PEMISAHAN NITROGEN DAN OKSIGEN DARI UDARA BEBAS (DRY AIR) MENGGUNAKAN METODE CRYOGENICA. PENDAHULUANUdara bebas pada umumnya berupa campuran gas bersifat homogen, tak berbau dan tak berwarna. Tidak hanya ada kandungan oksigen yang mendominan (digunakan sebagai system respirasi), tetapi udara bebas secara keseluruhan mengandung 78,08 % nitrogen, 20,95 % oksigen, 0,93 % argon dan 0,04 % gas lainnya seperti karbondioksida, neon, helium, metana, hidrogen dan krypton. Nitrogen adalah unsur yang sukar bereaksi dengan unsur unsur yang lain (kecual ada kondisi khusus yang dianjurkan). (semua dalam fase gas terbentuk dalam suhu 850C)

Gambar 1. Kandungan unsur unsur keseluruhan dalam udara bebas (dry air)Apa proses yang digunakan untuk mendapatkan liquid nitrogen (pure product) dan liquid oksigen (pure product)?Proses yang digunakan untuk memisahkan antara nitrogen dengan oksigen berdasarkan beda titik didihnya digunakan distilasi cryogenic. Metode distilasi kriogenik dilakukan dengan menurunkan temperatur hingga mencapai temperatur yang sangat rendah. Prinsip metode ini adalah adanya kesetimbangan uap dan cair, sehingga untuk memisahkannya, udara harus dicairkan terlebih dahulu. Proses proses yang terlibat dalam metode cryogenic ini adalah proses kompresi, refrigerasi, liquiding, dan distilasi.Kompresi umumnya dilakukan hingga tekanan 90 psig atau 6 bar. Udara terkompresi tersebut kemudian didinginkan hingga mendekati temperatur ruangan. Pendinginan ini dilakukan dengan menggunakan alat penukar kalor atau dapat juga menggunakan alat dengan sistem refrigerasi. Pendinginan dapat menambah efisiensi dari proses penyingkiran pengotor. Uap air pada udara akan mengembun ketika udara dilewatkan pada kompresor dan terpisah dari udara itu sendiri.Uap air dan karbondioksida harus disingkirkan karena pada temperatur yang sangat rendah, uap air dan karbondioksida akan membeku dan terdeposit pada permukaan alat pemroses. Cara untuk menghilangkan senyawa senyawa ini adalah menggunakan alat molecular sieve unit yang dirancang untuk mengadsorb tidak hanya uap air melainkan juga pengotor lain seperti hidrokarbon yang sering ditemukan pada udara di sekitar lingkungan industri. Setelah melewati tahap penyingkiran pengotor, udara kemudian memasuki alat penukar kalor yang akan membawa udara pada keadaan temperatur kriogenik (kira kira - 185C). Proses pendinginan ini menghasilkan produk dingin dan sisa gas. Sisa gas ini kemudian dinaikkan lagi temperaturnya. Untuk mencapai temperatur kriogenik, pendinginan dilakukan dengan proses refrigerasi yang mencakup proses ekspansi.Setelah berada pada temperatur yang sangat rendah, proses distilasi dapat dilakukan. Proses distilasi melibatkan proses penguapan, kemudian pencairan kembali dan memanfaatkan perbedaan titik didih tiap komponen penyusunnya.

Gambar 2. Cryogenic process to separate N2 from free dry air B. KEGUNAAN NITROGEN DAN OKSIGEN BAGI INDUSTRITabel 1. Used nitrogen and oxygen in industriesNITROGENOKSIGEN

Industri pupuk: unsur aditifIndustri pengolahan limbah: system respirasi bakteri aerob dalam kolam aerasi (proses lumpur aktif)

Industri proses: refrigerant agent (unit pendinginan)Bahan pengisi respirator tube

Bahan pengisi ban (pengganti udara bebas)

Industri pangan: proses packaging produk (menghindari adanya perkembangbiakan mikroorganisme)

C. PROSES KOMPLEKS DALAM SISTEM CRYOGENIC

Gambar 3. Proses proses yang terlibat dalam metode pemisahan secara cryogenic