PERALATAN INDUSTRI PROSES 2 BUBBLE COLOUM
OLEH : KELOMPOK II
Nama
:Dara Cita M
(061330401010)
Millahi Nursyafa’ah (061330401017) Nursyafa’ah (061330401017) Sarah Swasti P
(061330401024)
Kelas
: 3KD
Dosen Pembimbing
: Meilianti, S.T., M.T.
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Alllah SWT karena atas berkat dan rahmatNya lah kami dapat menyelesaikan makalah mengenai “BUBBLE COLOUM” ini. Shalawat ini. Shalawat serta salam tak lupa kami sampaikan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, para sahabat, serta pengikutnya yang insya ALLAH tetap istiqomah dijalannya. Kami menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini melibatkan banyak pihak yang membantu kami menyelesaikan makalah ini sehingga kami mengucapkan teimakasih kepada : 1. Yth.Meilianti, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing mata kuliah peralatan industri proses. 2. Teman-teman yang telah memberikan semangat dan bantuannya.
Kami juga menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga dapat mencapai kesempurnaan di mas a mendatang. Semoga makalah ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Palembang, 15 September 2014
Penulis
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Alllah SWT karena atas berkat dan rahmatNya lah kami dapat menyelesaikan makalah mengenai “BUBBLE COLOUM” ini. Shalawat ini. Shalawat serta salam tak lupa kami sampaikan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, para sahabat, serta pengikutnya yang insya ALLAH tetap istiqomah dijalannya. Kami menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini melibatkan banyak pihak yang membantu kami menyelesaikan makalah ini sehingga kami mengucapkan teimakasih kepada : 1. Yth.Meilianti, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing mata kuliah peralatan industri proses. 2. Teman-teman yang telah memberikan semangat dan bantuannya.
Kami juga menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga dapat mencapai kesempurnaan di mas a mendatang. Semoga makalah ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Palembang, 15 September 2014
Penulis
ii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL.......................................... JUDUL................................................................ ............................................ ................................i ..........i KATA PENGANTAR............................... PENGANTAR..................................................... ............................................ ........................................ii ..................ii DAFTAR ISI.......................................... ISI................................................................ ............................................ ...........................................iii .....................iii DAFTAR GAMBAR................... GAMBAR......................................... ............................................ ............................................ ...............................iv .........iv BABI PENDAHULUAN 1.1.Latar belakang......................................... belakang............................................................... ............................................ .....................................1 ...............1 1.2.Tujuan Penulisan........................................... Penulisan................................................................. ............................................ ...............................2 .........2 1.3.Manfaat Penulisan........................ Penulisan.............................................. ............................................ ............................................ ..........................2 ....2 1.4.Rumusan Masalah.......................... Masalah................................................ .............................................. .............................................. ......................2 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1. Pengertian bubble coloum......................................... coloum................................................................ ........................................3 .................3 2.2. Peralatan bubble coloum...................................... coloum............................................................ ............................................. .......................5 5 2.3. Aplikasi bubble coloum dalam dunia industri................................................11 industri................................................11 2.4. Teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum............................................26 coloum............................................26 BAB III PENUTUP 3.1.Kesimpulan................................ 3.1.Kesimpulan...................................................... .............................................. .............................................. ........................34 ..34 3.2. Saran........................................... Saran.................................................................. ............................................. ............................................. ........................34 .34 DAFTAR PUSTAKA................................... PUSTAKA......................................................... .............................................. ...................................35 ...........35
iii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.Struktur bubble column........................................ column.............................................................. ...................................3 .............3 Gambar 2. Bubble Cap (Pelat Genta).............................................. Genta).................................................................... .........................6 ...6 Gambar 3. Daerah Daer ah aktif piring bubble cap...............................................................8 cap...............................................................8 Gambar 4.Sieve tray.................................................. tray........................................................................ ............................................ .........................9 ...9 Gambar 5. Valve tray............................................... tray...................................................................... ............................................. .......................10 .10 Gambar 6. Menara destilasi.............................. destilasi.................................................... ............................................ ................................12 ..........12 Gambar 7. Rangkaian alat destilasi desti lasi pabrik............................................................ pabrik.............................................................13 .13 Gambar 8. Rotary pumps .......................................... ................................................................ ........................................... ..................... 12 Gambar 9. Fenomena dasar jet bubble column........................................... column......................................................28 ...........28 Gambar 10. Alat kolom absorbsi ......................................... ............................................................... ................................28 ..........28 Gambar 11. Diagram alir denitrifikasi.......................... denitrifikasi................................................ .........................................30 ...................30 Gambar 12. Skema UCG (Underground Coal Gasification) ................................31 ................................31 Gambar 13. Prinsip kerja dari IGCC........................................................... IGCC.....................................................................32 ..........32 Gambar 14. Proses pembuatan biodisesel secara s ecara non-katalitik.............................33
iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG Operasi pemisahan komponen dari suatu campuran ialah operasi yang didasarkan atas perpindahan bahan dari satu fase ke fase yang lain. Pada kontak antar fase dan pemisah fase teknik-teknik yang digunakan seperti distilasi (penyulingan), absorpsi (penyerapan) gas, dehumidifikasi (pengurangan kelembaban) dan ekstraksi zat cair.Misalnya saja fungsi daripada distilasi ialah untuk memisahkan, dengan jalan menguapkan suatu zat cair yang mampu campur dan mudah menguap. Pada absorpsi gas misalnya, uap yang dapat larut diserap dari campuran di mana uap itu terdapat bersama gas yang tak dapat larut dengan bantuan zat cair yang dapat melarutkan uap itu tetapi tidak melarutkan gas campurannya.Dehumidifikasi yaitu pembuangan kelembaban dua komponen diolah dengan suatu pelarut yang lebih banyak melarutkan salah satu atau beberapa komponen di dalam campuran itu. Campuran yang telah diolah dengan cara tersebut disebut rafinat dan fase yang kaya pelarut disebut ekstrak. Kolom bubble (gelembung) banyak digunakan dalam industri kimia, antara lain sebagai absorber, fermentor dan reaktor dimana terjadi reaksi antara gas dan liquida yang dalam proses tersebut sangat memerlukan daerah kontak yang besar antara kedua phase tersebut. Kolom bubble adalah peralatan yang sederhana dan tidak mahal. Kolom bubble merupakan alat kontak dimana gas yang masuk berupa bubble bergerak secara relatif terhadap phase liquida kontinyu. Gas masuk melalui sparger pada dasar kolom, begitu gas masuk kedalam kolom maka liquida akan mengembang. Dalam kolom, gas terdispersi ke dalam phase liquida dalam bentuk gelembung-gelembung kecil yang berakibat luas kontaknya menjadi besar. Perpindahan massa terjadi selama pembentukan gelembung dan juga selama gelembung naik ke permukaan.
1
1.2.
RUMUSAN MASALAH Rumusan masalah dari makalah ini adalah : 1. Apa yang dimaksud bubble coloum ? 2. Apa saja peralatan bubble coloum ? 3. Bagaimana aplikasi bubble coloum dalam dunia industri ? 4. Apa teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum ?
1.3.
TUJUAN PENULISAN Tujuan penulisan makalah ini adalah : 1. Memberitahukan pengertian bubble coloum. 2. Memberitahukan peralatan bubble coloum. 3. Memberitahukan aplikasi bubble coloum dalam dunia industri. 4. Memberitahukan teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum.
1.4.
MANFAAT PENULISAN Manfaat penulisan makalah ini adalah : 1. Mengetahui pengertian bubble coloum. 2. Mengetahui peralatan bubble coloum. 3. Mengetahui aplikasi bubble coloum dalam dunia industri. 4. Mengetahui teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum.
2
BAB II PEMBAHASAN 1. Pengertian bubble coloum
Kolom gelembung adalah peralatan tempat terjadinya proses perpindahan massa, dimana gas akan berkontak dengan liquida. Gas akan terdispersi ke dalam phase liquida yang kontinue dalam bentuk gelembung. Tingkat perpindahan massa dalam kondisi tertentu akan menentukan lajunya dimana seluruh proses terjadi. Tujuan proses ini adalah untuk dapat terjadinya laju perpindahan massa yang tinggi, yaitu dengan meperbesar luas interfacial dan tingkat intensitas turbulensi yang tinggi. Kolom bubble (gelembung) banyak digunakan dalam industri kimia, antara lain sebagai absorber, fermentor dan reaktor dimana terjadi reaksi antara gas dan liquida yang dalam proses tersebut sa ngat memerlukan daerah kontak yang besar antara kedua phase tersebut. Kolom bubble adalah peralatan yang sederhana dan tidak mahal. Kolom bubble merupakan alat kontak dimana gas yang masuk berupa bubble bergerak secara relatif terhadap phase liquida kontinyu. Gas masuk melalui sparger pada dasar kolom, begitu gas masuk kedalam kolom maka liquida akan mengembang. Dalam kolom, gas terdispersi ke dalam phase liquida dalam bentuk gelembung-gelembung kecil yang berakibat luas kontaknya menjadi besar. Perpindahan massa terjadi selama pembentukan gelembung dan juga selama gelembung naik ke permukaan. Diantara peneliti-peneliti sebelumnya antara lain telah menggunakan model dengan anggapan bahwa dispersi axial l ebih dominan dari pada konveksi axial. Pengembangan model telah dilakukan dalam penelitian ini untuk memprediksi profil konsentrasi oksigen terlarut secara aksial dan steady-state dalam sebuah kolom gelembung bersekat dan vertikal.
3
Jika profil konsentrasi oksigen hanya dipengaruhi oleh tekanan hydrostatik saja, maka akan terbentuk profil linier; jika terdapat pengaruh pengadukan maka profilnya menjadi non-linier. Beberapa faktor yang mempengaruhi profil konsentrasi antara lain , koeffisien perpindahan massa gas-liquid volumetric overall, laju liquida dan laju gas di dalam kolom. Pengaruh dari kenaikkan variabel di atas terhadap bentuk profil konsentrasi adalah tidak begitu besar karena kenaikkan variabel tersebut dipengaruhi oleh laju alir gas atau laju alir liquida yang harganya relatif kecil kalau dibandingkan dengan adanya pengaruh pengadukan. Sedangkan dalam penelitian ini dilengkapi dengan sekat yang berfungsi sebagai pengaduk. Perbedaan dalam komposisi kesetimbangan antara fase likuid dan uap dapat digunakan untuk memisahkan suatu komponen secara individu ataupun campuran. Dalam peralatan industri untuk operasi transfer uaplikuid, uap dapat berupa gelembung yang melalui (melintas) fase likuid secara kontinyu (droplet ) likuid yang jatuh kedalam fase uap secara kontinyu, ataupun kombinasi dari beberapa metode lainnya. Pengertian dari gelembung uap (bubbling vapor) yang melintasi likuid adalah uap didistribusi melalui sparger atau pipa berlubang ( perforated pipe) yang terletak pada dasar tangki yang berisi likuid. Gelembunggelembung uap tersebut melintasi likuid selama masa lintasannya ke permukaan (ke bagian atas kolom), dimana ia akan terpisah dan meninggalkan kolom melalui jalur uap bagian atas (overhead ) dari kolom. Kolom gelembung (bubble coloum) dapat berupa piringan dengan sejumlah lubang yang di las pada risers atau chimney, dimana uap akan lewat melintas dari bagian bawah kolom. Tiap risers dipenuhi oleh sejumlah cap berbentuk bell (genta) untuk mempercepat uap melalui risers tersebut. Dalam operasinya, uap (vapor) naik melalui chimney, menghasilkan sejumlah gelembung dari slot dari bagian bawah cup didalam likuid, dimana level (ketinggian) likuid dijaga pada plate oleh weir (dam) sehingga permukaan likuid adalah 2-2,5 inch diatas slot dari bubble cap.
4
Likuid diumpankan pada plate dan turun melintasi downspout menuju bagian bawah plate dimana uap akan melintas naik melalui plate bercampur dengan likuid pada plate karena disperse yang dihasilkan oleh slot dalam bubble cap. Uap kemudian terpisah pada permukaan likuid dan melintasi bagian atas piringan (plate). Hal ini dapat dicapai dengan aliran berlawanan arah (countercurrent) dari likuid yang melintas turun dengan uap yang melintas naik melalui kolom.
2. Peralatan bubble coloum
2.1. Kolom Piring Gelembung ( Bubble Plate Coloum) a.
Dengan tanggul dan salauran limpah yang bundar
Kolom piring gelembung (bubble plate coloum), merupakan salah satu alat yang digunakan pada kontak anatar fase dan pemisah fase dimana bentuk pemisahannya dilakukan dengan cara destilasi. Alat ini terdiri dari tanggul (weit), dan pipa saluran limpah (downcomers). Dalam kolom ini harus terjadi perpindahan massa dan panas antara uap yang naik dan cairan yang mengalir turun. Sampel yang biasa digunakan alat ini adalah yang berupa liquid, misalnya etanol dan air. Pada alat ini terdapat pelat-pelat yang berfungsi sebagai perlengkapan dalam (internal fitting) berupa bidang yang letaknya mendatar dan disusun satu diatas yang lain pada jarak-jarak tertentu di dalam pipa kolom. Pada setiap plat terdapat lapisan cairan dengan ketinggian tertentu. Cairan ini diterobos oleh uap yang naik melalui lubang-lubang pada pelat.
b.
Piring aliran melintang yang menunjukkan jalan masuk dan jalan
keluar tanggul
Alat ini digunakan untuk cairan, dimana cairan masuk melewati piring menuju ke piring berikut di bawahnya. Cairan di dalam kolom dipindahkan dari pusat piring.
5
Alat ini juga harus mempunyai cairan yang dapat menahan pada piring yang lebih rendah untuk mencegah uap air mengalir dari atas alat ini. Cairan pada piring yang lebih rendah ditahan oleh sebuah tanggul (weit). Tanggul ini berfungsi untuk mendistribusikan cairan. Cairan yang masuk melalui tanggul akan mengalir melintang sesuai dengan aliran pada piring untuk selanjutnya mengalir ke jalan keluar tanggul.
2.2. Bubble Cap (Pelat Genta)
Suatu bubble cap adalah suatu piringan yang dilengkapi dengan sebuah lubang yang menuju suatu pipa yang sesuai yaitu chimney, yang dilewati oleh uap dari bagian bawah piringan. Tiap-tiap pipa arah naik ditutupi oleh sumbat berbentuk bel (genta). Sumbat-sumbat tersebut diberi bingkai agar tersedia ruang yang cukup antara riser (pipa naik) dan sumbat sebagai tempat keluarnya uap. Pada operasinya, uap naik melalui chimney dan dialihkan ke bawah oleh sumbat. Keluarnya berupa gelembung-gelembung kecil dari celah pada bagian bawah sumbat dibawah cairan. Level cairan diduga diatas pinggiran oleh suatu alat yang berupa weit. Jadi, permukaan weit sekitar 2-2,5 in diata s puncak celah dari bubble cap. Cairan memasuki piringan dan melewatin ya dan turun melalui pipa turun melalui piringan ke bagian bawah piringan (plate). Sementara uap turun melalui piringan bercampur dengan cairan yang berada diatas piringan karena hamburan dihasilkan dari celah bubble cap. Uap kemudian terpisah pada permukaan cairan dan melewati bagian atas piringan, selanjutnya sejumlah aliran balik dari likuid melewati bagian bawah dan uap melewati bagian atas, melewati kolom penampang hasil.
6
Peralatan bubble coloum ini banyak diaplikasikan didalam proses yang melibatkan pemisahn secara termal, seperti pada Destilasi, Rektifikasi, dan Fraksionasi.
Kolom Destilasi dan Rektifikasi
Destilaasi dan rektifikasi adalah proses pemisahan termal yang digunakan secara luas dibidang teknik untuk memisahkan campuran dalam jumlah yang besar. Contoh: Destilasi atau penyulingan larutan, untuk mengurangi volumenya, untuk meningkatkan konsentrasi zat terlarut atau untuk mengkristalkan bahan padat yang terlarut Destilasi produk antara atau produk akhir yang diperoleh pada reaksi kimia Rektifikasi pelarut organik yang telah tercemar, agar diperoleh cairan murni yang dapat digunakan kembali. Ketiga proses diatas adalah serupa, yaitu pemisahan terjadi oleh penguapan salah satu komponen dari campuran, artinya dengan cara mengubah bagian bagian yang sama dari keadaan cair menjadi berbentuk uap. Persyaratannya adalah kemudahan menguap (volatilitas) dari komponen yang akan dipisahkan berbeda satu dengan lainnya. Bila suatu campuran yang terdiri atas dua jenis cairan yang saling larut akan dipisahkan, sedangkan tekanan uap atau titik didih keduanya relative berdekatan, maka pemisahan tidak cukup dilakukan dengan satu kali destilasi sederhana. Hal ini karena selain mengandung zat yang lebih mudah menguap, uap yang terbentuk (berarti pula destilatnya) juga banyak mengandung zat yang lebih sukar menguap. Rektifikasi berarti memisahkan komponen-komponen yang mudah menguap dari suatu campuran cairan dengan cara penguapan dan kondensasi berulang-ulang, dengan perpindahan massa serta panas melalui refluks yang terkendali. Setelah itu uap dikondensasi dan kondensat ditampung.
7
Diameter bubble coloum
Efisiensi kontak antara likuid dan uap pada plate tergantung pada besarnya agitasi yang disebabkan suplai energi oleh uap yang melewati likuid pada piringan. Pada kecepatan uap yang rendah, maka dihasilkan efisiensi panas yang rendah pula. Hal ini disebabkan oleh turunnya level (ketinggian) likuid pada piringan. Makin tinggi kecepatan uap, maka makin tinggi juga efisiensi plate karena kontak yang panjang. Pada kecepatan uap yang sangat tinggi, pemsukan likuid ke uap dimulai dan uap cenderung membentuk kerucut. Efisiensi maksimum plate dicapai diatas interval kecepatan uap. Diameter kolom bubble dapat ditentukan dengan prosedur kelebihan kapasitas.
Beban
uap
ini
berbeda
di
beberapa
tempat
sehingga
menyebabkancross sectional area harus di justifikasi. Daerah aktif pada piring pada bubble-cap
Diameter Kolom
Diameter Tutup
Daerah (area) aktif
(m)
(mm)
pada Bubble cap
0,9
75
0,60
1,2
100
0,57
1,8
100
0,66
2,4
100
0,70
13,0
150
0,74
Spesifikasinya adalah :
Kapasitas sedang sampai tinggi
Efisiensi sedang sampai tinggi
Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal
Laju alir rendah karena pressure drop tinggi
Korosi Tinggi
8
1. Sieve Tray
Sieve tray merupakan jenis tray yang paling sederhana dibandingkan jenis tray yang lain dan lebih murah daripada jenis bubble cap. Pada Sieve tra y uap naik ke atas melalui lubang-lubang pada plate dan terdispersi dalam cairan sepanjang plate. Cairan mengalir turun ke plate di bawahnya melalui down comer dan weir. Meskipun sive tray mempunyai kapasitas yang lebih besar pada kondisi operasi yang sama dibandingkan dengan bubble cap, namun sieve tray mempunyai satu kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, tiap plate di desain mempunyai kecepatan uap minimum yang mencegah terjadinya peristiwa “dumps” atau “shower” yaitu suatu perist iwa dimana cairan mengalir bebas mengalir ke bawah melalui lubang-lubang pada plate. Kecepatan uap minimum ini yang harus amat sangat diperhatikan dalam mendesain sieve tray dan menjadi kesulitan tersendiri dalam kondisi operasi sesungguhnya.Efisiensi sieve tray sama besarnya dengan bubble cap pada kondisi desain yang sama, namun menurun jika kapasitasnya berkurang di bawah 60% dari desain.
9
Spesifikasinya adalah :
Kapasitas tinggi
Efisiensi tinggi
Pressure drop sedang
Biaya instalasi dan perawatan murah
Korosi rendah
2. Valve Tray
Valve tray mempunyai design yang khusus. Seperti Sieve tray tetapi diameter lubangnya lebih besar yang ditutupi oleh movable flaps yang bergerak jika aliran uap meningkat. Valve tray dapat beroperasi lebih efisien pada kecepatan al iran rendah daripada Sieve Tray.
10
Spesifikasinya adalah : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. -
Kapasitas tinggi-sangat tinggi Efisiensi tinggi Turndown 4:1 – 5:1. beberapa desain khusus mencapai 10:1 atau lebih Entrainment sedang Pressure drop sedang Biaya 20 % lebih tinggi dari sieve tray Perawatan sedang Fouling tendency sedang Efek korosi sedang Aplikasi utama: Sebagian besar kolom Menangani dimana titik didih penting Pangsa pasar 70 %
3. Aplikasi bubble coloum dalam dunia industri a.
Destilasi Skala Industri
Umumnya proses destilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh karena itu unit proses dari destilasi ini sering disebut sebagai menara destilasi (MD). Menara destilasi biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari menara destilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara destilasi terbagi dalam 2 jenis kategori besar: 1. Menara Destilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan yang
memungkinkan
kesetimbangan
terbagi-bagi
dalam
setiap
piringannya, dan 2. Menara Destilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjang kolom menara.
11
Menara destilasi
Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi). Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisa h, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas.
12
Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas). Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20.
Aplikasi Distilasi
Pemisahan minyak mentah menjadi bagian-bagian untuk penggunaan khusus seperti untuk transportasi, pembangkit listrik, pemanas, dll.
Pemekatan alkohol dengan penerapan panas terhadap larutan hasil fermentasi untuk menghasilkan minuman suling.
Pemisahan minyak kemiri dari biji kemiri
Kelebihan Destilasi : 1. Dapat memisahkan zat dengan perbedaan titik didih yang tinggi. 2. Produk yang dihasilkan benar-benar murni.
13
Kekurangan Destilasi : 1. Hanya dapat memisahkan zat yang memiliki perbedaan titik didih yang besar. 2. Biaya penggunaan alat ini relatif mahal. Perawatan peralatan distilasi Kolom distilasi harus dirawat agar kebersihan dan penggunaannya dapat seoptimal mungkin, dilakukan sebagai berikut : 1. Pengaruh panas kolom pada unit kolom distilasi terbatas pada kondensor dan pendidih ulang (reboiler), karena, pada umumnya, kolom tersebut diisolasi, sehingga kehilangan kalor sepanjang kolom relatif kecil 2. Untuk umpan yang berupa zat cair pada titik gelembungnya (q = 1) yaitu cairan jenuh, kalor yang diberikan pada pendidih ulang sama dengan yang dikeluarkan pada kondensor. Untuk umpan yang berwujud selain cairan jenuh kebutuhan kukus, pemanas dihitung dengan neraca panas (neraca entalpi). Adsorpsi atau penjerapan adalah proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap ditempatkan ke suatu hamparan tetap dan fluida kemudian dialirkan melalui hamparan tetap tersebut sampai zat padat itu mendekati jenuh dan pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah adsorben. Bahan bahan yang berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori. Pemisahan terjadi karena perbedaan bibit molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu lebih erat daripada molekul-molekul lainnya. Misalnya, limbah industri pencucian kain batik diadsorpsi zat warnanya dengan menggunakan arang tempurung kelapa yang sudah diaktifkan. Limbah elektroplating yang mengandung nikel, logam berat nikel diadsorpsi dengan zeolit yang diaktifkan.
14
b. Absorber dan Stripper
Absorber dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan kelarutan. Solut adalah komponen yang dipisahkan dari campurannya sedangkan pelarut ( solvent ; sebagai separating agent)adalah cairan atau gas yang melarutkan solut. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase satu ke fase yang lain dapat terjadi. Absorbsi adalah operasi pemisahan solut dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan mengontakkan gas yang berisi solut dengan pelarut cair (solven / absorben ) yang tidak menguap. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent ) yang tidak larut ke dalam cairan. Berdasarkan cara kontak antar fase, alat transfer massa difusional dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : 1. proses keseimbangan dimana operasi dengan keseimbangan antar fase, yaitu alat dengan kontak bertingkat ( stage wise contact / discreet ), misalnya menara menggunakan plat atau tray. 2. proses dikontrol kecepatan transfer massa, yaitu alat dengan kontak kontinyu
( continuous
contact ),
misalnya
menara
sembur,
gelembung atau menggunakan bahan isian (packing). Kolom Absorpsi Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Struktur yang terdapat pada kolom absorber dibagi menjadi tiga bagian yaitu:
Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.
15
Prinsip Kerja Kolom Absorpsi • Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi, pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia. • Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi. Gambar diatas adalah contoh proses Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang. Absorber yang terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya, pelarut dikumpulkan dan dikirim kembali ke absorber. c.
Sebagai alat perpindahan panas / penukar panas
Alat penukar kalor merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi ke fluida yang temperaturnya lebih rendah. Proses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Maksudnya ialah : a) Alat penukar kalor kontak langsung Pada alat ini fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan. Misalnya ejector, daerator dan lain-lain. b) Alat penukar kalor kontak tak langsung Pada alat ini fluida panas tidak berhubungan langsung (indirect contact) dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara, seperti pipa, plat, atau peralatan jenis lainnya. Misalnya kondensor, ekonomiser air preheater dan lain-lain.
16
Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu tempat ke tempat lainnya sebagai akibat dari perbedaan temperatur antara tempat-tempat tersebut. Pada umumnya perpindahan panas dapat berlangsung melalui 3 cara yaitu secara konduksi, konveksi, radiasi. Konduksi adalah perpindahan energi thermal dari daerah dengan temperatur lebih tinggi ke daerah dengan temperatur yang lebih rendah, yang terjadi akibat interaksi molekuler terhadap medium atau perpindahan panas yang terjadi akibat agitasi molekuler terhadap material tanpa adanya pergerakan dari material itu sendiri. Transfer energi tersebut pada umumnya terjadi akibat elastic impact pada fluida atau dapat disebabkan oleh free electron diffusion pada metal atau phonon vibration pada insulators. Dengan kata lain, panas ditransferkan secara konduksi ketika atom yang berdekatan bergerak berlawanan dengan atom lainnya atau elektron berpindah dari satu atom ke atom lainnya. Kemungkinan terjadinya konduksi pada padatan/solid lebih besar, dimana letak atom-atomnya lebih rapat dan konstan. Sedangkan pada liquid (kecuali liquid metals) dan gas, molekulnya memiliki jarak yang berjauhan, sehingga lebih kecil kemungkinan terjadinya perpindahan energi thermal. Faktor-faktor yang menyebabkan keberhasilan proses perpindahan panas secara konduksi adalah: 1. Terjadinya perpindahan energi kinetik/gerak atau dapat berupa elektronelektron bebas. Pergerakan energi kinetik ini didasarkan atas perbedaan suhu yang terjadi, perpindahannya terjadi dari temperatur yang lebih tinggi menuju ke medium dengan temperatur yang lebih rendah. 2. Terjadinya perbedaan temperatur Perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara 2 bagian benda. Panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah.
17
3. Konduktivitas termal suatu bahan Konduktivitas termal suatu bahan merupakan fungsi dari temperatur. Sehingga semakin besar konduktivitas termalnya, maka semakin baik pula bahan tersebut dalam menghantarkan panas dan semakin besar laju perpindahan panasnya. 4. Kerapatan massa Untuk meningkatkan proses perpindahan panas maka perlu juga meningkatkan kerapatan massanya, karena energi yang hilang akibat gesekan reletif lebih kecil daripada energi yang dibutuhkan sehingga pengaruh yang merugikan ini jarang diperhitungkan. Sedangkan untuk fluida yang rapat massanya rendah seperti gas, penambahan energi mekanik dapat lebih besar dari laju panas yang dipertukarkan. Pada sistem pembangkit daya termal, energi mekanik dapat mencapai 4 sampai 10 kali energi panas yang dibutuhkan. Apabila kerapatan suatu bahan sangat besar, maka jarak antar partikel sangat dekat. Hal ini sangat memudahkan perpindahan energi termal/kinetik ataupun elektron bebas antar partikel. 5. Luas penampang Semakin besar luas penampang yang digunakan dalam tranfer panas ini, maka semakin besar pula kalor yang dibutuhkan, hal ini berarti akan semakin besar energi yang diperlukan. Lain halnya apabila luas penampang yang digunakan kecil, maka laju perpindahan panas lebih cepat. Bubble tower dapat didefinisikan sebagai suatu alat atau peral atan yang dapat menampung gas atau cairan atau fluida hasil absorpsi gas dal am liquid yang berbentuk bubble atau gelembung-gelembung. Sebuah reaktor kolom gelembung adalah alat yang digunakan untuk reaksi gas-cair yang pertama kali diterapkan oleh Helmut Gerstenberg. Ini terdiri dari kolom silinder yang diatur vertikal. Pemasukkan gas terjadi di bagian bawah kolom dan menyebabkan aliran turbulen untuk memungkinkan pertukaran gas yang optimal.
18
Bubble column dibangun dalam berbagai bentuk konstruksi. Pencampuran dilakukan oleh Sparging gas dan membutuhkan energi yang lebih kecil daripada pengadukan mekanis. Cairan tersebut bisa dalam aliran paralel atau countercurrent. Reaktor kolom gelembung yang ditandai dengan kandungan cairan yang tinggi dan permukaan fase moderat batas. Kolom gelembung ini sangat berguna dalam reaksi dimana reaksi gas-cair lambat dalam kaitannya dengan tingkat penyerapan. Ini adalah kasus untuk gas-cair reaksi dengan bilangan Hatta Ha <0,3. Reaktor kolom gelembung digunakan dalam berbagai jenis reaksi kimia seperti oksidasi basah, atau sebagai bioreaktor alga. Karena komputerisasi desain kolom gelembung terbatas pada proses parsial, pengalaman dalam pemilihan jenis kolom tertentu masih berperan penting. Bubble tower terdiri atas bubble column yang merupakan tempat kontraktor dimana gas didispersikan ke dalam fase cairan atau liquid. Sehingga bubble tower merupakan suatu alat yang mengambil bagian penting dalam proses absorpsi gas dalam liquid yang dilakukan. Secara umum proses absorpsi dilakukan menggunakan kontaktor gas-cair. Perpindahan massa kontaktor gas-cair diperoleh dengan kontak langsung dan dispersi satu fasa ke fasa yang lainnya. Kontaktor yang digunakan dalam industri
diklasifikasikan
ke
dalam
tiga
kategori
tergantung
pada
fasa
terdispersinya, yaitu seperti disebutkan berikut ini : 1. Kontaktor dimana cairan mengalir sebagai film tipis (contoh: packed column, disc contactors, dll). 2. Kontaktor dimana gas didispersikan ke dalam fasa cairan (contoh: plate column, bubble column, mechanically agitated contactors, dll). 3. Kontaktor dimana cairan didispersikan ke dalam fasa gas (contoh: spray column, venturi scrubbers, dll).
19
Sebuah reaktor kolom gelembung yang terdiri dari : 1) Setidaknya satu perangkat penyebaran untuk menyebarkan setidaknya oksigen ke dalam fasa cair, disebutkan perangkat penyebaran memiliki dinding berpori, dan port ulir luar, luas permukaan menyebabkan penyebaran perangkat menjadi 1,6 kali lebih besar dari luas penampang dari bubble column dan mengatakan perangkat penyebaran yang secara vertikal dipasang di kolom gelembung, mengatakan dinding berpori memiliki pori-pori yang terbentuk di dalamnya untuk memberikan perangkat pendispersi oksigen yang permeable. kolom gelembung memiliki Rasio tinggi terhadap diameter lebih besar dari 10; 2) piring mounting untuk memungkinkan penyebaran mengatakan perangkat yang akan dipasang secara vertikal atasnya, mounting plate memiliki port inlet gas yang terhubung ke port yang berulir luar dari perangkat penyebaran, dan 3) A head plate 8 digunakan untuk menutupi kolom gelembung 4 dan memiliki port 9 untuk pengambilan sampel, gas buang dan sensor. Reaktor kolom gelembung menurut penemuan ini memberikan keuntungan karena dapat menghasilkan gelembung ukuran kecil, sehingga meningkatkan waktu tinggal fasa gas bahkan di bawah kecepatan gas yang relatif tinggi dan juga viskositas yang relatif tinggi reaktan cair, dengan demikian meningkatkan kinerja perpindahan massa reaktor. Namun, reaktor gelembung konvensional kolom memiliki kelemahan, bahwa kinerja reaktor menurun tajam dengan kecepatan gas meningkat karena pembentukan gelembung gas yang besar. Selain itu, ketika viskositas fase cair dalam reaktor relatif tinggi, peningkatan ukuran gelembung menyebabkan penurunan yang signifikan di daerah permukaan antara fasa gas dan fasa cair, sehingga menghasilkan tingkat transfer massa menurun. Oleh karena itu, telah diperlukan untuk mengembangkan suatu kolom gelembung peningkatan kinerja di mana kerugian atas dapat diatasi.
20
Kolom gelembung yang banyak digunakan dalam industri proses kimia dan bioteknologi. Alasan penting untuk penggunaan yang luas ini adalah konstruksi sederhana, tanpa bagian yang bergerak, dan ef isiensi energi yang tinggi untuk transfer massa. Hal ini tidak mengherankan jika banyak penelitian mengenai hal ini telah diterbitkan, namun pemilihan bahan untuk penggunaan yang praktis masih agak sulit. Untuk mengatasi masalah ini, dalam tinjauan ini, upaya yang dilakukan untuk mengekstrak formula dan pedoman sesederhana mungkin berdasarkan bahan yang tersedia saat ini. Setelah fenomena ini dipahami, transfer pencampuran dan panas dan massa yang jauh lebih mudah untuk menangani. Pembentukan gelembung sebagian besar tergantung pada jenis sparger, yang dapat dibagi menjadi tiga kelompok: lubang tunggal, cakram berpori dan dua fase injectors. Diameter gelembung asli bersama dengan kecepatan superfisial dan sifat cair menentukan diameter gelembung, perampokan dan pola sirkulasi di kolom gelembung. Gas perampokan, gelembung diameter kontrol KLA dan pola sirkulasi menentukan perpindahan pencampuran dan panas. Hubungan sederhana berasal untuk sistem model. Dengan menggunakan pendekatan mekanistik, pedoman diberikan untuk cairan yang lebih kompleks. Kolom gelembung yang intensif digunakan sebagai kontaktor multifase dan reaktor kimia, biokimia dan industri petrokimia. Mereka menyediakan beberapa keuntungan selama operasi dan pemeliharaan seperti panas tinggi dan laju perpindahan massa, dan biaya operasi dan pemeliharaan yang rendah. Reaktor kolom gelembung tiga fasa secara luas digunakan dalam reaksi keteknikan, yaitu dengan adanya katalis dan dalam aplikasi biokimia di mana mikroorganisme yang digunakan sebagai suspensi padat dalam rangka untuk memproduksi Bioproducts industri. Investigasi parameter desain mencirikan operasi dan fenomena perpindahan dari kolom gelembung telah menyebabkan pemahaman yang lebih baik dari sifat hidrodinamika, panas dan mekanisme perpindahan massa dan karakteristik rezim aliran yang sedang berlangsung selama operasi.
21
d. Rektifikasi
Rektifikasi adalah memisahkan suatu komponen yang mudah menguap dari suatu campuran dengan cara penguapan dan kondensasi berulang-ulang dengan perpindahan massa tetap panas melalui refluks yang terkendali dan di kondensasi dan kondensat ditampung. Pada rektifikasi uap naik sedapat mungkin dikontakkan dengan baik dengan cairan mengalir kembali (refluk) dalam arah yang berlawanan. Pada saat kontak terjadi perpindahan massa dana panas. Komponen yang mudah menguap yang terdapat dalam uap akan mengembun dalam cairan yang mengalir balik selanjutnya bersama cairan menuju kebawah. Komponen mudah menguap yang terdapat dalam cairan akan menguap dan selanjutnya bersama uap naik keatas. Dengan cara ini konsentrasi komponen mudah menguap dan yang terdapat didalam uap akan meningkatkan dari bawah ke atas dan konsentrasi komponen sukar menguap yang terdapat dalam cairan yang mengalir kebawah akan meningkatkan dari atas kebawah. Akibatnya akan diperoleh pemisahan lebih banyak dari pada destilasi sederhana. Dengan rektifikasi campuran cairan dapat dipisahkan menjadi komponenkomponen yang praktis murni. Dengan cara ini dibutuhkan peralatan yang kompleks. Dan memerlukan panas yang lebih banyak (karena cairan yang di uapkan di alirkan kembali sebagian kedalam alat penguap dalam bentuk refluks sehingga cairan harus diuapkan berulang kali/recycle).
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Rektifikasi Normal : Penguapan komponen-komponen cairan yang lebih mudah menguap didalam alat penguap Perpindahan massa dan panas dalam kolom rektifikasi Kondensasi uap yang keluar dari ujung atas kolom di dalam kondensor Membagi aliran kondensasat menjadi cairan yang mengalir kembali ke kolom dan destilat yang akan di ambil. Pendinginan lanjut dalam sebuah alat pendingin dari destilat yang akan di ambil Penampung destilat dalam sebuah bejana Pengeluaran residu Pendingin lanjut dari residu yang di keluarkan Penampung residu dalam bejana Perbedaan : Destilasi : kondensasinya terjadi 1x dan pemisahan komponen yang lebih mudah menguap. Rektifikasi : kondensasinya berulang-ulang dan pemisahan komponen yang lebih mudah dan sulit menguap. Persamaan Destilasi dan Rektifikasi : Pemisahan komponen berupa cairan, pemisahan dengan c ara penguapan dan destilatnya berupa cairan.
22
Kerugian Rektifikasi : 1, Rektifikasi waktu yang dibutuhkan lama 2, peralatannya yang dibutuhkan lebih kompleks 3, pemanasan lebih besar sehingga biaya yang diperlukan lebih banyak 4, selalu butuh banyak pemanasan pada tiap tahapnya Untuk memulai proses rektifikasi kolom di isi dengan cairan campuran yang akan dipisahkan dididihkan dalam alat penguap. Uap yang timbul di embunkan secara sempurna dalam kondensor dan semua kondesat yang terbentuk di kembalikan ke dalam kolom. Setelah menjadi kesetimbangan antara refluks, uap yang naik dan muatan cairan(hole up pada setiuap cairan di antara benda pengisi/didalam benda jajal/packing). Setelah itu barulah cairan yang diperoleh (produk atas) dalam kondensoer mencapai kemurnian yang optimal, dan pengambilan destilat sudah dapat di mulai, pengambilan destilasi dilakukan sebelum kesetimbangan diperoleh, yaitu segera setelah dilakukan sebelum kesetimbangan diperoleh, yaitu segera setelah derajat kemurnian yang diharapkan tercapai (ditentukan dengan analisis/pengukur temperatur dalam kolom). Perbandingan antara kuantitas kondensat yang di kembalikan kekolom (kuantitas refluks) persatuan waktu disebut perbandingan refluk dan merupakan besaran penting dalam rektifikasi. Untuk memperoleh pemisahan yang baik maka di tetapkan perbandingan minimum. Pada perbandingan refluks yang relatif kecil, yaitu banyak sedikit lebih besar dari pada perbandingan refluks minimum, biaya pemanasan relatif murah. Namun kolom-kolomnya memerlukan lebih banyak perlengkapan dan menjadi lebih mahal. Dengan perbndingan refluks yang relatif besar, biaya pemasaran jadi lebih tinggi tetapi biaya instalasinya lebih murah, semakin kecil perbandingan refluks, semakin besar jumlah tahap pemisahan teoretis yang diperlukan.jumlah tahap teoretis ini disebut juga jumlah pelat teoretis. Pelat teoretis yang di maksud disini bekuanlah pelat yang sesungguhnya melainkan bagian rektifikasi . bagian ini terjadi suatu kesetimbangan yang sempurna (dalam hubungannya dengan perpindahan massa dan panas) antara uap yang naik dan cairan yang mengalir dibalik kebawah. Yang dimaksud dengan pelat praktis adalah pelat kolom yang sesungguhnya/tinggi unggul jejak yang sesuai. Derajat pemisahan pada pelat praktis selalu lebih kecil dari pada pelat teoretis. Ukuran derajat pemisahan dapat berupa perbandingan pengayaan (enrichement retio) yaitu perbandingan antara derajat pemisahan yang sesungguhnya dicapai dan yang di mungkinkan secara teoretis dari suatu pelat (biasanya antara 0,7 dan 0,9).
1. 2. 3. 4.
Jenis-jenis rektifikasi berdasarkan pada : Kuantitas Komposisi’ Jenis campuran yang akan di pisahkan Persyartan yang berhubungan dengan kemurnian produk.
23
Macam-macam proses rektifikasi berdasarkan prosesnya : 1. Rektifikasi kontinu dan tak kontinu 2. Rektifikasi normal dan macam 3. Rektifikasi dengan bahan penolong (rektifikasi aerotrop, rektifikasi ektraktif) Pada rektifikasi tersebut dilaksanakan pada dua proses yang berbeda : 1. Perbandingan refluks dipertahankan konstan. Hal ini memang hanya memerlukan kerja pengoperasian atau pengendalian yang lebih sedikit namun komposisi didalam labu dan kolom berubah. Dengan demikian komposisi produk atas juga teru berubah, sehingga destilat sering harus ditampung dalam fraksi yang berbeda-beda. 2. Komposisi destilat dipertahankan konstan Tetapi karena fraksi zat yang lebih mudah menguap didalam labu dan kolom menurun terus, komposisi destilat yang konstan hanya mungkin dicapai bila perbandingan refluks dinaikan terus. Jika perbandingan refluks tidak lagi ekonomis dan konsentrasi terlalu tinggi sehingga merugikan rektifikasi harus dihentikan. Kemudian residu harus dikeluarkan langsung dari alat penguap labu. Fraksinasi adalah suatu proses pemisahan senyawa – senyawa berdasarkan tingkat kepolaran. Jumlah dan senyawa yang dapat dipisahkan menjadi fraksi berbeda – beda tergantung pada jenis tumbuhan. Pada prakteknya dalam melakukan fraksinasi digunakan dua metode yaitu dengan menggunakan corong pisah dan kromatografi kolom. Corong pemisah atau corong pisah adalah peralatan laboratorium yang digunakan dalam ekstraksi cair-cair untuk memisahkan komponen-komponen dalam suatu campuran antara dua fase pelarut dengan densitas berbeda yang takcampur. Destilasi bertingkat atau fraksinasi adalah proses pemisahan destilasi ke dalam bagian-bagian dengan titik didih makin lama makin tinggi yang selanjutnya pemisahan bagian-bagian ini dimaksudkan untuk destilasi ulang. Destilasi bertingkat
merupakan
proses
pemurnian
zat/senyawa
cair
dimana
zat
pencampurnya berupa senyawa cair yang titik didihnya rendah dan tidak berbeda jauh dengan titik didih senyawa yang akan dimurnikan. Dengan perkataan lain, destilasi ini bertujuan untuk memisahkan senyawa-senyawa dari suatu campuran yang komponen-komponennya memiliki perbedaan titik didih relatif kecil. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran aseton-metanol, karbon tetra klorida-toluen, dll. Pada proses destilasi bertingkat digunakan kolom fraksinasi yang dipasang pada labu destilasi. Tujuan dari penggunaan kolom ini adalah untuk memisahkan uap campuran senyawa cair yang titik didihnya hampir sama/tidak begitu berbeda.
24
Sebab dengan adanya penghalang dalam kolom fraksinasi menyebabkan uap yang titik didihnya sama akan sama-sama menguap atau senyawa yang titik didihnya rendah akan naik terus hingga akhirnya mengembun dan turun sebagai destilat, sedangkan senyawa yang titik didihnya lebih tinggi, jika belum mencapai harga titik didihnya maka senyawa tersebut akan menetes kembali ke dalam labu destilasi, yang akhirnya jika pemanasan dilanjutkan terus akan mencapai harga titik didihnya. Senyawa tersebut akan menguap, mengembun dan turun/menetes sebagai destilat. Macam – macam proses fraksinasi: a)
Proses Fraksinasi Kering (Winterization) Fraksinasi kering adalah suatu proses fraksinasi yang didasarkan pada berat molekul dan komposisi dari suatu material. Proses ini lebih murah dibandingkan
dengan
proses
yang
lain,
namun
hasil
kemurnian
fraksinasinya rendah. b)
Proses Fraksinasi Basah (Wet Fractination) Fraksinasi basah adalah suatu proses fraksinasi dengan menggunakan zat pembasah
(Wetting
Agent )
atau
disebut
juga
proses Hydrophilization atau detergent proses. Hasil fraksi dari proses ini sama dengan proses fraksinasi kering. c)
Proses Fraksinasi dengan menggunakan Solvent (pelarut)/ Solvent Fractionation Ini adalah suatu proses fraksinasi dengan menggunakan pelarut. Dimana pelarut yang digunakan adalah aseton. Proses fraksinasi ini lebih mahal dibandingkan dengan proses fraksinasi lainnya karena menggunakan bahan pelarut.
d)
Proses Fraksinasi dengan Pengembunan ( Fractional Condentation) Proses fraksinasi ini merupakan suatu proses fraksinasi yang didasarkan pada titik didih dari suatu zat / bahan sehingga dihasilkan suatu produk dengan kemurnian yang tinggi. Fraksinasi pengembunan ini membutuhkan biaya yang cukup tinggi namun proses produksi lebih cepat dan kemurniannya lebih tinggi.
25
4. Teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum a. Absorbsi CO2 menggunakan kolom gelembung berpancaran jet ( jet bubble column).
Fenomena kecepatan pancaran jatuh cukup sering terjadi di alam. Sebagai contoh adalah air terjun. Tenaga dorong dari jatuhnya air secara vertikal menuju permukaan air akan membawa gelembung udara kecil ke dalam medium reaktor. Momentum (tumbukan) aliran cairan dapat membawa gelembung berikutnya secara lengkap ke dasar vessel . Aliran air yang jatuh menuju satu level permukaan cairan tersebut akan menarik udara sekelilingnya sepanjang aliran. Ini akan memancing permukaan cairan untuk membentuk terompet. Jika kecepatan aliran cukup tinggi, gelembung – gelembung udara akan tertarik ke bawah, yaitu mengikuti gerakan cairan dan kemudian akan naik kepermukaan cairan tersebut. Hal ini terjadi dikarenakan dua alasan : - Udara yang terperangkap antara batas aliran j atuh dan profil permukaan berbentuk terompet adalah yang terbawa di bawah permukaan. - Turbulensi permukaan dari aliran jatuh akan bercampur dengan udara dalam pusaran eddy (eddy current) dan terbawah jauh di bawah permukaan. Perbedaan banyaknya udara yang terbawa pada setiap aliran dapat dilihat jika mereka dibiarkan jatuh pada permukaan air yang tenang. Aliran yang pelan tidak akan membentuk sejumlah gelembung-gelembung yang signifikan, tetapi aliran yang lebih cepat akan membentuk gelembung-gelembung yang dapat menimbulkan awan gelembung. Pada fenomena tersebut akan terjadinya suatu proses perpindahan massa, dimana akan terjadi perpindahan massa gas kedalam fasa cair. Dalam perpindahan massa dikenal dua c ara perpindahan, yaitu konveksi dan difusi. Massa berpindah secara konveksi karena terbawa aliran dan aliran disebabkan oleh gaya dari luar sistem. Dalam difusi molekul-molekul bergerak satu terhadap yang lain karena adanya gaya penggerak didalam sistem, yaitu perbedaan konsentrasi. Molekul-molekul gas bergerak ke satu arah di antara molekul-molekul cairan, sedangkan molekul-molekul cairan mungkin diam atau bergerak dengan arah yang berlawanan. Keuntungan kolom gelembung pancaran diantaranya adalah sederhana dalam perancangan, mudah dalam pengoperasian dan pemeliharaann ya, volume reaktor yang dibutuhkan kecil, ukuran diameter gelembung yang terdispersi kedalam cairan kecil, luas area spesik antar fasa besar, serta dapat memperoleh koefisien perpindahan massa yang sangat besar apabila dibandingkan dengan jenis kolom gelembung konvensional lainnya. Selain itu pencampuran yang ter jadi antar fasa gas-cair diperoleh sendiri dari gerakan tumbukan cairan yang menumbuk cairan stagnan yang terdapat didalam kolom, tumbukan tersebut akan membentuk lubang seperti terompet serta gas akan terhisap dan akan terper angkap diantara celah lubang tersebut.
26
Tumbukan tersebut dapat membentuk pusaran eddy, sehingga demikian tidak diperlukan lagi alat pengaduk. Kemampuan pusaran eddy ini tergantung pula pada diameter kolom downcomer yang akan didisain. Dalam pemakaian kolom gelembung pancaran, diperlukan pemahaman yang baik mengenai peristiwa perpindahan massa yang terkait dengan masalah mixing (pengadukan) dan hidrodinamika. Dalam membahas perpindahan massa di dalam kolom gelembung yang melibatkan suatu reaksi kimia, masalah yang menarik untuk diteliti adalah menentukan konstanta/tetapan laju reaksi yaitu suatu besaran yang diperoleh atau bergantung dari ordo suatu reaksi kimia dan dapat menentukan reaksi tersebut cepat atau lambat. Perpindahan massa dari fasa gas ke fasa cair akibat adanya gradien konsentrasi pada film cairan, dipengaruhi oleh sifat fisis bahan, pola alir dan resim pola aliran. Atas dasar phenomena itu, maka koefisien perpindahan massa merupakan fungsi multiple variable. Penelitian perpindahan massa selalu dimaksudkan untuk memperoleh model matematik yang menyatakan hubungan fungsional antara koefisien perpindahan massa fasa cair dengan variable-variabel perancangan yang dipandang relevan yaitu diameter kolom, laju sirkulasi cairan dan gas, diameter nozzle dan jarak nozzle dengan permukaan air. Dalam proses perpindahan massa gas kedalam fasa cair yang melibatkan suatu reaksi di dalam suatu kolom gelembung pancaran, salah satu hal yang penting untuk diketahui adalah laju reaksi kimia untuk proses tersebut, yaitu besaran yang menyatakan jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu. Harga konstanta laju reaksi (k ) didalam suatu kolom gelembung pancaran dapat ditentukan melalui percobaan profil perubahan konsentrasi larutan NaOH dalam kolom gelembung persatuan waktu tertentu. Selain itu juga untuk pemahaman hidrodinamikanya kita akan menghitung holdup fasa gas,. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah melihat pengaruh laju ali r volumetrik cairan (QL) terhadap laju alir volumetrik gas yang terhisap (QG) pada panjang pipa downcomer tercelup (Z) yang konstan,,menghitung holdup fasa gas, serta kinetika reaksi absorpsi gas CO2. Dalam studi hidrodinamika kolom absorpsi diperoleh gambaran bahwa ternyata semakin besar kecepatan pancaran cairan jet dan ukuran diameter nozzle akan menghasilkan gas entrainmet yang diperoleh semakin besar dan cenderung berkorelasi linear terhadap laju kecepatan pancaran cairan jet. Begitu juga untuk gas hold up yang dihasilkan cenderung berkorelasi linear terhadap kecepatan cairan jet.
27
Fenomena dasar :
28
b.
Axial absorbsi oksigen dalam air pada kolom gelembung bersekat vertikal
Kolom bubble (gelembung) banyak digunakan dalam industri kimia, antara lain sebagai absorber, fermentor dan reaktor dimana terjadi reaksi antara gas dan liquida yang dalam proses tersebut sangat memerlukan daerah kontak yang besar antara kedua phase tersebut. Kolom bubble adalah peralatan yang sederhana dan tidak mahal. Kolom bubble merupakan alat kontak dimana gas yang masuk berupa bubble bergerak secara relatif terhadap phase liquida kontinyu. Gas masuk melalui sparger pada dasar kolom, begitu gas masuk kedalam kolom maka liquida akan mengembang. Dalam kolom, gas terdispersi ke dalam phase liquida dalam bentuk gelembung-gelembung kecil yang berakibat luas kontaknya menjadi besar. Perpindahan massa terjadi selama pembentukan gelembung dan juga selama gelembung naik ke permukaan. Dalam paper ini akan dibuat suatu model yang dikembangkan untuk memprediksi profil konsentrasi oxygen yang melarut secara axial dalam kolom vertikal. Profil yang terbentuk dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya oleh koeffisien perpindahan massa gas-liquida secara over-all, oleh koeffisien dispersi axial dan radial phase-liquida, dan perbedaan geometric, hydrodynamic dan sifat-sifat operasional kolom gelembung tersebut. Model yang dikembangkan ini akan memungkinkan untuk membuat prediksi oxygen terlarut dalam berbagai arah axial dalam kolom gelembung. Beberapa peneliti yang telah melakukan penelitian ini antara lain Blazej at al (2003), yang menggunakan persamaan continuity dan persamaan momentum untuk campuran dalam kolom bergelembung yang membandingkan antara hasil simulasi dengan experimen untuk menentukan gas holdup. Cook at al (2001), telah meneliti secara simulasi numerik dan membandingkannya dengan hasil dari experimen yang menggambarkan gerakan gelembung terhadap aliran gas yang naik secara bertahap. Krishna at al (2003), meneliti kolom bergelembung baik secara flow regime homogen ataupun heterogen menggunakan model computational fluid dynamic (CFD) untuk menggambarkan hydrodinamika dan perpindahan massa dari kolom bergelembung tersebut. Romanainen at al (1994), menggunakan penyelesaian secara numerik berdasar pada diskretisasi beda-hingga dan orthogonal collocation pada model reaktor kolom gelembung steady-state; ternyata dasar collocation memberikan hasil yang lebih teliti . Tujuan ini adalah untuk mengembangkan suatu model guna memprediksi distribusi profile secara axial dari oksigen yang melarut dalam kolom gelembung bersekat. Model ini dipakai menghitung konsentrasi oksigen dengan membandingkannya dengan data yang di dapat dari experiment, yang dilakukan pada kolom bersekat tinggi 200 cm dan diameter 3,2 cm. Profile yang di dapat ternyata dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain, koeffisien perpindahan massa gas-liquid, koeffisien dispersi axial phase liquida, laju gas dan laju air. Model ini ternyata dapat membuat distribusi konsentrasi oksigen secara axial yang mendekati hasil experiment.
29
Dari hasil simulasi ternyata bubble kolom dengan memakai sekat memberi hasil absorbsi oksigen yang lebih tinggi dari pada tanpa sekat. o
Sedangkan sudut sekat 135 transfer masssa oksigen ke dalam air lebih o
o
baik dari pada sudut kemiringan 45 . Pada kemiringan sudut 135 maka gelembung-gelembung akan terpecah menjadi gelembung yang lebih kecil diameternya, sehingga luas permukaanya menjadi lebih besar dan berakibat perpindahan massanya lebih baik. Dengan memakai cara simulasi ternyata hasil yang diperoleh ternyata mendekati hasil experimen, dan kelebihan yang lain adalah dapat diketahui profil konsentrasi oksigen pada seluruh kolom. c. Gasifikasi batubara, penerapan teknologi bersih setelah proses pembakaran
Penerapan teknologi ini dikenal dengan “Burn it “dirty” then clean it up “. Emisi dikurangi dengan menggunakan teknologi : Denitrifikasi, Desulfurisasi, Electrostratic precipitator (penyaring debu)
Teknologi Denitrifikasi Penerapannya dengan cara memasang peralatan denitrifikasi pada saluran gas buang untuk mengurangi emisi NOx.
Teknologi Dedusting Teknologi dedusting digunakan untuk mengurangi partikel yang berupa debu. Menggunakan electrostatic precipitator (ESP), berupa elektroda yang ditempatkan pada aliran gas buang.
30
Teknologi Desulfurisasi Bertujuan mengurangi emisi SO2, menggunakan peralatan desulfurisasi “flue gas desulfurization (FGD)”. Ada dua tipe FGD yaitu : 1. FGD basah campuran air dan gamping disemprotkan dalam gas buang. 2. FGD kering campuran air dan batu kapur atau gamping yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Teknologi CO2 Removal Dilakukan pemisahan gas CO2 dari gas buang. Pemisahan ini mengggunakan bahan kimia amino dan memerlukan energi sebesar seperempat dari energi listrik yang dihasilkan. Teknologi Gasifikasi Proses gasifikasi batubara adalah proses perubahan batubara padat menjadi gas yang lebih mudah terbakar dengan klasifikasi berdasarkan nilai panas ( heating value), yaitu Low-btu (180-350 Btu/scf), Medium-btu (250-500 Btu/scf), High btu (950-1000 Btu/scf). Proses gasifikasi batubara ada dua jenis yaitu UCG (Underground Coal Gasification) dan IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle ). UCG
UCG adalah proses gasifikasi batubara secara insitu. Batubara dikonversi ke bentuk gas dibawah tanah dengan cara menginjeksikan suatu oksidan (uap dan oksigen) yang bertekanan tinggi ke dalam lapisan batubara pada suatu pipa yang disebut dengan pipa injeksi, lalu dilapisan batubara oksidan tersebut direaksikan dengan batubara baik secara homogen (gasgas) maupun heterogen (gas-padat). Reaksi pembakaran dijaga suhu dan konsentrasi oksigennya agar reaksi pembakaran hanya mencapai proses pirolisa (pembaraan) atau istilah lainnya adalah pembakaran tidak sempurna. Lalu gas hasil reaksi di giring keluar melalui pipa produksi. Hasil keluarannya adalah H2 dan CO
31
IGCC IGCC merupakan teknologi batubara bersih yang sekarang dalam tahap pengembangan. Berbeda dengan UCG yang prosesnya secara insitu, pada IGCC batubara di bawah tanah dieksplorasi terlebih dahulu, lalu proses kimianya berlangsung di dalam reactor gasifikasi ( gasifier). Mula-mula batubara yang sudah diproses secara fisis diumpankan ke dalam reactor dan akan m engalami proses pemanasan sampai temperature reaksi serta mengalami proses pirolisa. Kecuali bahan pengotor, batubara bersama-sama dengan oksigen dikonversikan menjadi hydrogen, karbon monoksida dan methane. Prinsip kerja dari IGCC ditunjukkan pada gambar di bawah. IGCC merupakan perpaduan teknologi gasifikasi batubara dan proses pembangkitan uap.
Kelebihan-kelebihan IGCC Teknologi IGCC ini mempunyai kelebihan yaitu dalam hal bahan bakar : 1. Tidak ada pembatas untuk tipe, ukuran dan kandungan abu dari batubara yang digunakan. Dalam hal lingkungan : emisi SO2, NOX, CO2 serta debu dapat dikurangi tanpa penambahan peralatan tambahan seperti deSOX dan de-NOX dan juga limbah cair serta luas tanah yang dibutuhkan juga berkurang.
32
2. Disamping itu pembangkit listrik IGCC mempunyai produk sampingan yang merupakan komoditi yang mempunyai nilai jual seperti : sulfur, asam sulfat dan gypsum. 3. Efisiensi pembangkit listrik ICGG berkisar antara 38 - 45 % yang lebih tinggi 5 - 10 % dibandingkan PLTU batubara konvensional. Hal ini dimungkinkan dengan adanya proses gasifikasi sehingga energi yang terkandung dalam batubara dapat digunakan secara efektif dan digunakannya HRSG untuk membentuk suatu daur kombinasi antara turbin gas dan turbin uap. d. Biodiesel Non Katalitik
Produksi biodiesel secara non-katalitik memiliki keuntungan yaitu tidak memerlukan proses pemurnian sebelum dan sesudah reaksi, tidak memerlukan katalis sehingga biaya yang akan dikeluar untuk proses produksi dapat dikurangi. Pembuatan biodiesel dalam kondisi superkritis dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Penggunaan reaktor bertekanan tinggi selain membutuhkan biaya dan produksi yang tinggi juga beresiko membahayakan keamanan dan keselamatan karena lebih mudah meledak, untuk mengurangi resiko kecelakaan dan biaya yang dikeluarkan untuk proses produksi dibutuhkan alternatif lain dalam pembuatan biodiesel, salah satunya dengan penggunaan bubble culomn reactor atau reaktor kolom gelembung. Dengan metode Superheated Methanol Vapor (SMV)-Bubble Column, reaktor kolom gelembung berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi antara minyak dengan metanol dalam bentuk uap super terpanaskan. Diagram alir proses pembuatan biodisesel secara non-katalitik dapat dilihat pada Gambar.
Permasalahan utama pada non-katalitik metode Superheated Methanol Vapor (SMV)-Bubble Column adalah laju reaksi produksi biodiesel masih rendah. Untuk meningkatkan laju reaksi yang terjadi maka diperlukan permukaan kontak yang luas antara minyak dengan metanol dengan cara pemasangan obstacle pada reaktor kolom gelembung. Obstacle berfungsi untuk memecah gelembung metanol agar menjadi lebih kecil pada kolom gelembung. Dengan merancang atau memodifikasi obstacle maka diharapkan meningkatkan luas permukaan kontak antara minyak dan metanol akan semakin luas. Wulandani (2010) mendapatkan peningkatan laju reaksi pembentukan biodiesel 2.8 kali lebih besar dibandingkan dengan laju reaksi tanpa menggunakan obstacle.
33
BAB III PENUTUP
3.1KESIMPULAN Industri adalah suatu kelompok usaha yang menghasilkan produk yang serupa atau sejenis. Sedangkan produk adalah barang atau jasa yang ditawarkan oleh suatu usaha. Kegiatan industri bertujuan untuk menghasilkan suatu produk dengan spesifikasi tertentu. Kolom gelembung adalah peralatan tempat terjadinya proses perpindahan massa, dimana gas akan berkontak dengan liquida. Gas akan terdispersi ke dalam phase liquida yang kontinue dalam bentuk gelembung. Tujuan proses ini adalah untuk dapat terjadinya laju perpindahan massa yang tinggi, yaitu dengan meperbesar luas interfacial dan tingkat intensitas turbulensi yang tinggi. Peralatan bubble column terdiri dari Bubble Cap (Pelat Genta) dan Kolom Piring Gelembung ( Bubble Plate Coloum), dibagi lagi menjadi dua jenis yaitu dengan tanggul dan salauran limpah yang bundar Piring aliran melintang yang menunjukkan jalan masuk dan jalan keluar tanggul. Bubble column banyak digunakan dalam industri kimia, seperti pada proses destilasi, fraksinasi, rektifikasi, absorbsi, dan alat penukar panas. Namun seiring dengan perkembangan teknologi dan penemuan – penemuan baru, maka bubble column mendapat pembaharuan teknologi. Diantaranya jet bubble column, Axial absorbsi oksigen dalam air pada kolom gelembung bersekat vertikal, Gasifikasi batubara, penerapan teknologi bersih setelah proses pembakaran, dan biodiesel non katalik.
3.2 SARAN
Meskipun memiliki industri bahan baku yang melimpah, namun perkembangan industri ini masih kalah dibandingkan dengan negara tetangga seperti Malaysia, jerman, jepang, dll yang kapasitas produksinya mencapai dua kali lipat dari Indonesia. Oleh karena itu, perlu diperluas dan dipelihara ide pengembangan teknologi – teknologi industri terbaru serta meningkatkan kinerja peralatan industri sehingga dapat bersaing di dunia industri.
34
DAFTAR PUSTAKA http://mardi-subiono.blogspot.com/search/label/Chemical%20Engineering http://emalovetasari.blogspot.com/2013_05_01_archive.html https://www.academia.edu/5390905/MATERI_KIMIA_TEKNIK_Ekstraksi_Disti lasi_dll http://kbbi.web.id/rektifikasi http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/26571 http://yoniarman.blogspot.com/2013/07/distilasi-dan-rektifikasi.html http://www.scribd.com/doc/179476384/DESTILASI-DAN-REKTIFIKASIdoc#download http://kimirochimi.blogspot.com/2012/04/gliserin-itsb-teknologi-pengolahan.html https://www.academia.edu/7319645/Upaya_Peningkatan_Efisiensi_Energi_di_Pu puk_Kujang http://zapthegreat.wordpress.com/2013/09/03/teknologi-fischer-tropsch-tipikal proses-ft-tipe-reaktor-yg-digunakan-dan-licensor-teknologi-ft/
35
NOTULEN DISKUSI Hari, tanggal Tempat Pukul Topik Diskusi
: Senin, 15 September 2014 : Ruang Kelas 3KD Politeknik Negeri Sriwijaya : 16.30 s.d. 18.00 : BUBBLE COLUMN
Peserta Kelompok
: Mahasiswa kelas 3KD POLSRI : 2 (dua)
Panelis
: 1. Dara Cita Mammoria 2. Milahi Nursyafa’ah 3. Sarah Swasti Putri
Moderator Notulis Susunan Acara
: Dara Cita Mammoria : Sarah Swasti Putri : 1. Pembukaan 2. Penyampaian Materi 3. Sesi Tanya-Jawab 4. Kesimpulan 5. Penutup :
Hasil Acara 1. Pembukaan Diskusi dibuka oleh Moderator pada pukul 16.30 WIB. 1. Penyampaian Materi Kolom gelembung adalah peralatan tempat terjadinya proses perpindahan massa, dimana gas akan berkontak dengan liquida. Gas akan terdispersi ke dalam phase liquida yang kontinue dalam bentuk gelembung. Tingkat perpindahan massa dalam kondisi tertentu akan menentukan lajunya dimana seluruh proses terjadi. Tujuan proses ini adalah untuk dapat terjadinya laju perpindahan massa yang tinggi, yaitu dengan meperbesar luas interfacial dan tingkat intensitas turbulensi yang tinggi. Kolom bubble (gelembung) banyak digunakan dalam industri kimia, antara lain sebagai absorber, fermentor dan reaktor dimana terjadi reaksi antara gas dan liquida yang dalam proses tersebut sa ngat memerlukan daerah kontak yang besar antara kedua phase tersebut. Kolom bubble adalah peralatan yang sederhana dan tidak mahal. Kolom bubble merupakan alat kontak dimana gas yang masuk berupa bubble bergerak secara relatif terhadap phase liquida kontinyu.
36
Gas masuk melalui sparger pada dasar kolom, begitu gas masuk kedalam kolom maka liquida akan mengembang. Dalam kolom, gas terdispersi ke dalam phase liquida dalam bentuk gelembung-gelembung kecil.
Peralatan bubble coloum 1. Kolom Piring Gelembung ( Bubble Plate Coloum) a.
Dengan tanggul dan salauran limpah yang bundar
Kolom piring gelembung (bubble plate coloum), merupakan salah satu alat yang digunakan pada kontak anatar fase dan pemisah fase dimana bentuk pemisahannya dilakukan dengan cara destilasi. b.
Piring aliran melintang yang menunjukkan jalan masuk dan jalan
keluar tanggul
Alat ini digunakan untuk cairan, dimana cairan masuk melewati piring menuju ke piring berikut di bawahnya. Cairan di dalam kolom dipindahkan dari pusat piring. 2.
Bubble Cap (Pelat Genta) Suatu bubble cap adalah suatu piringan yang dilengkapi dengan sebuah
lubang yang menuju suatu pipa yang sesuai yaitu chimney, yang dilewati oleh uap dari bagian bawah piringan. Sieve Tray , sieve tray mempunyai kapasitas yang lebih besar pada
kondisi operasi yang sama dibandingkan dengan bubble cap, namun sieve tray mempunyai satu kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, Valve Tray, Valve tray mempunyai design yang khusus, diameter lubangnya lebih besar yang ditutupi oleh movable flaps yang bergerak jika aliran uap meningkat. Valve tray dapat beroperasi lebih efisien pada kecepatan aliran rendah daripada Sieve Tray.
37
Aplikasi bubble coloum dalam dunia industri 1. Destilasi Skala Industri Menara destilasi , Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa
dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 370°C, kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi. Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. 2. Absorber dan Stripper,
Absorbsi adalah operasi pemisahan solut dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan mengontakkan gas yang berisi solut dengan pelarut cair (solven / absorben ) yang tidak menguap. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent ) yang tidak larut ke dalam cairan. 3. Rektifikasi, Rektifikasi adalah memisahkan suatu komponen yang
mudah menguap dari suatu campuran dengan cara penguapan dan kondensasi berulang-ulang dengan perpindahan massa tetap panas melalui refluks yang terkendali dan di kondensasi dan kondensat ditampung.Perbedaannya Destilasi : kondensasinya terjadi 1x dan pemisahan komponen yang lebih mudah menguap sedangkan Rektifikasi : kondensasinya berulang-ulang dan pemisahan komponen yang lebih mudah dan sulit menguap.Persamaan Destilasi dan Rektifikasi adalah Pemisahan komponen berupa cairan, pemisahan dengan cara penguapan dan destilatnya berupa cairan.
38
Teknologi terbaru dari peralatan bubble coloum 1. Absorbsi CO2 menggunakan kolom gelembung berpancaran jet ( jet bubble column).
Keuntungan kolom gelembung pancaran diantaranya adalah sederhana dalam perancangan, mudah dalam pengoperasian dan pemeliharaann ya, volume reaktor yang dibutuhkan kecil, ukuran diameter gelembung yang terdispersi kedalam cairan kecil, luas area spesik antar fasa besar, serta dapat memperoleh koefisien perpindahan massa yang sangat besar apabila dibandingkan dengan jenis kolom gelembung konvensional lainnya. 2. Axial absorbsi oksigen dalam air pada kolom gelembung bersekat vertikal
Tujuan ini adalah untuk mengembangkan suatu model guna memprediksi distribusi profile secara axial dari oksigen yang melarut dalam kolom gelembung bersekat. 3. Gasifikasi batubara, penerapan teknologi bersih setelah proses pembakaran
Denitrifikasi, Desulfurisasi, Electrostratic precipitator (penyaring debu) Proses gasifikasi batubara ada dua jenis yaitu UCG (Underground Coal Gasification) dan IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle ). 4. Biodiesel Non Katalitik
Produksi biodiesel secara non-katalitik memiliki keuntungan yaitu tidak memerlukan proses pemurnian sebelum dan sesudah reaksi, tidak memerlukan katalis sehingga biaya yang akan dikeluar untuk proses produksi dapat dikurangi. 2. Sesi Tanya-Jawab a. Sesi pertanyaan Sesi 1 : 1. Janatul fitri menanyakan : Apa perbedaan sieve tray dan valve tray ? lalu apa keuntungan dan kerugian IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle ) ? 2. Rifa Nurjihanti menanyakan : Apa aplikasi dari proses gasifikasi didunia industri ? dan apa keuntungan serta kerugian dari UCG (Underground Coal Gasification) ?
39
3. Riska menanyakan : Perkembangan nano teknologi, bubble column jenis apa yang cocok untuk nano bubble ? Sesi 2 : 1. Tri Utami putri menanyakan : Bubble column dapat merubah dari fase apa ke fase apa ? apakah hanya untuk cairan saja yang bisa digunakan ? 2. Ariyo Dwisaputro menanyakan : Apakah maksud dari gas yang ter – Entrainment pada kolom absorbsi ? 3. Maryama Nancy H menanyakan : Apa saja bahan – bahan pembuat peralatan bubble column ? Sesi 3 : 1. M. Bahrul menanyakan : Apakah hubungan kontak antar fase dengan bubble column ? serta hubungan bubble column dengan sieve tray, valve tray, bubble cap, dll ? 2. Maryama Nancy H menanyakan : Bahan apa saja yang digunakan pada proses destilasi dan rektifikasi ? b. Sesi jawaban Sesi 1 1. Penyaji Dara Cita Mammoria menjawab pertanyaan pertama : Sieve tray merupakan jenis tray yang paling sederhana dibandingkan jenis tray yang lain dan lebih murah. Namun sieve tray mempunyai satu kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, tiap plate di desain mempunyai kecepatan uap minimum yang mencegah terjadinya peristiwa “dumps” atau “shower” yaitu suatu peristiwa dimana cairan mengalir bebas mengalir ke bawah melalui lubang-lubang pada plate. Valve tray mempunyai design yang khusus. Seperti Sieve tray tetapi diameter lubangnya lebih besar yang ditutupi oleh movable flaps yang bergerak jika aliran uap meningkat. Valve tray dapat beroperasi lebih efisien pada kecepatan aliran rendah daripada Sieve Tray. Keuntungan IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle ) : a. Tidak ada pembatas untuk tipe, ukuran dan kandungan abu dari batubara yang digunakan. Dalam hal lingkungan : emisi SO2, NOX, CO2 serta debu dapat dikurangi tanpa penambahan peralatan tambahan seperti deSOX dan de-NOX dan juga limbah cair serta luas tanah yang dibutuhkan juga berkurang.
40
b. Disamping itu pembangkit listrik IGCC mempunyai produk sampingan yang merupakan komoditi yang mempunyai nilai jual seperti : sulfur, asam sulfat dan gypsum. c. Efisiensi pembangkit listrik ICGG berkisar antara 38 - 45 % yang lebih tinggi 5 - 10 % dibandingkan PLTU batubara konvensional. Hal ini dimungkinkan dengan adanya proses gasifikasi sehingga energi yang terkandung dalam batubara dapat digunakan secara efektif dan digunakannya HRSG untuk membentuk suatu daur kombinasi antara turbin gas dan turbin uap. Kekurangan IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle ) : a. kurang ekonomis b. bahaya kecelakaan kerja yang besar c. membutuhkan transportasi d. tidak efisien 2. Penyaji sarah swasti putri menjawab pertanyaan 2 : Kelebihan UCG (underground coal gasification): a. Pemanfaatan lebih bersih b. Mengurangi dampak debu c. Konsumsi air lebih sedikit d. Mengurangi emisi tanah e. Tidak memerlukan transportasi f. Kesehatan dan keselamatan kerja terjaga g. Lebih ekonomis h. Sumber daya dapat dimanfaatkan lebih besar Kelemahan UCG (underground coal gasification): a. Berpotensi untuk terjadi kontaminasi b. Memiliki variasi tekanan operasi dalam rongga reaktor bawah tanah. 3. Penyaji milahi nursyafa’ah menjawab pertanyaan 3 : Nano bubble adalah teknologi terbaru yang terbentuk berupa rongga berair seperti gelembung. Penggunaan yang lebih cocok pada bubble column adal ah sieves tray, karena lubang diameter dari tray lebih cocok untuk tenologi nano yang ukurannya amat kecil. Sesi 2 : 1. penyaji Milahi Nursyafa’ah menjawab pertanyaan keempat : Bubble coloumn dapat merubah fase ke fase lain yaitu perpindahan fase cair ke fase gas dalam bentuk liquid dan uap, dimana liquid akan menguap dan membentuk gas (vapour) yang akan naik ke atas sedangkan cairan akan turun kebawah. Contohnya ialah pembuatan etanol dengan kolom destilasi, dan pemisahan minyak pada suhu-suhu tertentu.
41
