumit



Dapat menanggung pasir dalam jumlah yang besar Mudah dibersihkan



Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan kembali dari cairan



Mempunyai surge cairan yang besar

Kekurangannya: 

Lebih Mahal



Bagian-bagiannya lebih sukar dikapalkan (pengiriman)

10



Membutuhkan diameter yang lebih besar untuk kapasitas gas tertentu

b) Horizontal Kelebihannya : 

Lebih murah dari separator Vertical



Lebih mudah pengiriman bagian-bagiannya Baik untuk minyak berbuih (foaming)



Lebih ekonomis dan efisien untuk mengolah volume gas yang lebih besar Lebih luas untuk setting bila terdapat dua fasa cair

Kekurangannya: 

Pengontrolan level cairan lebih rumit daripada separator vertical Sukar dalam ihkan Lumpur, pasir, paraffin



Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas tertentu

c) Separator Bulat Kelebihannya: 

Termurah dari kedua tipe diatas



Lebih mudah mengeringkan dan ihkannya dari pada separator vertical, lebih kompak dari yang lain

Kekurangannya: 

Pengontrolan cairan rumit



Mempunyai ruang pemisah dan kapasitas surge yang lebihk kecil

4. Jenis Separator berdasarkan fungsinya Berdasarkan fungsinya atau jenis penggunaannya, separator dapat dibedakan atas: gas scrubber, knock-out flash-chamber, expansion vessal, chemical electric dan filter. a) Gas Scrubber

11

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) Knock-Out Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knock-out (FWK0) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knock-out (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.

12

BAB III PENUTUP

A.

Kesimpulan : 

Separator adalah tabung bertekanan 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) Penurunan tekanan b) Gravity Setlink c) Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran d) Pemecahan atau tumbukan fluida



Prinsip kerja separator :

Gambar B1. Fluid Steam Inlet to Separator 

Klasifikasi Separator : a) Berdasarkan fasa zat yang dipisahkan: Separator dua fasa (memisahkan gas darialiran liquid) Separator tiga fasa (memisahkan gas, minyak,dan air)

b) Berdasarkan tekanan operasinya:

13

High pressure separator, tekanan kerjanya 650 – 1500 psi, Medium pressure separator, tekanan kerjanya 225 – 650 psi, Low pressure separator, tekanan kerjanya 10 – 225 psi. c) Berdasar kan bentuknya: Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk, posisinya dan fungsinya.

DAFTAR PUSTAKA

Abdulrohim,Separator dan macam-macam separator.html,2011.

14