View
45
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
1. pemberian gula pada cairan teh tawar, lambat laun cairan teh menjadi manis
2. setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium
udara)
3. penyerapan oksigen oleh sel yang melakukan respirasi seluler
4. Pengambilan air dan garam mineral oleh tumbuhan dari dalam tanah
5. Perendaman kentang dengan air garam, menyebabkan kentang menjadi lebih asin.
6. Perendaman tebu kedalam air gula, membuat tebu jauh lebih manis.
1. Contoh kimia (klasik, Fick, atau Fickian) difusi natrium klorida dalam airPada dasarnya, dua
jenis difusi dibedakan:Tracer difusi, yang merupakan pencampuran spontan molekul terjadi
karena tidak adanya konsentrasi (atau kimia potensial) gradien. Jenis difusi dapat diikuti
dengan menggunakan pelacak isotop, maka nama itu. Difusi pelacak biasanya diasumsikan
identik dengan diri-difusi (dengan asumsi tidak ada efek isotopik signifikan). difusi ini dapat
berlangsung dalam keseimbangan.difusi kimia terjadi pada kehadiran konsentrasi (atau
kimia potensial) gradien dan hasil dalam transportasi bersih massa. Ini adalah proses
dijelaskan oleh persamaan difusi. difusi ini selalu merupakan proses non-ekuilibrium,
meningkatkan entropi sistem, dan sistem membawa lebih dekat dengan
keseimbangan.Koefisien difusi ini untuk kedua jenis difusi umumnya berbeda karena difusi
koefisien difusi kimia adalah biner dan itu mencakup dampak akibat hubungan gerakan dari
spesies menyebarkan berbeda. sistem Non-kesetimbangan.
Diffusion In Solids (Difusi Dalam Padatan) BY DAMARDP OCTOBER 15, 2011POSTED IN: ARTIKEL SAINS
Difusi memainkan peran kunci dalam banyak proses yang beragam seperti mencampurkan gas dan cairan, perembesan atom atau molekul melalui membran, penguapan cairan, pengeringan kayu, doping wafer silikon untuk membuat perangkat semikonduktor, dan transportasi neutron termal di reactor nuklir. Tingkat reaksi kimia yang penting, dibatasi oleh seberapa cepat difusi dapat membawa sebuah reaktan secara bersamaan atau mengantar mereka ke tempat terjadinya reaksi pada enzim. Atau katalis yang lainnya.
1.1 DIFUSI
Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalahuap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida.
Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan difusi, yaitu:
Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak
kecepatan difusi semakin tinggi.
Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.
Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.
Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka,
semakin cepat pula kecepatan difusinya
1.2 MACAM-MACAM DIFUSI
Proses difusi yang kita ketahui terbagi ke dalam 3 jenis yaitu difusi pada material cair, difusi pada material padat, dan difusi pada material gas. 1.2.1 Difusi cair
Dikatakan difusi cair jika terjadi perpindahan molekul cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita merendam kedelai dalam air saat pembuatan tempe. Selama perendaman akan terjadi difusi air dari lingkungan luar (yang kadar airnya tinggi) ke dalam kedelai (yang kadar airnya rendah).
1.2.2 Difusi padat
Dikatakan difusi padat jika terjadi perpindahan molekul padatan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita melakukan perendaman buah dengan larutan gula dalam pembuatan manisan buah. Selama perendaman selain terjadi difusi air dari lingkungan luar ke dalam buah juga terjadi difusi molekul gula (molekul padatan) ke dalam buah dan ini berarti difusi padatan juga terjadi dalam pembuatan manisan buah ini. Selama ini batasan antara kapan terjadinya difusi air dengan difusi padatan masih belum jelas karena prosesnya sering terjadi bersamaan dan susah untuk dibedakan.
1.2.3 Difusi gas
Dikatakan difusi gas jika terjadi perpindahan molekul gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu difusi O2 pada pengemas plastik. Ketika kita menggunakan pengemas plastik untuk
membungkus suatu bahan, maka selama penyimpanan akan terjadi difusi oksigen dan uap air dari lingkungan luar ke dalam plastik pengemas. Jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas bervariasi tergantung permeabilitas dari plastik pengemas tersebut. Semakin banyak jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas berarti kualitas plastik pengemasnya semakin buruk. Disini, difusi oksigen merupakan difusi gas dan difusi uap air merupakan difusi cair.
Difusi dalam material padat merupakan subjek yang akan dibahas. Sejak lama, reaksi dalam keadaan padat telah diterapkan. Seperti pada pengerasan permukaan baja yang menurut ilmu pengetahuan kita sekarang melibatkan difusi atom karbon dalam kisi kristal besi.
Tipe - Tipe Tanki Penyimpanan
06.09 Chemistry of My Life No comments
Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook
Tanki penyimpanan ataustorage tank menjadi bagian yang penting dalam suatu proses industri
kimia karena tanki penyimpanan tidak hanya menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan
bahan baku tetapi juga menjaga kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat
menjaga produk atau bahan baku dari kontaminan ( kontaminan tersebut dapat menurunkan
kualitas dari produk atau bahan baku ) . Pada uumunya produk atau bahan baku yang terdapat
pada industri kimia berupa liquidatau gas, namun tidak tertutup kemungkinan juga dalam bentuk
padatan (solid).
Storage tank atau tanki penyimpanan dapat memiliki bermacam macam bentuk dan tipe,
masing masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaan masing masing .
Secara umum tanki penyimpanan dapat di bagi menjadi dua bila diklasifikasikan berdasarkan
tekanannya ( tekanan internal ) yaitu [1,2] :
1. Tanki Atmosferik (Atmospheric Tank)
2. Tanki Bertekanan (Pressure Tank)
TANGKI ATMOSFERIK
Terdapat beberapa jenis dari tanki timbun tekanan rendah ini yaitu :
Fixed cone Roof tank , digunakan ujntuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida
dengan tekanan uap rendah atau amat rendah ( mendekati atmosferik ) atau dengan kata lain
fluida yang tidak mudah menguap namun pada literatur lainnya menyatakan bahwafixed
roof ( cone atau dome ) dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk ( crude oil,
gasoline , benzene, fuel dan lain lain termasuk produk atau bahan baku yang bersifat korosif ,
mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m^3, diameter dapat mencapai
300 ft ( 91.4 m ) dan tinggi 64 ft (19.5 m ).
Fixed Cone Roof with Internal Floating Roff
Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html
Tanki umbrella, kegunaanya sama dengan fixed cone roof bedanya adalah bentuk tutupnya
yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak tanki.
Tanki tutup cembung tetap ( fixed dome roof ) , bentuk tutupnya cembung ,ekonomis bila
digunakan dengan volume > 2000 m^3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m^3 (
dengan D < 65 m ) , kegunaanya sama dengan fix cone roof tank.
Self Supporting Dome Roof
Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html
Tanki Horizontal, tanki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan
rendah ( low volatility ) , air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki
dapat mencapai 12 feet ( 3.6 m ) dengan panjang mencapai 60 feet ( 18.3 m ).
Tanki Tipe plain Hemispheroid, digunakan untuk menimbun fluida ( minyak ) dngan tekanan
uap ( RVP ) sedikit dibawah 5 psi.
Tanki tipe Noded Hemispheroid, untuk menyimpan fluida ( light naptha pentane ) dengan
tekanan uap tidak lebih dari 5 psi.
Tanki Plain Spheroid , tanki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel
Tanki Tipe Noded Spheroid
Baik Fixed cone dan dome roof dapat memiliki internal floating roof, biasanya dengan
penggunaan floating roof ditujukan untuk penyimpanan bahan bahan yang mudah terbakar
atau mudah menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini adalah :
1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi
2. Dapat mengurangi resiko kebakaran
PREASSURE TANK
Dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang
disimpan adalah produk produk minyak bumi.
Tanki peluru ( bullet tank ) , tanki ini sebenarnya lebih sebagai pressure vessel berbentuk
horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG,
LPG , Propane, Butane , H2, ammonia dengan tekanan diatas 15 psig.
Tanki bola ( spherical tank ) , pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gas gas
yang dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain lain bahkan dapat menyimpan gas cair tersebut
hingga mencapai tekanan 75 psi, volume tanki dapat mencapai 50000 barrel , untuk
penyimpanan LNG dengan suhu -190 ( cryogenic ) tanki dibuat berdinding double dimana
diantara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam , tekanan
penyimpanan diatas 15 psig.
Dome Roof tank , untuk menyimpan bahan bahan yang mudah terbakar, meledak , dan
mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan tekanan rendah 0.5 15 psig.
Terdapat juga tanki penyimpanan khusus yang digunakan untuk menyimpan liquid ( H2, N2, O2,
Ar, CO2 ) pada temperature yang sangat rendah ( cryogenic ) , dimana untuk jenis tanki ini
diperlukan isolasi ( seperti pada spherical tank ) dan dioperasikan pada tekanan rendah.
Sekilas Tentang Boiler dan Jenis - jenisnya
BOILER
1. Pengertian Boiler
Menurut UNEP (2006), Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air
sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian
digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah
untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumnya
akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang
mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan
sangat baik.
Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air
umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai
kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan
mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik
pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau
dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan
untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang
diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada
sistem.
Air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air
umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2)
Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant
proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk
memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang.
2. Tipe - tipe Boiler
Boiler terdiri dari bermacam-macam tipe yaitu :
1. Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa pipa dan air umpan boiler adadidalam shell
untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boiler biasanya digunakanuntuk kapasitas steam yang
relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampaisedang. Sebagai pedoman, fire tube boiler
kompetitif untuk kecepatan steamsampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm. Fire
tube boiler dapatmenggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat
dalamoperasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksisebagai
paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
Gambar 1. Fire Tube Boiler
2. Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa pipa masuk ke dalam drum. Air
yang tersikulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam
drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus
boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan
kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube
boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk
water tube boiler yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.
Karakteristik water tube boiler sebagai berikut :
Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi
pembakaran
Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air
Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi
Gambar 2. Water Tube Boiler
3. Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke
pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk
dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire
tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi. Ciri-ciri dari packaged
boilers adalah:
Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan
yang lebih cepat.
Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas
konvektif yang baik.
Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik.
Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.
Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.
Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass/lintasannya yaitu berapa kali gas
pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah
itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah
unit tiga pass/lintasan dengan dua set fire-tube/pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang
boiler.
Gambar 3. Jenis Paket Boiler 3 Pass, bahan bakar Minyak
4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (FBC)
Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan
memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistem pembakaran yang konvensional dan
memberikan banyak keuntungan antara lain rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap
bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan
seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, barang
tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler
fluidized bed memiliki kisaran kapasitas yang luas yaitu antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100
T/jam.
Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel
padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada
kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu
keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara sehingga bed tersebut disebut
terfluidisasikan. Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan
gelembung, turbulensi yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang
rapat. Bed partikel padat menampilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida yang
disebut bed gelembung fluida (bubbling fluidized bed). Jika partikel pasir dalam keadaan
terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara, dan batubara diinjeksikan secara
terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed mencapai suhu yang
seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung pada suhu sekitar 840C hingga
950C. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan
permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari. Suhu pembakaran yang lebih rendah
tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan panas sebagai akibat pencampuran cepat
dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif dari bed melalui perpindahan panas pada
pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai diantara kecepatan fluidisasi minimum dan
kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin operasi bed yang stabil dan menghindari
terbawanya partikel dalam jalur gas.
5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC)
Boiler Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed
Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah
dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistem seperti telah dipasang digabungkan dengan
water tube boiler/ boiler pipa air konvensional. Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 10 mm
tergantung pada tingkatan batubara dan jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara
atmosfir yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan,
setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa air
pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian
super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal
udara sebelum dibuang ke atmosfir.
6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara
Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas
dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk
mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan
peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan
satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong menggerakan turbin gas pembangkit
tenaga. Sistem PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau
pembangkit tenaga dengan siklus gabungan (combined cycle). Operasi combined cycle (turbin
gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.
7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Dalam sistem sirkulasi, parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang dari bed.
Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-
comer dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. Tidak terdapat pipa
pembangkit steam yang terletak dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih steam
berlangsung di bagian konveksi, dinding air, pada keluaran pengangkat/ riser. Boiler CFBC pada
umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan
lebih dari 75 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler
CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih
besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2
yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk
pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.
Gambar 4. CFBC Boiler
7. Stoker Fired Boilers
Stokers diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis
grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chaingate atau traveling-gate stoker.
Spreader stokers : memanfaatkan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran
grate. Batubara diumpankan secara kontinyu ke tungku diatas bed pembakaran
batubara. Batubara yang halus dibakar dalam suspensi; partikel yang lebih besar akan
jatuh ke grate, dimana batubara ini akan dibakar dalam bed batubara yang tipis dan
pembakaran cepat. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik terhadap
fluktuasi beban, dikarenakan penyalaan hampir terjadi secara cepat bila laju pembakaran
meningkat. Karena hal ini, spreader stoker lebih disukai dibanding jenis stoker lainnya
dalam berbagai penerapan di industri.
Gambar 5. Spreader Stoker Boiler
Chain-grate atau traveling-grate stoker : Batubara diumpankan ke ujung grate baja
yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum
jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila
menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih
serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu.
Hopper umpan batubara memanjang di sepanjang seluruh ujung umpan batubara pada
tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengendalikan kecepatan batubara
yang diumpankan ke tungku dengan mengendalikan ketebalan bed bahan bakar. Ukuran
batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna
pada waktu mencapai ujung grate.
Gambar 6. Traveling Grate Boiler
9. Pulverized Fuel Boiler
Kebanyakan boiler stasiun pembangkit tenaga yang berbahan bakar batubara menggunakan
batubara halus, dan banyak boiler pipa air di industri yang lebih besar juga menggunakan
batubara yang halus. Teknologi ini berkembang dengan baik dan diseluruh dunia terdapat ribuan
unit dan lebih dari 90 persen kapasitas pembakaran batubara merupakan jenis ini.
Untuk batubara jenis bituminous, batubara digiling sampai menjadi bubuk halus, yang berukuran
+300 micrometer (m) kurang dari 2 persen dan yang berukuran dibawah 75 microns sebesar
70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa bubuk yang terlalu halus akan memboroskan energi
penggilingan. Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang
pembakaran dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar.
Batubara bubuk dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler
melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan.
Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700 C, tergantung pada kualitas batubara.
Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil
untuk pembakaran yang sempurna. Sistem ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan
membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan,
penggunaan suhu udara pemanas awal yang tinggi dll. Salah satu sistem yang paling populer
untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial dengan menggunakan empat
buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api pada pusat tungku.
Gambar 7. Pembakaran tangensial untuk bahan bakar halus
10. Boiler Limbah Panas
Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi, boiler limbah panas dapat
dipasang secara ekonomis. Jika kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan
menggunakan gas buang panas, dapat digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan
bakar. Jika steam tidak langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk memproduksi
daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan
kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.
Gambar 8. Skema sederhana Boiler Limbah Panas
11. Pemanas Fluida Termis
Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam berbagai penerapan untuk
pemanasan proses tidak langsung. Dengan menggunakan fluida petroleum sebagai media
perpindahan panas, pemanas tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistem pembakaran
terdiri dari sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis. Pemanas fluida termis modern
berbahan bakar minyak terdiri dari sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang
dengan sistem jet tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa panas, dipanaskan
dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna. Disini fluida memindahkn panas
untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida
termis pada ujung pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara
pneumatis, berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api yang tinggi atau rendah
tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistem.
Keuntungan pemanas tersebut adalah:
Operasi sistem tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam.
Operasi sistem tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 0C dibandingkan
kebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2 dalam sistem steam yang sejenis.
Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.
Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan oleh
blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.
Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada penerapan spesifik dan
dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran efisiensi
panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan dibandingkan dengan hampir
kebanyakan boiler. Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gas buang
akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.
Gambar 9. Konfigurasi Pemanas Fluida Termis
BEJANA TEKAN / PRESSURE VESSEL (PV).
Pada kesempatan kali ini, saya ingin mencoba sharing perihal Bejana Tekan atau Pressure Vessel,
baik dari definisinya, klasifikasinya, dan kegunaan dari bejana tekan itu sendiri.
Adapun definisi dari bejana tekan merupakan wadah tertutup yang dirancang untuk menampung
cairan atau gas pada temperatur yang berbeda dari temperatur lingkungan. Bejana tekan
digunakan untuk bermacam-macam aplikasi di berbagai sektor industri seperti industri
kimia (petrochemical plant), energi (power plant), minyak dan gas (oil & gas), nuklir, makanan,
bahkan sampai pada peralatan rumah tangga seperti boiler pemanas air atau pressure cooker.
Klasifikasi bejana tekan dibedakan atas:
1. Fungsi
Storage PV. = Drum
Heat Exchanger
Cooker
Reactor
Saparator
Absorber
Stripper
Converter
Destilator 2. Posisi
Horizontal
Vertical
Elevated/Tilt 3. Material
Metalic
Non Metalic : Semen, fiber glass
Berikut contoh gambar bejana tekan:
Komponen dari Bejana tekan, diantaranya:
1. Common PV/Drum
Shell
Head : Flat, conical, hemispherical, dan ellipsoidal.
Nozzle
Manhole
Reinforce pad
Saddle
Lifting Lug
2. Heat Exchanger, terdiri dari : tube sheet dan tube.
3. Tall Pressure Vessel : destillation column, reaktor, dan stripper.
Pressure Vessel Manufacturing
Basic design -> Detail design -> Procurement -> Fabrication -> Instalation -> Testing
1. Basic design
Pada tahapan ini diperlukan data sheet berupa: lokasi pemanfaatan, jenis bejana tekan yang
akan dibuat, kapasitas, ukuran, kondisi operasi, bahan material, dan data lain yang sekiranya
dibutuhkan. Kemudian masuk pada tahapan pembuatan gambar teknik.
2. Detail design
Menggunakan data sheet yang tersedia, kemudian dilakukan engineering calculation dengan
mengacu pada "Welding procedure specification ASME section VII Div 1 or 2".
Shell Thickness Calculation
Circumferential Stress (Longitudinal Joints). When the thickness does not exceed one-half of the inside radius, or P does not
exceed 0.385SE, the following formulas shall apply:
Longitudinal Stress (Circumferential Joints). When the thickness does not exceed one-half of the inside radius, or P does not exceed
1.25SE, the following formulas shall apply:
Spherical Shells. When the thickness of the shell of a wholly spherical vessel does not exceed 0.356R,
or P does not exceed 0.665SE, the following formulasshall apply:
3. Procurement
Bill of material -> purchasing material -> incoming material (mill certificate and or
testing
4. Fabrication
Ref. Detail Design -> Shop drawing
Quality control plan - Welder qualification
- Welding procedure qualification
- Inspection and testing procedure
5. Installation
Installation procedure -> installation PV
SEPARATOR DAN MACAM MACAM SEPARATOR Jumat, 15 April 2011
2.1. Definisi Separator
Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida sumur
menjadi air dan gas (tiga fasa) atau cairan dan gas (dua fasa), dimana pemisahannya dapat
dilakukan dengan beberapa cara yaitu :
a. Prinsip penurunan tekanan.
b. Gravity setlink
c. Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran
d. Pemecahan atau tumbukan fluida
Untuk mendapaktkan effisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang
bervariasi, gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai
berikut :
1. Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk
dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar.
2. Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip
gravity setlink.
3. Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip
gravity settlink.
4. Mist extraktor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut).
5. Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over
pressure.
Didalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat juga
separator uji yang berfungsi untuk melakukan pengujian (test) produksi suatu
sumur dan dariseparator uji ini laju produksi sumur (Qo,Qw,danQg) bias didapat dimana Qo
dan Qwdiperoleh dari barel meter sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan orifice flow meter
(orifice plate ) atau dari alat pencatat aliran gas lainnya.
Disamping itu ditinjau dari tekanan kerjanyapun separator dapat dibagi tiga, yaitu
separator tekanan tinggi (750 1500 psi), tekanan sedang (230 700 psi), tekanan rendah
(10 225).
2.2. Jenis Separator
Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk,
posisinya dan fungsinya.
2.2.1. Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya.
a. Separator tegak/vertikal.
Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai
GLR rendah dan/atau kadar padatan tinggi, separator ini sudah dibersihkan serta
mempunyal kapasitas cairan dan gas yang besar.
b. Separator datar /horisontal
Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR
tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu
single tube horizontal seprator dan double tube horizontal separator. Karena
bentuknya yang panjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit
dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai
menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung
pasir, separator ini tidak menguntungkan.
c. Separator bulat /spherical.
Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga
umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil
sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Terdapat
dua tipe separator bulat yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk
pemisahan tiga fasa.
2.2.2. Berdasarkan fasa hasil pemisahanya jenis separator dibagi dua, yaitu:
a. Separator dua fasa, memisahkan fluida dormasi menjadi cairan dan gas, gas
keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah.
b. Separator tiga fasa, memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas.
Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air dari bawah.
2.2.3. Kelebihan dan kekurangan dari masing-masing separator :
a. Separator Vertikal
kelebihannya :
Pengontrolan level cairan tidak terlalu rumit
Dapat menanggung pasir dalam jumlah yang besar
Mudah dibersihkan
Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan kembali dari cairan
Mempunyai surge cairan yang besar
Kekurangannya :
Lebih mahal
Bagian-bagiannya lebih sukar dikapalkan (pengiriman)
Membutuhkan diameter yang lebih besar untuk kapasitas gas tertentu
b. Separator Horizontal
Kelebihannya :
Lebih murah dari separator vertical
Lebih mudah pengiriman bagian-bagiannya
Baik untuk minyak berbuih (foaming)
Lebih ekonomis dan efisien untuk mengolah volume gas yang lebih besar
Lebih luas untuk setting bila terdapat dua fasa cair
Kekurangannya :
Pengontrolan level cairan lebih rumit daripada separator vertical
Sukar dalam membersihkan Lumpur, pasir, paraffin
Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas tertentu
c. Separator Bulat
Kelebihannya :
Termurah dari kedua tipe diatas
Lebih mudah mengeringkan dan membersihkannya dari pada separator vertical,
lebih kompak dari yang lain
Kekurangannya :
Pengontrolan cairan rumit
Mempunyai ruang pemisah dan kapasitas surge yang lebihk kecil
2.2.4. Jenis separator berdasarkan fungsinya.
Berdasarkan fungsinya atau jenis penggunaannya, separator dapat dibedakan atas:
gas scrubber, knock-out flash-chamber, expansion vessal, chemical electric dan filter.
a. Gas scrubber.
Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas
hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah
separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompresor untuk
mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut.
b. Knock-out
Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knock-out (FWK0) yang
digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knock-out
(TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125
psi )
c. Flash chamber.
Alat ini digunakan pada tahap ianjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari
separator. Flash chamber ini digunakan sebagai separator, tingkat kedua dan dirancang
untuk bekerja pada tekanan rendah ( > 125 psi )
d. Expansion vessel.
Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan
bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang
terbentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100
-1300 psi.
e. Chemical electric.
Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dari
cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris
(menggunakan prisip anoda katoda) dan umumnya untuk memudahkan
pemisahan.
2.2.5. Oil Skimmer.
Merupakan peralatan pemisah yang direncanakan untuk menyaring
tetes-tetes minyak dalam air yang akan dibuang sebagai hasil proses pemisahan
sebelumnya untuk mencegah turbulensi aliran, air yang mengandung tetes
minyak dimasukkan melalui pembagi aliran yang berisi batu bara / batu arang
tipis-tipis, sedangkan proses pemisahan berdasarkan sistem gravity setling.
Kapasitas oil skimmer tergantung pada beberapa faktor terutama pada densitas minyak air
yang dapat ditentukan berdasarkan hukum intermediate yang berhubungan dengan
kecepatan setling dari partikel.
2.2.6. Gas Dehydrator.
Gas dehydrator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan partikel
air yang terkandung didalam gas. Peralatan ini merupakan bagian akhir dari
pemisahan gas hidrokarbon terutama pada lapangan gas alam.
Ada dua cara pemisahan air dari gas, yaitu dengan
a. Solid desiccant, misainya calsium chloride
b. Liquid desiccant, misainya glycol.
2.2.6.1. Calsium chloride gas dehydrator.
Komponen peralatan ini merupakan kombinasi dari separator tiga tingkat,
yaitu gas - liquid absorbtion tower dan solid bad desiccant unit. Pemisahan
partikei air dari gas dilakukan dengan cara mengkontakkan aliran gas dengan
calsium chloride didalam chemical bad section.
2.2.6.2. Glycol dehydrator.
Liquid desiccant yang sering digunakan adalah trienthylene glycol.
Peneyerapan partikel air terjadi karena adanya kontak antara glycol dengan gas
yang mengandung air pada tray didalam absorber (kontaktor) proses regenerasi
glycol yang mengandung air dilakukan dengan cara pemanasan sehingga air
terbebaskan dari glycol.
2.3. Flash Separator
Flash Separator test adalah separator kecil dilaboratorium yang fungsinya
sama dengan separator yang ada dilapangan. Disini akan terjadi pemisahan
antara gas, minyak, dan air. Pemisahan ini penting agar secara baik dapat
diketahui jumlah serta sifat sifat gas maupun minyak pada periode tertentu.
Dari analisa ini bisa didapat sifat sifat maupun maupun komposisi gas
dan minyak baik diseparator ataupun di tanki pengumpul. Tekanan dan
Temperatur dari alat ini bisa diatur sehingga dimungkinkan untuk mendapatkan
kondisi tertentu (P dan T separator) agar memperoleh minyak yang optimum di
tanki pengumpul.
Ditinjau dari jenis fluida yang akan di analisa ada 2 macam analisa Flash
Separator yaitu :
- Single stage separator yaitu terdiri dari satu separator dan satu tanki
pengumpul.
- Multi stage separator yaitu terdiri dari lebih dari satu separator dan satu tanki
pengumpul.
2.4. Percobaan di Laboratorium
2.4.1. Peralatan Kerja
Untuk keperluan analisa single stage separator dipergunakan peralatan
sebagai berikut :
1. Flash Separator Test yang di lengkapi :
- Gauge penunjuk tekanan
- Tabung gelas tempat gas dan minyak dipisahkan dan dilengkapi dengan katup
bagian atas dan bawah.
- Bak pemanas berisi air yang dilengkapi dengan temperatur kontrol untuk
memanaskan bagian luar tabung gelas dengan cara dialiri pada temperatur
tertentu.
- Katup (valve) pengatur tekanan, untuk mengatur tekanan didalam tabung gelas.
- Botol tanki pengumpul, untuk menampung minyak dari separator ke atmosfeer.
- Skala pmbacaan ketinggian minyak dalam tabung gelas.
- Thermometer untuk mengetahui temperatur separator dilapangan.
2. Brooksmeter, untuk menampung dan mengetahui volume gas yang terbebaskan
dari minyak.
3. Hydrometer atau densitometer, untuk mengukur density minyak ditanki
pengumpul.
4. Balon gelas, untuk mengukur berat gas maupun udara.
5. Alat penimbang berat.
6. Pompa air raksa.
2.4.2. Prosedur Kerja
Proses di mulai dari tekanan yang lebih tinggi.
1. Panaskan bak pemanas pada flash separator dengan temperatur yang
diinginkan. Alirkan untuk memanaskan tabung gelas.
2. Tutup katup atas dan bawah dari tabung gelas.
3. Tutup katup pengatur tekanan pada flash separator test.
4. Hubungkan botol minyak reservoir dengan pompa air raksa, tekan 5000 psig.
5. Hubungkan bagian atas botol minyak reservoir dengan katup atas tabung gelas
flash separator test.
6. Buka secara perlahan katup atas botol minyak reservoir (sample). Jaga tekanan
dalam botol tetap 5000 psig dengan mendorong pompa.
7. Buka katup atas tabung gelas pada separator. Masukkan minyak sebanyak 5
10 cc. Jaga tekanan dalam botol minyak reservoir agar tetap 5000 psig dengan
mendorong pompa. Selama memasukkan minyak kedalam tabung gelas, terjadi
proses flash didalamnya. Gas yang terbentuk akan menekan gauge sampai
tekanan berada diatas tekanan yang diinginkan. Tutup kembali katup atas
tabung gelas.
8. Atur tekanan dalam tabung gelas sesuai yang diinginkan dengan memutar katup
pengatur tekanan.
9. Baca ketinggian minyak didalam tabung gelas.
10. Baca pembacaan pompa pada 5000 psig sebagai initial pump reading.
11. Hubungkan brooksmeter dengan katup pengatur tekanan. Buka katup pada
brooksmeter.
12. Buka katup atas tabung gelas, masukkan minyak kedalamnya sekitar 30 cc.
Jaga tekanan dalam botol tetap 5000 psig dengan mendorong pompa. Gas yang
terbebaskan akan mengalir kedalam brooksmeter melalui katup pengatur
tekanan. Tutup katup pada brooksmeter.
13. Baca volume gas pada brooksmeter, baca ketinggian minyak dalam tabung
gelas dan baca pembacaan pompa pada 5000 psig sebagai final pump reading.
14. Ukur gravity gas dengan balon gas (caranya seperti pada defferential
vaporization). Masukkan gas kedalam topler gelas untuk dianalisa komposisinya.
15. Timbang botol tangki pengumpul sebagai berat kosong dan hubungkan dengan
katup bawah tabung gelas. Hubungkan tangki pengumpul dengan brooksmeter
yang telah kosong. Buka katup brooksmeter.
16. Buka katup bawah tabung gelas, minyak dalam tabung akan turun dan hentikan
bila telah mencapai ketinggian awal. Tutup kembali katup bawah tabung gelas.
Terjadi proses flash dalam tangki pengumpul, gas terbebaskan akan mengalir
kedalam brooksmeter. Tutup katup brooksmeter.
17. Baca volume gas dalam brooksmeter, ukur gravity gas, ukur berat botol tangki
pengumpul plus minyak dan ukur density minyak dengan hydrometer atau
densitometer.
18. Untuk tekanan berikutnya atur tekanan dalam tabung ketekanan yang
diinginkan dengan memutar katup pengatur tekanan. Selanjutnya lakukan
pekerjaan dari point 9 hingga point 17.
Recommended