 |
Fenomena
alam, menyatakan bahwa atmosfir terdiri dari 79% Nitrogen (berdasarkan volume)
sebagai gas padat N2. Namun meskipun demikian, penyediaan makanan untuk
kehidupan manusia dan hewan-hewan lainnya lebih dibatasi oleh nitrogen daripada
unsur-unsur lainnya. Sebagai gas padat, N2 tidak bereaksi dengan unsur-unsur
lainnya untuk menghasilkan suatu bentuk nitrogen yang dapat digunakan oleh
sebagian besar tanaman. Peningkatan penyediaan nitrogen tanah untuk tanaman
terdiri terutama dari meningkatnya jumlah pengikatan nitrogen secara biologis
atau dengan penambahan pupuk baik sintetis juga non sintetis. Hal ini
seolah-olah bertentangan, dimana unsur hara yang diabsorsi dari tanah dalam
jumlah terbesar oleh tanaman adalah unsur hara yang sebagian besar sangat
terbatas penyediaannya. Adanya penambahan kesuburan alami dengan pupuk-pupuk
komersil merupakan praktik pertanian modern. Walaupun demikian sebagian besar
masyarakat modern menolak konsep komersial tersebut dengan alasan bahwa pupuk komersial
mengandung bahan-bahan kimia beracun yang berbahaya bagi manusia, hewan dan
lingkungan. Kenyataan bahwa nutriea itu memasuki tumbuhan dalam bentuk ion-ion,
tidak perduli apakah asal pupuk itu organik atau anorganik.
Saat ini,
nitrogen digunakan pada berbagai jenis produk, baik itu kosmetika, makanan,
peralatan kerja, dan lain-lain. Penggunaan nitrogen pada produk-produksi ini
membutuhkan pembuatan nitrogen terlebih dahulu.
Proses
pembuatan nitrogen adalah sebagai berikut:
Filtrasi
Udara
bebas yang menjadi feed atau umpan sebagai bahan baku pembuatan gas nitrogen
terlebih dahulu disaring dengan menggunakan filter dengan kerapatan (mesh)
tertentu sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor.
Contoh
gas pengotor / debris (partikel kasar yang tidak dikehendaki) : uap air,
karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat
pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada
peralatan, tingkat bahaya yang dapat
ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas – batas tertentu dilarang terkandung
dalam spesifikasi produk akhir.
Kompressi
Udara
yang telah difilter diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan tekanannya.
Efisiensi kompresor sangatlah penting, oleh karena itu dibutuhkan pemilihan
jenis kompresor yang tepat. Umumnya digunakan kompresor tipe turbo
(sentrifugal) multi stage dengan pendingin diantara stagenya. Energi yang
digunakan akan sebanding dengan besar energi output produk ditambah cold
production.
Cooling Water
Air
umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia jumlahya
dan mudah ditangani. Air juga mampu menyerap sejumlah besar enegi per satuan
volume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam rentang temperature
yang biasanya dialaminya. System penguapan terbuka merupakan tipe system
pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan udara.
Outlet
compressor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses
selanjutnya, maka dibutuhkan pendinginan sampai pada temperature desain
(tergantung dari spesifikasi alat dan bahan yang digunakan pada proses).
Pada
sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses pendinginannya,
dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada sepanjang tray
direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada proses pendinginan
yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana temperature yang bisa dicapai
yaitu 2ºC, sedang pada tube atau shell cooler hanya sekitar 8ºC, efek
pengguyuran (scrubbing) dari air juga dapat membantu menurunkan kandungan
partikel dan menyerap pengotor yang terbawa udara. Namun jika direct cooler
tidak terjaga,seperti ∆P tinggi (pada aliran dan udara masuk) dan tinggi cairan
(pada aliran air). Oleh karena tingginya perbedaan temperature yang melalui
tray bawah unit, maka pada tray ini sangat mungkin terjadi pembentukan kerak.
Untuk alasan itu, water treatment harus bekerja efektif dan tray harus
dibersihkan dan diperiksa jika memungkinkan.
Purrification (Pemurnian)
Air, CO2,
Hidrokarbon adalah unsur pengotor udara yang akan menggangu proses, air dan CO2
akan membeku lebih awal (titik beku lebih tinggi dari pada Nitrogen sehingga
berpotensi menyumbat di bagian-bagian tertentu dalam proses). Sedangkan
Hidrokarbon berpotensi menyebabkan ledakan di daerah bagian bawah kolom
distilasi (tempat terjadinya penumpukan hidrokarbon).
Di PPU
(pre purification unit) terdapat beberapa lapisan, umumnya terdiri dari
molecular shieve (butiran-butiran ukuran mikro berlubang yang seukuran dengan
dimensi partikel CO2, H2O dan beberapa jenis hidrokarbon), tujuannya untuk
memerangkap CO2, H2O dan hidrokarbon. lapisan lainnya adalah alumina yang
bertujuan untuk memerangkap H2O yang lolos dari lapisan pertama.
Heat Exchanger (Pemindah Panas)
Udara
yang telah murni dimasukkan ke kolom distilasi melewati heat exchanger (untuk
pendinginan awal, yg disilangkan dengan keluaran expander) sebagai feed gas
(untuk terjadinya distilasi dibutuhkan feed gas dari bawah kolom dan reflux
dari atas kolom dengan rasio 10:7 untuk tipe packed tray).
Ekspansi
Sebagian
udara diumpankan ke expander untuk memproduksi dingin yang dibutuhkan proses
(reflux dan heat loss recovery) sehingga keluarannya berbentuk cairan yang di
umpankan ke atas kolom melewati heat exchanger sebagai reflux. Untuk ini,
expander membutuhkan penyerap energi sebesar cold production yang diinginkan,
bisa dicouple dengan alat oil brake, generator, kompressor atau yang lainnya.
Distilasi
Pada
proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang terkandung pada
udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih (relative volatilitas).
Kolom yang telah diumpani oleh feedgas dan reflux dengan proporsional akan
menghasilkan homogenitas di area-area tertentu, bagian atas kolom akan homogen
dengan Nitrogen, bawah kolom dengan oksigen, ini dikarenakan beda titik cair,
pada temperatur kolom sebesar -1700C, oksigen lebih cenderung untuk berubah
menjadi cairan (titik cair O2 = -1830C pada atm pressure) dan menuju bawah
kolom, sedangkan nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik cair N2 =
-195,80C pada atm pressure) dan menuju bagian atas kolom.
Pada
kolom terdapat tray bertingkat yang memungkinkan terjadinya lebih banyak
pergesekan antara feed gas dan reflux sehingga lebih memungkinkan bagi kedua
jenis stream untuk bertukar properti. Feed gas akan diserap sebagian energinya
sehingga menjadi lebih dingin dan membuat O2 melambat dan cenderung mencair,
sedangkan N2 karena masih jauh dari titik cairnya akan tetap berupa gas.
Tags
Gas