Cara Mendapatkan Oksigen Cair, Nitrogen Cair, dan Argon Cair dari Udara Bebas

Nitrogen, Oksigen, dan Argon yang akan digunakan untuk proses produksi diperoleh dari udara bebas. Seperti kita ketahui bahwa kandungan Nitrogen di alam bebas sebanyak 78,08%, Oksigen sebanyak 20,95%, Argon 0,93%, dan lain-lain 0,04%. Gas-gas tersebut kemudian mendapatkan beberapa perlakuan sehingga nantinya terjadi peubahan fase dari gas menjadi liquid.

Adapun perlakuan yang diberikan terhadap perubahan fase tersebut antara lain perlakuan panas (heat exchanger), pendinginan, kompresi, separasi, dan ekspansi. Untuk lebih detailnya akan dibahas pada paragraph selanjutnya.

Udara diserap dengan menggunakan Air Filter (F-10), tujuannya untuk menyaring udara dari debu maupun pengotor lainnya. Untuk menguapkan udara basah yang menghalangi udara yang akan masuk menuju air filter , maka digunakan udara panas yang berasal dari discharge kompresor. Udara dari discharge air filter, kemudian menuju Air Compressor (CP-11). Air Compressor ini digerakkan oleh Steam Turbin (ST-18), sehingga udara tersebut terkompresi yang mengakibatkan terjadinya perubahan tekanan. Seiring kenaikan tekanan, maka temperaturnya juga akan naik. Udara yang keluar dari Air Compressor kemudian dimasukkan ke dalam Direct Cooler (C-13). Hal ini dimaksudkan untuk mendinginkan udara panas, dengan pendingin air laut. Setelah udara didinginkan pada  Direct Cooler, kemudian udara tersebut dimasukkan ke dalam Molecullar Sieve Absorber (D-16A/B) yang berfungsi untuk mengikat Carbon dioksida (CO2), Air (H2O), dan Hidrokarbon (CH4-C4H8). Pada Molecullar Sieve Absorber juga terjadi penurunan temperatur.

Selain itu gas dari Molecullar Sieve Absorber di by pass menuju Booster compressor (CP-12) sehingga tekanannya naik. Seiring tekanannya naik, temperaturnya juga naik, kemudian udara didinginkan lagi dengan menggunakan cold water, setelah itu baru dimasukkan ke dalam Main Exchanger (HE-21) dan dilanjutkan menuju LO Evaporizer (HE-38) sehingga temperaturnya turun. Setelah itu dilanjutkan kembali menuju LO Heater (HE-37) untuk didinginkan kembali menuju Cold Box.

Udara yang berasal dari Main Exchanger (HE-21) dengan tekanan 6 bar kemudian dimasukkan ke dalam HP Column (C-25), selain itu yang masuk ke dalam HP Column ada yang berasal dari LO Vaporizer (HE-38) dan LO Heater (HE-37) dengan tekanan 12 bar.

Di dalam HP Column terjadi destilasi fase gas dan cair, dengan adanya perbedaan titik didih maka gas akan berada di atas HP Column, dimana gas tersebut mengandumg banyak Nitrogen (N₂) akan tetapi sedikit liquid (poor liquid), kemudian pada bagian tengah mengandung campuran antara Oksigen (O₂), Nitrogen (N₂), dan Argon (Ar) atau Intermediate Liquid (IL), sedangkan pada bagian bawah banyak terdapat Liquid Oksigen (LO) atau Rich Liquid (RL).

Gas yang berada pada bagian atas HP Column, kemudian di masukkan ke dalam Main Condenser/Reboiler (RB-31) sehingga didapatkan liquid Oksigen (O₂) dan gas Nitrogen (N₂), lalu liquid Oksigen (O₂) di umpankan ke dalam HP Column, sedangkan gas Nitrogen (N₂) didinginkan pada PL Subcooler (HE-36) sampai gas tersebut berubah fase menjadi liquid, sehingga didapatkan  Liquid Nitogen Product.               

Karena kebutuhan dari Nitrogen (N₂) tersebut tidak terlalu banyak, maka ada sebagian Liquid Nitrogen tersebut yang di umpankan ke dalam LP Column (C-30) sebagai pendingin. Gas yang berada pada bagian tengah HP Column, dimana gas tersebut mengandung campuran antara Oksigen (O₂), Nitrogen (N₂) dan Argon (Ar) atau Intermediate Liquid (IL) lalu di umpankan ke dalam LP Column untuk di destilasi.

Di dalam LP Column (C-30) terjadi destilasi gas dan cair,dengan adanya perbedaan titik didih maka gas akan berada di atas LP Column, dimna gas tersebut mengandung banyak Nitrogen (N₂), pada bagian tengah banyak terdapat Oksigen (O₂) dan Argon (Ar), sedangkan pada bagian bawah mengandung banyak Liquid Oksigen.

Gas nitrogen (N₂) yang berada pada bagian atas LP Column selanjutnya digunakan sebagai pendingin pada RL/RP subcooler (HE-26/36) dan Main Exchanger (HE-21), sedangkan pada bagian tengah LP Column yang mengandung banyak Oksigen (O₂) dan Argon (Ar) kemudian dimasukkan ke dalam Crude Argon  Column (C-29) untuk didestilasi kembali.

Dalam Crude Argon Column (C-29) didapat Gas Argon (CGAR) dan Liquid Oksigen (O₂). Dimana untuk liquid Oksigen (O₂) diumpankan kembali ke dalam LP Column, sedangkan Gas Argon (CGAR) dimasukkan ke dalam Pure Argon Column (C-294) untuk didestilasi kembali, sehingga didapat banyak Gas Argon (Ar) sedikit gas Nitrogen (N₂) dan Liquid Oksigen (O₂), kemudian gas tersebut dimasukkan ke dalam Argon Condenser (RB-28) untuk mendapatkan Gas Argon (Ar) sedikit Gas Nitrogen, sedangkan Liquid Oksigen diumpankan kembali ke dalam LP Column, lalu Gas Argon (Ar) sedikit gas Nitrogen tersebut dimasukkan ke dalam N₂ Rejection Column (C-292).

Di dalam N₂ Rejection Column (C-292) gas tersebut didestilisasi, lalu gas tersebut dimasukkan ke dalam N₂ Rejection Column Condenser (HE-282) sehinggga didapat liquid Argon dan Gas Nitrogen, yang kemudian Gas Nitrogen dibuang dibuang ke udara bebas sedangkan Liquid Argon ditampung sebagai Liquid Argon Product.

Kembali pada sebelumnya didalam LP Column, pada bagian bawah mengandung banyak Liquid Oksigen (O₂), kemudian dipompa ke dalam LO Heater (HE-37) yang digunakan sebagai pendingin, lalu Liquid Oksigen (O₂) dimasukkam ke dalam LO Vaporiizer (HE-38) sebagai pendingin juga, kemudian Liquid Oksigen (O₂) tersebut sebagian besar dimasukkan ke dalam LO Subcooler (HE-33) dan sebagian yang lain digunakan sebagai pendingin pada Main Exchanger (HE-21). Liquid Oksigen (O₂) tersebut yang dimasukkan ke dalam LO Subcooler (HE-33) kemudian digunakan sebagai Liquid Oksigen Product.

 

Gambar 3.2 Diagram Alir sistem ASU di BOC Gases

 source : PT Linde Group