VPSA vs. PSA: Teknologi Pemisahan Gas yang Berbeda dalam Produksi Oksigen

Sumber: https://www.pinterest.com/

Meskipun udara secara alami terdapat di sekitar kita di atmosfer, proses memisahkan masing-masing gas Mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut tidaklah mudah jika yang dimaksud adalah udara biasa. Di sisi lain, gas-gas tersebut sangat penting bagi sejumlah aplikasi yang memengaruhi kehidupan sehari-hari kita. Itulah sebabnya teknologi mutakhir VPSA dan PSA dikembangkan untuk membantu mengekstraksi gas-gas penting seperti oksigen dari senyawa-senyawa dalam bentuknya yang paling murni.

Kita akan membahas apa itu VPSA dan PSA, bagaimana masing-masing sistem tersebut beroperasi, kelebihan dan kekurangannya, serta berbagai penerapan yang dimilikinya di dunia modern. Jika Anda selalu penasaran ingin tahu bagaimana kedua sistem ini beroperasi, maka Anda berada di tempat yang tepat.

VPSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

VPSA adalah singkatan dari Adsorpsi Ayunan Tekanan Vakum, dan ini adalah teknologi yang digunakan dalam generator produksi oksigen pada skala industri. Teknologi VPSA memanfaatkan sistem berbasis litium saringan molekuler serta sejumlah desikant khusus untuk menyerap kotoran seperti karbon dioksida, nitrogen, dan air yang terdapat dalam campuran udara apa pun, sehingga oksigen dapat terkonsentrasi dalam sisa campuran tersebut. Ini merupakan metode yang sangat efisien untuk memperoleh oksigen murni, dengan tingkat kemurnian mencapai 95%. Tingkat kemurnian inilah yang dibutuhkan untuk oksigen medis dan berbagai aplikasi penting lainnya.

Prinsip Kerja

Sumber: https://www.pinterest.com/

Pengaturan dasar produksi oksigen dengan metode VPSA tidak terlalu rumit. Sistem ini terdiri dari beberapa struktur dan peralatan yang saling bekerja sama untuk memastikan bahwa oksigen yang dihasilkan pada akhirnya memiliki kualitas terbaik. Berbagai struktur yang terlibat dalam proses ini antara lain sebagai berikut.

Air Blower

Ada sebuah blower udara yang terhubung ke pompa vakum yang menyediakan sistem tersebut dengan udara mentah, dengan mengalirkannya melalui seluruh sistem. Tekanan yang memasok udara ke dalam sistem harus dikalibrasi agar sesuai dengan persyaratan seluruh pengaturan agar proses ini berhasil. Fungsi utama pompa vakum adalah memastikan bahwa seluruh sistem dianalisis, dan pada saat yang sama, menjaga seluruh pengaturan dalam keadaan vakum siaga, yang menciptakan kondisi yang tepat bagi mesin VPSA untuk menyerap gas-gas lain sambil menghasilkan oksigen murni.

Kotak Pendingin

Proses VPSA melibatkan suhu dan tekanan yang tinggi. Hal ini dapat memengaruhi kualitas produk akhir, sehingga harus ada mekanisme untuk mengatur suhu dan tekanan tersebut. Mekanisme ini berupa pendingin. Pendingin ini berbasis air, dan udara yang masuk dari blower dialirkan melalui pendingin tersebut, di mana suhu dan tekanannya diturunkan secara signifikan guna meningkatkan proses adsorpsi gas-gas yang tidak diinginkan serta senyawa-senyawa lainnya.

Sistem Adsorpsi

Ini adalah bagian utama dari seluruh sistem. Biasanya terdiri dari dua menara dan sebuah pipa yang dipenuhi katup-katup yang dilengkapi secara memadai dengan saringan molekuler zeolit dan alumina teraktivasi yang berfungsi sebagai adsorben utama. Di sini, proses dimulai dengan masuknya udara terkompresi bersuhu rendah dan bertekanan tinggi ke menara pertama. Udara ini mengalir melewati bahan adsorben di dalam pipa, di mana uap air, nitrogen, karbon dioksida, dan zat lain apa pun teradsorpsi.

Yang tersisa sebagian besar adalah oksigen, dan oksigen ini dikumpulkan melalui lapisan adsorpsi yang terletak di bagian atas menara adsorpsi, lalu dikeluarkan sebagai gas hasil. Pada saat yang sama, sementara semua proses ini berlangsung di menara pertama, di menara kedua terjadi proses regenerasi saringan molekuler. Setiap kali saringan molekuler hampir mencapai titik jenuh dan batas adsorpsinya, aliran udara bersuhu rendah dan bertekanan tinggi disuntikkan ke menara kedua agar proses adsorpsi dapat berlanjut dan oksigen dapat diproduksi.

Inilah cara kedua menara ini mampu menghasilkan oksigen murni; keduanya bekerja sama secara selaras dengan cara membuang gas-gas yang tidak diinginkan dari satu menara dan mengumpulkan oksigen murni dan bersih di menara berikutnya.

Tangki Penampung Oksigen

Ini adalah tangki yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan oksigen akhir yang telah dipisahkan melalui seluruh proses. Tangki ini harus diamankan dengan baik untuk mencegah terjadinya pencampuran dengan udara biasa, yang dapat menyebabkan masuknya nitrogen dan karbon dioksida kembali ke dalamnya. Ukuran tangki bervariasi tergantung pada skala operasi. Tangki tersebut akan jauh lebih besar jika seluruh sistem CPSA yang digunakan juga jauh lebih besar, dan sebaliknya. 

Sistem Pengendalian

Ini adalah pusat kendali yang menjalankan program yang dirancang khusus untuk mengendalikan setiap aspek dari seluruh sistem ini. Biasanya, ini berupa program kendali katup yang telah disusun sebelumnya dan diinstal ke dalam pengendali PLC, yang terutama mengatur pembukaan dan penutupan setiap katup pneumatik di seluruh jaringan pipa. Hal ini diperlukan agar proses adsorpsi maupun regenerasi saringan dapat berlangsung secara efisien tanpa gangguan. Hal ini tidak akan mungkin dilakukan jika sistem dijalankan secara manual, karena hal itu akan meningkatkan risiko kesalahan manusia, yang pada gilirannya dapat memengaruhi waktu produksi dan meningkatkan risiko terjadinya kontaminasi.

Manfaat VPSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

Ada banyak manfaat yang terkait dengan penggunaan VPSA dibandingkan dengan proses atau teknologi lainnya. Manfaat-manfaat ini merupakan salah satu alasan mengapa VPSA sangat disukai oleh banyak produsen yang bergerak di bidang pembersihan udara. Keuntungan paling menonjol dari penggunaan sistem ini antara lain sebagai berikut.

• Alat ini menggunakan blower bebas oli, sehingga mengurangi risiko terbawanya oli—suatu masalah yang sangat umum dan mengganggu pada blower berpelumas oli—yang pada akhirnya dapat mencemari oksigen yang sedang diproses.
• Proses ini menggunakan tekanan yang lebih rendah, dan hal ini secara signifikan meminimalkan potensi terjadinya penumpukan air dan kondensasi. Hal ini memastikan bahwa kadar kelembapan pada produk yang dimurnikan sangat rendah.
• Penggunaan katup dan manifold menjadi lebih sedikit, dan hal ini membuat proses pemindahan gas dan cairan dari satu tangki ke tangki lainnya jauh lebih cepat, sehingga menghemat waktu dan energi—sesuatu yang tidak dapat ditawarkan oleh sebagian besar opsi lainnya.
• Sistem ini tidak se rentan terhadap kelembapan dibandingkan dengan sistem lainnya. Hal ini menjadikannya pilihan yang ideal jika Anda ingin memproses gas atau cairan dengan tingkat kemurnian tertinggi yang mungkin Anda tangani.
• Proses ini menghasilkan salah satu bentuk oksigen paling murni tanpa banyak membuangnya. Proses ini saringan molekuler yang diaktifkan Komponen yang digunakan dalam sistem VPSA sangat efisien, dan karena sistem ini juga dilengkapi dengan mekanisme regenerasi saat komponen tersebut mencapai batas jenuhnya, maka proses pembersihan udara dapat terus berlangsung tanpa gangguan.
• Tekanan operasi yang rendah juga membantu meminimalkan penguapan nitrogen pada saringan. Ini adalah kondisi di mana saringan melepaskan nitrogen dari udara. Tekanan rendah ini sangat signifikan dalam menekan biaya operasi, dan hal ini akan sangat menguntungkan bagi siapa pun yang menangani operasi berskala besar.
• Sistem VPSA memiliki masa pakai yang jauh lebih lama berkat biaya energi yang rendah serta kombinasi sejumlah komponen yang bekerja secara efisien satu sama lain. Hal ini mengurangi beban pada setiap komponen, sehingga seluruh sistem dapat beroperasi dengan fleksibilitas, yang pada gilirannya memperpanjang masa pakainya sedikit lebih lama dibandingkan dengan sistem lain yang tersedia.
• Waktu penyalaan yang cepat memungkinkan produsen memperoleh tingkat kemurnian oksigen yang diinginkan hanya dalam waktu 5 menit. Alat ini dapat dinyalakan dan dimatikan sesuai dengan kebutuhan oksigen pada waktu tertentu.

Penerapan Sistem VPSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

Sungguh dapat diandalkan dalam hal produksi oksigen berkualitas tinggi Selain komponen-komponen lainnya, sistem VPSA telah diterapkan oleh sejumlah industri besar dan digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain sebagai berikut.

• Dalam industri kimia, untuk reaksi oksidasi dan pengoperasian insinerator yang umumnya bekerja lebih baik jika diberi pasokan oksigen murni, yang pembakarannya lebih panas daripada zat lain mana pun.
• Dalam industri metalurgi yang mengandalkan suhu tinggi untuk mengoperasikan tungku yang cukup panas guna melebur logam-logam dengan titik leleh yang sangat tinggi.
• Untuk proses penghilangan lignin dan pemutihan oksigen pada kertas di pabrik pulp dan kertas yang memproduksi berbagai produk kertas, termasuk yang digunakan untuk membuat buku, di antara produk-produk lainnya.
• Dalam proses pengelolaan air dan limbah, diperlukan penghilangan gas-gas beracun seperti hidrogen sulfida, yang dapat membahayakan lingkungan jika dibiarkan menumpuk dalam jumlah besar di ruang terbuka.
• Untuk menggerakkan pembakar berbahan bakar oksigen dan menghasilkan gas ozon yang digunakan di berbagai sektor manufaktur di seluruh dunia.
• Dalam industri pertambangan, untuk proses-proses seperti pemurnian emas atau pemulihan uranium untuk pengayaan dan keperluan lainnya. 
• Di pabrik kaca dan baja, penggunaan panas sangatlah penting untuk mengubah bahan baku menjadi bentuk yang lentur sehingga mudah diolah pada tahap-tahap produksi selanjutnya.

PSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

PSA adalah singkatan dari Pressure Swing Absorption dan merupakan teknologi baru teknologi pembangkitan gas yang dikembangkan untuk menjadi alternatif dari VPSA yang populer. Sistem ini juga memanfaatkan bahan adsorben yang berfungsi sebagai saringan untuk menyaring molekul gas berdasarkan ukurannya. 

Proses ini memanfaatkan udara alami sebagai bahan baku dan mengandalkan efisiensi serta selektivitas yang tinggi untuk menyerap gas-gas yang dibutuhkan guna memisahkannya dari oksigen. Saringan molekuler zeolit yang digunakan dalam proses ini tidak jauh berbeda dengan yang digunakan dalam VPSA. Namun, dalam hal ini, saringan molekuler tersebut menyerap molekul-molekul gas sesuai dengan ukuran pori-pori yang ada. 

Pada dasarnya, semua molekul yang cukup kecil untuk melewati pori-pori akan terserap, sedangkan molekul yang paling besar akan ditolak. Artinya, pemisahan gas melalui proses ini sangat efisien, dan ini merupakan salah satu cara untuk memperoleh oksigen yang kaya energi pada akhirnya.

Sama seperti dalam VPSA, kapasitas adsorpsi biji-bijian tersebut memang mencapai batasnya, dan proses regenerasi pun dipicu agar proses tersebut dapat terus berlanjut hingga jumlah oksigen murni yang dibutuhkan berhasil dipanen. Hal ini dilakukan dengan menurunkan tekanan, yang pada gilirannya meningkatkan laju adsorpsi nitrogen, sehingga menyisakan oksigen murni yang mudah dikumpulkan.

Prinsip Kerja

Sumber: https://www.pinterest.com/

Terdapat sejumlah bagian dan komponen yang digunakan dalam sistem PSA, yang saling berpadu untuk memastikan bahwa proses produksi oksigen berlangsung tanpa terjadi kecelakaan atau kontaminasi pada tahap akhir. Berikut ini adalah bagian-bagian utama yang menyusun sistem PSA.

Kompresor udara

Inilah yang memasok udara mentah ke seluruh sistem, dan alirannya diatur sesuai dengan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk diproses. Anda harus memilih kompresor udara yang memiliki kapasitas cukup untuk menangani seluruh sistem. Semakin besar skala sistemnya, semakin besar pula kompresor udara yang dibutuhkan, dan sebaliknya. Harus ada keseimbangan di antara keduanya.

Pengering Dingin

Setelah kompresor menaikkan tekanan udara, kompresor tersebut mendorong seluruh udara tersebut ke dalam pengering dingin, di mana suhu dan tekanan tinggi diatur hingga mencapai tingkat yang dapat dikendalikan. Di dalam ruang ini, udara didinginkan, dikeringkan, dan semua kotoran yang mungkin ada dihilangkan sepenuhnya. Semua proses ini bekerja sama untuk menurunkan suhu secara signifikan sekaligus meningkatkan tekanan guna mempersiapkan proses pada tahap berikutnya.

Alat Penghilang Lemak

Ini adalah perangkat yang berfungsi menghilangkan minyak dan lemak yang menumpuk seiring waktu di sekitar komponen dan pipa. Kabut minyak ini biasanya menumpuk ketika suhu turun hingga tingkat tertentu, dan dapat menjadi sumber kontaminasi jika tidak segera ditangani. Kabut minyak tersebut juga berdampak negatif pada saringan molekuler zeolit karena memengaruhi masa pakainya, sehingga saringan tersebut mencapai batas kejenuhannya jauh lebih cepat daripada biasanya.

Sistem Adsorpsi

Perangkat ini juga dilengkapi dengan dua menara dan sebuah pipa yang dilengkapi jaringan katup yang diisi dengan adsorben saringan zeolit. Ketika udara terkompresi disuntikkan ke menara pertama, udara tersebut dialirkan melewati lapisan adsorben di mana nitrogen, air, dan karbon dioksida diserap, sehingga meninggalkan oksigen.

Di menara kedua, saringan molekuler zeolit mengalami regenerasi terus-menerus setiap kali mencapai batas kemampuannya, dan inilah yang membuat proses tersebut berjalan tanpa henti hingga jumlah oksigen yang diinginkan berhasil dihasilkan. Keduanya bekerja secara terpadu, sama seperti sistem VPSA, untuk memastikan tingkat kemurnian oksigen setinggi mungkin.

Tangki Penampung

Ini adalah tangki khusus yang digunakan untuk mengumpulkan oksigen yang dihasilkan oleh seluruh sistem. Tangki ini juga berfungsi untuk menjaga kestabilan sistem saat proses pembentukan dan pemisahan gas terus berlangsung di latar belakang hingga seluruh proses selesai.

Sistem Pengendalian

Ini adalah sistem yang memanfaatkan instruksi yang telah diprogram sebelumnya untuk mengendalikan operasi alami dari Penyerapan dengan Perubahan Tekanan sistem dari satu titik. Satu-satunya hal yang harus dilakukan oleh insinyur adalah menambahkan program tersebut dan mengintegrasikan semuanya ke dalam sistem secara keseluruhan, sedangkan sisanya akan berjalan dengan sendirinya. Ini adalah cara yang sangat praktis untuk memastikan efisiensi tetap terjaga guna memperoleh oksigen dengan kualitas terendah yang sama sekali bebas dari kontaminasi.

Manfaat PSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

Ada sejumlah keunggulan yang diperoleh dengan menggunakan teknologi PSA untuk menghasilkan dan memisahkan gas. Sebagai alternatif dari VPSA, sistem ini telah diadopsi oleh banyak produsen dan perusahaan daripada sistem lainnya, dan berikut ini adalah beberapa manfaat yang ditawarkannya.

• Ada penerapan otomatisasi, dan hal ini membuat prosesnya jauh lebih aman dan efisien. Tempat ini tidak akan bisa beroperasi jika melibatkan tenaga kerja manual secara langsung. Mengingat suhu dan tekanan yang tinggi serta fakta bahwa oksigen murni sangat mudah terbakar, menempatkan operator manusia di area lantai bukanlah ide yang baik.
• Ini adalah proses yang sangat andal dan dilengkapi dengan sistem pengamanan terhadap kegagalan yang ditingkatkan. Artinya, kemungkinan terjadinya kesalahan sangatlah kecil, dan jika hal itu kebetulan terjadi, maka menangani dampaknya pun jauh lebih mudah.
• Prosesnya mudah untuk dimulai dan dihentikan. Hal ini memberikan kontrol dan akurasi yang sangat baik, sehingga memungkinkan produksi oksigen dalam jumlah yang tepat sesuai kebutuhan. Hal ini menghemat biaya dan mengurangi risiko pemborosan bahan baku seperti saringan molekuler.
• Sistem ini dapat digunakan dalam jangka waktu yang sangat lama, berkat masa operasionalnya yang panjang. Hal ini menjadikannya metode yang sangat hemat biaya untuk diterapkan jika Anda berencana mendirikan fasilitas pemisahan dan pembangkitan gas berskala besar.
• Sistem PSA memiliki biaya operasional yang rendah. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa setiap komponen telah dioptimalkan sesuai fungsinya. Hal ini mengurangi keterlambatan, pemborosan waktu, dan pemborosan sumber daya. Ketiga hal tersebut secara bersama-sama menurunkan biaya operasional secara keseluruhan.
• Tidak ada persyaratan khusus terkait bengkel yang diperlukan, dan pengaturan sistemnya cukup mudah. Selalu ada ruang untuk pengembangan di kemudian hari jika Anda berencana memperluas skala operasi Anda.

Penerapan Sistem PSA

Sumber: https://www.pinterest.com/

Ada sejumlah aplikasi sistem PSA yang digunakan dalam industri manufaktur dan komersial. Anda mungkin pernah menggunakan produk-produk tertentu yang diproduksi menggunakan proses PSA. Berikut ini adalah beberapa aplikasi yang paling menonjol saat ini.

• Pengelasan Logam dan Gas: Oksigen murni sangat mudah terbakar dan membakar pada suhu yang sangat tinggi. Panas semacam inilah yang ideal untuk pengelasan gas dan logam. Sebagian besar oksigen yang dihasilkan melalui proses PSA digunakan untuk melakukan pekerjaan pengelasan yang presisi di sebagian besar sektor industri berat, seperti industri otomotif, dan banyak sektor lainnya.
• Metalurgi: Ini adalah proses pembuatan struktur menggunakan logam dalam berbagai jenis dan bentuk. Agar logam dapat dibentuk, logam tersebut harus dipanaskan hingga mencapai titik lelehnya. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan listrik, namun cara tersebut menghabiskan banyak daya, yang pada akhirnya menimbulkan biaya tambahan. Untuk mengatasi hal ini, banyak produsen yang bergerak di bidang logam menggunakan oksigen murni untuk membakar logam hingga mencapai suhu tinggi yang memudahkan proses pembentukannya.
• Industri Petrokimia: Sebagian besar bahan kimia dan petrokimia bergantung pada oksigen murni untuk proses oksidasi mereka, terutama dalam hal pemulihan asam nitrat, oksida propilen, oksida etilen, klorida vinil, pengeringan etanol, serta berbagai senyawa kimia lainnya yang banyak digunakan di seluruh dunia.
• Budidaya Ikan: Hal ini memang mengejutkan, namun oksigen yang dihasilkan dari sistem PSA juga dimanfaatkan dalam budidaya ikan melalui berbagai cara yang cerdas. Salah satu cara yang populer adalah penggunaan oksigen untuk memperpendek masa inkubasi telur ikan dengan memasok air yang kaya oksigen, yang mempercepat proses pertumbuhan baik telur maupun ikan dewasa. Dengan demikian, produksi pun meningkat.
• Industri Kaca: Pembuatan Kaca adalah proses lain yang membutuhkan banyak panas untuk mengubah bahan baku dari pasir menjadi kaca. Penggunaan listrik pada akhirnya akan meningkatkan tagihan listrik, tetapi penggunaan oksigen tungku membuat proses peleburan menjadi lebih cepat, lebih hemat biaya, dan lebih mudah dikendalikan.
• Pemurnian Biogas: Salah satu kendala terbesar dalam penerapan energi biogas adalah kenyataan bahwa selain gas metana yang sangat dibutuhkan, proses tersebut juga menghasilkan hidrogen sulfida dalam jumlah yang sangat tinggi. Gas ini tidak hanya beracun bagi manusia, tetapi juga dapat menimbulkan kerusakan serius jika terkena api. Sistem PSA digunakan untuk menghilangkan hidrogen sulfida dan gas-gas beracun lainnya yang tidak diperlukan dalam instalasi biogas.

Keputusan Akhir

Sumber: https://www.pinterest.com/

Lalu, bagaimana perbandingan kedua sistem ini? Bagaimana cara memilih di antara keduanya? Jawaban singkat untuk pertanyaan kedua adalah bahwa semuanya bergantung pada preferensi pribadi. Keduanya, PSA dan VPSA mampu menangani tugas yang sama dengan perbedaan yang sangat kecil. Anda tinggal memilih yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda.

Berikut ini adalah tabel perbandingan singkat yang menunjukkan perbandingan antara kedua proses tersebut. Informasi ini dapat membantu Anda mengambil keputusan yang lebih tepat dalam memilih antara PSA atau VPSA.

Seperti yang dapat Anda lihat pada grafik di atas, perbedaannya tidak terletak pada fungsionalitas, melainkan lebih pada biaya dan skala operasinya. Pertimbangkanlah semua faktor ini saat Anda hendak mengambil keputusan yang tepat.

Kesimpulan

VPSA dan PSA sama-sama merupakan proses yang sangat efisien dan andal yang dapat diterapkan di lingkungan apa pun; semuanya bergantung pada jenis konfigurasi yang ingin Anda gunakan serta industri yang ingin Anda layani. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang pemisahan dan produksi gas, mesin-mesin yang diperlukan, serta cara menyiapkan semuanya dari awal, maka kunjungi situs web kami dan semua pertanyaan yang mungkin Anda miliki akan dijawab oleh tim ahli.