Target mutu makin ketat—oil <1% water, gas nyaris tanpa cairan, dan produced water di Indonesia 15–25 mg/L. Kuncinya: desain three‑phase separator yang cermat, internals yang tepat, plus demulsifier dosis pas.
Three‑phase separator (bejana tekan yang memisahkan aliran sumur menjadi gas, minyak, dan air) bekerja dengan gravitasi—droplet bergerak naik/turun mengikuti Stokes’ law (hukum perpindahan droplet di fluida). Inti desainnya sederhana: waktu droplet bermigrasi setinggi kolom cairan harus sebanding dengan liquid residence time (waktu tinggal cairan) di dalam bejana [pmc.ncbi.nlm.nih.gov]. Volume separator lalu skala‑linear terhadap debit cairan, sementara kapasitas gas dikunci oleh batas kecepatan gas yang diizinkan (Souders–Brown criterion).
Konsekuensinya bisnis: ukur salah, fasilitas bottleneck. Studi Ahmed dkk. (2020) menunjukkan volume separator teroptimasi “ketemu” dengan model retention‑time klasik—selisih hanya beberapa m³ (±5 m³ di sebagian besar kasus) [pmc.ncbi.nlm.nih.gov]. Aturan klasik terbukti, kini dihaluskan optimisasi modern.
Spesifikasi produk dan regulasi pembuangan
SPE PetroWiki mencatat target mutu: minyak dengan kandungan air <1% (vol) dan gas dengan carryover cairan praktis nol [onepetro.org]. Offshore, tren desain membidik <10–20 ppm oil‑in‑water, dengan batas regulator ~32–42 ppm [onepetro.org]. Di Indonesia, Permen LHK No.19/2010 menetapkan minyak & lemak (oil & grease) 25 mg/L untuk buangan produced water (atau lebih rendah) dan 15 mg/L untuk plant drainage [id.scribd.com] [id.scribd.com]. Pencapaian spesifikasi ini lazimnya butuh multi‑tahap: primary separator + coalescer + polishing.
Pada tahap polishing untuk air terproduksi, operator kerap menambahkan unit pemisahan minyak‑dalam‑air; opsi industri mencakup solusi seperti deoiler yang diintegrasikan pasca‑separator tanpa mengubah logika proses di atas.
Baca juga: Pengolahan Air Secara Fisika
Inlet diverter dan pengondisian aliran
Inlet separator memasukkan campuran ber‑momentum tinggi; tugas inlet diverter (baffle, vane, diffuser) adalah memecah energi kinetik dan meratakan distribusi ke permukaan cairan. Masalah datang saat jet vertikal memecah cairan jadi droplet kecil dan memicu foam; aliran ke bawah memicu foam dan re‑entrainment; dan gas berputar menimbulkan maldistribusi serta carryover—semua ini terdokumentasi oleh Chin (2021) [jpt.spe.org] [jpt.spe.org].
Inovasi seperti “Snail” inlet (saluran siklonik berkecepatan rendah) oleh Norsk Hydro menunjukkan dampaknya: momentum inlet turun “halus”, efisiensi pemisahan naik, foam turun [offshore-mag.com]. Di Troll field, North Sea, redesain inlet menaikkan kapasitas olah minyak ~50% di atas desain awal tanpa kehilangan performa separasi [offshore-mag.com]. Upgrade ini berbiaya efektif karena menekan pecahan droplet dan isu “gas flagging” tanpa menurunkan kecepatan operasi.
Koaleser pelat dan packing cair‑cair
Setelah diffuser, zona pemisahan cair‑cair memisahkan air berat turun dan minyak ringan naik. Coalescing internals—tray, pelat bergelombang, pelat perforasi, structured packing—mempertegas split minyak/air. Di Split‑Flow Troll, tray partisi di bawah inlet menciptakan pemisahan primer via efek cascade [offshore-mag.com], sementara bagian bawah bisa memuat pelat perforasi dua lapis atau packing bergelombang untuk memfasilitasi koalesensi droplet [offshore-mag.com].
Secara kuantitatif, coaleser menaikkan “settling efektif”. Separator gravitasi murni lazimnya hanya menurunkan droplet >100 μm; dengan pelat/packing koalesensi, droplet 10–20 μm (atau lebih kecil) bisa digabung jadi lebih besar sehingga turun/naik lebih cepat. Studi lapangan offshore menunjukkan separator ber‑coaleser mampu mencapai oil‑in‑water sub‑ppm dan water‑in‑oil <1% dengan waktu tinggal jauh lebih singkat dibanding gravitasi saja [offshore-mag.com] [onepetro.org]. Satu contoh grass‑roots: tray koaleser terstruktur memungkinkan penanganan water cut tinggi (hingga 24.000 m³/hari air dan 30.000 m³/hari minyak) di fasilitas serba terbatas ruang [offshore-mag.com].
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Mist eliminator di outlet gas
Bagian demisting (menjelang outlet gas) memasang mist eliminator/demister untuk menangkap aerosol cair yang lolos dari zona gas. Tipe umum: knitted‑wire mesh pad, vane pack (pelat paralel), dan demister fiber/siklonik; pemilihan tergantung laju gas, risiko fouling, dan ukuran droplet [onepetro.org]. Mesh pad berkapasitas gas moderat namun unggul menangkap droplet sangat halus via inertial impaction [onepetro.org]; vane/cyclone berkapasitas gas lebih tinggi pada pressure drop moderat [onepetro.org].
Distribusi gas harus merata di wajah demister; jika tidak, “jetting” dan channeling menaikkan carryover [onepetro.org]. Desain umumnya memakai Souders–Brown K‑factor untuk membatasi kecepatan gas—mesh pad tipikal ~5–7 m/s (tergantung desain) [onepetro.org]. Hasil lab/lapangan: modul demister yang tepat sanggup menghilangkan >99% droplet >5–10 μm; mesh pad stainless knitted‑wire pada densitas operasi lazim “memberi separasi sangat baik” bahkan pada tekanan tinggi [onepetro.org]. Dampaknya terukur: tanpa demister, gas outlet bisa membawa ratusan ppm cairan; dengan mesh/vane yang baik, carryover turun ke 10–50 ppm (sering jadi spesifikasi gas jual) [onepetro.org].
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Demulsifier sebagai penyetel akhir
Bahkan dengan internals ideal, emulsi “bandel”—W/O (water‑in‑oil) atau O/W (oil‑in‑water)—bisa bertahan. Di sinilah chemical demulsifier (bahan aktif amphiphilic/surfactant) bekerja: bermigrasi ke antarmuka minyak‑air dan menggantikan stabilizer alami (resin/asphaltene), melemahkan film antarmuka, sehingga droplet air dalam minyak koalesen jadi lebih besar dan cepat dipisahkan oleh gravitasi [jpt.spe.org]. Praktiknya, demulsifier diteteskan di hulu inlet separator atau in situ.
Dosis lapangan umumnya 5–50 ppm terhadap total fluida sumur (10 ppm ≈ 1 galon per 5.000 bbl); pada emulsi sulit, beberapa ratus ppm mungkin diperlukan—ditentukan lewat bottle test dan disetel terhadap temperatur dan water cut [onepetro.org] [onepetro.org]. Contoh Indonesia: heavy crude Suko Barat (Pertamina) mencapai mutu terbaik pada 60°C, 60 menit, dengan 40 ppm demulsifier—oil hanya 0,3% BS&W (Basic Sediment & Water) [penerbitgoodwood.com] [penerbitgoodwood.com]. Efeknya terasa di operasi: waktu pemisahan dipercepat dari hitungan jam menjadi menit; kandungan air dalam oil di outlet separator turun dari beberapa persen (emulsi) ke <1% (sering <0,5%) setelah ekuilibrium tercapai [penerbitgoodwood.com] [onepetro.org].
Dosis yang kurang atau berlebih bisa menurunkan efisiensi atau memicu foaming; karena itu fasilitas memantau water cut dan menyetel dosis agar oil outlet konsisten <0,5–1%, dengan re‑optimisasi saat kondisi (water cut, temperatur, kimia crude) berubah [onepetro.org]. Di tingkat implementasi, paket kimia industri seperti demulsifier lazim diinjeksikan menggunakan dosing pump akurat, sebagai bagian dari portofolio oilfield chemical yang dirancang untuk layanan produksi.
Baca juga:
Rangkuman desain dan operasi
Benang merahnya konsisten: separator harus memberi waktu tinggal yang cukup untuk pemisahan gravitasional (Stokes), volume skala linear dengan debit cairan, sementara kapasitas gas ditentukan batas kecepatan (Souders–Brown). Internals—dari inlet diverter yang menghilangkan momentum, coalescing plates yang mempercepat koalesensi, hingga mist eliminator yang mem‑“polish” gas—mengunci performa ke target mutu: oil <1% water dan gas dengan carryover sangat rendah [onepetro.org]. Regulasi pembuangan—Gulf of Mexico menargetkan <10–20 ppm dengan limit ~32–42 ppm [onepetro.org], Indonesia 25 mg/L dan 15 mg/L [id.scribd.com] [id.scribd.com]—mendorong kombinasi “internals yang benar + kimia yang tepat” untuk hasil bersih dengan waktu tinggal minimal.
