Isolasi gas mulia

2.3. Isolasi gas mulia

Di alam, gas mulia berada dalam bentuk monoatomik karena bersifat tidak reaktif. Oleh karena itu, ekstraksi gas mulia umumnya menggunakan pemisahan secara fisis.

a         a.  Ektraksi Helium dari Gas Alam

Gas alam mengandung hidrokarbon dan zat seperti CO₂ uap air, He dan pengotor lainnya. Untuk mengekstraksi He dari gas alam, digunakan proses pengembunan. Pada tahap awal, CO₂ dan uap air terlebih dahulu dipisahkan (hal ini karena pada proses pengembunan, CO₂ dan uap air dapat membentuk padatan yang menyebabkan peyumbatan pipa). Kemudian gas alam diembunkan pada suhu dibawah suhu pengembunan hidrokarbon tetapi diatas suhu pengembunan He dengan demikian, di peroleh produk berupa campuran gas yang mengandung ~50% He, N₂, dan pengotor lainnya. Selanjutnya, He di murnikan dengan proses antara lain :

1)       Proses kriogenik (menghasilkan dingin)

Campuran gas diberi tekanan, lalu didinginkan dengan cepat agar N₂ mengembun sehingga dapat dipisahkan. Sisa campuran dilewatkan melalui arang teraktivasi yang akan menyerap pengotor sehingga di peroleh He yang sangat murni.

2)      Proses adsorpsi

Campuran gas dilewatkan melalui bahan penyerap yang secara selektif menerap pengotor. Proses ini mennghasilkan He dengan kemurnian 99,997% atau lebih.

b.    Ekstraksi He, Ne, Ar, Kr dan Xe dari udara

Proses yang digunakan disebut teknologi pemisahan udara. Pada tahap awal, CO₂ dan uap air dipisahkan terlebuh dahulu. Kemudian, udara di embunkan dengan pemberian tekanan ~200 atm di ikuti pendinginan cepat. Sebagian besar udara akan membentuk fase cair dengan kandungan gas mulia yang lebih banyak, yakni ~60% gas mulia (Ar, Kr, Xe) dan sisanya ~30% O₂ dan 10% N₂. Sisa udara yang mengandung He dan Ne tidak mengembun karena titik didih kedua gas tersebut sangat rendah.

Selanjutnya, Ar, Kr dan Xe dalam udara cair dipisahkan menggunakan proses, antara lain :

                1)      Proses adsorpsi.

Pertama, O₂ dan N₂ dipisahkan terlebih dahulu menggunakan reaksi kimia. O₂ di reaksikan dengan Cu panas. Lalu N₂ direaksikan dengan Mg. sisa campuran (Ar, Xe dan Kr) kemudian akan di adsorpsi oleh arang teraktivasi. Sewaktu arang dipanaskan perlahan, pada kisaran suhu tertentu setiap gas akan terdesorpsi atau keluar dari arang. Ar di peroleh pada suhu sekitar -80˚C, sementara Kr dan Xe pada suhu yang lebih tinggi.

                2)      Proses distilasi fraksional.

Pemisahan udara cair menjadi komponen-komponennya dapat dilakukan dengan penyulingan bertahap, seperti dijelaskan pada gambar:

Udara bersih dimasukkan dalam kompresor, pada kompresor udara diberi tekanan, kemudian udara di dinginkan dalam unit pendingin sehingga udara mencair namun tidak semuanya mencair, yang tidak mencair itu adalah CO₂. Lalu udara dingin masuk ke celah pengembang, yang tidak mencair yaitu CO₂ akan keluar melalui celah pengembang dan yang cair akan masuk ke udara cair. Kemudian di saringan udara cair disaring untuk memisahkan CO_2(g) dan hidrokarbon lemah dan kemudian di destilasi dan udara cair masuk ke kolom penyulingan. Lalu dipanaskan pada suhu antara -195,7^°C sampai -185,8^°C sehingga nitrogen akan menguap dan keluar menjadi gas. Setelah semua gas nitrogen keluar, lalu dipanaskan lagi pada suhu antara -185,86 sampai -183,1^°C sehingga argon akan menguap dan keluar menjadi gas.