Macam - Macam Alat Pemisah (Separator) Banyak alat pemisah di industri kimia, seperti dibawah ini :
Cyclone Separator
Menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah, spiral yg berputar di bagian tengah kerucut utk memisahkan campuran berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Udara panas diinjeksikan melalui inlet pipe shg terjadi putaran dan menimbulk menimbulkan an vortex. Partikel berukuran besar didorong dan membentu membenturr dinding ke arah luar. Gaya gravitasi menyebabkan partikel jatuh menuju outlet pipe. Partikel dgn kerapatan lebih kecil keluar melalui bagian atas pusat melewati tengah kerucut kerucut yg bertekanan rendah. rendah.
Cyclone Separator
Bak Sedimentasi / Sedimentation Tank
Menggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya, shg utk material dgn massa jenis besar akan mengendap dan massa jenis kecil akan berada di lapisan atas. Aplikasi pada campuran yg berpartikel besar.
Bak Sedimentation
Clarifier Tank
Menggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya yg dibantu oleh gaya sentrifugal utk mempercepat pengendapan, aplikasi pada campuran yg halus yg tidak bisa dipisahkan dgn bak sedimentasi. Biasanya material yg berpartikel besar akan mengendap dan ini sebagai impuruities nya sedangkan yg berpartikel kecil dibuat overflow dan ini adalah material yg di inginkan.
Centrifuge Tank
Menggunakan prinsip gaya sentrifugal, dimana pengendapan tidak hanya memanfaatkan gaya gravitasi dgn perbedaan massa jenis tetapi juga karena perputaran gaya sentrifugal shg membuat campuran lebih cepat memisah. Biasanya aplikasinya yg diendapkan adalah bahan yg ingin dimurnikan sedangkan yg dibuat overflow adalah kotoran (impurities). Jadi kerja berlawanan dgn Clarifier.
Centrifuge System
Decanter Tank
Terdapat 3 phase yaitu light phase, heavy phase dan solid, dalam pemisahannya sama dengan prinsip pemisahan diatas yaitu perbedaan massa jenis tapi disini dihasilkan 3 phase dan zat yg diinginkan adalah light phase yg dibuat overflow.
Clarifier System
Kolom Distilasi / Distillator
Pemisahan cair – uap - cair antara 2 komponen / lebih berdasarkan perbedaan titik didih dan rentang titik didih antara bahan tsb agak jauh, karena jika terlalu dekat titik didihnya akan sulit utk dipisahkan dan didapatkan Distilat (fraksi yg ingin didapatkan dari campuran, letaknya di atas pada bagian Kolom Distilat ). Feed masuk melewati bagian tengah biasanya, Feed masih mengandung banyak komponen dan ingin dipisahkan. Panas dihasilkan dari Boiler yg diletakkan dibawah, shg uap panas mengalir dari bawah ke atas dan komponen Feed dari atas ke bawah, shg di tengah2 pada Tray (sekat antara kolom2 di Kolom Distilasi) dan terjadi kontak antara kedua phase. Karena terkena panas yg mendekati titik didih dari komponen maka salah satu fraksi komponen ada yg menguap ke atas dan diatas ada Kondensor utk mengembunkan dari uap menjadi liquid, liquid inilah yg kita sebut sbg Distilat . Utk pemurnian yg tinggi maka pada Kolom Distilat ditambah aliran Recycle yg dikembalikan lagi ke Kolom Distilasi utk dimurnikan lagi. Fraksi lain yg belum mencapai titik didih akan jatuh ke bawah dan ditampung di Kolom Bottom (disebut sbg residu / fraksi yg tidak diinginkan), karena fraksi yg jatuh ini kemungkinan masih mengandung fraksi yg diinginkan, maka pada Kolom Bottom ditambah Recycle yg dihubungkan dg Reboiler utk ikut pemanasan lagi. Kejadian ini terus menerus berjalan selama Feed terus di injeksikan.
Kolom Distilasi
Kolom Ekstraksi / Exstractor Column
Pemisahan cair – cair yg penerapan utk 2 komponen / lebih, dimana jika 2 komponen, komponen tsb sangat dekat titik didihnya dan tidak bisa dipisahkan dgn distilasi. Prinsip kerjanya yaitu misalnya ada komponen A dan B, kita ingin mendapatkan A dan membuang B, maka perlu ditambahkan komponen C yg mana sifatnya dapat mengikat dan dapat bereaksi dgn komponen B shg komponen A terlepas sendiri dan dapat dipisahkan.
Sistem Ekstraksi
Kolom Absorber / Absorber Column
Pemisahan gas – liquid dgn cara pengkontakkan antara kedua phase. Prinsip kerjanya adalah gas di injeksikan dari bawah menuju ke atas dan liquid dari atas ke bawah, ditengah kolom aliran dibuat diagonal shg terjadi kontak lebih lama antara kedua phase, liquid akan mengikat salah satu komponen yg dinginkan dari komponen gas dan dibawa ke kolom bawah sbg Ekstrak (liquid + zat yg diinginkan dari gas) sedangkan komponen yg tidak diinginkan yg
terdapat pada gas akan terus keatas dan ditampung sbg Raffinat (liquid + zat yg tdk diinginkan dari gas).
Kolom Absorber
Kolom Stripper / Stripper Column
Pemisahan liquid – gas, prinsip sama dgn Kolom Absorber tetapi disini pengikatan adalah kebalikannya dimana sbg Ekstrak (gas + zat yg diinginkan dari liquid) dan Raffinat (gas + zat yg tdk diinginkan dari liquid). Penggambaran kolom sama dengan Kolom Absorber .
Heat Exchanger (HE) Di industri-industri kimia banyak memanfaatkan heat exchanger utk pertukaran panas, dan yg sering digunakan adalah 2 tipe dibawah ini : 1. STHE (Shell and Tube Heat Exchanger) adalah penukar panas yang terdiri dari bagian luar (shell) dan bagian dalam (tube) Karakteristik : 2 Luas perpindahan panas > 120 ft Utk kapasitas aliran besar Perawatan mudah
Efisien tempat Dapat digunakan utk range suhu yg besar (-100 C sd 600 C) Dapat digunakan utk tekanan besar, (shell 300 bar dan tube 1400 bar)
STHE
2. DPHE (Double Pipe Heat Exchanger) adalah alat penukar panas yg terdiri dari 2 pipa (annulus = luar dan inner pipe = dalam) Karakteristik : Digunakan utk kapasitas aliran kecil Luas perpindahan panas < 120 ft2 Boros tempat
Sulit pembersihan
DPHE
Istilah-istilah yg sering muncul pada perancangan heat exchanger (HE) :
Fouling factor (Rd), tingkat kekotoran dari HE, digunakan utk m enghitung efisiensi alat dari tahun ke tahun and pada STHE utk pembersihan tube per satu-satu shg alat tetap bisa bekerja. Rd > Rd ketetapan maka over desaindan Rd < Rd ketetapan maka under desain Baffle, penghalang aliran pada DPHE shg aliran dari pipa luar lebih lama kontak dengan aliran bagian dalam Uc, tahanan panas dalam keadaan bersih Ud, tahanan panas dalam keadaan kotor Pressure Drop (ΔP), penurunan tekanan karena aliran fluida. Utk liquid max 10 psi dan gas 2 psi Co-Current, aliran antar fluida searah Counter-Current, aliran antar fluida berlawanan arah
Alasan fluida ditempatkan pada pipa bagian dalam adalah Fluida yg mudah menguap dan mahal harganya
Fluida panas, karena kalau diletakkan di bagian dalam lebih rendah heat loss-nya Fluida dg laju alir yg besar, karena kalau didalam alat tdk goyang Pada STHE, fluida mudah mengendap, jadi kalau diletakkan di tube akan mudah pembersihannya
Macam - Macam Pompa (Pump) Pompa diklasifikasikan menjadi 2 yaitu : 1. Dinamik, terbagi menjadi 3 yaitu : Sentrifugal Aksial / propeller Pengaruh khusus, terbagi menjadi 4 yaitu (jet / eductor, gas lift, hidraulic ram, electromagnetic) 2. Perpindahan Positif (Positive Displacement), terbagi menjadi 2 yaitu :
Rotary, terbagi menjadi 4 yaitu : (gear dalam, gear luar, screw, vane pump) Piston (Reciprocating)
Akan saya jabarkan secara sedehana sebagai berikut : 1. Dinamik, prinsip kerja mengubah kecepatan fluida tinggi m enjadi tekanan sehingga terjadi dorongan aliran Klasifikasinya : Efisiensi rendah dibanding tipe positive displacement
Kecepatan dan debit fluida tinggi Biaya instalasi dan perawatan murah
Pompa dinamik terbagi menjadi 3 yaitu : a) Sentrifugal, prinsip kerja mengalirkan fluida dengan kecepatan tinggi oleh balingbaling dan dikonversikan menjadi tekanan oleh casing dg menurunkan kecepatan. Klasifikasinya : Aliran yg halus di dalam pompa Tekanan discharge (keluaran) seragam Kecepatan tinggi
Biaya rendah Pompa paling umum digunakan, salah satu contohnya pompa air di rumah-rumah Utk fluida dg viskositas < 0,2 Pa s (encer)
Centrifugal Pump
b) Aksial / Propeller , prinsip kerjanya fluida digerakkan oleh propeller yg berputar dg kecepatan tinggi dan diubah menjadi tekanan Klasifikasinya : Head rendah dg kecepatan aliran besar Biasanya utk pengairan
Axial Pump
c) Pengaruh Khusus (Special Effect), terbagi menjadi 4 yaitu : # Jet / Eductor (Injector), prisip kerjanya menggunakan nozzle yg bekerja sesuai efek venturi shg bisa mengkonversi energi tekanan fluida menjadi energi gerak dan sisi suction (hisap) bertekanan rendah dan fluida mengalir.
Jet / Eductor (Injector) Pump
# Gas Lift, prinsip kerjanya menginjeksikan gas tertentu shg berat fluida turun dan reservoir dpt mengangkat fluida ke permukaan kolom.
Gas Lift
# Hidraulic Ram, prinsip kerjanya menggunakan energi kinetik dari cairan dan energi tsb diubah menjadi energi tekan dg pemukulan yg tiba-tiba.
Hidraulic Ram Pump
# Electromagnetic, prinsip kerjanya menggerakkan fluida dengan gaya elektromagnetik yg disebabkan medan magnetik yg dialirkan. Penggunaan terbatas pada logam.
Electromagnetic Pump
2. Perpindahan Positif / Positive Displacement, prinsip kerjanya memberikan gaya tertentu pada volume fluida, sehingga terjadi pengecilan ruang volume fluida shg tekanan naik dan terjadi dorongan. Klasifikasinya :
Perpindahan fluida stabil Bisa digunakan utk head tinggi Kapasitas rendah Memberikan gaya per berat yg besar
Pompa perpindahan positif terbagi menjadi 2 yaitu : Pompa Rotary, prinsip kerja menggerakkan fluida dg berputarnya rotor di dalam casing (rumah pompa), dengan bergeraknya rotor terjadi perubahan volume antara suction dan discharge shg fluida bisa terdorong keluar
Klasifikasinya : Cocok utk fluida kental Efisiensi tinggi
Kecepatan rendah dan stabil Aliran fluida lancar
Pompa rotary dibagi menjadi 4 yaitu : # Roda Gigi Luar , prinsip kerjanya saat antar roda gigi bertemu terjadi penghisapan fluida kemudian berputar dan diakhir saat roda gigi akan pisah fluida terlempar keluar.
Roda Gigi Luar
# Roda Gigi Dalam, prinsip kerjanya roda gigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas, jadi roda gigi dalam yg melakukan penghisapan fluida.
Roda Gigi Dalam
# Pompa Ulir / Skrup (Screw), prinsip kerjanya jika jumlah skrup 1 maka skrup spiral berputar sedangkan jika jumlah skrup 2, 3 keatas maka skrup saling berputar dan salah satu ada yg diam.
Screw Pump
# Vane Pump, prinsip kerjanya baling-baling menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2 baling-baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.
Pompa Piston (Reciprocating), prinsip kerjanya gerakan piston naik turun, saat piston turun berarti volume silinder besar, tekanan turun maka fluida masuk kemudian saat piston naik berarti volume silinder mengecil dan tekanan naik maka fluida terdorong keluar Klasifikasinya : Utk memompa endapan dan lumpur Tekanan tinggi shg bisa digunakan utk head tinggi Kapasitas rendah
Aliran tdk kontinyu
Reciprocating Pump
Macam - Macam Reaktor (Reactor) Reaktor terbagi menjadi 2 yaitu : 1. Reaktor kimia, tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya berubah dari satu bahan ke bahan lain. 2. Reaktor nuklir , ada perubahan massa yang berubah jadi energi yang sangat besar. Reaktor kimia berdasarkan prosesnya ada 3 yaitu : 1. Reaktor Batch, tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (r esidence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Contoh : fermentasi pembuatan alkohol.
Batch Reactor
Umumnya digunakan : Fase cair Skala proses yang kecil
Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan Memproduksi produk yang mahal Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu Jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan Proses memerlukan waktu lama Keuntungannya : Lebih murah Lebih mudah pengoperasian dan pengontrolan (penambahan bahan per volume) Kerugiannya : Pengendalian suhu bermasalah
Lebih banyak pekerja, karena diperlukan utk pengawasan kondisi & prosedur yg berubah terus dari awal sampai akhir Tidak baik utk fase gas, karena rentan bocor pada masukan pengaduknya Tidak efektif utk skala besar karena waktu yang lama (tidak produktif)
2. Reaktor Kontinyu, proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus. Keuntungannya : Alat lebih kecil dan murah Bahan yg diolah lebih sedikit shg resiko kerusakan bahan lebih kecil Kondisi operasi lebih seragam
Produk seragam Pengurangan biaya per satuan produksi, karena proses dalam kapasitas kecil2
Biaya operasi & investasi rendah Pengendalian kondisi operasi yang mudah
Ada 2 reaktor kontinyu : Mixed Flow Reactor (MFR), reaktor tangki berpengaduk dimana umpan masuk, diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu.
MFR
Keuntungannya : Suhu & campuran dalam reaktor sama (homogen) karena pengadukan
Pengontrolan suhu mudah sehingga kondisi operasi yang isotermal bisa terpenuhi Kerugiannya : Untuk volume yg sama konversi lebih rendah daripada PFR Tidak baik utk fase gas karena rentan bocor
Plug Flow Reactor (PFR), reaktor alir pipa, dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar. Konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang pipa. Contoh petrokimia, pertamina
PFR
Umumnya digunakan : Fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi Keuntungannya : Konversi yg cukup tinggi dibanding MFR Waktu yg relatif lebih singkat Kerugiannya : Perawatan yang mahal Memerlukan waktu utk kondisi steady state
3. Reaktor semi-batch
Macam-macam reaktor lainnya adalah : 1. Packed Bed Reactor (PBR) atau Fixed Bed Reactor - Terdri dari satu atau lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertical - Beroperasi adiabatis
Keuntungannya : Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi
Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi Kerugiannya : Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam
Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen
2. Fluidized Bed Reactor (FBR) -
Reaktor dg bed terangkat oleh gas reaktan Fungsi utk memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reactor Jumlah bed lebih sedikit daripada PBR
-
Luas permukaan lebih besar daripada PBR Beroperasi isotermal
Keuntungannya : Suhu konstan shg mudah dikontrol Regenerasi bed yg mudah Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi
Kekurangannya : Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg dinding
Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.
3. Spray Tower
Spray Tower
Alat yang digunakan utk absorbsi gas, terdiri dari tower kosong dan satu set nozzle utk menyemprotkan cairan. 4. Packed Column
Packed Column
5. Bubble Tank
Bubble Tank
6. Agitated Tank
Agitated Tank
