394
Tabel 1: Sifat-sifat fisis nitrogen
Molecular Formula : N
2
Molecular Weight : 28.01
Boiling Point 1 atm : -320.5°F -195.8°C, 77
o
K Freezing Point 1 atm
: -346.0°F -210.0°C, 63
o
K Critical Temperature
: -232.5°F -146.9°C Critical Pressure
: 492.3 psia 33.5 atm Density, Liquid BP, 1 atm
: 50.45 lbscf Density, Gas 68°F 20°C, 1 atm
: 0.0725 lbscf SG, Gas air=1 68°F 20°C, 1 atm
: 0.967 SG, Liquid water=1 68°F 20°C, 1 atm
: 0.808 Specific Volume 68°F 20°C, 1 atm
: 13.80 scflb Latent Heat of Vaporization
: 2399 BTUlb mole Expansion Ratio, Liquid to Gas, BP to 68°F 20°C
: 1 to 694
395
Tabel 2: Sifat-sifat fisis oksigen
Molecular Formula : O
2
Molecular Weight : 31.999
Boiling Point 1 atm : -297.4°F -183.0°C, 90
o
K Freezing Point 1 atm
: -361.9°F -218.8°C, 54
o
K Critical Temperature
: -181.8°F -118.4°C Critical Pressure
: 729.1 psia 49.6 atm Density, Liquid BP, 1 atm
: 71.23 lbscf Density, Gas 68°F 20°C, 1 atm
: 0.0831 lbscf SG, Gas air=1 68°F 20°C, 1 atm
: 1.11 SG, Liquid water=1 68°F 20°C, 1 atm
: 1.14 Specific Volume 68°F 20°C, 1 atm
: 12.08 scflb Latent Heat of Vaporization
: 2934 BTUlb mole Expansion Ratio, Liquid to Gas, BP to 68°F 20°C
: 1 to 860 Solubility in Water 77°F 25°C, 1 atm
: 3.16 by volume
396
2.2. Sifat-sifat termodinamis
Panas juga merupakan salah satu bentuk energi, dan perubahan bentuk akibat panas akan sama dengan yang diakibatkan oleh kerja. Karena dalam termodinamika sulit
untuk memperoleh nilai absolut energi, maka sering dinyatakan sebagai perbedaan keadaan awal dan akhir sistem. Besarnya panas yang terkandung di dalam suatu zat
sangat tergantung pada kondisi suhu dan tekanan dimana ia berada. Panas yang terkandung untuk setiap satuan masa zat pada kondisi tertentu dinyatakan sebagai
enthalpy, sedangkan besarnya enthalphy untuk setiap perubahan suhu dinyatakan sebagai entropi. Seperti yang terlihat dalam gambar 1 sd 2 masing-masing
menunjukkan hubungan antara suhu dan entropy serta besaran-besaran lain untuk nitrogen dan oksigen. Sedangkan gambar 3 menunjukkan hubungan antara
konsentrasi dan enthalpy campuran nitrogen-oksigen. Dengan mengetahui perubahan enthalpu ataupun entropy dapat digunakan untuk menentukan besarnya bentuk energi
lain di dalam proses penangan nitrognen maupun oksigen.
397
Gambar 1: Diagram Suhu-Entropy T-S Nitrogen
Perubahan enthalpy maupun entropy juga dapat akibatkan oleh adanya perubahan fase bentuk padat ke cair, cair ke gas, dan sebaliknya meskipun tanpa mengalami
perubahan suhu. Perubahan panas sepertri ini dikenal sebagai panas laten peleburan, penguapan, pengembunan, atau pembekuan.
398
Gambar 2: Diagram Suhu-Entropy T-S Oksigen
Melalui condenser, gas nitrogen ataupun oksigen dapat diembunkan pada suhu tetap maupun tekanan tetap, demikian juga pada proses penguapannya. Besarnya
399 perubahan enthalpy maupun entropy dari keadaan awal ke keadaan akhir proses dapat
ditentukan dengan menggunakan gambar 1 sd 3.
Beberapa proses termodinamika yang dialami dalam penangan maupun penggunaan gas seperti nitrogen dan oksigen kemungkinannya adalah proses kompresi, ekspansi,
condensasi, atau evaporasi. Di dalam proses-proses tersebut ada kalanya salah satu kondisi dipertahankan, misalnya suhu konstan, tekanan konstan, entropy konstan, atau
enthalpy konstan.
Gambar 3: Diagram Consentrasi-Enthalpy C-H Campuran Oksigen-Nitrogen
3. FAKTOR KOMPRESIBILITAS
Mudah tidaknya suatu fluida dialirkan sangat tergantung pada viskositas dan densitas, namun di dalam menentukan seberapa besar laju alir gas tidak seperti halnya fluida cair
yang secara fisik volumenya tidak dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Gas adalah fluida kompresibel, artinya kondisi suhu dan tekanannya mempengaruhi besarnya
volume. Untuk menentukan besarnya volume yang sebenarnya harus
400 mempertimbangkan faktor kompresibilitas yaitu faktor pengali untuk mengoreksi
volume gas.
Besarnya faktor kompresibilitas sangat tergantung pada kondisi kritis dan kondisi sebenarnya, dalam hal ini suhu dan tekanan. Untuk gas tertentu seperti nitrogen dan
oksigen yang telah diketahui kondisi kritisnya, maka berdasarkan kondisi suhu dan tekanan yang sebenarnya kondisi operasi faktor kompresibilitasnya dapat ditentukan
secara mudah dengan menggunakan tabel 3 dan 4.
Tabel 3: Faktor Kompresibilitas Nitrogen
Tabel 4: Faktor Kompresibilitas Oksigen
401
4. PENGGUNAAN NITROGEN
Nitrogen mempunyai kegunaan yang sangat luas di dalam pemakaiannya secara komersial maupun teknis. Sebagai gas ia banyak digunakan untuk keperluan-keperluan
seperti berikut:
a. Pengadukan larutan pencuci film berwarna pada photo graphic processing b. Reaktan atau bahan baku dalam pembuatan pupuk
c. Penyelimutan liquida yang peka terhadap oksigen d. Sebagai carrier media pemadam kebakaran
e. Penekan ban pesawat terbang f. Sebagai bahan dasar untuk industri kimia
g. Untuk pengusiran gas purging h. Dsb.
Sebagai cairan ia banyak digunakan untuk keperluan-keperluan seperti berikut: a. Refrigerant
b. Pendinginan peralatan elektronik c. Penyerbukan plastik plastic pulverizing
d. Penyerbukan bahan makanan e. Pengawetan bahan makanan
f. Penstabilan dan pengerasan metal g. Dsb.
402 Dewasa ini penggunaan nitrogen secara besar-besaran banyak dijumpai dalam industri
pupuk dan industri gas. Penggunaan lainnya yang cukup populer adalah sebagai refrigerant untuk pencairan gas alam. Seperti yang terlihat dalam gambar 4 dan 5
menunjukkan skema proses pencairan gas dan proses pemurnian gas dengan menggunakan nitrogen.
Dalam gambar 4 menunjukkan salah satu proses pencairan gas alam dengan menggunakan nitrogen sebagai bahan refrigerant. Nitrogen yang ditekan oleh
kompresor sebagian besar akan mencair dan setelah dilewatkan melalui intercooler diharapkan nitrogen akan mencair sempurna. Dari intercooler, nitrogen disirkulasikan
kembali dan selanjutnya dengan bantuan expander nitrogen diekspansikan dan berubah fasenya menjadi uap. Selama penguapannya ia membutuhkan panas, dan
panas diambil dari gas alam metane setelah dilewatkan melalui exchanger B. Gas alam yang kehilangan sebagian besar panasnya akan turun suhunya dan mencair,
yang selanjutnya ditampung di dalam K.O. drum. Dengan demikian gas alam cair siap untuk disimpan di dalam tangki penimbunan atau dikapalkan langsung.
Sebagian gas alam cair yang tertampung di dalam knock out drum dikembalikan melalui expander valve untuk membantu pendinginan awal.
