View
92
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
MAKALAH
GAS
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata KuliahKimia Industri
(AKKC 358)
DOSEN PEMBIMBING :
Drs. PARHAM SAADI, M. Si
OLEH :
KELOMPOK VI
FITRIANA RAHMATUNNISA (A1C310016)
PUTRY DESSY PRIMIA K.K (A1C310025)
AHMAD FAUZI (A1C310033)
KOKOH ANDRIARSA R (A1C310039)
KHAIRUNESYA (A1C310044)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARMASIN
SEPTEMBER
2012
A. TUJUAN UMUM:
1. Mencermati proses industri yang digunakan dalam produksi gas.
2. Menjelaskan hubungan antara sumber alam, transformasi bahan kimia dan
limbah dalam rangka menjaga keberlangsungan masa depan.
B. TUJUAN KHUSUS:
1. Mendefinisikan, menjelaskan dan menerapkan dasar-dasar proses kimia
yang terlibat dalam pembuatan produk komersial yang digunakan
masyarakat.
2. Mengapresiasi peran Green Chemistry untuk proses industri kimia yang
efisien dan berkelanjutan dengan risiko yang minimal terhadap lingkungan
dan kesehatan manusia
C. SINOPSIS
Gas adalah suatu fase benda dalam ikatan molekul, bisa berbentuk
cairan, benda padat, ikatan molekul akan terlepas pada suhu titik uap
benda. Gas mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah
bentuk. Kata "gas" kemungkinan diciptakan oleh seorang kimiawan
Flandria sebagai pengejaan ulang dari pelafalannya untuk kata Yunani,
chaos (kekacauan).
Ada beberapa gas yang akan dibahas, yaitu gas alam, gas oksigen,
gas hidrogen, dan gas nitrogen. Gas alam sering juga disebut sebagai gas
Bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama
terdiri dari metana CH4). Ia dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas
Bumi dan juga tambang batu bara.
Oksigen adalah suatu unsur yang pada suhu dan tekanan atmosfir
berbentuk gas. Hidrogen merupakan unsur yang sangat aktif secara kimia,
sehingga jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas. Sementara itu, gas
Nitrogen biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa
rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit
bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya.
Beberapa jenis gas alam tersebut biasa di produksi dalam skala
industri dan dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Jadi, bagaimanakah
gas alam tersebut diproses dalam industri, bagaimana pula gas – gas
tersebut disimpan dan ditransportasikan, dan dimanfaatkan untuk apa saja
serta dampak apa saja yang ditimbulkan dari limbah gas alam tersebut dari
hasil proses industri?
INDUSTRI GAS SERTA PENANGANANNYA
A. DEFINISI GAS ALAM
Gas adalah suatu fase benda dalam ikatan molekul, bisa berbentuk cairan,
benda padat, ikatan molekul akan terlepas pada suhu titik uap benda. Gas
mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun
berbeda dari cairan yang mengisi pada besaran volume tertentu, gas selalu
mengisi suatu volume ruang, mereka mengembang dan mengisi ruang di manapun
mereka berada. Tenaga gerak/energi kinetis dalam suatu gas adalah bentuk zat
terhebat kedua (setelah plasma). Karena penambahan energi kinetis ini, atom-
atom gas dan molekul sering memantul antara satu sama lain, apalagi jika energi
kinetis ini semakin bertambah.
Kata "gas" kemungkinan diciptakan oleh seorang kimiawan Flandria
sebagai pengejaan ulang dari pelafalannya untuk kata Yunani, chaos (kekacauan).
Dari Ke
Padat Cair Gas Plasma
Padat N/A Mencair Menyublim -
Cair Membeku N/A Menguap -
Gas Mengkristal Mengembun N/A Ionisasi
Plasma - - Rekombinasi/Deionisasi N/A
1. Gas Alam
Gas alam sering juga disebut sebagai gas Bumi atau gas rawa, adalah
bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana C H 4). Ia dapat
ditemukan di ladang minyak, ladang gas Bumi dan juga tambang batu bara.
Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri
anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas.
Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah,
serta penampungan kotoran manusia dan hewan.
2. Gas Oksigen
Oksigen adalah suatu unsur yang pada suhu dan tekanan atmosfir
berbentuk gas. Kandungan oksigen dalam udara kurang lebih 20% volume. Gas
oksigen mempunyai sifat oksidator dan dapat membesar kebakaran.
3. Gas Hidrogen
Hidrogen merupakan unsur yang sangat aktif secara kimia, sehingga
jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas. Di alam, hidrogen terdapat dalam
bentuk senyawa dengan unsur lain, seperti dengan oksigen dalam air atau dengan
karbon dalam metana. Sehingga untuk dapat memanfaatkanya, hidrogen harus
dipisahkan terlebih dahulu dari senyawanya agar dapat digunakan sebagai bahan
bakar.
4. Gas Nitrogen
Nitrogen adalah unsur kimia dalam table periodic yang memiliki lambang
N dan nomer atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau,
tanpa rasa dan merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit
bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini
bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.
Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak
jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam
amino, amoniak, asam nitrat dan sianida.
B. Komposisi Kimia Gas
1. Komposisi Kimia Gas Alam
Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH4), yang merupakan
molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung
molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C2H6), propana
(C3H8) dan butana (C4H10), selain juga gas-gas yang mengandung sulfur
(belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama untuk sumber gas helium.
Metana adalah gas rumah kaca yang dapat menciptakan pemanasan global
ketika terlepas ke atmosfer, dan umumnya dianggap sebagai polutan ketimbang
sumber energi yang berguna. Meskipun begitu, metana di atmosfer bereaksi
dengan ozon, memproduksi karbon dioksida dan air, sehingga efek rumah kaca
dari metana yang terlepas ke udara relatif hanya berlangsung sesaat. Sumber
metana yang berasal dari makhluk hidup kebanyakan berasal dari rayap, ternak
(mamalia) dan pertanian (diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan 100 juta
ton per tahun secara berturut-turut).
Komponen %
Metana (CH4) 80-95
Etana (C2H6) 5-15
Propana (C3H8) and Butana (C4H10) < 5
Nitrogen, helium, karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), dan air
dapat juga terkandung di dalam gas alam. Merkuri dapat juga terkandung dalam
jumlah kecil. Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan sumber ladang gasnya.
Campuran organosulfur dan hidrogen sulfida adalah kontaminan (pengotor) utama
dari gas yang harus dipisahkan . Gas dengan jumlah pengotor sulfur yang
signifikan dinamakan sour gas dan sering disebut juga sebagai "acid gas (gas
asam)". Gas alam yang telah diproses dan akan dijual bersifat tidak berasa dan
tidak berbau. Akan tetapi, sebelum gas tersebut didistribusikan ke pengguna akhir,
biasanya gas tersebut diberi bau dengan menambahkan thiol, agar dapat terdeteksi
bila terjadi kebocoran gas. Gas alam yang telah diproses itu sendiri sebenarnya
tidak berbahaya, akan tetapi gas alam tanpa proses dapat menyebabkan
tercekiknya pernapasan karena ia dapat mengurangi kandungan oksigen di udara
pada level yang dapat membahayakan.
Gas alam dapat berbahaya karena sifatnya yang sangat mudah terbakar dan
menimbulkan ledakan. Gas alam lebih ringan dari udara, sehingga cenderung
mudah tersebar di atmosfer. Akan tetapi bila ia berada dalam ruang tertutup,
seperti dalam rumah, konsentrasi gas dapat mencapai titik campuran yang mudah
meledak, yang jika tersulut api, dapat menyebabkan ledakan yang dapat
menghancurkan bangunan. Kandungan metana yang berbahaya di udara adalah
antara 5% hingga 15%.
Ledakan untuk gas alam terkompresi di kendaraan, umumnya tidak
mengkhawatirkan karena sifatnya yang lebih ringan, dan konsentrasi yang di luar
rentang 5 - 15% yang dapat menimbulkan ledakan.
2. Komposisi kimia gas oksigen
Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tak berwarna dan
tak berasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi
berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan
dua dan sering dijelaskan secara sederhana sebagai ikatan ganda ataupun sebagai
kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.
Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2. Konfigurasi
elektron molekul ini memiliki dua elektron tak berpasangan yang menduduki dua
orbital molekul yang berdegenerasi. Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai
antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen
diatomik adalah lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.
Dalam bentuk triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh
karena spin momen magnetik elektron tak berpasangan molekul tersebut dan
energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair akan
tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan
oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.
Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin
elektronnya berpasangan. Ia lebih reaktif terhadap molekul organik pada
umumnya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama
fotosintesis. Ia juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar
berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber
oksigen aktif. Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan
juga ada pada hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap oksigen
singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia
menyebabkan kerusakan pada jaringan.
Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar
satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik
yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu
0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu
20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1. Pada suhu 25 °C dan 1 atm
udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala
dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C,
kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per
liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.
Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan
membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F). Baik oksigen cair dan oksigen
padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah.
Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan
distilasi bertingkat udara cair; Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari
pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen
merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang
mudah terbakar.
3. Komposisi kimia gas Hidrogen
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira
75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh
hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang
dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari
berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan
dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal
daripada produksi hidrogen dari gas alam.
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi
serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol.
Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen
meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur
560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan
gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh
karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara
visual. Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal
dari pembakaran hidrogen. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala
api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat
ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. Dalam kasus kecelakaan
Hidenburg, dua pertiga dari penumpang pesawat selamat dan kebanyakan kasus
meninggal disebabkan oleh terbakarnya bahan bakar diesel yang bocor.
gb. Peristiwa meledaknya pesawat Hidenburg
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia
bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin,
menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.
a. Sifat hidrogen
Sifat kimia
Kelarutan dan karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam
merupakan subyek yang sangat penting dalam bidang metalurgi (karena
perapuhan hidrogen dapat terjadi pada kebanyakan logam) dan dalam riset
pengembangan cara yang aman untuk meyimpan hidrogen sebagai bahan bakar.
Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiri dari logam tanah
nadir dan logam transisi dan dapat dilarutkan dalam logam kristal maupun logam
amorf. Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat
ataupun ketidakmurnian dalam kekisi hablur logam.
4. Komposisi kimia gas nitrogen
Nitrogen memiliki sifat diantaranya, sifat kimia : merupakan gas inert dan
tidak mudah terbakar, sedangkan sifat fisiknya : tidak berwarna, tidak berbau,
tidak mempunyai rasa dengan Berat molekul : 28,0134 gr/mol, Spesifik gravity
gas ( 21,11o, 1 atm) : 0,9669 , Density ( 21,11oC, 1 atm ) : 1,161 gr/1 , Titik didih
pada 1 atm : - 195,8oC , Titik triple : - 210,0oC, 01238 atm. Abs, Titik Kritis : -
146,89oC, 33,54 atm. Abs.
C. Pembuatan Gas dalam Industri
Beberapa jenis gas alam yang biasa di produksi dalam skala industri antara
lain oksigen, hidrogen dan nitrogen.
1. Pembuatan Gas Oksigen
Proses pembuatan oksigen
Oksigen dapat dibuat dalam skala besar di industri dan dapat juga dalam
skala kecil di laboratorium. Dalam skala besar di industri, pembuatan oksigen
diperoleh dari destilasi bertingkat udara cair:
Pada pabrik pengolahan oksigen dengan bahan baku dari udara. Udara
kita ketahui terdiri dari 78% nitrogen dan 21% oksigen. sedangkan sisanya adalah
gas-gas mulia seperti argon 0,93%, karbondioksida 0,03% dan berbagai gas lain
dalam jumlah yang sangat kecil.
Pemisahan Oksigen diudara dapat dilakukan dengan proses destilasi bertingkat
udara cair.
Pertama-tama udara kering difilter untuk dibersihkan dari debu. kemudian
udara bersih itu dikompresikan dengan kompresor. pemadatan udara ini
menyebabkan suhu udara meningkat kemudian udara yang telah dikompresikan
ini didinginkan pada menara pendingin pada tahap ini air dan karbon dioksida
sudah beku dan dapat dipisahkan. Setelah melalui menara pendingin udara
kemudian diekspansikan kepipa yang lebih besar sehingga suhu akan semakin
turun dan sebagian udara akan mencair, sedangkan udara yang belum cair
disirkulasikan lagi ke kompresor. udara yang sudah cair kemudian dialirkan ke
kolom destilasi untuk dipisahkan antara oksigen dan nitrogen. Kemudian, udara
cair tersebut secara berangsur-angsur dipanaskan. Pada suhu -183°C, oksigen cair
akan menguap sehingga dapat dipisahkan dari gas lainnya.
2. Pembuatan Gas Hidrogen
Proses pembuatan hidrogen
Ada beberapa metode pembuatan gas hidrogen yang telah kita kenal.
Namun semua metode pembuatan tersebut prinsipnya sama, yaitu memisahkan
hidrogen dari unsur lain dalam senyawanya.Tiap-tiap metode memiliki
keunggulan dan kekurangan masing-masing. Tetapi secara umum parameter yang
dapat dipertimbangkan dalam memilih metode pembuatan H2 adalah biaya, emisi
yang dihasilkan, kelaikan secara ekonomi, skala produksi dan bahan baku.
Sekarang mari kita bahas satu per satu metode-metodenya.
1) Steam Reforming
Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana
direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700~1000oC) dengan
bantuan katalis, untuk menghasilkan hidrogen, karbon dioksida (CO2) dan
karbon monoksida (CO). Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon
monoksida dengan steam, yang menghasilkan hidrogen dan karbon
dioksida. Persamaan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah:
CH4 + H2O --> CO + 3H2
CO + H2O --> CO2 + H2
Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan
karbon dioksida dengan cara penyerapan.Saat ini, steam reforming banyak
digunakan untuk memproduksi gas hidrogen secara komersil di berbagai
sektor industri, diantaranya industri pupuk dan hidrogen peroksida
(H2O2). Akan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung dari
ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas CO2, sebagai
gas efek rumah kaca.
2) Gasifikasi Biomasa
Metode yang kedua adalah gasifikasi biomasa atau bahan alam
seperti jerami, limbah padat rumah tangga atau kotoran. Di dalam
prosesnya, bahan-bahan tadi dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah
reaktor. Proses pemanasan ini mengakibatkan ikatan molekul dalam
senyawa yang ada menjadi terpecah dan menghasilkan campuran gas yang
terdiri dari hidrogen, karbon monoksida dan metana.Selanjutnya dengan
cara yang sama seperti pada steam reforming, metana yang dihasilkan
diubah menjadi gas hidrogen.
Gasifikasi biomasa atau bahan organik memiliki beberapa keunggulan,
antara lain menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida, sumber bahan baku
yang berlimpah dan terbarukan, bisa diproduksi di hampir seluruh tempat
di dunia serta biaya produksi yang lebih murah.
3) Gasifikasi Batu Bara
Gasifikasi batu bara merupakan metode pembuatan gas hidrogen
tertua. Biaya produksinya hampir dua kali lipat dibandingkan dengan
metode steam reforming gas alam. Selain itu, cara ini pula menghasilkan
emisi gas buang yang lebih signifikan. Karena selain CO2 juga dihasilkan
senyawa sulfur dan karbon monoksida.
Melalui cara ini, batu bara pertama-tama dipanaskan pada suhu tinggi
dalam sebuah reaktor untuk mengubahnya menjadi fasa gas. Selanjutnya,
batu bara direaksikan dengan steam dan oksigen, yang kemudian
menghasilkan gas hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida.
4) Elektrolisa Air (H2O)
Elektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk menguraikan air
menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu H2 dan O2. Gas hidrogen
muncul di kutub negatif atau katoda dan oksigen berkumpul di kutub
positif atau anoda.
Hidrogen yang dihasilkan dari proses electrolisa air berpotensi
menghasilkan zero emission, apabila listrik yang digunakan dihasilkan dari
generator listrik bebas polusi seperti energi angin atau panas
matahari.Namun demikian dari sisi konsumsi energi, cara ini memerlukan
energi listrik yang cukup besar.
3. Pembuatan Gas Nitrogen
a. Proses pembuatan nirogen
1) Filtrasi
Pada saat udara dihisap oleh compressor, terlebih dahulu udara
disaring dengan menggunakan filter, agar kotoran atau gas-gas pengotor
dari udara bebas dapat disaring dan tidak terikut dalam proses – proses
selanjutnya.
Contoh gas pengotor : uap air dan karbondioksida, debu juga bisa
menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat pengotor ini harus dihilangkan
karena dapat menyebabkan penyumbatan pada perlatan, tingkat bahaya
yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas – batas tertentu
dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.
2) Kompressi
Alat yang digunakan yaitu compressor, dimana fungsinya yaitu
menaikkan tekanan udara bebas yang diserap sampai 145 – 175 Psig.atau
sekitar 6 bar.
3) Cooling Water
Air 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.
Sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses
pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air
pada sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari
pada proses pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler,
dimana temperature yang bisa dicapai yaitu 2ºC, sedang pada tube atau
shell cooler hanya sekitar 8ºC, efek pengguyuran (scrubbing) dari air juga
dapat membantu menurunkan kandungan partikel dan menyerap pengotor
yang terbawa udara. Namun jika direct cooler tidak terjaga,seperti ∆P
tinggi (pada aliran dan udara masuk) dan tinggi cairan (pada aliran air).
Oleh karena tingginya perbedaan temperature yang melalui tray bawah
unit, maka pada tray ini sangat mungkin terjadi pembentukan kerak. Untuk
alasan itu, water treatment harus bekerja efektif dan tray harus dibersihkan
dan diperiksa jika memungkinkan.
4) Purrification (Pemurnian)
Pada proses ini terdapat proses penyerapan ( adsorpsi ) terhadap
material / zat – zat pengotor dari feed air , diantaranya : uap air, karbon
monoksida, karbon dioksida, dan beberapa kandungan hidrokarbon. Pada
beberapa industry, menggunakan 2 layer pada vessel pemurnian ini, layer
bawah menggunakan alumina untuk menyerap / mengadsorpsi kandungan
uap air dalam udara dan bagian top / atas menggunakan molecular sieve
yang bertindak sebagai adsorben untuk menghilangkan karbondioksida.
5) Heat Exchanger (Pemindah Panas)
Melewati exchanger, udara didinginkan hingga mendekati titik
pencairan. Karena udara menjadi dingin, mula – mula uap air akan
menjadi deposit, dimulai jadi cairan kemudian berubah menjadi salju halus
dengan arah yang berlawanan. Fungsi heat exchanger untuk memudahkan
pergerakan panas yang akan dipindahkan aliran panasnya, dari zat yang
memiliki panas lebih tinggi menuju daerah yang dingin hingga
temperature keduanya sama
6) Ekspansi
Udara yang dingin tersebut diekspansikan atau diturunkan pressure
nya sampai tekanan menjadi 70 – 80 psig hingga udara tersebut cair.
7) Distilasi
Pada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang
terkandung pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih
(relative volatilitas). Dimana nitrogen memiliki titik didih yang lebih
tinggi dibandingkan dengan gas – gas lain yang terkandung dalam udara
yaitu -195. Bila dipisahkan masing – masing gas pada proses vaporisasi
(destilasi), maka nitrogen akan cepat menguap dan menghasilkan produk
gas yang siap digunakan.
Gas nitrogen yang dihasilkan dari proses vaporisasi bisa dirubah
bentuk menjadi liquid dengan cara dilewatkan pada kolom – kolom
D. Penyimpanan Dan Transportasi Gas Alam
Metode penyimpanan gas alam dilakukan dengan "Natural Gas
Underground Storage", yakni suatu ruangan raksasa di bawah tanah yang lazim
disebut sebagai "salt dome" yakni kubah-kubah di bawah tanah yang terjadi dari
reservoir sumber-sumber gas alam yang telah depleted. Hal ini sangat tepat untuk
negeri 4 musim. Pada musim panas saat pemakaian gas untuk pemanas jauh
berkurang (low demand), gas alam diinjeksikan melalui kompresor-kompresor gas
ke dalam kubah di dalam tanah tersebut. Pada musim dingin, dimana terjadi
kebutuhan yang sangat signifikan, gas alam yang disimpan di dalam kubah bawah
tanah dikeluarkan untuk disalurkan kepada konsumen yang membutuhkan. Bagi
perusahaan (operator) penyedia gas alam, cara ini sangat membantu untuk
menjaga stabilitas operasional pasokan gas alam melalui jaringan pipa gas alam.
Pada dasarnya sistem transportasi gas alam meliputi :
1. Transportasi melalui pipa salur.
Transportasi dalam bentuk Liquefied Natural Gas (LNG) dengan
kapal tanker LNG untuk pengangkutan jarak jauh. Transportasi dalam
bentuk Compressed Natural Gas (CNG), baik di daratan dengan road
tanker maupun dengan kapal tanker CNG di laut, untuk jarak dekat dan
menengah (antar pulau).
Di Indonesia, Badan Pengatur Hilir Migas (BPH Hilir Migas) telah
menyusun Master Plan "Sistem Jaringan Induk Transmisi Gas Nasional
Terpadu". Dalam waktu yang tidak lama lagi sistem jaringan pipa gas alam
akan membentang sambung menyambung dari Nang roe Aceh
Darussalam-Sumatera Utara-Sumatera Tengah-Sumatera Selatan-Jawa-
Sulawesi dan Kalimantan. Saat ini jaringan pipa gas di Indonesia dimiliki
oleh PERTAMINA dan PGN dan masih terlokalisir terpisah-pisah pada
daerah-daerah tertentu, misalnya di Sumatera Utara, Sumatera Tengah,
Sumatera Selatan, Jawa Barat, Jawa Timur dan Kalimantan Timur.
Carrier LNG dapat digunakan untuk mentransportasi gas alam cair
(liquefied natural gas, LNG) menyebrangi samudra, sedangkan truk tangki
dapat membawa gasa alam cair atau gas alam terkompresi (compressed
natural gas, CNG) dalam jarak dekat. Mereka dapat mentransportasi gas
alam secara langsung ke pengguna-akhir atau ke titik distribusi, seperti
jalur pipa untuk transportasi lebih lanjut. Hal ini masih membutuhkan
biaya yang besar untuk fasilitas tambahan untuk pencairan gas atau
kompresi di titik produksi, dan penggasan atau dekompresi di titik
pengguna-akhir atau ke jalur pipa.
E. Pemanfaatan Gas
1. Pemanfaatan Gas Alam
Secara garis besar pemanfaatan gas alam dibagi atas 3 kelompok yaitu :
a Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar
Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan,
menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor (BBG/NGV),
sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan
sebagainya.
b Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik
pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik (LDPE = low density
polyethylene, LLDPE = linear low density polyethylene, HDPE = high
density polyethylen, PE= poly ethylene, PVC=poly vinyl chloride, C3 dan
C4-nya untuk LPG, CO2-nya untuk soft drink, dry ice pengawet makanan,
hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan dan bahan pemadam api
ringan.
c Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied
Natural Gas (LNG).
Teknologi mutakhir juga telah dapat memanfaatkan gas alam untuk air
conditioner (AC=penyejuk udara), seperti yang digunakan di bandara
Bangkok, Thailand dan beberapa bangunan gedung perguruan tinggi di
Australia.
Khusus untuk pembangkitan energi listrik, penggunaan gas alam
makin populer, karena mampu menghasilkan pembakaran yang bersih dan
juga harganya tidak terlalu mahal. Berbeda dengan batubara yang
merupakan bahan bakar yang paling murah, namun juga merupakan yang
paling kotor dan menghasilkan level polusi yang tinggi terhadap
lingkungan di sekitarnya. Di bawah ini terdapat grafik yang
menggambarkan peningkatan yang diharapkan dari penggunaan gas alam
di sektor pembangkit listrik.
Gas Alam Di Indonesia
Pemanfaatan gas alam di Indonesia dimulai pada tahun 1960-an
dimana produksi gas alam dari ladang gas alam PT Stanvac Indonesia di
Pendopo, Sumatera Selatan dikirim melalui pipa gas ke pabrik pupuk Pusri
IA, PT Pupuk Sriwidjaja di Palembang. Perkembangan pemanfaatan gas
alam di Indonesia meningkat pesat sejak tahun 1974, dimana
PERTAMINA mulai memasok gas alam melalui pipa gas dari ladang gas
alam di Prabumulih, Sumatera Selatan ke pabrik pupuk Pusri II, Pusri III
dan Pusri IV di Palembang. Karena sudah terlalu tua dan tidak efisien,
pada tahun 1993 Pusri IA ditutup,dan digantikan oleh Pusri IB yang
dibangun oleh putera-puteri bangsa Indonesia sendiri. Pada masa itu Pusri
IB merupakan pabrik pupuk paling modern di kawasan Asia, karena
menggunakan teknologi tinggi. Di Jawa Barat, pada waktu yang
bersamaan, 1974, PERTAMINA juga memasok gas alam melalui pipa gas
dari ladang gas alam di lepas pantai (off shore) laut Jawa dan kawasan
Cirebon untuk pabrik pupuk dan industri menengah dan berat di kawasan
Jawa Barat dan Cilegon Banten. Pipa gas alam yang membentang dari
kawasan Cirebon menuju Cilegon, Banten memasok gas alam antara lain
ke pabrik semen, pabrik pupuk, pabrik keramik, pabrik baja dan
pembangkit listrik tenaga gas dan uap.
Selain untuk kebutuhan dalam negeri, gas alam di Indonesia juga di
ekspor dalam bentuk LNG (Liquefied Natural Gas)
Salah satu daerah penghasil gas alam terbesar di Indonesia adalah
Nanggröe Aceh Darussalam. Sumber gas alam yang terdapat di daerah
Kota Lhokseumawe dikelola oleh PT Arun NGL Company. Gas alam telah
diproduksikan sejak tahun 1979 dan diekspor ke Jepang dan Korea
Selatan. Selain itu di Krueng Geukuh, Nanggröe Aceh Barôh (kabupaten
Aceh Utara) juga terdapat PT Pupuk Iskandar Muda pabrik pupuk urea,
dengan bahan baku dari gas alam.
2. Pemanfaatan gas oksigen
Oksigen dapat di gunakan sebagai bahan baku penolong di industri
baja, glass, Ethylene Oxide, sebagai gas medis/pertolongan pernapasan, di
gunakan dalam pemotongan pengelasan, handering, dan lain-lain.
3. Pemanfaatan gas hidrogen
Sejumlah besar H2 diperlukan dalam industri petrokimia dan kimia.
Penggunaan terbesar H2 adalah untuk memproses bahan bakar fosil dan
dalam pembuatan ammonia. Konsumen utama dari H2 di kilang petrokimia
meliputi hidrodealkilasi, hidrodesulfurisasi, dan penghidropecahan
(hydrocracking). H2 memiliki beberapa kegunaan yang penting. H2
digunakan sebagai bahan hidrogenasi, terutama dalam peningkatan
kejenuhan dalam lemak takjenuh dan minyak nabati (ditemukan di
margarin), dan dalam produksi metanol. Ia juga merupakan sumber
hidrogen pada pembuatan asam klorida. H2 juga digunakan sebagai
reduktor pada bijih logam.
Selain digunakan sebagai pereaksi, H2 memiliki penerapan yang
luas dalam bidang fisika dan teknik. Ia digunakan sebagai gas penameng
di metode pengelasan seperti pengelasan hidrogen atomik. H2 digunakan
sebagai pendingin rotor di generator pembangkit listrik karena ia
mempunyai konduktivitas termal yang paling tinggi di antara semua jenis
gas. H2 cair digunakan di riset kriogenik yang meliputi kajian
superkonduktivitas. Oleh karena H2 lebih ringan dari udara, hidrogen
pernah digunakan secara luas sebagai gas pengangkat pada kapal udara
balon.
Baru-baru ini hidrogen digunakan sebagai bahan campuran dengan
nitrogen (kadangkala disebut forming gas) sebagai gas perunut untuk
pendeteksian kebocoran gas yang kecil. Aplikasi ini dapat ditemukan di
bidang otomotif, kimia, pembangkit listrik, kedirgantaraan, dan industri
telekomunikasi. Hidrogen adalah zat aditif (E949) yang diperbolehkan
penggunaanya dalam ujicoba kebocoran bungkusan makanan dan sebagai
antioksidan.
Isotop hidrogen yang lebih langka juga memiliki aplikasi
tersendiri. Deuterium (hidrogen-2) digunakan dalam reaktor CANDU
sebagai moderator untuk memperlambat neutron. Senyawa deuterium juga
memiliki aplikasi dalam bidang kimia dan biologi dalam kajian reaksi efek
isotop. Tritium (hidrogen-3) yang diproduksi oleh reaktor nuklir
digunakan dalam produksi bom hidrogen, sebagai penanda isotopik dalam
biosains, dan sebagai sumber radiasi di cat berpendar.
Suhu pada titik tripel hidrogen digunakan sebagai titik acuan dalam
skala temperatur ITS-90 (International Temperatur Scale of 1990) pada
13,8033 kelvin.
4. Pemanfaatan gas nitrogen
Nitrogen adalah suatu unsur yang pada suhu dan tekanan atmosfir
berbentuk gas. Kandungan Nitrogen dalam udara kurang lebih 79%
volume. Gas Nitrogen mempunyai sifat inert. Gas Nitrogen banyak di
pakai sebagai bahan flow testing, kalibrasi, plastic forming.
F. Upaya penanganan industri gas
Ada beberapa upaya penanganan produksi industri gas di antaranya :
Teknologi dan Inovasi yang Sudah Dilakukan Terhadap Potensi dari
Gas Alam
Selama 30 tahun terakhir ini, industri minyak dan gas alam telah
menjadi salah satu dari industri yang menerapkan teknologi canggih. Hal
ini diawali dengan keinginan dari industri untuk meningkatkan
produksinya, sehingga menghasilkan inovasi-inovasi teknologi. Diantara
inovasi-inovasi tersebut, yaitu:
Kemajuan teknologi di sektor eksplorasi dan produksi. Teknologi ini
membuat proses eksplorasi dan produksi dari gas alam menjadi lebih
efisien, aman, dan ramah lingkungan. Inovasi teknologi tersebut antara
lain:
- 3-D dan 4-D Seismic Imaging.
- CO2-Sand Fracturing
- Coiled Tubing
- Measurement While Drilling (MWD) System
- Slimhole Drilling
- Offshore Drilling Technology
Liquefied Natural Gas (LNG)
LNG ini didapatkan dengan cara mendinginkan gas alam pada
temperatur -260oF, tekanan normal. Pada temperatur tersebut, gas alam
akan berubah menjadi cair dan volumenya berkurang sampai 600 kali.
LNG ini lebih mudah disimpan dan lebih mudah pula untuk
ditransportasikan, sehingga biayanya pun menjadi lebih ekonomis. Selain
itu, dengan proses liquifikasi ini LNG dapat menghilangkan O2, CO2, S,
dan H2O sehingga LNG yang dihasilkan hampir pure metana.
Natural Gas Fuel Cell
Fuel cells biasanya menggunakan hidrogen sebagai bahan
bakarnya. Namun, hidrogen tidak terdapat di alam, sehingga harus dibuat.
Hal ini dapat dilakukan dengan cara mereaksikan antara steam (H2O) dan
gas alam (CH4), seperti terlihat di bawah ini.
Teknologi ini merupakan teknologi baru yang sangat menarik dan
menjanjikan untuk pembangkitan listrik yang efisien dan bersih. Fuel cells
memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik tanpa reaksi
pembakaran, melainkan menggunakan reaksi elektrokimia. Beberapa
keuntungan dari teknologi ini antara lain:
- Clean electricity – Dependability
- Distributed generation – Efisien
Limbah Gas dan Partikel
Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap
yang diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara
mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2, CO2, H2 dan Jain-lain. Penambahan
gas ke dalam udara melampaui kandungan alami akibat kegiatan manusia akan
menurunkan kualitas udara.
Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu
partikel dan gas. Partikel adalah butiran halus dan masih rnungkin terlihat dengan
mata telanjang seperti uap air, debu, asap, kabut dan fume-Sedangkan pencemaran
berbentuk gas tanya dapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas tertentu)
ataupun akibat langsung. Gas-gas ini antara lain SO2, NOx, CO, CO2, hidrokarbon
dan lain-lain.
Untuk beberapa bahan tertentu zat pencemar ini berbentuk padat dan cair.
Karena suatu kondisi temperatur ataupun tekanan tertentu bahan padat/cair itu
dapat berubah menjadi gas. Baik partikel maupun gas membawa akibat terutama
bagi kesehatan, manusia seperti debu batubara, asbes, semen, belerang, asap
pembakaran, uap air, gas sulfida, uap amoniak, dan lain-lain.
Pencemaran yang ditimbulkannya tergantung pada jenis limbah, volume
yang lepas di udara bebas dan lamanya berada dalam udara. Jangkauan
pencemaran melalui udara dapat berakibat luas karena faktor cuaca dan iklim turut
mempengaruhi. Pada malam hari zat yang berada dalam udara turun kembali ke
bumi bersamaan dengan embun. Adanya partikel kecil secara terus menerus jatuh
di atap rumah, di permukaan daun pada pagi hari menunjukkan udara
mengandung partikel. Kadang-kadang terjadi hujan masam.
Arah angin mempengaruhi daerah pencemaran karena sifat gas dan
partikel yang ringan mudah terbawa. Kenaikan konsentrasi partikel dan gas dalam
udara di beberapa kota besar dan daerah industri banyak menimbulkan pengaruh,
misalnya gangguan jarak pandang oleh asap kendaraan bermotor, gangguan
pernafasan dan timbulnya beberapa jenis penyakit tertentu.
Jenis industri yang menjadi sumber pencemaran melalui udara
di antaranya:
Industri besi dan baja
Industri semen
Industri kendaraan bermotor
industri pupuk
Industri aluminium
Industri pembangkit tenaga listrik
Industri kertas
Industri kilang minyak
Industri pertambangan
Jenis industri semacam ini akumulasinya di udara dipengaruhi arah angin,
tetapi karena sumbernya bersifat stationer maka lingkungan sekitar menerima
resiko yang sangat tinggi dampak pencemaran. Berdasarkan ini maka konsentrasi
bahan pencemar dalam udara perlu ditetapkan sehingga tidak menimbulkan
gangguan terhadap manusia dan makhluk lain sekitarnya. Jenis industri yang
menghasilkan partikel dan gas adalah sebagai tertera dalam tabel 6.
Tabel 7.6. Jenis industri dan limbahnya
No Jenis Industri Jenis Limbah
1. Industri pupuk Uap asam, NH3, bau, partikel
2. Pabrik pangan( ikan, daging, minyak
ikan, bagase, bir)
Hidrokarbon, bau, CO, H2S, da
uap asam
3. Industri pertambangan( mineral ):
semen, aspal, kapur, batubara, karbida,
serat gelas.
NOx, SOx, CO, HK, bau,
partikel
4. Industri metalurgi (tembaga, baja,
seng, timah hitam, aluminium)
NOx, SO, CO, HK, H2S, Chlor,
bau, partikel
5. Industri kimia(sulfat, serat rayon,
PVC, amonia, cat, dan lain-lain
HK, CO, NH3, bau, dan partikel
6. Industri pulp SOx, CO, NH3, H2S, bau.
Karakteristik Limbah Gas dan Partikel
Pada umumnya limbah gas dari pabrik bersumber dari penggunaan bahan
baku, proses, dan hasil serta sisa pembakaran. Pada saat pengolahan pendahuluan,
limbah gas maupun partikel timbul karena perlakuan bahan-bahan sebelum
diproses lanjut. Limbah yang terjadi disebabkan berbagai hal antara lain; karena
reaksi kimia, kebocoran gas, hancuran bahan-bahan dan lain-lain.
Pada waktu proses pengolahan, gas juga timbul sebagai akibat reaksi
kimia maupun fisika. Adakalnya limbah yang terjadi sulit dihindari sehingga
harus dilepaskan ke udara. Namun dengan adanya kemajuan teknologi, setiap gas
yang timbul pada rangkaian proses telah dapat diupayakan pengendaliannya.
Sebagian besar gas maupun partikel terjadi pada ruang pembakaran, sebagai sisa
yang tidak dapat dihindarkan dan karenanya harus dilepaskan melalui cerobong
asap. Banyak jenis gas dan partikel gas lepas dari pabrik melalui cerobong asap
ataupun penangkap debu harus ditekan sekecil mungkin dalam upaya mencegah
kerusakan lingkungan. Jenis gas yang bersifat racun antara lain SO2, CO, NO.,
timah hitam, amoniak, asam sulfida dan hidrokarbon. Pencemaran yang terjadi
dalam udara dapat merupakan reaksi antara dua atau lebih zat pencemar. Misalnya
reaksi fotokimia, yaitu reaksi yang terjadi karena bantuan sinar ultra violet dari
sinar matahari.
Kemudian reaksi oksidasi gas dengan partikel logam dengan udara sebagai
katalisator. Konsentrasi bahan pencemar dalam udara dipengaruh berbagai macam
faktor antara lain: volume bahan pencemar, sifat bahan, kondisi iklim dan cuaca,
topografi.
Oksida Nitrogen
Oksida nitrogen lazim dikenal dengan NO. bersumber dari instalasi
pembakaran pabrik dan minyak bumi. Dalam udara, NO dioksidasi menjadi NO2
dan bila bereaksi dengan hidrokarbon yang terdapat dalam udara akan membentuk
asap. NO2 akan berpengaruh terhadap tanam-tanaman dan sekaligus menghambat
pertumbuhan. Pabrik yang menghasilkan NO di antaranya adalah pabrik pulp dan
rayon, almunium, turbin gas, nitrat, bahan peledak, semen, galas, batubara, timah
hitam, song dan peleburan magnesium.
Fluorida
Fluorida adalah racun bersifat kumulatif dan dapat berkembang di
atmosfer karena amat reaktif. Dalam bentuk fluorine, zat ini tidak dihisap tanah
tapi langsung masuk ke dalam daun-daun menyebabkan daun berwarna
kuningkecoklatan. Binatang yang memakan daunan tersebut bisa menderita
penyakit gigi rontok. Pabrik yang menjadi sumber fluor antara lain pabrik
pengecoran aluminium pabrik pupuk, pembakaran batubara, pengecoran baja dan
lainnya
Sulfurdioksida
Gas SO2 dapat merusak tanaman, sehingga daunnya menjadi kuning
kecoklatan atau merah kecoklatan dan berbintik-bintik. Gas ini juga menyebabkan
hujan asam, korosi pada permukaan logam dan merusak bahan nilon dan lain-lain.
Gas SO2 menyebabkan terjadinya kabut dan mengganggu reaksi foto sintesa pada
permukaan daun. Dengan air, gas SO2 membentuk asam sulfat dan dalam udara
tidak stabil. Sumber gas SO2 adalal pabrik belerang, pengecoran biji logam, pabrik
asam sulfat, pabrik semen, peleburan tembaga, timah hitam dan lain-lain. Dalam
konsentrasi melebihi nilai ambang batas dapat mematikan.
Ozon
Ozon dengan rumus molekul O3 disebut oksidan merpakan reaksi foto
kimiawi antara NO2 dengan hidrokarbon karena pengaruh ultra violet sinar
matahari. Sifat ozon merusak daun tumbuh-tumbuhan, tekstil dan melunturkan
warna. Reaksi
pembentukan ozon sebagai berikut:
ultra violet
NO2 NO + On
O2 + On O3
NO + On NO2
Peroksil asetel nitrat merupakan reaksi NO2 dalam fotosintesa merusakkan
tanaman.
Amonia
Gas amonia dihasilkan pabrik pencelupan, eksplorasi minyak dan pupuk. Gas ini
berbahaya bagi pemanfaatan dan baunya sangat merangsang. Pada konsentrasi
25% mudah meledak.
Partikel
Partikel merupakan zat dispersi terdapat dalam atmosfer, berbagai larutan,
mempunyai sifat fisis dan kimia. Partikel dalam udara terdiri dari:
1) Asap, merupakan hasil dari suatu pembakaran.
2) Debu, partikel kecil dengan diameter 1 mikron.
3) Kabut, partikel cairan dengan garis tengah tertentu.
4) Aerosol, merupakan inti dari kondensasi uap.
5) Fume, merupakan hasil penguapan.
DAFTAR PUSTAKA
http://anekailmu.blogspot.com/2009/04/pembuatan-gas-hidrogen-h2.html
http://eyesbeam.wordpress.com/2009/03/11/67/
http://www.anekagas.com/ina/product/index.php?p_id=19
http://alfinpanda.blogspot.com/2012/03/gas-alam-lpg-dan-cara-
pembuatan.html
Recommended