TUGAS KHUSUS SEMESTER PENDEK (SP) RANCANGAN PABRIK PENGENALAN ALAT PEMISAH
Nama Kelompok : 1) Hariyani
(03101003007)
2) Ratih Kesuma Wardhani 3) Tri Wulan Sari 4) Darmayanti
(03101003013) (03101003013) (03101003029) (03101003029) (030101003035)
5) Aristia Alisandi
(03101003094) (03101003094)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2014
Secara
mendasar,
proses
pemisahan
dapat
diterangkan
sebagai
proses perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanisme atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis, proses pemisahan kimiawi harus dilakukan. Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cairgas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan. Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode pemisahan dapat dibedakan menjadi dua golongan, yaitu metode pemisahan sederhana dan metode pemisahan kompleks. Macam-macam Alat pemisah yaitu sebagai berikut : 1. Distilasi Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Ada 4 jenis distilasi yang akan dibahas disini, yaitu distilasi sederhana, distilasi fraksionasi, distilasi uap, dan distilasi vakum. Selain itu ada pula distilasi ekstraktif dan distilasi azeotropic homogenous, distilasi dengan menggunakan garam berion, distilasi pressure-swing , serta distilasi reaktif. a) Distilasi Sederhana b) Distilasi Fraksionisasi
c) Distilasi Uap d) Distilasi Vakum
Gambar 1.1 Destilasi Kolom distilasi (distillation column) merupakan peralatan proses yang banyak digunakan dalam industri proses termasuk kilang minyak. Kolom distilasi digunakan untuk memisahkan suatu bahan yang mengandung dua atau lebih komponen bahan menjadi beberapa komponen berdasarkan perbedaan volatility (kemudahan menguap) dari masing-masing komponen bahan tersebut. Kolom distilasi merupakan serangkaian peralatan proses yang terdiri dari preheater , column,
condenser ,
accumulator ,
reboiler
pendukungnya, dengan konfigurasi seperti pada gambar berikut.
serta
peralatan
Kolom (column) atau sering disebut tower memiliki dua kegunaan; yang pertama untuk memisahkan feed (material yang masuk) menjadi dua porsi, yaitu vapor yang naik ke bagian atas ( top/overhead ) kolom dan porsi liquid yang turun ke bagian bawah (bottom) kolom; yang kedua adalah untuk menjaga campuran kedua fasa vapor dan liquid (yang mengalir secara counter-current ) agar seimbang, sehingga pemisahannya menjadi lebih sempurna. Overhead vapor akan meninggalkan bagian atas kolom dan masuk ke condenser, vapor yang menjadi liquid akan dikumpulkan di accumulator. Sebagian liquid dari accumulator dikembalikan
ke kolom sebagai reflux,
sedangkan sebagian lainnya sebagai overhead product atau distillate. Bottom liquid keluar dari bagian bawah kolom dan dipanaskan ke reboiler. Sebagian liquid menjadi vapor dan dikembalikan ke kolom, dan sebagian lainnya akan dikeluarkan sebagai bottom product atau residue. Ini adalah konfigurasi kolom yang relative sederhana, pada aplikasi yang lebih kompleks, sebagian vapor atau liquid ditarik dari beberapa titik di bagian samping kolom (sidestream) sebagai intermediate product dan/atau sebagai reflux. Pada umumnya bahan yang akan dipisahkan (feed) dimasukkan kedalam kolom melalui bagian samping kolom tersebut. Komponen yang lebih ringan akan menguap menjadi vapor dan naik ke bagian atas (overhead) kolom , sedangkan komponen yang lebih berat berbentuk liquid akan jatuh ke bagian bawah (bottom) kolom. Ada beberapa macam pemilihan kolom pemisah distilasi yaitu : a.
Packed Tower
b.
Tray / Plate Column
c.
Sieve Tray
2. Sedimentasi Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya), Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak
digunakan, misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proeses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula. Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickener, sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Data-data yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang sinambung. Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980). Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu : a. Cara Batch Cara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi batch paling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. b. Cara Semi-Batch Pada sedimentasi semi-batch , hanya ada cairan keluar saja, atau cairan masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada bisa berupa slurry yang masuk atau beningan yang keluar. c. Kontinyu Pada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saat steady state, ketinggian tiap zona akan konstan
3. Sentrifuge Alat sentrifugasi yang biasa disebut sentrifus, bekerja dengan prinsip pemberian gaya sentrifugal yaitu dengan memutar bahan dengan kecepatan tertentu dan selang waktu tertentu, sehingga terjadi pemisahan berdasarkan bobot dan untuk mempercepat endapan. Bentuk seperti tabung dan cara mengendapkan cairan itu adalah dengan cara mengocoknya. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi. Sentrifugasi dibedakan menjadi 2 yaitu : A. Laboratory Centrifuges B. Preparative Centrifuges
A. Laboratory Centrifuges
Laboratory centrifuges digunakan untuk pemisahan skala kecil. Volume larutan yang dipisahkan antara 1 - 5000 ml dengan Kecepatan : 1000 – 15000 rpm. B. Preparative Centrifuges Digunakan dalam skala besar (1 liter sampai ratusan liter). Biasanya menggunakan tubular rotating chamber. Suspensi yang akan dipisahkan dimasukkan ke alat. Supernatan dan endapannya dikumpulkan di ujung perangkat dan prosesnya continous.
(Tubular Bowl Centrifuge)
Laju umpan : 1.5-12 L/s (25-200 gal/min).
Kecepatan rotasi : 1000-6000 rpm. g factor (ratio of centrifugal force to gravity force): 2000-3000.
Sentrifugasi dengan volume lebih besar akan lebih efektif
Disk Stack Centrifuges
Desainnya kompak dan memberikan hasil pemisahan yang lebih baik daripada standar tubular bowl centrifuge
Umpan masuk dari atas alat dan terdistirbusi pada bagian bawah melewati poros berongga
Partikel-partikel yang terlempar ke luar dan masuk ke disk stack, lalu padatan terpisah di pinggiran sentrifuge dan akan dikeluarkan
Cairan yang terpisah mengallir melalui bagian atas.
4. Cyclone Cyclone separator adalah alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Adapun prinsip kerja dari cyclone ini sebagai berikut: a. Gas atau aliran fluida diinjeksikan melalui pipa input. b. Bentuk kerucut cyclone menginduksikan aliran gas atau fluida untuk berputar, menciptakan vortex. c. Partikel dengan ukuran atau kerapatan yang lebih besar didorong ke arah luar vortex.
d. Gaya gravitasi menyebabkan partikel-partikel tersebut jatuh ke sisi kerucut menuju tempat pengeluaran. e. Partikel dengan ukuran atau kerapatan yang lebih kecil keluar melalui bagian atas dari cyclone melalui pusat yang bertekanan rendah. f. Cyclone
membuat
suatu
gaya
sentrifugal
yang
berfungsi
untuk
memisahkan partikulat dari udara kotor. g. Gaya sentrifugal timbul saat partikulat di dalam udara masuk ke puncak kolektor silindris pada suatu sudut dan diputar dengan cepat mengarah ke bawah seperti pusaran air. Aliran udara mengalir secara melingkar dan partikulat yang lebih berat mengarah ke bawah setelah menabrak ke arah dinding cyclone dan meluncur ke bawah.
Gambar 4. Cyclone
Jenis-jenis dari Cyclone : Adapun beberapa jenis cyclone diantaranya adalah:
a. Hydrocyclone b. Multicyclone
5. Kristalizer Kristalisasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarutdalam suatu larutan. Alat-alat kristalisasi disebut juga kristallisator. Alat-alat ini digunakan dalam proses kristalisasi terutamadalam skala industri, alat-alat yang digunakan dalam proses kristalisasi sangat beragam macam, hal ini disebabkan oleh sifat-sifat bahan dan kondisi pertumbuhan kristal yang sangat bervariasi. Disamping itu juga karena kristallisasi dilaksanakan untuk tujuan yang berbeda-beda (pemisahan bahan, pemurnian bahan, pemberian bentuk). Penggunaan alat kristallisasi harus memenuhi persyaratan misalnya konsentrasi, suhu, dan gerakan untuk menunjang pertumbuhan inti atau benih kristal. Dengan melengkapi perlengkapan-perlengkapan pada kristalisator untuk memungkinkan terjadinya perpindahan panas (pemanasan, pendinginan, dan penguapan) dan juga gerakan (pengadukan, penggulingan, pengankutan) Kristallisator biasanya dilengkapi dengan alat pemisah (filtrasi) yang dipasang dibelakang alat kristalisasi dan alat pengering. Faktor-faktor yang menjadi dasar pemilihan sebuah alat kristalisasi ialah misalnya : Unjuk kerja kristalisasi yang diingikan Cara operasi (tak kontinu, kontinu) Kondisi bahan baku (larutan , lelehan) Ukuran Kristal yang diinginkan Bentuk Kristal yang diinginkan Kemurnian kristalisat yang diinginkan Kecendrungan produk untuk menbentuk kerak Jenis-Jenis dari kristalizer yaitu sebagai berikut : a. Draft Tube Baffle Crystallizer b. Cooling Crystallizers c. Evaporative crystallizers d. Forced Circulation Crystallizer
e. Induced Circulation Crystallizer f. Oslo Type Crystallizer g. Vacum Crystallizer h. Agitated Batch Crystallizer i.
Swenson Walker Crystallizer
j.
Crystal Vacum Crystallizer
k.
Oslo Surface Cooled Crystalizer
6. Filtrasi Filtrasi memisahkan
atau zat
penyaringan
padatdari
merupakan
cairannya
dengan
metode
pemisahan
menggunakan
untuk
alat berpori
(penyaring).Filtrasi adalah operasi dimana campuran yang heterogen antara fluida dan partikel-partikel padatan dipisahkan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi menahan partikel-partikel padatan. Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut-
turut pada balok sebagai filtrat yang melewati balok dan media tersebut. Pada umumnya filter dapat digolongkan berdasarkan gaya dorong alami. Jenis-Jenis dari filtrasi adalah sebagai berikut : a.
Filter Gravitasi (Gravity Filter)
b.
Filter Pelat dan Bingkai
c.
Batch Leaf Filter
7. Evaporasi Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat yang sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap (volatile solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut yang ditemui dalam sebagian besar sistem larutan adalah air. Umumnya, dalam evaporasi, larutan pekat merupakan produk yang diinginkan, sedangkan uapnya diembunkan dan dibuang. Sebagai contoh adalah pemekatan larutan susu, sebelum dibuat menjadi susu bubuk. Beberapa sistem evaporasi bertujuan untuk mengambil air pelarutnya, misalnya dalam unit desalinasi air laut untuk mengambil air tawarnya. Prinsip kerja pemekatan larutan dengan evaporasi didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zat yang yang terlarut dengan pelarutnya. Pada industri susu, titik didih normal air (sebagai pelarut susu) 100°C,
sedangkan padatan susu praktis tidak bisa menguap. Jadi, dengan menguapnya air dan tidak menguapnya padatan, akan diperoleh larutan yang makin pekat. Jenis-Jenis Evaporator adalah sebagai berikut : a. Horizontal Tube Evaporator b. Basket Evaporator c. Standard Vertical-Tube Evaporator d. Long Tube Vertical Evaporator e. Vertical Tube Evaporator with Forced Circulation f. Forced Circulation Evaporator with External Heater g. Climbing Film, Long Tube Vertical Evaporator with External Heater h. Falling Film Evaporator i.
Agitated Film Evaporator
j.
Direct Contact Evaporator
8. Crusher Crusher berfungsi untuk memecahkan batuan alam menjadi ukuran yang lebih kecil sesuai spesifikasi yang dibutuhkan. Selain memisahkan batuan hasil pemecahan dengan menggunakan saringan atau screen. Crusher terdiri dari beberapa bagian yaitu crusher primer, crusher sekunder, crusher tersier. Setelah batuan diledakan, batuan dimasukan kedalam crusher primer. Hasil dari crusher
primer dimasukan kedalam sekunder untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Bila hasil crusher sekunder belum memenuhi spesifikasi yang ditetapkan maka batuan diolah kembali di crusher tersier dan seterusnya. Peralatan penghancur zat padat dibagi atas mesin pemecah (crusher)¸mesin giling (grinder), mesin giling ultrahalus (ultrafine grinder) dan mesin potong (cutting machine) . Mesin pemecah bertugas melakukan kerja berat memecah bongkah bongkah besar menjadi kepingan-kepingan kecil. Mesin pemecah primer digunakan untuk mengerjakan bahan mentah hasil tambang dan dapat menampung segala macam yang keluar dari muka tambang dan memecahkannya menjadi kepingan – kepingan antara 6-10inchi. Mesin pemecah sekunder bertugas untuk memecahkan lagi kepingan-kepingan menjadi partikel yang ukurannya, barangkali 0.25 inchi .Untuk pemecah secara komersil dalam ukuran of masses of solids 1 ft atau lebih, berdiameter sampai dengan 200-mesh, setidaknya akan melalui 3 tahapan berdasarkan tipe mesinnya. Jenis-Jenis Crusher adalah sebagai berikut : a. Jaw Crusher b. Gyratory Crusher c. Toothed Roll Crusher d. Blake Crusher e. Dodge Crusher f. Hammer Mill g. Impactor h. Atrition Mills i.
Tumbling Mills
Gambar 8.1 Jaw Crusher
.
Beberapa dasar pemisahan campuran antara lain adalah ukuran partikel, titik didih, kelarutan, dan pengendapan. Jenis-jenis metode pemisahan campurana. 1. Filtrasi Filtrasi
atau
penyaringan
merupakan
metode
pemisahan
untuk
memisahkan zat padatdari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring 2. Sublimasi Sublimasi merupakan metode pemisahan campuran yang terdiri dari suatu zat
yangmemiliki
sifat
dapat menyublim dengan zat
yang
tidak
dapat menyublim. 3.
Kristalisasi Kristalisasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarutdalam suatu larutan.
4. Destilasi destilasi merupakan metode pemisahan yang prinsipnya didasarkan pada perbedaan titik didih zat cair yang ada dalam campuran sehingga dapat dipisahkan pada saatsalah satu zat cair menguap lebih dahulu. 5. Evaporasi
Evaporasi merupakan metode pemisahan campuran dengan cara menguapkanpelarut pada campuran 6. Kromatografi Kromatografi merupakan metode pemisahan campuran yang didasarkan padaperbedaan
kecepatan
merambat
antara
partikel-partikel
yang
bercampur dalam suatu medium diam ketika dialiri suatu medium yang bergerak 7. Dekantasi Dekantasi merupakan metode pemisahan campuran zat cair dan zat padat dengancara mengendapkan endapan kemudian menuangkan cairan
Beberapa dasar pemisahan campuran antara lain adalah ukuran partikel, titik didih, kelarutan, dan pengendapan. Jenis-jenis metode pemisahan campurana. 8. Filtrasi Filtrasi
atau
penyaringan
merupakan
metode
pemisahan
untuk
memisahkan zat padatdari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring 9. Sublimasi Sublimasi merupakan metode pemisahan campuran yang terdiri dari suatu zat
yangmemiliki
sifat
dapat menyublim dengan zat
yang
tidak
dapat menyublim. 10. Kristalisasi Kristalisasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarutdalam suatu larutan. 11. Destilasi destilasi merupakan metode pemisahan yang prinsipnya didasarkan pada perbedaan titik didih zat cair yang ada dalam campuran sehingga dapat dipisahkan pada saatsalah satu zat cair menguap lebih dahulu. 12. Evaporasi Evaporasi merupakan metode pemisahan campuran dengan cara menguapkanpelarut pada campuran 13. Kromatografi
Kromatografi merupakan metode pemisahan campuran yang didasarkan padaperbedaan
kecepatan
merambat
antara
partikel-partikel
yang
bercampur dalam suatu medium diam ketika dialiri suatu medium yang bergerak 14. Dekantasi Dekantasi merupakan metode pemisahan campuran zat cair dan zat padat dengancara mengendapkan endapan kemudian menuangkan cairan
http://mhimns.blogspot.com/2013/04/sedimentasi.html https://www.google.co.id/?gws_rd=cr&ei=qMerU7TVD8_GuATKooGY Dg#q=prinsip+kerja+dari+alat+sedimentasi http://indrawibawads.files.wordpress.com/2012/01/cyclone-indra-wibawatkim-unila.pdf
