Chapter II Yusak 9

8/18/2019 Chapter II Yusak 9

1/27

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pemurnian gas bumi.

Disamping mengandung propane dan butane yang berharga bagi industri,

gas bumi mentah mngandung pula air dan hydrogen sulfide yang tidak

dikehendaki yang harus disingkirkan terlebih dahulu sebelum gas itu disalurkan

melalui pipa transmisi. Ada empat metode penting yang digunakan untuk

dehidrasi gas ; kompresi, perlakuan dengan bahan pengering, absorpsi dan

refrigerasi. Untuk penyingkiran air dengan kompresi terdiri dari kompersor gas,

diikuti oleh sistem pendingin untuk mengeluarkan uap air melalui kondensasi.

Pengolahan gas dengan bahan pengering sudah banyak digunakan di Amerika

Serikat. Glikol merupakan bahan yang paling banyak dipakai untuk keperluan ini

karena mempunyai afinitas tinggi terhadap air, harganya murah, bahannya stabil

secara kimia, tidak berbusa dan daya larutnya terhadap gas bumi rendah. Untuk

titik embun (dew point ) air disekitar -900C sampai -100

0C, beberapa pabrik

menggunakan tapis molekul (moleculer sieve). Alas tapis molekul ini dapat

diregenerasi dengan mengalirkan gas panas (230 sampai 290

0

C) pada arah

berlawanan.

Bahan pengering lainnya adalah ; alumina aktif atua bauksit, gel silica,

asam sulfat, larutan pekat kalsium klorida atau natrium tiosianat. Unit ini biasanya

terdiri dari menara isian ( packed tower) dengan aliran gas dan pereaksi

berlawanan arah dan dilengkapi dengan regenerator untuk bahan dehidrasi. Gas

Universitas Sumatera Utara


2/27

5

dapat pula didehidrasi dengan melarutkannya melalui gulungan refrigerasi. Pada

umumnya cara ini lebih mahal dari pada metode lain, tetapi bilamana terdapat uap

bekas untuk mengoperasikan siklus refrigerasi, biaya refrigerasi ini bisa murah

sekali. Jika sebagian besar air yang terdapat didalam gas bahan bakar itu tidak

disingkirkan terlebih dahuu, maka akan terjadi korosi yang serius di dalam pipa

transmisi dan dapat pula terjadi kesulitan karena pembentukan hidrat yang dapat

memacetkan pipa. Kesulitan dapat pula timbul karena pembekuan katup dan

regulator bila udara dingin.

Hydrogen sulfide dan senyawa- senyawa belerang lainnya merupakan

bahan yang tidak dikehendaki kehadirannya di dalam gas bumi karena dapat

menyebabkan korosi dan membentuk senyawa yang mencemarkan udara bila

dibakar. Bau hydrogen sufida sangat mengganggu bagi para pemakai rumah

tangga. Undang- undang pencemaran udara yang ketat akhir- akhir ini

menghendaki agar senyawa-senyawa belerang disingkirkan terlebih dahulu

sebelum gas itu boleh diumpankan ke sistem distribusi. Karbon Dioksida didalam

gas juga merupakan ketakmurnian yang tidak dikehendaki karena dapat

menurunkan nilai kalor gas. Pada gas bumi mentah, kandungan H2S berkisar

antara 0 sampai 35 g/m3

atau lebih. Pada Tabel II.1 disajikan rangkuman proses

komersial yang penting yang digunakan untuk menyingkirkan H2S dan CO2 dari

gas. Senyawa belerang yang dikeluarkan dari gas biasanya dikonversi menjadi

belerang unsur melalui modifikasi proses Clause.



3/27

6

2.2. Pelarut yang umum dipakai dalam pemurnian gas

Tabel II.1. Proses-proses Penyingkiran Karbon Dioksida dan Belerang

Proses atau Reagen Nama DagangPelarut Kimia di dalam Larutan Air

Monoetanolamina (MEA)

MEA plus pengiring amina

Dietanolamina (DEA)

Diglikolamina

Diiso propanolamina

Kalium karbonat panas

N-Formil morfolin

Lumpur senyawa besi sangat reaktif

Pelarut fisika

MetanolPropilena karbonat

Poli ( etilena ) glikol dimetil eter

Tetra hidrothioFen-1, 1-dioksida

N-Metil-2-pirolidon

Unggun Zat Padat Kering,

Bahasan Bijian

Potongan kayu dilapis

Oksida besi hidrasi ( spon besi )

Girbotol

Ucar

Flour Economine

Shell*Benfield,Cata-carb. Giammarco-Vetrocoke

Slurrisweet

RectisolFlour

Selexol

Shell Sulfolane*

Purisol

*Proses ini menggunakan kedua jenis pelarut dan gabungan pereaksi (regen) yang disebut sulfinol.

(Austin, 1984).

Pelarut yang paling lama dan barangkali masih paling banyak dipakai ialah

monoethanolamin. Untuk desulfurisasi gas bumi biasanya digunakan larutan

monoethanolamina dengan konsentrasi 10 sampai 30 persen. Berbagai pelarut

yang terdaftar dalam Tabel II.1 berbeda-beda selektivitasnya dalam absorpsi H2S

dan CO2 ; sifat ini, disamping juga komposisi dan ketakmurnian yang terdapat,

didalam gas yang diolah, merupakan hal yang sangat menentukan dalam

pemilihan pelarut yang akan dipakai. Beberapa pelarut tertentu mempunyai

afinitas besar terhadap hidrokarbon suku tinggi dan sifat ini tidak menguntungkan

bila gas itu mengandung senyawa- senyawa berharga dalam jumlah agak besar.

Jika diperlukan dehidrasi dan desulfurisasi secara serentak, gas itu dapat

dibersihkan (scrubbed ) dengan larutan amina, air, dan glikol. Komposisi larutan



4/27

7

yang dipakai untuk hal ini berkisar antara 10 sampai 36 % monoethanolamina, 45

sampai 85% dietilena glikol dan selebihnya air.

Salah satu metode komersial yang paling baru untuk memanis-maniskan

gas ialah dengan menggunakan membran. Kegiatan pemisahan ini bekerja

menurut asas bahwa laju permeasi (perembesan) gas melalui membran berbeda-

beda sesuai dengan jenis gasnya. Sebagaimana bahan membran digunakan

polisulfon, polistrena, teflon, dan berbagai jenis karet. Proses pemisahan jenis ini

mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan proses pemisahan jenis

lain, antara lain kondisi operasinya sedang, konsumsi energi lebih rendah, biaya

investasi rendah, dan dapat beroperasi secara ekonomis pada laju aliran rendah

atau tinggi.

Gas bumi yang mempunyai kandungan nitrogen tinggi dapat ditingkatkan

mutunya melalui proses kriogenik yang meningkatkan gas umpan pada 4,9 Mpa

dan mendinginkannya hingga 180 K. Gas bumi itu diuapkan dan gas ini maupun

nitrogen maupun yang telah terpisah keluar dari sistem melalui pertukaran kalor

dengan gas yang masuk (Austin, 1984).

2.3. Pemilihan Pelarut

Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi,

antara lain:

1. Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka

solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

2. Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari

gas, maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana



5/27

8

merupakan pelarut yang paling murah dan sangat kuat untuk senyawa

polar.

Terdapat beberapa hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan

pelarut, yaitu:

1. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan

menurunkan kuantitas pelarut yang diperlukan. Umumnya pelarut yang memiliki

sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah dilarutkan. Jika gas larut

dengan baik di dalam fraksi mol yang sama pada beberapa jenis pelarut, maka

dipilih pelarut yang memiliki berat molekul paling kecil agar didapatkan fraksi

mol gas terlarut yang lebih besar. Jika terjadi reaksi kimia dalam operasi absorpsi

maka umumnya kelarutan akan sangat besar. Namun bila pelarut akan di-recovery

maka reaksi tersebut harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat

digunakan untuk mengabsorpsi hidrogen sulfida dari campuran gas karena sulfida

tersebut sangat mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah

didilepas pada suhu tinggi. Sebaliknya, soda kostik tidak digunakan dalam kasus

ini karena walaupun sangat mudah menyerap sulfida tapi tidak dapat didilepasi

dengan operasi stripping.

2. Volatilitas

Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang

meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada banyak

pelarut yang terbuang. Jika diperlukan dapat digunakan cairan pelarut kedua yang

volatilitasnya lebih rendah untuk menangkap porsi gas yang teruapkan. Aplikasi



6/27

9

ini umumnya digunakan pada kilang minyak dimana terdapat menara absorpsi

hidrokarbon yang menggunakan pelarut hidrokarbon yang cukup volatil dan di

bagian atas digunakan minyak nonvolatil untuk me-recovery pelarut utama.

Demikian juga halnya dengan hidrogen sulfida yang diabsorpsi dengan natrium

fenolat lalu pelarutnya di-recovery dengan air.

3. Korosivitas

Solven yang korosif dapat merusak kolom.

4. Harga

Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan

meningkatkan biaya operasi kolom.

5. Ketersediaan

Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas

harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.

6. Viskositas

Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju

absorpsi yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-tekan

yang kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.

7. Lain-lain

Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara

kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah. ( Yusuf, 2011).



7/27

10

2.4. Penyediaan Bahan Baku Industri Petrokimia Di Indonesia

Tabel II.2. Karakteristik/kualitas Gas Bumi di Indonesia

Komposisi

(% mole)

Perusahaan/Daerah Sumber Gas Bumi

Mobil Oil/

Arun

Wampu

Medan

PTSI/

Sumsel

Cilamaya/

Jakarta

ARBNI/

Kangean

Kaltim/

B. Papan

Sul-Sel/

Walanga

CO2 3,34 2,68 6,06 1,94 2,69 2,55

N2 4,09 0,07 0,51 1,04 1,80 0,7

C1 68,87 70,04 85,53 90,12 88,19 78,15 94,89

C2 11,0 10,96 4,88 5,86 3,88 9,48 3,47

C3 6,20 5,93 1,59 0,95 2,13 6,15 0,82

C4 3,68 3,96 0,84 0,06 0,93 2,09 0,81

C5 2,82 1,53 0.58 0 0,39 0,68 0,01

C6+ 0 0,83 0 0 0 0,2 0Jumlah 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

s.g 0,8364 0,7950 0,7220 0,6253 0,6480 0,7390 0,5779

Nilai Kalori

-BTU/SCF 297,6 1323,0 1077,0 1027,0 1057,0 1197,0 n.a

-Mjoule/M3 43,44 44,29 36,05 33,60 35,39 40,07 n.a

Sumber : Team Koordinasi Pengembangan Pemakaian BBG-Migas (Pandjaitan,

M. 2006).

1. Ketersediaan cadangan gas bumi ( C1- C4)

Dalam hal ketersediaan gas bumi untuk bahan baku industri petrokimia di

Indonesia yang mana sekitar 60-80% volume gas yang dihasilkan dari suatu

lapangan gas adalah gas metana, dapat dilihat bahwa karakteristik/ kualitas gas

nya cukup memenuhi persyaratan (ini dapat dilihat pada Tabel II-2), begitu juga

mengenai potensi cadangan gasnya cukup tersedia dimana sumber-sumber gas nya

menyebar hampir merata dapat menjangkau daerah-daerah yang padat dengan

pemukiman penduduk dan pusat-pusat industri, seperti daerah Aceh, Sumatera

Utara, Sumatera Selatan, DKI Jakarta, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur,

Kalimantan Timur, Sulawesi Selatan dan Irian Jaya.



8/27

11

2. Ketersediaan bahan baku kondensat (C5-C11)

Sama halnya dengan bahan baku nafta, komponen-komponen penyusun

gas kondensat kadar kandungannya dapat diukur dengan analisis PONA (Parafin,

Olefin, Naftene dan Aromatik), dimana jika kandungan parafin dan oleinnya lebih

besar, maka kondensat tersebut lebih bermanfaat dipakai bahan baku industri

dengan jalur “Olefin-senter” dan sebaliknya apabila kandungan naftene dan

aromatiknya lebih, lebih bermanfaat dipakai untuk bahan baku industri dengan

jalur “ Aromatik - senter”. Produksi kondensat dalam negeri selama ini masih di

ekspor ke luar untuk mendatangkan devisa, sedangkan ketersediaan produksinya

untuk dipakai sebagai bahan baku industri petrokimia di Indonesia.

3. Ketersediaan bahan baku Nafta (C6-C12)

Bahan baku nafta adalah bahan baku minyak berbentuk cairan, yang

banyak dipakai untuk bahan baku industri petrokimia di dunia baik yang memakai

dengan jalur “Olefin-senter” maupun dengan jalur “Aromatik -senter”, karena

pengangkutan mudah dilakukan biarpun dengan jarak jauh seperti pengangkutan

untuk minyak mentah lainnya. Minyak nafta ini dalam negeri diperoleh dari hasil

kilang Cilacap dan kilang Balikpapan, yang selama ini produksinya masih di

ekspor ke luar untuk mendatangkan devisa. Dalam hal ketersediaan produksinya

untuk dipakai sebagai bahan baku industri petrokimia di Indonesia.

4. Ketersediaan bahan baku residu/ Low Sulfur Waxy Residu(LSWR)

Bahan baku minyak residu/LSWR cukup tersedia didalam negeri yang

dapat didatangkan dari Kilang Dumai, Sungai Pakning dan Exsor I Balongan, dan

selama ini minyak residual/LSWR tersebut masih di ekspor ke luar untuk



9/27

12

mendatangkan devisa. Dalam hal ketersediaan produksinya untuk dimanfaatkan

sebagai bahan baku industri petrokimia di Indonesia.

2.5. Absorpsi

Absorpsi adalah peristiwa terserapnya suatu zat (absorbat) oleh zat lain

(absorben). Absorpsi merupakan salah satu cara untuk memisahkan atau

mengurangi sesuatu konstituen dalam fasa gas dengan menggunakan solven

penyerap tentu secara selektif yang dapat melarutkan atau menyerap konstituen

yang diinginkan. Solven penyerap harus dipilih secara tepat ditinjau dari sifat-sifat

fisika, kimia ,harga, dan batas-batas pemakaian. Pada absorpsi gas, uap dapat larut

diserap dari campurannya dengan gas yang aktif atau gas yang lembab dengan

bantuan zat cair sehingga zat terlarut (solute gas) dapat larut dalam jumlah banyak

ataupun sedikit. Operasi penyerapan gas dijalankan dengan cairan tertentu, dengan

harapan salah satu gas tersebut terserap oleh cairan tertentu.

Absorpsi juga merupakan proses pemisahan bahan dari suatu campuran

gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang

diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya

oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh

ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan

kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi.

Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Pada umumnya proses penyerapan dilakukan dalam suatu menara, baik

yang tersusun dari jumlah tray (tray tower) ataupun yang berisi sejumlah bahan

isian pada ketinggian tertentu ( packed tower ).



10/27

13

Absorpsi termasuk proses pemisahan menurut dasar operasi difusional,

dengan transfer massa berlangsung secara difusi antara dua fase yang saling

berkontak. Dalam operasi, alat yang umum digunakan adalah menara isian

berbentuk kolom silinder yang dilengkapi dengan saluran pemasukan zat cair

terdapat pada bagian atas dan bagian bawah menara.

Pemilihan larutan penyerap (absorben) disesuaikan dengan sifat kimia

atau fisika dari zat yang akan diserap. Terdapat beberapa pertimbangan utama

dalam memilih absorben, yaitu:

1. Selektif, yaitu mampu hanya menyerap zat pengotor yang tidak

diinginkan.

2. Memiliki volatilitas yang rendah sehingga tidak mudah menguap.

3. Sifat korosif larutan harus rendah.

4. Memiliki harga yang rendah, sehingga lebih ekonomis.

5. Mudah di dapat (Campbell, 1992).

2.5.1. Tujuan penyerapan (absorpsi)

Penyerapan biasanya dilaksanakan, berhubungan dengan alasan sebagai

berikut.

1. Untuk memperoleh zat yang bernilai tinggi dari suatu campuran gas dan

atau uap. Contoh tentang hal ini ialah absorpsi uap bensen dari gas oven

bekas dengan bantuan minyak lilin. Uap bensen akan larut dalam minyak

lilin ini, sedangkan gas yang lain tidak larut di dalamnya. Bensen yang

diserap kemudian dipisah dari minyak lilin dengan jalan proses desorpsi.



11/27

14

2. Mengeluarkan campuran tambahan yang tidak diinginkan dari produk

yang berbentuk gas contoh tentang hal ini, ialah pemisahan persenyawaan

belerang dari produk minyak bumi. Zat cair absorpsi yang dipergunakan

disini biasanya merupakan suatu larutan ekstrak dari kepekatan tertentu.

Contoh lain ialah, pengeluaran CO2 dari campuran gas. Cara demikian

antara lain, dilaksanakan dalam produksi gas zat cair murni pada proses

hidrogenisasi untuk pengolahan amoniak. Untuk keperluan ini, dapat

dipergunakan berbagai zat lilin cair, seperti larutan karbonat kalium dan

karbonat natrium dan mono-etanolamin (MEA).

3. Pembentukan persenyawaan kimia dari suatu bahan absorpsi dan suatu

komponen tertentu dari campuran gas. Sebagai contoh tentang hal ini,

disebut absorpsi dari NH3 dalam asam belerang yang diencerkan, dimana

terjadi (NH4)2SO4. Juga pembentukan asam sendawa dengan jalan

menghubungkan suatu campuran , yang terdiri dari NO dan NO2 dengan

air, berdasarkan atas absorpsi. Karena disini bersangkutan dengan proses

absorpsi yang berhubungan dengan reaksi kimia, maka kita akan menyebut

tentang absorpsi kimia atau khemo-sorpsi. Juga larutan CO2 yang telah

disebut sebelum ini dalam karbonat dan mono-etanolamin, merupakan

contoh dari khemo-sorpsi.

2.5.2. Faktor yang menentukan untuk sifat dapat larut dari gas dalam

zat cair

1. Pengaruh suhu

Bila pada pelarutan zat padat dalam zat cair, umumnya dapat kita katakan,

bahwa sifat dapat larut menjadi lebih besar pada suhu yang lebih tinggi,



12/27

15

maka kebalikannya terdapat pada sifat dapat larut gas dalam zat cair. Pada

umumnya disini berlaku : sifat dapat larut gas menurun pada suhu yang

lebih tinggi.

2. Pengaruh dari tekanan gas diatas zat cair

Bila pada pelarutan zat padat dalam zat cair tekanan tidak mempunyai

pengaruh, maka pengaruh itu terdapat pada pelarutan gas dalam zat cair.

Disini berlaku : pada tekanan gas yang lebih tinggi akan larut lebih banyak

gas pada tiap jumlah zat cair.

3. Kecepatan absorpsi

Faktor-faktor berikut menentukan kecepatan sesuatu macam gas tertentu yang

dapat diserap oleh zat cair.

1. Afinitas atau gaya tarik yang dilakukan oleh suatu macam zat cair

tertentu

2. Suhu yang telah disebutkan sebelum ini

3. Tekanan gas yang juga telah disebut, yang bekerja diatas zat cair

4. Permukaan kontak antara zat cair dan gas ; untuk mendorong absorpsi

gas dalam zat cair, permukaan kontak antara gas dan zat cair harus

dibuat sebesar mungkin ; makin besar permukaan kontak, makin cepat

absorpsi berlangsung.

5. Selisih kepekatan antara kepekatan gas dalam campuran gas dan

kepekatan gas dalam zat cair absorpsi. Makin besar selisih kepekatan

ini, maka makin cepat pula terjadi pengangkutan gas yang akan diserap

ke zat cair absorpsi.

Juga disini berlaku lagi : =



13/27

16

Gaya penggerak = selisih kepekatan; afinitas yang besar dapat

menyebabkan hambatan yang kecil. Perlu dicatat dalam hubungan ini, bahwa

tekanan campuran gas yang lebih tinggi, juga membawa kepekatan yang lebih

besar dari gas yang akan diserap. Karena sesungguhnya: makin tinggi tekanan,

maka makin banyak gram gas yang akan diserap pada tiap liter campuran gas. Jadi

secara ringkas dapat dikatakan: absorpsi gas alam zat cair berlangsung lebih

cepat, bila permukaan kontak, selisih kepekatan (jadi juga tekanan) dan afinitas

(gaya Tarik) lebih besar dan suhu lebih rendah.

Untuk menjadikannya penggerak pada proses absorpsi sebesar-besarnya,

kebanyakan instalasi absorpsi bekerja menurut prinsip aliran lawan. Dengan

demikian, dapat dicegah tercapainya keadaan setimbang. Prinsip aliran searah

dilaksanakan pada sejumlah proses khemosorpsi. Reaksi kimia yang terjadi disini,

seringkali berlangsung sedemikian lancarnya (afinitas secara kimia), sehingga

gaya penggerak hampir tidak tergantung dari selisih kepekatan. Beberapa proses

absorpsi berjalan sedemikian cepatnya, sehingga proses itu tanpa persiapan

khusus, sudah tidak dapat lagi diawasi. Suatu contoh tentang hal ini adalah

absorpsi dari gas HCl dalam air, dimana terbatas sejumlah besar kalor. Dalam hal

ini dilakukan proses pendinginan selama waktu penyerapan.

(van Bergeyk ,K.1981).

2.5.3. Jenis Kolom Absorpsi

Operasi perpindahan massa umumnya dilakukan dengan menggunakan

menara yang dirancang sedemikian sehingga diperoleh kontak yang baik antara

kedua fase. Alat perpindahan massa yang berupa kolom absorpsi secara umum



14/27

17

dapat dibagi ke dalam 4 golongan, yaitu: menara sembur, menara gelembung, tray

column dan packed column. Akan tetapi dalam dunia industri yang paling sering

digunakan adalah tray column dan packed column.

1. Menara Sembur

Menara sembur terdiri dari sebuah menara, dimana dari puncak menara

cairan disemburkan dengan menggunakan nosel semburan. Tetes-tetes cairan akan

bergerak ke bawah karena gravitasi, dan akan berkontak dengan arus gas yang

naik ke atas seperti yang terlihat Gambar II.1.

Menara Sembur (Fatah 2008)

Nossel semburan dirancang untuk membagi cairan kecil-kecil. Makin kecil

ukuran tetes cairan, makin besar kecepatan transfer massa. Tetapi apabila ukuran

tetes cairan terlalu kecil, tetes cairan dapat terikut arus gas keluar. Menara sembur

biasanya digunakan untuk transfer massa gas yang sangat mudah larut.

2. Menara Gelembung

Menara gelembung terdiri dari sebuah menara, dimana di dalam menara

tersebut gas didispersikan ke dalam fase cair dalam bentuk gelembung. Transfer

massa terjadi pada waktu gelembung terbentuk dan pada waktu gelembung naik

ke atas melalui cairan. (Gambar II.2).



15/27

18

Menara Gelembung (Fatah , 2008)

Menara gelembung digunakan untuk transfer massa gas yang relatif sukar

larut. Gelembung dapat dibuat misalnya dengan pertolongan distributor pipa, yang

ditempatkan mendatar pada dasar menara.

3. Tray Column

Tray column (menara pelat) adalah menara yang secara luas telah

digunakan dalam industri. Menara ini mempunyai sejumlah pelat dan fasilitas

yang ada pada setiap pelat, maka akan diperoleh kontak yang sebaik-baiknya

antara fase cair dengan fase gas. Tray column terdiri dari tiga jenis, yaitu sieve

tray, bubble caps tray, dan valve tray. Perbedaan dari ketiga jenis tray column

tersebut adalah bentuk dan media yang berfungsi sebagai keluaran uap pada tray.

Sieve tray merupakan sebuah plate yang terdapat lubang-lubang sederhana

untuk keluaran uap pada tray tersebut. Bubble caps tray merupakan suatu plate

berlubang-lubang yang dilengkapi dengan cerobong-cerobong serta tutup seperti

mangkuk di atas cerobong tersebut. Sedangkan valve tray merupakan modifikasi

dari sieve tray dimana setiap lubang keluaran uap memiliki lift valve.



16/27

19

Gambar II.3. Jenis-jenis tray

(a) (b) (c)

(a) sieve tray, (b) bubble caps tray dan (c) valve tray (Sumber: Annonimous,2011)

4. Packed Column

Packed column adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi. Adapun

fungsi bahan pengisi ialah untuk memperluas bidang kontak antara kedua fase.

Bahan pengisi yang banyak digunakan antara lain cincin rasching, cincin partisi,

sadelbell, sadel intalox dan cincin pall. Di dalam menara ini, cairan akan mengalir

ke bawah melalui permukaan bawah pengisi, sedangkan gas akan mengalir ke atas

secara arus berlawanan, melalui ruang kosong yang ada diantara bahan pengisi.

Packed column dapat dilihat pada Gambar II.4.

Packed Column (Fatah, 2008)

Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam kolom absorpsi untuk

mencapai kondisi operasi optimal. Faktor-faktor seperti laju alir, temperatur dan

tekanan merupakan kondisi yang berpengaruh terhadap proses absorpsi, dan jika



17/27

20

terdapat gangguan yang menyebabkan faktor tersebut jauh dari nilai yang

diperbolehkan maka dapat mengakibatkan kolom tidak dapat bekerja dengan

optimal atau bahkan kerusakan alat. Pada pengoperasian umumnya kolom

absorpsi didampingi oleh kolom regenerasi yang berfungsi memisahkan zat yang

telah diabsorpsi oleh larutan sehingga larutan dapat digunakan kembali untuk

penyerapan.

2.6. Zat yang akan diserap

1. Karbondioksida (CO2)

Karbondioksida merupakan gas yang tahan api. Gas ini memiliki sifat

tidak berbau, tidak berwarna. Disamping tidak mudah terbakar, CO2 juga dapat

larut dalam air membentuk asam karbonat H2CO3, hidrokarbon dan sebagian besar

cairan organik. Karbondioksida sering digunakan pada bahan bakar aerosol,

pengujian pada suhu rendah, pemadam kebakaran udara inert, pengolahan air

diperkotaan, obat-obatan, gas pelindung pengelasan dan lain-lain

2. Gas Hidrogen sulfide (H2S)

Gas H2S merupakan gas yang sangat berbau dan beracun, karena pada

kadar tertentu gas ini dapat menyebabkan kematian pada makhluk hidup. Gas ini

terkandung dalam bumi, harus dipisahkan terlebih dahulu untuk memudahkan

proses pengerjaan selanjutnya. Pemisahan gas ini bertujuan untuk menghasilkan

sulfur yang berupa serbuk padat yang berwarna kuning dan memiliki bau khas.

Sulfur ini dapat digunakan untuk obat-obatan, bahan kosmetik dan lain-lain

(Athur, K. 1970).



18/27

21

2.7. Larutan Benfield

Larutan benfield merupakan suatu bentuk sistem yang berupa larutan yang

digunakan untuk menyerap dan memisahkan gas-gas impurities seperti H2S dan

CO2. Larutan ini terdiri dari larutan karbonat dan larutan dietanolamin yang mana

dapat menyerap kandungan gas-gas impurities tersebut hingga 98%. Larutan

karbonat bewarna gelap sedangkan larutan dietanolamin bewarna bening

kekuningan. Dalam larutan benfield inilah terjadi proses penyerapan gas.

Kandungan dalam larutan benfield ini dapat dihitung kadarnya melalui suatu

titrasi yang dilakukan. Nilai-nilai dari parameter yang dihitung dalam larutan

benfield ini sangat dipengaruhi oleh temperatur dan Specific gravity (SG)

(Anonynous, 1996).

2.7.1. Analisa Benfield

Unit 30 menerima feed gas dari condensate recovery unit 20. Gas ini

mengandung hidrokarbon berat, karbondioksida, sejumlah kecil hydrogen sulfide

dan mercury. Unit 30 didesain untuk memisahkan elemen-elemen diatas sampai

batas-batas yang telah ditentukan. Hal ini berguna untuk mencegah korosi dan

pembekuan pada unit-unit kilang. Gas yang telah dibersihkan dari merkuri dengan

menggunakan karbon aktif yang mengandung banyak sulfur langsung menuju ke

karbonat absorber, sejumlah CO2 dan H2S dipisahkan pada bagian ini. Hal ini

dilakukan dengan mencuci gas dengan larutan potassium karbonat panas dengan

penambahan dietanolamin sebagai zat yang membantu proses penyerapan didalam

karbonat absorber.



19/27

22

Konsentrasi dari karbonat dan yang dikonversi menjadi bikarbonat

ditetapkan secara titrasi asidimetri, karena dalam kandungan ini masih

mengandung senyawa-senyawa lain, maka diperlukan penetapan terpisah dari

dietanolamin (DEA) dan vanadium sebagai faktor koreksi pada perhitungan nanti.

K2CO3 yang ada dalam larutan akan bereaksi dengan HCl dan membentuk

KHCO3 pada Ph 8.1 (titik akhir phenolphthalein).

Berikut adalah reaksi yang terjadi :

K2CO3 + HCl KHCO3 + KCl

Jika peniteran dilanjutkan sampai Ph 3.8 (titk akhir bromocresol green) akan

membentuk H2CO3

KHCO3 + HCl H2CO3 + KCl

Pembersihan dengan karbonat

Gas yang telah dibersihkan dari merkuri langsung menuju karbonat

absorber, sejumlah CO2 dan H2S dipisahkan pada sistem. Hal ini dilakukan

dengan mencuci gas yang masuk dengan larutan potassium karbonat panas dengan

penambahan DEA dan ammonium metavanadate.

DEA dalam larutan membantu untuk mempercepat reaksi penyerapan atau

bertindak sebagai katalisator, sedangkan ammonium metavadate berfungsi

membentuk lapisan pelindung pada pipa baja untuk mencegah korosi.

Pada saat gas melewati karbonat absorber, kandungan CO2 dikurangi dari

22 % menjadi 1% , sebab syarat kemurnian akhir yang diharapkan adalah kurang

dari 100 ppm CO2 dan H2S ini disebut Benfield Hi-pure sistem.



20/27

23

Penyerapan dan pemisahan CO2 ditentukan oleh beberapa faktor yang

harus diperhatikan setiap saat, yaitu kadar larutan karbonat, temperatur, tekanan

uap dan tekanan parsial, luas permukaan kontak dan vessel dan penggunaan

promotor-promotor. Dalam sistem Benfield, kadar potassium karbonat dalam

range konsentrasi antara 30% - 33% dari persen berat yang akan memberikan

hasil terbaik dalam proses penyerapan.

Dengan meningkatkannya kadar larutan, laju reaksi akan sedikit

berkurang, tetapi ini meningkatkan kapasitas penyerapan, dengan demikian

diperlukan suatu keseimbangan. Untuk memberikan hasil yang terbaik diperlukan

juga larutan DEA dengan range 3 – 4% didalam larutan karbonat sebagai

promotor pembantu dalam proses penyerapan.

Analisa laboratorium secara rutin yang menjadi acuan pabrik adalah sangat

penting untuk pengendalian operasi penyerapan yang baik. Hal-hal yang perlu

diperhatikan sebagia berikut :

1. Berat jenis merupakan penuntun yang penting untuk kandungan potassium

karbonat. Pada konsentrasi antara 30% - 33% berat jenis yang dikoreksi

harus 1.255 – 1.288 pada 100oC.

2. % K2CO3 dan % KHCO3, nilai ini diperoleh dari analisa volumetric

(titrasi). Nilai tersebut penting untuk memperoleh nilai lain yaitu % EQ

K2CO3 dan faktor koreksi (fc).

3. EQ K2CO3, ini penting untuk mengontrol keseimbangan jumlah air

didalam sistem. % EQ ini harus dikontrol pada konsentrasi 30% - 33%

K2CO3. Hal ini penting agar memberikan cukup karbonat dan sirkulasi

untuk memaksimalkan penyerapan CO2.



21/27

24

4. Fraksi konversi (fc), ini berarti fraksi dari pengisian pertama K2CO3 yang

telah dikonversikan menjadi KHCO3 melalui reaksi dengan CO2.

Umumnya lean solution akan membarikan sekitar 40% yang terkonversi,

jadi mempunyai fc sebesar 0.4. Semakin rendah fc maka semakin baik dan

semakin tinggi kemampuan larutan itu untuk menyerap CO2, sebaliknya semakin

tinggi larutan maka semakin tinggi fc larutan maka semakin rendah daya serap

CO2 nya, ini disebut dengan larutan “ Rich Carbonate” atau larutan yang telah

banyak mengandung CO2 dan ini harus diregenerasi (Muslim, A. 1996).

2.7.2. Prinsip Dasar Perolehan Kadar Dalam Larutan Benfield

Prinsip yang digunakan adalah titrasi asam-basa serta penyerapan air

sebagai pelarutnya. Didalam larutan Benfield terkandung karbonat, dimana

karbonat merupakan suatu basa, maka zat peniter digunakan adalah larutan yang

bersifat asam.

Dalam memilih suatu asam untuk digunakan dalam larutan standart,

hendaknya diperhatikan faktor-faktor berikut :

1. Asam itu harus asam kuat, artinya sangat terdisosiasi

2. Asam itu tidak boleh atsiri (mudah menguap)

3. Larutan asam itu harus stabil

4. Garam dari asam itu harus dapat larut

5. Asam itu tidak boleh merupakan pengoksidasi kuat sehingga dapat

merusak senyawa organik yang digunakan sebagai indikator (Anonymous,

1979).



22/27

25

2.7.3. Penyerapan proses

Setelah melewati karbonat absorber, sisa kandungan gas asam hanya 0.4 –

0.5 % saja. Hasil dari kapasitas penyerapan ini dapat dianalisa dari larutan

kekuatan yang dapat dioperasikan (tentunya disesuaikan dengan feed gas rate).

Jika spesifikasi yang diminta tidak tercapai, selidiki hal-hal dibawah ini :

1. Kualitas selama operasi

2. Kualitas larutan

3. Potensi untuk peralatan

4. Kondisi untuk operasi

Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi hasil absorpsi adalah kualitas

larutan. Dalam operasi, larutan ini terdiri dari: lean carbonate, rich carbonate,

larutan promotor, impurities/kontaminan dan bahan yang tidak diinginkan.

Kualitas larutan sangat dipengaruhi oleh susunan komposisi zat-zat diatas,

ini dapat dianalisa dari komposisi larutan karbonat, fraction convert, % DEA

dalam larutan karbonat, pengaruh kontaminasi dan water balance.

2.7.4. Analisa larutan karbonat merinci :

1. % berat K2CO3 dan KHCO3

a. Penentuan % berat K2CO3 dan KHCO3 dianalisa dilaboratorium melalui

titrasi dengan menggunakan asam dan indikator.

b. Kedua analisa ini dipakai sebagai landasan pertama untuk selanjutnya

mencari % eqivalen K2CO3 dan fraction convert (fc). Jadi analisa ini

secara tidak langsung menunjukkan komposisi yang ada dalam lean

carbonate yang dioperasikan.



23/27

26

Spesifikasi :

% berat K2CO3 adalah 18.0 – 21.4 Rendah – perlu regenerasi

Tinggi - absorpsi semakin baik

% berat KHCO3 adalah 15.2 – 19.1 Tinggi - regenerasi kurang baik

2. Specific gravity (SG)

SG merupakan petunjuk penting tentang kandungan K2CO3, jadi dengan

adanya analisa SG ini, secara langsung dapat dimanfaatkan untuk :

a. Mengkoreksi konsentrasi larutan.

b. Pengaturan suhu operasi.

c. Mempertahankan efisiensi kerja pompa karbonat.

Spesifikasi (100oC – 0

oC) 1.235 – 1.300

Perubahan SG berbanding lurus dengan perubahan Eq K2CO3.

3. % Ekivalen K2CO3

Analisa ini menunjukkan seberapa % K2CO3 yang baik yang dikonversikan

dari % KHCO3 maupun yang merupakan % K2CO3.

Gunanya untuk memperoleh data :

a. Penyerapan gas asam yang maksimalkan

b. Tindakan yang dilakukan untuk mencegah larutan yang kemungkinan :

Salting out , penyumbatan, erosi terhadap lapisan vadasi

c. Mengatur keseimbangan H2O dalam sistem.

4. Fraction convert (Fc)

Fc adalah berapa % K2CO3 yang berubah menjadi KHCO3 didalam jumlah

keseluruhan larutan lean carbonate yang dipakai untuk absorpsi.

Perhitungan :



24/27

27

Penggunaan fc

Lean carbonate yang dipompakan untuk absorpsi diasumsikan sebagai %

K2CO3. Tetapi dalam proses, larutan tersebut telah diregenerasi tidak semurni

K2CO3. Jika masih banyak kandungan KHCO3, maka praktis komponen tersebut

tidak berfungsi untuk menyerap lagi. Karena itu diharapkan lean carbonate

mempunyai nilai fc yang kecil, artinya kandungan KHCO3 yang sedikit dalam

lean carbonate. Jadi fc dapat dijadikan standart untuk menentukan mutu dari

regenerasi larutan dalam operasi.

Spesifikasi : 2.5 – 4.0 < 2.5 hati hati salting uot larutan, > 4.0 absorpsi jelek,

tingkatan regenerasi.

5. % DEA dalam karbonat

Walaupun DEA dapat meningkatkan laju penyerapan CO2, penambahan %

DEA lebih tinggi dari di desain, belum tentu berbanding lurus dengan kenaikan

laju penyerapan. Jadi % DEA dalam larutan karbonat, diharapkan seoptimum

mungkin sesuai dengan indikasi performance dari proses unit yang sedang

berlangsung.

Spesifikasi : 2.5 – 4.0 < 2.5 % absorpsi jelek, > 4.0 % tidak ada pengaruh,

sebaliknya pemborosan.

Pengaruh kontaminasi pada proses penyerapan

Adanya kontaminan-kontaminan didalam larutan seperti karat, hidrogen

cair, kotoran, pelumas dan lain- lain akan mengganggu proses absorpsi asam gas

oleh larutan. Salah satu akibat yang dapat timbul adalah foaming.

Kontaminan menurun surface tension dari larutan (yang dimaksud dengan

turunnya surface tension adalah berkurangnya daya molekul larutan untuk



25/27

28

menarik molekul gas disekelilingnya disebabkan konsentrasi molekul larutan

lebih tinggi dibanding konsentrasi molekul gas).

6. Foam height

Dengan metode memberikan gelembung gas melalui contoh larutan selama

2 menit, akan timbul “pembusaan/foam”. Tinggi busa/foam height diukur dalam

satuan cm, pada temperatur 90 – 100oC.

Jika dalam percobaan tinggi busa cukup rendah, kemungkinan terjadinya foaming

relative kecil. Foam height ini diharapkan tidak lebih dari 6 cm/90oC.

Spesifikasi max 6 cm. Lebih kecil = tidak menjadi masalah

Lebih besar = regenerasi jelek

7. Collapse time

Pembusaan yang terjadi dalam analisa foam height diatas, kemudian

dihitung berapa lama waktu penyusutan busa tersebut sampai hilang, dipakai

satuan waktu dalam detik pada temperatur 90 oC. jika waktu yang dipakai lama,

kemudian untuk terjai foaming, lebih besar spesifikasi analisa waktu maksimum

10 detik.

Lebih kecil = tidak berpengaruh, kalau lebih besar = hati-hati foaming.

8. Partikulate Matter

Analisa ini menyatakan berapa banyak kandungan partikel-partikel padat

yang terkandung dalam larutan. Hal ini dapat timbul karena:

a. Kotoran yang terkontaminasi dalam larutan

b. Kemungkinan terjadi Kristal, sebab makin tinggi konsentrasi larutan, cenderung

menaikkan pembentukan Kristal pada suhu proses yang normal.



26/27


27/27

30

Merupakan suatu drum yang berfungsi untuk memisahkan hidrokarbon

cair dan air bebas dari proses feed gas.

6. Carbon beds absorber (D-3 x 07 A/B)

Yaitu suatu drum yang berfungsi untuk memisahakan merkuri (Hg) yang

terdapat dalam jumlah kecil dari feed gas (Anonymous, 1979).

Documents

Chapter II Yusak 9