BAB I Pendahuluan Salah satu faktor yang menentukan tinggi rendahnya harga minyak minyak menta mentah h (crude (crude oil) oil) adala adalah h kada kadarr air air. Makin Makin renda rendahn hnya ya kadar adar air airnya nya nila nilaiy iya a maki makin n ting tinggi gi.. Air, Air, dida didala lam m crud crude e oil oil bisa bisa berupa air bebas (free ater) atau sering !uga sebagai emulsi. "alam "alam proses proses produk produksi, si, sering sering ditemu ditemuka kan n adany adanya a scale, scale, pasi pasir, r, para para#n #n,, dan dan soli solid d lain lainny nya. a. $an andu dung ngan an soli solid d ters terseb ebut ut merup merupak akan an fakto faktorr terbe terbent ntukn uknya ya emuls emulsi. i. Selai Selain n itu pemak pemakaia aian n pomp pompa, a, gas gas lif lift, dan dan peng pengun unaa aan n pipa pipa yang yang kuran urang g tepa tepatt !uga !uga merup merupak akan an fakto faktorr%fakto %faktorr yang yang dapat dapat menye menyebab babka kan n ter!a ter!adin dinya ya emulsi. Proses untuk memisahkan air dari emulsi ini disebut dengan dehy dehydr dras asi. i. Bany Banyak ak meto metoda da%m %met etod oda a yang yang digu diguna nak kan an,, bahk bahkan an setiap metoda metoda mempunyai mempunyai karakteristik karakteristik yang yang berlainan. berlainan. &amun prinsip prinsip utamany utamanya a dalah dalah memecahk memecahkan an dan memisahk memisahkan an emulsi emulsi yang terbentuk dalam proses produksi, baik produksi tu berupa oil in ater emultion maupun berupa ater in oil emultion. Metoda Metoda%me %metod toda a yang yang diguna digunaka kan n un untuk tuk pemisa pemisahan han emuls emulsii tersebut antara lain, metoda kimiai, metoda settling, metoda pemanasan, metoda listrik dan metoda sentrifugal. $esemuanya ini ini dala dalam m satu satu prin prinsi sip, p, yait yaitu u meme memeca cahk hkan an dan dan memi memisa sahk hkan an emulsi.
'
BAB II M*SI MI&+A$ BMI mul mulsi si dapa dapatt dide diden nis isik ikan an seba sebaga gaii suat suatu u syst system em yang yang mengandung dua fasa cairan, dimana fasa yang satu tersebar di dalam fasa yang lain sebagai butiran%butiran kecil. Atau dapat !uga diberikan diberikan denisi lain, yaitu sebagai campuran dari dua cairan cairan yag yag tidak tidak dapat dapat bersa bersatu tu dikar dikarena enaka kan n $are $arena na keh ehadi adira ran n emuls emulsif ifyin ying g agent agent.. Partik artikel% el%par partik tikel el cairan cairan yang yang masuk masuk dalam dalam cairan cairan lain disebut disebut -dispher -dispherse se phase phase sedangk sedangkan an cairan cairan yang yang dimasuki disebut -continous phase. Seperti disebut pada denisi yang kedua timbulnya emulsi tersebut memerlukan tiga syarat, yaitu / '. Adan Adanya ya dua dua maca macam m 0at 0at cair cair yang yang tida tidak k dapa dapatt ber bercamp campur ur (immiscible). 1. Adanya Adanya emulsif emulsifying ying agent. agent. 2. Adanya agitasi (gerakan mencampur). mencampur). Adanya dua macam 0at cair yang tidak dapat bercampur, kiranya sudah cukup !elas, missal antara minyak dengan air. Sedangnya adanya emulsifying agent memungkinkan dua macam 0at cair yang tidak dapat bercampur membentuk emulsi. Pada gambar 1.' dan 1.1 memperlihatkan emulsi dengan partikel%partikel air yang terdispersi di dalam crude oil dengan API gra3ity dan ater cut yang berbeda. Pada partikel%partikel yang ters tersdi disp sper ersi si terd terdap apat at lapi lapisa san n lm lm yang yang meru merupa pak kan selu selubu bung ng (gambar 1.2). lapisan lm ini dibentuk oleh Susunan polar molekul%molekul yang bersifat keras dan mudah peca pecah. h. Pembe embent ntuk uk lapi lapisa san n lm lm ini ini lah lah yang yang dise disebu butt deng dengan an emulsifying agent.
1
BAB II M*SI MI&+A$ BMI mul mulsi si dapa dapatt dide diden nis isik ikan an seba sebaga gaii suat suatu u syst system em yang yang mengandung dua fasa cairan, dimana fasa yang satu tersebar di dalam fasa yang lain sebagai butiran%butiran kecil. Atau dapat !uga diberikan diberikan denisi lain, yaitu sebagai campuran dari dua cairan cairan yag yag tidak tidak dapat dapat bersa bersatu tu dikar dikarena enaka kan n $are $arena na keh ehadi adira ran n emuls emulsif ifyin ying g agent agent.. Partik artikel% el%par partik tikel el cairan cairan yang yang masuk masuk dalam dalam cairan cairan lain disebut disebut -dispher -dispherse se phase phase sedangk sedangkan an cairan cairan yang yang dimasuki disebut -continous phase. Seperti disebut pada denisi yang kedua timbulnya emulsi tersebut memerlukan tiga syarat, yaitu / '. Adan Adanya ya dua dua maca macam m 0at 0at cair cair yang yang tida tidak k dapa dapatt ber bercamp campur ur (immiscible). 1. Adanya Adanya emulsif emulsifying ying agent. agent. 2. Adanya agitasi (gerakan mencampur). mencampur). Adanya dua macam 0at cair yang tidak dapat bercampur, kiranya sudah cukup !elas, missal antara minyak dengan air. Sedangnya adanya emulsifying agent memungkinkan dua macam 0at cair yang tidak dapat bercampur membentuk emulsi. Pada gambar 1.' dan 1.1 memperlihatkan emulsi dengan partikel%partikel air yang terdispersi di dalam crude oil dengan API gra3ity dan ater cut yang berbeda. Pada partikel%partikel yang ters tersdi disp sper ersi si terd terdap apat at lapi lapisa san n lm lm yang yang meru merupa pak kan selu selubu bung ng (gambar 1.2). lapisan lm ini dibentuk oleh Susunan polar molekul%molekul yang bersifat keras dan mudah peca pecah. h. Pembe embent ntuk uk lapi lapisa san n lm lm ini ini lah lah yang yang dise disebu butt deng dengan an emulsifying agent.
1
4ambar 1.' mulsi dengan API gra3ity minyak '5.6 dan ater cut 578
4ambar 1.1 mulsi dengan API gra3ity minyak 19 dan ater cut 158
2
4ambar 1.2 *apisan lm yang menyelubungi parrtikel air
4ambar 1.5 *etak emulsi pada crude oil 1.'
M*SI:+I&4 A4&; PA"A M*SI MI&+A$ BMI mulsifying agent yang sering ditemukan dalam emulsi minyak bumi adalah asphalt, resinous substant dan oil soluble organic acid. Material% materian ini lebih mudah terdispersi di dalam minyak dari pada di dalam air. Material% material lain yang 5
sering didapatkan dalam emulsi selain dari material yang disebutkan diatas adalah iron, 0inc, alumunium, sulphates, calcium carbonate, silica dan iron %slphide. mulsi fying agent tersebut biasa ditemukan pada batas antara permukaan partikel% partikel air dan minyak dan ini sudah ada se!ak minyak bumi masih dalam reser3oir. 1.1 <&IS%<&IS M*SI Berdasarkan sifat dan phasenya !enis emulsi bermacam% macam. Setiap macamnya mempunyai kriteria sendiri%sendiri. Adapun !enis%!enis emulsi tersebut adalah / '. Berdasarkan sifat kesetabilannya emulsi berdasarkan klasikasi sifat ini dapat dibagi men!adi a. mulsi stabil mulsi !enis ini mempunyai selunbung lapisan lm yang pemecahanya tidak dapat ter!adi dengan sendirinya tetapi harus dilakukan proses%proses khusus. Proses pemecahan tersebut yaitu dengan !alan merusak atau dengan tidak mengaktifkan lapisan lm tersebut. b. mulsi tidak stabil Berbeda dengan !enis emulsi stabil, emulsi !enis ini proses pemecahannya dapat berlangsung dengan sendirinya setelah didiamkan beberapa !am atau di!emur pada sinar matahari. 1. Berdasarkan 3iskositasnya ntuk emulsi !enis ini dapat dibagi men!adi / a. mulsi kental $arena kekentalannya maka pada emulsi ini akan terlihat lebih banyak partikel%partikel yang terdispersi. Partikel% partikel tersebut sulit bergerak untuk meninggalkan cairan. b. emulsi encer 6
Pada emulsi ini !umlah partikel%partikel yang terdispersi lebih sedikit, dikarenakan partikel =partikel tersebut lebih mudah bergerak untuk meninggalkan cairan.
2. Berdasarkan phasenya ntuk klasikasi ini emulsi dapat dibagi men!adi / a. >ater in oil emulsion +aitu !ika minyak merupakan phase kontinyu dan air merupakan phase diskotinyu di dalam minyak. b. ?il in ater emulsion +aitu !ika air merupakan phase kontinyu(phase e@ternal) dan minyak merupakan phase diskontinyu (phase tersebar) 1.2 PMB&;$A& M*SI Pada ater dri3e reser3oir, selama proses produksi berlangsung >?%nya akan terus meningkat. "engan meningkatnya >? ini akan menyebabkan terbentuknya emulsi. Pada permulaan pembahasan ini telah disebutkan adanya tiga syarat bagi terbentuknya emulsi, yaitu adanya dua macam 0at cair yang tidak bisa bercampur, adanya emulsifying agent (suatu 0at koloid yang membantu terbentuknya emulsi) dan adanya agitasi (gerakan yang menyebabkan percampuran). $etiga syarat ini adalah mutlak. Sehingga salah satu sa!a dari syarat ini tidak ada maka emulsi tidak akan ter!adi. Adapun faktor%faktor yang lain yang sifatnya membantu bagi terbentuknya emulsi adalah '. Penurunan tekanan dan temperature. 1. &aiknya persentase air (ater cut) 2. Adanya peralatan yang menyebabkan turbulensi sehingga air dan miyak terpencar kesegala arah dan terbentuklah emulsi. $esetabilan emulsi ini akan semakin besar setelah uida meleati peralatan permukaan. C
1.5 M*SI PA"A D" ?I* Phase disperse dari emulsi pada system air dan miyak tergantung pada karakteristik emulsifying agentnya. Pada umunya partikel%partikel airlah yang terdispersi kedalam minyak sebagai phase kontinyu seperti terlihat pada gambar 1.5(bagaimana letak emulsi pada crude oil). Banyak faktor yang menentukan kuat lemahnya emulsi pada crude oil tersebut. :aktor%faktor yang dimaksud adalah / '. 3iskositas minyak atau air dengan 3iskositas yang tinggi akan membutuhkan aktu yang lebih ama untuk memisahkan partikel%partikel yang terdispersi didalam cairan. "apat kita lihat pada suatu system dengan 3iskositas yang tinggi ternyata lebih banyak mengandung partikel%partikel dibandingkan dengan system yang mempunyai 3iskositas rendah. 1. mulsifying agent Pada emulsi yang stabil selalu terdapat emulsifying agent. mulsifying agent ini menentukan kuat lemahnya suatu emulsi. "idalam minyak suatu emulsifying agent dapat berupa material organik. +aitu asphalt dan asam organik yang larut didalaam minyak.cselain itu dapat !uga berupa padatan. Antara lain iron sulfate, 0inc sulfate, alumunium sulfate, calcium carbonate, silica dan iron sulde. 2. Specic gra3ity Specic graity ini sangat mempengaruhi proses pemisahannya. Semakin besar perbedaan specic gra3ity dari dua atau lebih cairan yang tidak dapat bercampur maka proses pemisahannya semakin cepat. 5. >ater cut E
Proses ter!adinya emulsi akan semakin besar dengan bertambagnya !umlah air. Fal ini disebabkan timbulnya agitasi. Akan tetapi dengan bertambahnya presentase air akan membentuk emulsi yang kurang stabil, sehingga pemisahannya semakin mudah. 6. mur emulsi
antara dua caran minyak dan air, dan !uga antara 0at%0at tersebut dengan emulsifying agentnya yang terkonsentrasi pada kedua fasa cairan tersebut. Menurut ren, emulsi yang stabil dipengaruhi oleh kadar airGminyak dalam campurannya yang mempunyai battas maksimal. Bila air lebih dari batas maksimal maka tidak berupa emulsi lagi Sifat%sifat minyak !uga berpengaruh pada pengemulsian seperti misalnya, !enis nepthene (base) yang mengandung 0at%0at aspalt lebih mudah membentuk emulsi daripada parrane base crude. Makin besar 3iskositas dan residu karbonnya, makin mudah terbentuk emulsi. "emikian !uga tegangan permukaan minyaknya, semakin besar semakin mudah pula terbentuk emulsi. Beberapa studi menun!ukkan bahaa emulsi !uga bermuatan listrik. $dang%kadang !uga sampai mencapai 7.7s 3olt. Muatan ini meempersulit pengabunggan (coalescence) antara butir emulsi yang satu dengan yang lainnya.sifat ini kelak di!adika dasar unttuk memecahkan emulsinya 1.C P&D4AFA& M*SI Banyak hal yang dapat dilakukan untuk mencegah ter!adinya emulsi. Bila ter!adinya emulsi ter!adi karena banyaknya gas yang keluardari cairan didalam tubing pada sumur%sumur oing, maka yang dapat dilakukan adalah / '. Mengontrol tekanan oing dan menurunkan kecepatan menyembur selama sumur itu berproduksi. 1.
1. Memberikan demulsier pada aliran sebelum !epitan atau pada annulus 2. Mengatur tekanan pada separator, sehingga tidak terdapat perbedaaan tekanan yang cukub besar antara sebelum dan sesudah melalui choke. Selan!utnya !ika kasusnya disebabkan oleh pemakaian pompa, maka langkah%langkah yang perlu diambil adalah / '. Memasang gas anchor pada pompa untuk memisahkan gas dari cairan, sehingga aliran turbulen yang diakibatkan oleh masuknya gas dapat dikurangi. 1. Menggunakan pompa dengan ukuran besar. 2. Memperendah kecepatan langkah pompa tetapi memperpan!ang langkahnya sehingga agitasi dapat dikurangi. 5. Menghindari kemungkinan ter!adinya kebocoran%kebocoran pada peralatan pompa (plunger dan 3al3e) sehingga kemungkinan emulsi oleh agitasi dapat dihindari.
BAB III "FI"ASI MI&+A$ BMI "ehidrasi minyak bumi adalah proses pemisahan antara miyak dengan air yang tercampur didalamnya. Pemisahan air ini harus dilakukan karena / '. Permintaan dari renery sebelum minyak diproses. 1. "apat menurunkan kapasitas pipeline. 2. "apat menimbulkan korosi pada pipeline, dan sebagainya. Phase air yang tercampur di dalam minyak dibedakan men!adi dua macam, yaitu / '. Air bebas. 1. Air sebagai emulsi dalam minyak. Air bebas pada umumnya lebih mudah dipisahkan dari minyak, yaitu dengan cara settling (diendapkan) pda suatu tempat atau dengan cara pemanasan atau !uga dengan menggunakan centrifuge. Sedangkan untuk kasus yang kedua, yaitu berupa '7
emulsi, pemisahannya memerlukan cara%cara khusus. Dara%cara tersebut antara lain, dengan pemakaian 0at kimia, degan metoda termis, metoda elektrik dan lain%lain. 2.'
M;?"A $IMIA>I
"alam metoda ini dilakukan penambahan bahan kimia atau sering disebut dengan istliah reagent (demulsier) kedalam emulsi, sehingga reagent tersebut akan menetralkan atau merusak sifat%sifat daripada emulsifying agentnya. "emulsier disini berfungsi sebagai / '. Mengadakan dehydrasi dengan memecah emulsi yang ada.
1. ;ambahkan bahan kimia (demulsier). 2. $ocok sampai homogen. 5. Amati pemisahan airnya terhadap aktu (setiap lima menit) sampai tercapai 3olume air yang konstan. 6. langi prosedur diatas untuk sample yang sama, tetapi !umlah bahan kimianya berbeda. C. Plot antara aktu 3s air yang dipisahkan, missal seperti pada gambar 2.'
4AMBA 2.' FB&4A& A&;AA >A$; S AI +A&4 ;PISAF$A&
"ari grak tersebut dapat ditentukan ppm daripada demulsier yang akan digunakan, yaitu yang memberikan 8 air terpisah yang terbesar. Bahan%bahan demulsier dapat bercampur dengan emulsi secara merata. ntuk maksud tersebut, hal yang perlu dipertimbangkan adalah / '. Pengin!eksian demulsier yang belum dilarutkan ke dalam pipa aliran pada !arak pendek dari peralatan dehydrasi dengan memakai alat pengaduk. 1. Pengin!eksian demulsier yang sudah dilarutkan dahulu kedalam pipa aliran dehydrasi. "engan cara ini proses pencampurannya akan lebih baiak dan peker!aan dehydrasi dapat dilakukan di satu tempat. Akan tetapi membutuhkan alat%alat lebih banyak untuk proses percobaan di laboratorium maupun dilapangan. 2. Pengin!eksian demulsier yang belum dilarutkan ke dalam aliran pipa utama pada !arak yang cukup !auh dari peralatan dehydrasi. "engan pan!ang pipa maka akan diperoleh '1
percampuran dan penyebaran yang baik. ;etapi cara ini mempunyai kelemahan yaitu sentraisasi system pengein!eksian tidak ada dan control terhadap pengin!eksian tidak kontinyu. Mengenai tempat%tempat pengin!eksiannya bermacam%macam, antara lain adalah / '. Antara separator sampai tangki block station. 1. Pada o line antara tangki block station sampai pusat pengumpul. 2. Pada o line, antara @%mas tree dengan block station. 5. *angsung dii!eksikan pada lapisan produktif atau di anullus casing tubing. Pada system kimiai ini, cara pemisahan airnya dibagi men!adi dua proses, yaitu settling dan ashing process. 2.'.'.S;;*I&4 P?DSS Pada settling process diperlikan paling sedikit dua tangki, tetapi lebih baik !ika digunakan tiga tangki atau lebih. Bentuk tangkinya tergantung pada kondisi lapangan, bisa berbentuk 3ertical atau hori0ontal. Seandainya digunakan tiga buah tangki, diagram siklus penggunaannya seperti tercantum pada table III%'
;AB* III%' SI$*S P&44&AA& ;A&4$I PA"A S;;*I&4 P?DSS ;A&4$I I
;A&4$I II
"iisi
Settling pengaktifan
Settling
"ikosongkan
"ikosongkan
"iisi
;A&4$I III dan "ikosongkan,minya k yang bersih dipompa ke pengilangan "iisi Settling
'2
"i isi
Settling
dikosongkan
Besarnya aktu yang dibutuhkan untuk memisahkan air secara sempurna tergantung pada faktor pengumpalan dan kecepatan pengendapan. "ari pemisahan ini karena perbedaan gra3ity maka air akan berada di bagian baah pada alat treating. Menurut hukum stokes kecepatan kebaah partikel air harus cukup untuk mengatasi kecepatan keatas dari minyak yang keluar dari alat. Stokes memberikan persamaan sebagai berikut / %untuk alat hori0ontal ( gambar 2.1) /
4AMBA 2.1 A*A; ;A; F?IJ?&;A*
'5
4AMBA 2.2 A*A; ;A; ;I$A*
4AMBA 2.5 4A:I$ "IAM; A*A; ("i) SS ;I&44I "AAF PDAMPA& '6
4AMBA 2.6 4A:I$ IS$?SI;AS MI&+A$ SS BSA PA;I$* AI
"i1K9'.9 (Lo uo) S4 (dm)1 % ntuk alat 3errtikal (gambar 2.2) / "i*f K529(Lo uo) S4 (dm)1 "imana / % "i K diameter alat, in % Lo K kecepatan aliran minyak, bpd % uo K 3iskositas minyak, cp % S4 adalah perbedaan S4 minyak dan air % lf K tinggi daerah percampuran, ft % dmK diameter partikel, micron Atau d m K 677 (uo)%7,CE6 Pada alat treater 3ertical terdapat l f sedangkan pada alat treater hori0ontal tidak, hal ini karena pada alat hori0ontal kecepatan minyak keatas pada penampang melintang merupakan fungsi dari diameter alatnya atau penampang melintang sama dengan diameter kali pan!ang daerah percampuran ( coalescing section). "ari gambar 2.5 dan 2.6 dapat dilihat hubungan antara diameter alat dengan tinggi (pan!ang) daerah percampuran dan hubungan antara 3iskositas minyak dengan besarnya partikel air. 'C
2.'.1>ASFI&4 P?DSS mulsi yang diberi demulsier dialirkan ke dalam air yang berada di dalam ash tank. Aliran masuk emulsi terletak di dasar tangki yang dilengkapi dengan slotted atau perofated spreader, yang berfungsi menguraikan (menyebarkan) butiran%butiran yang berada dalam emulsi. ;inggi air di dalam tangki di !aga konstan. "i dalam tangki akan terbentuk suatu lapisan antara air dan miyak bebas air. "emulsier yang dipakai dalam proses ini lebih sedikit di bandingkan dengan settling process. "apat di bandingkan diagram aliran antara settling process (gambar 2.C) dan ashing process( gambar 2.E)
4AMBA 2.C S$MA "IA4AM A*I "F+"ASI "&4A& S;;*I&4 P?DSS
'E
4A g4AMBA 2.E S$MA "IA4AM A*I "F+"ASI "&4A& >ASFI&4 P?DSS Fal%hal yang perlu diperhatikan agara hasil dari ashing process ini men!adi baik adalah / '. Membuat aliran turbulen pada system o line. 1. Membuat aliran turbulen pada system tangki penerimaan ketika proses pengisian berlangsung. 2. Adakan agitasi mekanik di dalam tangki penerimaan dengan memakai slotted atau spreader. Fal%hal lain yang perlu diketahui di dalam pemisahan emulsi dengan cara kimiai ini adalah / '. Butir air dalam emulsi memiliki muatan listrik, sehingga akan menyulitkan penyatuan partikel%partikel. Pemisahan akan ter!adi !ika diberikan 0at elektrolit ke dalamnya. 1. mulsifying agent sangat mempengaruhi terbentuknya dan kesetabilan emulsi. ntuk emulsi antara air dan minyak, dapat berupa aspaltic dan se!enisnya yang mempunyai sifat basah oleh minyak.
5. Persentase air 6. Fubungan antara temperature dan 3iskositas
2.1M;?"A ;FMIS Metoda ini merupakan metoda yang paling sering digunakan, tetapi !arang sekali metoda ini digunakan tanpa menghubungkan dengan metoda lain, misalnya metoda kimia dan listrik. Metoda thermIs dilakukan pada tekanan atmosfer, dimana pemecahan emulsi dengan metode ini bisa dibagi men!adi dua proses yaitu ashing dan pemanasan pada temperature di baah '77 N c. "asar atau falsafah dapat digunakannya metoda thermos untuk pemisahan emulsi ialah baha panas / '. Mengurangi 3iskositas minyak 1. Mempengaruhi sifat%sifat koloidal emulsifying agent 2. mperlemah tegangan permukaan antara miyak dengan air "engan ketiga faktor itulah panas dapat membantu pemisahan minyak dengan air. Alat yang digunakan untuk memisahkan antara air dengan miyak (dalam bentuk emulsi) dengan metoda thermis adalah heater treater (gambar 2.9)
'H
4AMBA 2.9 FA; ;A;
17
2.1.' P?SS PMISAFA& "&4A& DAA :*ASFI&4 Proses pemisahan dengan cara ashing dilakukan pada temperature diatas '77 N c. panas tersebut menyebabnkan partikel%partikel air men!adi uap. "engan demikian perbedaan phase dan berat !enis akan lebih besar dan proses pemisahan ter!adi. $elemahan%kelemahan pada proses ini adalah/ '. :raksi ringan dalam crude oil akan hilang sehingga akan merugikan. 1. "iperlukan ketel%ketel pendingin, separator dan isolasi sehingga akan memaka biaya. 2. "iperlukan bahan bakar yang banyak, baik berupa gas maupun berupa minyak. N D 2.1.1 PMISAFA& "&4A&& PMA&ASA& PA"A ;MPA; "IA;AS '77 Pemanasan ini dilakukan untuk dehydrasi emulsi tidak setabil. "engan pemanasan ini 3iskositas uidanya turun sehingga akan meningkatkan mobilitas partikel%partikelnya. Selan!utnya tumbukan dan perpaduan antara partikel semakin besar. "engan bersatunya partikel%partikel tersebut maka akan mudah ter!adinya pemisahan karena perbedaan berat !enis. Panas yang di butuhkan dapat dicari dengan persamaan yang diberikan oleh ;icater / LK> Dp ; "imana / L K panas yang dibutuhkan, B;G!am > K berat emulsi (cairan)yang dipanaskan, 'bG!am Dp Kspecic heat cairan, B;G'bG o : ; Kperbedaan temperature, o : Penambahan panas kedalam aliran minyk dan air merupakan metode tradisional dalam hal pemisahan phase.untuk mengetahui efek%efek yang ditimbulkan olehh pemanasan terhadap minyak dapat diketahui dari test%test yang dilakukan di laboratorium. Begs dan obinson, setelah menyelidiki sebanyak 5C7 sample crude oil berhasil mengembangkan persamaan matematis yang menun!ukkan hubungan antara 3iskositas, temperatur dan gra3ity yang selan!utnya dikembangkan ke dalam bentuk grak (ggambar 2.H). persamaan metematis nya adalah /
uoK'7@%' dimana / uo K 3iskositas minyak, cp ; K temperature, o f O K+;%'.'C2 + K'70 J K2.7215%7.717126 4 1'
4
KAPI gra3ity minyak
4AMBA 2.H $?*ASI B44S "A& ?BI&S?& FB&4A& IS$?SI;AS "A& ;MPA;
Bila titik didih minyak rendah, maka pertambahan panas akan merugikan.molekul%molekul minyak bisa meninggalkan cairan atau bisa !uga tertekan men!adi satu dengan molekul gas. Bahkan !ika molekul%molekul minyak bersatu dengan gas,akan menyebabkan hilangnya se!umlah minyak yang saharusnya didapat. Selain itu !uga penambahan tempratur treating menyebabkan terbentuknya crude oil berat,dengan demikian akan mengurangi nilai. "ari gambar 2.'7 dapat diperlihatkan besarnya 3olume minyak yang hilang akibat kenaikan tempratur dan pada gambar 2.'' diperlihatkan pula besarnya penurunan gra3ity akibat kenaikan tempratur. ;erhadap densitas, penambahan tempratur dapat menaikan atau menurunkan densitas minyak dan airnya. Fal ini tergantung pada karaktterristik crude oilnya. Seperti ditun!ukan pada gambar 2.'1 dapat dilihat bagaimana pengaruh kenaikan tempratur terhadap densitas terhadap tiga macam sample crude oil yang berkarakteristik berbeda. 11
Masalah heater treater, perlu kita mengetahui langkah% langkah yang harus diperhatikan di dalam perencanaannya.langkah%langkah tersebut sebagai berikut/ '. ;entukan !enis emulsi, untuk emulsi yang tidak ketat treater harus mempunyai kapasitas minyak 677 bblGhari.sedangkan bila emulsi sangat ketat kapasitas minyak sebesar '67 bblGhari yang sebaiknya digunakan. 1. ;entukan apakah sumur memproduksi air bebas. 2. ;entukkan !umlah dan sifat sik dari pada air,minyak dan gas. 5. ;entukan settling time berdasarkan analisa di laboratorium. >aktu yang diperlukan sekitar '6 menit sampai '1 !am. 6. ;entukan penggunaan daripada minyak,air dan gas setelah dipisahkan,untuk melihat kemungkinan treater beker!a pada tekanan atmosr.
12
4AMBA 2.'7 <M*AF ?*M MI&+A$ +A&4 FI*A&4 "&A4A& &AI$&+A ;MPA; ;A;I&4
4AMBA 2.'' BSA&+A P&&A& API 4AI;+ MI&+A$ ?*F $&AI$A& ;I;I$ ;MPA; ;A;I&4
15
4AAMBA 2.'1 P&4AF P&AMBAFA& PA&AS ;FA"AP "&SI;+ MI&F+A$ "A& AI "AI D" ?I* +A&4 BB"A $AA$;IS;I$&+A
C. ;entukan tempratur treating yang berkisar antara '17 7 sampai 'C77 dera!at farhenheit. E. ;entukan kapasitas pemanas (rebo@).
:irebo@ harus cukup luas untuk dapat memanaskan uida dari tempratur aliran men!adi tempratu ker!a. "alam hal ini ada
16
beberapa faktor yang digunakan sebagai bahan pertimbangan, yaitu / a. Air bebas akan dikeluarkan sebelum uida dipanaskan. b. Semua minyak akan mengalami pemanasan pada saat meleati pemanasan. c. Air yang teremulsi !uga ikuut terpanaskan. Bila !umlah air tidak di ketetahui anggap !umlah tersebut ssebesar 178. d. :irebo@ sebaiknya tediak beker!a secara terus menerus melainkan secara terputus%putus. Fal ini memungkinkan besarnya daya tahan rebo@ itu sendiri. e. $apasitas rebo@ harus cukup memenuhi keperluan dengan memperhitungkan heat loss dari treater.
2.2. M;?" *$;I$ Metode ini didasarkan pada sifat baha !ika medan listrik bolak balik dengan 3oltage (tegangan) tinggi berpengaruh pada suatu yang minyak yang beremulsi,maka emulsi%emulsi akan bertumbukan (coalesce) ntuk membentuk butiran air yang lebih besar, sehingga lebih mudah untuk settling. "alam metode ini tempratur diusahakan tinggi dengan maksud agar 3iscositasnya rendah sehingga mempermudah setlling. Berdasar teori ini, !ika tetesan%tetesan air pada minyak mentah dipengaruhi medan listrik bertegangan tinggi maka oleh gaya induksi setiap partikal air akan bermuatan listrik. Muatan% muatan ini akan tetap bertahan dalam tetesan airnya selama medan listrik masih beker!a, karena tetesen%tetesan dikelilingi oleh fasa yang bukan konduktor, yaitu fasa minyak. Muatan induksi pada lapisan yang teradsorbsi yang mana membentuk lapisan atau batas antarfasa air dan minyak. "engan 1C
berkurangnya kestabilan emulsinya, persatuanGtumbukan antara partikel%partikel air diberikan oleh arah%arah kutub yang bersamaan pada partikel%partikel airnya, dimana pada arah yang berlaanan terdapat kutub%kutub yang berlaanan pula sehingga tarik menarik. Muatan listrik static yang menyebabkan gaya tarik menarik antara partikel%partikel yang cukup untuk meruntuhkan lapisan tipis pemisahnya pada saat partikel% partikelnya saling kontak. Persatuan antara partikel%partikel air ini berlangsung terus sampai tetesan airnya cukup besar untuk setlling oleh gaya gra3itasi.
4AMBA 2.'2 A*A; ;A; *IS;I$
4radient tegangan yang digunakan pada umumnya sekitar 6777%'7777 atau ''777%29777 3olt pada !arak linier ' inci antara elektroda%elektroda. Menurut uren, penggunaan daya listrik adalah sekitar 16%67 att%!amGbbl minyak, tegangan 177%577 3olt, dan untuk setiap treater kira%kira diperlukan daya 56 khGhari dengan arus '7 ampere. Minyak yang ditreating boleh berkisar 1E
''%577 API dan ater cut sampai 968 dapat dibersihkan men!adi kurang dari 1 atau '8 sa!a. *osse minyak dari metode ini kurang dari 7 API, sedangkaan losse 3olume adalah kurang dari 1%'8. Pada gambar 2.'5 dapat dilihat dapat dilihat bagian%bagian darisaalah satu !enis dehydrator. "iagram alirannya ditun!ukkan pada gambar 2.'5
4AMBA 2.'5 S$MA "IA4AM A*IA& "F+"ASI "&A& M;?" *IS;I$
2.5. M;?"A D&;I:4A* Dentrifuges bisa memberikan gaya yang besarnya dapat mencapai '2.777 kali gaya gra3itasi !ika berputar dengan kecepatan '2.777 rpm sampai 57.777 rpm. 4aya centrifugal ini digunakan bila diperlukan suatu gaya yang lebih besar untuk memisahkan minyak dan air misalnya, yang densitasnya berbeda. fek dari gaya centrifugal ini sama 19
dengan gaya gra3itasi, tetapi !auh lebih efektif lagi. siensinya tergantung pada densitas air dan minyak yang diputarnya, semakin besar selisih densitynya makin efektif dia. Agar memperoleh pemisahan yang sempurna, suatu centrifuge harus dapat berputar dengan cepat sekali. Pada industri perminyakan kadang%kadang dipakai putaran sampai 'E.777 sampai57.777 rpm. Mesin pemutarnya sendiri terdiri dari suatu bol(mangkuk) yang terletak pada u!ung tonggak 3ertical yang berputar cepat karena motor listrik atau steam turbine.!uga kadang%kadang digunakan belt. mulsi biasanya dipanaskan dulu dimasukkan dalam mangkuk tersebut pada tengah tengahnya melalui suatu pipa. Akibatnya air yang memilki densitas lebih besar bergerak keatas masuk ke lubang arah luar daripada tepian mangkuknya, hal ini disebabkan gaya centrifugal akan melemparkan partikel% partikel yang densitynya lebih besar keluar lebih !auh daripada partikel%partikel yang densitynya lebih kecil. Suatu bidang silindris dibuat antara minyak dan air yang !umlah posisinya tergantung pada !umlah air dan minyak yang ada. Minyak yang bersih bergerak melalui lubang keluar diatas mangkuknya dekat pusat, sedangkan airnya terlepas dari lubang keluar lainya yang terletak dekat perimeter luar dari mangkuknya. Pasir dan padatan%padatan lainnya condong untuk mengikuti air alaupun padatan yang lebih kasar tertinggal dalam mangkuk dan ini harus dibersihkan dengan tangan setelah berhentinya rotasi dan dibukanya tutup alat. "alam industri minyak ada dua macam setrifugesyang biasanya digunakan untuk pemisahan emulsi, yaitu dengan la3al oil separator dan sharpless super centrifuge. Penggunaan alat ini terutama untuk ekstraksi padatan% padatan dalam minyak. Minyak dan air dalam tipe emulsi tidak stabil dapat dipisahkan dengan mudah dan 1H
baik.menurut becher emulsi dengan kadar air 978 dapat dipisahkan hanya tinggal 7,68 dalam beberapa menit. ;etapi bila emulsinya termasuk stabil maka air yang keluar masih mengandung se!umlah emulsi minyak, terutama sekali kalau densitas minyaknya tinggi. Sharpless supercentrifugal adalah suatu mesin dengan tipe mangkuk yang sederhana (gambar 2.'6),yang digerakkan dengan kecepatan 'E.777 rpm yang dapat mengadakan gaya pemisah sebesar 'C.H77 kali besarnya gaya gra3itasi. Minyak yang diker!akan dipanaskan lebih dahulu dengan steam coils(uap)yang ditempatkan pada tangki 167 bbl yang mana sebagian diisi air melalui mana emulsinya bergerak keatas. *alu minyak yang telah dipanaskan dimasukkan (melalui saluran pada atas tangkinya) ke dalam centrifuge. ;empratur diatur range ''7% '277 :, !ika diinginkan pemisahan yang sempurna. siensi alat ini dapat dipertinggi dengan memberikan 0at kimia. Jat kimia tersebut ditambahkan di tanki pemanasnya. Dentrifuge mengeluarkan dua macam uida, minyak yang telah bersih dan air yang sering kali masih mengandung emulsi%emulsi minyak yang tak terpisahkan. "e le3el oil purier bentuk konstruksi mangkukny unik sekali (gambar 2.'C),yang dilengkapi dengan sederetan kerucut%kerucut logam tipis, yang satu terletak pada lainnya pada suatu tuas sedemikian rupa sehingga antara satu mangkuk dengan lainnya hubunganya hanya melalui lubang yang sempit. mulsi diisikan pada suatu pipa yang menembus di dalam pusat tutup mangkuk dan terus masuk kedasar dari mana ia keluar atau naik mrlalui lubang%lubang bulat yang menembus krucut%kerucut disitu, dan terdistribusi pada lapisan%lapisan tipis diantaranya, karena adanya gaya centrifugal, ter!adi pemisahan antara air dan minyak serta padatan dari minyaknya. Air dan padatan karena lebih berat 27
maka akan mengalir sepan!ang bagian baah setiap kerucut kearah tepian mangkuknya,dimana ia akan dialirkan pada saluran air. Minyak yang telah dibersihkan dari kotoranGemulsi, dipaksa bergerak ketengah mangkuknya,dan mengalir sepan!ang bagian atas kerucut%kerucut kesuatu saluran annulus yang mengelilingi pipa pemasukan diatas darimana minyak akan dikeluarkan.
4AMBA 2.'6 SFAP*SS SPD& ;I:4A*
2'
4AMBA 2.'C MA&4$$ "e ** ?I* PI:I
2.6. M;?" "IS;I*ASI "A& A"S?PSI "ua macam metode ini digunakan untuk minyak ringan dan di digunakan hanya secara kecil%kecilan. Selain itu !uga hanya hanya digunakan atau dilakukan pada suatu minyak yang homogen, misalnya propane dll, sebelum ia masuk ke pipelinen. Senga!a metode ini tidak dibahas secara mendetail karena memang !arang digunakan pada minyak mentah untuk pemisahan emulsi. Alatnya disebut oil skimmer (gambar 2.'E).
21
4AMBA 2.'E ?I* S$IM F??J?&;A*
BAB I $SIMP*A& "ari urutan pada bab%bab sebelumnya maka dapat diambil dari tulisan ini suatu kesimpulan sebagai berikut / '. $andungan (kadar) air didalam crude oil dapat berupa air bebas maupun sebagai emulsi. 1. mulsi dapat terbentuk dalam reser3oir, tubing maupun oline(pipeline). 2. $adar air didalam crude oil perllu dihilangkan. Proses penghilangan disebut dehydrasi. 22
5. >alaupun banyak metode dehydrasi tetapi prinsipnya adalah satu, yaitu memecah dan memisahkan emulsi. 6. Pemakian metode dehydrasi disesuaikan dengan karakteristik crude oil%nya C. ntuk memperoleh pemisahan yang baik,metode dehydrasi sering perlu dikombinasikan.
"A:;A PS;A$A
'. Bambang ;,IrPengolahan *apangan Minyak, Fimpunan Mahasisa teknik Perminyakan -Patra ,I;B, 'HE6 1. Becker, P , -mulsion ;heory and Practice, American Dhemical Society, Monograph Series nr.'C1, ein Fold publ. corporation, &e +ork ('H66). 2. Begs, F." and obinson, <. , -stimating ;he iscosity of Drude System est ;e@as ?il ifting Short Dourse, 6 th Annual, 'H69
25
