Kolom Pemisah -part 1

Kita telah mempelajari proses yang terjadi pada Acid Gas Removal Unit (AGRU) pada artikel sebelumnya. Fenomena yang terjadi pada proses AGRU meliputi absorbsi dan juga regenerasi yang telah kita bahas merupakan salah satu dari banyak cara pemisahan gas. Hal ini sebagai gambaran bahwa banyak cara dalam proses pemisahan gas.

Dalam tabel dibawah, disajikan beberapa alternatif cara pemisahan gas khususnya CO2 dari campuran gas

Pemisahan gas CO2 dengan menggunakan amine masuk ke dalam kategori chemical absorption. 

Selain itu, kita dapat mengetahui dari tabel tersebut, jenis pemisahan gas dengan menggunakan mekanisme yang lain dari yang pernah kita bahas sebelumnya, misalkan dengan menggunakan media membrane.

Siklus proses AGRU telah kita bahas sebelumnya. Namun, hal itu masih belum cukup untuk menjelaskan peristiwa apa yang terjadi di dalamnya. Bagaimana sebuah kolom didesain untuk bisa menjalankan tugasnya dalam memisahkan gas dan menghasilkan produk sesuai dengan yang kita kehendaki, terutama berkaitan dengan kualitas produk yang kita inginkan. Misalkan, dalam kasus AGRU, untuk dapat menghasilkan produk treated gas dengan konsentrasi dibawah 50 ppm H2S dari umpan yang mengandung 1-2% mol H2S. 

Tentu kita bertanya, bagaimana cara kita men-develop perpindahan massa H2S dari gas ke larutan amine untuk mendapatkan treated gas dengan kualitas sesuai dengan yang kita inginkan, dimana konsentrasi H2S pada gas umpan terkadang berubah-ubah. Hal ini akan berpengaruh terhadap tindakan yang harus kita lakukan untuk merespon hal tersebut.

Selain yang telah disebutkan diatas, alasan mengapa kita harus mempelajari kolom pemisah erat hubungannya dengan segi pengoperasian. Terutama yang berkaitan dengan timbulnya gejala-gejala yang tidak kita kehendaki dalam segi operasi. Misalkan, hilangnya pelarut (loss of solvent), peristiwa pembentukan busa (foaming), peristiwa keabnormalan kolom, seperti perbedaan tekanan atas dan bawah kolom (dP) yang terlalu tinggi. Hal ini bisa mengakibatkan proses tidak bisa berjalan dengan sempurna. Sehingga menyebabkan, kita tidak bisa mendapatkan produk yang kita inginkan.

Pemisahan yang terjadi pada sebuah kolom fraksinasi bisa terjadi atas dua sebab yang berbeda :

1. Distillation, jika pemisahan didasarkan atas perbedaan titik didih, misalkan kasus pada penyulingan minyak bumi
2. Pemisahan tidak didasarkan atas perbedaan titik didih.  Disebut Absorpsion, jika dengan menggunakan suatu pelarut tertentu untuk mengekstrak komponen tertentu dari campuran, atau Stripping, dengan mengandalkan tekanan parsial sebuah gas pembawa, dua jenis peristiwa ini kita dapatkan dalam kasus AGRU, yakni masing-masing terjadi pada kolom absorbsi dan regenerasi.

Perbedaan mekanisme ini akan sangat berpengaruh terhadap desain kolom dan juga cara pengoperasian sebuah unit   

Mari kita lihat gambar kolom berikut :

Diatas adalah sebuah tipikal gambar skematik sebuah kolom pemisah. Kolom ini berfungsi untuk memisahkan campuran fluida (mixture) menjadi beberapa kelompok, tergantung dari jumlah produk yang kita inginkan. Pada contoh diatas, kita hanya mendapatkan dua outlet produk, overhead product dan bottom product. Tentu saja, kita bisa membagi lagi salah satu produk yang dihasilkan dari contoh diatas jika memungkinkan, hal ini biasa dilakukan pada LPG recovery di LNG plant, dengan menyusun beberapa kolom fraksinasi secara seri menjadi sebuah train. Pada kasus yang lain, misalkan pemisahan minyak bumi, kita akan mendapatkan banyak sekali outlet produk. 

LPG recovery in LNG Plant 

Merujuk kembali pada diagram skematis fraksinasi, kita bisa melihat umpan (feed) yang dimasukkan ke dalam kolom. Umpan tersebut biasanya terdiri atas dua fase, cair dan uap. Dalam kolom, uap dari umpan akan naik ke atas kolom melewati rectifiying section. Setelah itu, uap tersebut akan didinginkan dengan condenser. Cairan yang terbentuk dari uap yang didinginkan tadi masuk ke dalam reflux drum, dimana cairan kondensasi tadi akan diumpankan lagi ke dalam kolom sebagai reflux dan sebagian diarahkan keluar kolom sebagai overhead product. Reflux tersebut secara otomatis akan kontak secara countercurrent dengan uap yang naik ke atas dari bawah kolom. 

Ada kalanya uap yang tidak terkondensasi di reflux drum, dikirim keluar dari sistem. Sistem ini disebut sebagai partial reflux, yang menghasilkan dua produk pada overhead kolom, sedangkan pada contoh skematik diatas merupakan full reflux. 

Umpan yang berbentuk cairan, akan menuju kebawah kolom melewati stripping section. Pada akhirnya ia akan ditampung sementara di dalam reboiler sebelum menuju ke bawah kolom dan keluar sebagai bottom product. Didalam reboiler, cairan tersebut dipanaskan dan sebagian membentuk uap yang akan naik ke atas kolom. Uap tersebut akan kontak secara countercurrent dengan cairan yang jatuh ke bawah kolom.

Apa pengaruh reboiler dan condenser terhadap hasil produk yang dihasilkan? Mutlaklah kedua alat tersebut diperlukan dalam proses pemisahan? Sebagaimana kita tahu, alat tersebut menghabiskan banyak energi ketika dijalankan?

Apakah yang terdapat dalam rectifying/stripping section? Peristiwa apakah yang melatarbelangi penyebutan rectifying section dan stripping section pada sebuah kolom pemisah? Fenomena apa yang terjadi pada section yang dimaksud sehingga harus dibedakan?   

Jawaban akan kita kupas minggu depan.