MEMBACA DIAGRAM ALIR PROSES

Kata teknologi mempunyai arti aplikasi dari ilmu pengetahuan (scientific) yang digunakan dalam  rangka untuk mempermudah kehidupan manusia. Sebagaimana sebuah kalimat yang mengatakan  “The scientist makes things known, the engineer makes things work” (ulrich, 1984), atau dalam terjemahan bebasnya dapat dikatakan bahwa ilmu pengetahuan membuat sesuatu menjadi dapat difahami (diketahui),  sedangkan teknologi akan membuat sesuatu tersebut dapat lebih bermanfaat. Dengan teknologi,  maka manusia akan dapat melakukan sesuatu menjadi lebih mudah.

Pabrik kimia / industri kimia bertugas untuk melakukan pengolahan bahan mentah/ bahan baku / raw material, menjadi hasil / produk yang digunakan. Pengolahan dilakukan / dapat bersifat fisik maupun kimia.

Sedangkan proses  secara umum merupakan perubahan dari masukkan (input) dalam hal ini bahan baku setelah melalui proses maka akan menjadi keluaran (output) dalam bentuk produk. Ada tiga kata kunci dalam mengartikan proses, yaitu input, perubahan dan output, sebagaimana terlihat pada gambar 1.

Pabrik / Industri pengolahan fisik

dan kimia 

Hasil / prduk 

  

Gambar 1 : Hubungan antara Bahan baku dan ProdukDengan demikian “teknologi proses” merupakan aplikasi dari ilmu pengetahuan untuk

merubah bahan baku menjadi produk atau bahan yang mempunyai nilai lebih (added value), dimana perubahan dapat berupa perubahan yang bersifat fisik maupun perubahan yang bersifat kimia dalam skala besar atau disebut dengan skala  industri. Perubahan yang bersifat fisik disebut dengan satuan operasi (unit operation), sedangkan yang bersifat perubahan kimia disebut dengan  satuan proses (unit process), sebagaimana yang telah

dijelaskan pada bab I. Di bagian awal akan dibahas mengenai bagaimana membaca suatu sistem proses yang merupakan gabungan dari elemen-elemen proses.

Dalam mengolah bahan mentah menjadi hasil, industri memikirkan efisiensi yang yang pada intinya dilihat baikdari segi teknis maupun social ekonomi. Tujuan ini diwujudkan dalam praktek dengan asumsi dalam setiap operasi diupayakan mendapatkan hasil yang sebanyak-banyaknya, waktu singkat dan biaya murah.

Berdasarkan pengolahan dilakukan oleh suatu pabrik, proses produksi dapat dibagi dalam tiap unit, seperti skema tersebut dibawah ini :

PROSES PRODUKSIUNIT I

PersiapanBahan baku

UNIT IIPengolahan /

syantetis

UNIT IIIFinishing

Tugas dari mesin – mesin tentu berbeda-beda, dapat secara keseluruhan mempunyai berbagai tugas. Apabila salah satu hasil tidak dapat bekerja secara optimal, unit lain dapat merasakan akibatnya. Karenanya daslam menangani proses produksi harus selalu dipikirkan seluruh unit selanjutnya.

Seperti telah tergambar dalam skema proses produksi tersebut, tugas dari mesin – mesin/ unit dapat diuraikan seperti dibawah ini :

Unit I Persiapan bahan bakuUnit ini bertugas mempersiapkan bahan baku / bahan mentah/ bahan dasar/ raw

material sesuai dengan kondisinya dengan kondisi yang dipersyaratkan pada unit pengolahan (Unit II)

Persiapan itu dapat berupa :

1.      Penyesuaian bentuk / unit fasa : kasar, kecil, serbuk, cair dan sebagainya

2.      Penyesuaian kosentrasi / komposisi : murni , pekat , encer larutan dan sebagainya

3.      Penyesuaian kondisi : tekanan, suhu, konsentrasi

4.      Trasnportasi bahan dasar/ pengambilan bahan baku sebelum diolah unit proses II

Untuk melaksanakan tugas persiapan bahan baku maka pada unit I ini pada umumnya akan terdapat alat-alat :

1.      Alat-alat penyesuaian bentuk dan faseTermasuk alat – alat yaitu mulai dari alat penukar pans (heat exchanger), crusher,

melting, condenser, stabilasator, evaporator, ball mill, dan laian alat – aat pengubah fase

2.      Alat-alat pemisah

Tugas dari alat – alat ini adalah untuk memisahkan dari berbagai fasa misalnya fasa padat menjadi cair (contoh tebu menjadi nira). Fasa cair menjadi gas (contoh : minyakmentah menjadi bensin, bensol), fasa gas menjadi cair (contoh : Nitrogen menjadi amonik)dan alat –alat itu misalnya kolom fraksinasi, evaporator, separator dan lain sebagainya. Skema/ daftar tersebut diabwah ini menunjukkan perbedaan sifat dari komponen-komponen campurannya dimanfaatkan sebagai dasar pemisahan oleh alat – alat pemisah.

Daftar  : Bahan pemisah dan alat pemisahannyaNo Perbedaan sifat Nama alat1.2.3.4.5.6.7.8.9

Titik ddihTitik leburKelarutanUkuran butirFasaBerat jenisKekerasanMagnitSifat kimia

Kolom fraksinasi, dryerMelterAbsorber, kritaliasatorSreen filterFilter, centrifuse, settlercentrifuse, settler, clarifiercrusherbelt conveyor magnitreaktor

3.      Alat – alat penyesuai suhu, tekanan dan komposisiTermasuk dalam kelompok ini antara lain :Penyesuai suhu :  heater , cooler Heat Exchanger umumnya .Penyesuai tekanan : kompresor, pompa , kran ,expansion valve .Penyesuai komposisi : mixer ,blender ,tangki tangki berpengaduk .

4.      Alat-alat transportasi dan alat pendamping sementara

Misalnya: belt conveyor, elevator pompa, pipa ,dan berbagai macam convoyer yang lain .

Tangki tangki penampung dan sebagainya .Diatas telah disebutkan bahwa tugas unit I adalah mempersiapkan bahan dasar,

sendiri menurut bisa tidaknya  diperbaharui dapat dibedakan menjadi  2 (dua) golongan :

1.      Bahan mentah/bahan dasar yang bisa diperbaharui :

termasuk dalam kelompok ini :

a         Hasil hasil pertaniaan dan perkebunan .

b        Hasil hasil binatang : peternakan dan perikanan

c         Air dan udara

2.      Bahan mentah /bahan dasar yang tidak dapat diperbaharui, antara lain :

a         Minyak bumi dan gas alam

b        Mineral mineral logam

c         Mineral mineral bukan logam : kaolin ,kapur  ,belerang

Unit II. Pengolahan /SynthesaUnit ini bertugas melakukan pengolahan bahan dasar, mengubahnya menjadi

senyawa hasil yang diinginkannya .pengolahan dapat bersifat fisika maupun kimia .namuun untuk industri kimia, pengolahan yang dilakukan umumnya berupa pengolahan kimia

Untuk pengolahan bahan bahan dasar itu pada umumnya diperlukan tenaga, dalam bentuk panas listrik ,cahaya maupun tenaga fisik (pukulan gesekan dsb). Panas sebagai tenaga, sebagaian besar diperoleh dari pembakaran bahan bakar (gas alam, minyak bumi ,arang , tenaga matahari ,  tenaga panas reaksi kimia ,nuklir dsb .Dalam industri efisiensi penggunaan tenaga panjang sekali .

Pada unit pengolahan ,bahan bahan beku diubah menjadi hasil /produk .dalam synthesa itu, sering kali terjadi perubahan sifat dari bahan-bahan. Alat untuk terjadinya reaksi reaksi synthesa kimia ini disebut reactor

Pada umumnya reactor diperlengkapi dengan alat alat lain .lisl itu disebabkan karena dalam reactor inilah terjadi nya synthesa yang memerlukan kondisi operasi yang sesuai kondisi operasi yang dimaksud antara lain : suhu , tekanan perbandingan pereaksi /komposisi .untuk lebih memahami pengolahan ini ,dapat diikuti pembahanan tersendiri dalam bab proses kimia dalam unit pengolahan (bab VII)

Hasil dari unit pengolahan masih berupah campuran dan sisa sisa bahan baku,hasil hasil reaksi samping ,intert dan yang mungkin memerlukan pemurnian, atau pengolahan lanjut agar diperoleh spesifikasi hasil yang diinginkan .tugas tersebut dikerjakan oleh unit selanjutnya ,yaitu unit finishing /unit akhir .

UNIT III  FINISHINGHasil yang keluar dari unit kemungkinan masih memerlukan penyesuian

kwalitas .penyesuaian kwalitas itu dapat berupa :

1.      Penyesuaian bentuk dan fase

2.      Penyesuain komposisi /konsentrasi .

3.      Penyesuaian kondisi : suhu dan tekanan .

4.      Pengantongan ,penyimpanan /gudang dsb .

Daftar II Unit Operasi dan AlatnyaNo Jenis Operasi Nama Alat1. Aliran fluida Pompa, tangki

2.

3.4.5.

6.7.8.

9.

10.11.12.13.14.15.16.17.

Transfer panas

PenguapanHumidifikasiAbsorsi

Ekstraksi pelarutAdsorpsiDestilasi

Pengeringan

PencampuranKlasifikasi/ sedimentasiFiltrasiScreemingKristalisasiCentrifugeSize reductionMaterial handling

Heat exchanger, boiler, heat cooler, kiln, rotary kiln, furnace, burner, condenserEvaporatorHumidifierAbsorbsi, absorsiving tower, purifier tower, shelvesExtraxtor perforator, towerTangkiRectifier, buble tower, fractionation columnDryer, rotary and fan dryer, flow stage heated cylinderMixer, mixing waterBenefication equipmentPlate and frame filterScreem, vibrating screemTangki, kristalizerCentrifugeMill, fiber making, ball millConveyer, special conveyer

Catatan : alat-alat yang tercantum dalam daftar tersebut hanya merupakan beberapa contoh saja, yang lain masih banyak yang  tidak dicantumkan dalam daftar tersebut

4.1. DIAGRAM ALIR PROSESFlow Diagram Proses memberikan gambaran dari rangakain urutan alat pokok, yang

memberikan keterangan mengenai peristiwa / perlakuan yang dialami oleh bahan dasar dan bahan pembantu samapai menjadi hasil yang diinginkan

Flow Diagram Proses juga memberikan keterangan tentang kondisi proses yang dialami oleh bahan-bahan tersebut, kondisi operasi alat-alatnya. Keterangan tersebut dapat bersifat kuantitatif dan kualitatif.

Ada beberapa macam Flow Diagram Proses antara lain :

1.      Flow diagram proses KualitatifFlow Diagram Proses hanya memberikan gambaran proses kwalitatif saja. Tidak

dapat memberikan jawaban pertanyaan terperinci kwantitatif bahan, tenaga, dan kondisi yang ada.

2.      Flow Diagram Proses KuantitatifDisamping memberikan uraian peristiwa yang terjadi secara kwalitatif, juga

memberikan informasi kwantitatifnya.

3.      Flow Diagram Proses teknik / process engeneering flow diagram ( PEFD)

PEFD ini jauh lebih lengkap dari kedua macam FDP tersebut diatas. PEFD sudah mencakup alat – alat control, levasi ukuran / perbandingan ukuran alat –alat pokok dan lain sebagainya. Kwantitatif bahan – bahan serta komposisinya jika dapat diketahui dari PEFD ini.

Untuk menghindari kerumitan dalam permasalah, maka suatu sistem kadang kala dibuat sederhana (simple). Hal ini sering dilakukan dalam bidang keteknikan, salah satunya merubah diskripsi dalam bentuk  gambar atau diagram. Selain lebih mudah untuk difahami, bentuk diagram atau dalam bentuk simbol akan mempercepat seseorang dalam melihat suatu proses. Salah satu bentuk diagram yang sederhana adalah bentuk diagram kotak (block diagram), dimana dibagian dalam dari  kotak-kotak terdapat keterangan yang menerangkan fungsi, jenis peralatan, ataupun kondisi operasi.Sebagai contoh proses pembuatan  garam dapur dari air laut,sebagaimana yang ditampilkan pada gambar 8

Gambar 2: Proses pembuatan garam dapur dari air laut

Proses pembuatan garam dapur sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 1 diawali dengan memompa Air laut ke sawah yang miring pada musim kemarau. Pengaliran diatur sehingga terjadi proses penghabluran pada sudut petak  tambak yang tinggi. Dari  tambak ini  hablur diagkut ke pabrik di mana hablur ini dikristalkan lagi, dimumikan, dicampur dengan iod(bila perlu) kemudian dicetak.

Contoh lain bentuk diagram balok, sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 3, yaitu proses pembuatan gula dari tebu.

Pada proses tersebut diawali dari bahan baku gula berupa tebu mempunyai komposisi gula 16%, air 25% dan pulp (bubur) 59% berat. Kemudian bahan baku tebu tersebut dimasukkan kedalam alat penggilingan dimana akan terpisahkan  baggase dengan gula

beserta air dan sebagian pulp. Dimana baggase merupakan ampas dari tebu, yang sudah tidak mengandung gula, dan baggase ini merupakan bahan baku untukpabrik kertas atau dapat juga digunakan sebagai bahan bakar.

Hasil keluaran dari mesin penggiling, berupa gula cair dan masih ada padatan pulpnya, dimasukkan kedalam alat penyaring, maka akan dipisahkan padatan pulp dengan campuran gula dan air yang disebut dengan sirup. Selanjutnya, sirup tersebut dikentalkan dengan menggunakanalat penguapan (evaporator) Dan keluaran dan mesin penguap, selanjutnya dimasukkan dalam alat pengkristal (kristaliser) dan akan didapat gula kristal.

Dua contoh mengenai diagram balok, sebagaimana terlihat pada gambar 4.2 maupun 4.3, setiap  balok dapat mendeskripsikan proses (misalkan penguapan, penggilingan), ataupun dapat juga berupa alat (seperti pompa) dan juga material (garam dapur). Diagram balok lebih menonjolkan pada sekuense (urutan) dari proses.  Selain bentuk diagram  balok, yang lebih umum digunakan dalam pabrik disebut dengan diagram alir proses (process flow diagram,  disingkat  PFD). Pada diagram bentuk ini, menggambarkan sistem proses yang lebih detail dibandingkan bentuk diagram balok. Pada tabel 1 merupakan simbol untuk identifikasi dari aliran pada diagram aliran proses. Identifikasi dimulai dari awal dari proses, yang dapat berupa masuknya bahan baku atau bahan antara, dimana bahan tersebut dapat berupa produk dari unit (bagian) lain dari pabrik tersebut. Kemudian identifikasi dari setiap aliran ditandai dengan nomor arus, dimana setiap harus memuat

kondisi operasi (suhu dan tekanan) dan juga neraca massa dari tiap komponen yang biasanya ditampilkan dalam bentuk tabel dibagian bawah dari diagram alir proses tersebut.Tabel 1: Identifikasi Aliran pada diagram proses

Tabel 2: Kode peralatan (Ulrich, 1984) (lanjutan)

Beberapa simbol dari peralatan satuan operasi dapat dilihat pada gambar berikut beserta pengelompokkannya berdasarkan tabel 2

Kelompok A: Fasilitas Alat Bantu:Peralatan pada kelompok A ini, merupakan peralatan yang banyak digunakan dalam

unit alat bantu pabrik, atau pada bagian utilitas. Untuk satu satuan (unit) tidak berarti hanya terdiri dari satu alat, akan tetapi dapat terdiri dari beberapa alat.

Gambar 5: Chimney or Stack

Gambar 9: Insenerator

Gambar 10: Menara Pendingin (Cooling Tower)

Kelompok B: Peralatan Gas - PadatanPeralatan pada kolompok B, merupakan peralatan yang melakukan satuan operasi

yang berhubungan dengan bahan padat dan gas, seperti pengeringan padatan biji-bijian dengan menggunakan media udara pemanas kering, sebagaimana ditunjukkan pada gambar-gambar berikut.

Gambar 11: Tunnel

Gambar 12: Rotary

Gambar 13: Menara vertikal (Vertical tower)

Kelompok C: Crusher, Mill, GrinderPeralatan pada kelompok ini, pada dasarnya merupakan peralatan yang digunakan

untuk memperkecil ukuran dari bahan fase padat.

Gambar 14: Penggiling Bola (Ball Mill)

Proses memperkecil ukuran dari bahan padatan dengan menggunakan bola dan tangki dalam keadaan berputar

Gambar 15: Penghancur Gulung (Roll Crusher)Bahan padatan yang akan dihancurkan, masuk diantara gulungan yang Berputar

Gambar 16: Palu Penghancur (Hammer Crusher)Bahan dihancurkan dengan menggunakan palu (hammer) yang berputarKelompok D: Tangki Proses (Process Vessel)Peralatan pada kelompok ini,  merupakan peralatan untuk memisahkan atau proses

pemurnian yang banyak digunakan dalam industri kimia

Gambar 17:  Menara Piringan (Tray Column)

Gambar 18: Menara Isian (Packed Tower)

Gambar 19: Menara Semprot (Spray Tower)

Gambar 4.20: Menara Gelembung (Bubble Tower)

Gambar 4.21: Destilasi Kilat (Flash Distillation) atauKO (Knockout) drum

Kelompok E: Alat Penukar Panas

Gambar Symbol alat penukar panas tabung – selongsong aliran lawan arah (Sheel and tube HE counter current)

Gambar Symbol alat penukar panas tabung – selongsong aliran searah (Sheel and tube HE co current pararel flow)

Gambar pendingin Ualng (reboiler) – ketel uap

Kelompok F : Alat penyimpan – Bin

Gambar Penampung Gas (Gas Holder)

Gambar Tangki Penampung dengan atap tetap (fixed roof) berbentuk conical

Gambar Tangki Penampung dengan atap (flooting roof)

Gambar penyimpanan pada lapangan (daerah) terbuka (open yard)

Gambar tangki silinder tegak - bertekanan

Gambar Rotary pump (Positive diplacement)

Gambar Reciprocoating pump

Gambar pompa Aliran Axial (Axial Flow Pump)Kelompok R : Reactor

Gambar Reactor tangki air berpengaduk (continues  strired tank reactor)

Gambar reactor berpengaduk tumpak (Batch reactor)

Gambar Reactor isian tetap ( Fixed bed Reactor)

Gambar Reaktor isian fluidisasi (Fluidized Bed Reactor)

Aturan dalam sistem pemberian nomor pada diagram alir proses, dengan menggunakan contoh seperti pada gambar 53, yang merupakan diagram alir proses dari unit pembangkit tenaga uap:

1.      Tiap alat dimulai dari huruf yang merupakan kode kelompok dari peralatan seperti yang disajikan pada tabel 4.2, misalkan Q-110 (kelompok furnace dan proses pemanasan); H-118 (kelompok separator dalam hal ini peralatannya adalah  bag filter sebagai alat

2.      penyaring udara)3.      Nomor pada setiap lokasi (area) proses dimulai dari 100, 200, 300 dan seterusnya.Artinya,

digit pertama menunjukkan lokasi (area) dari alat proses tersebut.  Jadi peralatan diatas Q-110 dan H-118 berada pada lokasi yang sama yaitu pada lokasi 1.

4.      Nomor dari bagian peralatan proses utama dimulai dari angka satu pada digit kedua, jadi 110, 120, 130 dan seterusnya. Jadi pada unit boiler (yang berada didalam garis putus-putus) yaitu dengan kode P-101 di dalamnya terdiri dari peralatan  F-114; L-115; Q-110; G-117 dan seterusnya

5.      Nomor bagian pendukung dari suatu alat dibedakan pada digit ke tiga, sebagaimana pada peralatan Q-110 didalam bagian dari alat tersebut terdapat dua alat pendukung yaitu E-111 dan E-112, yang  keduanya berada didalam alat Q-110 sebagai pemanas.

6.      Pada bagian bawah dari diagram alir proses, biasanya memuat tabel neraca bahan dari sistem tersebut sebagaimana pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Neraca Bahan (g/detik)

Dan beberapa contoh flow diafram proses dari beberapa industri / pabrik.

Contoh symbol-symbol dalam flow diagram proses

Contoh Flow diagram proses

Suatu pabrik mengolah bahan dasar A dan B menjadi Hasil R dan S. dengan alat berupa

reactor. Hasil reaksi yang beruap R dan S dipisahkan dari sisa bahan dasar A dan B

dengan lata kolom fraksinasi. Sehingga akan didapat hasil R dan S secara terpisah. Sisa

bahan A dan B dikembalikan ke reactor dengan arus balik (recycle).

Flow diagram prosesnya sebagai berikut :

A + B → R + S

Keterangan gambar

a.       Reaktor

b.      Kolom farksinasi

c.       Kolom farksinasi

d.      Kondensor

e.       Reboiler

f.       Reboiler

g.      Kondensor

h.      Pendingin hasil R

i.        Pendingin hasil S

j.        Tangki Hasil R

k.      Tangki hasil S

Gambar 1 Flow Diagram Proses Kwalitatif