Produksi Gas Nitrogen Dengan Cryogenic (Low-Temperature) Processes

Proses ini bertujuan mendapatkan nitrogen dari udara dengan pendinginan.

Prinsipnya adalah pencairan nitrogen yang hanya bisa dicapai di bawah kondisi kritis,

yaitu T = 132.5 K dan P = 37.7 bar. Ada dua jenis proses cryogenic yaitu:

a. Single-column process (kolom tunggal)

Proses ini digunakan untuk memproduksi nitrogen fase gas dan nitrogen cair

dalam jumlah sedikit.

b. Double-column process (kolom ganda)

Proses ini digunakan untuk memproduksi nitrogen fase gas maupun nitrogen

cair. Selain itu, proses ini biasanya digunakan untuk memproduksi nitrogen dan gas

lain, misal oksigen. Double Coloumn menggunakan kolom ganda berupa High

Pressure Column (HPC) dan Low Pressure Column (LPC). Kedua kolom ini

mempunyai prinsip kerja yaitu pemisahan komponen udara berdasarkan titik didih

masing-masing komponen penyusun udara. Prinsip lain adalah mengkombinasikan

condenser pada HPC dan reboiler pada LPC.

Tahapan Proses Kriogenik

A. Penyiapan Bahan Baku

Filtrasi menggunakan air filter

Penyaringan udara umpan dari debu atau kotoran yang terdapat di udara

umpan (feed air) yang dapat mengganggu proses destilasi. Debu yang terakumulasi

dibersihkan dengan menggunakan udara dari MS unit yang di by-pass untuk

disemprotkan ke filter, sehingga didapat udara bersih dan bebas debu dan kotoran.

Kompresi menggunakan air compressor centrifugal 3 stage

Selain menekan udara hingga tekanannya cukup untuk mencapai tekanan di

High Pressure Column, kompresor ini juga berfungsi menghisap udara umpan agar

dapat masuk ke filter udara.

Transfer panas menggunakan reactivation exchanger

Panas dari udara panas yang dilepaskan oleh stage terakhir dari air

compressor digunakan untuk transfer panas ke waste gas yang keluar dari cold box

sehingga waste gas mengalami kenaikan suhu dari 22-27 0C menjadi 1000C. Waste

gas ini dipakai untuk meregenerasi / mereaktifikasi molekuler sieve unit.

Pendinginan menggunakan high level freon cooler

Alat ini adalah seperangkat alat penukar kalor yang dilengkapi dengan

kompresor tipe screw dan sistem ekspansi untuk mengatur sirkulasi freon dalam

high level freon cooler. Bahan pendingin yang digunakan adalah freon.

Pemurnian

1. Penghilangan uap air menggunakan water separator

Uap air akan terpisah di water separator yang dilengkapi dengan

penangkap kondensat, karena gaya berat sebagai kondensat dan udara keluar

mengalir menuju molecular sieve unit. Uap air harus dikeluarkan untuk

menghindari terbentuknya proses pembekuan uap air dalam alat proses karena

suhu yang rendah atau dibawah 00 C dan untuk mendapatkan kemurnian

produk yang tinggi.

2. Penghilangan CO2 dan hidrokarbon lain menggunakan Moleculer Sieve Tower

Penyerapan uap air dan CO2 di udara proses (alumina gel di bagian bawah

untuk menyerap uap air dan zeolit tipe molecular sieve di bagian atas untuk

mengikat CO2 dan HC).

Pendinginan menggunakan Air Exchanger tipe Plate fin

Dilakukan pendinginan terhadap udara umpan bertujuan untuk memperoleh

kondisi udara yang siap mencair. Prinsip yang dipakai adalah pertukaran kalor dan

sebagai media penukar kalor dimasukkan gas-gas yang keluar dari kolom destilasi.

B. Pembentukan Produk & Pemurnian

Destilasi tahap 1 menggunakan High Pressure Coloumn tipe vertical cylindrical

Dalam HPC terjadi proses rektifikasi yaitu kontaknya udara jenuh dengan

refluk nitrogen cair yang mengalir ke bawah sampai didapatkan kondisi yang

mendekati kesetimbangan sehingga tahap pemisahan kedua fase dapat terbentuk.

Sebagai umpan pada HPC, dimasukkan udara proses melalui bagian bawah kolom.

Cairan yang kaya akan oksigen akan turun menjadi down comer, terkumpul

dibagian bawah kolom. Sedangkan gas nitrogen akan naik ke puncak kolom.

Nitrogen tersebut didinginkan menggunakan hasil bawah (oksigen) dari Low

Pressure Column. Nitrogen tersebut kemudian diumpankan kembali ke Low

Pressure Column.

Destilasi tahap 2 menggunakan Low Pressure Column

Memisahkan gas umpan dan larutan refluk dari high pressure column dengan

oksigen. Sehingga dihasilkan gas nitrogen terbentuk pada puncak kolom dan

oksigen yang pada dasar kolom.

Pencairan gas hasil destilasi menggunakan Main Condenser

Merupakan pencairan gas N2 yang terbentuk dari atas kolom LPC yang

sebagian direflukkan ke HPC, sedangkan yang sebagian didinginkan ke Product

Liquid Nitrogen Subcooler.

Pendinginan nitrogen cair menggunakan Product Liquid Nitrogen Subcooler

Nitrogen hasil kondensasi dimasukkan ke liquid nitrogen subcooler kemudian

dialirkan ke storage tank.