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

Reaksi Kimia Pembuatan Aqua Regia

Analis di laboratorium pasti mengenal pelarut  Aqua regia. Aqua regia biasanya digunakan paling terakhir setelah pelarut-pelarut lain tidak berhasil melarutkan sampel . Pembuatan harus mengikuti prosedur keselamatan karena mengandung HNO3 dan HCl pekat. Reaksi yang terjadi saat pembuatannya sebagai berikut :

HNO3 (aq) + 3HCl (aq) → NOCl (g) + 2H2O (l) + Cl2 (g)

Setelah beberapa lama, nitrosyl chloride (NOCl) akan terdecompose menjadi gas chlorine dan nitric oxide (NO). Nitric acid mengalami auto-oxidizes menjadi nitrogen dioxide (NO2):

2NOCl (g) → 2NO (g) + Cl2 (g)

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2(g)

Nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (HCl), dan aqua regia adalah asam kuat. Chlorine (Cl2), nitric oxide (NO) dan nitrogen dioxide (NO2) beracun. Hati2 yach sekali kalau membuat dan menggunakan pelarut-pelarut tersebut.

Referensi :

http://chemistry.about.com

Analisa Kadar Nitrogen dioksida (NO2) di Udara Ambien dengan Test Kit Merck Nitrite Test

Kalau sudah pernah analisa kadar nitrogen dioksida (NO2) dengan SNI 19-7119.2-2005 pasti tahu banyaknya persiapan yang dilakukan untuk analisa ini. Dari pembuatan larutan penjerab, larutan standar nitrit untuk pembuatan kurva kalibrasi , pengambilan contoh dan pengujian contoh uji dengan spektrofotometer.  Banyak yang dilakukan dan dibutuhkan ketelitian tiap langkahnya.

Di laboratoriumku ada spektrofotometer merck yang biasanya digunakan untuk analisa air dengan test kit-nya merck. Beberapa tahun lalu pernah juga untuk analisa udara ambien dengan metode SNI dan tidak memuaskan hasilnya. Bukan salah bahan kimia atau peralatan spektrofotometernya tapi lebih kurangnya pengalaman analisnya. So kalau analisanya pake test kit khan bisa dikurangi kesalahan analisnya. Sempat terpikir bisa engga test kit dari merck ini dibuat untuk analisa udara ambien ? Hal ini ditanyakan juga ke teknisi merck yang datang ke laboratorium. Setelah beberapa waktu ternyata jawabnya bisa dilakukan tapi syarat-syarat tertentu dan tidak untuk semua parameter uji udara ambien. Syarat utama disini adalah metode yang digunakan sama.

Sebagai contoh adalah analisa kadar nitrogen dioksida (NO2) dengan Test Kit Merck Nitrite. Coba kita lihat prinsip analisa di masing-masing metode.

1. Analisa kadar nitrogen dioksida (NO2) dengan SNI 19-7119.2-2005

Gas nitrogen dioksida dijerap dalam larutan Griess Saltzman sehingga membentuk suatu senyawa azo dye berwarna merah mudah yang stabil setelah 15 menit. Konsentrasi larutan ditentukan dengan spektrofotometri pada panjang gelombang 550 nm.

2. Test Kit Merck Nitrite Test

In acidic solution nitrite ions react with sulfanilic acid to form a diazonium salt, which in turn reacts with N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride to form a red-violet azo dye. This dye is determined photometrically. The method is analogous to EPA 354.1, APHA 4500-NO2- B, and DIN EN 26 777 D10.

Kalau dilihat prinsipnya kedua analisa tersebut sama. Sebagai info, larutan Griess Saltzman terdiri dari asam sulfanilat, asam asetat glasial,  N-(1-naftil)etilendiamin dihidroklorida dan aseton. Prinsipnya sudah sama berarti bisa dicoba khan. Teknisi merck tersebut sudah pernah mencobanya di suatu instansi dan hasilnya bagus. Menurut pendapatku, walaupun hasilnya bagus tetap harus ada validasi disini. Pembuktian lebih lanjut dan membuatnya lebih terpercaya. Oh yach satu lagi di SNI 19-7119.2-2005 yang dibuat adalah kurva kalibrasi nitrit.

Rencana ke depannya, laboratoriumku akan memcoba hal tersebut di atas. Kalau berhasil akan sangat membantu analis di tempatku dan mempercepat analisa. Ada parameter uji udara ambien lain selain NO2 yang juga dapat menggunakan test kit merck. Infonya menyusul yach. Selamat memcoba dan mari kita berdiskusi bagi yang pernah melakukan.

Daftar Pustaka

1. SNI 19-7119.2-2005 Udara Ambien – Bagian 2 : Cara Uji Kadar Nitrogen (NO2) dengan metode Griess Saltzman menggunakan Spektrofotometer

2. Spectroquant Nitrite Test. 1.14776.0001 / 1.14776.0002. http://www.merckmillipore.com

Aspek Lingkungan Pemanfaatan Batubara

econ_coal18__01__630x420

Gambar 1. Batubara

Selama pembakaran atau konversi batubara, beberapa senyawa dapat terbentuk, beberapa diantaranya bersifat karsinogenik. Batubara mengandung nitrogen, oksigen dan sulfur sebagai komponen volatile dan mineral yang tersisa sebagai ash ketika batubara dibakar. Dengan demikian beberapa produk hasil pembakaran batubara dapat memiliki efek merugikan pada lingkungan. Sebagai contoh, pembakaran batubara menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan kadar CO2 di atmosfir bumi dapat meningkat sehingga perubahan iklim di bumi akan terjadi. Juga, sulfur dan nitrogen di batubara dalam bentuk oksida [sulfur dioxide (SO2), sulfur trioxide (SO3), nitric oxide (NO) dan  nitrogen dioxide (NO2)] selama pembakaran dapat berkontribusi terbentuknya hujan asam.

Sebagai tambahan, pembakaran batubara menghasilkan particulate matter (flash ash) yang dapat ditransportasikan oleh angin hingga ratusan kilometer dan solids (bottom ash dan slag) yang harus dibuang. Trace element yang terkandung di batubara dapat terlepas sebagai bahan volatile (misalnya chlorine dan merkuri) dan terkonsentrat dalam ash ( misalnya arsenic dan barium).   

Semua hal di atas tentu menjadi perhatian karena berhubungan dengan lingkungan. Dengan kemajuan teknologi beberapa polutan dapat di”trap” menggunakan peralatan  seperti electrostatic precipitators, baghouses, and scrubbers.

Electrostatic Precipitator

Gambar 2. Electrostatic Precipitators

baghouse-diagram

Gambar 3. Baghouese

Alternatif sarana untuk pembakaran (misalnya fluidized bed combustion, magnetohydrodynamic, dan low nitrogen dioxide burners) juga tersedia untuk memberikan metode yang lebih efisien dan ramah lingkungan untuk mengkonversi batubara menjadi energi.

Daftar Pustaka

James G. Speight. Synthetic Fuels Handbook Properties, Process, and Performance. 2008. The McGraw-Hill Companies, Inc

Gambar 1 :

http://www.businessweek.com/articles/2012-04-26/coals-future-is-rocky-at-best

Gambar 2 :

http://www.neundorfer.com/knowledge_base/electrostatic_precipitators.aspx

Gambar 3 :

http://www.nachi.org/baghouse-inspection.htm

SNI Udara Ambien

No.

Nomor SNI Judul Ruang Lingkup

1.

SNI 19-7119.1-2005 Udara ambien – Bagian 1: Cara uji kadar amoniak (NH3) dengan metoda indofenol menggunakan spektrofotometer Standar ini digunakan untuk penentuan amoniak di udara ambien menggunakan spektrofotometer dengan metode indofenol.

Lingkup pengujian meliputi :

a. cara pengambilan contoh uji gas amoniak dengan menggunakan larutan penjerap.

b. Cara perhitungan volum contoh uji gas yang dijerap.

c. Cara penentuan gas amoniak di udara ambien menggunakan metoda indofenol secara spektrofotometri pada panjang gelombang 630 nm dengan kisaran konsentrasi 20 μg/Nm3 sampai 700 μg/Nm3 (0,025 ppm sampai 1 ppm).

2.

SNI 19-7119.2-2005 Udara ambien – Bagian 2: Cara uji kadar nitogen oksida (NO2) dengan metoda Griess Saltman menggunakan spektrofotometer Standar ini digunakan untuk penentuan nitogen dioksida di udara ambien mengunakan metode Griess Saltzman

Lingkup pengujian meliputi:

a) cara pengambilan contoh gas nitrogen dioksida mengunakan larutan penjerap

b) cara perhitungan contoh uji gas yang dijerap

c) cara penentuan gas nitrogen dioksida ,NO2 di udara ambein mengunakan metoda Griess Saltzman secara spektrofotometri pada panjang gelombang 550 nm dengan kisaran konsentrasi 0,005 ppm sampai 5 pmm udara atau 0,01 μg/L sampai dengan 10 μg/L

3.

SNI 19-7119.3-2005 Udara ambien – Bagian 3: Cara uji partikel tersuspensi total menggunakan peralatan high volume air sampler (HVAS) dengan metoda gravimetri Standar ini digunakan untuk penentuan partikel tersuspensi total menggunakan Alat High volume air Sampler

Lingkup pengujian meliputi:

a. cara pengambilan contoh uji dalam jumlah volum udara yang besar di atmosfer, dengan nilai rata-rata laju alir pompa vakum 1,13 sampai 1,70 m3/menit. Dengan laju alir ini maka diperoleh partikel tersuspensi kurang dari 100 μm (diameter ekivalen) yang dapat dikumpulkan. Adapun untuk efesiensi partikel berukuran lebih besar dari 20 μm akan berkurang sesuai dengan kenaikan ukuran partikel, sudut dari angin, atap sampler, dan kenaikan kecepatan.

b. Penggunaan filter serat kaca dapat mengumpulkan partikel dengan kisaran diameter 100 μm sampai 0,1 μm (efesiensi 99,95 % untuk ukuran partikel 0,3 μm)

c. Jumlah minimum partikel yang terdeteksi oleh metode ini adalah 3 mg (tingkat kepercayaan 95%). Pada saat alat dioperasikan dengan laju alir rata-rata 1,7 m3/menit selama 24 jam,maka berat massa yang didapatkan antara 1 sampai 2 μg/m3.

4.

SNI 19-7119.4-2005 Udara ambien – Bagian 4: Cara uji kadar timbal (Pb) dengan metoda destruksi basah menggunakan spektrofotometer serapan atom Standar ini digunakan untuk pentuan timbal di udara ambien dengan mengunakan spektrofotometer serapan atom

Lingkup pengujian ini meliputi:

a) persiapan contoh uji untuk analisa Pb dengan cara destruksi basah dari partikel tersuspensi total (TSP) diukur dengan alat (HVAS)

b) pemerisaan contoh uji Pb dari TSP dengan metode spektrofotometer serapan atom pada panjang gelombang 283,3 nm

c) pada perhitungan konsentrasi Pb diudara ambien.

5.

SNI 19-7119.5-2005 Udara ambien – Bagian 5: Cara uji kadar sulfat indeks dengan media PbO2 candle secara turbidimetri menggunakan spektrofotometer Standar ini digunakan untuk penetuan kadar sulfat indeks diudara ambien dengan media PbO2 candiae secara turbidimetri mengunakan spektrofotometer

Lingkup pengujian meliputi:

a) cara pengambilan contoh uji gas SO2 dengan mengunakan media PbO2 candle

b) cara analisis ion SO3 dan SO42- yang terdapat dalam PbO2 candle secara turbidimetri mengunakan alat spektrofotometer.

6.

SNI 19-7119.6-2005 Udara ambien – Bagian 6: Penentuan lokasi pengambilan contoh uji pemantauan kualitas udara ambien Satandar ini digunakan untuk mentukan titik pengambilan contoh uji kualitas udara ambien yang meliputi:

a) pemilihan lokasi pengambilan contoh uji pemantuan kualitas udara ambien

b) penempatan peralatan pengambil contoh uji pemantauan kualitas udara ambien sesaat dan kontinyu.

7.

SNI 19-7119.7-2005 Udara ambien – Bagian 7: Cara uji kadar sulfur dioksida (SO2) dengan metoda pararosanilin menggunakan spektrofotometer Standar ini digunakan untuk penentuan sulfur dioksida (SO2 ) di udara ambien mengunakan spektrofotometer dengan mengunakan metode pararosanilin

Lingkup pengujian meliputi:

a) cara pengambilan contoh uji gas sulfur dioksida dengan mengunakan larutan penyerap.

b) Cara penghitungan volume contoh uji gas yang dijerap

c) Cara penentuan gas sulfur dioksida di udara ambien dengan metoda pararosanilin mengunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 550 nm dengan kisaran konsentrasi 0,01 ppm sampai 0,4 ppm udara atau 25μg/m3 sampai 1000μg/m3

8.

SNI 19-7119.8-2005 Udara ambien – Bagian 8: Cara uji kadar oksidan dengan metoda neutral buffer kalium iodida (NBKI) menggunakan spektrofotometer Standar ini digunakan untuk pentuan oksidan di udara ambien mengunakan metoda neutral buffer kalium iodida (NBKI)

Lingkup pengujian meliputi:

a) cara pengambilan contoh uji oksidan dengan mengunakan larutan penjerap

b) cara perhitungan volum contoh uji gas yang dijerap

c) cara pentuan oksidan diudara ambien mengunakan metoda neutral buffer kalium iodida secara spektrofotometri pada panjang gelombang 352 nm,dengan kisran konsentrasi 0,01 ppm- sampai 10 ppm (19,6μg/Nm3 – 19620μg/Nm3 sebagai ozon)

9.

SNI 19-7119.9-2005 Udara ambien – Bagian 9: Penentuan lokasi pengambilan contoh uji pemantauan kualitas udara roadside Standar ini digunakan untuk menentukan titik pengambilan contoh uji kualitas udara ambien roadside yang meliputi:

a) pemilihan lokasi pengambilan contoh uji pemantuan kualitas udara ambien dengan kriteria roadside

b) penempatan peralatan pengambil contoh uji pemantuan kulitas udara ambien kriteria roadside

10.

SNI 7119.13:2009 Udara ambien – Bagian 13: Cara uji hidrokarbon (HC) menggunakan hydrocarbon analyzer dengan detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector/FID) Standar ini digunakan untuk penentuan kadar hidrokarbon (HC) meliputi hidrokarbon total (THC), hidrokarbon mentana (MHC) dan hidrokarbon non metana (NMHC) udara ambien menggunakan hydrokarbon analyzer dengan detektor ionisasi nyala (flame ionization detector,FID)

Lingkup pengujian meliputi cara pengumpulan gas HC dengan kantong pengumpul (Tedlar bag) dan pengukuran contoh uji HC udara ambien dengan kisaran pengukuran 0 ppm – 50 ppm,dengan limit deteksi alat 0,02 ppm.