PROSES PENGOLAHAN NITROGEN

1. BAHAN BAKU

     Bahan baku yang digunakan adalah udara karena Nitrogen merupakan komponen yang paling besar diudara dan udara jumlahnya cukup banyak, murah dan mudah didapat. Secara umum komposisi udara terdiri dari :

-       78,30% Nitrogen

-       20,99% Oksigen

-       0,71% gas-gas lain

Analisa komposisi udara pada tekanan 1 atm secara umum dapat dilihat pada tabel dibawah ini : 

Tabel (5) Analisa Komposisi Udara ( P = 1 atm )

Gas	% Volume	Boiling Point	BoilingPoint	Critical Temp
		°C	K	K
Udara	100	-194	79	132,3
Nitrogen	78,3	-195,61	77,19	126
Oksigen	20,99	-182,96	90,04	154,2
Argon	0,93	-185,84	87,16	156
Hidrogen	0,010	-252,44	20,56	33,1
Neon	0,0015	-246,3	26,7	53
Helium	0,0005	-268,9	4,02	5,2
Kripton	0,00011	-152,91	120,1	219
Xenon	0,000009	-107,1	165,9	258
CO2	0,03-0,07	-79	194	304
Water	0,01-0,02	+100	373	647

              

2. TAHAPAN PROSES

     Proses pengolahan Nitrogen umumnya berdasarkan proses Simple-Linde terdiri dari beberapa tahap : (1) refrigerasi, (2) purifikasi dan (3) fraksinasi

Tipikal proses nitrogen plant

2.1  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 besproses refrigerasi secara mekanik

2.2  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 :

-       Kesetabilan terhadap panas dan reaksi kimiawi tinggi

-       Tidak korosif

-       Tidak beracun

-       Dapat memisahkan dengan dasar perbedaan diameter partikel dan polaritas

-       Butiran kecil sehingga luas permukaan besar

Adsorber yang jenuh dapat diregenerasi sehingga untuk kelancaran operasi minimal dipasang 2 adsorber paralel satu operasi dan satu regenerasi. Regenerasi adsorber dengan panas atau waste gas dengan temperatur 280-300°C.

Tujuan regenerasi untuk menghilangkan senyawa H₂O, CO₂, dan komponen lain yang diserap oleh molekular sieve.

2.3 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.

3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN

     Peralatan utama yang digunakan utama adalah :

a.    Kompresor

     Berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigerant

b.    Evaporator

     Sebagai proses pendingin udara umpan dengan menguapkan refrigerant.

c.    Adsorber

     Penyerap bahan-bahan kontaminan dalam udara misal uap air, hydrocarbon , carbon dioksida berlebih, dan gas-gas lain

d.   Kolom Destilasi

     Sebagai kolom pemisah antara  produk N₂ dengan produk lain yang merupakan kontaminan

e.    Condensator

     Untuk mencairkan sebagian produk N₂ terutama untuk kebutuhan reflux

f.     Turbin Expander

     Untuk mengekspansikan waste gas yang berfungsi sebagai pendingin

Peralatan tambahan / penunjang yang dibutuhkan antara lain :

-     Pompa dan perpipaan

-     Tangki timbun dan vassel

-     Instrumentasi

-     Heat exchanger