Proses Pencairan Gas Alam

 LNG (Liquid Natural Gas) merupakan gas alam (90% lebih terdiri dari metana) yang dicairkan dengan cara menurunkan temperatur pada suhu yang sangat rendah, yaitu sekitar -156⁰C. LNG sangat penting dalam dunia industri, salah satunya sebagai bahan baku industri amonia, selain itu LNG merupakan bahan bakar tak terbarukan yang paling ramah lingkungan. Salah satu perusahaan LNG di Indonesia adalah PT. Badak NGL Bontang.

Namun dalam pembuatan LNG, gas alam harus dulu di pre-treatment. Tujuan dari pre-treatment ini adalah untuk meningkatkan kualitas gas dan juga mencegah gangguan pada proses dan kerusakan alat. Secara Umum proses proses pembuatan LNG dari gas alam terdiri dari 4 tahap, yaitu :

1. Acid gas removal

2. Dehydration & Hg Removal

3. Fractionation

4. Liquefaction

Acid Gas Removal

Penghilangan gas yang bersifat asam bertujuan untuk meningkatkan mutu produk dan mencegah korosi. Selain itu CO₂ dapat memadat pada suhu -78⁰C ketika dicairkan sehingga dapat menumbat pipa. Umumnya CO₂ dihilangkan hingga kadarnya dibawah 50 ppm dan untuk H₂S dibawah 4 ppm. Pada Proses penghilangan ini dilaksanakan dalam unit absorber dengan pelarut MDEA. Pada kolom absorber gas alam dari bawah mengalir ke atas kolom dan dari atas dipercikan larutan MDEA. Gas asam akan larut pada MDEA sedangkan gas alam bebas gas asam akan keluar melewati kolom absorber. MDEA yang telah melarutkan gas alam tadi regenerasi di kolom stripper dengan mengurangi tekanan dan menaikan temperatur sehingga gas terpisah dari MDEA. MDEA yang telah diregenerasi di sirkulasi kembali menuju kolom absorber.

Dehydration & Hg Removal

Proses selanjutnya adalah penghilangan air dan senyawa Hg. Tujuan penghilangan air dalam gas adalah untuk mencegah terjadinya senyawa hidrat, pembentukan es pada proses pencairan, dan korosi pada peralatan proses. Proses dehidrasi gas alam dilakukan dengan absorpsi (menggunakan desikan cair) atau adsorpsi (menggunakan desikan padat). Larutan yang biasa digunakan dengan menggunakan proses absorpsi adalah tri-etilen glikol (TEG), di-etilen glikol (DEG), dan etilen glikol (EG). Pada umumnya TEG lebih banyak digunakan daripada DEG dan EG. Karena kehilangan glikol pada pemakaian TEG akan lebih kecil. Sedangkan pada desikan padat yang umumnya digunakan adalah alumina, silika gel dan silika alumina, dan molecular sieve. Pada penggunaan desikan padat diperlukan regenerasi dikarenakan dapat jenuh sehingga umumnya digunakan dua desikan  dimana satu desikan digunakan untuk proses dehidrasi, sedangkan yang satu lagi regenerasi.

Setelah di dehidrasi gas dihilangkan kandungan merkurinya. Penghilangan merkuri ini bertujuan untuk mencegah korosi pada alumunium, karena merkuri dapat bereaksi dengan alumunium membentuk amalgam. Saat ini penghilangan merkuri yang banyak digunakan adalah dengan  menggunakan bahan penyerap sulfur impregnated activated carbon .

Fractionation

Fraksinasi bertujuan untuk memisahkan komponen gas selain metana agar kualitas produk sesuai dengan yang diinginkan. Fraksinasi terdiri dari beberapa unit operasi utama yaitu scrub column, kolom de-etanasi, kolom de-propanasi, dan de-butanasi. Pada scrub column dipisahkan komponen metana dengan etana dan komponen yang lebih berat lainnya. Setelah itu pada kolom de-etanasi komponen etana dipisahkan dari propana dan komponen yang lebih berat lainnya. Lalu pada kolom de-propanasi komponen propana dipisahkan dari propana dan komponen yang lebih berat lainnya. Juga pada kolom de-butanasi komponen butana dipisahkan dari komponen yang lebih berat (C5 dan seterusnya).

Liquefaction

Terakhir adalah terakhir adalah proses utama, yaitu pencairan gas alam dengan menggunakan unit refrigerasi. Terdapat beberapa sistem refrigerasi yaitu sistem kompresi gas, Sistem kompresi uap mekanik, Sistem absorpsi-desorpsi, Sistem steam-jet. Sistem yang umum digunakan dan praktis adalah sistem kompresi uap mekanik. Sistem ini dapat menurunkan temperatur fluida proses hingga dibawah -130⁰C. Setelah gas alam tersebut sudah dalam bentuk cair, maka LNG siap untuk dimasukkan ke storage tank dan dijual.

Referensi : Kuliah Proses Industri Kimia

Perkembangan Teknologi Industri

Di zaman kontemporer ini, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi semakin cepat dan pesat. Hal ini diperkuat oleh semakin banyaknya kesadaran masyarakat untuk menuntut ilmu pengetahuan. Semakin banyaknya universitas dan kalangan akademisi, semakin cepat munculnya invoasi dan penemuan baru dalam bidang sains dan teknologi. Teknologi adalah suatu cara yang berlandaskan ilmu pengetahuan sehingga dapat membantu segala kegiatan manusia.

Berbagai sarana modern seperti industri, transportasi, dan komunikasi membantu meningkatkan kualitas manusia. Dengan ditemukannya teknologi pesawat terbang, perjalanan ke makkah dari Indonesia yang biasanya memakan waktu berhari-hari jika ditempuh dengan kapal, kini bisa ditempuh dengan waktu sekitar 9 jam saja jika menggunakan pesawat terbang, dan masih banyak lagi hal positif dari kemajuan teknologi ini. Namun Kemajuan teknologi ini jika tidak digunakan secara baik dapat menimbulkan dampak negatif, contohnya seperti pembuatan senjata pemusnah manusia, virus, dan masih banyak contoh lainnya. Selain itu teknologi juga bisa mengurangi tenaga kerja dalam menjalankan kegiatan produksi, sehingga bisa mengurangi lapangan pekerjaan. Dalam dunia industri teknologi dapat berupa  sistem proses, sistem pemroses, dan sistem pengendalian proses.

Teknologi dalam sistem proses berhubungan dengan cara atau rute pemrosesan barang agar proses tersebut dapat menghasilkan produk sesuai yang diinginkan. Pemilihan teknologi sistem proses ini menentukan efisiensi, kualitas dan kuantitas produk, juga kualitas limbah yang dihasilkan. Selain itu perkembangan teknologi dibagian sistem proses dapat membantu dalam penggantian bahan baku yang semakin sulit didapat. Contohnya seperti PT pupuk kujang yang pabriknya kehabisan pasokan gas alam, sehingga perlu dicari sumber gas hidrogen dengan cara mengganti jalur proses reforming dengan partial oxidation dari batubara atau biomassa. Dari contoh diatas, walau efisiensi tidak akan sebaik dengan reforming gas, namun proses tersebut memberikan solusi alternatif dari permasalahan keangkaan gas alam.

Lalu teknologi sistem pemroses yang berhubungan dengan alat-alat yang digunakan dalam proses tersebut. Pemilihan alat-alat yang tepat untuk proses dapat membuat penggunaan energi dan bahan baku efisien. Contohnya adalah PLTU Paiton harus melakukan penghilangan sulfur pada flue gas dari pembakaran batubara. Teknologi desulfurization yang biasa digunakan adalah dengan menggunakan limestone, namun karena PLTU Paiton terletak di pinggir pantai, proses desulfurization bisa dilaksanakan dengan menggunakan air laut sebagai pengabsorb senyawa sulfur. Dengan ini PLTU Paiton dapat menghemat biaya dengan mengganti limestone dengan air laut.

Dan yang terakhir adalah sistem pengendalian proses yang berhubungan dengan pengendalian alat-alat pemrosesan untuk mencapai kestablian proses. Sistem pengendalian proses mencegah gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dalam proses yang dapat menyebabkan beberapa masalah seperti produk yang tidak sesuai spesifikasi, peralatan rusak, dan kecelakaan. Contohnya adalah tragedi Bhopal yang dikenal sebagai musibah industri terburuk sepanjang masa dimana terjadi pengeluaran 40 metrik ton metil isosianat ke lingkungan yang menyebabkan 15 ribu jiwa meninggal dunia. Penyelidikan yang dilakukan menyatakan bahwa beberapa langkah keselamatan lainnya tidak dijalankan dan operasi di pabrik tersebut tidak sesuai dengan standar keselamatan dalam rangka penghematan operasional. Kejadian ini disebabkan oleh kesalahan pengendalian keselamatan dimana terjadi alat-alat pengendali keselamatan seperti pendingin, flare tower, dan vent scrubber tidak berfungsi. Sehingga kejadian ini menjadi permulaan pengetatan safety di setiap industri. Saat ini perkembangan teknologi pengendalian sudah sangat pesat sehingga tuning PID controller lebih cepat dan akurat.

Teknologi-teknologi yang dipaparkan tadi sampai sekarang masih terus dikembangkan oleh industri dan universitas untuk terus meningkatkan performa industri juga minimalisir penggunaan sumber daya alam. Perkembangan teknologi ini dapat meningkatkan daya saing terhadap industri jika digunakan secara tepat. Selain itu perkembangan teknologi harus diselaraskan dengan kebijakan yang tepat agar didapatkan suatu keadaan yang optimal dimana terjadi keseimbangan antara ekonomi, lingkungan dan sosial.

Proses Industri Amonia

Amonia adalah salah satu substrat kimia yang sangat penting baik dalam bentuk produk ammonia itu sendiri maupun dalam bentuk senyawa turunannya. Amonia adalah produk kimia sintesis kedua terbesar di dunia setelah asam sulfat. Aplikasi produk maupun produk turunannya sangat banyak mulai dari pupuk, gas refrigeran, pembersih kaca, dan masih banyak aplikasi lainnya. Sintesis ammonia dilaksanakan dengan cara mereaksikan gas H₂ dan gas N₂. Gas H₂ dapat diperoleh dari reformasi kukus dari gas alam, oksidasi parsial hidrokarbon, gasifikasi batubara atau biomassa, juga elektrolisis air dan garam. Reformasi kukus dari gas alam adalah yang banyak digunakan pada industri ammonia.

Pabrik ammonia pada umumnya terdiri dari 4 unit pemrosesan utama, yaitu :

1.  Feed Treating Unit

2.  Reforming Unit,

3.  Purification & Methanation

4.  Compression Loop & Refrigeration Unit

Feed Treating Unit

Sebelum masuk ke reforming unit, gas alam perlu dihilangkan senyawa pengotor seperti CO₂, senyawa sulfur, dan senyawa Hg karena dapat mengganggu proses dan meracuni katalis. Pertama gas dilewatkan ke unit Desulfurizer untuk menghilankan senyawa sulfur dalam gas. Lalu gas tersebut dilewatkan ke Mercury Guard Vessel yang berisi katalis Sulfur Impregnated Carbon Active yang dapat menyerap kandungan merkuri dalam gas alam. Lalu gas alam dilewatkan ke CO₂ Removal Unit. Alat yang biasa digunakan adalah kolom absorber dengan pelarut Methyl-Diethanol Amine (MDEA). CO₂ akan larut dalam MDEA dan gas alam tersebut bebas dari CO₂. Dalam regenerasi MDEA, larutan yang telah keluar dari kolom absorber dilewatkan ke kolom stripper untuk memisahkan pelarut MDEA dengan CO₂ tadi dalam kondisi operasi tekanan rendah dan temperatur tinggi. MDEA hasil regenerasi tadi digunakan kembali untuk mengabsorb gas alam yang lewat di kolom absorber.

Reforming Unit

Untuk menghilangkan gas tersebut maka gas alam dilewatkan pada bejana desulfurizer. Lalu gas yang sudah bebas dari belerang tersebut dilewatkan pada reforming unit. Reforming unit ini terdiri dari primary reformer dan secondary reformer.Pada primary reforming unit ini gas metana dikontakan dengan kukus pada temperatur 800 - 850⁰C dan tekanan 40 bar. Lalu untuk menyempurnakan proses reformasi gas tersebut dilewatkan ke secondary reforming unit. Dengan bantuan udara bertekanan terjadi reaksi antara gas hidrogen dan oksigen membentuk air dengan menghasilkan panas. Panas tersebut meningkatkan temperatr operasi hingga 1200^oC. Setelah itu gas produk keluaran unit reforming masuk shift converter dimana CO dirubah menjadi CO₂. Shift Converter terdiri dari 2 unit yaitu High Temperature Shift Converter (HTSC) dan Low Temperatur Shift Converter (LTSC). Tujuan dibentuknya dua converter ini adalah untuk mendapatkan laju reaksi dan kesetimbangan yang optimum. Pada HTSC reaksi berjalan cepat namun karena reaksinya eksotermis membuat konversinya rendah sehingga diperlukan tambahan reaktor untuk meningkatkan konversi yang bisa dicapai. HTSC berisi katalis Fe- Cr (oksida) dan beroperasi pada kondisi tekanan 30 bar dan temperatur 300-400⁰C  sedangkan LTSC berisi katalis Cu-ZnO-alumina pada kondisi tekanan 30 bar dan temperatur 240-300^oC.

Purification & Methanation

Setelah itu gas dilewatkan ke unit pemurnian gas untuk memastikan gas bebas CO dan CO₂. Unit ini terdiri dari CO₂ absorber dan Methanator. Sama seperti prinsip CO₂ removal di bagian feed treating unit, gas dilewatkan ke kolom absorber dari bagian bawah kolom dan dari atas kolom di jatuhkan pelarut MDEA dengan cara dipercikan untuk meningkatkan luas permukaan kontak. Setelah itu gas bebas CO₂ dan langsung menuju unit metanasi (methanator). Untuk memastikan gas bebas dari CO dan CO₂, gas dilewatkan ke methanator. Dalam methanator terdapat katalis nikel tetohor) yang dapat merubah gas CO dan CO₂ menjadi gas metana.

Compression Loop & Refrigeration Unit

Gas keluaran methanator dialirkan menuju ammonia converter dengan perbandingan gas H₂ dan N₂ sebesar 3:1. Sebelum masuk ke ammonia converter gas tersebut dimampatkan hingga 150 bar terjadi reaksi yang diinginkan dalam reaktor. Dalam reaktor ini berisi katalis Fe dan beroperasi pada kondisi tekanan sekitar 150 bar dan suhu 480⁰C. Uap amonia yang terbentuk lalu di lewatkan ke unit refrigerasi untuk mencairkan amonia dan gas yang tidak mencair di purging dan didaur ulang ke ammonia converter. Tujuan purging adalah mencegah akumulasi gas inert (He, CH₄, CO₂ atau H₂O). Namun pada gas purging terdapat gas berharga yang ikut terbuang (NH₃,N₂, dan H₂) sehingga gas purging dilewatkan ke scrubber untuk menyerap gas NH₃ dan H₂ yang terbuang.

Demikianlah Proses Pembuatan Ammonia yang selanjutnya di produk amonia tadi dijual atau diproses kembali menjadi urea bersama gas CO₂ yang dihasilkan pada proses diatas.

Referensi :

kuliah proses industri kimia

http://www.pusri.co.id/ina/amonia-proses-produksi-amonia/

Pembangunan Industri Hijau

Pemanasan global dan  penipisan jumlah sumber daya alam menjadi salah satu isu yang menarik perhatian dunia. Meningkatnya populasi dunia setiap waktu menyebabkan pertambahan aktivitas manusia yang menyebabkan semakin cepat berkurangnya sumber daya alam dan bertambahnya laju pembentukan gas CO₂ di bumi. Salah satu sektor yang sangat berperan terhadap dampak tersebut adalah industri proses. Industri proses dikenal sebagai penggerak perekonomian bangsa karena bermain pada sektor riil, tetapi dikenal juga sebagai perusak alam dikarenakan limbah yang dihasilkannya. Dari sinilah muncul konsep mengenai industri yang ramah lingkungan atau disebut juga green industry (Industri Hijau).

Menurut UU no 3 tahun 2014 tentang perindustrian, Industri hijau adalah industri yang dalam prosesnya melakukan efisiensi serta efektivitas dalam penggunaan sumber daya secara berkelanjutan sehingga mampu menyelaraskan pembangunan industri dengan pelestarian lingkungan dan bermanfaat bagi manusia. Secara umum industri hijau ini menerapkan penggunaan bahan bakar yang efisien,  minimalisasi limbah, penggunaan teknologi yang low carbon, dan prinsip reduce, recycle, reuse, and recovery dalam produksinya. Dalam upaya mencapai industri hijau tersebut dibutuhkan teknologi yang tepat guna. 

Terdapat beberapa teknologi tepat guna yang bisa digunakan, dan teknologi yang menjadi favorit industri saat untuk minimalisasi limbah dan efisiensi energi adalah teknologi co-processing. Teknologi ini banyak digunakan industri semen dengan menerapkan prinsip pemakaian kembali limbah baik dalam bentuk energi maupun material yang dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif maupun bahan bakar alternatif. Lalu ada juga anaerobic disgester yang memanfaatkan mikroorganisme untuk mengurai air limbah yang mengandung material biodegradable sehingga menghasilkan gas metana yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar gas. Masih banyak teknologi yang bisa diterapkan dalam industri dalam upaya mencapai industri hijau. Jika meninjau dari fungsi teknologi dan kebijakknya, peerapan industri hijau dapat memberikan beberapa keuntungan bagi industri itu sendiri, seperti :

1. Biaya operasional dan pengolahan limbah berkurang

2. Memenuhui standar mutu lingkungan yang ditetapkan

3. Meningkatkan image perusahaan

4. Mempermudah pendanaan

5. Mempermudah ekspor barang

Indonesia harus menjadikan industri hijau sebagai prioritas dalam pembangunan nasional. Apalagi di tahun 2020 Indonesia akan tergabung dalam perdagangan bebas dunia sebagaimana yang tertuang dalam General Agreement on Tariff and Trade dan beberapa negara menerapkan kebijakan non-tariff barrier dimana industri pengekspor barang harus memenuhi standar lingkungan dan sosial yang negara pengimpor tetapkan. Pemerintah bisa mendorong pembangunan industri hijau dengan cara pemberian intensif kepada para pengusaha agar terangsang untuk berinvestasi dalam pembangunan industri ini. Dengan menerapkan kebijakan industri hijau diharapkan dapat memberikan dampak positif terhadap lingkungan dan sosial, juga mampu menghadapi perdagangan bebas.