Pra Design Pabrik Oksigen Nitrogen dan Argon dengan Distilasi Kriogenik


Penyusun :

Ayu La Haura

Khaerunissa Qanitatun Mamun

 

Ringkasan

Udara merupakan campuran gas yang terdapat di permukaan bumi dengan jumlah yang melimpah. Gas utama yang menyusun udara yaitu oksigen dan nitrogen dengan presentase 21% untuk oksigen dan 78% untuk nitrogen. Sementara sisanya terdiri dari berbagai macam gas, meliputi: argon, karbon dioksida, hidrogen, neon, helium, krypton dan xenon.

Selain jumlahnya yang melimpah, manusia tidak perlu mengeluarkan biaya untuk memanfaatkannya sebagai bahan baku. Dalam bidang industri, udara dijadikan bahan baku dalam proses pemisahan udara untuk menghasilkan produk berupa gas-gas yang menyusunnya. Sebagai penyusun udara, oksigen memiliki sifat pengoksidasi kuat yang bermanfaat bagi berbagai macam industri dalam meningkatkan yield, mengoptimasi performance dan mengurangi biaya. Aplikasi di dunia industri seperti : pembakaran, oksidasi dan fermentasi akan menguntungkan apabila memperbanyak oksigen pada udara proses ataupun mengganti udara proses dengan oksigen. Di sisi lain, nitrogen juga memiliki nilai dengan kegunaannya sebagai gas inert serta liquid pendingin dan pembeku. Selain meningkatkan yield dan mengoptimasi performance, nitrogen juga berfungsi menjadikan proses lebih aman.

Gas penyusun udara lainnya yang banyak dimanfaatkan yaitu : argon, dengan kandungan sebesar 0,933 %. Argon digunakan sebagai bahan pengisi lampu dan juga sebagai gas inert pada pengelasan dan pemotongan. Selain itu, argon juga dimanfaatkan sebagai blanketing gas untuk produksi Titanium dan sebagai pelindung atmosfir dari kristal silikon dan germanium. Aplikasi nya dalam beberapa bidang, antara lain : medis untuk laser dan cryobiology ; elektrik dan elektronik sebagai pengisi tabung dan lampu; petrokimia dan metalurgi.

Sebagai konsumen produk gas hasil pemisahan udara, industri besi baja di Indonesia terus mengalami pertumbuhan dari tahun ke tahun. Untuk industri bijih besi/pasir besi Indonesia merupakan industri dengan banyaknya produksi terbesar ke-16 di Indonesia. Produksi baja dalam negeri mencapai 6 juta ton dengan konsumsi domestik sebesar 8,6 juta ton (tahun 2012) untuk industri logam. Sementara itu, konsumsi per kapita di Indonesia juga besar yaitu 29,6 kg (2012) dengan target 70 kg pada tahun 2025 yang artinya akan selalu ada peningkatan konsumsi. Sektor-sektor industri penggerak industri baja juga mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Industri tersebut antara lain : transportasi, konstruksi bangunan, infrastruktur energi dan engineering procurement construction. Untuk transportasi, didominasi oleh industri pembuatan mobil dan perkapalan dengan pertumbuhan 12% per tahun. Industri konstruksi bangunan didominasi oleh kebutuhan untuk pembangunan insfratuktur dan konstruksi bangunan. Infrastuktur energi utamanya digunakan pada pipa industri minyak, gas dan geothermal dengan pertumbuhan 10% per tahun. Demikian juga untuk  engineering procurement construction, memiliki pertumbuhan sebesar 10% per tahun.

Menurut data Badan Pusat Statistik, konsumsi oksigen pada tahun 2013 mencapai 231.439.708 kg O2. Sementara untuk besarnya produksi pada tahun yang sama di dalam negeri adalah sebesar 894.761 kg O2. Hal ini menunjukkan banyaknya kebutuhan gas di Indonesia yang tidak dapat dipenuhi oleh produksi dari pabrik-pabrik yang ada di Indonesia. Beberapa perusahaan gas di Indonesia, seperti PT. Air Products Indonesia Gresik memiliki kapasitas produksi sebesar 250.000 kg/hari atau 91.250.000 kg/tahun. Sementara PT. Air Liquide Indonesia Cilegon memiliki kapasitas produksi sebesar 120.450.000 kg/tahun.

Pabrik direncanakan akan beroperasi secara kontinu 24 jam selama 330 hari per tahun dengan kapasitas produksi sebesar 44.264,88 ton O2/tahun dengan bahan baku sebesar 194.000 ton udara/tahun. Pabrik pemisahan udara ini direncanakan akan didirikan di Cilegon, Banten pada tahun 2018. Penentuan lokasi pabrik ini didasarkan pada beberapa hal, yaitu : terdapat banyak industri manufaktur khususnya logam dan besi yang merupakan konsumen terbesar dari produk pabrik yang didirikan, dekat dengan laut, transportasi mudah dan dekat dengan ibu kota.

Pemisahan udara sendiri memiliki beberapa tipe proses meliputi : pemisahan dengan membran, pressure swing adsorption, vacuum pressure swing adsorption dan pemisahan dengan distilasi kriogenik. Apabila keempat tipe proses tersebut dibandingkan dan dilakukan seleksi proses maka untuk kapasitas besar, diperoleh bahwa pemisahan dengan distilasi kriogenik merupakan proses yang paling menguntungkan. Untuk kapasitas besar, pemisahan udara dengan distilasi kriogenik memiliki capital cost yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan ketiga proses lainnya. Selain itu, kemurnian yang dihasilkan dari proses ini juga tinggi, yaitu di atas 99%. Oleh karena itu, pabrik ini direncanakan berdiri dengan menggunakan proses pemisahan udara secara distilasi kriogenik.

Pemisahan kriogenik memproduksi nitrogen, oksigen dan argon sebagai gas (dan liquid) dengan menggunakan distilasi pada temperature yang sangat rendah untuk memisahkan dan memurnikan produk yang diinginkan. Distilasi kriogenik umumnya digunakan untuk memproduksi produk dengan kemurnian tinggi pada kapasitas produksi lebih dari 20 TPD. Nitrogen, oksigen dan argon memiliki titik didih (tekanan atmosfir) berturut-turut pada -195,79 ˚C ; -183 ˚C dan -185,84 ˚C serta bersifat tidak reaktif satu sama lain. Hal ini menyebabkan ketiganya dapat dipisahkan berdasarkan pada perbedaan titik didih.

Terdapat beberapa proses utama dalam distilasi kriogenik, yaitu : kompresi udara, pendinginan feed hingga mencapai kondisi kolom distilasi serta pemisahan secara distilasi kriogenik itu sendiri. Secara singkat, proses pemisahan udara dengan distilasi kriogenik diawali dengan penyaringan udara dengan filter untuk menghilangkan debu dan partikel berukuran sampai 2 mikron yang ada dalam kandungan udara masuk. Proses selanjutnya adalah kompresi udara menggunakan kompresor bertujuan untuk mengambil udara, serta menaikkan tekanannya. Udara tersebut kemudian diumpankan pada Direct Cooler untuk didinginkan, dengan cara dikontakkan langsung dengan air pendingin (sea water). Udara yang telah didinginkan kemudian melewati Pre-purification Unit (PPU) untuk menghilangkan H2O dan CO2. Selanjutnya, udara didinginkan dengan menggunakan heat exchanger dan ekspander hingga mencapai temperatur kriogenik.

Tahap selanjutnya yaitu distilasi kriogenik. Pabrik direncanakan akan berdiri dengan menggunakan 5 buah kolom distilasi, dimana kolom pertama yaitu HP kolom( High Pressure Column) dengan tujuan untuk memperoleh distilat kaya nitrogen serta bottom product kaya oksigen. Selanjutnya, LP kolom ( Low Pressure Column) dengan tujuan memperoleh produk atas berupa nitrogen 99,9% dan produk bawah oksigen sebesar 99,6%. LP kolom juga merupakan distilasi side stream untuk memperoleh argon sebagai produk.

Karena tidak hanya menghasilkan oksigen dan nitrogen, maka terdapat tiga buah kolom lagi yang ditujukan sebagai kolom pemurnian argon. Kolom Argon I bertujuan memisahkan nitrogen dari campuran oksigen dengan argon. Kolom argon II bertujuan memisahkan oksigen dan argon. Selanjutnya, kolom argon III ditujukan untuk memurnikan argon hingga memperoleh kemurnian 99,9%.

Berdasarkan hasil analisis ekonomi, laju pengembalian modal (IRR) pabrik ini sebesar 17,95% per tahun pada tingkat bunga 7,5% per tahun, dan laju inflasi sebesar 3,35% per tahun. Sedangkan waktu pengembalian modal (POT) adalah 5,9 tahun dan titik impas (BEP) sebesar 42,16%. Umur pabrik ini selama 10 tahun dengan masa konstruksi adalah 2 tahun. Untuk pendirian pabrik, biaya investasi total (TCI) sebesar Rp 723.035.596.005. Total harga penjualan sebesar Rp 628.293.600.000/tahun dengan total production cost (TPC) sebesar Rp 299.077.533.038,50/tahun. Dengan melihat penilaian analisis ekonomi dan berbagai parameter teknisnya, maka pabrik pemisahan udara air separation plant  by cryogenic distillation ini layak didirikan.

Informasi lebih lanjut :

Kontak :perdalpro123@gmail.com

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s