AIR SEPARATION UNIT (ASU) AIR SEPARATION PLANT (ASP)

AIR SEPARATION UNIT (ASU) AIR SEPARATION UNIT (ASU) AIR SEPARATION PLANT (ASP) AIR SEPARATION PLANT (ASP)

Disampaikan sebagai :Disampaikan sebagai :Materi Training Materi Training Penyegaran Penyegaran OperatorOperator

PT PUPUK KALIMANTAN TIMUR Tbk.PT PUPUK KALIMANTAN TIMUR Tbk. BONTANG, JUNI 200BONTANG, JUNI 20077

04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator

22

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Proses pemisahan udara adalah penggunaan Proses pemisahan udara adalah penggunaan udara & tenaga listrik sebagai bahan baku udara & tenaga listrik sebagai bahan baku untuk memproduksi Nitrogen, Oksigen, dan untuk memproduksi Nitrogen, Oksigen, dan Argon, serta gas lain secara komersial.Argon, serta gas lain secara komersial.

Ada 2 (dua) jenis :Ada 2 (dua) jenis : 1. 1. CryogenicCryogenic = pemisahan pd temp. = pemisahan pd temp.

sangat rendah sangat rendah2. 2. Non-cryogenicNon-cryogenic = berdasarkan sifat2 = berdasarkan sifat2

fisis fisis


33


Pada umumnya, proses Pada umumnya, proses cryogeniccryogenic meliputi meliputi tahap-tahap :tahap-tahap :

- Kompresi udara- Kompresi udara- Penghilangan uap air (H2O) dan CO2- Penghilangan uap air (H2O) dan CO2- Pendinginan dengan HE & Ekspansi- Pendinginan dengan HE & Ekspansi- Distilasi (pemisahan zat berdasarkan - Distilasi (pemisahan zat berdasarkan perbedaan titik didihnya) perbedaan titik didihnya)


44


Proses pemisahan udara Proses pemisahan udara Non-cryogenicNon-cryogenic baru baru berkembang sekitar 20 tahun terakhir, dengan berkembang sekitar 20 tahun terakhir, dengan sistem antara lain :sistem antara lain :- Pressure Swing Adsorption (PSA)- Pressure Swing Adsorption (PSA)- Vacuum Swing Adsorption (VSA)- Vacuum Swing Adsorption (VSA)- Vacuum-Pressure Swing Adsorption - Vacuum-Pressure Swing Adsorption (VPSA)(VPSA)- Membrane Separation System- Membrane Separation System


55

PENDAHULUANPENDAHULUAN Sifat-sifat fisis Udara, O2, dan N2 adalah :Sifat-sifat fisis Udara, O2, dan N2 adalah : 1. 1. UdaraUdara

Pada suhu kamar & tekanan atmosfer udara berbentuk gas, tdk Pada suhu kamar & tekanan atmosfer udara berbentuk gas, tdk berbau & berwarna. Pada temperatur sangat rendah (-194berbau & berwarna. Pada temperatur sangat rendah (-194ooC) C) udara dpt terkondensasi menjadi zat cairudara dpt terkondensasi menjadi zat cair

2. 2. NitrogenNitrogenN2 adalah unsur terbesar dlm udara, tidak berwarna dan berbau, N2 adalah unsur terbesar dlm udara, tidak berwarna dan berbau, berbentuk gas pada suhu kamar & tekanan atmosfer. Titik didih -berbentuk gas pada suhu kamar & tekanan atmosfer. Titik didih -196oC, dlm bentuk cair, berat jenisnya lebih ringan 20% 196oC, dlm bentuk cair, berat jenisnya lebih ringan 20% daripada daripada

berat jenis air.berat jenis air.3. 3. OksigenOksigen

O2 merupakan unsur kedua terbesar dlm udara. Pada temperatur O2 merupakan unsur kedua terbesar dlm udara. Pada temperatur kamar & tekanan atmosfer berbentuk gas, tidak berbau dan kamar & tekanan atmosfer berbentuk gas, tidak berbau dan berwarna. Titik didihnya -183oC, dlm bentuk cair berat jenis O2 berwarna. Titik didihnya -183oC, dlm bentuk cair berat jenis O2 lebih berat 14% daripada berat jenis udara.lebih berat 14% daripada berat jenis udara.


66


NamaNama RumusRumus Konsentrasi dlm Konsentrasi dlm udara, %udara, %

Titik beku (oC)Titik beku (oC) Titik Didih (oC)Titik Didih (oC)

NitrogenNitrogen N2N2 78.0378.03 -210-210 -196-196

OksigenOksigen O2O2 20.9920.99 -218-218 -183-183

CarbondioksidaCarbondioksida CO2CO2 0.030.03 -78-78

HeliumHelium HeHe 0.00050.0005 -272-272 -269-269

NeonNeon NeNe 0.00180.0018 -249-249 -246-246

ArgonArgon ArAr 0.93230.9323 -189-189 -186-186

KryptonKrypton KrKr 0.00010.0001 -157-157 -153-153

XenonXenon XeXe 0.0000090.000009 -112-112 -107-107

Uap airUap air H2OH2O 4 ~ 54 ~ 5 00 100100

Sifat-sifat fisik unsur-unsur dlm udara :


77

AIR SEPARATION UNIT (ASU) & AIR SEPARATION UNIT (ASU) & AIR SEPARATION PLANT (ASP)AIR SEPARATION PLANT (ASP)

ASU dan ASP termasuk unit pemisahan udara sistem ASU dan ASP termasuk unit pemisahan udara sistem cryogenic.cryogenic. ASU dirancang menghasilkan produk :ASU dirancang menghasilkan produk :

- N- N22 cair : 300 Nm cair : 300 Nm33/jam (purity 99,97 % min)/jam (purity 99,97 % min)- O- O22 cair : 50 Nm cair : 50 Nm33/jam (purity 99,5 % min)/jam (purity 99,5 % min)

ASP dirancang menghasilkan produk :ASP dirancang menghasilkan produk :- N- N22 cair : 150 Nm cair : 150 Nm33/jam (purity 99,97 % min)/jam (purity 99,97 % min)- O- O22 cair : 50 Nm cair : 50 Nm33/jam (purity 99,5 % min)/jam (purity 99,5 % min)

Prinsip pemisahan berdasarkan perbedaan :Prinsip pemisahan berdasarkan perbedaan :- sifat N- sifat N22 yg lebih ringan dari O yg lebih ringan dari O22

- titik didih N- titik didih N22 = -196 = -196ooC & OC & O22 = -183 = -183ooCC


88

BAGAN PROSES ASU&ASPBAGAN PROSES ASU&ASP

Kompressi Udara

Penghilangan CO2, H2O, C2H2 & Kontaminan Lain

Pendinginan dan Ekspansi

Rectifikasi/Distilasi Udara Cair

Produk N2 & O2 cair


99

METODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASPMETODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASP

ISOTHERMAL COMPRESSIONISOTHERMAL COMPRESSIONIsothermal compression (kompresi dgn temp. tetap) dapat Isothermal compression (kompresi dgn temp. tetap) dapat dicapai dgn cara mendinginkan udara pd setiap tingkat/stage dicapai dgn cara mendinginkan udara pd setiap tingkat/stage kompresi oleh air pendingin sehingga diharapkan temp. udara kompresi oleh air pendingin sehingga diharapkan temp. udara masuk dan keluar kompresor sama.masuk dan keluar kompresor sama.

JOULE THOMSON EXPANSION/EFFECTJOULE THOMSON EXPANSION/EFFECTJTE terjadi bila tekanan fluida diturunkan dengan tanpa JTE terjadi bila tekanan fluida diturunkan dengan tanpa menghilangkan energi panas fluida itu, penurunan tekanan ini menghilangkan energi panas fluida itu, penurunan tekanan ini memakai memakai throttling valvethrottling valve sehingga tekanan dpt dikontrol. Pd fase sehingga tekanan dpt dikontrol. Pd fase cair, expansi dr tek. tinggi ke tek. rendah menyebabkan sebagian cair, expansi dr tek. tinggi ke tek. rendah menyebabkan sebagian cairan menguap dan mengambil panas dari fluida sehingga cairan menguap dan mengambil panas dari fluida sehingga menurunkan temperatur fluida tsb.menurunkan temperatur fluida tsb.


1010

METODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASPMETODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASP

EXPANSI MELALUI MESIN (EXPANDER TURBINE)EXPANSI MELALUI MESIN (EXPANDER TURBINE)Gas diekspansikan melalui mesin (expander turbine) dimana Gas diekspansikan melalui mesin (expander turbine) dimana mesin akan mengambil energi panas dari gas tersebut sehingga mesin akan mengambil energi panas dari gas tersebut sehingga temperaturnya akan menjadi sangat rendah. Pd prinsipnya temperaturnya akan menjadi sangat rendah. Pd prinsipnya proses ET sama dg JTE hanya saja kapasitas penurunan proses ET sama dg JTE hanya saja kapasitas penurunan temperatur gas ET jauh lebih besar.temperatur gas ET jauh lebih besar.

PENDINGINAN MEMAKAI HEAT EXCHANGERPENDINGINAN MEMAKAI HEAT EXCHANGERPendinginan dgn sekali ekspansi saja masih blm cukup utk Pendinginan dgn sekali ekspansi saja masih blm cukup utk mencairkan udara. Oleh krn itu digunakan heat exchanger (alat mencairkan udara. Oleh krn itu digunakan heat exchanger (alat penukar panas) yang didlmnya terjadi pertukaran panas antara penukar panas) yang didlmnya terjadi pertukaran panas antara udara panas keluar dr kompresor dengan udara dingin dari udara panas keluar dr kompresor dengan udara dingin dari Expander Turbine.Expander Turbine.


1111

PERBEDAAN METODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASPPERBEDAAN METODE PEMISAHAN UDARA ASU DAN ASP

Perbedaan metode pemisahan dan pencairan udara antara ASU dan Perbedaan metode pemisahan dan pencairan udara antara ASU dan ASP adalah pada pemisahan dan pengambilan gas CO2 dan H2O.ASP adalah pada pemisahan dan pengambilan gas CO2 dan H2O.

Pada ASU, pemisahan gas CO2 dan uap air (H2O) terjadi melalui Pada ASU, pemisahan gas CO2 dan uap air (H2O) terjadi melalui adsorpsi (penjerapan) gas2 tersebut oleh adsorpsi (penjerapan) gas2 tersebut oleh Molecular SieveMolecular Sieve Adsorber, Adsorber, dimana udara keluar dr kompresor dimasukkan kedlm vessel yg berisi dimana udara keluar dr kompresor dimasukkan kedlm vessel yg berisi molecular sieve sehingga udara keluar adsorber merupakan udara molecular sieve sehingga udara keluar adsorber merupakan udara kering dan bebas CO2.kering dan bebas CO2.

Sedangkan pada ASP, pemisahan dan pengambilan CO2 dan H2O dari Sedangkan pada ASP, pemisahan dan pengambilan CO2 dan H2O dari udara dilakukan secara fisis yaitu udara panas dari kompresor melalui udara dilakukan secara fisis yaitu udara panas dari kompresor melalui HE didinginkan oleh udara dingin yg keluar dr Expander Turbine sampai HE didinginkan oleh udara dingin yg keluar dr Expander Turbine sampai temp. jenuhnya dimana pada kondisi tsb gas CO2 dan H2O akan temp. jenuhnya dimana pada kondisi tsb gas CO2 dan H2O akan membeku dan udara yang keluar dr HE sudah bebas dari CO2 & H2O. membeku dan udara yang keluar dr HE sudah bebas dari CO2 & H2O.


1212

DIAGRAM ALIR PROSES DIAGRAM ALIR PROSES AIR SEPARATION UNIT (ASU)AIR SEPARATION UNIT (ASU)

KOMPRESORUDARA

C. W

MOLECULAR SIEVEADSORBER

EXPANSIONTURBINE

C.W.

KE ATM

MAIN HE

RECTIFYINGCOLUMN

SUBCOOLER

POMPA O2

POMPA N2 TANGKI N2 CAIR

VAPORISER

GAS N2 KEDISTRIBUSI

14,2 KG/CM2

45 C

-161 C

-182 C

35 C

-174 C

-190 C

-187,5 C

O2 VAPORISER

FASILITASPEMBOTOLAN

O2

GAS N2 KEDISTRIBUSI

-180 C

-185 C

KE ATM

N2 = 300 NM3/JAM

37 CO2 = 50 NM3/JAM

-186 C

-186 C


1313

DIAGRAM ALIR PROSES DIAGRAM ALIR PROSES AIR SEPARATION PLANT (ASP)AIR SEPARATION PLANT (ASP)

M

LIQ O2

LIQ N2

1st

INTERCOOLER

DEFROSTHEATER

EXPANDER

1ST STGCOMPRESS

OR

2ND STGCOMPRESSO

R

3RD STGCOMPRESSO

R

PURGEN2

REACTIVATIONHEATER

HE

SCRUBCOLUMN

HPCOLUMN

LPCOLUMN

REBOILERCONDENSER

FILTERUDARA

POMPA

WASTE N2SUBCOOLER

LOXSUBCOOLER

HE HE

Documents

AIR SEPARATION UNIT (ASU) AIR SEPARATION PLANT (ASP)