Vessel & Separator Sizing

Horizontal Two-Phase Separator

Sizing diameter dan panjang vessel untuk pemisahan gas-liquid

// Gas & Liquid Input

Gas Flow Rate (aktual, bukan standard)

m³/h

Liquid Flow Rate

m³/h

Gas Density (ρ_G)

kg/m³

Liquid Density (ρ_L)

kg/m³

// Design Parameters

K Factor (Souders-Brown)

Liquid Retention Time (t_R)

min

Liquid Level (% diameter)

// Hasil Sizing

Vapor velocity max (U_max)—

Diameter minimum — vapor (D_v)—

Diameter minimum — liquid (D_l)—

Diameter Design (D)—

Length from liquid sizing (L)—

L/D Ratio—

L/D Adjusted (target 3–5)—

Final Length (L_final)—

// Formula — Souders-Brown

U_max = K × √((ρ_L − ρ_G) / ρ_G)

D = √(8 × Q_G / (π × U_max × f_gas))

L_liquid = Q_L × t_R / (π/4 × D² × f_liq)

K = Souders-Brown factor [m/s]
f_gas = gas fraction (1 − liquid fill fraction)
f_liq = liquid fill fraction (0.4–0.6 typical)
L/D target = 3 – 5 untuk horizontal separator

// Teori — Horizontal Separator

Horizontal separator memisahkan gas dan liquid berdasarkan perbedaan densitas dan gravitasi. Gas mengalir ke atas, liquid mengendap ke bawah. Kecepatan gas harus lebih rendah dari U_max agar droplet liquid tidak terbawa ke gas outlet.

Souders-Brown

Korelasi empiris untuk kecepatan gas maksimum. K lebih tinggi berarti separator lebih kecil, tapi efisiensi pemisahan berkurang.

L/D Ratio

Horizontal: target L/D = 3–5. Jika L/D < 3: kurang vapor space. Jika L/D > 5: vessel terlalu panjang, ekonomis untuk naikkan D.

Liquid Retention

Waktu tinggal liquid untuk memungkinkan gas entrained terlepas. Minimal 3 min umum; 5–10 min untuk service khusus.

Liquid Level

50% fill (half-pipe) adalah standar desain awal. Gas occupies upper half, liquid lower half.

⚠ Input gas flow harus berupa actual volumetric flow pada kondisi operasi (P dan T), bukan standard flow (SCMH atau MMSCFD).

// K Factor Tipikal

Konfigurasi	K (m/s)	K (ft/s)
Horiz., no demister	0.06	0.20
Horiz., wire mesh	0.10	0.33
Horiz., vane pack	0.12–0.15	0.39–0.49
Vert., no demister	0.04–0.06	0.13–0.20
Vert., wire mesh	0.08–0.10	0.26–0.33
Vert., vane pack	0.12–0.20	0.39–0.66

Vertical Two-Phase Separator

Sizing diameter dan tinggi vessel untuk pemisahan gas-liquid orientasi vertikal

// Input Parameters

Gas Flow Rate (aktual)

m³/h

Liquid Flow Rate

m³/h

Gas Density (ρ_G)

kg/m³

Liquid Density (ρ_L)

kg/m³

// Design Parameters

K Factor (Souders-Brown)

Liquid Retention Time (t_R)

min

// Hasil Sizing

Vapor velocity max (U_max)—

Diameter Minimum (D)—

Liquid Height (H_liq)—

Vapor Space Height—

Estimated Total Height (H_total)—

H/D Ratio—

// Formula — Vertical Separator

U_max = K × √((ρ_L − ρ_G) / ρ_G)

D_min = √(4 × Q_G / (π × U_max))

H_liq = Q_L × t_R / (π/4 × D²)

H_total ≈ H_liq + D/2 + D + 0.6 m

H/D target = 1.5 – 4 untuk vertical separator
Vapor space min = D di atas HLL
+0.6 m nozzle clearance (approx)

// Teori — Vertical Separator

Dalam vertical separator, gas mengalir ke atas dan liquid mengalir ke bawah. Gas harus mengalir dengan kecepatan lebih rendah dari U_max agar droplet liquid bisa mengendap secara gravitasi.

Vertical separator lebih cocok untuk: gas/vapor-dominated flow (high GOR), space terbatas (footprint kecil), dan kondisi foaming.

H/D Ratio

Vertical: target H/D = 1.5–4. Jika H/D terlalu tinggi: vessel langsing, perlu support khusus. Naikkan D.

Vapor Space

Minimum vapor space di atas HLL (High Liquid Level) = D atau 1 meter, mana yang lebih besar. Untuk mist eliminator: tambah 0.3–0.5 m.

vs Horizontal

Horizontal lebih ekonomis untuk liquid-dominated flow (low GOR). Vertical untuk gas-dominated flow (high GOR, >10 m³ gas/L liquid).

Retention Time

3 min: general service. 5 min: degassing. 10 min: sand settling. 15 min: emulsion breaking (tanpa chemical).

// Panduan Pemilihan Horizontal vs Vertical

Kondisi	Rekomendasi
GOR > 1000 Sm³/Sm³	Vertical
GOR < 200 Sm³/Sm³	Horizontal
Liquid foaming	Vertical (lebih mudah control level)
Ruang terbatas (plot)	Vertical (footprint kecil)
Large liquid volume	Horizontal
Three-phase (oil/water/gas)	Horizontal (lebih efektif)