## Unjuk Kerja Separator Gas Liquid Cylindical Cyclone (GLCC Metering Loop)

## Marwan Effendy
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani, Tromol Pos I Pabelan, Surakarta 57012 Indonesia
Email: Marwan.Effendy@ums.ac.id

## Abstract
This  paper  presents  an  experimental  study  of  the  performance  of  gas  liquid  cylindrical  cyclones (GLCC  metering  loop)  which  is  commonly  used  in  petroleum  industry  for  separation  of  multiphase flow. A model within laboratory scale was made form transparent material in this study. Experimental data were acquired using specimen with I.D of 6.25 cm; 140 cm high and inlet tangential with inclined angle  of  30 o .  Investigated  parameter  included  five-design  position  of  recombination  point  at  the  exit flow of GLCC metering loop. Some aspects such as superficial gas velocity, superficial liquid velocity, equilibrium liquid level, liquid carry over, and gas carry under were assessed during the experiment . The  results  showed  that  the  ratio  of  gas  and  liquid  flow  velocity  plays  an  important  role  to  the equilibrium  liquid  level  and  regime  flow  inside  the  GLCC  separator.  Four  type  regimes  flow,  i.e. bubble, packed bubble, slug  and churn flow,  were captured inside the  vertical  cylindrical cyclone  as the  effect  of  various  gas-liquid  flow  ratios  at  the  inlet  tangential,  including  the  different  position  of recombination point.
Keywords : GLCC metering loop, superficial liquid velocity, equilibrium liquid level

## Abstrak
Separator siklon silinder vertikal ( Gas Liquid Cylindrical Cyclones ) merupakan alat pemisahan aliran multifase  yang  umum  dipergunakan  dalam  industri  perminyakan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengevaluasi  unjuk  kerja  dan  perilaku  hidrodinamika  fluida  separator GLCC  metering  loop pada pemisahan aliran campuran udara dan air. Eksperimen dilakukan  dengan membuat separator skala uji laboratorium  menggunakan  pipa acrylic  plexyglass diameter  6,25  cm,  tinggi  140  cm  dengan  sistem inlet tangensial pada sudut inklinasi 30 o, serta dilengkapi 5 variasi posisi saluran keluaran. Percobaan dilakukan dengan  memvariasikan debit udara dan efek posisi  saluran keluaran ( recombination point ). Beberapa aspek penting seperti kecepatan superficial gas ( V sg ), kecepatan superficial cairan ( V sl ), level cairan  kesetimbangan  ( L eq ), liquid  carry  over ( LCO )  dan gas  carry  under ( GCU )  menjadi  perhatian selama  percobaan.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  empat  regim  aliran  yaitu  aliran  gelembung ( bubble flow ), aliran gelembung paket ( packed bubble flow ), aliran kantung gas atau sumbat cair ( slug flow )  dan  aliran  acak  ( churn  flow )  dipengaruhi  oleh  konfigurasi  rasio  aliran  gas-cairan  dan  posisi rekombinasinya.  Rasio  kecepatan  superfisial  antara  udara  dan  cairan  memainkan  peran  penting terhadap terbentuknya regim aliran dan ketinggian level cairan kesetimbangan.
Kata kunci: GLCC metering loop, kecepatan cairan superficial, level cairan kesetimbangan

## 1. Pendahuluan
Pemisahan  aliran  multifase  dari  sumur  minyak  merupakan  isu  utama  di  industri  perminyakan  dan  gas.  Teknologi separator telah  lama diaplikasikan oleh  industri perminyakan untuk proses pemisahan produk  fluida seperti  campuran liquid-liquid  (LL),  liquid-solid  (LS),  gas-liquid  (GL) dan gas-solid  (GS) .  Berpuluh-puluh  tahun  industri  perminyakan telah mempergunakan separator konvensional tipe bejana (vessel-type separator) yang memiliki dimensi relatif panjang, bobotnya berat, serta memerlukan investasi dan operasional yang lebih mahal.
Dalam  perkembangannya,  penerapan  teknologi  separator  yang  lebih  sederhana  dan  ringan  berhasil  diwujudkan dengan  ditandai  munculnya compact-type  separator yang  dikenal  dengan Gas-Liquid  Cylindrical  Cyclon e  ( GLCC) untuk  memisahkan  gas  dan  cairan  [1].  Beberapa  literatur  mencatat  bahwa  biaya  pengoperasian  separator  jenis  ini tergolong lebih murah dan mudah perawatannya jika dibandingkan dengan tipe vessel [2]. Separator GLCC terdiri dari selongsong pipa vertikal dengan saluran pemasukan di tengah siklon yang dipasang secara tangensial terhadap sumbu horizontal.  Saluran  pengeluarannya  terdiri  dari  dua  buah,  satu  terletak  di  atas  untuk  pengeluaran  gas  dan  satu  lagi  di bawah untuk pengeluaran cairan. Konsep desain GLCC dan aplikasinya telah dikembangkan Kouba et al . [3].
Sebuah  publikasi  mencatat  bahwa  empat  model  separator GLCC telah  berhasil  dikembangkan  untuk  keperluan  a) metering loop  with single-phase meter , b) metering loop  with multiphase meters , c) pemisahan awal (pre-separation) ,
dan  d)  pemisahan  produk (full  separation) ,  yang  dipergunakan  secara  nyata  di  industri.  Model  mekanika  juga  telah dikembangkan untuk keperluan prediksi perilaku aliran di dalam siklon  [4]. Dalam tahun yang sama, fenomena liquid carry-over  (LCO) yang  mempengaruhi  kinerja GLLC telah  berhasil  diungkap  secara  eksperimen  dan  teoritis.  Pada komposisi laju aliran gas rendah dan cairan yang tinggi, terbentuk aliran churn di bagian atas siklon vertikal, sedangkan komposisi sebaliknya dengan laju aliran cairan rendah dan gas yang tinggi mengakibatkan terbentuknya aliran annular . Peneliti  yang  lain  melaporkan  bahwa  efek  geometri  dan  karakteristik  fluida  menjadi  aspek  penting  yang  menarik perhatian  ilmuwan  untuk  diselidiki  korelasinya  terhadap  perilaku  hidrodinamika  aliran  dalam GLCC .  Tiga  macam diameter inlet tangensial , empat variasi viskositas cairan dan efek surfactant diamati pengaruhnya terhadap unjuk kerja GLCC  [5].  Desain GLCC dengan dual-inlet  tangensial juga  meningkatkan  kinerjanya  karena  memicu  terjadinya pemisahan  awal  di  bagian  tersebut.  Nilai  level  cairan  kesetimbangan  ( L eq )  mengalami  peningkatan  dengan  adanya kenaikan rugi-rugi gesek pada bagian liquid leg sebagai efek naiknya viskositas cairan. Untuk LCO , hasil penelitian ini sejalan dengan penyelidikan sebelumnya terkait L eq , zero-net liquid flow holdup dan daerah pengoperasian ( operational envelope ). Parameter bentuk inlet lebih lanjut dikembangkan oleh Erdal dan Shirazi  [6] dengan mencoba saluran inlet tangensial tunggal, ganda dan mengadopsi prinsip nosel, meskipun penelitian ini belum memberikan perbaikan kinerja GLCC yang signifikan untuk geometri “ gradually reduced inlet nozzle ” jika dibandingkan dengan bentuk lainnya. Kinerja GLCC  metering  loop semakin  sempurna  dengan  diterapkannya  sistem  kendali  tekanan  dan  level  cairan untuk  mereduksi liquid  over-flow ke  dalam gas  leg maupun gas  blow-out melalui  bagian liquid  leg .  Dengan diterapkannya  sistem  kontrol  terintegrasi  juga  memperbaiki  zona  pengoperasian  karena  mampu  mengantisipasi  kerja GLCC pada  laju  aliran  gas  dan  cairan  yang  lebih  tinggi  [7].  Dua  kondisi  yang  mempengaruhi  kinerja GLCC ,  yaitu liquid carry-over ( LCO ) dan gas carry-under ( GCU ) juga mampu dikendalikan dengan lebih maksimal. Hal ini artinya penerapan  kontrol  memungkinkan  perbaikan  pemisahan  produk  pada  rasio  gas-cairan  yang  lebih  tinggi  untuk  gas kondisi  basah  ( wet  gas )  [8][9].  Kecepatan  gas  yang  tinggi  memicu LCO yang  berlebihan  dalam  bentuk  butiran  dan cairan  film  di  daerah  aliran annular .  Fenomena LCO pada  aliran  tiga-fase  (oli,  air  dan  udara)  di  dalam GLCC telah dievaluasi  oleh  Kolla  et  al.  [10],  yang  mencatat  bahwa  viskositas  cairan  memainkan  peran  penting  terhadap pengoperasian GLCC dan faktor surface tension mempengaruhi kecepatan annular mist . Perkembangan  teknologi  komputasi  mendorong  kemajuan  pengembangan  riset  separator GLCC ,  diantaranya Guiterrez et  al .  [11]  untuk  mensimulasikan  aliran  3D  dalam GLCC dan  fenomena  vortex,  Hreiz et  al .  [12] memvisualisasikan aliran single-phase swirl di dalam GLCC , Le [13] memodelkan pola aliran pada inlet tangensial dan di  dalam  siklon GLCC ,  dan  Ghasemi  et  al.  [14]  tentang  optimisasi  kondisi  pengoperasian GLCC dengan  mereduksi terjadinya GCU dan LCU .  Penelitian terkini oleh  Yue et  al .[15] telah  menginvestigasi rezim dan perilaku aliran pada fenomena upper  swirling  liquid  film (USLF).  Empat  rezim  aliran  berhasil  divisualisasi  yaitu  aliran swirl,  churn, annular ,  dan ribbon .  Laju  aliran  gas-cairan  dan  karakteristik  fluida  memiliki  peran  penting  pada  perubahan USLF . Berdasarkan  rezim  alirannya,  efek USLF pada LCO dapat  dibagi  menjadi  tiga  tahap  yaitu safety  stage,  deteriorating stage, dan stable stage dimana masing-masing identik dengan aliran swirl, churn dan annular . Dalam  dekade  terakhir,  separator Gas-Liquid  Cylindrical  Cyclon e  ( GLCC) menjadi  topik  menarik  perhatian kalangan  ilmuwan  di  berbagai  belahan  dunia,  terutama  yang  menekuni  di  industri  pengolahan  minyak  dan  gas. Pendekatan  secara  eksperimental  maupun  komputasi  juga  telah  diterapkan  dalam  penelitian  untuk  mengembangkan separator tersebut.  Sebagian  besar  penelitian  memanfaatkan  media  air  dan  udara  sebagai  fluida  kerja  separator  untuk keperluan  penyelidikan,  bahkan  oli  dan  surfaktan  juga  dipergunakan  dalam  beberapa  percobaan.  Merujuk  beberapa penelitian yang telah dilakukan tersebut, eksperimen ini bertujuan untuk mengevaluasi unjuk kerja dan perilaku hidrodinamika fluida dalam GLCC metering loop dengan berbagai  variasi  laju aliran dan efek posisi saluran keluaran ( recombination point ). Pola aliran di dalam tabung silinder vertikal juga diselidiki dalam eksperimen ini.

## 2. Eksperimen

## 2.1. Geometri dan Instalasi Pengujian
Langkah  awal  dalam  penelitian  ini  melakukan  desain  separator  dan  pembuatan  instalasi  pengujian  skala laboratorium  sebagaimana  pada  gambar  1.  Eksperimen  dilakukan  di  laboratorium  Hidrodinamika,  Jurusan  Teknik Mesin,  Univesitas  Muhammadiyah  Surakarta.  Desain  separator  ini  diadaptasi  dari  model GLCC yang  pernah  diteliti oleh Arpandi et al. [1] dan Effendy [16] dengan memodifikasi ukuran dan jumlah saluran rekombinasi keluaran. Detail geometri ditunjukkan pada gambar 1(a), sedangkan alat uji GLCC metering loop dalam kondisi terakit seperti gambar 1(b). Untuk keperluan selama percobaan, instalasi separator GLCC metering loop dibuat dari material acrylic plexyglass berdiameter 6,25 cm, tinggi 140 cm dengan sistem inlet tangensial pada sudut inklinasi 30 o . Lima posisi variasi saluran keluaran  ( recombination  point )  dibuat  dengan  penambahan  ketinggian  tiap  25  cm.  Satu  diantara  posisi  rekombinasi tersebut  memiliki  ketinggian  yang  sama  dengan  posisi  saluran inlet  tangensial .  Alat  pengukur  kecepatan  superfisial udara dan cairan ditempatkan seperti pada gambar 1.
Uji  kebocoran  dilaksanakan  dengan  cara  mengisi  air  hingga  penuh  ke  seluruh  bagian  instalasi  pengujian,  dimana posisi inlet tangesial dan keluaran diberikan saluran tambahan ( extension ) untuk mengatur level cairan di dalam GLCC metering  loop.  Udara  bertekanan  disuntikan  melalui  saluran  inlet  tangensial  untuk  memberikan  tekanan  tabung  yang lebih tinggi, sehingga kebocoran bisa diamati. Apabila tidak didapati kebocoran maka percobaan bisa dilakukan dengan
mengatur  variasi  laju  aliran  masuk  gas  maupun  cairan  pada  semua  posisi  titik  rekombinasi.  Pengaturan  aliran  keluar dikontrol oleh buka-tutup katup V a hingga V e untuk mendapatkan variasi titik rekombinasi (lihat gambar 1(a)).
(a) Dimensi
(b) Perakitan instalasi
Gambar 1. Instalasi Percobaan separator GLCC metering loop
2.2. Prinsip Kerja GLCC dan Level Cairan Kesetimbangan
Prinsip  kerja  separator GLCC yaitu  aliran  multifase  didorong  masuk  ke  dalam GLCC melalui  saluran inlet tangensial (lihat  gambar  2).  Desain  kontruksi inlet secara  tangensial  menyebabkan  aliran  membentuk  gerakan  yang berputar-putar saat memasuki GLCC dan menimbulkan gaya sentrifugal. Proses yang berlangsung secara kontinyu akan terbentuk aliran vorteks. Adanya gaya sentrifugal maka akan mendesak cairan menuju dinding dan akibat gaya gravitasi cairan bergerak turun, selanjutnya cairan keluar melalui saluran outlet bagian bawah. Sementara gas yang mempunyai sifat ringan bergerak keluar melewati lubang atas menuju pusat GLCC . Level  cairan  kesetimbangan (equilibrium  liquid  level) merupakan  indikator  yang  menunjukkan  sejumlah  cairan  di dalam GLCC . Untuk aliran dua fase, level cairan mungkin berada di bawah atau di atas saluran inlet . Posisi level cairan bergantung  pada  kondisi  pengoperasiannya.  Level  cairan  dapat  diukur  dengan  menempatkan  skala  indikator  pada GLCC . Level cairan akan terlihat jelas pada tabung indikator ketika GLCC dioperasikan. Sistem separator GLCC didesain secara multiphase metering loop maupun pre-separation, menurut Movafaghian et al .  [5],  level  cairan  sebaiknya  dijaga  dibawah  saluran inlet untuk  menghindari  terbawanya  butiran  cairan  ke  dalam saluran percabangan gas. Berkaitan dengan level cairan kesetimbangan ( L eq ), maka dalam mendesain separator GLCC perlu mempertimbangkan penempatan posisi saluran keluaran terhadap saluran inlet.
Menurut Arpandi et al . [1], dengan merujuk parameter geometri spesimen uji gambar 2, penurunan tekanan dalam saluran cairan bisa diformulasikan sebagai persamaan 1.
                2 ) ( ) ( 2 1 1 1 3 l l eq l l eq in g l eq l l v D L f L L g L L g P    (1)
Penurunan tekanan dalam saluran gas,
g g g g g L L g P
     ) ( 1 3 
(2)
Rugi tekanan karena gesekan dalam cairan,
l n i i i m i i i i i l l v K D v L f              1 2 1 2 2 
(3)
Rugi tekanan karena gesekan dalam gas,
g q i i i p i i i i i g g v K D v L f              1 2 1 2 2 
(4)
Bagian depan dari persamaan  (3) dan (4) merepresentasikan rugi-rugi gesekan dalam  segmen pipa yang  berbeda dan bagian kedua merupakan rugi-rugi yang berupa belokan serta percabangan ( fitting ). Notasi m dan n masing-masing menunjukkan jumlah segmen pipa dan fitting dalam saluran cairan, sedangkan p dan q merupakan elemen saluran gas. Dengan  mempersamakan  penurunan  tekanan  gas  dan  cairan  serta  mengabaikan  interaksi  hidrodinamik  antara kedua fasenya, yakni
                  2 ) ( ) ( 2 1 1 1 3 1 3 l l l g l g g in g l l g l eq v D f g L L L g gL L      (5)

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada percobaan separator GLCC metering  loop dengan  variasi  lima posisi  saluran keluaran (recombination  point) , setiap  pengaturan  laju  aliran  gas  dan  maupun  gas  diamati  fenomena  yang  terjadi  di  dalam  tabung  siklon  silinder vertikal. Selain  itu, pada setiap perubahan posisi  rekombinasi diamati alirannya dikaitkan dengan  fenomena LCO dan GCU .  Dalam  penelitian  ini,  pengukuran  debit  masuk  dan  keluarnya  gas  dengan  mempergunakan rotameter skala 10  70  scfh,  sedangkan  debit  air  menggunakan rotameter skala  1  14  GPM.  Berdasarkan  percobaan,  fenomena  di dalam GLCC dipengaruhi oleh perubahan rekombinasi, debit udara masuk dan debit cairan masuk yang menyebabkan perubahan jenis aliran dan level cairan kesetimbangan (L eq ) .
(a) GCU (b) LCO
Gambar 3. Fenomena GCU dan LCO
Gambar 3(a) merupakan fenomena terjadinya penyusupan gelembung-gelembung gas dalam cairan melewati saluran keluaran cairan, yang peristiwa ini sering dikenal dengan gas carry under (GCU). Peristiwa ini terjadi apabila posisi L eq
jauh  di  bawah  inlet,  sehingga  gas  terbawa  keluar  bersamaan  dengan  cairan  melalui  saluran  keluaran  cairan.  Gambar 3(b)  merupakan  fenomena  terjadinya  penyusupan  cairan  bersamaan  dengan  gas  melewati  saluran  keluaran  gas,  yang dikenal dengan liquid carry over (LCO). Peristiwa ini terjadi pada posisi L eq jauh di atas inlet, sehingga cairan terbawa keluar bersamaan dengan gas melalui saluran keluaran gas.
3.1. Karakteristik Level Cairan Kesetimbangan ( L eq )
Gambar  4(a)  –  4(d)  menggambarkan  hubungan  antara  kecepatan  cairan  superficial  ( V sl )  dan  level  cairan kesetimbangan ( L eq ) pada berbagai variasi laju aliran gas ( Q sg ) antara 10-70 scfh, untuk empat posisi titik rekombinasi yang  berbeda.  Secara  umum,  variasi  rekombinasi  memainkan  peran  penting  pada  perubahan  nilai L eq .  Semakin  titik posisi  titik  rekombinasi,  semakin  meningkat  besarnya L eq .  Pada  laju  aliran  cairan  yang  sama,  nilai L eq mengalami penurunan pada laju aliran gas yang semakin meningkat.
Gambar 4(a) menunjukkan hubungan L eq terhadap laju aliran cairan pada posisi rekombinasi #1 dengan variasi laju aliran gas. Posisi rekombinasi #1 memiliki beda ketinggian antara posisi inlet tangensial dan posisi keluaran sebesar 75 cm. Konfigurasi pengujian seperti ini diperoleh dengan menutup katup V b hingga V e dan membiarkan katup V a terbuka (lihat  gambar  1(a)).  Semakin  meningkat  kecepatan  cairan  superficial  menyebabkan  level  cairan  mengalami  kenaikan. Kinerja separator pada pengesetan posisi rekombinasi #1 kurang menguntungkan karena level cairan berada di bawah inlet sehingga kinerjanya kurang optimal. Nilai L eq sangat rendah pada laju aliran gas dan cairan yang sama rendahnya. Peningkatan laju aliran gas pada saluran masuk justru menurunkan nilai L eq . Perbedaan penurunan semakin nyata pada laju aliran cairan yang semakin tinggi. Pengoperasian separator seperti ini sebaiknya dihindari karena akan berpeluang terjadi penyusupan udara dalam saluran keluaran air atau disebut gas carry under ( GCU ).
(a) Posisi rekombinasi #1
(b) Posisi rekombinasi #2
(c) Posisi rekombinasi #3
(d) Posisi rekombinasi #4
Gambar 4. Level cairan kesetimbangan pada pemisahan udara dan air
Pada  pembukaan  katup  V b dan  menutup  semua  katup  lain  pada  saluran  keluaran  menghasilkan  data  pengujian seperti terlihat pada gambar 4(b).  Posisi rekombinasi #2  ini  menyebabkan adanya perbedaan ketinggian antara posisi inlet dan outlet sebesar  50  cm.  Hasil  penelitian  menunjukkan  adanya  peningkatan  level  cairan  dibanding  saat pengoperasian posisi rekombinasi #1, sehingga kinerja separator lebih baik ditinjau dari aspek ketinggian nilai L eq . Pada komposisi  rasio  kecepatan  aliran  gas  yang  relatif  rendah  dengan  aliran  cairan  yang  tinggi  mengakibatkan  nilai L eq
melampaui  ketinggian  di  atas inlet tangensial.  Nilai L eq akan  tereduksi  apabila  terjadi  penurunan  laju  aliran  cairan masuk melalui inlet tangensial. Nilai L eq tersebut juga akan tereduksi lebih ekstrim jika laju aliran gas terjadi kenaikan yang  semakin  besar.  Pada  level  cairan  di  bawah  40  cm  kemungkinan  masih  terdapat resiko  terjadinya GCU. Kinerja separator  dianggap  optimal  apabila  posisi  level  cairan  berada  di  sekitar  inlet  untuk  menghindari  fenomena GCU maupun LCO.
Gambar  4(c)  menunjukkan  hubungan L eq terhadap  kecepatan  cairan  superficial  pada  posisi  rekombinasi  #3,  yang memiliki  perbedaan  posisi inlet dan outlet sebesar  25  cm.  Kinerja  pada  rekombinasi  #3  kondisinya  semakin  baik dibandingkan konfigurasi #1 dan #2, sehingga efisiensi semakin  meningkat. Pada komposisi V sl =1,107  m/s  fenomena LCO secara visual terjadi, namun kejadian ini dipandang masih layak diterapkan sepanjang air tidak menyusup melalui saluran  udara.  Perbedaan  posisi inlet dan outlet yang  semakin  tipis  memicu  dominasi  nilai L eq melebihi  posisi inlet tangensial  pada  berbagai  komposisi  laju  aliran  gas  dan  cairan.  Fluktuasi  perubahan  nilai L eq juga  semakin  tereduksi dibandingkan gambar 4(a) dan 4(b). Hal ini mengindikasikan potensi peristiwa GCU maupun LCO bisa diminimalisasi dengan menurunkan perbedaan posisi inlet tangensial dan outlet pada batas kewajaran.
Karakteristik pemisahan produk dengan penerapan posisi rekombinasi #4 ditunjukkan gambar 4(d). Konfigurasi ini memiliki  perbedaan  ketinggian  antara  posisi inlet tangensial  dan outlet sebesar  0  cm  atau  level inlet tangensial  sama tingginya terhadap saluran pengeluaran. Kerja separator pada kecepatan cairan superficial V sl = 0,332  m/s  merupakan kinerja  paling  optimal  dimana  level  cairan  kesetimbangan  berada  di  atas  daerah inlet tangensial,  sehingga  kerja separator dapat optimal. Pada kecepatan cairan  superficial V sl = 0,886; 0,997;  dan 1,107  m/s, pengambilan data tidak dapat  dilakukan  karena  terjadi LCO yang  berlebihan  sehingga  menyebabkan  penyusupan  air  dalam  indikator  level cairan.
Kondisi  sangat  ekstrim  pada  saat  dioperasikan  pada  posisi  rekombinasi  #5,  dimana  posisi  saluran  keluaran  25cm lebih  tinggi  dibandingkan  posisi inlet tangensial.  Kerja  separator GLCC menjadi  sangat  tidak  optimal  karena  hampir semua  rasio  gas  dan  cairan  menjadi  tidak  efektif.    Menurut  Wang et  al .  [7][17],  pada  kondisi  seperti  ini  pengaturan bukaan katup berbasis automatic  control menjadi  sangat diperlukan untuk mengendalikan  level cairan kesetimbangan yang cenderung  fluktuatif. Hal  ini karena kinerja  separator GLCC sangat tergantung pada  level  cairan dan perbedaan pressure cairan yang terjadi di dalam siklon.
Gambar  5  memberikan  perbandingan  level  cairan  kesetimbangan  dalam  penelitian  ini  terhadap  eksperimen  yang telah dilakukan Arpandi et al . [1] pada pengesetan aliran gas 4 scfh. Secara umum, hasil penelitian ini konsisten dengan capaian eksperimen lain yang serupa, dimana nilai L eq meningkat seiring dengan kenaikan kecepatan cairan superficial (V sl ). Desain tabung siklon dengan diameter yang berbeda tidak memberikan perbedaan nilai L eq yang besar, meskipun ada  pergeseran  zona  kecepatan  cairan  superficial.  Penggunaan  tabung  siklon  dengan  diameter  lebih  besar  (D 1 =  7,62 cm) memungkinkan pengoperasian GLCC dengan kecepatan cairan superficial lebih tinggi.
Gambar 5. Perbandingan level cairan kesetimbangan

## 3.2. Perilaku Hidrodinamika Fluida di dalam GLCC
Gambar  6  menunjukkan  hasil  visualisasi  regim  aliran  dalam GLCC  metering  loop pada  posisi  rekombinasi  #4 dengan  mempertahankan  debit  aliran  air  antara  2-3  GPM.  Ada  empat  rezim  aliran  yang  tebentuk  sebagai  akibat  dari perubahan rasio gas dan cairan yang masuk dalam tabung GLCC . Aliran gelembung (bubble flow) muncul saat aliran superficial  gas  10  scfh.  Aliran  gelembung  paket (packed  bubble  flow) terbentuk  jika  aliran  superficial  gas  dinaikkan antara  20-40  scfh.  Pola  aliran  kantung  gas  atau  sumbat  cair (slug  flow) terjadi  pada  saat  aliran  superficial  gas ditingkatkan antara 50-60 scfh. Pertambahan aliran superficial gas sekitar 70 scfh membentuk aliran acak (churn flow).
(a) Gelembung paket (b) gelembung
(c) Kantung acak
(d) acak Gambar 6. Pola aliran di dalam siklon GLCC

## 4. Kesimpulan
Unjuk  kerja  separator GLCC dipengaruhi  oleh  konfigurasi  kecepatan  gas superficial (V sg ), kecepatan  cairan superficial (V sl ), dan posisi  titik  rekombinasi.  Konfigurasi  ketiganya  memainkan  peran  penting  adanya  perbedaan perilaku hidrodinamika seperti liquid carry over (LCO) dan gas carry under (GCU). Peningkatan kecepatan superficial gas memicu penurunan level cairan kesetimbangan (L eq ). Ada empat regim aliran yang terbentuk dalam silinder vertikal GLCC yaitu aliran gelembung, aliran gelembung paket, aliran kantung gas dan aliran acak.

## 5. Ucapan terima kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  dan  penghargaan  kepada  Sdr.  Barkah,  Dimas  dan  Pardam  atas  kerjasamanya dalam membantu penyiapan instalasi dan spesimen pengujian.

## Daftar Pustaka
[1]  I. A. Arpandi, O. Shoham, S.  A. Shirazi, and G.  E. Kouba,  “Hydrodynamics of Two-Phase  Flow  in Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separators,” SPE J. , December, pp. 427–438, 1996.
[2]  O. Shoham and G. E. Kouba, “State of The Art of Gas / Liquid Compact-Separator Technology,” SPE J. , July, pp. 58–65, 1998.
[3]  G.  E.  Kouba,  O.  Shoham,  and  Siamack  Shirazi,  “Design  and  Performance  of  Gas  Liquid  Cylindrical  Cyclone Separators,” in International Conference on “Multiphase 95,” 1995.
[4]  L.  E.  Gomez et  al. ,  “Enhanced  Mechanistic  Model  and  Field-  Application  Design  of  Gas  /  Liquid  Cylindrical Cyclone Separators,” June, 2000.
[5]  S. Movafaghian, J. A. Jaua-marturet, R. S. Mohan, O. Shoham, and G. E. Kouba, “The Effect of Geometry, Fluid Properties and Pressure on The Hydrodynamics of Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separators,” Multiph. Flow J. , vol. 26, pp. 999–1018, 2000.
[6]  F.  M.  Erdal  and  S.  A.  Shirazi,  “Effect  of  the  Inlet  Geometry  on  the  Flow  in  a  Cylindrical,” Energy  Resour. Technol. J. , vol. 128, March 2006, pp. 62–69, 2006.
[7]  S. Wang, R. S. Mohan, O. Shoham, J. D. Marrelli, and G. E. Kouba, “Performance Improvement of Gas Liquid Cylindrical Cyclone Separators Using Integrated Level and Pressure Control Systems,” Energy Resour. Technol. J. , vol. 122, no. December 2000, pp. 185–192, 2000.
[8]  S. Wang, L. E. Gomez, R. S. Mohan, O. Shoham, and G. E. Kouba, “Gas-Liquid Cylindrical Cyclone (GLCC©) Compact Separators For Wet Gas Applications,” Energy Resour. Technol. J. , vol. 125, no. 1, pp. 43–50, 2003.
[9]  R.  Molina,  S.  Wang,  L.  E.  Gomez,  R.  S.  Mohan,  O.  Shoham,  and  G.  E.  Kouba,  “Wet  Gas  Separation  in  Gas- Liquid  Cylindrical  Cyclone  Separator,” Energy  Resour.  Technol.  J. ,  vol.  130,  December  2008,  pp.  42701-1- 42701–13, 2008.
[10]  S.  S.  Kolla  and  R.  S.  Mohan,  “Experimental  Analysis  of  Liquid  Carry-Over  in  Gas-Liquid  Cylindrical  Cyclone Separators,” Syst. Technol. J. , vol. 1, no. 2, pp. 1–14, 2008.
[11]  M.  A.  Reyes-gutiérrez,  L.  R.  Rojas-solórzano,  J.  C.  Marin-Moreno,  and  A.  J.  Melendez-Ramirez,  “Eulerian- Eulerian Modeling of Disperse Two-Phase Flow  in a Gas-Liquid Cylindrical Cyclone,” Fluids Eng. J. , vol. 128, no. July 2006, pp. 832–837, 2006.
[12]  R.  Hreiz,  C.  Gentric,  and  N.  Midoux,  “Chemical  Engineering  Research  and  Design  Numerical  investigation  of
swirling flow in cylindrical cyclones,” Chem. Eng. Res. Des. J. , vol. 89, no. 12, pp. 2521–2539, 2011.
[13]  L. Van Sy, “Influence of inlet angle on flow pattern and performance of gas-liquid cylindrical cyclone separator,” Part. Sci. Technol. , vol. 35, no. 5, pp. 555–564, 2017.
[14]  A. Ghasemi, M. Shams, and M. M. Heyhat, “A Numerical Scheme for Optimizing Gas Liquid Cylindrical Cyclone Separator,” Process Mech. Eng. J. , vol. 231, no. 4, pp. 836–848, 2017.
[15]  T. Yue, J. Chen, J. Song, X. Chen, Y.  Wang, and Z. Jia,  “Experimental and  numerical  study of Upper Swirling Liquid  Film  (USLF)  among  Gas-Liquid  Cylindrical  Cyclones  (GLCC),” Chem.  Eng.  J. ,  vol.  358,  pp.  806–820, 2019.
[16]  M. Effendy, “Pengaruh Posisi Rekombinasi Terhadap Kinerja Separator GLCC Metering Loop,” Media Mesin J. , vol. 6, no. 1, pp. 1–8, 2005.
[17]  S.  Wang,  L.  Gomez,  R.  Mohan,  O.  Shoham,  G.  Kouba,  and  J.  Marrelli,  “The  State-of-the-Art  of  Gas-Liquid Cylindrical  Cyclone  Control Technology : From  Laboratory to Field,” Energy Resour. Technol. J. , vol. 132,  no. September 2010, pp. 32701-1-32701–9, 2010.