Jawaban Tugas Nitrogen Plant 1

1)      Proses pemisahan

a)      Linde Sinle-Column Air Separation

            Prosesnya sangat sederhana, yaitu dengan memampatkan udara kemudian didinginkan. Udara yang telah didinginkan selanjutnya dipisahkan dari komponen-komponennya yaitu terutama nitrogen dan oksigen dengan menggunakan kolom distilasi. Atas dasar perbedaan titik didih dari kedua komponen tersebut maka komponen yang mempunyai titik didih lebih rendah (dalam hal ini nitrogen) akan lebih mudah menguap. Dengan demikian di dalam pemisahannya, nitrogen ditarik dari bagian puncak kolom dan oksigen ditarik dari bagian dasar kolom. Di dalam kolom distilasi dilengkapi dengan beberapa susunan alat kontak (tray) jenis tertentu yang berfungsi untuk menajamkan pemisahan.

b)      Linde Double-Column Air Separation

            Pada prinsipnya sama seperti apa yang dilakukan dengan menggunakan metoda Linde-Single Column. Seperti yang terlihat dalam gambar (7), untuk proses pemisahannya dilakukan dengan menggunakan dua buah kolom yang tersusun secara seri, hal ini dimaksudkan agar hasil pemisahannya dapat lebih sempurna dengan kata lain komponen-komponen yang dipisahkan mempunyai tingkat kemurnian yang tinggi.

            Udara cair masuk pada titik intermediate B dan setelah di dalam kolom pertama (bawah) terjadi pemisahan antara fase uap dan fase cair. Fase uap banyak mengandung komponen nitrogen sedangkan fase cair banyak mengandung komponen oksigen. Bagian puncak kolom pertama dilengkapi dengan sebuah condenser dimaksudkan agar pada bagian tersebut terjadi reflux yang akan membantu penajaman dalam pemisahan.

c)      Membrane Air Separation

dipisahkan dengan cara melewatkannya melalui sebuah permeable membrane (membran yang dapat ditembus). Proses pemisahan dengan menggunakan permeable membrane ini didasarkan atas perbedaan kemampuan gas menembus membrane tertentu. Setiap gas mempunyai karakteristik laju permeasi,

2)      A. Dalam keadaan gas

(a).     Pengadukan larutan pencuci film berwarna pada photo graphic processing

(b).       Reaktan atau bahan baku dalam pembuatan pupuk

(c).       Penyelimutan liquida yang peka terhadap oksigen

(d).       Sebagai carrier media pemadam kebakaran

(e).       Penekan ban pesawat terbang

(f).       Sebagai bahan dasar untuk industri kimia

(g).       Untuk pengusiran gas (purging)

(h).       Dsb.

B. Dalam keadaan cair

            (a).       Refrigerant

            (b).       Pendinginan peralatan elektronik

            (c).       Penyerbukan plastik (plastic pulverizing)

            (d).       Penyerbukan bahan makanan

            (e).       Pengawetan bahan makanan

             (f).       Penstabilan dan pengerasan metal

3)      Nitrogen yang ditekan oleh kompresor sebagian besar akan mencair dan setelah dilewatkan melalui intercooler diharapkan nitrogen akan mencair sempurna. Dari intercooler, nitrogen disirkulasikan kembali dan selanjutnya dengan bantuan expander nitrogen diekspansikan dan berubah fasenya menjadi uap. Selama penguapannya ia membutuhkan panas, dan panas diambil dari gas alam (metane) setelah dilewatkan melalui exchanger B. Gas alam yang kehilangan sebagian besar panasnya akan turun suhunya dan mencair, yang selanjutnya ditampung di dalam K.O. drum. Dengan demikian gas alam cair siap untuk disimpan di dalam tangki penimbunan atau dikapalkan langsung. Sebagian gas alam cair yang tertampung di dalam knock out drum dikembalikan melalui expander valve untuk membantu pendinginan awal.

4)      Dua buah filter dipasang sebagai kelengkapan filter dimaksudkan untuk:

¶  Sebuah filter di bagian upstream untuk menjamin bahwa udara yang akan dipisahkan tidak lagi mengandung aerosol minyak.

¶  Sebuah filter di bagian downstream untuk menjamin bahwa nitrogen yang dihasilkan bebas dari debu karbon.

5)      Cryogenik proses:

-       Refrigerasi

Pada proses ini terdiri proses pendinginan sampai mencapai temperature yang dikehendaki. Pendinginan dilakukan terhadap udara dengan penyerap panasnya (Refrigerant) yang mampu menyarap panas dengan jumlah besar karena pendinginan harus mencapai dibawah titik embun N₂ yang sangat rendah. Penyerapan panas dilakukan pada titik didih refrigerant.

Refrigerant yang digunakan umumnya freon. Refrigerant pada titik didihnya berubah menjadi uap dan dikembalikan menjadi cair. Uap refrigerant ditekan dengan kompressor supaya titik embunnya tidak terlalu rendah sehingga pendinginan akan lebih mudah.

Uap refrigerant yang sudah bertekanan tinggi ini dapat diembunkan dengan menggunakan air, yang relatif lebih murah, mudah didapat, kapasitasnya relatif lebih besar.

-       Purifikasi

            Purifikasi merupakan proses pemurnian udara dari kontaminan yang dikehendaki terutama air. Pemurnian mengunakan adsorbsi. Adsorbsi yang digunakan adalah molekular sieve berupa  kristal dengan bentuk granular atau butiran kecil yang memiliki struktur yang homogen dengan besar pori sama ( ± 5 angstrom).

            Senyawa yang umum dipakai adalah sodium alumina silikat (sejenis zeolite ). Molekular sieve sering dipilih karena beberapa kelebihan, yaitu :

Ø  Kesetabilan terhadap panas dan reaksi kimiawi tinggi

Ø  Tidak korosif

Ø  Tidak beracun

Ø  Dapat memisahkan dengan dasar perbedaan diameter partikel dan polaritas

Ø  Butiran kecil sehingga luas permukaan besar

-       Proses Fraksinasi

            Fraksinasi merupakan proses utama dari pemisahan N₂ dari udara. Prinsip proses ini adalah adanya perbedaan titik embun antara Nitrogen dengan komponen-komponen udara yang lain seperti O₂, CO₂, hydrogen, Argon yang mempunyai titik embun lebih tinggi dari nitrogen.

            Udara dicairkan dengan cara pendinginan. Pendinginan dapat dilakukan 2 tahap pada Heat Exchanger dan liquifier, yang berfungsi menurunkan dan mengembunkan. Media yang digunakan waste gas yaitu komponen udara selain N₂ yang didapat pada proses destilasi, juga mengunakan gas N₂ produk.

                        Fraksionasi dilakukan dengan refluk yaitu mengembalikan sebagian produk yang telah dicairkan ke dalam kolam destilasi, cairan akan kontak dengan N₂ gas yang naik pada tray-tray sehingga N₂ gas dan N₂ cair dan membentuk fasa cair, proses ini akan menyempurnakan hasil pemisahan.

            Kemurnian N₂ dijaga, terutama oleh kontaminasi dengan O₂. Waste gas dibuang ke udara bebas.