Proses pengolahan nitrogen dan oksigen di PT. Aneka Gas Industri Medan dilakukan secara bertahap dalam beberapa proses yang berbeda dengan tujuan untuk memperoleh nitrogen dan oksigen yang berkualitas baik. Secara ringkas, tahap-tahap proses pengolahan bahan baku (udara) sampai dihasilkan nitrogen dan oksigen cair adalah sebagai berikut :
1. Penyaringan Udara (Air filter)
2. Kompresi Udara (Air turbo compressor) 3. Pendinginan Udara (Air percooling system) 4. Penghilangan kotoran (Molecular sieve)
5. Penghilangan panas (Recycle air turbo compressor) 6. Perubahan energi (Turbin expander)
7. Kolom destilasi (Rectify system) 8. Penyimpanan produk (Storage tank)
2.8.1. Filter udara
Filter udara berfungsi sebagai penahan debu atau kotoran-kotoran yang ada di udara. Filter ini berupa kantung yang terbuat dari serat polyester untuk penahan debu yang dapat menyebabkan kompresor terganggu. Secara otomatis dengan waktu sekitar 15 detik sekali filter ini menghembuskan kembali ke arah luar hisapan agar debu yang melekat tidak menempel.
2.8.2. Air turbo compressor air system
Merupakan mesin fluida untuk memberikan tekanan dan mengalirkan udara kemudian udara yang dihisap oleh kompresor ditekan kira – kira 0,6 MPa kemudian didinginkan dalam air precooling system.
2.8.3. Air preecooling system
Air preecooling berfungsi untuk mendinginkan udara yang keluar dari compressor. Pada air cooling system terdapat dua cara pendinginan pada kolom. cara pertama yaitu dari tengah kolom ke bawah kolom yang didinginkan oleh cooling tower, sedangkan dari atas kolom ke tengah kolom didinginkan oleh water cooling yang dibantu oleh RU (refrigerant unit). Refrigerant unit adalah mesin untuk mindinginkan atau memindahkan panas air kemudian air yang dingin mengalir melalui pompa menuju air cooling sehingga suhu udara keluar air cooling ini ±11oC. Udara yang keluar dari air preecooling system menjadi lebih dingin (± 6oC).
2.8.4. Molecular Sieve
Alat ini berbentuk vessel yang didalamnya berisi Molecular sieve atau didalamnya terdapat silika gel yang dapat menyerap kandungan H2O, CO2, dan senyawa Hidrokarbon, Molecular sieve merupakan senyawa yang tersusun dari elemen-elemen dan komponen-komponen yang kompleks seperti aluminium, silikon, dan sodium. Komponen-komponen ini membentuk kramik yang stabil. Molecular sieve digunakan sebagai pengering, pemurni, dan pemisah komponen-komponen yang terkandung didalam gas maupun cairan. Hal ini disebabkan cara kerja Molecular sieve yang sangat kuat mengikat partikel-partikel tertentu dan dapat menyaring molekul-molekul yang mempunyai ukuran yang lebih besar dari Molecular sieve. Beberapa fungsinya diantaranya :
a) Menghilangkan uap air yang mungkin lolos dari water separator b) Menghilangkan karbondioksida
c) Menghilangkan hidrokarbon.
Hal ini disebabkan karena impurities (kotoran) tersebut dapat menyumbat saluran udara proses pada temperatur rendah. Molecular Sieve ini beroperasi pada suhu 18 oC pada tekanan 0.445 Mpa. Molecular Sieve ini terdiri dari dua unit yang bekerja secara bergantian. Dimana Molecular Sieve A beroperasi, maka Molecular Sieve B Regenerasi dan begitu sebaliknya. Lamanya setiap Molecular Sieve bekerja adalah 8 jam. Tujuan dari regenerasi ini adalah apabila silika gel tersebut sudah jenuh terhadap penyerapan kotoran, maka harus dihilangkan dengan cara pemanasan yang dilakukan dengan media pemanas waste N2 yang berasal dari kolom atas destilasi yang sebelumnya N2 dipanaskan dulu pada electrical heat acumulator (Heat Exchanger). Adapun cara kerja Molecular Sieve adalah sebagai berikut:
a. Heating
Heating berfungsi untuk memanaskan Molecular Sieve yang sedang diregenerasi agar tidak jenuh setelah bekerja selama 8 jam sampai temperature 185oC yang dikeluarkan melalui heater dengan aliran (flow) 1100 Nm3/jam dan dibutuhkan waktu 14200 detik.
b. Cooling
Cooling berfungsi untuk mendinginkan Molecular Sieve yang sudah dipanaskan sampai temperature 42oC dengan aliran (flow) 1400 Nm3/jam dan dibutuhkan waktu 11700 detik.
Upload berfungsi untuk penyamaan tekanan antara Molecular Sieve yang sedang beregenerasi dan MS yang bekerja, sehingga antara MS yang bekerja dan beregenarsi memiliki tekanan yang sama sekitar 0.451 Mpa dengan waktu sekitar 800 detik.
d. Exchange
Exchange berfungsi untuk perpindahan antara MS yang beregenerasi dan MS yang sedang bekerja. Pada tahap exchange ini MS bergantian secara otomatis, dimana MS yang beregenerasi akan berpindah menjadi MS yang bekerja (MS work) sedangkan MS yang bekerja akan berpindah menjadi MS regenerasi dan dibutuhkan waktu sekitar 1100 detik.
e. Unload
Unload berfungsi untuk penurunan tekanan pada MS yang baru beregenerasi dengan waktu sekitar 480 detik dan tekanan 0 Mpa.
2.8.5. Instrument air and circulating air turbo compressor system
Air turbo compressor system berfungsi sebagai sumber tenaga untuk menggerakkan turbin. Pada tahap ini terbagi dalam 4 stage:
a. Stage I
Udara masuk ke stage I dengan suhu awal 260C dan tekanan sekitar 0.44 Mpa ( 4 Bar) sehingga timbul panas, kemudian panas yang timbul (720C) didinginkan hingga mencapai suhu 400C pada intercooler I.
b. Stage II
Dari intercooler I ditekan ke stage II, kemudian panas yang ditimbulkan (910C) didinginkan pada intercooler II, sampai mencapai suhu ±39oC.
c. Stage III
Dari intercooler II ditekan ke stage III, kemudian panas yang di timbulkan (860C) didinginkan pada intercooler III, sampai mencapai suhu ±41oC.
d. Stage IV
Dari intercooler III ditekan ke stage IV, kemudian panas yang ditimbulkan (810C) didinginkan pada intercooler IV,sampai mencapai suhu ±42oC dan tekanan yang keluar mencapai 2,60 MPa (26 Bar).
2.8.6. Expansion Turbine System
Yaitu mesin untuk mengubah energi tekan dan enrgi panas dari gas nitrogen menjadi energi mekanik berupa putaran poros dan memisahkannya berdasarkan perbedaan temperature titik cair dan berat jenisnya. Ada 2 cara pendinginan untuk mencapai titik cair tersebut, yaitu :
a. Isoentalphic Expantion
Menurunkan suhu dengan cara menaikkan tekanan gas, gas bertekanan tinggi di alirkan ke tempat bertekanan rendah melalui saluran kecil seperti expantion valve maka suhu gas tersebut akan turun.
b. Adiabatic Expantion
Menurunkan suhu dengan cara mengubah energi panas dan energi tekan pada gas menjadi mekanik pada expantion turbin. Kemudian udara ini di campur dengan udara recycle yang keluar dari expander yang sudah di panaskan dalam heat exchanger I dan heat exchanger II (dengan udara yang masuk maupun liquid gas untuk reflux) di tekan menjadi 2,942 Mpa dengan centrifugal circulation air compressor dan di bagi menjadi 2 aliran:
1. Satu aliran di naikkan lagi tekanannya menjadi 4,1265 Mpa dengan high temperature expanding booster, kemudian di dinginkan dalam heat exchanger I. Sebagian dari aliran ini yang bersuhu 2500K (pada bagian heat exchanger I) di alirkan ke high temperature expander/hot expander dan keluar bergabung dengan udara yang keluar dari heat exchanger II untuk pendinginan di heat exchanger I. Udara dingin lainnya (lebih dingin dari 2500K) di dinginkan lebih lanjut di heat exchanger II dan diexpansikan dengan expansi valve masuk ke lower colum.
2. Satu aliran lainnya di naikkan lagi tekanannya menjadi 3,686 Mpa dengan low temperature expanding booster, kemudian di dinginkan dalam heat exchanger I menjadi 1570K diexpansikan (semuanya) di low temperature expander dan keluar ke liquid separator.
2.8.7. Rectify System
Kolom destilasi ini merupakan destilasi bertingkat (fraksinasi) yang terdiri dari tray-tray, yang terdiri dari 2 kolom yaitu kolom bawah bagian atas dan bawah, kolom atas bagian atas dan bawah. udara proses yang masuk ke dalam kolom bawah dengan tekanan ±0,469 MPa dengan suhu udara proses kira-kira -157oC, merupakan bahan baku (udara) yang kaya akan oksigen dan nitrogen. Nitrogen yang terdapat pada kolom bawah bagian bawah akan menguap kekolom bawah bagian atas (ke kondensor) melewati tray-tray pada kolom tersebut, yang disebabkan oleh perbedaan titik cair oksigen yang lebih rendah. Kemudian Nitrogen yang terdapat pada kolom bawah bagian bawah tersebut sebagian diekspansikan untuk direfluks (N2 refluks) ke kolom bawah bagian bawah, agar oksigen yang terdapat pada kolom bagian bawah tidak ikut
menguap ke kolom bawah bagian atas (ke kondensor), dan sebagian lagi diekspansikan ke kolom atas bagian atas untuk direfluks dan disimpan ke storage tank.
Sedangkan bahan baku yang terdapat pada kolom bawah bagian bawah (yang kaya akan oksigen) dialirkan ke Heat Exchanger untuk didinginkan lagi, lalu masuk kolom atas untuk dispray (proses ini menggunakan N2 refluks untuk lebih mendinginkan O2) sehingga pada kolom atas bagian bawah terdapat oksigen cair yang berguna untuk mendinginkan nitrogen didalam kondensor. Karena adanya perbedaaan suhu, maka oksigen yang mempunyai titik cair yang lebih tinggi dari nitrogen akan terdapat dibawah dan nitrogen (N2 refluks) akan menjadi uap. Sehingga kolom atas bagian atas kaya akan nitrogen berbentuk gas.
2.8.8. Storage Tank
Produksi yang dihasilkan ditampung pada masing-masing storage tank dan hasil produksi mengalir berdasarkan perbedaan tekanan dalam kolom destilasi dengan masing-masing tangkinya. Adapun kapasitas dari storage tank adalah sebagaia berikut :
a) Produksi oksigen cair ditampung pada storage tank SLOC 0112 dan 0113 dengan daya tampung 18400 mmH2O.
b) Produksi nitrogen cair ditampung pada storage tank SLOC 0110 dan 0111 dengan daya tampung 13000 mmH2O (PT. Aneka Gas Industri, 1971).
BAB III