ALAT INDUSTRI KIMIA

ALAT INDUSTRI KIMIA

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah Proses Industri Kimia tepat waktu.

Terselesaikannya makalah ini, tentunya tidak terlepas dari bantuan beberapa pihak dengan memberikan bimbingan, saran serta dorongan moril. Untuk itu atas segala bantuan yang telah diberikan, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu atas terselesaikannya makalah ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan pada penulisan makalahProses Industri Kimia ini disebabkan keterbatasan ilmu pengetahuan serta pengalaman yang penulis miliki, karenanya penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun untuk penyempurnaan dan pengembangan kearah yang lebih baik.

Akhir kata penulis berharap semoga laporan praktikum ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan.

Surabaya, 07 April 2013

Penulis

FILTRASI

Filtrasi atau penyaringan merupakan pemisahan partikel zat padat dari fluida dengan jalan melewatkan fluida melalui medium penyaring atau septum, dimana zat padat tersebut tertahan. Operasi filtrasi dijalankan untuk memisahkan bahan-bahan sehingga diperoleh bahan yang diinginkan yaitu padatan atau cairannya dan bahkan kedua-duanya. Operasi filtrasi sangat diperlukan dalam industri kimia terutama yang menghasilkan campuran padat-cair. Contoh-contoh operasi filtrasi di pabrik-pabrik antara lain :

Pabrik gula menjalankan operasi filtrasi untuk memisahkan larutan gula dengan padatan-padatan pengotor.

Industri pemurnian air

Pemisahan senyawa garam dari suspensinya, dan lain-lain.

Proses filtrasi bertujuan memisahkan padatan dari campuran fasa cair dengan driving force perbedaan tekanan sehingga mendorong fasa cair melewati lapisan support pada medium filter. Pada proses filtrasi, pemisahan padatan akan tertahan pada medium penyaring. Sedangkan fasa cair yang melewati medium filter berupa limbah/ hasil sampingnya. Prosedur filtrasi sederhana dapat diterapkan langsung pada benda padat yang bentuknya tetap. Sebaliknya, diperlukan perlakuan-perlakuan khusus sebelum dan sesudah proses filtrasi jika padatan yang akan dipisahkan berupa cairan yang mudah terdeformasi atau berukuran kecil dan relatif sulit diambil dari suspensi cair. Agar proses filtrasi berjalan cepat biasanya dapat dimodifikasi umpan dengan cara pemanasan, rekistralisasi, atau dengan penambahan filter aid yaitu suatu senyawa yang dapat mengurangi kompresibililitas cake, mengurangi penetrasi partikel kecil lain yang tidak diharapkan yang dapat menutupi pori-pori membran sehingga mengurangi laju filtrasi. Oleh karena banyaknya ragam bahan yang difiltrasi dan bermacam kondisi operasi, jenis filter pun dapat dimodifikasi. Filtrasi sering diterapkan pada proses-proses biologis seperti memisahkan ekstrak juice atau memisahkan mikroorganisme dari medium fermentasinya. Pada proses-proses pemisahan yang sulit, proses filtrasi konvesional harus didukung dengan teknologi lain agar filtrasi lebih praktis, cepat, dan kualitas produk tidak terdegradasi.

Kebanyakan filter industri merupakan filter tekanan atau filter vakum. Alat tersebut dapat dijalankan secara batch atau kontinu, bergantung pada cara mengeluarkan zat padatnya. Jika filtrasi dijalankan secara batch alat harus dibongkar untuk pengambilan cake kemudian dipasang kembali, sehingga diperlukan waktu untuk bongkar pasang sedangkan pada proses kontinu pengambilan cake dilakukan secara terus menerus dan memerlukan waktu operasi yang lebih cepat.

Pada praktikum ini digunakan press filter berupa plate and frame filter press. Filter terdiri atas plate and frame yang tersusun secara selang-seling. Plate terpisah dari frame dengan suatu filter cloth. Pressing dilakukan untuk mendapatkan posisi plate dan frame yang sesuai dan dikerjakan dengan putaran manual dan putaran hidrolik. Slurry dimasukkan melalui lubang-lubang frame dan filtrat mengalir melalui cloth ditiap sisi sehingga 2 produk (slurry dan cake) terbentuk secara simultan di tiap ruang penyaringan.

Berdasarkan prinsip kerjanya, filtrasi dapat dibedakan menjadi:

1. Pressure filtration

Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip penekanan2. Gravity filtration

Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan.

3. Vacuum filtration

Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip hampa udara untuk mengalirkan cairan

Pressure filtration

Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip penekanan. Biasanya plate and frame filter press yang paling umum digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.1. Plate and frame filter press jenis ini yang diaplikasikan di industri umumnya terdiri atas tujuh bagian medium filter dari logam yang saling menutupi secara renggang dan tempat yang cukup untuk menampung cake sampai filtrasi selesai. Gambar 1.1 Plate And Frame Filter Press

Filter ini terdiri dari plat dan bingkai yang terpasang dengan suatu medium filter di atas sisi masing-masing plat itu. Plat tersebut mempunyai saluran yang memotong plat tersebut sehingga iltrate cairan yang bersih dapat mengalir ke bawah pada masing-masing plat tersebut. Slurry dipompakan ke dalam penekan dan mengalir melalui saluran pipa ke dalam bingkai yang terbuka sehingga slurry tersebut mengisi bingkai itu. Aliran iltrate mengalir melalui medium filter dan partikel padat membentuk sebagai cake di bagian atas sisi bingkai kain itu. Filtrat mengalir antara medium filter dan muka plat melalui saluran keluar.

Proses filtrasi berlangsung sampai bingkai tersebut diisi sepenuhnya dengan partikel padat. Ketika bingkai itu telah diisi sampai penuh,maka bingkai dan plat tersebut terpisah dan cake tersebut dibuang. Kemudian filter atau saringan itu dipasang kembali dan proses filtrasi diulangi lagi.

Gravity filtration

Merupakan filtrasi yang menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan cairan. Penyaringan secara gravitasi merupakan cara yang tertua yang dilakukan untuk memurnikan suatu suspense.Gambar di bawah ini secara luas telah digunakan seperti pemurnian melalui sandfilter.

Vacuum filtration

Merupakan filtrasi yang dilakukan dengan prinsip hampa udara untuk mengalirkan cairan. Alat filtrasi dengan prinsip hampa udara dapat dilihat pada Gambar 1.4. Filter ini dilengkapi drum yang terus berputar. Tekanan di luar drum adalah tekanan atmosferik, tetapi di dalam drum mendekati vakum. Drum ini dimasukkan ke dalam cairan yang mengandung suspensi padatan yang akan difilter, lalu drum diputar dengan kecepatan rendah selama operasi. Cairan tertarik melewati filter cloth karena tekanan vakum, sedangkan padatan akan tertinggal di permukaan luar drum membentuk cake pada proses.

Gambar 1.4 Drum Vacuum Filter

Jika cake akan diambil dari drum, putaran drum dihentikan, drum dikeluarkan dari fasa cair, cake dicuci, dikeringkan, dan kemudian diambil. Pengambilan padatan dari drum dilakukan dengan sejenis pisau yang juga bermcam-macam jenis dan disainnya bergantung jenis cake.

Septum atau medium penyaring pada setiap filter harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih.

2. Tidak mudah tersumbat

3. Harus tahan secara kimia kuat secara fisik dalam kondisi proses.

4. Harus memungkinkan penumpukan ampas dan pengeluaran ampas secara total dan bersih

5. Tidak boleh terlalu mahal(Mc. Cabe, 1993)

Dalam industri medium filter yang banyak dipakai adalah kain kanvas. Masing-masing jenis kanvas dengan ketebalan dan pola anyaman tertentu juga memiliki kegunaan tertentu. Untuk zat cair yang bersifat korosi digunakan medium filter seperti kain wol, tenunan logam monel atau baja tahan karat, tenunan gelas, atau kertas. Kain sintesis seperti nilon, polipropilena, dacron juga tahan secara kimia.ALAT SENTRIFUGASI

1. Alat sentrifugasi filtrasiAlat jenis ini biasanya digunakan untuk memisahkan campuran padatan dan cairan dengan padatan yang lebih banyak dibandingkan cairannya.

Prinsip pemisahan untuk alat ini adalah campuran padat/ cair dimasukkan ke dalam sebuah tromol yang dilengkapi dengan dinding saring. Pada waktu memutar, at cair didorong keluar, sedangkan padatan tetap tinggal di dalam dinding saring tromol. Jadi disini sentrifugal berfungsi sebagai penyaring (filtrasi).

Alat sentrifugasi filtrasi yang paling sederhana terdiri dari sebuah keranjang ayak yang berputar cepat di dalam sebuah rumah keranjang bagian dalam dilapisi dengan media filter (kain saringan). Keranjang dapat digerakkan/ diputar secara listrik atau hidraulik. Alat ini bisa dipasang secara vertikal atau horizontal.a. Perforated basket centrifuge

Perforated basket adalah salah satu contoh alat sentrifugasi filtrasi yang dipasang secara vertikal. Perforated basket merupakan alat setrifugal filtrasi yang sederhana dan bekerja secara tak kontinu, terdiri dari keranjang ayak yang berputar cepat dalam sebuah rumah. Alat ini dapat di pasang secara tegak, di dalam keranjang ayak di pasang kain saring (media filter).Perforated basket mempunyai lubang dengan diameter 1/8 - 3/16 inci, dengan jarak antar lubang - 3/4 inci, tebal dinding perforated basket inci dengan diameter 18-84 inci (yang standart 30 inci). Kecepatan putarannya sebesar 800-1800 rpm dan kapasitasnya dapat melebihi 100 lb.Keranjangnya dapat terbuat dari baja, stainless steel atau brass. Sentrifugal jenis ini banyak di pakai untuk slurry yang viscous (industri gula, tekstil, benang).

Gambar 1.1 Perforated Basket CentrifugeCARA KERJA:

menit permulaan, sentrifugal diputar hingga kecepatan 500 rpm, lalu slurry di masukkan, dan perputaran dinaikkan menjadi 1500 rpm. Karena adanya putaran, padatan (cake) akan tertinggal pada keranjang ayak sedang filtratnya masuk ke dalam rumah dengan menembus kain filter dan lubang lubang keranjang ayak, filtrat kemudian keluar melalui pipa pembuangan. Setelah beberapa waktu (cake membentuk ketebalan tertentu) pemasukan slurry dihentikan sebelum cake dikeluarkan seringkali cake yang terbentuk memerlukan pencucian (alat masih tetap berputar). Pada proses ini, cairan pencuci dipercikkan secara merata di atas cake. Setelah pencucian selesai, perputaran dihentikan dan cake dikeluarkan. Cara pengeluarannya bisa dengan tangan atau dengan bantuan pisau pengeruk atau bisa juga diambil dengan mengangkat kantong-kantong filter yang telah berisi cake.

Satu cycle operasi kira-kira 18 menit, dan setelah 20 menit menjadi kosong dan siap operasi kembali.

Tujuan pengisian slurry pada kecepatn 500 rpm adalah jika pada perputaran 1500 rpm, maka nanti kristalnya akan pecah/ menjadi lebih halus. Dan jika pada perputaran 1500 rpm, cakenya sudah bisa menempel.

b. Ter meer centrifuge with pusher (alat sentrifugasi sorong)

Alat ini termasuk dalam jenis alat sentrifugasi perforated basket yang dilengkapi dengan pusher (alat pendorong) untuk mengeluarkan cake sehingga alat bisa bekerja secara terus-menerus (kontinu). Ukuran basket biasanya berdiameter 30 inci dengan panjang pusher 12 inci. Karena alat bekerja secara kontinu, maka kapasitasnya besar dengan pergerakan pusher 15-30 kali per menit.

CARA KERJA :

Corong pengumpan dan keranjang ayak berputar, sedangkan rumah cake dan rumah filtrat tidak berputar. Melalui sebuah pipa saluran, slurry masuk ke corong pengumpan yang dipasang pada lantai sorong kemudian terdistribusi secara merata di dalam tromel. Filtrat dilontarkan dengan gaya sentrifugal menembus celah dan meninggalkan rumah sentrifugasi melalui sebuah lubang tersendiri. Cake filter yang terbentuk terbawa ke bagian tepi keranjang karena gerakan kian kemari dari pusher dan jatuh keluar melalui pipa pembuangan. Pencucian cake filter yang sewaktu-waktu diperlukan dapat dilakukan di dalam tromel yang dapat digerakkan secara aksial, berselingan dengan bagian yang diam di tempat.

Alat sentrifugasi sorong adalah jenis alat filtrasi yang dapat dipakai untuk produk-produk berbentuk kristal kasar yang mudah difiltrasi, yang tidak usah dicuci atau hanya perlu dibersihkan sekedarnya, biasanya sering digunakan di pabrik-pabrik gula atau garam.

2. Alat sentrifugasi penjernihAlat jenis ini dapat digunakan untuk memisahkan cair/ cair atau cair/ cair dengan sedikit endapan, dimana cair/ cair tersebut tidak saling larut (ada perbedaan densitas) dan alat ini bisa beroperasi secara kontinu.

Berbeda dengan alat sentrifugasi penyaring/ filtrasi, tromol maupun rotor pada alat sentrifugasi penjernih dibuat bermantel penuh. Prinsipnya: pada alat ini pemisahan terjadi pada arah radial, sehingga karena percepatan yang besar, partikel berat membentuk lapisan yang terluar dan partikel yang lebih ringan ada di lapisan dalam operasi yang digunakan untuk itu.Pemisahan juga dapat digunakan dengan dekanter.Dekanter adalah alat pemisah berdasarkan perbedaan berat jenis dengan menggunakan prinsip sentrifugal, bisa antara fase liquid-liquid atau fase liquid-solid. Prinsipnya cairan atau suspensi dimasukkan dalam decanter yang biasanya berbentuk silinder dari bagian porosnya, lalu decanter diputar dengan kecepatan tertentu tergantung bahan yang akan dipisahkan.Dengan putaran tersebut akan menciptakan gaya sentrifugal pada cairan atau suspensi tersebut, dan makin besar massa zat, maka akan makin besar pula gaya sentrifugal yang diderita, sehingga zat yang yang berat jenisnya lebih besar akan terdesak ke arah dinding decanter dimana terdapat outlet untuk mengeluarkan zat tersebut. Dan zat dengan berat jenis yang lebih kecil akan tertahan di bagian poros yang di situ juga dibuatkan outlet untuk mengeluarkan zat yang lebih ringan tersebut.Two-Phase DecanterAlat ini bekerja memisahkan fraksi minyak dengan fraksi air dan fraksi padat atau fraksi padat dengan cairan, dengan penggunaan tersendiri.Wesfalia Two Phase Decanter

Decanter 2 phase Jenis LainPada dekanter prinsipnya cairan atau suspensi dimasukkan dalam dekanternya yang biasanya berbentuk silinder dari bagian porosnya , lalu decanter diputar dengan kecepatan tertentu tergantung bahan yang akan dipisahkan. Dengan putaran tersebut akan menciptakan gaya sentrifugal pada cairan atau suspensi tersebut, dan makin besar massa zat maka makin besar pula gaya sentrifugal yang diperlukan, sehingga zat yang berat jenisnya lebih besar akan terdesak ke arah dinding decanter dimana terdapat outlet untuk mengeluarkan zat tersebut. Dan dengan berat jenis yang lebih kecil akan tertahan dibagian poros yang di bagian tersebut juga dibuat outlet untuk mengeluarkan zat dengan massa yang lebih ringan. Three-Phase DecanterAlat ini bekerja dengan prinsip yang sama dengan two-phase Decanter, hanya terdapat perbedaan dari fase fraksi. Pada alat ini dihasilkan 3 fraksi yaitu fraksi minyak, fraksi air (cair) dan fraksi padat.Alat ini dapat ditempatkan sebagai pengganti Oil Purifier dan akan menghasilkan fraksi minyak, fraksi air dan padatan. Fraksi air yang masih mengandung minyak dilanjutkan pengolahannya pada Sludge Separator, dan Sludge dan minyak akan terpisah.

Three Phase Decanter

PEMISAHAN GAS-PADATAN

Pemisahan gas dan padatan digunakan untuk memisahkan debu yang terdispersi dalam gas

Tujuan pemisah/pemisahan gas dan padatan :

1. mengontrol pencemaran udara, seperti pemisahan abu terbang dari gas pembakaran power plant.

2. memperingan perawatan alat, seperti filtrasi mesin pemasukan udara atau dapur pirit pada pabrik asam sulfat dengan proses kontak.

3. keamaanan atau pengurangan bahaya kesehatan, seperti pengumpulan debu logam di sekitar alat grinding(pemecahan) atau drilling(pengeboran), debu tepung di miling(penghalusan) dan pengepakan.

4. meningkatkan kualitas produk, seperti udara bersih pada industri produk farmasi dan film fotografi.

Cyclone Separator

Pencemaran udara mungkin sudah tidak asing lagi bagi kita, terjadi setiap detik. Dari asap kendaraan bermotor. Berbagai zat pencemar yang dihasilkan, gas beracun dan bebahaya. Pencemaran udara tidak hanya dari aktivitas kendaraan bermotor, debu-debu yang dihasilkan dari aktivitas industri mempunyai peranan penting dalam pencemaran udara.

Berbagai cara dilakukan dalam mengatasi masalah tersebut, termasuk dalam kasus pengendalian udara emisi. Salah satunya dengan memakai alat pemisah debu yaitu cyclone separator

Siklon (cyclone) karena karakteristiknya sering digunakan sebagai alat pemisah partikel dengan gas. Penggunaan siklon sering dijumpai sebagai alat pengontrol polusi udara dari pengotor debu. Siklon juga dijumpai pada proses pembakaran untuk peralatan umpan bahan bakar padat (pulverized) pada boiler. Alasan utama penggunaan siklon dalah harganya yang murah, tidak mempunyai bagian yang bergerak dan mampu bertahan pada kondisi operasi yang berat. Sementara itu siklon juga mempunyai beberapa kelemahan dalam hal efisiensinya yang rendah (khususnya pada partikel yang sangat kecil) dan biaya operasi yang tinggi. Tingginya biaya operasi dikarenakan siklon perlu daya yang besar untuk mengatasi penurunan tekanan (pressure drop).

Cyclone separator adalah alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi berdasarkan perbedaan massa jenis, ukuran, dan bentuk.

Prinsip kerja Prinsip kerja dari siklon adalah terdapatnya kumpulan partikel dan gas yang masuk dalam arah tangensial kedalam siklon pada bagian puncaknya.

Kumpulan gas dan partikel ditekan ke bawah secara spiral karena bentuk dari siklon. Gaya sentrifugal dan gaya inersia menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar siklon.

Dekat dengan bagian dasar siklon, gas bergerak membalik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral yang lebih kecil.

Gaya gravitasi menyebabkan partikel-partikel tersebut jatuh ke sisi kerucut menuju tempat pengeluaran.

Partikel dengan ukuran atau kerapatan yang lebih kecil keluar melalui bagian atas dari cyclone melalui pusat yang bertekanan rendah

Gas yang bersih keluar dari bagian puncak siklon sedangkan partikel keluar dari dasar siklon.

Bentuk-bentuk Cyclon

Dua bentuk utama dari cyclone adalah axial dan tangensial cyclone. Pada dasarnya, keduanya beroperasi dengan prinsip kerja yang sama. Namun, pada axial flow cyclones materi masuk melalui bagian atas cyclone dan dipaksa untuk bergerak membentuk sudut pada bagian atas. Pada tangential cyclones, materi masuk dari celah pada sisi yang berada pada posisi menyudut dengan badan cyclone. Axial flow cyclones lebih banyak digunakan.

Axial flow cyclone

Parameter terpenting dari sebuah cyclone dalam pemisahan berbagai jenis materi adalah efisiensi pengumpulannya dan penurunan tekanan melalui unitnya. Efisiensi pengumpulan cyclone dapat ditentukan melalui kemampuannya untuk menangkap dan menahan partikel debu dimana penurunan tekanan adalah kekuatan yang diperlukan unit tersebut agar fungsi ini dapat berjalan.

INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA 13