1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi pemisahan merupakan suatu kegiatan yang banyak digunakan dalam dunia

industri. Pemisahan merupakan proses yang paling sering berlangsung dalam industri

kimia. Berbagai tahap proses teknik kimia seringkali dihubungkan satu sama lain melalui

instalasi pemisah. Berdasarkan keadaan agregat dari bahan yang akan dipisahkan, maka

pemisahan dapat dibedakan menjadi beberapa tahapan antara lain elektrostatik, separator,

dan filter.

Dalam makalah ini zat yang akan dipisahkan dalam campurannya berwujud gas dan solid.

Mengingat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kemajuan di bidang

industri maka diperlukan mesin pemisah yang tepat sehingga dapat meningkatkan

efisiensi dan produk yang diinginkan.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini ialah ntuk mengetahui definisi, jenis,

kegunaan, serta prinsip kerja dari alat – alat pemisah.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Gas-Solid Separation

Pemisahan pada sistem gas-padatan terpusat pada penghilangan debu, partikulat,

sampling, resirkulasi partikel dan operasi lainnya.

Teknik yang paling umum digunakan untuk pemisahan partikel padat dari gas yang

pemisahinersia, elektrostatik separator dan filter . Fenomena fisik yang terlibat dalam

pemisahan padatan dari gas dipengaruhi oleh sejumlah faktor penting seperti sifat-sifat

gas, dan gas-partikel dan partikel-partikel interaksi. Faktor-faktor ini secara singkat

ditinjau di sini terlebih dahulu sebelum menangani prinsip berbagai jenis gas-padatan

pemisah.

2.1.1 Perilaku Padatan dalam Gas

Dengan permisalan suatu padatan berbentuk bola berada dalam fluida (cairan atau

gas) yang diam. Rapat massa padatan (rs) lebih besar daripada rapat massa cairan atau

gas (rf). Padatan akan bergerak ke bawah karena gaya berat. Gaya-gaya yang bekerja

pada padatan :

1. Gaya berat padatan (G)

2. Gaya ke atas akibat adanya fluida, gaya Archimedes (FA)

3. Gaya gesekan fluida terhadap padatan (FD) yang arahnya ke atas (berlawanan arah

gerak padatan)

2.1.2 Mekanisme Pengendapan dalam Alat Pengumpul Debu

Prinsip Operasi :

1. pemisahan partikel dari gas dengan pengendapan di dalam alat,

2. waktu tinggal endapan di permukaan alat,

3. pengambilan endapan dari permukaan alat.

Langkah-langkah yang dibutuhkan :

1. aplikasi gaya yang menghasilkan perbedaan gerakan partikel relative terhadap

gas.

2. Penyediaan waktu tinggal gas yang memberikan waktu yang cukup untuk partikel

berpindah ke permukaan alat.

Mekanisme pengendapan dalam alat antara lain :

1. pengendapan secara gravitasi,

2. flow-line interseption,

3. pengendapan secara inersial, inertial : tendency of particle to remain still or

continue moving unless another force acts on it.

4. pengendapan secara difusi,

5. pengendapan secara electrostatic.

3

6. pengendapan secara thermostatic ( jarang, karena gaya ini sangat kecil).

Ilustrasi mekanisme 2,3,4 digambarkan dalam gambar dibawah ini :

Gambar 1. Mekanisme Pengendapat Padatan Dalam Alat

2.2 Alat –Alat Gas - Solid Separation

Berikut merupakan alat-alat dari Gas-Solid Sparation:

a. Gravity Settling Chamber

Gravity Settling Chamber merupakan tipe alat gas-solid separator yang paling

sederhana, dengan menggunakan gaya gravitasi sebagai mekanisme pemisahan

utamanya. Gas dilewatkan suatu ruangan sehingga ada pengurangan kecepatan

gas dan partikel mengendap karena gaya gravitasi. Untuk memisahkan partikel

berukuran lebih besar dari 325 mesh ( 43 mikron). Untuk memisahkan partikel

yang lebih kecil, dibutuhkan ruangan yang sangat besar. Hubungan ukuran

partikel dengan dimensi ruangan digambarkan sbb :

Gas berdebu dilewatkan ruang cukup besar. Kecepatan gas lambat dan waktu

tinggal cukup. Debu terpisah karena gaya berat.

Gambar 2. Gravity Settling Chamber

4

Adapun kelebihan dan kekurangan dari menggunkan Gravity Settling Chamber

adalah sebagai berikut:

Kelebihan:

1. Desain alat sederhana.

2. Konstruksi mudah dibuat

3. Pemeliharaan yang mudah dan biaya pemeliharaan yang rendah

Kekurangan:

1. Ukuran alat besar, sehingga membutuhkan lahat yang luas.

2. Dibersihkan secara manual dalam interval waktu tertentu.

3. Hanya dapat memisahkan partikel yang berukuran besar.

b. Bag Filter

Bag filter adalah alat untuk memisahkan partikel kering dari gas (udara) pembawanya.

Di dalam bag filter, aliran gas yang kotor akan partikel masuk ke dalam beberapa

longsongan filter (disebut juga kantong atau cloth bag) yang berjajar secara pararel, dan

meninggalkan debu pada filter tersebut.

Aliran debu dan gas dalam bag filter dapat melewati kain (fabric) ke segala arah.

Partikel debu tertahan di sisi kotor kain, sedangkan gas bersih akan melewati sisi

bersih kain. Konsentrasi partikel inlet bag filter adalah antara 100 pg/ m3 – 1 kg/m3

(Bethea, 1978). Debu secara periodik disisihkan dari kantong dengan goncangan atau

menggunakan aliran udara terbalik, sehingga dapat dikatakan bahwa bag filter adalah

alat yang menerima gas yang mengandung debu, menyaringnya, mengumpulkan

debunya, dan mengeluarkan gas yang bersih ke atmosfer (Buonicore and Davis,

1992).

Keuntungan dari penggunaan bag filter adalah (Cooper dan Alley, 1994; Buonicore

and Davis, 1992, Beachler et.al, 2005) : Efisiensi pengumpulan sangat tinggi, meski

untuk partikulat yang sangat kecil, dapat dioperasikan pada kondisi debu dan dalam

volume alir yang berbeda-beda, terjadi konservasi energi, tidak beresiko

menimbulkan pencemaran air dan tanah.

5

Gambar 3. Bag Filter

Sedangkan kerugian dari bag filter adalah (Cooper dan Alley, 1994) : memerlukan

area yang luas, material kain akan dapat rusak akibat adanya temperatur yang tinggi

ataupun korosi bahan kimia, tidak dapat beroperasi pada keadaan basah (moist); kain

dapat menjadi lengket, dapat berpotensi menimbulkan kebakaran atau meledak

(eksplotion).

c. Scrubber

Scrubber mempunyai definisi secara umum yaitu suatu variasi peralatan yang

digunakan untuk memisahkan partikel-partikel solid dari udara/gas. Pada umumnya,

scrubber mampu menghasilkan partikel solid dengan ukuran 5μ diameter. Namun ada

yang lebih spesifik yaitu mampu menghasilkan partikel dengan ukuran 1μ-2μ

diameter.

Scrubber dapat juga dikatakan berfungsi untuk mengurangi pollutan udara yang

dihasilkan oleh gas buang suatu industri. Pengendalian pencemaran udara dapat

dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan

pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode

yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang

akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. Di dalam sebuah

pabrik kimia, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu

penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar. Jadi

scrubber sebagai alat pemisahan suatu partikel solid (debu) yang ada di gas atau

udara.

Keuntungan dari penggunaan Scrubber adalah :

a. Harga terjangkau dan tidak memakan banyak tempat.

6

b. Dapat digunakan dalam temperatur yang tinggi.

Kerugian dari penggunaan Scrubber adalah :

a. Biaya pengoperasian dan biaya pemeliharaan yang tinggi.

b. Memerlukan perawatan awal sebelum digunakan.

c. Dapat menyebabkan polusi air.

d. Pada percepatan tinggi, dapat menyebabkan erosi pada dinding dalam scrubber.

e. Memerlukan perlindungan pendinginan.

Jenis Scrubber

Beberapa jenis scrubber akan dijelaskan dibawah ini :

1. Wet Scrubber.

Wet Scrubber dapat didefinisikan sebagai alat pemisahan suatu partikel solid

(debu) yang ada di gas atau udara dengan menggunakan cairan sebagai alat bantu.

Air adalah cairan yang pada umumnya digunakan dalam proses scrubbing,

meskipun dapat juga digunakan cairan lainnya (seperti : asam sulfat, dll).

Wet scrubber dapat mengurangi pollutan udara yaitu penanggulangan emisi debu

dan penanggulangan emisi senyawa pencemar yang dihasilkan oleh gas buang

suatu industri dalam sekali proses. Pada umumnya, wet scrubber mampu

menghasilkan partikel dengan ukuran 5μ diameter. Namun ada yang lebih spesifik

yaitu mampu menghasilkan partikel dengan ukuran 1μ-2μ diameter.

Mekanisme Kerja Scrubber antara lain :

a. Impingement (pengontakan)

Suatu campuran gas dengan partikel solid (debu) masuk dengan cepat melalui

inlet lalu dikontakkan dengan cairan dengan cara dispray sehingga partikel

debu akan tersangkut dalam cairan.

b. Difusi (penyebaran)

Partikel-partikel solid tersebut dialiri oleh gas yang kemudian menyebabkan

partikel tersebut menyebar berupa tetesan-tetesan.

c. Humidifikasi (melembabkan)

Tetesan-tetesan tersebut lalu diflotasikan (melayang) dengan cara

humidifikasi, yaitu mengubah permukaan tetesan-tetesan tersebut menjadi

elektrostatis. Lalu, memisahkannya berdasarkan ukuran tetes (besar dan kecil)

secara mekanik. Cara seperti ini biasanya digunakan untuk debu berkosentrat

tinggi dan tergantung pada kondisi spesifik debu dan gas-gas lain yang

terlibat.

d. Kondensasi (pengembunan)

Apabila tetesan-tetesan itu telah mencapai dew point (titik pengembunan),

maka akan terjadi peristiwa pengembunan. Proses yang dilakukan secara

mekanik ini akan mengembunkan tetesan lebih efektif dan ukurannya lebih

seragam. Mekanisme ini penting untuk gas panas dengan kosentrasi debu yang

7

kecil. Untuk kosentrasi yang lebih besar perlu ditambahkan jumlah proses

kondensasi tersebut.

e. Wetting (pembasahan)

Proses ini sebenarnya tidak berperan penting dalam scrubber. Ini dilakukan

agar tidak terjadi naiknya partikel debu setelah menjadi tetesan ( proses

pembasahan di lakukan agar partikel-partikel debu yang telah menjadi tetesan

tidak ikut keluar bersama gas lagi).

f. Partisi Gas (gas pendukung)

Jika pada suatu gas dilewatkan cairan atau busa, gas akan dipecah menjadi

elemen – elemen yang kecil dimana jarak antara partikel yang tersuspensi dan

cairan yang melingkupinya relative kecil. Dalam beberapa proses terjadi

pemisahan yang diakibatkan oleh gaya gravitasi, dalam hal ini cairan

bertindak sebagai awal pemisahan.

g. Dust Disposal (pembuangan debu)

Dalam beberapa scrubber, cairan tidak dipisahkan oleh gas tetapi mengalir

sebagai pengisi diatas permukaan. Terkecuali dari efek Humidifikasi dan

Wetting adalah untuk membersihkan permukaan dan mencegah debu naik

keatas, hasil yang nyata terjadi juga karena melibatkan tindakan mekanik yang

spesifik.

h. Electronic Precipitaion

Faktor ini juga berperan dalam proses scrubbing, namun mekanismenya sulit

dipahami dan hanya untuk kondisi yang amat penting serta hanya terjadi

dalam beberapa proses.

Keterangan gambar :

1. Penghisap udara/gas

2. Inlet udara/gas

3. Kipas pemusing udara/gas

4. Motor kipas

5. Pompa sirkulasi air

6. Pipa spray cairan

7. Aliran udara/gas

8. Filter bola

9. Alat pentes embun

10. Outlet udara gas

Gambar 4. Wet Scrubber

8

Beberapa keuntungan dari wet scrubber antara lain :

1. Scrubber basah mempunyai kemampuan untuk menangani embun dan

temperatur tinggi.

2. Dapat mengurangi pollutan udara yaitu penanggulangan emisi debu dan

penanggulangan emisi senyawa pencemar yang dihasilkan oleh gas buang

suatu industri dalam sekali proses.

3. Scrubber dapat menetralkan gas yang bersifat menghancurkan.

Kerugian dari wet scrubber antara lain :

1. Karatan ( korosi).

2. Kebutuhan akan perawatan atau penggunaan kembali dari cairan yang

ditambahkan.

2. Cyclone Scrubber

Cyclone scrubber terdapat pada beberapa tipe scrubber yang menggunakan

metode siklon. Ada yang di dalam lubang vertical bagian tengahnya terdapat

bermaca-macam alat penyemprot cairan. Namun, ada juga terdapat pemisahan

cairan yang dilakukan melalui proses disintegrator (penghancur) dengan

mengalirkan gas melalui saluran tertentu. Beberapa unit cyclone scrubber

biasanya telah memiliki bagian disintegrator di dalamnya. Kecepatan gas dalam

tower (menara) antara 4-8 ft/sec dan dengan pressure drop sebesar 2-8 in. wtr

dengan rate sirkulasi air sebesar 3-10 gal/min tiap 10 hp dari keseluruhan gas yang

digunakan.

Fungsi dari cyclone scrubber sangat efektif untuk menetralisir gas-gas beracun

seperti belerang, chlor, dsb. Ada juga yang mempunyai suhu diatas 180ºF

sehingga fungsinya juga sebagai pendingin dari gas buang industri kimia. Rentang

ukuran debu yang dapat dipisahkan ialah antara 3 - 5 mikron.

Gambar 5. Cyclone scrubber

9

Adapun kerugian utama dari penggunaan Cyclone Scrubber dengan perawatan

cyclon scrubber adalah nozzle plugging dan korosi atau erosi dari dinding sisi

tubuh siklon. Nozel memiliki kecenderungan untuk masuk dari partikel yang

berada dalam cairan daur ulang dan atau partikulat yang berada di aliran

gas. Solusi terbaik adalah dengan menginstal nozel sehingga mereka mudah

diakses untuk pembersihan atau penghapusan.

3. Venturi Scrubber

Satu pengembangan terbaru dalam bidang gosokan gas adalah venturi scrubber,

yang mana telah ditemukan bermanfaat untuk koleksi asam belerang berkabut.

Metode pemisahan venturi didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi pada bagian

yang disempitkan dan kemudan gas akan bersentuhan dengan butir air yang

dimasukkan di daerah sempit tersebut.

Alat ini dapat memisahakan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang larut

di dalam air. Venturi scrubber menggunakan tekanan rendah (sekitar 5 lb/sq. In)

pada lorong venturi dengan kecepatan gas 200-300 ft/sec. Air, produk, dan gas

buang dikumpulkan dalam mesin pemisah ( separator ) dengan metode siklon

yang ada pada bagian lorong venturi itu. Pressure dropnyasebesar 15 in. Wtr

dengan konsumsi air sebesar 3 gal/ mnt tiap power 10 hp.

Scrubber venturi dapat memiliki efisiensi pengumpulan partikel tertinggi

(terutama untuk partikel yang sangat kecil) dari setiap sistem scrubbing basah .

Mereka adalah scrubber yang paling banyak digunakan karena konstruksi terbuka

mereka memungkinkan mereka untuk menghilangkan partikel paling tanpa

ditusuk atau skala. Venturis juga dapat digunakan untuk menyerap gas polutan,

namun, mereka tidak efisien untuk ini sebagai yang dikemas atau piring menara.

Scrubber Venturi telah dirancang untuk mengumpulkan partikel pada efisiensi

koleksi yang sangat tinggi, kadang-kadang melebihi 99%.Kemampuan untuk

menangani volume venturis inlet besar pada suhu tinggi membuat mereka sangat

menarik bagi banyak industri, akibatnya, mereka digunakan untuk mengurangi

emisi partikulat di sejumlah aplikasi industri. Kemampuan ini sangat diinginkan

untuk semen kiln pengurangan emisi dan untuk mengendalikan emisi dari tungku

oksigen dasar dalam industri baja, di mana gas inlet memasuki scrubber pada suhu

lebih besar dari 350 ° C (660 ° F). Venturis juga digunakan untuk mengontrol fly

ash dan sulfur dioksida emisi dari industri dan utilitas boiler .

10

Gambar 6. Venturi Scrabber

4. Packed Scrubber

Merupakan jenis scrubber dengan menara yang terbuat dari keramik, namun

kurang efektif untuk partikel berukuran 5 u diameter kecuali jika flokulasi debu

terjadi karena pengembunan (kondensasi). Yang di harapkan pada metode ini

ialah dengan menjaga debu tetap pada ukurannya serta mencegah debu naik

kembali.

Kelemahan yang ada disini yaitu kemungkinan terjadi penyumbatan saluran akibat

debu.

Gambar 7. Packed Scrubber

11

5. Chamber Scrubber

Scrubber jenis ini memiliki pencuci udara yang konvensial dimana gas akan di

alirkan sampai ketempat penyemprotan dengan arah aliran yang sejalan atau

berlawanan. Satu set eliminator yang dipasang zig zag diletakkan pada saluran

keluar, serta plat-plat dipasang dalam ruangan penyemprot. Proses pendingin gas

terjadi saat gas melalui tangki selinder dengan penyemprot pada bagian atas.

Beberapa tangko atau menara juga memiliki sekat pada sisi yang berlawanan yang

juga berfungsi sebagai alat penyemprot.

Pada proses untuk memisahkan produk cair dan gas, pada saluran keluarnya

terdapat alat pembalik gas (gas reversel) dan juga suatu chamber (ruangan) khusus

pada saluran outlet. Biasanya bahan bakunya dari logam besi atau baja dengan

ukuran 3 – 72 in. Kapasitas untuk inlet 50.000 cu ft/min. Ada juga tipe lain

dimana gas akan dilewatkan melaui kamar khusus penyemprot yang terdiri atas

lorong venture dengan lobang penyemprot dengan konsumsi air 15 gal/min tiap 10

hp.

.

Gambar 8. Chumber Scrubber

12

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Perilaku gas dalam padatan disebabkan oleh tiga gaya yaitu :

a. Gaya berat padatan (G)

b. Gaya ke atas akibat adanya fluida, gaya Archimedes (FA)

c. Gaya gesekan fluida terhadap padatan (FD) yang arahnya ke atas (berlawanan

arah gerak padatan).

2. Alat- alat gas solid separation :

a. Gravity Settling Chumber

Gravity Settling Chamber merupakan tipe alat gas-solid separator yang paling

sederhana, dengan menggunakan gaya gravitasi sebagai mekanisme pemisahan

utamanya.

b. Bag Filter

Di dalam bag filter, aliran gas yang kotor akan partikel masuk ke dalam beberapa

longsongan filter (disebut juga kantong atau cloth bag) yang berjajar secara pararel,

dan meninggalkan debu pada filter tersebut.

c. Scrubber

Scrubber ( scrubb = debu atau butiran ) merupakan alat penyaring debu atau gas

buang dari sebuah industri yang mengandung padatan yang berukuran kecil dan

berbahaya. Pemakaian alat scrubber ini dapat meminimalisir polusi udara,

sehingga tingkat polusi udara pada daerah pabrik akan menurun.