TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Baku dan Bahan Pembantu 2.1.1 Bahan Baku
Bahan baku pada Unit Pemisahan Udara ini adalah udara bebas dari lingkungan sekitar pabrik. Udara adalah campuran dari berbagai macam gas, antara lain adalah Nitrogen, Oksigen, Argon dan berbagai macam gas lainnya dalam jumlah kecil. Udara yang digunakan adalah udara yang telah dihilangkan kandungan uap airnya atau disebut udara kering. Komponen-komponen gas penyusun udara kering disajikan dalam tabel berikut ini :
Tabel 4. Komposisi gas kering dalam udara No. Komponen Udara
Kering % Volume 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Nitrogen (N2) Oksigen (O2) Argon (Ar) Hidrogen (H2) Neon (Ne) Helium (He) Kripton (Kr) Xenon (Xe) Karbondioksida (CO2) Debu dan kotoran
78,0840000 20,9460000 0,9340000 0,0000500 0,0019210 0,0005239 0,0001139 0,0000087 0,0200400 0,0133425 Jumlah 100,0000000
(George T.Austin,1996)
Udara kering ini memiliki berat molekul 28,97 gr/mol. Komponen utama penyusun udara adalah gas Nitrogen dan Oksigen. Gas ini memiliki kadar tertinggi dalam udara. Berikut ini adalah sifat-sifat komponen penyusun udara :
a. Nitrogen Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau. Berat molekul 28,0134 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 0,9669. Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,2505 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -210,002°C
- Tekanan : 0,1253 bar
- Panas laten : 6,15 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -195,003°C
- Panas laten : 47,459 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 808,607 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 4,475 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -146,9°C
- Tekanan kritis : 3,909 bar
Sifat kimia :
Merupakan gas inert. Tidak mudah terbakar.
(Perry, 1984)
b. Oksigen Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau. Tidak beracun.
Berat molekul 31,9988 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 1,1053. Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,4289 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -218,799°C
- Tekanan : 0,00152 bar
- Panas laten : 3,322 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -182,97°C
- Panas laten : 50,879 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 1141 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 4,475 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -118,574°C
- Tekanan kritis : 50,43 bar
Sifat kimia :
Merupakan gas yang tidak dapat terbakar dengan sendirinya. Bersifat oksidator.
Mempercepat proses pembakaran. Sedikit larut dalam air.
(Perry, 1984)
c. Argon Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau. Berat molekul 39,948 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 1,395. Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,7836 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -189,37°C
- Tekanan : 0,687 bar
- Panas laten : 7,03 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -185,86°C
- Panas laten : 38,409 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 1392,8 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 5,853 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -122,29°C
- Densitas (ρ) : 537,7 kg/m3 Sifat kimia :
Merupakan gas inert. Tidak mudah terbakar.
(Perry, 1984)
2.1.2 Bahan Pembantu
Bahan pembantu yang digunakan adalah : a. Molecular Sieve
Molecular Sieve (MS) digunakan sebagai filter pada udara proses. Molecular Sieve ini ditempatkan didalam MS Adsorber. Molecular Sieve terdiri dari berbagai macam komponen seperti Silicon Oxide, Sodium Oxide, Aluminium Oxide (non fibrous) dan Magnesium Oxide. Molecular Sieve ini berfungsi sebagai penyaring molekul air dan Karbon Dioksida. Molecular Sieve memiliki pori-pori yang besar kecilnya dapat dibuat sesuai dengan zat apa yang akan diserap. Molekul gas/udara yang lebih besar dari pori-pori Molecular Sieve akan tertahan. Penyerapan tidak hanya dengan pori-pori, tetapi juga dengan gaya tarik molekul. Molekul polar dapat ditarik dengan mudah sehingga tidak dapat lolos. Sehingga Molecular Sieve hanya dapat dilewati oleh molekul gas Oksigen, Nitrogen dan Argon. Sedangkan air dan Karbon Dioksida yang memiliki molekul yang lebih besar akan tertahan. Molecular Sieve ini tidak hanya digunakan untuk menyerap air dan Karbon Dioksida tetapi juga impuritas udara lainnya.
b. Alumina Gel (Al2O3)
Pada bagian dasar MS Adsorber terdapat lapisan tambahan Alumina Gel. Alumina Gel ini berfungsi menyerap air yang masih dapat lolos dari Molecular Sieve.
c. Minyak Pelumas
Pelumas yang digunakan adalah jenis ISO-46 dan ISO-36 dan Zerice S-68. Pelumas ini digunakan pada mesin-mesin Air Compressor, Expansion Turbine dan Recycle Compressor. Pelumas ini disirkulasikan ke tiap mesin dengan bantuan pompa oli pada tiap mesin.
d. Gas Hidrogen
Gas Hidrogen ini digunakan sebagai pengikat Oksigen pada proses pemurnian gas Argon.
(H.C. Van Ness,1984)
2.2 Tinjauan Proses
Gas Industri memiliki peran dan fungsi penting dalam dunia industri, diantaranya digunakan sebagai bahan baku proses seperti oksigen, nitrogen, argon dan gas-gas lainnya. Selain itu juga dibutuhkan di hampir seluruh industri seperti pengerjaan logam, metalurgi, industri kimia dan petrokimia, industri elektronik, kesehatan dan farmasi, industri makanan dan minuman, pengolahan air, pengolahan limbah, agribisnis dan lain sebagainya.
Nitrogen merupakan komponen penyusun udara terbesar. Gas ini merupakan gas inert yang serba guna, contohnya digunakan untuk mempertahankan rasa makanan kemasan karena dapat mencegah reaksi
kimia yang lain. Selain itu digunakan juga dalam industri sebagai bahan baku atau sebagai gas inert untuk mencegah reaksi kimia. Beberapa gas sangat berguna dalam kesehatan, contohnya seperti oksigen. Selain berperan penting dalam kelangsungan hidup mahluk hidup, oksigen juga banyak digunakan dalam industri baja dan logam. Selain itu argon yang memiliki titik didih dan kelarutan yang hampir mirip dengan oksigen juga banyak digunakan dalam industri. Gas yang sangat inert ini banyak digunakan dalam industri elektronik sebagai pengisi bola lampu.
Di lain pihak dengan berkembangnya industri modern, timbul pula suatu bidang baru dalam ilmu keteknikan, yaitu Kriogenika (Cryogenics) yang berasal dari Yunani yang berarti membuat dingin. Istilah ini mempunyai cakupan yang luas yang menyangkut pembuatan suhu yang sangat dingin di bawah -1000C misal hidrogen cair (-2530C), helium cair (-2690C).
Proses pembuatan oksigen, nitrogen dapat dibuat pada suhu rendah yaitu dibawah -1000C maka disebut proses Cryogenik (Kriogenik). Proses ini ditemukan oleh Carl von Linde pada tahun 1895 yang pada prinsipnya adalah dengan memurnikan udara bebas. Udara bebas atau udara atmosfer sebagai bahan baku harus dihilangkan pengotor-pengotornya supaya tidak mengganggu dalam proses selanjutnya. Pengotor itu antara lain debu, CO2, H2O dan hidrokarbon.
Cara menghilangkan pengotor-pengotor itu antara lain :
1. Cara mekanik, yaitu dengan menggunakan filter udara misalnya bag filter dengan bahan polimer
2. Cara kimia, yaitu dengan melewatkan udara pada NaOH sehingga CO2 terikat menjadi NaCO3.
3. Cara adsorbsi, yaitu menggunakan adsorber, missal menggunakan alumina gel untuk menyerap uap air dan molecular sieve untuk meyerap CO2.
Proses Pemisahan Udara secara Kriogenik terdiri dari tiga langkah, yaitu : 1. Purifikasi udara yang masuk untuk menghilangkan partikel-partikel
karbondioksida dan air.
2. Refrigerasi dan ekonomisasi dari nilai refrigerasi yang terkandung pada aliran produk dan waste.
3. Pemisahan dengan proses destilasi.
Suhu kriogenik atau dingin lanjut (super cold) menyebabkan terjadinya perubahan fundamental dalam sifat-sifat beban bahan tinggi. Dalam bidang kimia, kriogenik terutama diterapkan pada pembuatan nitrogen untuk produksi ammonia, di dalam metalurgi dengan penggunaan oksigen dapat mempercepat (sebanyak 25 persen atau lebih), pembuatan baja dalam tanur terbuka (open hearth), converter dan bahkan dalam tanur tinggi dalam pembuatan besi corkasir. Suhu rendah Kriogenika, sudah sejak lama diterapkan prinsip fundamental dan akhir-akhir ini diterapkan dalam hal:
a. Kompresi uap dan likuidasi jika suhunya dibawah suhu kritis. b. Pertukaran kalor di dalam penukar kalor seperti pipa ganda,
refrigerasi.
c. Pendinginan gas kompresi dengan memaksa gas itu melakukan kerja di dalam mesin ekspansi atau turbin.
d. Pemisahan gas menurut perbedaan tekanan uap pada titik didih campuran cair.
e. Penyingkiran kontaminan (pengotor) dengan adsorbsi, pembekuan di permukaan, pembekuan diiringi filtrasi zat cair Kriogenik dan mencucinya dengan zat cair yang semestinya.
( George T.Austin, 1996)
2.2.1 Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Gas dan NitrogenCair
Udara dikompresi pada sebuah kompresor kemudian didinginkan dengan air dan air dingin pada down steam cooler, untuk menghilangkan air dengan kondensasi. Sesudah udara masuk condensate collector, lalu menuju zeolite adsorber , dimana uap air, karbondioksida, dan pengotor lain dihilangkan.
Unit ini secara periodik mengalami pergantian adsorber menjadi regenerasi atau sebaliknya. Dalam heat exchanger, udara didinginkan secara lawan arah dengan produk gas nitrogen, gas residu dan sebagian dicairkan, kemudian masuk ke kolom rektifikasi dengan tekanan operasi 6,12 – 10,2 kg/cm2 ( 5,9 – 9,8 atm ). Produk bawah oksigen cair didinginkan dengan gas hasil residu pada subcooler dan umpan masuk menuju bagian low pressure dari kondensor pada bagian atas kolom rektifikasi.
Residual gas meninggalkan kondensor, kemudian masuk dalam ekspansi . Dengan kandungan 3 ppm O2 pervolume, produk nitrogen mengandung argon (tergantung kandungan yang ada dalam udara umpan), hidrogen, dan karbon monoksida.
Konsumsi energi dari pemisahan udara untuk memproduksi gas nitrogen dari 0,15 Kwh/m3N2 (kapasitas 10.000 m3/jam) sampai 0,30 Kwh/m3 N2 (1500 m3/jam).
Diagram alir dari Pemisahan Udara secara Kriogenik ini diperlihatkan pada gambar 5pemisahan udara ini cocok untuk memproduksi gas maupun nitrogen cair dengan mollecular sieve untuk menghilangkan air dan karbon dioksida.
( Wolfgang Gerhartz, 1991)
Gambar 5.Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Nitrogen
2.2.2 Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Gas dan Oksigen Cair
Udara setelah difilter, kemudian dikompresi sekitar 612 – 714 kg/cm2 (592,45 – 691,19 atm), lalu didinginkan dan kontak langsung dengan water wash tower dan masuk plate fin dari reverse heat exchanger, di mana akan didinginkan lebih lanjut secara lawan arah untuk oksigen produk dan waste nitrogen.
Karbon dioksida dan uap air dihilangkan dari udara dengan kondensasi pada heat exchanger ini. Beberapa menit, sebagian udara masuk dan waste nitrogen direverse agar deposit pengotor dapat dibuang dari heat exchanger.
Keadaan plant dikonstruksi bersama unit adsorbsi mollecular sieve pada tempat reversing heat exchanger. Sesudah karbon dioksida dan uap air dihilangkan oleh mollecular sieve, kemudian didinginkan oleh waste gas yang dingin dalam heat exchanger secara lawan arah.
Sebagian udara yang didinginkan dikembalikan melalui cold end dari heat exchanger sebelum diekspansi pada 0,13 kg/cm2 (0,12 atm) dalam turbin, kemudian masuk pada bagian atas low pressure coloumn rectifier .
Sebagian udara masuk bagian bawah high pressure coloumn pada tekanan 0,51 – 60,612 kg/cm2 (0,49-58-67 atm) di mana disini akan dipisahkan menjadi gas nitrogen pada puncak dan oksigen cair yang diperkaya (38% O2) pada bottom.
Gas nitrogen dikondensasi oleh liquid nitrogen dalam kondensor – reboiler . Bagian dari liquid nitrogen ini dikembalikan sebagai refluk pada tower coloumn, dan sebagian diekspansi masuk ke puncak kolom atas sebagai refluk liquid. Rich liquid dari kolom bawah diekspansi sebagai umpan dalam kolom atas pada heat exchanger untuk mengurangi sejumlah vaporasi liquid pada ekspansi.
Langkah untuk memproduksi gas ataupun oksigen cair ini diperlihatkan pada gambar 6. Pada kolom atas umpan dipisahkan menjadi oksigen murni (99,6%) pada bottom dan waste gas nitrogen dengan 1 – 2% oksigen pada puncak. Adsorber terdiri dari silica gel untuk menghilangkan kandungan hidrokarbon pada liquid oksigen di kondensor – reboiler dan pada rich liquid juga memastikan bahwa konsentrasi hidrokarbon yang berbahaya tidak terakumulasi pada proses ini.
( Wolfgang Gerhartz, 1991)
Gambar 6. Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Oksigen
Keterangan gambar : 1. Water Wash Tower
2. Reserve Heat Exchanger 3. Turbin Ekspansi
4. Kolom Rektifikasi Ganda 5. Kondensor – Reboiler 6. Heat Exchanger
7. Adsorber 8. Kompresor 9. Filter
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
2.2.3 Proses Pendinginan dan Pencairan Udara
Pencairan dihasilkan apabila gas didinginkan pada temperatur tertentu dan terjadi keseimbangan dua fase antara fase cair dan fase uap. Pendinginan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :
1. Dengan perpindahan panas pada tekanan konstan.
Pada cara ini panas yang masuk temperaturnya lebih rendah daripada gas yang akan didinginkan, dan biasanya digunakan sebagai pendingin awal sebelum gas dicairkan dengan 2 metode lainnya.
2. Dengan ekspansi dalam turbin dan kerja yang dihasilkan.
Ekspansi berlangsung dari tingkat keadaan campuran berkualitas tinggi. Sedangkan bagi refrigerator sederhana, ekspansi berlangsung dari satu tingkat keadaan cairan jenuh hingga ke tingkat keadaan campuran berkualitas rendah.
3. Dengan proses Throttling atau Ekspansi Valve.
Ekspansi suatu campuran berkualitas rendah di dalam suatu katub Throttling dapat menghasilkan penurunan temperatur, terlihat bahwa proses ekspansi merupakan cara yang mudah untuk mendapatkan fluida yang bertemperatur rendah.
2.2.4Proses Produksi Oksigen dan Nitrogen
Pada proses produksi oksigen dengan kemurnian tinggi digunakan proses kriogenik dengan prinsip liquefaksi dan rektifikasi udara. Udara yang sudah disaring, dikompresi sampai tekanan 520 KPa di dalam kompresor sentrifugal dan kemudian didinginkan. Setelah air cair yang terdapat di dalamnya dipisahkan, udara itu dimasukkan ke dalam penukar kalor pembalik (reversing HE) dan didinginkan sampai mendekati titik embunnya melalui pertukaran kalor dengan produk gas yang akan keluar. Dengan mendinginkan udara tersebut, kelembaban yang ada pun mengalami kondensasi dan mencair melalui dinding-dinding alur penukar kalor tersebut. Pada suhu yang lebih rendah lagi, karbondioksida pun membeku dan mencair pula melewati dinding-dinding alur penukar kalor tersebut. Udara yang keluar dari penukar kalor pembalik (reversing HE) adalah udara kering dan lebih dari 99% karbondioksidanya sudah keluar. Untuk mengeluarkan sisa karbondioksida digunakan proses adsorbsi di dalam adsorber. Udara bersih kemudian dialirkan menuju ke piring terbawah kolom bawah suatu rektifikator kolom ganda.
Rektifikator kolom ganda tersebut terdiri dari 2 buah kolom destilasi jenis piring, yang dihubungkan secara termal pada bagian tengah sebuah penukar kalor yang berfungsi sebagai kondensor dalam kolom bawah dan pendidih bagi kolom atas. Hal ini disebabkan karena nitrogen yang lebih mudah menguap daripada oksigen. Pada pendidih kolom atas terdapat suatu kolom oksigen cair yang mendidih dengan kemurnian tinggi.
Sedangkan pada kondensor kolom bawah, mengkondensasi nitrogen yang hampir murni.
Nitrogen yang sudah terkondensasi, dibagi menjadi 2 pada waktu keluar dari kondensor utama. Sebagian dikembalikan sebagai refluk di kolom bawah dan sebagian lagi diarahkan ke kolom atas melalui pemanas lanjut nitrogen, juga digunakan sebagai refluk.
Arus zat cair kaya oksigen yang keluar dari dasar kolom bawah dan setelah didingin-lanjutkan dalam pemanas lanjut nitrogen, lalu dijadikan arus umpan utama untuk kolom atas. Kedua arus zat cair yang masuk ke kolom atas didingin-lanjutkan terlebih dahulu untuk mengurangi pengkilatan (flashing) apabila zat tersebut masuk ke dalam kolom atas yang bertekanan lebih rendah.
Produk oksigen keluar sebagai uap jenuh dari kondesor utama dan produk nitrogen dengan kemurnian tinggi keluar sebagai uap jenuh dari puncak kolom atas. Gas yang tersisa dikeluarkan sebagai arus limbah nitrogen dengan kemurnian rendah dari kolom atas, beberapa piring di bawah piring teratas. Arus oksigen dan arus nitrogen tersebut dipanas-lanjutkan sampai 100 K dalam pemanas-lanjutnya masing-masing dan diteruskan ke dalam penukar kalor pembalik untuk dipanaskan sampai suhu kamar dengan pertukaran kalor dengan udara masuk.
2.2.5Jenis- Jenis Kolom Distilasi Pada Pemisahan Oksigen dan Nitrogen
2.2.5.1Kolom Tunggal Linde
Sistem Linde kolom tunggal (gambar 7) mulai digunakan pada tahun 1902, merupakan sistem pemisahan udara yang paling sederhana. Uap air dan karbondioksida dihilangkan dari udara setelah dikompresi secara isothermal, kemudian udara dilewatkan melalui precooling heat exchanger. Udara dari precoling heat exchanger selanjutnya didinginkan lebih lanjut melalui bagian bawah coil, yang berfungsi sebagai reboiler.
Pada proses selanjutnya, aliran udara diekspansikan dengan throttling valve Joule – Thompson sebelum dimasukkan ke dalam kolom. Jika diinginkan gas oksigen sebagai produk akhir, maka udara masukan harus dikompresi sampai tekanan 3 – 6 mpa. Jika produk akhir adalah oksigen cair, maka diperlukan kompresi sampai tekanan 20 mpa. Permasalahan utama dari sistem linde kolom tunggal ini adalah terlalu banyak oksigen yang hilang melaui sistem aliran buangan nitrogen.
Gambar 7. Sistem Linde Kolom Tunggal
Keterangan gambar : a. Kompresor
b. CO2 dan Water Removal c. Heat Exchanger
d. Boiler
e. Kolom Pemisah
f. Valve Joule – Thompson
Umpan yang berupa udara ditekan oleh kompresor kemudian uap air dan karbondioksida yang ada dalam udara dihilangkan. Udara lebih lanjut didinginkan dalam heat exchanger (boiler d) yang diletakkan di bagian bawah kolom dan kemudian diekspansikan melalui valve Joule – Thompson. Pertukaran panas di dalam boiler menghasilkan uap yang kemudian naik keatas kolom. Liquid yang terbentuk masuk ke puncak kolom kemudian turun. Uap yang ada di puncak kolom akan dikembalikan melalui heat exchanger, kemudian digunakan untuk
mendinginkan umpan masuk. Dengan menggunakan prinsip destilasi pada sejumlah plate di kolom atas, maka liquid atau gas oksigen dapat dihasilkan.
(Wolfgang Gerhartz, 1988)
2.2.5.2 Kolom Ganda Linde
Sistem ini ditemukan pada tahun 1910, bertujuan untuk memecahkan permasalahan kehilangan oksigen dalam aliran buangan nitrogen pada sistem linde kolom tunggal. Pada sistem kolom ganda, ditempatkan 2 buah kolom yang disusun saling bertumpuk. Kolom bawah biasanya dioperasikan pada tekanan 0,5 – 0,6 Mpa, sedangkan kolom atas dioperasikan pada tekanan 0,13 – 0,14 Mpa. Perbedaan tekanan dalam kolom ini menyebabkan adanya perbedaan temperatur diantara 2 kolom yang memungkinkan pengoperasian kondensor – reboiler yang ditempatkan diantara kedua kolom tersebut.
Dengan pengaturan ini, uap nitrogen dari kolom bawah akan terkondensasi pada temperatur -95 oC, sedangkan cairan oksigen di dalam kolom atas akan menguap pada temperatur -90 oC. Kondensat nitrogen dari kolom bawah ini akan dipakai sebagai refluk.
Sistem linde kolom ganda (gambar 8) bekerja seperti pada sistem linde kolom tunggal, perbedaannya hanya terdapat pada adanya penambahan bagian rektifikasi. Dalam sistem linde kolom ganda, udara masuk dari bagian tengah kolom. Sebagian dari aliran produk nitrogen cair dari kolom bawah diekspansikan ke kolom atas sebagai refluk, sedangkan udara cair dari reboiler kolom bawah juga diekspansikan dengan throttling valve sebagai umpan ke bagian tengah kolom atas.
Gambar 8. Sistem Linde Kolom Ganda
Keterangan gambar : a. Kompresor
b. CO2 dan Water Removal c. Heat Exchanger
d. Boiler
e. Kolom Pemisah
f. Valve Joule – Thompson g. Kondensor – Reboiler h. Sub Cooler
141
Aliran umpan yang masuk ke dalam kompresor (a) kandungan air dan karbondioksida dihilangkan seperti pada kolom tunggal. Umpan melalui heat exchanger kemudian menuju ke boiler yang terdapat di kolom bawah, dimana aliran uap lebih lanjut akan didinginkan. Uap yang ada di kolom bawah adalah hasil dari cairan yang ada di dalam boiler umpan. Umpan kemudian diekspansikan melalui valve Joule – Thompson, kemudian masuk pada tengah kolom bawah dengan tekanan operasi 0,5 – 0,6 atm.
Sebagian liquid yang ada dalam boiler pada kolom bawah diekspansikan melalui valve Joule – Thompson, kemudian masuk ke bagian tengah kolom atas, tekanan operasinya 0,13 – 0,14 atm. Komposisi liquid dalam boiler kira – kira 36 – 39 % oksigen. Pada tekanan 0,51 atm, titik didih liquid oksigen murni pada 0,13 atm adalah 92,7 K. Oleh karena, liquid oksigen diatas kolom dapat digunakan untuk mengkondensasi liquid oksigen di kolom bawah.
(Wolfgang Gerhartz, 1988)
2.2.5.3 Packed Tower
Packed Tower adalah alat pemisah berupa kolom yang bagian dalamnya berisi tumpukan packing sebagai alat kontak baik yang tersusun beraturan (regular packing) maupun yang tidak beraturan (random packing). Walaupun harganya relatif lebih mahal, regular packing banyak disukai dibandingkan dengan random packing, sebab regular packing memberikan kelebihan sebagai berikut :
a. Pressure drop rendah b. Effisiensi lebih tinggi c. Kapasitas besar
Packed tower, lebih baik dan cocok digunakan sebagai alat pemisah jika : a. Diameter kolom kurang dari 3 feet
b. Operasi dilakukan pada tekanan vacuum dengan pressure drop rendah. c. Campuran yang akan dipisahkan bersifat korosif, cenderung mudah
membentuk buih dan cairan umpan tidak terdispersi padatan.
Gambar 9. Packed Tower
Sebagai alat kontak, packing harus memenuhi kriteria sebagai berikut :
a. Luas permukaan bidang kontak tiap satuan volume packing cukup besar.
b. Tumpukan packing dalam kolom harus memberikan rongga yang cukup. c. Permukaan packing mudah terbasahi
d. Tahan terhadap bahan yang bersifat korosif e. Ringan, kuat dan tidak mudah pecah.
Perbedaan yang cukup mendasar antara Tray tower dan Packed tower sebagai alat pemisah, setidaknya dilihat dari empat hal :
1. Alat kontak yang digunakan
a. Pada tray tower digunakan tray atau plate.
b. Pada packed tower digunakan packing (pall ring) atau bahan isian sebagai alat kontak.
2. Arah aliran kontak fase
a. Pada tray tower, kontak fase terjadi karena arus silang (cross flow) b. Pada packed tower, kontak fase terjadi karena arus lawan arah (counter
current)
3. Proses perpindahan massa
a. Pada tray tower, perpindahan massa terjadi disetiap tray di sepanjang kolom.
b. Pada packed tower, perpindahan massa terjadi disetiap titik permukaan bidang basah dari packing.
4. Kemungkinan terwujudnya kesetimbangan
a. Pada tray tower, kesetimbangan terjadi disetiap tray di sepanjang kolom. b. Pada packed tower, kesetimbangan terjadi pada kolom packing.