air separation unit (asu) air separation plant (asp)
DESCRIPTION
AIR SEPARATION UNIT (ASU) AIR SEPARATION PLANT (ASP). Disampaikan sebagai : Materi Training Penyegaran Operator PT PUPUK KALIMANTAN TIMUR Tbk. BONTANG, JUNI 200 7. PENDAHULUAN. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
33
PENDAHULUANPENDAHULUAN
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)
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
44
PENDAHULUANPENDAHULUAN
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
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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.
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
66
PENDAHULUANPENDAHULUAN
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 :
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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.
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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.
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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.
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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
04/21/2304/21/23 Perbandingan ASU dan PSA N2 Perbandingan ASU dan PSA N2 GeneratorGenerator
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