Emisi Udara di Kilang Minyak Bumi

Kilang minyak bumi sangat kompleks tetapi merupakan operasi proses unit terintegrasi yang menghasilkan bermacam-macam produk dari campuran umpan yang bervariasi. Dalam proses tersebut mereka menggunakan bahan kimia dalam jumlah besar yang dapat hadir dalam emisi udara, air limbah dan limbah padat. Emisi juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dan produk samping reaksi kimia yang terjadi ketika fraksi minyak ditingkatkan (upgrading). Sumber terbesar emisi udara berasal dari heater dan boiler yang menghasilkan karbon monoksida, sulfur oksida dan nitrogen oksida menyebabkan polusi dan terbentuknya hujan asam.

CO2 + H2O –> H2CO3  (asam karbonat)

SO2 + H2O –> H2SO3 (asam sulfit)

2SO2 + O2 –> 2SO3

SO3 + H2O –> H2SO4 (asam sulfat)

NO + H2O –> HNO2  (asam nitrit)

2NO + O2 –> NO2

NO2 + H2O –> HNO3  (asam nitrat)

Selain itu , beberapa proses juga menghasilkan zat partikulat dalam jumlah besar dan emisi lain dari regenerasi katalis atau proses decoking. Bahan kimia volatil dan hidrokarbon juga dilepaskan dari peralatan yang bocor, tanki penyimpanan dan limbah cair.

Sumber :

James G. Speight. Environmental Analysis And Technology For The Refining Industry. 2005. John Wiley & Son, Inc

Total Reduced Sulfur (TRS)

Kalau mendengar analisa emisi gas buang yang kebayang pertama adalah besarnya alat yang dibawa untuk sampling. Yang kita bicarakan alat untuk sampling yach. Kalau analisa lanjutan yach standar aza seperti spektrofotometri, titrasi, gravimetri dll. Alat sampling untuk analisa emisi gas buang ukurannya lumayan besar dan tidak multi purpose. Satu alat sampling spesifikasi untuk analisa tertentu dan ada juga sich yang bisa digunakan untuk dua analisa tapi engga banyak.

Cukup untuk membicarakan alat sampling mari kita pindah ke analisa salah satu parameter emisi gas buang yaitu Total Reduced Sulfur (TRS). Total Reduced Sulfur (TRS) adalah senyawa sulfur yang terdiri dari hidrogen sulfida, dimetil disulfida, dimetil sulfida dan metil merkaptan yang dihasilkan dalam proses di industri-industri seperti pulp dan kertas dan industri-industri minyak dan gas bumi yang diemisikan dari sumber tidak bergerak. Salah standar metode yang digunakan adalah SNI 7117.19:2009. Standar ini digunakan untuk penentuan Total Reduced Sulfur (TRS) yang diukur sebagai SO2 dalam gas buang sumber tidak bergerak menggunakan metode turbidimetri dengan kadar 5 ppm sampai 300 ppm (14 mg/Nm3 sampai 860 mg/Nm3). Adapun metoda ini dapat digunakan apabila dalam aliran gas buang terkandung paling tidak 1% oksigen yang dibutuhkan untuk oksidasi sempurna TRS menjadi SO2.

Prinsip metode ini dan reaksi kimianya sebagai berikut :

1. Gas buang yang mengandung oksida-oksida sulfur ditangkap dengan larutan bufer sitrat.

3SO2 (g) + 3H2O + Na3Ci <-> 3NaHSO3 + H3Ci

Reaksi diatas adalah reaksi sederhananya tapi reaksi yang terjadi sangat kompleks dan tahapan reaksi yang terjadi sebagai berikut

SO2 (g) <-> SO2 (aq) (2)
SO2 (aq) + H2O <-> H+ + HSO3
HSO3 <-> H+ + SO32-
H+ + Ci3- <->HCi2-
H+ + HCi2- <-> H2Ci
H+ + H2Ci <-> H3Ci

2. TRS yang tidak terjerap dioksidasi menggunakan tungku oksidasi (oxidation furnace) menjadi SO2.

2H2S + 3O2 –> 2 SO2 + 2H2O

3. Gas SO2 yang terbentuk dijerap dalam larutan H2O2 membentuk asam sulfat (H2SO4).

SO2 + H2O2 –> H2SO4

4. H2SO4 yang terbentuk direaksikan dengan barium klorida membentuk barium sulfat. Kadar sulfat ditentukan secara turbidimetri pada panjang gelombang 420 nm.

H2SO4+ BaCl2 –> BaSO4 + 2HCl

Metode ini rentan terhadap pengganggu seperti

  • Karbonil sulfida (COS) dalam jumlah yang signifikan dapat mengakibatkan bias positip.
  • Kalsium karbonat (CaCO3) dapat mengakibatkan bias negatip apabila terbawa sampai ke larutan bufer sitrat, dimana pH akan naik dan gas H2S terserap. Lebih jauh, kalsium yang terkandung dalam CaCO3 yang masuk ke dalam penyerap H2O2, akan mengendapkan ion sulfat.

 

Daftar Pustaka
1. SNI 7117.19:2009. Emisi gas buang – Sumber tidak bergerak – Bagian 19: Cara uji Total Reduced Sulfur (TRS) secara turbidimetri dengan alat spektrofotometer
2. JIANG Xiuping, LIU Youzhi and GU Meiduo. Absorption of Sulphur Dioxide with Sodium Citrate Buffer Solution in a Rotating Packed Bed. Chinese Journal of Chemical Engineering, 19(4) 687—692 (2011)
3. http://www.webqc.org

“Hujan Asam”

Contoh reaksi asam basa dilingkungan adalah hujan asam . CO2 terlarut menjadi sebab kebanyakan hujan menjadi lebih asam:

CO2

“Hujan asam” adalah sebuah istilah luas mengacu pada campuran endapan basah dan kering dari atmosfer yang mengandung jumlah yang lebih tinggi dari biasanya asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4). Prekursor, atau kimia pelopor, hasil pembentukan hujan asam dari kedua sumber alam, seperti gunung berapi dan vegetasi yang membusuk, dan sumber buatan manusia, terutama emisi sulfur dioksida (SO2) dan oksida nitrogen (NOx) yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil.

origins

Proses pembentukan asam sulfat mengalami beberapa langkah. Berawal dari kontaminan terlepas dari cerobong yang didominasi SO2 ketika element sulfur teroksidasi :

SO2-1 

SO2 kemudian teroksidasi menjadi SO3:

SO2-2

SO3 kemudian bereaksi dengan air di atmosfer (pada partikel uap air dan awan ) untuk membentuk asam sulfat:

SO2-3 

Hasil akhirnya menyebabkan keasaman hujan meningkat, yang berpengaruh dengan kehidupan air, bahan logam dan karbonat (meliputi patung dan bangunan).

CaCO3

 

Di dekat sumber, pH air hujan dapat ditemukan kurang dari 3 ( 10000 kali lebih asam dibandingkan netral).

Daftar Pustaka

  1. Daniel Vallero “Fundamental of Air Pollution Fourth Edition”  .2008. Elsevier Inc
  2. http://www.epa.gov/acidrain
  3. www.wikipedia.com