a. Pembahasan Proses Removal Gas CO
2
dengan DEA
Hasil simulasi proses removal gas CO
2
oleh larutan DEA yang paling efisien adalah pada rancangan proses dengan jumlah stage 17 dalam kolom
absorber yang dapat mencapai efisiensi sebesar 99,54. Jumlah massa CO
2
yang dapat dikembalikan ke dalam proses, yaitu 27.856 kmoljam dari CO
2
input gas
ikutan 33.762 kmoljam. Jumlah kelebihan material selama proses removal gas CO
2
berlangsung, yaitu sebesar 173 kmoljam dari total material input 205.000 kmoljam, seperti ditunjukkan pada Lampiran A4. Hasil simulasi proses removal
gas CO
2
dengan larutan DEA sebagai absorbent menunjukkan tingkat efisiensi removal
gas CO
2
yang semakin besar secara signifikan, sesuai dengan peningkatan jumlah stage, yaitu dari stage 7 hingga 17 pada kolom absorber,
seperti ditunjukkan pada Gambar 29. Kelebihan dari DEA adalah memiliki kemampuan penyerapan CO
2
yang lebih efisien pada jumlah stage yang semakin besar di dalam kolom absorber. Hal
ini disebabkan oleh laju sirkulasi, tekanan uap dan panas reaksi yang lebih rendah, jika dibandingkan dengan larutan amin lainnya, khususnya MEA. Hal ini
didasarkan atas hasil identifikasi Arnold dan Stewart 1999, dan Kidnay dan Parrish 2006, yang menyatakan bahwa laju sirkulasi dari larutan DEA lebih
sedikit dibandingkan sistem MEA. Tekanan uapnya yang hanya 130 kali MEA, membuat resiko kehilangan amin ini hanya ¼ - ½ lbMscf, dan panas yang
dibutuhkan untuk meregenerasi DEA sebesar Btulb atau 25 dari MEA. Berdasarkan laju sirkulasi, tekanan uap dan panas reaksi yang lebih rendah dari
larutan DEA, maka reclaimer tidak diperlukan dalam sistem DEA, karena larutan amin tersebut bisa diregenasi kembali.
Kondisi serupa dihasilkan Aliabad dan Mirzaei 2009, yang menunjukkan adanya perbedaan kemampuan efisiensi removal gas CO
2
antara larutan DEA dan MDEA, yaitu pada jumlah stage yang kecil, tingkat efisiensi DEA lebih rendah
jika dibandingkan dengan MDEA, namun pada jumlah stage yang semakin besar, tingkat efisiensi DEA lebih tinggi jika dibandingkan dengan MDEA. Hasil
simulasi Aliabad dan Mirzaei 2009 menunjukkan pula bahwa temperatur maksimum untuk MDEA adalah lebih kecil jika dibandingkan dengan DEA. Hal
ini disebabkan reaksi absorpsi dari MDEA berlangsung dalam keadaan reaksi eksotermal dan hanya memiliki panas reaksi yang kecil. Perbandingan antara
profil komposisi tekanan uap CO
2
dan H
2
S di dalam absorber menunjukkan pula bahwa absorpsi CO
2
untuk MDEA lebih kecil jika dibandingkan dengan DEA. Tingkat efisiensi proses removal gas CO
2
yang tinggi oleh DEA, disebabkan larutan amin tersebut tidak membentuk garam stabil selama proses
berlangsung, akan tetapi justru terjadi kelebihan material proses yang cukup besar pada jumlah stage 17 dalam absorber. Hal ini disebabkan DEA tidak terlalu
reaktif terhadap gas CO
2
jika dibandingkan dengan larutan amin MEA, sehingga menyebabkan terjadinya kelebihan material selama proses berlangsung.
Kondisi tersebut di atas sesuai dengan hasil identifikasi Maddox 1982, Arnold dan Stewart 1999, dan Kidnay dan Parrish 2006, yang menyatakan
bahwa berat molekul BM DEA adalah 105, dibandingkan dengan 61 untuk MEA. Hal ini menunjukkan bahwa untuk memisahkan jumlah gas CO
2
yang sama dengan MEA, dibutuhkan DEA sebesar 1,7 lb sementara MEA cukup 1 lb.
Jumlah volume DEA yang bisa dilarutkan ke dalam air lebih besar, yaitu hingga 35 karena tidak korosif, jika dibandingkan dengan MEA cukup 20.
Beban berat untuk sistem DEA sekitar 0,65 per mol, lebih besar jika dibandingkan dengan 0,4 per mol dari MEA. Berdasarkan kondisi tersebut di atas, maka
dibutuhkan tambahan volume yang baru dari larutan DEA dan air yang lebih besar selama proses removal gas CO
2
berlangsung. Hal ini dimaksudkan untuk lebih banyak menangkap gas CO
2
di dalam kolom absorber, sekaligus bertujuan untuk mengurangi beban berat yang lebih besar dari DEA selama proses berlangsung.
Hal tersebut diperkuat oleh hasil pengamatan Arnold dan Stewart 1999, yang menyatakan bahwa waktu tinggal atau kontak yang kurang dari 2 detik di
absorber tray menyebabkan larutan DEA tidak terlalu bereaksi dengan gas CO
2
, sehingga CO
2
dapat terbawa ke pembuangan gas murni. Faktor inilah yang menyebabkan terjadinya kelebihan material DEA selama proses berlangsung.
Menurut Aliabadi et al. 2009, perbandingan tingkat absorpsi CO
2
antara campuran MDEA 34 : DEA 11, jika dibandingkan dengan campuran MDEA
34 : MEA 11 pada variasi jumlah stage 1 hingga 20 di dalam absorber,
menunjukkan tingkat penyerapan gas CO
2
yang lebih tinggi pada campuran MDEA : DEA, yaitu menghasilkan CO
2
pada output absorber sebesar 1,4×10
- 3
mole, jika dibandingkan 2,7 ×10
-7
mole pada campuran MDEA : MEA. Berdasarkan hasil analisis Choy 1978 maka dapat diketahui mekanisme
reaksi yang terjadi antara larutan amin DEA dengan gas CO
2
di dalam kolom absorber.
Hasil reaksi tersebut dapat menghasilkan DEA karbamat seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
DEA karbamat di dalam kolom stripper dalam suatu reaksi yang reversibel dapat menghasilkan 3-2-hydroxylethyl-2-oxazolidone HEOD dan H
2
O, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
DEA Karbamat dan DEA selanjutnya di dalam kolom stripper dapat bereaksi dalam suatu reaksi yang ireversibel. Hasil reaksi tersebut selanjutnya
dapat menghasilkan garam N,N,N’-tris2-hydroxyethyl-ethylenediamine atau disebut juga dengan THEED, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
THEED tersebut selanjutnya di dalam kolom stripper dalam suatu reaksi yang ireversibel dapat menghasilkan N,N’-bis 2-hydroxyethyl piperazine atau
disebut juga dengan BHEP, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
Reaksi antara DEA karbamat di dalam kolom stripper selanjutnya dapat menghasilkan THEED karbamat, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
THEED karbamat di dalam stripper dalam suatu reaksi yang irreversibel dapat pula menghasilkan garam BHEP, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
Menurut hasil analisis Choy 1978, keempat garam inilah, yaitu HEOD, THEED, BHEP dan THEED karbamat merupakan garam yang stabil dan dapat
menyebabkan peningkatan laju sirkulasi. Konsumsi energi sistem akan semakin besar akibat kerak yang terbentuk pada jalur perpipaan. Garam-garam tersebut
dapat pula menurunkan kinerja dan reaktivitas larutan amin akibat waktu kontak yang sedikit dengan gas CO
2
, meningkatkan potensi korosi pada peralatan proses unit amin dan menyebabkan terbentuknya busa selama proses berlangsung.
Berdasarkan hasil pembahasan tersebut di atas, maka dapat diketahui bahwa penggunaan larutan amin DEA dalam proses removal gas CO
2
, menunjukkan tingkat efisiensi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan larutan
amin lainnya. Hal ini disebabkan oleh laju sirkulasi, tekanan uap, dan panas reaksi yang lebih rendah dari larutan DEA. Berdasarkan sifat larutan DEA yang tidak
terlalu korosif, dan mudah untuk diregenarasi kembali, maka hal itu dapat meningkatkan kemampuan efisiensi larutan DEA yang lebih baik dalam proses
removal gas CO
2
, khususnya pada jumlah stage yang semakin besar di dalam kolom absorber.
b. Pembahasan Proses Removal Gas CO
Kategori