Isolasi Nitrogen

1. FiltrasiUdara bebas yang menjadi feed atau umpan sebagai bahan baku pembuatan gas

nitrogen terlebih dahulu disaring dengan menggunakan filter dengan kerapatan (mesh) tertentu sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor. Contoh gas pengotor / debris (partikel kasar yang tidak dikehendaki) : uap air, karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada peralatan, tingkat bahaya yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas – batas tertentu dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.

2. KompressiUdara yang telah difilter diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan tekanannya.

Efisiensi kompresor sangatlah penting, oleh karena itu dibutuhkan pemilihan jenis kompresor yang tepat. Umumnya digunakan kompresor tipe turbo (sentrifugal) multi stage dengan pendingin diantara stagenya.

3. Cooling WaterAir umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia

jumlahya dan mudah ditangani. Air juga mampu menyerap sejumlah besar enegi per satuan volume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam rentang temperature yang biasanya dialaminya. System penguapan terbuka merupakan tipe system pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan udara.

Outlet compressor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses selanjutnya, maka dibutuhkan pendinginan sampai pada temperature desain (tergantung dari spesifikasi alat dan bahan yang digunakan pada proses).

4. Purification (Pemurniaan)Air, CO2, Hidrokarbon adalah unsur pengotor udara yang akan menggangu

proses, air dan CO2 akan membeku lebih awal (titik beku lebih tinggi dari pada Nitrogen sehingga berpotensi menyumbat di bagian-bagian tertentu dalam proses). Sedangkan

Hidrokarbon berpotensi menyebabkan ledakan di daerah bagian bawah kolom distilasi (tempat terjadinya penumpukan hidrokarbon).

Di PPU (pre purification unit) terdapat beberapa lapisan, umumnya terdiri dari molecular shieve (butiran2 ukuran mikro berlubang yang seukuran dengan dimensi partikel CO2, H2O dan beberapa jenis hidrokarbon), tujuannya untuk memerangkap CO2, H2O dan hidrokarbon. lapisan lainnya adalah alumina yang bertujuan untuk memerangkap H2O yang lolos dari lapisan pertama.

5. Heat Exchanger (Pemindahan panas)Udara yang telah murni dimasukkan ke kolom distilasi melewati heat exchanger (untuk

pendinginan awal, yg disilangkan dengan keluaran expander) sebagai feed gas (untuk terjadinya distilasi dibutuhkan feed gas dari bawah kolom dan reflux dari atas kolom dengan rasio 10:7 untuk tipe packed tray).

6. EkspansiSebagian udara diumpankan ke expander untuk memproduksi dingin yang

dibutuhkan proses (reflux dan heat loss recovery) sehingga keluarannya berbentuk cairan yang di umpankan ke atas kolom melewati heat exchanger sebagai reflux. Untuk ini, expander membutuhkan penyerap energi sebesar cold production yang diinginkan, bisa dicouple dengan alat oil brake, generator, kompressor atau yang lainnya.

7. DistilasiPada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang terkandung

pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih (relative volatilitas). Kolom yang telah diumpani oleh feedgas dan reflux dengan proporsional akan menghasilkan homogenitas di area2 tertentu, bagian atas kolom akan homogen dengan Nitrogen, bawah kolom dengan oksigen, ini dikarenakan beda titik cair, pada temperatur kolom sebesar -170 DegC, oksigen lebih cenderung untuk berubah menjadi cairan (titik cair O2 = -183 DegC pada atm pressure) dan menuju bawah kolom, sedangkan nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik cair N2 = -195,8 DegC pada atm pressure) dan menuju bagian atas kolom.Pada kolom terdapat tray bertingkat yang memungkinkan terjadinya lebih banyak pergesekan antara feed gas dan reflux sehingga lebih memungkinkan bagi kedua jenis stream untuk bertukar properti. Feed gas akan diserap sebagian energinya sehingga menjadi lebih dingin dan membuat O2 melambat dan cenderung mencair, sedangkan N2 karena masih jauh dari titik cairnya akan tetap berupa gas.

Pembuatan pupuk super fosfat

Fosfat banyak tersedia di alam sebagai batuan fosfat dengan kandungan trikalsium fosfat (Ca3(PO4)2) yang tidak larut dalam air. Agar bias digunakan, batuan fosfat yang mengandung trikalsium fosfat tersebut perlu diolah menjadi fosfat dalam bentuk monokalsium fosfat (Ca(H2PO4)2H2O) yang larut dalam air dan dapat dimanfaatkan oleh tanaman sebagai pupuk. Prinsip dari proses pembuatan pupuk super fosfat adalah merubah trikalsium fosfat dalam batuan fosfat menjadi monokalsium fosfat dengan cara pengasaman oleh asam sulfat dan asam fosfat.

Proses tersebut dapat terbagi dalam 2 tahap, pertama adalah difusi asam sulfat ke dalam partikel batuan fosfat di sertai oleh reaksi kimia yang cepat pada permukaan partikel, yang berlanjut sampai asam tersebut terpakai seluruhnya dan menjadi kristalisasi kalsium sulfat. Reaksi tahap pertama adalah :

Ca3(PO4)2 + H2SO4 Ca(H2PO4)2H2O + 2CaSO4

Tahap kedua adalah difusi dari asam fosfat yang tak terbentuk ke dalam pori-pori partikel batuan fosfat yang tak terdekomposisi. Hal ini disertai oleh reaksi tahap 2, yaitu :

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 +3H2O 2Ca(H2PO4)2H2OTahap selanjutnya dari proses ini adalah ageing atau penyimpanan. Pada proses ageing ini

terjadi pembentukan dan kristalisasi monokalsium fosfat yang merupakan proses yang lambat selama 21 hari. Lambatnya kecepatan pada tahap ini merupakan akibat dari lambatnya difusi asam fosfat melalui lapisan monokalsium sulfat (Ca(H2PO4)2H2O).

Cara pembuatan pupuk super fosfat ini melalui 3 tahap yaitu persiapan, tahap proses dan tahap analisis. Tahap awal merupakan langkah awal dalam proses penelitian yang meliputi pembersihan terhadap batuan fosfat dari pengotornya, pengecilan ukuran, pengayakan dan analisis kandungan awal P2O5 sebagai kandungan awal P2O5 sebelum dilakukan tahap proses operasi. Tahap proses terdiri dari 2 variasi yaitu tahap proses dengan variasi diameter partikel dan tahap proses dengan variasi konsentrasi asam sulfat. Pada tahap proses pertama, batuan fosfat dengan variasi diameter 0,125 mm ; 0,425 mm ; 1,59 mm dan 2,58 mm direaksikan dengan H2SO4 selama 60 menit, kemudian ditambahkan H3PO4 70%. Larutan tersebut didiamkan untuk proses ageing selama 21 hari. Pada tahap proses kedua, proses pembuatan super fosfat dilakukan sama dengan tahap proses pertama , dengan diameter partikel batuan fosfat 2,58 mm dan variasi konsentrasi asam sulfat 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% dan 90%. Tahap terakhir adalah tahap analisis hasil. Analisis pada hasil adalah analisis kandungan P2O5 pada larutan yang telah di ageing menggunakan spektrofotometer.