Packed column (tower) merupakan scrubber yang paling umum digunakan untuk absorpsi gas. Packed column mendispersi scrubbing liquid di atas packing material yang memberikan surface area yang luas tempat terjadinya kontak antara gas dan cairan.Packed tower diklasifikasikan berdasarkan arah relatif dari aliran gas menjadi cairan. Dimana packed tower yang paling sering dipergunakan adalah aliran countercurrent (gas to liquid) flow tower. Aliran gas memasuki dasar tower dan mengalir ke atas melewati packing material. Cairan disemprotkan di bagian atas sprayer atau weir dan mengalir ke bawah sepanjang packing material.
Packed tower adalah Sebuah kolom yang dilengkapi packing utk memperluas bidang kontak dan membuat turbulensi shg kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya zat yg berbeda fase mengalir berlawanan arah yg dpt menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu phase ke phase lain. Zat berfase cair mengalir dari atas dan gas dari bawah sehingga terjadi kontak antara keduanya.
Pemilihan packed tower yang digunakkan banyak alasannya bisa karena untuk liquid korosif, dikarena alat lebih murah sehingga terjadi suatu korosif tidak merugikan terlalu banyak. Bisa juga karena Membutuhkan tahanan liquid yang rendah karena densitasnya yangg besar. Ataupun memberikan pressure drop pertahap kesetimbangan yang rendah dan untuk diameter kolom yang kecil
Packed tower dapat digunakan sebagai kolom fraksinasi untuk distilasi kontinu atau batch. Ukuran packing 3/2 atau 2 inchi umumnya memberikan kapasitas yang sama dengan sieve tray. Packed umumnya berkisar 1 sampai 2 feet. Packing yang lebih kecil mempunyai kapasitas lebih rendah dan hal ini tidak mungkin digunakan dalam kolom yang besar. Umumnya pressure drop per equivalent theoretical plate lebih kecil dari pada sieve tray atau bubble cap tray, hal ini menguntungkan untuk operasi pada keadaan vakum.
Untuk packed tower, dikenal suatu istilah HETP, yaitu tinggi packed tower yang menghasilkan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang dihasilkan oleh dua plate yang berurutan (jarak antar plate yang sama). Pemilihan bahan packing antara Keramik yang digunakan untuk liquid yang bersifat korosif ada juga Plastik yang cocok untuk temperatur sedang dan tidak cocok utk pelarut organic dan juga Logam yang berlaku untuk kondisi operasi yang tidak stabil.
Syarat packing yang bagus adalah :
2) Luas yg terbasahi besar
3) Volume rongga besar (mengurangi pressure drop) 4) Sifat pembasahan baik
5) Tahan korosi
6) Memiliki struktur yg kuat utk menahan beban tumpukan 7) Murah
Macam - macam bentuk packing :
1) Sederhana : rasching ring, harga lebih murah tapi efisiensi lebih rendah, sering chanelling 2) Sedang : pall ring, batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik
3) Tinggi : berl saddle, mahal, bed seragam, batas flooding tinggi dan pressure drop rendah Contoh pengunaan packing kolom di pabrik biasanya oleh PT. PERTAMINA EP Field Subang Region Jawa. Dipabrik tersebut merupakan salah satu indutstri yang menggunakan sistem kendali otomatis dalam proses produk minyak. Sistem kendali otomatis sangat diperlukan dalam operasi-operasi industri misalnya untuk pengontrolan tekanan, temperature, level, kelembaban, viskositas dan laju alir dalam proses produksi. Otomatisasi saat ini tidak hanya diperlukan sebagai pendukung keamanan operasi, faktor ekonomi maupun mutu produksi, namun telah menjadi suatu kebutuhan pokok bagi proses industri.
Absorber Column(101-C) sebagai ruang dimana untuk melakukan penyerapan CO2
dengan cara mengalirkan gas dari bagian bawah dan aMDEA dari atas(countercurrent). Pertuk aran massa dan energi terjadi pada bagian packing absorber yang berfungsi memperluas kontak aMDEA dengan gas.
Absorber Column (101-C) diharuskan mempunyai fungsi kontrol yang handal agar terjadi penyerapan CO2 secara sempurna sehingga menghasilkan gas dengan konsentrasi CO2 yang
diinginkan. Di dalam absorber terjadi proses kontrol yang mengatur level cairan aMDEA.Kontrol level pada Absorber ini dilakukan dengan menggunakan control valve yang di letakkan pada outlet Absorber (101-C).
mengakibatkan terjadinya aliran gas bertekanan tinggi pada pipa sebesar 35,86k g/cm2 (tekanan dari absorber) yang akan menghantam semua instrument yang dilewati oleh aliran gas ini. Di dalam laporan ini akan membahas tentang analisis sistem kontrol level pada Absorber Column (101-C)
Deskripsi Umum Proses pada Absorber Column (101-C)
Absorber berfungsi sebagai tempat untuk melakukan penyerapan CO2 dengan cara mengalirkan gas dari bagian bawah dan aMDEA dari atas (countercurrent). Pertukaran massa dan energi terjadi pada bagian packing absorber yang berfungsi memperluas kontak aMDEAdengan gas. Gas keluaran absorber (treated gas) meninggalkan absorberdengan konsentrasi CO2 yang diinginkan. Penyerapan akan optimal jika tekanan setinggi-tingginya (+36
kg) dan suhu serendah-rendahnya (+60°C) karena pada kondisi ini kelarutan karbondioksida cukup tinggi. Pada saat penyerapan CO2 terjadi proses exothermis yaitu proses mengeluarkan
energi/panas yang mengakibatkan temperatur pada absorber akan naik. Parameter absorbsi dalam proses CO2 Removal adalah :
1) Strength amine 50% -55%
2) Pressure setinggi mungkin (sesuai design) dan kondisi operasi
3) Temperatur inlet amine sesuai dengan design dari produk amine sendiri 4) Rate sirkulasi amine solution.
Rich solution (larutan aMDEAyang banyak mengandung CO2) keluar absorber dari bagian
bawah absorber menuju heat exchanger. Di dalam absorber terjadi proses kontrol yang mengatur level cairan aMDEA. Proses kontrol ini bertujuan untuk memastikan bahwa tidak ada gas yang ikut terbawa keluar dari bottom absorber, hal ini dikarena jika adanya gas yang sampai ikut terbawa akan mengakibatkan terjadinya aliran gas bertekanan tinggi pada pipa sebesar 35,86kg/cm2 (tekanan dari absorber) yang akan menghantam semua instrument yang dilewati oleh aliran gas ini, sehingga hal ini akan mengakibatkan kerusakan yang fatal pada instrument-instrument tersebut, terutama pada LP Flash Columnyang pada spesifikasinya hanya mampu menerima tekanan maksimum sebesar 1,75 kg/cm2.
(emergency shut down) yang akan otomatis menghentikan proses di dalam absorber atau menghentikan proses CO2 Removal.
Absorber Column 101C1 sebagai CO2 Removal yang di dalamnya terjadi proses
Absorbsi, berfungsi memisahkan gas bumi (CH4-C2H6) dengan CO2 atau tepatnya mengurangi
persentasi kadar CO2 pada gas bumi dari kadar 23% menjadi 5% dengan membuat ruang kontak
antara gas dengan solvent (aMDEA) di dalam Absorber, yang kemudian gas dengan kadar CO2
sebesar 5% dialirkan ke konsumen.
Dari reaksi Absorbsi yang terjadi dalam Absorber,selain dihasilkan gas juga di hasilkan cairan aMDEA yang banyak mengandung CO2, yang disebut Rich Amine. Di dalam absorber,
gas di alirkan melalui atas absorber, sedangkan Rich amine melalui bottom absorber. Agar gas tidak ikut mengalir melalui bottom absorber, maka level rich amine/rich aMDEAdi dalam absorber harus dijaga pada kisaran optimum sebesar 70%, agar tidak terlalu rendah dan tidak terlalu tinggi. Maka perlu pengaplikasian sistem kontrol level pada absorber.
Level dari rich aMDEA perlu dikontrol karena bila level terlalu rendah maka dapat merusak instrument-instrument yang tidak kuat menahan gas bertekanan tinggi. Dan bila level terlalu tinggi, maka cairan akan menutupi jalan pipa gas masuk ke absorber dan mengganggu proses.
Pada plant perusahaan minyak dan gas bumi yang khususnya memiliki kandungan H2S yang
sangat tinggi kederadaan Absorber sangat diperlukan dalam kelangsungan produksi. sehubungan dengan adanya kebutuhan akan keamanan dan kontinuitas proses pada pengolahan gas. Absorber dituntut untuk dapat mengolah gas menjadi sweetgas seoptimal mungkin. Oleh karena itu dilakukan analisis reliability pada Absorber system untuk mengetahui indeks reliability dari sistem, dan juga untuk meningkatkan reliability Absorber yang mempunyai indeks kegagalan yang tinggi (kritis) dengan menggunakan preventive maintenance. Dari hasil analisis dengan menggunakan Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) didapatkan oleh Level Indicator Transmitter mempunyai nilai Risk Priority Number tertinggi yaitu 120. Dan diperoleh Preventive maintenance yang optimal dari segi biaya dan nilai reliability minimum pada waktu 90 hari.
Proses absorbsi yang menggunakam packing colomn banyak juga digunakan untuk memisahkan gas hydrocarbon, H2S, ataupun minyak. Biasanya proses itu akan berlangsung di
SWS masuk ke dalam degassing drum dan menuju bagian degassing drum yang dilengkapi dengan packing column. Packing column ini berisi 1" ceramic rashing ring packing. Di packing column ini, gas hydrocarbon ringan dan H2S dikontakkan dengan stripped water produk SWS
Column untuk mengambil kandungan hydrocarbon berat yang mungkin terikut gas. Hydrocarbon berat yang di-absorb tersebut kemudian masuk kembali ke dalam degassing drum untuk kemudian dipisahkan dari water dan dipompakan ke Skim Oil Drum. Sedangkan gas dari stripping column degassing drum mengalir ke Vent Gas Absorber untuk dikontakkan dengan lean amine (MEA, MDEA, DGA, atau lainnya) untuk di-absorb H2S nya. Off gas dari Vent Gas
Absorber kemudian dikirim ke Thermal Oxidizer yang ada di Sulphur Recovery Unit untuk di-burn. Sedangkan Rich Amine (amine yang mengandung banyak H2S) keluar dari bottom vent gas
absorber dan kemudian dialirkan ke Amine Regeneration Unit (ARU) untuk diregenerasi amine-nya. Di ARU, H2S yang keluar di top Amine Regenerator dialirkan ke Sulphur Recovery Unit
untuk di-recover sulphur-nya.
Minyak yang terkandung di dalam feed dipisahkan dari water berdasarkan perbedaan berat jenis. Minyak yang mempunyai berat jenis lebih ringan daripada water akan berada pada lapisan atas/di permukaan water pada level degassing drum. Minyak ini (biasa disebut skimmed oil) kemudian dialirkan ke Skim Oil Drum untuk kemudian dipompakan ke Slop Oil Tank. Slop Oil yang ada di Slop Oil tank ini selanjutnya dapat di-blending dengan Crude Oil untuk diumpankan ke Unit Crude Distillation Unit (3-5% total feed CDU) atau di-blending dan dijual sebagai Low Sulphur Waxy Residue/LSWR atau sebagai Fuel Oil (dapat digunakan sendiri sebagai bahan bakar fired heater atau dijual).
Water kemudian dialirkan ke preheater (feed/product heat exchanger) sebelum kemudian menuju SWS Column. Tekanan degassing drum didisain cukup rendah agar kandungan H2S dan
hydrocarbon ringan (yang mudah menguap) dari feed sour water dapat ter-flash off. Biasanya tekanan degassing drum sekitar 0,5 kg/cm2g.
Unit Pengelolaan Limbah sangat Canggih
memproduksi CO dengan konsentrasi tinggi, diatas 98%. Proses pemisahan dan pemurnian CO pada PPCO menggunakan CO Absorber (T201) dan CO Stripper (T202) sebagai unit operasi utama, dengan larutan cosorb (CuAlCl4) sebagai penyerapnya.Permasalahan kenaikan delta pressuredi CO Absorber (T201)yang menyebabkan unscheduled shutdown sebanyak dua kali yaitu pada bulan Oktober 2009 dan Februari 2010, dengan total down time17 hari, menyebabkan menurunnya produktivitas pada pabrik PPCO.
Suatu investigasi insiden secara komprehensif dan tindakan perbaikan dilakukan untuk mencegah terulangnya permasalahan yang sama. Terdapat beberapa key lessons yang dapat menjadi pelajaran berharga dalam pengoperasian system pemisahan dan pemurnian dengan menggunakan absorber dan stripper sebagai unit operasi utamanya.Analisa mendalam mengenai permasalahan yang ada menunjukan bahwa masalah deltapressure yang terjadi di CO Absorber (T201) disebabkan proses stripping di CO Stripper (T202) yang tidak sempurna. Penyelesaian masalah dilakukan secara terintegrasi baik di di CO Absorber(T201) maupun CO Stripper ( T202 ) dengan mengubah pola operasi yang ada.
Menara Absorpsi yang digunakan adalah Menara Absorpsi dengan Benda Isi ( Packing Column). Menara jenis ini terdiri dari kolom dengan pengisian khusus, yang digunanya untuk memperbesar permukaan kontak dengan jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas. Pada zaman dahulu bahan isian yang sering digunakan adalah kokas, pecahan batu, dsb, sedangkan sekarang sering digunakan dari bahan tanah liat, porselen polimer, kaca, logam, dll. Zat cair disemprotkan dari atas dan mengalir ke bawah sepanjang bahan isian, sedangkan gas yang akan dibersihkan dimasukkan dari dasar kolom dan menyapu sepanjang kolom isian dengan aliran berlawanan arah. Isian biasanya digunakan berbentuk teratur/seragam. Bahan isian biasanya dipasang menggantung diatas dasar kolom untuk memperoleh pembagian gas yang sempurna dan menjaga supaya bagian pengisisan yang paling bawah tidak berada di bawah zat cair absorpsi. Pada kolom yang tinggi, bagian isian dipasang dalam paket-paket dengan memberikan jarak antar paket agar aliran zat cair dan gas dapat terbagi kembali. Dengan cara seperti ini kerugian adanya aliran yang menempel dinding “efek dinding” dalam kolom biasanya dipasang suatu alat penahan ricikan, yaitu alat untuk mencegah tetesan air terseret oleh aliran gas.
dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut. Di industri absorpsi mempunyai fungsi untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasanya. Contohnya adalah Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorpsi.
Kolom adsorpsi dilengkapi dengan peralatan :
1) Bak penampung umpan sekaligus berfungsi sebagai bak penampung overflow, bak pengatur debit, bak penampung efluen, pompa air, flowmeter
2) Sebelum alat dioperasikan terlebih dahulu kolom diisi dengan aquades sampai sedikit di atas lapisan adsorben. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari udara yang terjebak di dalam kolom yang dapat mengganggu laju aliran.
3) Alat dioperasikan dengan mengalirkan sampel air baku secara grafitasi (downflow) secara terus menerus dari bak penampung umpan dengan menggunakan pompa menuju ke bak pengatur laju limpasan. Bak pengatur laju limpasan digunakan untuk mendapatkan tekanan dan laju limpasan yang konstan.
4) Setelah dari bak pengatur laju limpasan aliran umpan dilewatkan flowmeter untuk mendapatkan hasil pembacaan laju limpasan secar visual.Flowmeter ini dilengkapi dengan 3 buah kran pengatur. Sesuai dengan Gambar kran a digunakan untuk mengatur besar kecilnya laju limpasan, kran b berfungsi sebagai pintu masuk aliran umpan menuju ke kolom adsorpsi. Kran b akan ditutup pada saat kalibrasi flowmeter dengan kondisi kran c terbuka. Setelah laju limpasan aliran stabil, kran c ditutup ddan kran b dibuka. Kemudian umpan akan mengalir menuju ke kolom adsorpsi.
5) Setelah operasional alat dengan waktu dan laju limpasan tertentu dilakukan pengambilan sampel air baku pada masing-masing outlet yang selanjutnya dilaksanakan analisis
6) Diulangi untuk kondisi operasi yang berbeda dengan variasi laju limpasan, variasi konsentrasi influen, dan variasi ukuran media.
Diantara jenis-jenis absorben ini antara lain, arang aktif, bentonit, dan zeolit. 1. Arang aktif
pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadikebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa
kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif. Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebgai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 A0, digunakan dalam fase cair,berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu
yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbukserbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah.
Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A0 , tipe pori lebih halus, digunakan dalam rase gas,
berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis,pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyaibahan baku yang mempunyai struktur keras.
2. Zeolit
mineral penunjuk eksplorasi, pembuatan batubara, pemurnian gas alam, industri oksigen, industri petrokimia.
Dalam keadaan normal maka ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang membentuk bulatan di sekitas kation. Bila kristal tersebut dipanaskan selama beberapa jam, biasanya pada temperatur 250-900 oC, maka kristal zeolit yang bersnagkutan
berfungsi menyerap gas atau cairan. Daya serap (absorbansi) zeolit tergantung dari jumlah ruang hampa dan luas permukaan. Biasanya mineral zeolit mempunyai luas permukaan beberapa ratus meter persegi untuk setiap gram berat. Beberapa jenis mineral zeolit mampu menyerap gas sebanyak 30% dari beratnya dalam keadaan kering. Pengeringan zeolit biasanya dilakukan dalam ruang hampa dengan menggunakan gas atau udara kering nitrogen atau methana dengan maksud mengurangi tekanan uap ari terhadap zeolit itu sendiri.
3. Bentonit
Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit dalam dunia perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Penamaan jenis lempung tergantung dari penemu atau peneliti, misal ahli geologi, mineralogi, mineral industri dan lain-lain. Bentonit dapat dibagi menjadi 2 golongan berdasarkan kandungan alu-munium silikat hydrous, yaitu activated clay dan fuller's Earth. Activated clay adalah lempung yang kurang memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya dapat ditingkatkan melalui pengolahan tertentu. Sementara itu, fuller's earth digunakan di dalam fulling atau pembersih bahan wool dari lemak. Sifat bentonit sebagai adsorben adalah :
1) mempunyai surface area yang besar (fisika) 2) bersifat asam yang padat (kimia)
3) bersifat penukar-ion (kimia) 4) bersifat katalis (kimia)
Menentukan Diameter Packed Column Absorber
meratanya tahanan. Peristiwa ini disebut channeling yang akan mengakibatkan kontak gas-cair yang tidak baik.
Tahanan yang tidak merata ini disebabkan oleh laju gas atau cairan yang terlalu kecil (karena diameternya terlalu besar atau karena perbandingan laju gas dan cairan sudah tertentu) atau karena terbentuknya rongga-rongga pada tumpukan susunan packing sebagai akibat kesalahan pada waktu pengisian packing.Apabila kecepatan atau tekanan gas terlalu besar (karena diameter terlalu kecil), maka laju turunnya cairan kebawah akan terganggu oleh aliran gas yang keatas. Pada suatu tekanan atau kecepatan gas tertentu akan berakibat mulai terjadinya pengumpulan cairan didalam kolom (terjadi peningkatan liquid hold up).
Pada kondisi loading ini, peningkatan laju gas sedikit saja akan menyebabkan peningkatan pressure drop yang sangat besar. Jika laju gas terus dinaikkan maka cairan tidak mengalir ke bawah tapi mengumpul di bagian atas kolom kemudian terjadi aliran balik dan cairan tumpah keluar kolom sehingga terjadi flooding (banjir).Suatu kolom bahan isian bisanya dioperasikan pada kondisi sesaat sebelum loading. Pada kondisi ini aliran cairan akan relatif merata sehingga transfer massanya akan baik. Dalam perancangan kolom bahan isian, biasanya diambil kecepatan gas sebesar 50%-70% kecepatan flooding.
Cairan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom pengolahan dari bagian atasnya dan akan dicampur /dikontakan dengan stripping vapor. Gas ini bisa uap atau gas mulia, denagn kondisi termodinamika yang telah disesuaikan.dengan pelarut yang terpolusi.Absorber yang bersih lalu digunakan kembali di absorpsi kolom. Absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping column. The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri. Bagian yang telah didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absorber. Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang. Absorber yang terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya, pelarut dikumpulkan dan dikirim kembali ke absorber.
Aplikasi kolom absorpsi: 1) Teknologi Refrigerasi
2) Teknologi proses pembuatan formalin 3) Proses pembuatan asam nitrat
penerapan absorpsi dalam industri adalah untuk mengambil suatu komponen dari campuran gas atau untuk menghasilkan suatu produk reaksi, salah satu komponen yang seringkali dipisahkan adalah gas CO2. Pada industri ammoniapengurangan kadar CO2 dari aliran gas proses dapat
menghindari poisoningkatalis sintesis serta dapat mengurangi biaya operasi. Proses pemisahan gas CO2 ini menjadi penting karena termasuk kategori gas yang bersifat asam dan korosif.
Karena sifat korosif ini, gas CO2 dapat merusak bagian dalam utilitas pabrik dan sistem
perpipaannya. Sifat korosif CO2 akan muncul pada daerah-daerah yang menyediakan penurunan
temperatur dan tekanan, seperti pada bagian elbow pipa, tubing-tubing, cooler, dan injektor turbin. Di samping itu, gas CO2dapat mengurangi nilai kalor dari gas alam.
Contoh penerapan teknologi absorpsi gas CO2dalam pelarut reaktif salah satunya terdapat
pada industri pupuk di Indonesia, yakni pada unit CO2 removal yang menggunakan larutan
Benfield yaitu larutan K2CO3 yang berkatalis amine. Unit CO2 removal tersebut berfungsi untuk
memisahkan gas CO2yang terkandung didalamgas alam. Unit ini sangat berperan penting, baik
dalam proses pembuatan ammoniamaupun urea. Gas CO2 dikenal sebagai racun bagi katalis
promoted iron pada unit ammonia converter, namun gas CO2 juga digunakan sebagai bahan baku
utama dalam proses pembuatan urea. Penurunan performance penyerapan di unit CO2 removal
dapat mengakibatkan peningkatan CO2 di absorber,sehingga menurunkan kemurnian CO2 di
outlet stripper. Penurunan kemurnian CO2 akan diikuti dengan peningkatan konsentrasi H2 dalam
gas CO2.
Keuntungan utama dari penggunaan larutan kalium karbonat bila dibandingkan dengan larutan aminedalampemisahan gas CO2 adalah regenerasi panas yang rendah, dapat mengabsorb
mercaptan, dan loading gas asam tinggi. Sedangkan larutan amine memiliki kelemahan antara lain ialah biaya utilitas tinggi, panas regenerasi yang tinggi, dan tidak dapat memisahkansenyawa mercaptan. Penggunaan pelarut kalium karbonat juga memiliki kelemahan, yaitu laju reaksi yang lambat bila dibandingkan dengan larutan amine, dimana dalam fasa liquida menyebabkan rendahnya rate perpindahan massa, sehingga membutuhkan luas permukaan yang lebih besar. Oleh karena itu untuk menambah efisiensi proses dan untuk meningkatkan laju absorpsi CO2, biasanya digunakan penambahan katalis pada larutan kalium karbonat tersebut.
anorganik, misalnya: arsenik trioksida (As2O3), garam alkalimetal dari seleniousatau asam
tellurous, dan garam logam alkali yang lemah asam anorganik seperti kalium dan garam natrium dari asam borat, asam vanadic, dan asam arsenious.Selain katalis anorganik, ada sejumlah katalis organik yang juga diusulkan untuk meningkatkan efisiensi penyerapan larutan kalium karbonat, contohnya ialah larutan senyawa alkanolamine, seperti monoethanolamines (MEA), di ethanolamines (DEA), triethanolamines(TEA),dan ACT-1.
Untuk mengendalikan kinerja proses unit absorpsi CO2 pada industri biasanya dilakukan
dengan cara coba-coba (trial and error),yaitu mengatur laju alir dan komposisi absorben
masuk sehingga sulit untuk mendapatkan kinerja alat yang optimum bila ada perubahan kondisi aliran gas masuk serta sulit untuk memprediksikan berapa target %removal CO2yang didapat.
Oleh karena itu, kajian teoritis mengenai karakterisasi packed column untuk absorpsi CO2 ke
dalam larutan Benfield adalah sangat penting untuk optimasi proses.
Simulasi dan eksperimental absorpsi CO2 dengan larutan Benfieldtelah dilakukan oleh
Fei Yi et al, (2008), Mustofa (2003), Sanitasari (2009), Simon (2011).Akan tetapi, penelitian tersebut dilakukan dengan menggunakan geometrikolom absorberberdiameter seragam. Pada aplikasi dalam industri pupuk, kolom absorber yang digunakan umumnya terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian bawah kolom berdiameter lebih besar daripada bagian atasnya.
Demikian pula ukuran packingyang digunakan pada absorber bagian atas dan bawah tidak sama. Hal ini dilakukan untuk menjaga kesamaan karakteristik hidrodinamika pada kedua bagian kolom tersebut. Sehingga penelitian simulasi absorpsi reaktif CO2 dengan larutan
Benfield akan menggunakan geometri kolom absorber yang diambil dari data industri yang terdiri dari dua bagian kolom(atas dan bawah) dengan diameter kolom, jenis packing, luas spesifik packing, ukuran diameter packing, dan tinggi packed bed(unggun) antara kolom bagian atas dan bawahialah berbeda. Hasil dari simulasi ini selanjutnya divalidasi dengan data aktual dari industri, yakni di PT. Pupuk Kalimantan Timur(PKT)-Bontang.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan model matematik unit absorpsi CO2
skala industri dengan pelarut K2CO3 berkatalis serta mengestimasi kinerja unit CO2 removal yang
dinyatakan dengan %removal CO2dalam absorber dan komposisi gas yang keluar dari absorber.
Pemisahan Nitrogen dan Oksigen Secara Kriogenik, Gas nitrogen dan oksigen adalah bagian dari sesuatu hal yang tidak pernah kita lihat tetapi selalu dapat kita rasakan karena manfaatnya yang begitu besar. Kedua gas ini tersedia melimpah di udara yang memiliki kandungan 78,08% nitrogen, 20,95% oksigen, 0,93% argon, dan sisanya merupakan CO2 dan uap
air. Dalam setiap hela nafas yang kita lakukan tanpa sadar, seluruh gas-gas ini terlibat di dalamnya. Selanjutnya, di bagian alveoli pada paru-paru, hanya gas oksigen lah yang diambil. Sementara itu gas-gas lainnya seperti nitrogen, CO2, dan lainnya dibuang melalui hembusan
nafas. Walaupun tetap ada nitrogen yang terlarut di dalam darah, zat ini tidak akan bereaksi karena sifat dari gas inert adalah sulit untuk bereaksi.
Dengan semakin berkembangnya teknologi di bidang industri, aplikasi kedua gas oksigen dan nitrogen untuk kebutuhan industri pun semakin luas. Oksigen dipergunakan dalam pembakaran bahan bakar, tabung oksigen untuk olahraga menyelam, tabung oksigen kesehatan, dan masih banyak lagi. Sementara nitrogen yang merupakan gas inert merupakan salah satu dari sistem utilitas untuk menunjang operasi setiap pabrik, baik itu pabrik minyak dan gas maupun pabrik manufaktur lainnya. Nitrogen tersebut biasa digunakan untuk packaging di industri makanan sebagai pengisi udara di dalam bungkus makanan agar makanan terhindar dari pertumbuhan mikroorganisme, melakukan pengosongan di pipa atau vessel di industri kimia, petrochemical, refinery atau minyak dan gas, menghindari terjadinya api atau kebakaran, serta untuk breathing di tanki agar tidak terjadi vakum ataupun overpressure. Nitrogen sendiri adalah senyawa yang dibutuhkan oleh tanaman, sehingga nitrogen seringkali dijadikan bahan utama dalam industri pupuk.
Karena kebutuhannya yang cukup besar, maka banyak industri kimia yang memiliki sistem penghasil nitrogen dengan bahan mentah udara. Kenapa udara? Karena udara tersedia melimpah dan gratis di sekitar kita. Ada pula pabrik gas modern yang khusus memproduksi nitrogen, oksigen, dan sebagainya. Lalu bagaimanakah caranya memisahkan kedua gas ini dari udara bebas? Pernahkah kita membayangkan bagaimana cara untuk mengambil gas nitrogen dan oksigen yang tidak pernah kita lihat dari udara yang selalu kita hirup?
udara dengan komponen-komponen penyusunnya dicairkan kemudian dilakukan pemisahan dengan metode distilasi yang memanfaatkan konsep kesetimbangan uap-cair antara nitrogen dan oksigen. Ada berbagai macam variasi dalam proses pemisahan udara pada industri gas. Variasi tersebut bergantung pada berbagai hal diantaranya jumlah produk yang hendak dihasilkan, kemurnian produk, tekanan gas berkaitan dengan transportasi fluida, dan lain-lain. Namun secara umum, semua proses pemisahan udara secara kriogenik memiliki tahap-tahap yang sama.
Pemisahan udara secara kriogenik menggunakan perbedaan titik didih antara nitrogen, oksigen, dan argon untuk memisahkan dan memurnikan produk-produk tersebut. Tahap pertama adalah filtering dan kompresi udara. Kompresi umumnya dilakukan hingga tekanan 90 psig atau 6 bar. Udara terkompresi kemudian didinginkan hingga mendekati temperatur ruangan menggunakan alat penukar kalor atau alat dengan sistem refrigerasi. Tahap kedua adalah proses penyingkiran uap air dan karbon dioksida yang masih tertinggal pada udara. Keduanya harus dihilangkan karena pada temperatur yang sangat rendah dapat membeku dan terdeposit pada permukaan alat pemroses. Efisiensi proses penyingkiran ini ditambah dari proses pendinginan sebelumnya yang membuat uap air mengembun saat udara dilewatkan pada kompresor dan terpisah dari udara itu sendiri.
Ada dua metode yang umum digunakan untuk menyingkirkan uap air dan karbon dioksida, yaitu reversing exchangers dan molecular sieve units. 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. 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.
Pada tahap berikutnya, udara yang telah bebas pengotor memasuki alat penukar kalor yang akan membawa udara pada temperatur kriogenik (± -185oC). Proses pendinginan ini
mencapai temperatur kriogenik sehingga proses distilasi dapat dilakukan, pendinginan dilakukan dengan proses refrigerasi yang mencakup proses ekspansi.
Tahap selanjutnya adalah proses distilasi. Banyak pabrik proses pemisahan udara mendasarkan kepada linde’s double distillation collumn process yang memiliki dua unit pemisahan. Unit pertama digunakan untuk mendapatkan produk-produk ringan seperti oksigen dan nitrogen. Unit ini memiliki dua kolom distilasi. Udara yang telah berada pada temperatur kriogenik memasuki kolom pertama yang bertekanan rendah. Temperatur kriogenik udara (-185oC) berada pada rentang titik didih nitrogen (-195,9oC) dan oksigen (-183,0oC) sehingga
terjadilah kesetimbangan uap-cair pada sistem nitrogen-oksigen. Nitrogen yang lebih mudah menguap akan lebih mendominasi fasa uap dibandingkan oksigen. Fasa uap yang merupakan produk atas akan diumpankan ke bagian atas kolom kedua, sedangkan produk bawah diumpankan di tengah kolom. Di kolom kedua ini, umpan dari recycle unit dua untuk kolom bagian atas juga masuk. Akhirnya pada kolom kedua inilah produk akhir dihasilkan berupa gas nitrogen dengan kemurnian sekurang-kurangnya 99-99,5% dan oksigen dengan kemurnian 95-99,5%. Cairan yang kaya akan oksigen selanjutnya dilewatkan pada penukar panas tidak langsung dengan udara umpan sehingga dihasilkanlah produk gas oksigen.
Pada unit kedua, terdapat tiga kolom distilasi disertai adanya reaktor pembakar. Nitrogen yang terbawa ke unit kedua ini akan memasuki kolom pertama yang memisahkan nitrogen tersebut untuk direcylce ke unit pertama. Produk yang dikirim ke unit pertama adalah produk atas sementara produk bawah akan dikirim ke kolom kedua. Pada kolom kedua, produk atas akan dikirim ke reaktor sementara produk bawah akan dikirim kembali ke unit pertama. Produk atas kolom kedua ini akan dicampur dengan hidrogen dan dikirim ke reaktor pembakar. Reaktor ini berfungsi untuk menghilangkan hidrogen dengan reaksi pembakaran hidrogen yang menghasilkan air. Air yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan di kolom reflux yang kemudian dibuang ke waste water treatment. Sementara gas yang komponen utamanya adalah nitrogen dan argon akan menjadi umpan kolom ketiga. Di kolom terakhir ini argon dan gas ringan yang masih bercampur akan dipisahkan. Produk utamanya berupa gas argon dan trace gas yang dibuang ke udara. Argon akan dihasilkan sebagai produk bawah sedangkan trace gas lainnya akan dihasilkan sebagai produk atas kolom distilasi.
standar yang akan digunakan untuk mengetahui kinerja DYST adalah sistem air, PEG, aseton, dan toluena berdasarkan yield sistemnya. Hasil uji standar tersebut selanjutnya dibandingkan dengan hasil uji standar serupa dengan kolom tanpa isian. Salah satu aplikasi ekstraksi sistem viskositas tinggi adalah pemisahan sukrosa dari tetes tebu. Pemisahan sukrosa dari tetes tebu akan diteliti menggunakan pelarut asam asetat dengan perlakuan awal berupa mencampurkan etil asetat ke dalam tetes tebu sehingga komponen pengotor dari tetes tebu dapat terpisah dari air dan gula. pada prosesini, kolom ekstraksi DYST akan digunakan sebagai kolom ekstraktor. Penelitian dilakukan dengan variasi suhu operasi, waktu ekstraksi, dan laju alir berupa variasi persen flooding.
Contoh lain dari pemisahan yang menggunakkan packing ialah optimasi unit CO2
Removal STASIUN PENGUMPUL GAS (SPG) MERBAU PT PERTAMINA EP REGION SUMATERA FIELD PRABUMULIH. Fasilitas unit CO2 Removal dirancang untuk menurunkan
kandungan CO2 dalam acid gas dari 21 %mol menjadi 5 %mol menggunakan technology licence
dari BASF menggunakan aMDEA dengan konsentrasi 40 %berat. Acid gas pada tekanan 650 psig diumpankan dari bawah kolom unit CO2 Absorber dan lean amine dengan konsentrasi 40
%berat diumpankan dari atas kolom sehingga terjadi kontak antara sour gas yang mengandung CO2 dan lean amine di dalam packing kolom. Hasil analisis sensitivitas menggunakan Aspen
HYSYS versi 7.3 menunjukkan bahwa variabel yang paling mempengaruhi sistem proses unit CO2 Removal yaitu temperatur lean amine, temperatur feed gas, dan konsentrasi lean amine.
Studi optimasi dilakukan pada kondisi optimum temperatur feed gas 83,21 oF dan temperatur lean amine 122 oF dapat menurunkan laju alir lean amine rata-rata pada konsentrasi lean amine 27,8 %berat yaitu dari 250,42 m3/jam menjadi 230,77 m3/jam, sedangkan pada konsentrasi lean amine 40 %berat penurunan laju alir lean amine dari 250,42 m3/jam menjadi 174,208 m3/jam. Kata kunci: absorbsi, CO2 Removal, lean amine, validasi, simulasi, optimasi.
gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan.
Kolom absorpsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya suatu proses untuk pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Struktur yang terdapat pada kolom absorber dibagi menjadi tiga bagian yaitu, Bagian atas di Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair. Bagian tengah, ada Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi. Bagian bawah, aliaran Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.
Sebuah kolom absorbsi, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi, pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia. Menurut teori lapisan film, jika dua fase dikontakkan, di batas antar fase terdapat keseimbangan fase. Oleh karena itu, korelasi atau data-data di lapisan batas fase ini sangat perlu diketahui. Data-data keseimbangan telah banyak tersedia, meskipun penelitian tentang hal ini masih perlu dilakukan. Beberapa buku, terutama termodinamika telah menyajikan data keseimbangan untuk sistem tertentu.
Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.
Pada absorber yang menggunakan pakcing colomn proses dikontrol kecepatan transfer massa, yaitu alat dengan kontak kontinyu ( continuous contact ), misalnya menara sembur, gelembung dan menggunakan bahan isian (packing).
absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.
Dengan makin berkurangnya sumber bahan bakar fosil, pengembangan dan penggunaan bahan bakar alternatif yang berasal dari sumber daya alam terbarukan saat ini menjadi salah satu pilihan untuk memenuhi permintaan kebutuhan bahan bakar yang terus meningkat. Salah satu jenis bahan bakar alternatif dari sumber daya alam terbarukan yang mulai banyak dipakai adalah etanol, khususnya etanol yang bersumber dari biomassa.(Pertamina Article, 2007)
Etanol yang bersumber dari biomassa diperoleh melalui prosesfermentasi. Keberhasilan produksi etanol ditentukan oleh beberapa faktor yang meliputi jenis sumber biomassa, pemilihan proses, dan jenis mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi etanol.(Lin dan Tanaka, 2005). Selain proses fermentasi, tahap pemurnian produk merupakan salah satu bagian terpenting dalam produksi etanol. Salah satu peralatan yang biasa digunakan pada proses pemurnian adalah packed column distilasi.
Packed columndistillasi sering digunakan ketika kolom distilasi dengan desain plate fraksinasi / trayssangat sulit dibuat dalam ukuran kecil. Kelebihan dari desain kolom destilasi ini adalah adanya packing yang disusun dalam kolom distilasi, yang dapat meningkatkan luas permukaan kontak antara aliran liquid yang mengalir ke bawah dengan aliran uap ke atas dalam kolom distilasi, sehingga mempermudah berlangsungnya proses pemisahan. (Van Winkle, 1961)
Beberapa parameter penting yang harus diperhitungkan dalam mendesain suatu alat destilasi meliputi : kandungan campuran yang akan dipisahkan, relatif volatilitas, diffusifitas dan masa jenis larutan baik dalam fase liquid maupun uap, kapasitaslarutan yang akan dipisahkan,kadar kemurnian yang dihendaki, dan kondisi operasi (tekanan, temperatur, reflux ratio, flux transfer massa, jenis packing yang digunakan, dan waktu destilasi). Beberapa parameter tersebut dapat mempengaruhi laju destilasi dan komposisi destilat yang dihasilkan.
bersumber dari biomassa diperoleh melalui proses fermentasi. Keberhasilan produksi etanol ditentukan oleh beberapa faktor yang meliputi jenis sumber biomassa, pemilihan proses, dan jenis mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi etanol.(Lin dan Tanaka, 2005).
Selain proses fermentasi, tahap pemurnian produk merupakan salah satu bagian terpenting dalam produksi etanol. Salah satu peralatan yang biasa digunakan pada proses pemurnian adalah packed columndistilasi. Packed column distillasi sering digunakan ketika kolom distilasi dengan desain plate fraksinasi / trayssangat sulit dibuat dalam ukuran kecil. Kelebihan dari desain kolom destilasi ini adalah adanya packing yang disusun dalam kolom distilasi, yang dapat meningkatkan luas permukaan kontak antara aliran liquid yang mengalir ke bawah dengan aliran uap ke atas dalam kolom distilasi, sehingga mempermudah berlangsungnya proses pemisahan. (Van Winkle, 1961)
Beberapa parameter penting yang harus diperhitungkan dalam mendesain suatu alat destilasi meliputi : kandungan campuran yang akan dipisahkan, relatif volatilitas, diffusifitas dan masa jenis larutan baik dalam fase liquid maupun uap, kapasitas larutan yang akan dipisahkan,kadar kemurnian yang dihendaki, dan kondisi operasi (tekanan, temperatur, reflux ratio, flux transfer massa, jenis packing yang digunakan, dan waktu destilasi). Beberapa parameter tersebut dapat mempengaruhi laju destilasi dan komposisi destilat yang dihasilkan.
Sebuah bentuk aplikasi dari destilasi yang sederhana dapat dicontohkan dari destilasi 100 mol campuran etanol-air dengan kadar 18% mol dengan menggunakan alat destilasi sederhana yang terdiri atas sebuah labu yang dipanaskan tanpa dilengkapi tray/plateataupun packing, sebuah kondensor, dan sebuah tangki penampung pada kondisi tekanan 1 atm yang beroperasi secara batch. Didapatkan hasil destilat dengan kenaikan kadar etanol menjadi 46% mol.(Perry’s Chemical Engineering Handbook, 1999)
yang dapat teruji efektifitasnya. Penelitian ini diharapkan dapat menjembatani terjalinnya sinergi antara ilmu kimia murni dengan engineering, danhasil penelitian ini nantinya diharapkan dapat membantu mendukung aplikasiilmu kimia murni secarao ptimal di bidang industri.
Tujuan proses alat ini adalah mendapatkan suatu desain alat pemisahan yang berupa packed column destilasi untuk memperoleh produk akhir berupa etanol dengan kadar optimum melampaui kadar etanol yang bisa diperoleh melalui metode destilasi batch sederhana yang dapat teruji efektifitasnya. Packed columndestilasi ini dirancang untuk beroperasi secara kontinyu, agar kadar kemurnian etanol yang diperoleh relatif konstan.
Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO2).Proses pembuatan asam nitrat Tahap akhir
dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO2 dan reaksi absorpsi NO2 oleh air menjadi asam nitrat.
Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 pp
Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber. Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut yang digunakan. Cairan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom pengolahan dari bagian atasnya dan akan dicampur /dikontakan dengan stripping vapor. Gas ini bisa uap atau gas mulia, dengan kondisi termodinamika yang telah disesuaikan.dengan pelarut yang terpolusi. Absorber yang bersih lalu digunakan kembali di absorpsi kolom.
Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas pelarut,dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan. Contohnya absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping column.The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri.Bagian yang telah didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absor
