Bahaya Gas Hidrogen di pabrik Asam Sulfat

Pembentukan gas hidrogen di pabrik asam sulfat adalah fenomena yang dikenal dan merupakan hasil dari korosi bahan logam pada kondisi tertentu. Kondisi tersebut sangat dipengaruhi oleh konsentrasi Asam Sulfat dan suhu. Sebagai hasilnya, terjadi ledakan campuran gas hidrogen dan oksigen dari proses gas yang berpotensi terjadinya ledakan gas hidrogen.
Selama beberapa tahun ini dilaporkan beberapa insiden karena gas hidrogen, kebanyakan terjadi di sistem absorbsi intermediate, konverter ataupun di sistem penukar panas (heat exchanger). Pada umumnya insiden terjadi saat perbaikan (maintenance) atau setelah aliran gas berhenti. Dalam semua kasus masuknya air menyebabkan konsentrasi asam turun sehingga terbentuk gas hidrogen. Pada kebanyakan kasus masuknya air diabaikan atau tidak diperhitungkan dan langkah-langkah mitigasi tidak disiapkan. Hal inilah yang menyebabkan keparahan kerusakan fasilitas pabrik.
Dari latar belakang permasalahan di atas beberapa hal yang harus dipertimbangkan untuk mencegah terjadinya bencana besar sebagai berikut :
Dasar teori terjadinya insiden hidrogen
Desain pabrik dan peralatan ataupun modifikasi
Pelaksanaan Operasi dan Perbaikan.

Resiko terjadinya ledakan gas hidrogen pada dasarnya disebabkan beberapa faktor yaitu :
Akumulasi terbentuknya gas hidrogen dari hasil korosi logam
Terbentuknya campuran gas mudah meledak dari hidrogen dan oksigen
Gas hidrogen, oksigen bertemu dengan api

Sehingga sangat penting untuk menghindarkan bertemunya hidrogen yang terlepas pada hasil korosif pada batas mudah meledak (explossion limit).

Tabel 1 : LEL & UFL Hidrogen di udara/nirogen pada suhu kamar (ASTM E681)
================================================
LEL                UFL
================================================
Hidrogen di udara                                    3.75                  75.1
Nidrogen di udara + 40% N2                 3.65                 37.3
================================================

Reaksi gas hidrogen dengan oksigen :
2H2O + O2 === 2H2O H = -483652 Kj/mol
dari nilai enthalpi diatas merupakan reaksi sangat eksotermis yag berakibat merusakkan.

Reaksi stokiometri terjadinya korosi pada asam sulfat :
H2SO4 + Fe ====== FeSO4 + H2
3H2SO4 + 2Cr ====== Cr2(SO4)3 + 3H2
H2SO4 + Ni ====== NiSO4 + H2

Dari beberapa kasus ledakan dapat terjadi pada Heat Exchanger dan Intermediate Absorption Tower dan terjadinya pada kondisi kritikal yang menyebabkan konsentrasi asam sulfat tidak normal yang dapat mempercepat laju korosi.

Setiap pabrik ataupun peralatan dapat mengalami kegagalan, hal tersebut bisa disebabkan oleh umur peralatan, kesalahan pengoperasian ataupun kerusakan. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya hidrogen dapat terbentuk dari reaksi asam lemah dan/atau asam sulfat panas dengan stainless steel seperti Acid Cooler, absorption tower, perpipaan dan lain-lain. Pembentukan gas hidrogen biasanya pada area yang stagnan sehingga hidrogen dapat terakumulasi di area tersebut. dan membentuk gas yang mudah meledak.
Untuk menghindari hal tersebut peralatan di desain agar tidak ada area stagnan untuk menurunkan resikonya.
Beberapa penyebab terjadinya peledakan gas hidrogen :
– Terlambat mendeteksi kebocoran
– Ketidak mampuan untuk isolasi / memisahkan air dari asam yang ada di sistem
– Ketidak mampuan memisahkan asam lemah dari sistem yang mempercepat laju
korosi
– Kurangnya petunjuk operasi saat mengatasi masalah / trouble shouting

Dari faktor penyebab di atas dibutuhkan perencanaan yang detail agar tidak terjadi insiden hidrogen seperti petunjuk pengoperasian, prosedur kerja dan sebagainya. Perencanaan tersebut meliputi :
– Bagaimana menghindari pembentukan hidrogen
– Bagaimana menghindari pembentukan pembentukan / reaksi / akumulasi hidrogen dengan oksigen atau campuran gas yang mudah meledak.
– Perencanaan peralatan, pengoperasian serta perawatan.

Mekanisme terbentuknya hidrogen telah diketahui, yang harus dilakukan untuk mencegah terbentuknya adalah dengan mencegah korosi pada material. Hal tersebut sangat penting saat melakukan perencanaan pabrik ataupun modifikasi peralatan.
Dapat dilakukan seperti dibawah ini
– Memilih material yang lebih tahan korosi
– Hindarkan kontak asam lemah dengan metal
– Minimalisasi air masuk ke sistem
– Lakukan pengukuran kadar air / moisture di tahap awal operasi dibeberapa peralatan
– Lakukan HAZOP studies untuk menilai resiko proses.

Beberapa hal yang harus dilakukan agar tidak terjadi akumulasi hidrogen adalah :
– Peralatan di desain agar tidak terjadi akumulasi hidrogen, yang biasanya ada di atas tower
– Lakukan prosedur purging saat shutdown, saat purging pastikan asam lemah telah habis dan isolasi peralatan

Lakukan perencanaan mitigasi resiko pada peralatan yang berpotensi terjadinya insiden seperti Acid cooler, absorption tower, dsb.

Acid cooler berpotensi terjadinya terbentuknya hidrogen karena mengalami kebocoran, asam kuat bertemu dengan air dan menjadi asam lemah, kemudian kontak dengan metal dan terbentuk hidrogen, untuk menghindarinya bisa dilakukan dengan :
– uji kualitas air pendingin secara berkala.
– tekanan asam harus lebih besar dari tekanan air
– Bila ada kenaikan kapasitas pabrik perhitungkan kapasitas acid cooler
– Lakukan venting apabila acid di drain out.
– Lakukan prosedur perawatan dengan benar (pastikan tidak ada air yang tersisa di dalam apabila melakukan pencucian).
– Siapkan prosedur penanganan tumpahan, pisahkan air dengan asam/acid

Intermediate Absorption Tower juga berpotensi terjadinya terbentuknya gas hidrogen, memilih material harus dipertimbangkan, stainles steel lebih mudah di farikasi, namun pada kondisi tidak normal tidak dapat menghindarkan kontak asam lemah dengan metal. material dari brick lebih rendah resiko terjadinya korosi. Desain tower agar tidak ada area stagnan sehingga hidrogen dapat terakumulasi di area tersebut.

tower

tower

Note : area berwarna menunjukkan gas hidrogen dapat terakumulasi di tempat tersebut.

Pada tahap operasi dan perawatan :
– pastikan pekerja telah memahami bahaya hidrogen
– Telah tersedia prosedur regular / emergency shutdown
– Identifikasi maksimum dan minimum temperatur kerja, tekanan, laju alir masing-masing peralatan dan pastikan tidak melampaui-nya.

Kesimpulan
Masih banyak faktor yang berpotensi terjadinya peledakan gas hidrogen termasuk umur pabrik, penggunaan satinless steel, perawatan pabrik yang tidak sesuai, pengoperasian peralatan yang mengabaikan faktor keselamatan.
Semua pihak harus terlibat untuk mengenali saat kegagalan peralatan tidak dapat dihindari air ataupun uap air akan masuk ke sistem, asam kuat akan berubah menjadi asam lemah yang meingkatkan laju korosi.
Artikel ini sebagai leading indikator faktor penyebab insiden hidrogen meledak di pabrik asam sulfat dan diharapkan semua pihak yang terlibat berusaha mencegah agar tidak terjadi insiden tersebut.

Sumber : Sulfur Magazine edisi 355

NRD@20150122

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s