Makalah Oksigen Nitrigen Fix.docx

MAKALAH PROSES INDUSTRI KIMIA PROSES PEMBUATAN GAS OKSIGEN DAN NITROGEN

Disusun oleh 1. Intan Nasukha (1731410086) 2. M. Ilham S.

(1731410136)

POLITEKNIK NEGERI MALANG D3 TEKNIK KIMIA 2018/2019

NITROGEN

Nitrogen adalah unsure kimia dalam table periodic yang memiliki lambang N dan nomer atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat dan sianida. Sifat – sifat nitrogen Nitrogen pada tekanan atmosferik adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau. Bila tercairkan, nitrogen 19 % lebih ringan dari air. Titik didih pada tekanan atmosfer adalah 196ºC (77 K). dan berat molekulnya 28.013. Liquid nitrogen berbeda dengan liquid oksigen, karena nitrogen tidak berwarna. Nitrogen tidak memiliki sifat paragmetik seperti hal nya oksigen.

Manfaat nitrogen Nitrogen dapat digunakan, antara lain : 1.

Pembuatan ammoniak tetapi bukan dari N2 murni tetapi dari udara langsung

2.

Untuk melindungi bahan makanan dari gangguan bakteri dan jamur

3.

Gas inert dalam pabrik

4.

Start tip pada pabrik amoniak.

PROSES PRODUKSI NITROGEN Produk nitrogen cair diambil dari bagian atas rectifying bawah lalu di dinginkan dalam subcooler. Sebagai nitrogen cair didinginkan lagi kedalam Nitrogen subcooler dengan suhu 191oC lalu dialirkan di tangki storage nitrogen,sebagian lagi nitrogen cair masuk ke pure argo column sebagai pendingin dan sebagian masuk kebagian atas recifying column atas sebagai umpan yang menghasilka gas nitrogen(185oC) serta pendingin oksigen.

Gas nitrogen yang dihasilkan dari bagian atas rectifying column atas digunakan sebagai pendingin dalam subcooler kemudian ke heat exhchanger dan kemudian dialirkan ke storage gas nitrogen. Gas nitrogen yang dihasilkan dari main condesor pada rectifying column atas ,sebagian digunakan untuk pendingin pada pure argon reboiler,sebagian nitrogen gas digunakan untuk recycle nitrogen heat exchanger dan sebagian lagi digunakan sebagai pendingin dalam main heat rectifying column atas,sebagian digunakan untuk regenerasi argon dryer,sebagian masuk ke proses ekspansi turbin dan RNC. Sedangkan waste gas yang juga di hasilkan dari kolom atas masih dapat dimanfaatkan untuk diambil dinginnya dengan melewatkannya pada subcooler dan main heat exchanger,lalu dihangatkan sampai suhu ambient untuk digunakan lagi dalam poses regenerasi.

OKSIGEN Oksigen merupakn senyawa yang penting dan sangat banyak unsurnya. Sifat-sifat oksigen : 

Tidak berwarna dan tidak berbau



Berat molekul 15,9994



Titik didih -182,962oC



Titik leleh 218,78oC



Sangat reaktif



Mudah terbakar

Kegunaan dari oksigen : 

Sebagai gas untuk pernafasan manusia dan organism dilaut



Sebagai bahan bakar roket



Untuk aerasi pengolahan limbah



Produksi ethhlene oksida PROSES PRODUKSI OKSIGEN

Udara cair yang kaya oksigen dan argon diambil dari bawah rectifying bawah yang kemudian didinginkan ke subcooler dengan media pendingin waste gas dan nitrogen yang berasal dari recifying bagian atas..stelah memulai subcooler,udara cair yang kaya akan oksigen dan argon diekspans ke kolom recifying bagian atas yang kemudian dipisahkan menjadi gas oksigen,oksigen cair,gas nitrogen, waste gas dan feed argon. Hal ini terjadi karena keaikan titik oksigen -183oC maka suhu oksigen lebih tinggi daripada suhu kolom atas,-190oC sehingga oksigen akan mencair dan turun ke bagian bawah kolom atas. Sedangkan titik didih nitrogen adalah -195,8oC lebih rendah dari suhu kolo atas. Maka nitrogen berbebntuk gas dan anaik ke bagian atas. Produk oksigen cair diambil dari bagian bawah kolom atas. Oksigen cair ini tidak dapat langsung dialirkan ke tangki storage oksigen karena tekanan pada kolom atas rendah. Untuk itu oksigen cair harus dipompa dengan oksigen deliveri pump. Pompa yang digunakan oksigen cair didinginkan lebih lanjut oleh subcooler,setelah itu ke tangki storage. Produk oksigen yang dihasilkan pada kolom bagian atas yang terkondensasi oleh main heat exchanger,kemudian akan bercampur denagn waste gas. Ada beberapa metode yang berbeda untuk pembuatan nitrogen dan oksigen: 1. Distilasi udara cair pada kriogenik (suhu sangat rendah). Cara ini menghasilkan oksigen, nitrogen dan gas langka dengan volume besar dan sangat murni (sampai 99,95%). Oksigen dan nitrogen sering diangkut sebagai cairan (oleh tanker berjalan) dan gas (melalui jaringan pipa) ke tempat mereka untuk digunakan dalam skala besar. Kadangkadang, bagaimanapun, pabrik ini dibangun di mana gas bisa digunakan (misalnya dalam pembuatan baja). 2. Tekanan ayunan adsorpsi. Ini menghasilkan baik nitrogen maupun oksigen, di mana ia akan digunakan dalam jumlah yang lebih kecil dan sampai kemurnian 95%. Pengotor utama adalah argon. 3. Membran. Ini juga dapat menghasilkan nitrogen di tempat dalam jumlah kecil dengan kemurnian 95 untuk lebih dari 99 %. Pemilihan metode tergantung pada penggunaan gas dan jumlah yang dibutuhkan.

Industri nitrogen dan oksigen dengan pemisahan kriogenik udara

Kriogenik diartikan sebagai operasi yang dilangsungkan dalam keadaan temperatur yang sangat rendah. Metode distilasi kriogenik dilakukan untuk memisahakan nitrogen dari udara dalam temperatur yang sangat rendah. Prinsip dalam metode ini adalah adanya kesetimbangan uap dan cair, sehingga untuk memisahkannya, udara harus dicairkan terlebih dahulu.Metode kriogenik merupakan metode pemisahan Nitrogen dari udara yang paling popular yang digunakan dalam skala besar atau sedang. Ini adalah teknologi untuk memproduksi nitrogen dengan biaya yang paling efektif dengan kemurnian yang tinggi. Pemisahan udara secara kriogenik dilakukan dengan mengambil sebagian besar volume udara, kemudian dilakukan proses kompresi, pendinginan dan pencairan yang selanjutnya dipisahkan dengan distilasi. Kompresi umumnya dilakukan hingga tekanan 90 psig atau 6 bar. Udara terkompresi tersebut kemudian didinginkan hingga mendekati temperatur ruangan. Pendinginan ini dilakukan dengan menggunakan alat penukar kalor atau dapat juga menggunakan alat dengan sistem refrigerasi. Pendinginan dapat menambah efisiensi dari proses penyingkiran pengotor. Uap air pada

udara akan mengembun ketika udara dilewatkan pada kompresor dan terpisah dari udara itu sendiri.Uap air dan karbondioksida harus disingkirkan karena pada temperatur yang sangatrendah, uap air dan karbondioksida akan membeku dan terdeposit pada permukaan alatpemroses. Dua Metode umum yang dipergunakan untuk menyingkirkan uap air dan karbondioksida adalah reversing heat exchangers dan molecular sieve unit Hampir seluruh industri gas modern kini menggunakan metode molecular sieve units untuk memurnikan udara yang akan dipisahkan secara kriogenik. Udara dilewatkan pada molecular sieve pada suhu ruangan. Molecular sieve juga terkadang didesain untuk mengadsorb tidak hanya uap air melainkan juga pengotor lain seperti hidrokarbon yang sering ditemukan pada udara di sekitar lingkungan industri. Molecular sieve umumnya terdiri dari 2 bagian yang bekerja secara bergantian. Ketika salah satu bagian sedang bekerja untuk mengadsorb pengotor, maka bagian yang lain akan melakukan regenerasi Metode lain yang dipergunakan untuk menyingkirkan uap air dan karbondioksida adalah reverse heat exchanger. Ada dua metode yang umum digunakan untuk menyingkirkan uap air dan karbon dioksida, yaitu reversing exchangers dan molecular sieve units. 1. Pada reversing exchangers, udara umpan masuk ke dalam alat penukar panas dan didinginkan hingga air dan karbon dioksida membeku pada permukaan dinding alat penukar kalor. Setelah udara lewat, fungsi alat penukar kalor dibalikkan dengan dialirkannya waste gas yang bersifat sangat kering, sehingga menguapkan air dan menyublimkan karbon dioksida. Sementara untuk menyingkirkan hidrokarbon diperlukan pengadsorb tambahan. 2. Pada molecular sieve units, molecular sieve akan mengadsorb uap air serta pengotor lainnya seperti hidrokarbon (untuk desain tertentu) yang terkandung di dalam udara yang dilewatkan. Molecular sieve umumnya terdiri dari dua bagian yang bekerja secara bergantian. Jika salah satu sedang bekerja, maka satu yang lain akan melakukan regenerasi. Metode ini lebih efektif apabila dipergunakan untuk skala produksi yang relatif kecil. Udara umpan masuk ke dalam alat penukar panas dan didinginkan hingga air dan karbondioksida membeku pada permukaan dinding alat penukar kalor. Setelah udara lewat, fungsi alat penukar kalor dibalikkan dengan dialirkannya sisa gas yang bersifatsangatkering, sehingga menguapkan air dan menyublimkan

karbondioksida. Sedangkan untuk penyingkiran hidrokarbon diperlukan pengadsorb yang harus ditambahkan . Setelah melewati tahap penyingkiran pengotor, udara kemudian memasuki alat penukar kalor yang akan membawa udara pada keadaan temperatur kriogenik (kira- kira -185oC). Proses pendinginan ini menghasilkan produk dingin dan sisa gas. Sisagas ini kemudian dinaikkan lagi temperaturnya. Untuk mencapai temperatur kriogenik, pendinginan dilakukan dengan proses refrigerasi yang mencakup proses ekspansi Setelah berada pada temperatur yang sangatrendah, proses distilasi dapat dilakukan. Proses distilasi melibatkan proses penguapan, kemudian pencairan kembali dan memanfaatkan perbedaan titik didih tiap komponen penyusunnya. Kesetimbangan uap cair merupakan konsep yang sangat penting untuk memisahkan suatu campuran dengan menggunakan metode distilasi

Industri oksigen dan nitrogen menggunakan adsorpsi tekanan ayunan (PSA)

Adsorpsi merupakan salah satu teknologi yang digunakan untuk memisahakan gas dari campurannya di bawah tekanan berdasarkan karakteristik dan daya tarik molekul terhadap bahan adsorben yang digunakan. Proses ini berlangsung di sekitar temperature ambien, sangat berbeda dengan proses kriogenik. Bahan adsorben dibuat khusus sabagai molecular sieve yang dimaksudkan agar mengadsorp target gas pada tekanan tinggi yang kemudian secara perlahan menjadi rendah

tekanannya dengan penyerapan kembali (desorb) bahan absorben. Semakin tinggi tekanan adsorben, makasemakin banyak gas yang teradsorp. Ketika tekanan diturunkan, gas akan mengalami penyerapan kembali (desorb). Pada pemisahan udara, udara dilewatkan melalui bak yang berisi bed adsorben di bawah tekanan sehingga nitrogen tertarik lebih kuat dibandingkan oksigen.Nitrogen akan tertinggal dalam bed dan gas oksigen akan keluar dari bak. Kemudian bed diregenerasi dengan menurunkan tekanan untuk melepas nitrogen yang teradsorp. Untuk menghasilkan oksigen, aliran udara bersih dilewatkan melalui dasar alumina untuk mengering kan gas dan kemudian melalui dasar saringan molekul zeolit. Nitrogen akan dipertahankan (terserap), aliran gas oksigen akan lewat. Ketika zeolit menjadi jenuh dengan nitrogen perlu untuk regenerasi itu. Hal ini dapat dicapai hanya dengan mengurangi tekanan, dimana nitrogen dilepaskan (diserap) kembali ke fase gas dan ditolak sebagai limbah. Saringan benar-benar diperbaharui dengan cara ini dan siap untuk mengulangi siklus. Dua dasar yang biasanya digunakan dalam rotasi. Satu digunakan untuk menghasilkan oksigen sementara yang lain sedang pembahuruan. Waktu siklus penuh dapat bervariasi antara 2 dan 8 menit tergantung pada persyaratan kinerja yang sebenarnya. Industri nitrogen menggunakan membran

Membran ialah sebuah penghalang selektif antara dua fasa yang hanya dapat dilewati oleh molekul berukuran tertentu atau impermeable untuk molekul lainnya. Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis serta ada yang homogen dan ada

juga yang heterogen. Ditinjau dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Membran berfungsi untuk memisahkan komponen berdasarkan ukuran dan bentuk molekul serta sebagai sarana untuk memurnikan. Prinsip umum dalam metode pemisahan gas dengan membran adalah penyerapan selektif(Selectiveperm eation) melewati dinding membran nitrogen. TiapPgas mempunyai laju penyerapan yang khas. Laju penyerapan diukur dari kelarutannya dalam bahan membran nitrogen untuk membran polimerik nitrogen. Sementara itu lajudifusi bergantung pada volume molekulyang bebas dalam dinding membran nitrogen. Gas dengan ukuran molekul yang kecil danmenunjukkan kelarutan yang tinggi dalam membran nitrogen akan menyerap lebih cepat dari pada molekul yang lebih besar dengan kelarutan yang kecil. Membran initerdiri dari tabung bundel yang dibuat dari polimer spesial yang terkonfigurasi dalam metode yang sama dengan tabung heat exchanger. Gas akan lewat melalui selaput membran sesuai dengan laju penyerapan (permeation rate). Kekhasan itu menyebabkan fast gas seperti oksigen (uap air dan karbondioksida) akan keluar lebih cepat melalui dinding tabung sehingga dapat dipisahkan dari slow gas seperti nitrogen sehingga produk nitrogen akan keluar dari unit membran. Metode pemisahan gas dengan membran dianggap biaya yang paling efektif untuk aplikasi pada skala kecil. Walaupun demikian metode ini juga digunakan pada produksi yang lebih besar yang memungkinkan perusahaan meningkatkan kapasitas produksinya .Metode membrantergolong metode yang sederhana, metode ini memerlukan kompresor yang lebih sedikit dari pada dengan metode kriogenik, tetapi membutuhkan kompresor yang lebih banyak dari pada metode adsorpsi (PSA).

Sumber referensi: 1. shrives chemical process industry fifth edition, George T Austin 2. .http://ivanhadinata.blogspot.com/2010/01/kesetimbangan-uap-cair-dalampemisahan.html 3. Laporan pkl PT samator gas indonesia.