Untuk mendesain internal vessel perlu diperhatikan beberapa parameter
seperti pengaruh momentum dan gravitasi dan juga aplikasinya.
Untuk mendesain internal vessel perlu diperhatikan beberapa parameter seperti
pengaruh momentum dan gravitasi dan juga aplikasinya. Untuk proses apa internal
vessel tersebut digunakan. Serta apakah itu termasuk inlet diverter atau
outlet internal application, yang tentu saja akan juga berpengaruh pada material
yang akan dipakai.

1. Inlet Diverter – impingement separator (at inlet vessel)
 
Beberapa tipe yang ada antara lain :
– Deflector baffle, bisa berbentuk hemispherical dish, flat plate, piece
of angle iron, metal cone, atau bentuk lainnya. Prinsip kerjanya adalah untuk
memisahkan gas dan  liquid karena adanya perubahan aliran deras fluida
dan kecepatannya yang tiba-tiba. Keuntungannya adalah mengurangi gangguan
daripada menggunakan pelat datar atau angle irons, dan mengurangi masalah
emulsifikasi atau masalah reentrainment.
– Cyclone inlet, menggunakan prinsip gaya sentrifugal dibanding agitasi mekanik
untuk memutuskan ikatan minyak dan gas seperti pada deflector baffle. Jenis
inlet diverter ini mungkin mempunyai cerobong siklon (cyclonic chimney),
atau menggunakan kecepatan fluida tangensial (tangential-fluid race) di sekitar
dinding vessel. Inlet siklon umumnya memberi kecepatan fluida sekitar 20
ft/s di sekitar cerobong yang diameternya sekitar 2/3 diameter vessel. Spiral
fins, atau helices, kadang-kadang digunakan pada beberapa kaki terakhir dari
inlet piping, khususnya di Timur Tengah.
– Wave breaker, biasanya perlu dipasang pada sebuah horizontal vessel yang
panjang. Cuma vertical baffles pembatas antarfasa gas-liquid tegak lurus
arah aliran, untuk mencegah gelombang karena liquid surges.
– Defoaming Plates. Foam bisa terjadi pada gas-oil interface ketika gelembung
gas terbebaskan dari campuran liquid tertentu. Stabilisasi liquid ini dapat
dilakukan dengan tambahan zat kimia pada upstream inlet separator. Seringkali,
solusi yang lebih efektif, karena refinery kadang-kadang menolak terhadap
defoamer chemicals dalam minyak mentah, sehingga memaksa foam untuk melewati
serangkaian inclined parallel plates or tubes, dan akan mengumpulkan gelembung
foam.

2. Outlet impingement separator (biasanya pada outlet vessel)

– Vortex Breaker, bisa berbentuk slotted pipe, crossed plates. Gunanya untuk
mencegah terjadinya pusaran ketika liquid control valve terbuka. Vortex dapat
menghisap gas keluar dari space uap dan memasukkannya kembali dalam liquid
outlet.

– Mist Eliminator, bentuk-bentuk umum yang biasa dipakai adalah wire mesh
pads, vanes, and arch plates.

Sumber [1. IHRDC self learning information, 2003. Basically, it is from Surface
Production Operations Book vol 1, Maurice Stewart & Ken Arnold. 2. Gas
Conditioning & Processing Vol 2, JM Campbell, 1994.] menyebutkan :

Wire mesh pads are made of finely woven mats of stainless steel wire wrapped
into a tightly packed cylinder. The liquid droplets impinge on the matted
wires and coalesce. The effectiveness of wire mesh depends largely on whether
or not the gas is traveling at the proper velocity. If the velocity is too
high, the liquids knocked out will be reentrained. If the velocity is too
low, the vapor will just drift through the mesh element without the droplets
impinging and coalescing.

Rule of thumb : ketika menggunakan dua wire mesh pads sekaligus, pad pertama
digunakan sebagai coalescer, biasanya mempunyai free space area setengah
dari mesh pad kedua.

The construction of a wire mesh mist eliminator is often specified by a certain
thickness (usually 3 to 7 inches) and mesh density (usually 10 to 12 pounds
per cubic foot). Experience has indicated that a properly sized wire mesh
eliminator can remove 99% of 10-micron and larger droplets. Although wire
mesh eliminators are inexpensive they become plugged more easily than the
other types.

Vane-type mist eliminators force the gas flow to become laminar between corrugated
parallel plates. Droplets impinge on the plate surfaces, where they coalesce
and fall to the liquid-collection section of the vessel. Vane-type eliminators
are sized by their manufacturers to assure both laminar flow and a certain
minimum pressure drop.

Hati-hati : jangan sampai pressure drop across vane melebihi batas atas liquid
level, jika digunakan downcomer pipe.
 
Arch plates are designed to function essentially in the same method as the
vanes. The plates are formed as concentric cylinders, sometimes corrugated,
on which the gas impinges and coalesces

Design parameter utk mist eliminator :
v =  K 1/2^((rho.liquid – rho vapor)/rho.vapor))
v =  design velocity, dan
K = capacity factor (m/s) yang bergantung pada beberapa faktor misalnya liquid
viscosity, surface tension, entrainment loading, kandungan dissolved and
suspended solids, dan operating pressure.
Standard guideline K = 0.107 m/s. Operating pressure drop yang diperbolehkan
antara 1’WC dan pada high vacuum application = 0.1′ WC.

Efficiency bisa didapat dari peningkatan ketebalan pad, merubah diameter
wire, atau closeness of the weave. Wire mesh yang biasa digunakan jatuh pada
range : diameter (0.076-0.28 mm), void volume (92%-99.4%), density (48-529
kg/m3), surface area (64-1970 m2/m3).

Biasanya, jenis inlet impingement yang memakai gaya centrifugal membutuhkan
kecepatan alir yang lebih besar untuk memecah ke dalam droplet yang lebih
kecil dibandingkan impingement lain.

Sebagai tambahan informasi internal diverter diatas biasanya dipakai untuk
separator dua fasa. Untuk separator tiga fasa mungkin saja ada komponen tambahan
yaitu coalescing plates and sand jet.

Selain yang tersebut di atas, ada beberapa internal lain, yaitu :
1.Weir Plate yang pada intinya hanya sebuah plate yang tugasnya memisahkan
Oil/Water compartment dan Oil compartment, akibat kondisi operasi yang berubah,
dimana semula separator bertugas menerima flow dengan kondisi higher incoming
oil flowrate with low associated water. Parameter proses yang berpengaruh
adalah operating condition ditambah separated flow condition untuk Oil/Water/Gas.

2.Oil bucket biasanya dipasang pada Degasser. Ada sedikit trial and error
disini terutama untuk mendapatkan v-notch depth dan sudut yg tepat (rule
of thumb : 45o) dan dengan residence time yang tidak terlalu lama untuk mendapat
ukuran oil bucket yang pas pada aplikasinya. Sesudah level pada degasser
ditentukan ukurannya, oil bucket dapat dihitung utk mengetahui level tinggi
dan level rendahnya.
3.Evenflow, selain operating condition, ada parameter lain yang harus diketahui
untuk mendesain ini yaitu seperti apa kontur inlet pipingnya (5-10d mungkin
digunakan untuk inlet piping). Apakah mungkin bisa ada spinning flow yang
berpengaruh pada performance evenflow yang dimaksud. Evenflow ini juga bisa
dipasang di Flare KO Drum, backpressure + inlet velocity mungkin tidak akan
mengacaukan fluida yang berpengaruh ke flaring.
Sumber dari pernyataan vendor sebagai berikut : “The even flow inlet device
is used to decrease the momentum of the incoming feed stream, allowing removal
of any bulk liquids and solid that may be present and to evenly distribute
the gas flow over the vessel cross section. The even distribution is necessary
in order to minimize any chance of channeling occurring through downstream
devices and to maximize gravity separation. Since it does  not direct
the fluids downward directly onto the liquid surface, re-entrainment effect
are minimized.”
4.Ada teknologi separation lainnya yang dipasang di piping misalnya teknologi
inline yang menggunakan static mixer dan liquid accumulator. Yang diklaim
bisa 95% efficiency dan hanya ada ½ bar pressure drop saja dalam alat
ini. Satu lagi adalah deliquidiser yang biasanya dipasang pada inlet scrubber
incase liquid separationnya tidak maksimal. Prinsip kerjanya sama saja dengan
vane atau cylone.

Sumber-sumber lain yang bisa digunakan adalah :
1. CDS general produt catalogue
2. Koch-Otto York catalogue
3. past project experience

Salah satu KPS menentukan bahwa light fluid compartment length vs total length
of vessel rationya adalah 0.9. Sementara salah satu engineering company tertua
di India memakai rumus berikut, dengan catatan harus terlebih dahulu dilakukan
line sizing setelah separated flow condition didapatkan.

Flow path length of light phase = Total length – (inlet nozzle O.D. minimum
+ light phase nozzle O.D. minimum + 300 mm)  

Untuk engineer-engineer Senior sepertinya memakai asumsi-asumsi tertentu
untuk masalah length ini. Tetapi setelah dicek length light phase compartment
vs total length tidak berbeda jauh, dan didapatkan dalam rentang 0.85 – 0.925
atau 0.825 – 0.9.

Pemisahan antara dua fasa liquid dipengaruhi gravity akibat pengaruh adanya
perbedaan densitas antara kedua fasa liquid tersebut. Settling rate dipengaruhi
oleh viscosity, droplet size, juga perbedaan densitas. Hukum Stoke dipakai
untuk menentukan settling velocity.