Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202

## PENERAPAN METODE HYSIS DALAM PENENTUAN  JUMLAH TAHAP SEPARATOR UNTUK MENINGKATKAN PEROLEHAN MINYAK BUMI
Reza Fauzan 1
1 Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Email: reza.fauzan@pnl.ac.id

## ABSTRAK
Penggunaan  separator  pada  sumur  produksi  merupakan  suatu  langkah  untuk mengurangi  tekanan,  memisahkan  fluida  dalam  bentuk  fase  yang  berbeda  dan memperoleh  fase  dengan  kondisi  yang  lebih  stabil.  Simulasi  penggunaan  separator dengan  bantuan  software  Hysis  digunakan  untuk  mendapatkan  jumlah  tahap  dan tekanan  optimum  untuk  masing  masing  separator  dengan  tujuan  untuk  mendapatkan jumlah fase cair yang terbaik. Perolehan optimum fase cair dalam tangki penyimpanan diperoleh  pada  tekanan  separator  100  psia  dengan  metode  dua  tahap  sedangkan metode  tiga  tahap  diperoleh  pada  tekanan  pada  separator  pertama  200  psia  dan tekanan separator kedua 100 psia.

## Kata Kunci: multistage separator, Hysis, simulation
The  use  of  separator  on  the  production  wells  is  a  step  to  reduce  the  pressure, separating the fluid in the form of different phases and phase to obtain a more stable condition.  Simulating  use  separator  with  the  help  of  software  HYSIS  used  to  obtain the number of stages and the optimum pressure for each separator in order to get the best amount of liquid phase. Acquisition optimum liquid phase in the storage tank is obtained at a pressure of 100 psia separator with two stage method while the method of the three phases is obtained at a pressure of 200 psia in the first separator and the second separator pressure of 100 psia .
Keywords: multistage separator, Hysis, oil recovery, simulasi
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202

## 1. PENDAHULUAN
Fluida  yang  keluar  dari  sumur produksi merupakan campuran dari gas, minyak dan air yang terlarut didalamnya mineral, garam, nitrogen, karbon dioksida  (CO 2 ),  hidrogen  sulfida  (H 2 S), bahkan  mengandung  padatan(pasir)  dan material lain yang dapat menganggu dan mengurangi  nilai  jual  dari  suatu  fluida hidrokarbon. Untuk memenuhi kebutuhan pasar, maka harus dipisahkan dari air dan padatan dengan menggunakan proses pemisahan
memakai alat separator.

## 1.1 Separator
Proses  pemisahan  hidrokarbon dengan  menggunakan  separator  dimana terjadi  pemisahan  gas  dan  cairan. Separator  merupakan  tangki  bertekanan yang digunakan dalam pemisahan fluida yang  berasal  dari  sumur  minyak/gas menjadi komponen cair dan gas.  Proses pemisahan dapat terjadi dalam dua fase, untuk  memisahkan  gas  dari  cairan  atau tiga fase yang memisahkan gas, minyak dan air melalui tiga keluaran.
Jenis Separator dapat dibagi dalam beberapa jenis  di  antaranya berdasarkan tekanan  yang  diproses  seperti  pada proses pemisahan menggunakan tekanan tinggi(high-pressure),  tekanan  sedang( intermediate  pressure)  dan    tekanan rendah(low  pressure)  separator.  Bila hidrokarbon  dari  hasil  sumur  produksi langsung dipisahkan, maka akan langsung  menuju  ke  High  pressure separator tetapi fluida dari separator bila menuju ke pipeline, juga akan mengalami  pemisahan  gas  dan  minyak sejalan  dengan  penurunan  tekanan dalam  pipa.  Kemudian  hidrokarbon dialirkan  ke  dalam  tangki  penyimpanan dengan  tekanan  atmosfer  yang  berguna untuk  stabilisasi  tekanan  fase  cair. Dalam  tangki  ini  gas  akan  keluar  dari
fase  cair  secara  flash  ketika  tekanan diturunkan  ke  dalam  tekanan  atmosfer . Jika  minyak  tidak  dikirimkan  ke atmosferik tank tapi dikirimkan langsung  ke  separator  intermediate pressure(IP),  fase  gas  yang  terpisahkan secara  flash  pada  separator  pertama berada  dalam  kondisi  tekanan  tinggi sehingga membutuhkan tenaga tambahan untuk mengkompresnya. Sebagai tambahan jumlah minyak dalam kondisi  yang  sudah  stabil  dalam  tangki penyimpanan  akan  berjumlah  lebih banyak dengan menggunakan intermediate  separator  dibandingkan dengan  hidrokarbon  yang  terpisahkan hanya  menggunakan  separator  satu tahap. Penambahan jumlah tahap pemisahan memberikan keuntungan antara  lain,  jumlah  tenaga  untuk memberi tekanan gas rendah dikarenakan  gas  terpisah  secara  flash pada  tekanan  tinggi  dan  akan  diperoleh lebih  banyak  minyak    dengan  kondisi yang  lebih  stabil.  Dengan  penambahan jumlah  tahap  pemisahan  pada  separator akan  meningkatkan  jumlah  cairan  dan mengurangi  tekanan  tetapi  jika  dilihat dari  sisi  modal  yang  dikeluarkan  tidak senilai  dengan  sedikitnya  peningkatan cairan yang akan diperoleh.
Proses  pemisahan  dapat  berjalan dua,  tiga  atau  lebih  tahap,  di  mana  dua tahap  pemisahan  berarti  menggunakan satu separator dan tiga tahap menggunakan dua separator dan masing masing mempunyai satu tangki penyimpanan. Jumlah tahap yang diperlukan  untuk  proses  pemisahaan  ini tergantung pada karakteristik dan tekanan reservoir itu sendiri.
Perkiraan  jumlah  gas  dan  cairan di  dalam  proses  separasi  dapat  dihitung dari  komposisi  campuran  hidrokarbon pada  inlet  separator.  Hal  ini  dapat
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
tercapai dengan menggunakan
kesetimbangan  uap-cair  dan  neraca massa.  Teknik  ini  yang  akan  digunakan untuk  memperkirakan  sifat  fluida  pada berbagai tekanan dan suhu.

## 1.2 Jumlah tahap pada Separator
Secara  umum  telah  di  terima bahwa  dengan  pengurangan  tekanan pada kondensat akan menaikkan jumlah perolehan  pada  tangki  penyimpanan. Secara  teori  tiga  atau  empat  tahap pemisahan akan
meningkatkan perolehan fase cair dibandingkan dengan  dua  tahap,  tetapi  kenaikan  total dibandingkan  dengan  pemisahan  dua tahap  akan  sulit  untuk  tertutupi  dari biaya pemisahan dengan tiga tahap atau lebih.
Oleh  karena  itu,  secara  umum disepakati  bahwa  dua  tahap  pemisahan dan ditambah dengan tangki
penyimpanan  yang  merupakan  jumlah tahap pemisahan yang optimum.
Kenaikan  perolehan  fase  cair  secara aktual  untuk  dua  tahap  pemisahan dibandingkan dengan satu tahap bervariasi  antara  3  –  15%  tergantung daripada  komposisi  umpan  masuk, tekanan dan suhu.
Pemisahan  secara  bertahap  pada minyak dan gas diperoleh dari separator yang  beroperasi  secara  seri  dan  adanya pengurangan  tekanan  secara  perlahan.
Fase  cair  dikeluarkan  dari  separator tekanan  tinggi  menuju  tahap  pemisahan dengan  separator  bertekanan  rendah. Kegunaan dari pemisahan secara bertahap  adalah  untuk  memperoleh hidrokarbon  dalam  fase  cair  dari  sumur produksi dan untuk menyediakan kondisi  yang  stabil  secara  maksimum baik untuk cairan dan gas .
Penambahan  tahap  pemisahan akan menaikkan biaya seperti perpipaan, kontrol, ruang, dan kompresor. Sehingga untuk  setiap  fasilitas  yang  ada  perlu dicarikan  jumlah  optimal  dari  tahap pemisahan  dan  dalam  beberapa  kasus nilai ini sulit untuk ditentukan dikarenakan  perbedaan  fluida  antara sumur dan pengaruh penurunan tekanan dengan waktu (Arnold, 1999).

## 2.  METODE
Untuk  menentukan  tekanan  dan jumlah tahap dalam pemisahan hidrokarbon, digunakan simulasi dengan menggunakan  software  hysis  dengan variasi  tekanan  separator  dari  30  s.d. 200  psia  dan  juga  di  batasi  pada pemisahan sampai dengan 2 tahap.
Data  ini  merupakan  data  input yang  digunakan  untuk  menentukan komposisi cairan dan uap dan tekanan di setiap separator.
Gambar 1. Flow diagram untuk dua tahap pemisahan
Gambar 2. Flow diagram untuk tiga tahap pemisahan
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
Tabel 1. Fraksi mol pada umpan masukseparator Komponen Fraksi Mol Methane 0.558 Ethane 0.0581 Propane 0.0642 i-Butane 0.0131 n-butane 0.0397 Pentane 0.0367 Hexane 0.0261 Heptane 0.2041 Penggunaan program simulasi berdasarkan pada penggunaan persamaan  Peng-Robbinson(equation  of
State-EOS),  dimana  pada  persamaan  ini berdasarkan  pada  tekanan,  suhu  dan volume specific
Istilah  dari  p  adalah  tekanan  absolut,  V adalah  volume,  n  merupakan  jumlah mol,  R  adalah    konstanta  gas  dan  T adalah suhu  absolute.
Persamaan ini merupakan model persamaan  yang  sangat  ideal  untuk perhitungan  VLE  serta  menghitung kepadatan cair untuk sistem
hidrokarbon.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dengan  menggunakan  program Hysis  dapat  dilihat  pada  tabel  2  dengan mengunakan  pemisahan  dua  tahap, komponen fraksi C 7 + mengalami kenaikan  jumlah  perolehannya  pada kondisi  tekanan  akhir  14.7  psia  di storage  tank.  Dapat  dilihat  terjadi peningkatan  perolehan  dari  0.204  ke 0.753  fraksi  mol  dimana  semakin meningkatnya  tekanan  separator  dari tekanan 30 psia menuju ke tekanan yang optimum pada 100 psia.
Pemisahan  menggunakan  tiga tahap  dapat  terjadi  dengan  menggunaan dua  separator  yang  diatur  tekanannya masing masing dan selanjutnya diteruskan  ke  tangki  penyimpanan dengan tekanan atmosfir pada 14.7 psia. Dari tabel 3 diperoleh bahwa peningkatan  optimum  terjadi  pada penggunaan  separator  tahap  1  dengan tekanan  200  psia  dan  separator  tahap  2 dengan  tekanan  100  psia  dengan perolehan  C 7 + sebesar  0.773  dalam fraksi mol. Sedangkan bila menggunakan separator pertama dengan tekanan  500  psia  diperoleh  jumlah perolehan  yang  optimum  C 7 + 0.723 fraksi  mol  pada  tekanan  separator  ke  2 yang sebesar 100 psia.
Dari  Keterangan  diatas  terlihat jelas  bahwa  semakin  meningkatnya tekanan pada separator akan mengakibatkan jumlah fraksi  mol fraksi berat  C 7 + akan  mengalami  peningkatan. Dengan kata lain bahwa komponen pada fase  cair  mengalami  kenaikan.  Semakin banyak  komponen  akan  lebih  stabil dalam  fase  cair  dan  tekanan  pemisahan terbaik  adalah  pada  kondisi  pemisahan yang  menghasilkan  produksi  cairan optimum.
Tiga-tahap pemisahan mencapai produksi yang optimum dimana tekanan berkurang secara
bertahap  di  setiap  tahap  tetapi  jika
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
penurunan  tekanan  terlalu  besar  pada separator tunggal, maka akan menyebabkan pemisahan akan mengarah kepada ketidakstabilan. Tekanan separator sangat efektif pada  pemisahan  gas  dan  cairan  seperti referensi  dari  Arnold,  1999.  Tekanan separator awal akan berpengaruh terhadap  efektif  pemisahan.  Semakin tinggi  tekanan  pada  pemisahan  awal
akan mendapatkan produksi cairan lebih tinggi  dalam  separator.  Jika  tekanan untuk  pemisahan  terlalu  tinggi,  terlalu banyak  komponen  ringan  akan  tetap dalam  fase  cair  pada  separator  dan hilang  ke  fase  gas  di  tangki.  Jika tekanan terlalu rendah, tidak banyak dari komponen  ringan  akan  stabil  ke  dalam cairan  di  separator  dan  mereka  akan hilang ke fase gas.
Tabel 2. Data mole fraksi tiap komponen dengan menggunakan pemisahan dengan 2(dua) tahap
Kompone n Mole Fraction Feed Tekanan Separator 1(psia) 30 50 70 100 Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction liquid vapor liquid vapor liquid vapor liquid vapor Methane 0.558 0.000 0.029 0.000 0.052 0.002 0.308 0.001 0.251 Ethane 0.058 0.000 0.016 0.001 0.028 0.005 0.214 0.002 0.098 Propane 0.064 0.008 0.087 0.014 0.149 0.096 1.053 0.020 0.223 i-Butane 0.013 0.163 0.734 0.160 0.720 0.015 0.070 0.012 0.052 n-butane 0.040 0.068 0.216 0.096 0.309 0.057 0.183 0.048 0.152 Pentane 0.037 0.062 0.081 0.079 0.103 0.083 0.107 0.079 0.103 Hexane 0.026 0.065 0.023 0.069 0.024 0.077 0.027 0.085 0.030 Heptane 0.204 0.650 0.078 0.610 0.073 0.679 0.082 0.753 0.090
Gambar 3. Perolehan komponen menggunakan pemisahan dua tahap
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
Tabel  3.  Data  mole  fraksi  tiap  komponen  dengan  menggunakan  pemisahan  dengan 3(tiga) tahap dimana separator pertama 200 psia.
Gambar  4.    Perolehan  komponen  menggunakan  pemisahan  tiga  tahap  dimana separator pertama 200 psia
Komponen Mole Fractio n Feed Tekanan Separator (psia) 100 70 50 30 Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction liquid vapor liquid vapor liquid vapor liquid vapor Methane 0.558 0.001 0.119 0.001 0.103 0.001 0.097 0.000 -0.020 Ethane 0.058 0.003 0.104 0.002 0.098 0.002 0.099 -0.001 -0.030 Propane 0.064 0.026 0.289 0.027 0.297 0.027 0.297 -0.023 -0.248 i-Butane 0.013 0.015 0.066 0.015 0.068 0.016 0.071 0.139 0.625 n-butane 0.040 0.059 0.189 0.062 0.198 0.062 0.200 0.140 0.449 Pentane 0.037 0.089 0.116 0.093 0.121 0.094 0.122 0.101 0.131 Hexane 0.026 0.085 0.030 0.085 0.030 0.085 0.030 0.071 0.025 Heptane 0.204 0.723 0.087 0.716 0.086 0.713 0.086 0.573 0.069
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
Tabel 4. Data mole fraksi tiap komponen dengan menggunakan pemisahan dengan 3(tiga) tahap dimana separator pertama 500 psia
Gambar  5.  Perolehan  komponen  menggunakan  pemisahan  tiga  tahap  dimana separator pertama 500 psia
Komponen Mole Fracti on Feed Tekanan Separator (psia) dengan separator 1 200 psia 100 70 50 30 Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction Mole Fraction
liquid vapor liquid vapor liquid vapor  liquid vapor Methane 0.558 0.000 0.040 0.000 0.052 0.001 0.102 0.000 0.094 Ethane 0.058 0.013 0.502 0.011 0.459 0.002 0.095 0.002 0.095 Propane 0.064 0.015 0.170 0.018 0.201 0.028 0.306 0.028 0.308 i-Butane 0.013 0.008 0.035 0.009 0.041 0.014 0.064 0.014 0.065 n-butane 0.040 0.037 0.118 0.042 0.133 0.062 0.197 0.062 0.200 Pentane 0.037 0.071 0.092 0.075 0.098 0.093 0.121 0.095 0.123 Hexane 0.026 0.084 0.029 0.084 0.029 0.085 0.030 0.085 0.030 Heptane 0.204 0.773 0.093 0.760 0.091 0.716 0.086 0.713 0.086
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.02, Desember 2019 ISSN (CETAK) 1693-248X ISSN (ONLINE) 2549-1202
Jumlah tahap pemisahan hidrokarbon  lebih  dari  dua  akan mendapatkan  komponen  ringan  yang stabil  ke  dalam  fase  cair  karena molekul  hidrokarbon  ringan  yang terpisah secara flash akan dikeluarkan pada tekanan yang relatif tinggi  dan  menjaga  tekanan  parsial hidrokarbon. Molekul-molekul komponen  yang  lebih  ringan  akan hilang  ketika  mereka  terbentuk  dan tekanan  parsial  komponen  menengah dimaksimalkan pada setiap tahap.

## 4.  SIMPULAN
Menggunakan software Hysis, dengan feed masuk dengan komposisi yang ada terlihat peningkatan jumlah fraksi mol disertai  dengan  peningkatan  tekanan dari masing masing separator. Proses pemisahan  gas  dan  cairan  ke  dalam fase uap dan cairan dengan menggunakan  dua  atau  lebih  dalam kesetimbangan  dengan  mengurangi tekanan  secara  bertahap  disebut dengan  pemisahan secara bertahap.
Dari  simulasi  menggunakan software  diperoleh  tekanan  optimum dengan  kondisi  yang  stabil  pada tangki penyimpanan sebesar 100 psia pada  metode  dua  tahap  sedangkan pada metode tiga tahap pada separator  pertama  200  psia  dan tekanan separator kedua 100 psia.

## DAFTAR PUSTAKA
Arnold, K. (1999). Surface Production Operations. Houston: Gulf Publishing Company. Abdel, E. (2003). Petroleum and Gas Field  Processing.  New  York: Marcell Dekker Inc. Kumar,  S.  (1987). Gas  Production
Engineering. Houston:  Gulf
Publishing Company Widerøe Kylling, Ø yvind,(2009), Optimizing  separator  pressure in  a  multistage  crude  oil production  plant ,  Norwegian University  of  Science  and Technology