mesin berkas elektron

Kelompok : IV (Empat)

Nama : Dwi Fariansyah (03053150052)

Dody Frianto (03053150050)

Subran Sadikin (03053150001)

Kms Zainal Abidin (03053150101)

(MBE) adalah suatu peralatan listrik danelektronik yang mempercepat elektronhasil pemanasan sebuah filamen, denganmedan listrik dari beda potensial atautegangan yang relatif tinggi sehinggadiperoleh elektron berenergi. Elektrontersebut kemudian digunakan untukmeradiasi sampel percobaan. Dengandemikian MBE dapat juga dikatakansebagai sumber radiasi yang dioperasikanpada tegangan tinggi.

B. PendahuluanEmisi gas buang (flue gas) S02 dan NOx keudara dari aktivitas industri berat danterutama dari pembakaran bahan bakar fosilseperti batubara dan minyak bumi padapembangkit listrik merupakan salah satusumber polusi dalam skala besar. Reaksi yangterjadi di udara akan menyebabkan hujanasam yang berbahaya bagi lingkungan.Keadaan ini diperparah dengan meningkatnyapenggunaan batubara berkualitas rendahyang mengandung kadar belerang tinggi.

Teknologi MBE untuk pengolahan gasbuang SO2 dan NOx pada umumnyaterdiri dari lima komponen utama, yaitu:

•Spray cooler•Sistem injeksi ammonia•Sistem iradiasi : bejana proses danmesin berkas elektron

•Sistem pengumpul produk samping•Sistem instrumentasi dan kendali

Fasilitas MBE yang digunakan untukpengolahan gas buang SO2 dan NOx terdiridari beberapa komponen yang dijelaskanseperti tersebut di bawah dan skema prosesberkas elektron untuk pengolahan gas buangdisajikan pada Gambar I.

Gambar I. Skema proses berkas elektron untuk pengolahan gas buang

1. ESP (Electrostatic Precipitator)Perlakuan awal gas buang sebelum memasukiproses pengolahan menggunakan MBE, gas buangdari sistem pembangkit energi yang mengandungparticulates, S02 dan NOx dilewatkan pada suatuESP untuk membersihkan abu-layang.

2. Sistem spray coolerGas buang setelah melewati ESP pada suhu sekitar125°C selanjutnya masuk ke dalam evaporativespray cooler untuk mencapai suhu sekitar 65 °C(suhu proses) dalam suatu pendinginan adiabaticdengan kandungan uap air hingga 11,5% dalamvolume gas buang. Kabut air diinjeksikan ke dalamaliran gas buang dan pada setiap spray coolermenggunakan single fluid water nozzles denganpompa hidraulik.

3. Sistem injeksi ammoniaSetelah melewati sistem spray cooler, gasbuang mengalir ke dalam bejana iradiasi.Pada sisi masuk dari bejana iradiasi, gasammonia diinjeksikan ke dalam gas buang.Ammonia disimpan dalam suatu tangkipenyimpanan yang terletak di dalam suatugedung tersendiri. Pada saat diinjeksikanammonia diuapkan menggunakan pemanasanlistrik, dan agar supaya terdistribusidengan baik ke dalam gas buang, makaammonia didistribusikan menggunakanmulti-nozzle assembly.

4. Sistem iradiasiDi dalam bejana proses, gas buang yangmengandung S02, NOx dan ammonia diiradiasidengan berkas elektron energi tinggi dari MBEyang dipasang di atas bejana proses dan tegaklurus dengan aliran gas buang. Dosis radiasidipilih dalam jangkau 0-8 kGy untuk mendapatkanremoval efficiency S02 ≈ 90% dan removalefficiency NOx ≈ 55%, sedangkan parameterlainnya: energi elektron 0,6 - 0,9 MeV, arusberkas maksimum 110 mA, daya berkas elektron90 kW, efisiensi energi 70% dan laju aliran gasbuang 20000 Nm3/jam. Fasilitas MBEditempatkan di dalam ruangan dengan strukturbeton scbagai system perisai radiasi agar supayatidak ada radiasi yang diemisikan ke lingkungandi sekitarnya.

5. Sistem pengumpul produk sam pingGas buang setelah melewati sistem iradiasidilewatkan ke dalam sistem pengumpulproduk samping (by-product collectionsystem) berupa dry ESP yang berfungsimenangkap produk samping dengan emisipartikulat kurang dari 30 mg/Nm3. Padaumumnya produk samping tersebut terdiridari ammonium sulfat 88%. ammoniumnitrat 10 dan abu-Iayang 2 %.

6. Sistem instrumentasi dan kendaliSistem instrumentasi dan kendali (SIK)

dalam teknologi MBE memegang peranan penting pada saat pengoperasian MBE. Sistem interlock harus memenuhi keperluan keselamatan, terutama pada fungsi pengendalian dan operasi, dan juga untuk melindungi setiap komponen dan instalasi MBE terhadap kesalahan system mekanik dan listrik.

D. PembahasanProses pengolahan gas buang menggunakanMBE adalah proses pengolahan kering yangsecara simultan dapat mereduksi S02 danNOx. lradiasi gas buang menghasilkanradikal-radikal aktif yang bereaksi denganS02 dan NOx membentuk asam sulfat danasam nitrat. Dengan penambahan ammonia(NH3), asam sulfat dan asam nitrat akanberubah menjadi ammonium sulfat(NH4)2S04 dan ammonium sulfatnitrat(NH4)2S04.2NH4NO3. Prinsip prosespengolahan gas buang dengan MBEditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Prinsip proses pengolahan gas buang dengan MBE

Apabila iradiasi berkas elektron digunakan dalam proses untukmembersihkan gas buang dari suatu boiler sistem pembangkitlistrik, gas buang pertama kali harus dibersihkan dari abu-Iayang dengan menggunakan ESP (DIY ElectrostaticPrecivitator). Kemudian gas buang dilewatkan pada suatusistem evaporative spray cooler sehingga terjadi penurunansuhu gas buang ketika kelembabannya meningkat. Gas buangyang telah diinjeksi dengan gas ammonia kemudian dilewatkanpada bejana proses untuk diiradiasi dengan berkas elektronenergi tinggi. S02 dan NOx dalam gas buang teroksidasi danmasing-masing membentuk H2SO4 dan HNO3 kemudian secaraberurutan bereaksi dengan ammonia yang diinjeksikanmembentuk ammonium sulfate dan ammonium sulfate-nitrat.Garam-garam tersebut diproses menjadi bubuk kering (drypowder) menggunakan sistem pengumpul produk samping (by-product collection system). Bubuk kering yang terkumpultersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan pupuk pertanian.

D.Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan tersebut di atas dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.

Proses pengolahan gas buang menggunakan MBE adalah proses pengolahan kering gas buang menggunakan berkas elektron yang secara simultan dapat mereduksi S02 dan NOx. Iradiasi gas buang menghasilkan radikal-radikal aktif yang bereaksi dengan S02 dan NOx membentuk asam sulfat dan asam nitrat. Dengan penambahan ammonia (NH3), asam sulfat dan asam nitrat akan berubah menjadi ammonium sulfat (NH4)SO4 dan ammonium sulfat-nitrat (NH4)2S04.2NH4NO3.

Garam-garam tersebut diproses menjadibubuk kering (dry powder) menggunakansistem pengumpul produk samping(byproduct collection system). Bubukkering yang terkumpul tersebut dapatdimanfaatkan sebagai bahan pupuk

pertanian.Removal efficiency NOx sangat bergantungpada dosis yang diberikan dan juga adakaitannya dengan konsentrasi NOx yangmasuk. Dengan meningkatnya konsentrasiNOx yang masuk, maka removal efficiencydari NOx akan menurun. Reduksi NOx inidiakibatkan oleh reaksi dengan radikal-radikal yang dihasilkan oleh radiasi pengion.

Daya berkas energi berkas elektron mempunyai pengaruh terutama pada nilai removal efficiency dari NOx, oleh karena itu dalam perencanaan pemakaian MBE untuk pengolahan gas buang perlu dimasukkan optimasi nilai daya berkas dan energi elektron. Hal ini perlu dipertimbangkan karena semakin besar daya berkas dan cnergi elektron berkaitan dengan semakin mahalnya harga MBE yang akan digunakan.