Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

download Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

of 16

Transcript of Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    1/16

    TUGAS PIK-1A

    JUDUL :

    UDARA DAN PEMANFAATANNYA

    Disusun oleh :

    Reza en!" D#oe$%ae&&

    Fe$'ie Fe($ina

    I'nes)i Anin!ia

    Kana!"a Di Li*ia

    Pa)$i+ia ,ah"uan De*iani

    1./00.23/TK/.1405

    1./03646/TK/.60785

    1./00.22/TK/.14.5

    1./03140/TK/.60.25

    1./008.1/TK/.1..5

    UNIVERSITAS GADJAH MADA

    YOGYAKARTA

      2016

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    2/16

    1. Udara 

    Udara merujuk kepada campuran gas yang terdapat pada permukaan bumi.

    Udara tidak tampak mata, tidak berbau, dan tidak ada rasanya. Kehadiran udarahanya dapat dilihat dari adanya angin yang menggerakan benda. Udara termasuk

    salah satu jenis sumber daya alam karena memiliki banyak fungsi bagi makhluk

    hidup.

    Kandungan elemen senyawa gas dan partikel dalam udara akan berubah-

    ubah dengan ketinggian dari permukaan tanah. Demikian juga massanya, akan

    berkurang seiring dengan ketinggian. Semakin dekat dengan lapisan troposfer,

    maka udara semakin tipis, sehingga melewati batas graitasi bumi, maka udara

    akan hampa sama sekali.

    !pabila makhluk hidup bernapas, kandungan oksigen berkurang, sementara

    kandungan karbon dioksida bertambah. Ketika tumbuhan menjalani sistem

    fotosintesa, oksigen kembali dibebaskan.

    Udara terdiri dari " unsur utama, yaitu udara kering, uap air, dan aerosol.

    Kandungan udara kering adalah #$% &itrogen, '(% )ksigen, (,*"% !rgon,

    (,("% Karbon Dioksida, (,(("% gas-gas lain +&eon, elium, etana, Kripton,

    idrogen, enon, )/on, 0adon. Uap air yang ada pada udara berasal dari

    eaporasi +penguapan pada laut, sungai, danau, dan tempat berair lainnya.!erosol adalah benda berukuran kecil, seperti garam, karbon, sulfat, nitrat,

    kalium, kalsium, serta partikel dari gunung berapi.

    '. enghitung 2olume udara di 3ndonesia

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    3/16

    Diketahui +dari table periodik bahwa4

    5erat atom &' 6 17 g8mol

    5erat atom )' 6 19 g8mol

    Sehingga massa relatie dari udara +r air dapat kita hitung sebagai

    berikut4

    r udara 6 + komposisi &' : + komposisi )'

    r udara 6 #*% &' : '1% )'

    r udara 6 +(,#* ; 17 ; ' : +(,'1 ; 19 ; 'r udara 6 +'',1' : 9,#' g8mol 6 '$,$7 g8mol

    enghitung densitas udara2olume setiap 1 mol gas apapun pada kondisi (

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    4/16

    V = A×hudara

    ¿5.176 .800km2×7,98 km

    ¿41.310 .864km3

    ".

    a. &itrogen

    >i@uid nitrogen berbeda dengan li@uid oksigen, karena nitrogen tidak berwarna.&itrogen tidak memiliki sifat paragmetik seperti hal nya oksigen.

    anfaat nitrogen

    &itrogen dapat digunakan, antara lain 4

    1. Aembuatan ammoniak tetapi bukan dari &' murni tetapi dari udara

    langsung

    '. Bas inert dalam pabrik

    ". Start tip pada pabrik amoniak

    PROSES PEMBUATAN NITROGEN

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    5/16

    1. Ciltrasi

    Aada saat udaradihisap oleh compressor,

    terlebih dahulu udara

    disaring dengan

    menggunakan filter, agar

    kotoran atau gas-gas pengotor dari udara bebas dapat disaring dan tidak terikut

    dalam proses proses selanjutnya.

    =ontoh gas pengotor 4 uap air dan karbondioksida, debu juga bisa menjadi

    /at pengotor pada udara bebas. Eat pengotor ini harus dihilangkan karena dapat

    menyebabkan penyumbatan pada perlatan, tingkat bahaya yang dapat

    ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas batas tertentu dilarang terkandung

    dalam spesifikasi produk akhir.

    '. Kompressi

    !lat yang digunakan yaitu compressor, dimana fungsinya yaitu menaikkan

    tekanan udara bebas yang diserap sampai 17? 1#? Asig.atau sekitar 9 bar.

    ". =ooling Fater

    !ir umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia

     jumlahya dan mudah ditangani. !ir juga mampu menyerap sejumlah besar enegi

    per satuan olume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam

    rentang temperature yang biasanya dialaminya. System penguapan terbuka

    merupakan tipe system pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan

    udara.

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    6/16

    Sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses

    pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada

    sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada

    proses pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana

    temperature yang bisa dicapai yaitu '

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    7/16

    dipindahkan aliran panasnya, dari /at yang memiliki panas lebih tinggi menuju

    daerah yang dingin hingga temperature keduanya sama

    9. Hkspansi

    Udara yang dingin tersebut diekspansikan atau diturunkan pressure nya

    sampai tekanan menjadi #( $( psig hingga udara tersebut cair.

    #. Distilasi

    Aada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas gas yang

    terkandung pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih

    +relatie olatilitas. Dimana nitrogen memiliki titik didih yang lebih tinggi

    dibandingkan dengan gas gas lain yang terkandung dalam udara yaitu -1*?. 5iladipisahkan masing masing gas pada proses aporisasi +destilasi, maka nitrogen

    akan cepat menguap dan menghasilkan produk gas yang siap digunakan.

    Bas nitrogen yang dihasilkan dari proses aporisasi bisa dirubah bentuk menjadi

    li@uid dengan cara dilewatkan pada kolom kolom.

    b. idrogen

    !da beberapa metode pembuatan gas hidrogen yang telah kita kenal.

    &amun semua metode pembuatan tersebut prinsipnya sama, yaitu memisahkan

    hidrogen dari unsur lain dalam senyawanya.

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    8/16

    Iiap-tiap metode memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing.

    Ietapi secara umum parameter yang dapat dipertimbangkan dalam memilih

    metode pembuatan ' adalah biaya, emisi yang dihasilkan, kelaikan secara

    ekonomi, skala produksi dan bahan baku. Sekarang mari kita bahas satu per satu

    metode-metodenya.

    1. Steam Reforming

    Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana direaksikan

    dengan steam +uap air pada suhu tinggi +#((J1(((o= dengan bantuan katalis,

    untuk menghasilkan hidrogen, karbon dioksida +=)' dan karbon monoksida +=).

    Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon monoksida dengan steam, yang

    menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida. Aersamaan reaksi yang terjadi pada

    proses ini adalah4

    =7 : ') -- =) : "'

    =) : ') -- =)' : '

    Bas hidrogen yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan

    karbon dioksida dengan cara penyerapan.

    Saat ini, steam reforming banyak digunakan untuk memproduksi gas

    hidrogen secara komersil di berbagai sektor industri, diantaranya industri pupuk

    dan hidrogen peroksida +')'. !kan tetapi metode produksi seperti ini sangat

    tergantung dari ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas

    =)', sebagai gas efek rumah kaca.

    2. Gasifikasi Biomasa

    http://anekailmu.blogspot.com/2008/09/tidak-dapat-dipungkiri-lagi-bahwa-kita.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2009/01/keracunan-gas-karbon-monoksida-co.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2009/01/rambut-manusia-sebagai-pengganti-pupuk.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2007/04/mengenal-hidrogen-peroksida-h2o2.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2008/09/tidak-dapat-dipungkiri-lagi-bahwa-kita.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2008/09/tidak-dapat-dipungkiri-lagi-bahwa-kita.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2009/01/keracunan-gas-karbon-monoksida-co.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2009/01/rambut-manusia-sebagai-pengganti-pupuk.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2007/04/mengenal-hidrogen-peroksida-h2o2.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2008/09/tidak-dapat-dipungkiri-lagi-bahwa-kita.htmlhttp://anekailmu.blogspot.com/2008/09/tidak-dapat-dipungkiri-lagi-bahwa-kita.html

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    9/16

    etode yang kedua adalah gasifikasi biomasa atau bahan alam seperti

     jerami, limbah padat rumah tangga atau kotoran. Di dalam prosesnya, bahan-

    bahan tadi dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reaktor. Aroses pemanasan

    ini mengakibatkan ikatan molekul dalam senyawa yang ada menjadi terpecah dan

    menghasilkan campuran gas yang terdiri dari hidrogen, karbon monoksida dan

    metana.

    Selanjutnya dengan cara yang sama seperti pada steam reforming, metana

     yang dihasilkan diubah menjadi gas hidrogen.

    Basifikasi biomasa atau bahan organik memiliki beberapa keunggulan,

    antara lain menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida, sumber bahan baku yang

    berlimpah dan terbarukan, bisa diproduksi di hampir seluruh tempat di dunia

    serta biaya produksi yang lebih murah.

    3. Gasifikasi Bat Bara

    Basifikasi batu bara merupakan metode pembuatan gas hidrogen tertua.

    5iaya produksinya hampir dua kali lipat dibandingkan dengan metode steam

    reforming gas alam. Selain itu, cara ini pula menghasilkan emisi gas buang yang

    lebih signifikan. Karena selain =)' juga dihasilkan senyawa sulfur dan karbon

    monoksida.

    elalui cara ini, batu bara pertama-tama dipanaskan pada suhu tinggi

    dalam sebuah reaktor untuk mengubahnya menjadi fasa gas. Selanjutnya, batu

    bara direaksikan dengan steam dan oksigen, yang kemudian menghasilkan gas

    hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida.

    7. E!ektro!isa Air "#2O$

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    10/16

    Hlektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk menguraikan air menjadi

    unsur-unsur pembentuknya, yaitu ' dan )'. Bas hidrogen muncul di kutub

    negatif atau katoda dan oksigen berkumpul di kutub positif atau anoda.

    idrogen yang dihasilkan dari proses electrolisa air berpotensi menghasilkan

    /ero emission, apabila listrik yang digunakan dihasilkan dari generator listrik

    bebas polusi seperti energi angin atau panas matahari.

    7. Bambarkan flow diagram proses produksi senyawa kimia berbasis senyawa

    kimia udaraL

    Indstri Asam Nitrat "#NO3$

    Iahapan pertama pada produksi !sam &itrat adalah tahapan oksidasi

    amoniak dengan udara dibantu dengan katalisator 0hodium !lloy atau Alatinum.

    Aada proses oksidasi tersebut, sudah jelas membutuhkan )ksigen sebagai

    oksidator. )ksidasi tersebut dilakukan pada tekanan rendah terutama pada

    pabrik yang menerapkan sistem dual pressure plant. Iidak hanya sampai disitu,

    udara juga berperan pada proses oksidasi &). 5erikut adalah mekanisme reaksi

    oksidasi yang terjadi.

    7&" : ?)' 7&) : 9')

    '&) : )'  '&)'

    5erikut adalah Clow Diagram Arocess  untuk produksi !sam &itrat

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    11/16

    Indstri P%k Urea

    Aupuk Urea adalah pupuk dengan kadar &itrogen yang tinggi. Salah satu

    bahan baku dalam pembuatan Aupuk Urea adalah =)'. Aemanfaatan =)'  pada

    produksi Aupuk Urea, terdapat pada unit sintesis. Aada unit sintesis reaksi yang

    terjadi adalah sebagai berikut.

    &"+l : =)'+g  &'=))&7+l : M1

    &'=))&7+l &'=)&' : ') M'

    5erikut adalah Clow Diagram Arocess  untuk produksi !sam &itrat

    Gambar 1. Flow Diagram Process Nitric Acid Production

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    12/16

    Indstri Ammonim S!fat

    Aada industri produksi !mmonium Sulfat atau yang lebih dikenal dengan

    pupuk E! juga menggunakan gas =)' sebagai bahan bakunya, yang diperoleh dari

    udara. Bas Karbon Dioksida yang dicampur bersamaan dengan !mmonia 

    Superheater yang telah dipanaskan di boiler pada =arbonation Iower   akan

    membentuk !mmonium =arbonat . 5erikut adalah diagram alir proses produksi

    !mmonium Sulfat

    Gambar 1. Flow Diagram Process Urea Production

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    13/16

    Indstri Amoniak

    5ahan baku sintesa !moniak terdiri dari dua komponen yaitu, &itrogen

    +&' yang diperoleh dari udara dengan komposisi pada umumnya sekitar '(-'1%

    )ksigen dan #*-$(% &itrogen. Dan idrogen +', dapat berasal dari gas alam,

    minyak bakar +=mn seperti >ow Sulfur Cuel )il  +>SC), kokas, dan elektrolisis

    air. Bas alam merupakan bahan baku yang paling banyak digunakan,karena tidak

    diperlukan lagi unit pemisahan udara karena karena hasilnya sudah berupa gas

    sintesis yang memiliki komposisi ' 4 &' 6 "41. &amun karena komposisi idrogen

    di udara sangat sedikit, dan diperlukan unit pemisahan maka untuk 3ndustri

    !moniak, idrogen bukan diperoleh dari udara. eskipun &' tidak diperoleh dari

    Gambar 3. Flow Diagram Process Ammonium Sulfate Production

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    14/16

    K2

    K1

    udara bebas, namun pada pembuatan gas sintesis, diperlukan )ksigen yang

    sumber utamanya berasal dari udara bebas. Dalam pembuatan gas sintesis hanya

    di secondary reformer  yang membutuhkan )ksigen. 0eaksi yang terjadi adalah

    sebagai berikut.

    '' : )' '') : '+?9,$ kcal8mol

    =7 : )' =)' : ') : 1*1,$ kcal8mol

    '=): )' '=)' : '+9#,9 kcal8mol

    Sedangkan, pada unit sintesis atau yang lebih dikenal dengan synthesis loop  akan

    terjadi reaksi sebagai berikut.

    &' : "'  '&" : "*(" kcal8mol

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    15/16

    RE&ERENSI

    https488id.wikipedia.org8wiki8Udara  ,diakses pada tanggal '( Cebruari '(19,

    Aukul '(.(9 F35

    https://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_(element)  ,diakses pada tanggal '(

    Cebruari '(19, Aukul '(.1? F35

    http://www.ptale.com/  , diakses pada tanggal '( Cebruari '(19, Aukul '(.'(

    F35

    http488goldbook.iupac.org8=(1'17.html  ,diakses pada tanggal 1$ Cebruari '(19,

    Aukul 1$.(9 F35

    Gambar 4. Flow Diagram Process Ammonia Production

    https://id.wikipedia.org/wiki/Udarahttps://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_(element)http://www.ptable.com/http://goldbook.iupac.org/C01214.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Udarahttps://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_(element)http://www.ptable.com/http://goldbook.iupac.org/C01214.html

  • 8/17/2019 Tugas 1 Pik-1a Reza Hendy Djoerkaeff Udara Dan Pemanfaatannya

    16/16

    http488energy-indonesia.com8("dge8(1"1((*furyoku.pdf , diakses pada tanggal

    1$ Cebruari '(19, Aukul ''.71 F35

    http488www.uigi.com8air.html  ,diakses pada tanggal 1$ Cebruari '(19, Aukul

    '".7* F35

    https488slamanto.wordpress.com8'(1181'8'#8proses-industri-pembuatan-

    nitrogen8 , diakses pada tanggal '( Cebruari '(19, Aukul '(."( F35

    http488www.airproducts.co.id8products8Bases8supply-options8onsite-gas-

    generation8hydrogen-gas-generation-systems.asp; , diakses pada tanggal '(

    Cebruari '(19, Aukul '(.7? F35

    http://energy-indonesia.com/03dge/0131009furyoku.pdfhttp://www.uigi.com/air.htmlhttps://slamanto.wordpress.com/2011/12/27/proses-industri-pembuatan-nitrogen/https://slamanto.wordpress.com/2011/12/27/proses-industri-pembuatan-nitrogen/http://www.airproducts.co.id/products/Gases/supply-options/onsite-gas-generation/hydrogen-gas-generation-systems.aspxhttp://www.airproducts.co.id/products/Gases/supply-options/onsite-gas-generation/hydrogen-gas-generation-systems.aspxhttp://energy-indonesia.com/03dge/0131009furyoku.pdfhttp://www.uigi.com/air.htmlhttps://slamanto.wordpress.com/2011/12/27/proses-industri-pembuatan-nitrogen/https://slamanto.wordpress.com/2011/12/27/proses-industri-pembuatan-nitrogen/http://www.airproducts.co.id/products/Gases/supply-options/onsite-gas-generation/hydrogen-gas-generation-systems.aspxhttp://www.airproducts.co.id/products/Gases/supply-options/onsite-gas-generation/hydrogen-gas-generation-systems.aspx