1

MODUL PELATIHAN UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA SKALA PILOT

DISTILASI FRAKSINASI

FALLING FILM EVAPORATOR

UNIT UTILITAS

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2017

2

BAB 1

DISTILASI FRAKSINASI

Pemisahan campuran/larutan ke dalam beberapa komponennya dan pemurnian produk merupakan proses atau operasi utama dalam industri kimia dan minyak. Dan distillasi merupakan metode pemisahan dan pemurnian yang paling banyak digunakan. Distillasi adalah proses pemisahan atau pengeluaran uap dari campuran/larutan yang berbentuk cair dengan menggunakan panas di dalam bejana/kolom, dimana uap tersebut kemudian diembunkan dalam kondensor.

Distillasi merupakan cara untuk memisahkan komponen penyusun campuran/larutan berdasarkan perbedaan titik didih komponen penyusun campuran tersebut. Apabila suatu campuran terdiri dari 2 komponen, maka pada tekanan yang sama salah satu komponen akan memiliki titik didih lebih rendah daripada komponen lainnya. Atau pada suhu yang sama, maka salah satu komponen memiliki tekanan parsial lebih besar/tinggi /tinggi daripada yang lain. Dalam teori, komponen yang mempunyai titik didih lebih rendah atau mempunyai tekanan parsial lebih besar disebut sebagai komponen yang lebih volatil (MVC = More Volatile Component).

Bagaimana proses penguapan dapat berlangsung? Sebaiknya kita tinjau fenomena tersebut dari sudut molekuler komponen murni berfasa cair. Pada suhu tertentu, setiap komponen murni memiliki satu tekanan uap yang berasal dari energi dalam (U) atau entalpi (H) yang dikandungnya. Pada suhu tersebut partikel komponen murni yang ada pada permukaan cairan memiliki energi yang cukup besar untuk melawan tekanan yang ada di atasnya, sehingga partikel tersebut mampu melepaskan diri dari fasa cair ke fasa uap. Peristiwa ini disebut evaporasi (penguapan) dan suhu pada keadaan ini dikenal dengan nama titik didih (boiling point).

Jika sekarang cairan komponen murni ini ditempatkan dalam suatu labu tertutup (volumenya konstan), maka saat mencapai titik didih mula-mula hanya ada satu partikel yang menguap dan menempati ruang di atasnya. Semakin lama jumlah partikel yang menempati ruang tersebut semakin banyak dan tekanan akan meningkat. Akibatnya jarak antar partikel menjadi lebih kecil dan partikel uap akan bergabung kemudian mengembun. Akhirnya pada tekanan tertentu, kecepatan terbentuknya partikel uap akan sama dengan kecepatan pembentukan partikel embun. Tekanan ini disebut tekanan uap setimbang (ekuilibrium vapour pressure).

Apabila dua cairan dicampur, maka ada dua kemungkinan pada campuran tersebut, yaitu larut sempurna (miscible) atau larut sebagian (imiscible). Pada larutan sempurna terdapat dua kemungkinan lagi, yaitu membentuk larutan ideal (yang mengikuti hukum raoult) atau larutan non-ideal.

Larutan ideal dapat terjadi bila volume komponen A bila ditambah volume komponen B sama dengan volume total, tanpa ada penyusutan ataupun pengembangan volume. Hal ini dapat terjadi bila gaya tarik antar molekul sejenis A-A dan B-B sama dengan gaya tarik campuran A-B. Biasanya hal ini dijumpai jika rumus bangun molekul A dan B identik, misalnya benzena dan toluene.

3

Kesetimbangan Uap – Cair

Untuk keperluan perhitungan neraca massa, penentuan komposisi dalam hubungannya

dengan suhu, tekanan, dll. Diperlukan data pendukung, antara lain kurva kesetimbangan

antara fasa uap dengan fasa cair dari campuran/larutan yang akan didistillasi, yang disebut

kurva kesetimbangan uap – cair. Kesetimbangan antara fasa uap dengan fasa cair pada

berbagai komposisi komponennya dalam distillasi ditentukan secara eksperimen dengan

menggunakan bejana kesetimbangan. Hasilnya bisa berupa diagram suhu – komposisi

ataupun diagram komposisi uap – cair, seperti gambar 1.1 dan 1.2 berikut.

(a) Benzene [A] - toluene

(b) Chloroform [A] - methanol

(c) Acetone [A] - Chloroform

Gambar 1.1 Diagram suhu – komposisi dari beberapa sistem kesetimbangan uap cair

(a) Benzene [A] - toluene

(b) Chloroform [A] - methanol

(c) Acetone [A] - Chloroform

Gambar 1.2 Diagram komposisi fase uap – cair pada beberapa sistem kesetimbangan uap

cair

Larutan benzena – toluene pada tekanan konstan 1 atm menghasilkan diagram suhu –

komposisi seperti Gambar I.3. Gambar tersebut menunjukkan bahwa larutan yang

mempunyai komposisi 0,4 fraksi mol benzena, bila dipanaskan pada suhu 86oC, maka larutan

masih tetap berbentuk cair seluruhnya. Tepat pada suhu 95,2oC, gelembung uap mulai

terbentuk. Antara suhu 95,2oC hingga 101,6oC larutan terdiri atas dua fasa, uap dan cair.

Semakin tinggi suhu, maka uap yang terbentuk semakin banyak. Di atas suhu 101,6oC, larutan

berubah fasa menjadi uap seluruhnya. Proses distillasi menitik beratkan pada saat larutan

mempunyai dua fasa. Di bagian ini fasa uap mempunyai kadar MVC lebih besar dibanding

komposisi awal.

350.00

360.00

370.00

380.00

390.00

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000

Tem

pe

ratu

r (K

)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x) dan fasa uap (y)

fasa cair

fasa uap

x1 y1

BT1

C

D

A

353

383

324.00

328.00

332.00

336.00

340.00

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Tem

pe

ratu

r (K

)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x) dan fasa uap (y)

fasa cair

fasa uap

xA 325

330

335

340

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Tem

pe

ratu

r (K

)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x) dan fasa uap (y)

fasa cair

fasa uapxA

0.0

0.5

1.0

0.0 0.5 1.0

Frak

si m

ol

kom

po

ne

n A

di f

asa

uap

(y)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x)

0.0

0.5

1.0

0.0 0.5 1.0

Frak

si m

ol

kom

po

ne

n A

di f

asa

uap

(y)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x)

xA0.0

0.5

1.0

0.0 0.5 1.0

Frak

si m

ol

kom

po

ne

n A

di f

asa

uap

(y)

Fraksi mol komponen A di fasa cair (x)

xA

4

Gambar 1.3 Diagram suhu – komposisi untuk kesetimbangan benzene – toluene

Sistem kesetimbangan selain benzene – toluene ternyata bukan merupakan larutan ideal.

Seperti terlihat pada Gambar 1.1 (b) dan (c) maupun 1.2 (b) dan (c), kedua sistem

kesetimbangan membentuk titik “azeotrope” yaitu titik di mana fasa uap memiliki komposisi

yang sama dengan fasa cair. Dengan adanya “azeotrope” maka proses distillasi tidak akan

dapat menghasilkan komponen murni (100%) tanpa adanya komponen ketiga. Larutan –

larutan yang membentuk “azeotrope” dikategorikan larutan tidak ideal. Untuk

campuran/larutan ideal, penentuan kesetimbangan uap – cairnya dapat juga dilakukan

dengan bantuan hukum-hukum Dakton, raoult ataupun henry.

Hubungan kesetimbangan antara komposisi komponen dalam fasa uap dan fasa cair dapat

juga dijelaskan dengan konsep volatilitas relatif (α).

Proses Fraksionasi

Operasi yang terjadi dalam kolom fraksionasi ditunjukkan seperti pada gambar skematik pada

Gambar I.4. Kolom fraksionasi berupa kolom silindris tegak yang di dalamnya dibagi menjadi

ruang-ruang yang dibatasi/disekat oleh sarangan-sarangan (pelat berlubang, tray atau plate)

yang memungkinkan uap dan cairan dapat berkontak dan melewatinya. Pada bagian atas

dilengkapi dengan kondensor dan akumulator untuk membagi produk distilat dan reflux.

Sedang pada bagian bawah terdapat reboiler yang berfungsi untuk memanaskan dan

menguapkan cairan pada bottom.

Input / feed pada bagian / ketinggian tertentu dari kolom (feed plate), dimana sebagian dari

feed tersebut langsung berkontak dengan uap dari plate di bawahnya dan cairan dari plate di

atasnya. Di sini feed tersebut sebagian langsung menguap bersama uap yang lebih volatile

80

85

90

95

100

105

110

115

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Tem

pe

ratu

r (K

)

Fraksi mol benzene

Liquid region

(a)

Vapor region

Vapor - liquid region

(b)

(d)

(e)

(c)

5

dari plate di bawahnya lalu menuju plate di atasnya dan sebagian lainnya mengondensasikan

sebagian uap yang kurang volatile dan ikut turun ke plate di bawahnya.

Gambar 1.4 Skema proses fraksinasi

Pada bagian atas kolom, uap naik dari plate teratas (top tray) masuk ke kondensor, lalu masuk

ke akumulator (reflux drum & reflux devider), di mana sebagian diambil sebagai produk atas

(distilat) dan yang lain dikembalikan ke top tray sebagai reflux.

Pada bagian dasar kolom, cairan dipanaskan dalam reboiler dengan steam atau media

pemanas lainnya, dimana uap akan naik melalui lubang-lubang pada tray terbawah,

berkontak dengan cairan tray di atasnya, menguapkan komponen yang lebih volatile dan

mengondensasikan yang kurang volatile. Demikian seterusnya proses yang berlangsung pada

tiap-tiap tray secara kontinu, akibatnya pada tray yang lebih tinggi uapnya mempunyai

komposisi more volatile component yang lebih besar / tinggi, sehingga pada tray teratas dan

produk atas (distilat) mempunyai konsentrasi yang paling tinggi.

Ada beberapa macam pemilihan kolom pemisah distilasi yaitu :

1. Packed Tower

Sebuah kolom yang dilengkapi packing utk memperluas bidang kontak dan membuat turbulensi shg kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dpt menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu phase ke phase

COLUMN

Feed Pump

Pre - heater

Reboiler

Accumulator

Reflux Pump

Condensor

Residu

Distilate

Feed

6

lain. Zat berfase cair mengalir dari atas dan gas dari bawah sehingga terjadi kontak antara keduanya. Dipilih packed tower karena • Utk liquid korosif, karena alat lebih murah

• Membutuhkan tahanan liquid yang rendah karena densitasnya yang besar

• Memberikan pressure drop per tahap kesetimbangan yang rendah

• Utk diameter kolom yang kecil

Gambar 1.5 Packed Tower

Syarat packing yang bagus adalah : • Bulk density kecil (tidak terlalu membebani kolom)

• Luas yang terbasahi besar

• Volume rongga besar (mengurangi pressure drop)

• Sifat pembasahan baik

• Tahan korosi

• Memiliki struktur yang kuat utk menahan beban tumpukan

• Murah

Macam - macam bentuk packing:

Gambar1.6 Rasching ring

7

Gambar1.7 Berl saddle

Gambar1.8 Pall ring

• sederhana : rasching ring, harga lebih murah tapi efisiensi lebih rendah, sering chanelling

• sedang : pall ring, batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik

• tinggi : berl saddle, mahal, bed seragam, batas flooding tinggi dan pressure drop rendah

Pemilihan bahan packing : • Keramik, utk liquid yang bersifat korosif

• Plastik, cocok utk temperatur sedang dan tidak cocok utk pelarut organik

• Logam, utk kondisi operasi yang tidak stabil

2. Tray / Plate Column Bentuk sama dengan packed column tapi tidak mempunyai packing, sebagai gantinya ada plate-plate yang berfungsi memperbesar kontak antar komponen shg bisa dipisahkan menurut rapat jenisnya. Jumlah tahapan plate disusun berdasarkan : • Tingginya kesulitan pemisahan zat yang akan dipisahkan

• Perhitungan neraca massa dan kesetimbangan

8

Gambar1.9 Tray Tower

Dipilih jenis ini packed tower karena : • Bisa menangani laju alir liquid dan gas yang besar

• Pembersihan mudah karena bisa dipasang manhole

• Lebih mudah utk pengambilan produk melalui samping

• Desain plate lebih terjamin efisiensi kerjanya

2. Bubble Cap Spesifikasinya adalah : • Kapasitas sedang sampai tinggi

• Efisiensi sedang sampai tinggi

• Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal

• Laju alir rendah karena pressure drop tinggi

• Korosi tinggi

9

Gambar1.10 Buble Cap

3. Sieve Tray Spesifikasinya adalah : • Kapasitas tinggi

• Efisiensi tinggi

• Pressure drop sedang

• Biaya instalasi dan perawatan murah

• Korosi rendah

Gambar1.11 distilasi Sieve Tray

10

Istilah-istilah yang biasanya muncul adalah : • Downcomer : lubang tempat masuknya aliran dari atas (liquid) ke plate bawah (kita memandang plate ini sbg acuan)

• Downflow : lubang tempat keluaran liquid dari plate (kita memandang sbg acuan) ke plate di bawahnya

• Entrainment : peristiwa liquid terangkut ke plate atasnya karena dorongan gas dari bawah yang berlebihan, disebabkan laju alir gas terlalu besar

• Flooding : menggenangnya liquid di plate karena kiriman liquid yang berlebihan dr plate atasnya, bisa disebabkan karena adanya entrainment, shg plate atas menerima kelebihan liquid

• Weeping : liquid yang ada pada plate jatuh bebas ke plate bawahnya karena tekanan gas dari bawah kurang, disebabkan karena laju alir gas kecil.

• Cap : penghalang / pengkontak antara liquid dan uap yang dipasang di setiap tray, bentuk seperti topi yang pinggirnya ada slot utk mengatur besar kecilnya gas yang keluar keatas

• Tray / Plate : lapisan atau level disetiap kolom, biasanya terbuat dari besi baja yang kuat menahan beban liquid atau cap

• Slot : tempat bukaan pada cap yang mempunyai macam-macam bentuk (trapesium, persegi, segitiga dll) yang berfungsi mengatur bukaan gas yang keluar ke atas shg liquid dan gas berkontak secara normal

• Enriching : bagian plate yang berada diatas tempat masukan feed

• Exhausting / Stripping : bagian plate yang berada dibawah tempat masukan feed

• Baffle : penghalang yang berada di tengah-tengah tray utk membuat aliran lebih lama berada di tray (penerapan hanya di reverse flow)

• Weir : penghalang yang dipasang di pinggir dari downflow utk membuat agar volume liquid yang tertampung di tray banyak, sehingga efektif terjadinya kontak antara liquid dan gas

• Cross Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di sepanjang tray dan mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut cross flow karena letak downcomer dan downflow di sisi berseberangan. Jarak yang dilewati liquid panjang shg efisiensi tinggi

• Reverse Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di sepanjang tray dan berbelok ke bagian tray sebelahnya karena adanya baffle lalu mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut reverse flow karena letak downcomer dan downflow di sisi yang sama. Dapat digunakan utk menampung cap lebih banyak, L/V rendah, luas downcomer kecil

• Double Pass : aliran liquid datang dari atas dari 2 downcomer lalu mengumpul di tengah-tengah plate bawahnya dan aliran pecah menjadi 2 di 2 downfow (terletak di sisi kiri dan kanan). Digunakan utk beban liquid yang besar, L/V tinggi

11

Perhitungan Jumlah Plate

Untuk mendapatkan suatu produk atas (distilat) dan produk bawah (bottom) (dengan rate

dan konsentrasi tertentu) dari input / feed (dengan rate dan konsentrasi tertentu), maka

diperlukan jumlah plate tertentu, dimana penentuan jumlah plate ini juga dipengaruhi oleh

reflux ratio.

Terdapat 2 cara / metode untuk menghitung jumlah plate yang diperlukan pada proses

distillasi dalam kolom fraksionasi, yaitu metode Lewis – Sorel dan metode McCabe – Thiele

(lihat gambar pada lampiran).

Berdasarkan data / kurva kesetimbangan komposisi uap – cair, input / feed yang masuk (rate

dan konsentrasi) dan output (distilat dan residu) yang dikehendaki (rate dan konsentrasinya),

serta reflux ratio yang digunakan, maka melalui perhitungan neraca massa dan panas akan

dapat dihitung jumlah plate yang diperlukan untuk proses distilasi campuran / larutan yang

dimaksud.

12

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE(SOP)

DISTILASI FRAKSINASI SKALA PILOT PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Buka valve pengaman steam trap dan pastikan kondisi aman (tidak terisi air)

2. Cek dan pastikan kondisi pompa air pendingin (suplai ke TRC-3) aman

3. Pastikan kondisi saluran by pass dari umpan ke preheater tidak tersumbat

4. Cek kompresor (suplai udara tekan) pada kondisi tekanan udara minimum 4.5 barg

5. Cek dan pastikan laju air pendingin minimal (1,5 - 2,0) L/menit

6. Cek dan pastikan semua valve dari alur bahan baku sampai produk lancar dan aman

7. Pilih valve umpan masuk kolom (plate ke-4 atau ke-8), V16 atau V17, buka salah satunya

dan pastikan yang lain tertutup

8. Putar / buka katup udara tekan pada panel dan pastikan udara tekan dapat

mengendalikan panel pengendali dengan lancar dan aman.

9. Siapkan dan kondisikan umpan campuran etanol-air dengan konsentrasi ±15-20% volume

sebanyak ± 300 Liter ke tangki (T1)

10. Cek level cairan di sump tank apakah sudah memenuhi kondisi minimum levelnya.

11. Bila belum terpenuhi, tekan tombol pompa P2 di panel untuk mengisi sebagian umpan

ke sump tank hingga terpenuhi levelnya.

12. Tekan tombol pompa P3 untuk mensirkulasikan cairan di sump tank ke reboiler dengan

laju alir ± 22 - 24 L/jam (putar V5).

B. START-UP

1. Tekan tombol pompa P2 pada panel pengendali

2. Atur dan jaga laju alir umpan konstan ±75-80 L/jam masuk ke preheater dengan memutar

V9

3. Buka valve steam V4 ke reboiler dan atur laju alir steam ± 100 L/jam (lewat panel

pengendali)

V1 = O V6 = C V11 = O V16 = C

V2 = C V7 = C V12 = C V17 = C

V3 = O V8 = C V13 = C

V4 = C V9 = O V14 = C

V5 = O V10 = C V15 = C

13

4. Atur laju alir steam lewat valve V14 secara manual ke preheater dengan suhu umpan

masuk kolom ±(60-70)°C sesuai TR-13 yang terbaca di panel pengendali

5. Jaga kondisi operasi konstan hingga volume distilat yang tertampung di tangki T2 terisi

minimal ± 60% isi tangki (tanda batas)

6. Buka valve V2 dan tekan tombol P1 (di panel) serta atur refluks rasio pada perbandingan

1:1 dengan mengatur V6 dan V7

7. Jaga laju alir umpan konstan ±75-80 L/jam pada FI 17 dengan memutar V9

8. Atur dan jaga laju alir produk bawah konstan ± 25 L/jam pada FI 20, valve V10

9. Atur dan jaga laju alir sirkulasi produk bawah konstan ±22-24 L/jam pada valve V5

10. Pastikan kondisi refluks rasio konstan dan stabil dengan cara memutar V6 dan V7

11. Atur dan jaga laju alir destilat konstan ± 50 L/jam pada V2

12. Jaga laju alir umpan masuk preheater konstan ± 75 L/jam pada V9

13. Jaga bukaan valve steam (V4) konstan ±100 L/jam ke boiler (cek lewat panel % PO V3)

14. Atur dan jaga bukaan valve steam ke preheater (V14) dengan suhu umpan masuk kolom

± (60-70)°C (cek lewat TR13 dipanel pengendali)

15. Tunggu kondisi steady state kira-kira 10-15 menit, running berjalan normal tidak terjadi

floading

16. Pastikan waktu awal operasi (t=0) dengan stopwatch

17. Perhatikan: selama operasi selalu menjaga minimal volume di tangki umpan (T1) dan

volume di sump tank (level di T3)

18. Setelah tercapai volume T3 tertentu, atur refluks rasio (variabel)

19. Atur valve aliran destilat ke plate teratas (V6) dan valve aliran destilat ke tangki umpan

(V7) dengan rasio 1:1

C. OPERASI

1. Setelah steady-state (5-10 menit) lakukan pengambilan sampling setiap 10 menit

operasi, dengan data sampel sebagai berikut:

a. Konsentrasi produk atas melalui V8

b. Konsentrasi produk bawah melalui V13

c. Konsentrasi umpan melalui V15

d. Kondisi reflux rasio

e. Mencatat laju alir destilat (FI14), umpan (F17), produk bawah (F18) dan steam

masuk ke reboiler

f. Suhu destilat (TI21), umpan masuk kolom (TR13) dan produk bawah

2. Lakukan hingga mencapai konsentrasi distilat mencapai lebih besar 75 - 80 v/v

D. SHUT DOWN

1. Tutup valve steam secara manual (V4) ke preheater dan ke reboiler

2. Tekan tombol P2 (pompa destilat) di panel pengendali

3. Tekan tombol P1 (pompa umpan) di panel pengendali

4. Tunggu sistem peralatan di sumpt tank dingin hingga suhu T= (35-40)°C

5. Tekan tombol P3 (pompa sirkulasi produk bawah) di panel pengendali

14

6. Tekan (matikan) pompa air pendingin untuk aliran air ke kondensor

7. Putar saklar utama ke kondisi OFF di panel pengendali

8. Putar valve udara tekan ke kondisi OFF di panel pengendali

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Gunakan sarung tangan tahan panas saat membuka valve steam dan berkontak dengan

pipa steam

4. Peralatan mudah pecah (glassware dan elektronik)

5. Lingkungan banyak loose nuts/screws dan bahan kimia

15

1.FLOWSHEET DISTILASI FRAKSINASI

1

2

3

5

4

6

7

8

9

10

11

12

TR 8

TR9

TR 10

TR26

TR23FI24 V-3

V-4

TI25 FI27

FI28

TI22

V-5

P 3

TR21

W3

LIA * 19

PR18

A PIC 12

PR 6

T 3

W 2

TRC 3

K 1

W 1

T2

TI2.2

LICA *11

P 1

TR 7

PTFE

HOSE

FI15FI14

V 2

P 2

FI17

A 1

W 5

TR13

TR1

FI4

V1

TIA

2.1

VENT

A 2

KONDENSAT

SAMPEL

STEAM

COLLING WATER

T1

DRAIN

16

2.TAMPILAN DAN KODE TOMBOL PANEL PENGENDALI PERALATAN DISTILASI FRAKSINASI

17

3.KODE PERALATAN DISTILASI FRAKSINASI

NO KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI KERJA ALAT KETERANGAN (TIPE-DATA DUKUNG LAIN)

1 K1 Kolom distilasi Mengontakkan seluas-luasnya fase uap dan fase liquid sehingga terbentuk uap dengan konsentrasi tinggi di plate teratas

bubble cap tray, 12 kolom tray

2 T1 Tangki umpan Menampung umpan yang akan di distilasi round bottom tank, V= 200 L

3 T2 Tangki distilat Menampung distilat silinder, V= 50 L

4 T3 Tangki bottom produk Menampung bottom produk silinder, V= 250 L

5 W1 Kondensor Mengkondensasi uap etanol yang keluar dari plate teratas kolom menjadi kondensat yang tertampung di T2

shell and tube

6 W2 Reboiler Menguapkan umpan dari T3 untuk dimasukkan ke kolom distilat (K1)

falling film evaporator

7 W3 Bottom cooler Mendinginkan produk bawah di T3 coil type,plate frame bottom cooler

8 W5 Pre-Heater umpan Memanaskan umpan dari T1 untuk dialirkan ke K1

multiple tube bayonnet

9 P1 Pompa destilat Mengatur reflux distilat (sebagian dikembalikan ke plate atas,sbagian dijadikan produk)

sentrifugal

10 P2 Pompa umpan Mengatur laju alir umpan masuk yang akan masuk pre-heater

sentrifugal

11 P3 Pompa sirkulasi Mensirkulasikan bottom produk ke kolom destilasi dan mengalirkan ke umpan

side channel

18

NO KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI KERJA ALAT KETERANGAN (TIPE-DATA DUKUNG LAIN)

12 TR1 Temperature Recorder Mencatat suhu air pendingin stainless steel

13 TR7 Temperature Recorder Mencatat suhu destilat dengan konsentrasi tinggi

duran glass

14 TR8 Temperature Recorder Mencatat suhu uap pada kolom plate 12 duran glass

15 TR9 Temperature Recorder Mencatat suhu uap pada kolom plate 8 duran glass

16 TR10 Temperature Recorder Mencatat suhu uap pada kolom plate 4 duran glass

17 TR13 Temperature Recorder Mencatat suhu umpan keluar W5 duran glass

18 TR21 Temperature Recorder Mencatat suhu pompa yang keluar dari T3 duran glass

19 TR23 Temperature Recorder Mencatat suhu steam yang masuk W2 stainless steel

20 TR26 Temperature Recorder Mencatat suhu uap dalam T3 duran glass

21 TI 22 Temperature Indicator Mengukur suhu umpan yang keluar dari W2 duran glass

22 TI 2.2 Temperature Indicator Mengukur suhu destilat keluar kondensor duran glass

23 TI 25 Temperature Indicator Mengukur suhu steam yang keluar dari W2 stainless steel

24 TRC3 Temperature Indicator

Controller Mencatat dan mengontrol suhu air pendingin keluar kondensor

stainless steel

25 PR6 Pressure Recorder Mencatat tekanan uap top kolom stainless steel

26 PR18 Pressure Recorder Mencatat tekanan uap bottom kolom dalam T3

stainless steel

27 LIA* Level Indicator Mengukur tekanan liquid dalam T3 duran glass

28 ∆PIC Pressure Indicator

Controller Mengukur dan mengontrol tekanan uap pada T3 dan V3

29 P1 Pompa destilat Mengalirkan reflux destilat (sebagian dikembalikan ke plate 12, sebagian dijadikan produk)

sentrifugal

30 P2 Pompa umpan Mengalirkan laju alir umpan dari T1 menuju preheater

sentrifugal

19

NO KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI KERJA ALAT KETERANGAN (TIPE-DATA DUKUNG LAIN)

31 P3 Pompa bottom product Mensirkulasi bottom product ke kolom destilasi & mengalirkan kembali ke T1

slide channel

32 V1 Valve Mengatur aliran pendingin masuk kondensor pneumatik

33 V2 Valve Mengalirkan destilat ke reflux pneumatik

34 V3 Valve Mengatur aliran steam menuju reboiler pneumatik

35 V4 Valve Mengalirkan aliran steam & preheater masuk reboiler

selenoid

36 V5 Valve Mengalirkan bottom product ke reboiler Hand control valve

37 V6 Valve Mengalirkan aliran destilat ke plate 12 di kolom

Hand control valve

38 V7 Valve Mengalirkan aliran destilat ke tangki umpan Hand control valve

39 V8 Valve Mengatur aliran drain dari destilat Hand control valve

40 V9 Valve Mengalirkan aliran umpan ke W5 Hand control valve

41 V10 Valve Mengalirkan laju alir bottom product menuju bottom cooler

Hand control valve

42 V11 Valve Mengatur aliran by pass dari reboiler (Valve besar)

Hand control valve

43 V12 Valve Mengatur aliran by pass dari reboiler (Valve kecil)

Hand control valve

44 V13 Valve Mengatur aliran drain untuk bottom product Hand control valve

45 V14 Valve Mengalirkan aliran steam menuju preheater Hand control valve

46 V15 Valve Mengalirkan aliran cooling water dari bottom cooler

Hand control valve

47 V16 Valve Mengalirkan umpan dari preheater menuju K1 (plate 8)

Hand control valve

48 V17 Valve Mengalirkan umpan dari preheater menuju K1 (plate 4)

Hand control valve

20

BAB 2

FALLING FILM EVAPORATOR

Tujuan dari setiap proses evaporasi adalah menaikkan konsentrasi atau kadar kepekatan suatu

larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tak mudah menguap dari zat pelarutnya yang relatif

lebih mudah menguap. Penguapan beberapa porsi pelarut tersebut akan memberikan produk

yang berupa larutan pekat dan kental, sedangkan hasil kondensasi uap pelarutnya bisa dibuang

langsung sebagai limbah atau didaur ulang dan digunakan lagi sebagai pelarut. Hal-hal ini yang

membedakan proses evaporasi dengan distilasi.

Falling Film Evaporator adalah metoda penguapan dengan cara menjatuhkan bahan umpan

membentuk lapisan tipis, sementara itu pemanas dikontakkan terhadap umpan lapis tipis

tersebut dalam suatu kolom FFE (kalandria). Pertimbangan dibuat lapisan tipis adalah :

a. Luas permukaan lebih luas, sehingga memudahkan proses penguapan

b. Penguapan yang terjadi berada di bawah titik didih air atau pelarut lain sehingga

memerlukan kalor lebih sedikit.

Falling film Evaporator adalah salah satu jenis alat untuk proses evaporasi yang

diklasifikasikan dalam kelas long tube vertical evaporator (LTVE) bersama-sama dengan

climbing film evaporator (CFE). Sedangkan berdasarkan tipe pemanasan dapat diklasifikasikan

ke dalam sistem pemanasan dipisahkan oleh dinding pertukaran panas, yaitu jenis kolom

calandria shell and tube. FFE memiliki efektivitas yang baik untuk :

a. pengentalan larutan-larutan yang jernih

b. pengentalan larutan berbusa

c. pengentalan larutan-larutan yang korosif

d. beban penguapan yang tinggi

e. temperatur operasi yang rendah

Kinerja suatu evaporator ditentukan oleh beberapa faktor lainnya :

a. Konsumsi uap

b. Steam ekonomi

c. Kadar kepekatan

d. Persentasi produk

Untuk tujuan teknik dan karakteristik evaporator yang perlu diperhatikan adalah :

a. Neraca massa dan energi

b. Koefisien perpindahan panas

c. Efisiensi

21

Proses pengaupan berlangsung pada kalandria shell and tube. Di dalam kalandria tersebut

terdapat tabung berjumlah tiga, umpan masuk didistribusi ke masing-masing tube kemudian

membentuk lapisan tipis pada selimut bagian dalam tube. Sementara pemanas berada diluar

tube, bahan umpan yang turun secara gravitasi menyerap panas maka terjadi penguapan

pelarut sehingga keluar dari kalandria terdiri dari dua fasa (fasa uap pelarut dan larutan pekat)

kemudian dipisahkan di separator.

Metode Perhitungan Perpindahan Massa dan Panas Single Effect Evaporator

Persamaan – persamaan ataupun rumus rumus untuk perhitungan kapasitas pada single

effect evaporator diturunkan dari persamaan dan rumus dasar perpindahan panas dan massa

seperti uraian berikut.

𝒒 = 𝑼 𝑨 ∆𝑻 (1)

Dimana :

q : jumlah panas yang berpindah dalam evaporator (W atau btu/h)

U : koefisien perpindahan panas overall (W/m2K atau btu/h ft2.ᵒF)

A : luas penampang perpindahan panas (m2 atau ft2)

ΔT : beda suhu antara steam jenuh dan cairan yang mendidih dalam evaporator (K,ᵒC

atau ᵒF)

Persamaan di atas diselesaikan dengan neraca massa dan neraca energy pada evaporator

berdasarkan diagram pada Gambar II.1.

Gambar Diagram aliran masuk dan keluar dalam single effect evaporator

di mana :

F : umpan / feed (kg/h atau lbm/h)

TF : suhu umpan / feed (K atau ᵒC atau ᵒF)

xF : fraksi massa zat terlarut dalam umpan / feed

hF : entalpi dari umpan / feed (J/kg atau btu/lbm)

L : produk (concentrated liquid) (kg/h atau lbm/h)

22

T1 : suhu liquid dalam evaporator = suhu produk = suhu uap hasil evaporasi (K atau ᵒC

atau ᵒF)

xL : fraksi massa zat terlarut dalam produk

hL : entalpi dari produk (J/kg atau btu/lbm)

V : uap hasil evaporasi (kg/h atau lbm/h)

yV : fraksi massa zat terlarut dalam uap hasil evaporasi (yV = 0)

Hv : entalpi uap hasil evaporasi (J/kg atau btu/lbm)

S : steam jenuh masuk evaporator kondensat keluar (kg/h atau lbm/h)

Ts : suhu steam masuk suhu kondensat keluar (isotherm process) (K atau ᵒC atau ᵒF)

Hs : entalpi steam masuk (J/kg atau btu/lbm)

hs : entalpi kondensat keluar (J/kg atau btu/lbm)

Asumsi bahwa steam yang masuk sebanding kondensat yang keluar (proses isothermal)

menunjukkan bahwa panas yang dipakai untuk penguapan hanya diambil dari panas laten

(panas pengembunan) dari steam tersebut, sehingga:

λ = Hs – hs (2)

Suhu uap keluar dan suhu produk serta suhu liquid dalam proses ini adalah sama, karena uap

(V) dan liquid (L) berada dalam kesetimbangan.

Neraca massa untuk proses di atas dianggap steady state sehingga dapat dituliskan :

Rate of mass in = rate of mass out (3)

sehingga neraca massa total dan neraca komponen dari zat terlarut (solute) pada proses di

atas tersaji dalam persamaan (4) dan (5). Neraca panas proses tersebut disajikan dalam

persamaan (6) atau persamaan (7).

F = L + V (4)

F.xF = L.xL (karena yV = 0, maka V.yV = 0) (5)

Total panas masuk = total panas keluar (6)

Panas pada feed + panas pada steam = panas pada produk + panas pada uap + panas pada

kondensat (7)

Dengan menganggap tidak ada panas hilang karena radiasi dan konveksi, maka persamaan (7)

dapat ditulis :

F.hF + S.Hs = L.hL + V.Hv + S.hs (8)

Substitusi persamaan (2) ke persamaan (8) sehingga diperoleh persamaan (9).

F.hF + S.λ = L.hL + V.Hv (9)

Panas yang berpindah dalam evaporator disajikan dalam persamaan (10).

q = S (Hs – hs) = S.λ (10)

23

Pada persamaan di atas, panas laten steam (λ) pada suhu jenuh Ts mudah didapatkan dari

steam table. Tetapi entalpi dari feed dan produk sulit dicari karena memang sering datanya

tidak tersedia. Untuk itu, maka kadang – kadang perlu dilakukan aproksimasi untuk dapat

menyelesaikan perhitungan di atas.

24

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE (SOP)

FALLING FILM EVAPORATOR SKALA PILOT PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Keluarkan air dari aliran pipa, buka V5 dan V10

2. Buka V15 untuk aliran air pendingin ke W-3

3. Buka valve udara bertekanan (pengendali pneumatic)

4. Periksa kondisi valve sesuai konfigurasi yang diinginkan :

CO-CURRENT :

Buka valve : V3 dan V10

Tutup valve : V2, V4, V5, V6, V7, dan V8

COUNTER CURRENT :

Buka valve : V2, V5, V6, V7, dan V9

Tutup valve : V3, V4, V8, dan V10

5. Masukkan 250 g MgCl2 teknis ke dalam 1 L air, aduk sampai larut

6. Masukkan larutan tersebut ke T-7 dan tambahkan air hingga penuh (± 60 L)

7. Buka valve V12 dan V14

B. START-UP

1. Pada panel pengendali, putar switch udara tekan (hitam) ke posisi I dan switch utama (merah) ke

posisi I

2. Tekan tombol ON pompa P1 pada panel pengendali dan atur laju alir feed sesuai arahan dari Dosen

Pembimbing.

3. Buka V18 saat produk memasuki T-2

4. Untuk konfigurasi counter current, tekan tombol ON pompa P2 pada panel pengendali

5. Buka valve steam utama

6. Buka V19 dan V20

7. Setting bukaan V1 untuk aliran steam dari panel pengendali :

a. Tekan tombol 8 sampai lampu hijau 9.1 (SP-W) aktif

b. Tekan tombol 10 sampai lampu kuning 11 aktif (mode MANUAL : ON)

c. Tekan tombol 12.1 dan 12.2 (SP-W) sampai angka di display 4 menunjukkan tekanan 1.00 (bar

gauge). Display ini menunjukkan set point tekanan sebesar 1.00 (bar gauge)

d. Tekan tombol 5.1 dan 5.2 (OUT-Y) sampai angka di display 6 menunjukkan angka 80%

e. Tekan tombol 8 sampai lampu merah 9.2 (PV-X) aktif. Display 4 sekarang menunjukkan kondisi

aktual

f. Amati tekanan pada display 4, apabila sudah mendekati nilai SP (1.00 bar gauge) maka tekan

tombol 10 sampai lampu kuning 11 non-aktif (mode OTOMATIS : ON)

C. OPERASI

1. Catat waktu t= 0 menit saat distilat pertama kali menetes pada T-4

25

2. Lakukan sampling pada titik yang telah ditentukan dan perekaman kondisi operasi setiap 10 menit

(sesuai arahan dari Dosen Pembimbing).

3. Isikan data yang diperoleh pada tabel pengamatan.

D. SHUT DOWN

1. Tutup valve steam utama

2. Setting pada panel pengendali :

a. Tekan tombol 10 sampai lampu kuning 11 aktif (mode MANUAL : ON)

b. Tekan tombol 5.1 (OUT-Y) sampai display 6 menunjukkan angka 0

3. Tekan tombol OFF pompa P1 pada panel pengendali apabila suhu W-2 mendekati 40oC

4. Untuk konfigurasi counter current, tekan tombol OFF pompa P2 pada panel pengendali

5. Putar switch utama (merah) ke posisi OFF dan switch udara tekan (hitam) ke posisi 0

6. Tutup valve udara bertekanan (pengendali pneumatic)

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Gunakan sarung tangan tahan panas saat membuka valve steam dan berkontak dengan pipa steam

4. Peralatan mudah pecah (glassware dan elektronik)

5. Lingkungan banyak loose nuts/screws dan bahan kimia

26

FLOWSHEET FALLING FILM EVAPORATOR

W-2

T-7

P-1

V-12

V-13V-14

TI-07 FI-9

T-5

W-3

T-1 T-2

T-6

T-3 T-4

V-15

P-2

W-1

KATUP

STEAM

UTAMA

STEAM

V-1

V-2

PIC-2

V-3

V-6

FRESH

WATER

V-7

V-9V-11

V-5

V-10

V-4

V-8

V-16

V-17

TI-04

TI-01

TI-06 TI-08

TI-11 TI-12

TI-14

FI-15

PI-13PI-3

PI-16

FI-5

TI-10

CW

PRODUK DISTILAT

VAKUM

V-19

V-18

V-20

KONDENSAT

27

TAMPILAN DAN KODE TOMBOL PANEL PENGENDALI PERALATAN FALLING FILM EVAPORATOR

1

2

3.1

3.2

4

5.1 5.2

9.2

11

8

10

12.1

12.2

1413

9.1

28

KODE PERALATAN FALLING FILM EVAPORATOR

NO. KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI ALAT KETERANGAN

1. W-1 Heater Memanaskan fresh water sebagai pemanas pada W-2 untuk konfigurasi counter current

Tipe alat : Double pipe heat exchanger (DPHE) Fluida pemanas : steam

2. W-2 Evaporator Menguapkan pelarut dari larutan yang mengandung zat terlarut non-volatile

Tipe alat : Falling film evaporator (FFE) – Calandria (3 tube)

3. W-3 Kondensor Mengkondensasikan uap hasil evaporasi menjadi distilat

Tipe alat : Shell and tube heat exchanger (STHE) Fluida pendingin : air pendingin

4. P-1 Pompa feed Mengalirkan dan mengatur laju alir umpan Tipe : Positive displacement pump (metering pump)

5. P-2 Pompa fresh water Mengalirkan fresh water menuju ke W-1 Tipe : Centrifugal pump

6. T-1 Tangki produk Menampung produk evaporasi Tipe : Spherical tank

7. T-2 Tangki produk Menampung produk evaporasi Tipe : Spherical tank

8. T-3 Tangki distilat Menampung uap hasil evaporasi yang telah dikondensasi

Tipe : Spherical tank

9. T-4 Tangki distilat Menampung uap hasil evaporasi yang telah dikondensasi

Tipe : Spherical tank

10. T-5 Tangki separator Memisahkan uap dan produk evaporasi

11. T-6 Tangki condensate vacuum separator

Mempercepat laju kondensasi dengan kondisi vakum

12. T-7 Tangki feed Menampung feed (larutan MgCl2) Tipe : Cylindrical tank

13. V-1 Valve steam Mengatur laju alir steam dari valve steam utama Control valve

14. V-2 Valve steam menuju W-1 Mengarahkan aliran steam ke W-1 Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

15. V-3 Valve steam menuju W-2 Mengarahkan aliran steam ke W-2 Co-current : OPEN Counter current : CLOSE

29

NO. KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI ALAT KETERANGAN

16. V-4 Valve steam out Mengurangi aliran steam pada kondisi kelebihan aliran steam

Co-current : CLOSE Counter current : CLOSE

17. V-5 Valve fluida pemanas masuk W-2

Mengarahkan aliran fluida pemanas ke W-2 Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

18. V-6 Valve fresh water Mengatur laju air fresh water Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

19. V-7 Valve fresh water menuju ke P-2

Mengarahkan aliran fresh water ke P-2 Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

20. V-8 Valve buangan udara/fluida pemanas

• Mengeluarkan udara yang terjebak di dalam aliran sebelum masuk P-2

• Mengeluarkan sebagian fluida pemanas untuk menghindari terjadinya akumulasi

Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

21. V-9 Valve fresh water menuju W-1

Mengarahkan aliran fresh water menuju ke W-1 Co-current : CLOSE Counter current : OPEN

22. V-10 Valve kondensat 1 Mengeluarkan kondensat steam Co-current : OPEN Counter current : CLOSE

23. V-11 Valve safety tank Mengeluarkan sebagian fluida pemanas untuk menghindari terjadinya akumulasi CLOSE

Co-current : OPEN Counter current : OPEN

24. V-12 Valve feed menuju P-1 Mengarahkan aliran feed dari tangki feed ke P-1 Co-current : OPEN Counter current : OPEN

25. V-13 Valve sampel feed Mengeluarkan sampel feed Dibuka saat dilakukan sampling feed

26. V-14 Valve feed menuju W-2 Mengarahkan aliran feed menuju ke W-2 Co-current : OPEN Counter current : OPEN

27. V-15 Valve air pendingin masuk Mengatur laju alir air pendingin masuk ke W-3 Co-current : OPEN Counter current : OPEN

28. V-16 Valve vapor out Mengurangi uap berlebih di W-3 Co-current : CLOSE Counter current : CLOSE

29. V-17 Valve vacuum pump Mengkondisikan vacuum Co-current : OPEN Counter current : OPEN

30

• Vacuum pump tidak bekerja secara maksimal

30. V-18 Valve sirkulasi produk Menghubungkan tangki produk dan aliran feed Co-current : OPEN Counter current : OPEN

31. V-19 Valve kondensat 2 Mengeluarkan steam kondensat setelah melewati steam trap 2

Co-current : OPEN Counter current : OPEN

32. V-20 Valve kondensat 3 Mengeluarkan steam kondensat setelah melewati steam trap 1

Co-current : OPEN Counter current : OPEN

33. TI-01 Temperature Indicator Mengukur suhu steam dari katup utama Pembacaan : lihat panel pengendali

34. TI-04

Temperature Indicator • Mengukur suhu steam masuk ke W-2 (co-current)

• Mengukur suhu fluida pemanas keluar dari W-2 (counter current)

Pembacaan : lihat panel pengendali

35. TI-06 Temperature Indicator • Mengukur suhu steam keluar dari W-2 (co-current)

• Mengukur suhu fluida pemanas masuk W-2 (counter current)

Pembacaan : lihat panel pengendali

36. TI-07 Temperature Indicator Mengukur suhu feed masuk ke W-2 Pembacaan : lihat panel pengendali

37. TI-08 Temperature Indicator Mengukur suhu air pendingin keluar dari W-3 Pembacaan : lihat panel pengendali

38. TI-10 Temperature Indicator Mengukur suhu uap hasil evaporasi masuk ke W-3 Pembacaan : lihat panel pengendali

39. TI-11 Temperature Indicator Mengukur suhu produk evaporasi Pembacaan : manual

40. TI-12 Temperature Indicator Mengukur suhu uap hasil evaporasi yang telah dikondensasi

Pembacaan : manual

41. TI-14 Temperature Indicator Mengukur suhu air pendingin masuk ke W-3 Pembacaan : lihat panel pengendali

42. PIC – 2 Pressure Indicator-Controller Mengukur tekanan steam dari katup utama dan terhubung dengan pengendali

• Otomatis, terhubung dengan pneumatic controller

• %Bukaan valve dan tekanan steam dapat dilihat di panel pengendali

43. PI – 3 Pressure Indicator Mengukur tekanan aliran menuju W-1 Pembacaan : manual

31

NO. KODE ALAT NAMA ALAT FUNGSI ALAT KETERANGAN

44. PI – 13 Pressure Indicator Mengukur tekanan vakum Pembacaan : manual

45. PI – 16 Pressure Indicator Mengukur tekanan aliran dari P-2 Pembacaan : manual

46. FI – 5 Flow Indicator Mengukur laju alir fluida pemanas masuk ke W-2 Pembacaan : manual

47. FI – 9 Flow Indicator Mengukur laju alir feed masuk ke W-2 Tipe : rotameter Pembacaan : manual

48. FI – 15 Flow Indicator Mengukur laju alir air pendingin masuk ke W-3 Pembacaan : manual

32

BAB 3

COOLING WATER SYSTEM

Mechanical Draught Cooling Tower

Cooling tower ini menggunakan Fan / kipas untuk menghisap udara. Udara dihisap melalui louver / pengarah dari samping masuk ke dalam Cooling Tower kemudian dihisap ke atas. Udara dingin ini mengalami kontak langsung dengan air yang jatuh dari bak atas menuju bak bawah, sehingga air panas keluar dari Condenser (50 0C) dipompa menuju ke Cooling Tower didinginkan dengan udara sehingga temperaturnya turun menjadi 26 – 27 0C.

Cooling Tower jenis ini relatif murah dan fleksible karena kecepatan anginnya bisa diubah-ubah disesuaikan dengan kondisi udara luar dan beban Turbin. Namun kelemahannya adalah menggunakan energi listrik untuk menggerakkan kipas yang dayanya relatif besar dan biaya perawatannya tinggi.

Gambar 1. Skema Mechanical Draught Cooling Tower

Gambar Skema Mechanical Draught Cooling Tower

33

Gambar Mechanical Draught Cooling Tower

Prinsip Kerja Mechanical Cooling Tower

• Di bagian atas Cooling Tower, terdapat beberapa kipas (fan) yang digerakkan oleh motor listrik melalui rangkaian gigi reduksi (gear box) untuk menurunkan putaran motor.

• Air pendingin yang panas masuk ke header atas dan di-spraykan kebawah manuju kisi-kisi yang bertipe pantul (splash)

• Udara atmosfir dari samping melalui sirip-sirip akibat hisapan fan dan mengalir keatas, bertemu dengan air yang dispray, sehingga mendinginkan air.

• Udara panas akan dihembuskan kembali ke atmosfir oleh fan lewat bagian atas cooling tower.

• Air dingin akan berkumpul di bak penampung (basin) di bagian bawah cooling tower. Selanjutnya air pendingin disirkulasikan lagi ke kondensor.

Keuntungan dan kerugian menggunakan Mechanical Draught Cooling Tower :

Keuntungan :

1. Pembangunannya murah 2. Lebih fleksibel, kecepatan Fan bisa diatur sesuai beban 3. Konstruksi lebih rendah

Kerugian :

1. Memerlukan daya untuk Fan 2. Biaya pemeliharaan lebih mahal 3. Bisa menyebabkan Low Level Fogging ( terbentuknya es )

34

Natural Draught Cooling Tower

Cooling Tower jenis ini pendingin udaranya mengandalkan ketinggian dp.Struktur Cooling Tower. Mempunyai biaya perawatan yang murah, namun kelemahannya mahal dan tidak fleksibel.

Ganbar Natural cooling Tower

Keuntungan dan kerugian menggunakan Natural Draught Cooling Tower :

Keuntungan :

1. Tidak memerlukan daya 2. Biaya Pemeliharaan rendah 3. Tidak terjadi pembentukan es

Kerugian :

1. Biaya Pembangunannya mahal 2. Mengganggu pemandangan 3. Tidak Fleksibel

35

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE (SOP) PERALATAN COOLING TOWER PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Pastikan level air pada cooling tower mencapai tanda batas.

2. Pastikan semua katup-katup distribusi air pendingin di peralatan laboratorium pilot plant

dalam kondisi terbuka atau tertutup sesuai kebutuhan pemakaian air pendingin.

3. Pastikan kondisi unit cooling water system dalam keadaan baik berdasarkan catatan di

logsheet.

B. START-UP

1. Buka V1 (valve output) dan V2 (valve input) pada cooling tower (Gambar 2).

2. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 3) ke posisi ON.

3. Arahkan saklar cooling tower pada panel utama (Gambar 3)ke kondisi ON.

C. OPERASI

1. Amati distribusi air pendingin pada cooling tower harus dalam kondisis merata.

2. Catat laju alir air pendingin yang terdistribusi pada masing-masing peralatan di laboratorium

pilot plant dalam worksheet.

D. SHUT DOWN

1. Tutup V1 (valve output) dan V2 (valve input) pada cooling tower (Gambar 2).

2. Arahkan saklar cooling tower pada panel utama (Gambar 3) ke kondisi OFF.

3. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 3) ke posisi OFF.

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

Process Flow Diagram Cooling Water System

36

GAMBAR PERALATAN OPERASI COOLING WATER SYSTEM

Gambar 1. Cooling tower

Gambar 2. Katup distribusi air pendingin (V1 =

valve output, V2 = valve input )

TAMPILAN PANEL PENGENDALI UTAMA

(a)

(b)

Gambar 3. Panel utama: (a) tampak luar; (b) bagian dalam

V2

V1

37

BAB 4

PENGOLAHAN AIR PROSES DAN AIR UMPAN BOILER

Pengolahan air baku industri merupakan aktivitas utama dari berbagai macam proses industri, seperti pemanasan (heating), pendinginan (cooling), pengolahan (processing), pembersihan (cleaning) dan pencucian (rinsing). Prosedur pengolahan air yang kurang memadai dapat memberikan dampak buruk yang signifikan pada proses dan kualitas hasil akhirnya. Permukaan pipa dan bejana dapat mengalami korosi, dan kerak atau karat dapat terbentuk di ketel/mesin uap. Kedua hal ini tentu akan mengurangi efektivitas serta efisiensi proses industri.

Sand Filter

Salah satu proses pemurnian air yaitu menggunakan sand filter (filter pasir). Perlu diketahui bahwa pengertian “filter” berbeda dengan “sieve”. Dalam bahasa Indonesia keduanya sering diterjemahkan menjadi “penyaring” akan tetapi dalam bahasa Inggris memiliki arti yang berbeda. “sieve” diartikan sebagai proses penyaringan partikel yang lebih besar dengan lubang penyaring sehingga partikel yang lebih kecil dari lubang penyaring bisa lewat dengan mudah melalui penyaring, sedangkan “filter” adalah proses penyaringan partikel melewati penyaring (media filter) sekalipun partikel tersebut lebih kecil dari lubang penyaring tetapi beberapa partikel tidak dapat melewati media filter. Filter bisa dengan proses adsorpsi, penukar ion, biological metabolite transfer, dll. Sand filter adalah filter yang menggunakan pasir (sand) sebagai media filter-nya. Tujuan utamanya adalah menghilangkan kontaminasi padatan tersuspensi (suspended solid) dalam air.

Umum yang banyak digunakan, sand filter terdiri atas 3 tipe:

1. Rapid sand filters 2. Upflow sand filters 3. Slow sand filters

Ketiga metode tersebut sudah banyak digunakan oleh berbagai industri untuk proses pemurnian air. Untuk rapid dan upflow sand filter membutuhkan senyawa kimia coagulant agar bisa bekerja secara efektif, sedangkan slow sand filter dapat menghasilkan kualitas air yang sangat baik dengan menghilangkan patogen, meningkatkan kualitas rasa dan bau tanpa dibantu pemakaian senyawa kimia.

Rapid Sand Filters

Rapid sand filters pertama kali didesign oleh oleh George W. Fuller di Little Falls, New Jersey Amerika pada tahun 1920 an. Design ini banyak digunakan di sistem pengolahan air pemerintah Amerika diberbagai tempat sejak kesuksesannya di tahun tersebut, karena design ini tidak membutuhkan tempat yang luas dibandingkan slow sand filter. Rapid sand filter menggunakan pasir dan media granular lainnya (seperti gravel atau anthracite) untuk menghilangkan partikel pengotor dalam air yang sudah membentuk floc setelah penambahan

38

coagulant (contohnya PAC – Poly Aluminium Chloride). Pengoperasian rapid sand filter dapat memanfaatkan gaya gravitasi atau pompa tekanan. Prosesnya sebagai berikut: air yang akan difilter akan melewati rapid sand filter dari atas karena adanya gaya gravitasi atau pemberian tekanan, kemudian material floc akan terperangkap di permukaan media pasir, filtrate (air bersih yang difilter, filtered water) akan keluar dibagian bawah unit (lihat gambar dibawah). Adapun untuk membersihkan material floc yang terperangkap, dilakukan backwash atau mengalirkan air secara berkebalikan dari bawah ke atas.

Gambar Rapid Sand Filter

Penukar Ion

Resin penukar ion adalah polimer yang dapat mengganti atau menukar ion tertentu yang ada dalam polimer tersebut dengan ion yang ada dalam suatu larutan yang dialirkan melalui polimer tersebut. Resin sintetis terutama digunakan dalam proses pemurnian air, tetapi juga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi lain, termasuk pemisahan beberapa jenis elemen.

Dalam proses pemurnian air, tujuannya ialah untuk melunakkan air atau untuk membuang

kandungan mineral yang terdapat di dalamnya. Air akan dilunakkan dengan menggunakan

sejenis resin yang mengandung muatan kation Na+ yang akan mengikat ion Ca2+ dan Mg2+

dengan lebih kuat bila dibandingkan dengan ikatan Na+ pada resin tersebut. Saat air melewati

resin, ion Ca2+ dan Mg2+ akan diikat oleh resin dan ion Na+ akan dilepaskan, membuat air

39

menjadi lebih 'lunak'. Jika seluruh kandungan mineral yang ada dalam air hendak dibuang, air

akan dilewatkan melalui resin yang mengandung muatan H+ (yang akan menukar seluruh

kationnya) dan melalui resin kedua yang mengandung muatan OH- (yang akan menukar

seluruh anionnya). Ion H+ dan OH- akan bereaksi dan akan menghasilkan lebih banyak air.

Hasil akhir proses ini adalah air bebas mineral (demineralised water).

Beberapa contoh penggunaan air lunak dan air bebas mineral adalah:

1. Boiler Feed Water

2. Kegiatan farmasi

3. Dalam industri elekronika

4. Dalam pemrosesan makanan

5. Dalam kegiatan industri

Gambar Alat Penukar Ion

Pada jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang, terdapat juga alat penukar ion untuk

pengolahan air umpan boiler, pada pengoperasian alat ini ada beberapa hal yang harus

diperhartikan yaitu bukaan valve pada saat pengoperasian :

1. Valve mengarah ke kiri : operasi normal sedang berjalan

2. Valve mengarah ke tengah : operasi rinsing

3. Valve mengarah ke kanan : operasi wasing

40

Gambar Alat penukar ion pada unit utilitas jurusan Teknik Kimia Polinema

Reverse Osmosis

Reverse Osmosis adalah proses filtrasi menggunakan selaput (membran) yang dimanfaatkan

secara luas untuk proses desalinasi dan pemurnian air. Prinsip kerjanya adalah melawan gaya

osmosis. Metoda Reverse Osmosis (RO) dikembangkan sejak tahun 1950an dalam rangka

mencari metoda yang ekonomis untuk desalinasi air laut. Metoda ini yang juga dikenal

sebagai “hyperfiltration” ini kemudian terus dikembangkan untuk membuang hampir semua

kontaminan dari air yang akan diolah. Teknologi ini dipakai pada pesawat ruang angkasa,

perlengkapan perang negara-negara maju, penyediaan air pada bencana alam, dan lain-lain.

Reverse Osmosis mampu untuk menyingkirkan beragam kontaminan aestetik yang

menimbulkan rasa yang tidak sedap, warna, dan problim bau seperti rasa asin atau rasa soda

yang disebabkan oleh chlorides atau sulfat. Unit RO secara efektif mampu menyingkirkan

semua jenis bakteri dan virus. Besarnya pori dari membran RO mencapai 0.0001 Mikron

(ukuran bakteria 0.2 sampai 1 Mikron, dan virus antara 0.02 sampai 0,4 Mikron). Unit RO

mampu untuk menyingkirkan sebagian besar bahan kimia non organik seperti garam, metal,

dan mineral. RO efektif untuk menyingkirkan kontaminan yang menyangkut kesehatan

seperti arsenic, asbestos, atrazine (herbisida/pesticida), fluoride, lead, mercury, nitrate, dan

radium, dan lain-lain. Dengan kemampuannya tersebut, Reverse Osmosis merupakan

teknologi pengolahan air yang sangat umum digunakan guna menghasilkan air yang

berkualitas tinggi.

41

Gambar Alat Reverse Osmosis yang digunakan di Industri

42

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE PERALATAN UNIT PENGOLAHAN AIR UMPAN

BOILER PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Periksa isi air pada tangki penyimpan air umpan penukar ion (storage tank 1)

2. Buka katup utama pipa masuk alat penukar ion (ion exchange unit).

3. Atur (buka dan atau tutup) katup-katup pada alat penukar ion sesuai arah aliran untuk

proses penukar ion.

B. START-UP

1. Putar saklar utama ke kondisi on pada panel utama

2. Putar saklar air proses ke kondisi on pada panel utama

C. OPERASI

1. Periksa isi tangki penyimpan air umpan Reverse Osmosis (storage tank 2), biar sampai

terisi lebih dari setengah.

2. Hidupkan pompa Reverse Osmosis.

3. Atur tekanan Reverse Osmosis sampai sekitar 9 Bar dengan mengatur katup pipa

produk dan katup pipa buangan (reject).

4. Biarkan proses berjalan sampai tangki air umpan boiler terisi penuh

D. SHUT DOWN

1. Matikan pompa Reverse Osmosis dan tutup kembali katup-katup unit Reverse Osmosis.

2. Putar saklar air proses ke kondisi OFF pada panel utama

3. Putar saklar utama ke kondisi OFF pada panel utama

4. Tutup kembali katup utama alat penukar ion.

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

43

PROSES FLOW DIAGRAM INSTALASI PEMROSESAN AIR PROSE DAN AIR BOILER

44

BAB 5

PENGATURAN DISTRIBUSI UAP

Steam atau air yang berbentuk gas merupakan media panas yang sangat penting karena

memiliki kandungan panas yang sangat besar (panas kodensasi), dan merupakan bahan

pemanas yang paling banyak digunakan dalam industri kimia. Sebagian besar kandungan

panas steam merupakan panas kondensasi, karena itu panas tersebut mutlak harus

dimanfaatkan. Agar steam yang belum termanfaatkan tidak ada yang keluar dari sistem

pemanas dan agar tidak terjadi pemampatan kondensat di dalam ruang pemanas, maka pada

saluran keluar harus dipasang alat penyalur kondensat. Penyalur kondensat ini juga dapat

mempertahankan tekanan uap dalam ruang pemanas agar tetap tinggi.

Pada pemanasan tidak langsung, panas yang dimanfaatkan hanya panas superheated steam

dan panas kondensasi. Temperatur yang diinginkan dalam ruang pemanas dapat diatur

dengan regulator tekanan. Melalui pentil, pemasukan steam-pun bisa diatur. Dengan

mengumpulkan steam secara langsung ke dalam bahan yang akan dipanaskan, panas sensibel

cairan akan termanfaatkan dengan lebih baik.

Air sangat menguntungkan jika digunakan sebagai media pemanas karena memiliki panas

kondensasi yang besar sekali, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun. Steam dapat

mengakibatkan luka bakar yang parah terutama bila seluruh panas kondensasi dibebaskan di

atas kulit. Oleh karena itu, saluran-saluran yang dialiri steam tidak boleh dimanipulasi

sebelum saluran dibebaskan dari tekanan dan didinginkan.

Steam dibuat di pusat pembangkitan steam di dalam ketel uap/steam (ketel radiasi, ketel

bakar, ketel listrik) dengan mengunakan bahan bakar batu bara, minyak pemanas, atau listrik.

Steam ini dibuat dari air yang telah dihilangkan seluruh garam-garam dan gasnya (air umpan

ketel). Di sini terbentuk steam pada temperatur yang sesuai dengan tekaan di dalam ketel.

Steam yang terbentuk dipanaskan lebih lanjut oleh gas buang sehingga kehilangan panas pada

saat transportasi ke tempat pemakaian tidak segera menyebabkan terjadinya kondensasi.

Setelah tekanan tinggi direduksi, misalnya di dalam turbin uap, dan air diinjeksikan ke dalam

steam berkalor lebih, steam tersebut kemudian dialirkan ke konsumen melalui saluran-

saluran yang terisolasi dengan baik. Di tempat pemakaian, yang dibutuhkan terutama ialah

panas kondensasinya. Karena steam tidak dapat disimpan, maka kelebihan steam akan

diubah menjadi air panas atau air hangat.

Alat pemanas yang mengunakan steam sebagai media pemanas mudah untuk diatur dengan

baik. Pemanasan dapat dilakukan dengan mengalirkan steam langsung ke bahan proses yang

akan dipanaskan. Temperatur pemanasan maksimal yang dapat dicapai pada peralatan yang

menggunakan ventilasi adalah 100 °C. Cara ini hanya dapat digunakan bila air maupun

penambahan volume tidak mengganggu sistem. Panggunaan steam dapat dilakukan secara

45

tidak langsung, misalnya dalam alat penukar panas. Temperatur yang dapat dicapai secara

teoritis sama dengan temperatur kondensasi steam.

MACAM-MACAM STEAM

Steam dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:

1. Saturated Steam, yaitu uap air yang terbentuk pada suhu didih dan tidak mengandung

titik-titik air maupun gas asing.

2. Wet Steam, yaitu campuran dari saturated steam dan titik-titik air yang terdistribusi

merata. Steam ini terbentuk misalnya pada waktu air mendidih dengan sangat kuat atau

karena kondensasi sebagian dari uap jenuh.

3. Superheated Steam, yaitu uap yang dipanaskan melebihi temperatur didihnya. Pada

tekanan yang sama steam ini memiliki kerapatan lebih rendah daripada saturated

steam.

SYARAT STEAM

Tekanan dan temperatur steam harus diketahui agar keadaan steam ini dapat diidentifikasi

dengan baik. Untuk mengolah 1 kg air pada temperatur 0 oC menjadi steam diperlukan panas

sebagai berikut:

1. Panas sensibel cairan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan air

tersebut dari temperature tertentuke temperatur didih.

2. Panas penguapan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk menguapkan air tersebut

pada temperatur didih tanpa terjadi keaikan temperatur.

3. Panas steam lanjut, yaitu panas yang diperlukan untuk pemanasan saturated steam

sehingga terjadi superheated steam.

4. Pada waktu pendinginan, superheated steam akan melepaskan panasnya sampai

menjadi saturated steam.

5. Jumlah panas yang dibebaskan ini relatif kecil (misalnya hanya 10 %) bila dibandingkan

dengan jumlah panas kondensasi.

6. Pada waktu pedinginan, saturated steam akan segera terkondensasi. Seluruh panas

kondensasi akan dibebaskan, yang besarnya sama dengan panas penguapan.

7. Pada waktu pendinginan kondensat, sebagian energi panas dibebaskan lagi (panas

sensibel air). Penggunaan energi panas ini hampir selalu berlangsung dengan tidak

sempurna dalam sistem pemanasan yang pertama. Panas yang tersisa sering

dimanfaatkan lagi dalam alat penukar panas selanjutnya, misalnya untuk pemanasan

awal bahan-bahan proses yang akan diumpankan

46

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE BOILER BAHAN BAKAR SOLAR DAN PENGATURAN DISTRIBUSI UAP PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Pastikan level air pada gelas penduga (seperti terlihat di Gambar 1) mencapai tanda batas

minimal. Apabila masih di bawah tanda, buka valve air umpan boiler (Gambar 2).

2. Pastikan level bahan bakar pada tangki bahan bakar pada batas aman operasi (Gambar 3). Apabila

masih di bawah batas, tambahkan bahan bakar.

3. Pastikan valve output steam dalam kondisi tertutup (Gambar 4).

B. START-UP

1. Arahkan saklar utama ke kondisi ON pada panel utama bagian dalam (Gambar 5.b.).

2. Putar saklar listrik ke kondisi ON pada panel peralatan boiler (Gambar 6).

3. Putar saklar pompa air ke kondisi ON pada panel peralatan boiler (Gambar 6).

4. Tunggu hingga tekatan output steam yang terbaca di pressure gauge (seperti terlihat di Gambar

7) sesuai dengan ketentuan (± 6,5 bar).

C. OPERASI

1. Buka valve output steam (Gambar 4).

2. Atur uap yang mengalir pada masing-masing peralatan dengan cara membuka valve utama steam

pada masing – masing peralatan.

3. Amati tekanan steam yang dihasilkan dan catat selama periode tertentu.

D. SHUT DOWN

1. Tutup valve output steam (Gambar 4)

2. Putar saklar boiler ke kondisi OFF pada panel peralatan boiler (Gambar 6).

3. Putar saklar pompa air ke kondisi OFF pada panel peralatan boiler (Gambar 6).

4. Arahkan saklar utama ke kondisi ON pada panel utama bagian dalam (Gambar 5)

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Gunakan sarung tangan tahan panas saat membuka valve steam dan berkontak dengan pipa

steam

4. Lingkungan banyak loose nuts/screws dan bahan kimia

5. Panel dialiri listrik bertegangan tinggi

6. Bahaya steam bertekanan tinggi

47

GAMBAR ALAT BOILER DAN PENGATURAN DISTRIBUSI UAP

Gambar 4. Peralatan Utama Boiler

Gambar 5. Valve air umpan boiler

Gambar 6. Tangki bahan bakar

Gambar 7. Valve ouput steam

(a)

(b)

Gambar 8. Panel utama: (a) tampak luar; (b) bagian dalam

Gelas

pendug

48

Gambar 9. Panel Peralatan boiler

Gambar 10. Pressure gauge

untuk tekanan steam yang dihasilkan

PFD DISTRIBUSI UAP JURUSAN TEKNIK KIMIA POLINEMA

49

BAB 6

POMPA VAKUM

Pompa vakum adalah sebuah alat untuk mengeluarkan molekul-molekul gas dari dalam sebuah ruangan tertutup untuk mencapai tekanan vakum. Pompa vakum menjadi salah satu komponen penting di beberapa industri besar seperti pabrik lampu, vacuum coating pada kaca, pabrik komponen-komponen elektronik, pemurnian oli, bahkan hingga alat-alat kesehatan seperti radiotherapy, radiosurgery, dan radiopharmacy.

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa vakum diklasifikasikan menjadi 3 yaitu:

Positive Displacement : menggunakan cara mekanis untuk mengekspansi sebuah volume secara terus-menerus, mengalirkan gas melalui pompa tersebut, men-sealing ruang volume sistem, dan membuang gas ke atmosfer.

Pompa Momentum Transfer : menggunakan sistem jet fluida kecepatan tinggi, atau menggunakan sudu putar kecepatan tinggi untuk menghisap gas dari sebuah ruang tertutup. Pompa Entrapment : menggunakan suatu zat padat atau zat adsorber tertentu untuk mengikat gas di dalam ruangan tertutup.

Pompa Vakum Positive Displacement

Prinsip dari pompa ini adalah dengan jalan mengekspansi volume ruang oleh pompa sehingga terjadi penurunan tekanan vakum parsial. Sistem sealing mencegah gas masuk ke dalam ruang tersebut. Selanjutnya pompa melakukan gerakan buang, dan kembali mengekspansi ruang tersebut. Jika dilakukan secara siklis dan berkali-kali, maka vakum akan terbentuk di ruangan tersebut.

Salah satu aplikasi pompa ini yang paling sederhana adalah pada pompa air manual. Untuk mengangkat air dari dalam tanah, dibentuk ruang vakum pada sisi keluaran air, sehingga air dapat “terhisap” naik ke atas.

50

Keterangan

1. Rotor 1 2. 2 Casing 3. 3 Rotor 2

a. Low pressure gas in b. Fluid compressed in rotor void c. Higher pressure gas out

Berikut adalah pompa vakum yang termasuk ke dalam tipe positive displacement:

• Rotary vane pump, yang paling banyak digunakan • Pompa diafragma • Liquid ring pump • Piston pump • Scroll pump • Screw pump • Wankel pump • External vane pump • Roots blower • Multistage Roots pump • Toepler pump • Lobe pump

Momentum Transfer Pump

Pompa vakum dengan metode ini dapat menghasilkan tekanan vakum yang sangat tinggi. Metodenya adalah dengan jalan mengakselerasi molekul gas dari sisi tekanan rendah ke tekanan tinggi.

Sesuai dengan hukum dinamika fluida, molekul fluida yang berada pada tekanan atmosfer akan saling mendorong dengan molekul fluida tetangganya dan menciptakan aliran fluida. Namun pada saat jarak antara molekul fluida sangat jauh, maka molekul tersebut lebih cenderung berinteraksi dengan dinding ruangnya daripada dengan molekul sesamanya. Fenomena inilah yang menjadi dasar penggunaan pompa vakum momentum transfer. Yang mana semakin vakum tekanan di dalam ruang, akan semakin tinggi efisiensi pompa ini.

Dikarenakan secara desain konstruksi pompa ini tidak menggunakan sistem seal antara ruang vakum-pompa-ruang luar, maka sangat dimungkinkan akan terjadi stall padanya. Untuk itu pada penggunaannya diperlukan ruangan selanjutnya yang bertekanan lebi rendah dari atmosfer dan terpasang di sisi keluaran pompa vakum ini.

51

Yang termasuk ke dalam pompa jenis ini adalah pompa difusi dan pompa turbomolecular.

Entrapment Vacuum Pump

Pompa jenis ini menggunakan metode-metode kimia ataupun fisik untuk mengikat fluida (gas) dengan tujuan menghasilkan tekanan vakum. Ada berbagai macam jenis pompa vakum entrapment, yaitu:

Cryopump: adalah pompa vakum dengan jalan mengikat uap air atau gas di suatu ruangan menggunakan sebuah permukaan yang dingin.

Pompa kimia: yang mengikat gas untuk bereaksi dan membentuk padatan. Pompa ionisasi: mengionisasi gas dengan menggunakan potensial bertegangan tinggi, sehingga gas tersebut terakselerasi menuju elektrode pengumpul.

Fungsi Vacum Pump

Fungsi umum pada vacuum pump adalah membuat vacuum pada condenser pada saat turbin – generator beroperasi , dimana uap bekas yang telah digunakan untuk memutar turbin sisi LP terakir akan melewati sisi last blade , untuk mempercepat terjadinya kondensasi menjadi air lagi dengan jalan didalam condenser harus dibuat vacuum , yaitu uap akan turun dan menyentuh dinding tube condenser sisi luar dan tube condenser sisi dalan dialiri oleh media pendingin ( digunakan air laut ) yang dipompa oleh CWP. Sehinnga dengan terjadinya heat transfer maka uap basah yang masih bertemperatur dan menyentuh dinding tube condenser akan terkondensasi menjadi air kembali dan didalam proses ini sering disebut air kondensat dan akan tertampung didalam hot wall.

Prinsip Kerja Vacum Pump

Sampai sekarang belum ada design pompa vacuum ( pompa uap ) dan untuk membuat condenser menjadi vacuum dengan bantuan pompa maka media yang membantu pada pompa sehinga dapat berfungsi sebagai pompa vacuum ada air yang dibuat secara sirkulasi dan temperaturnya harus dijaga agar didalam pompa tidak terjadi kapitasi ( ledakan gelembung – gelembung air ) untuk menjaga agar air tidak panas , maka air yang akan digunakan dilewatkam HE ( heat exchanger ) dan uap panas yang tebawa / terhisap oleh pompa akan keluar melewati venting separator , air yang masuk separator dilwatkan ke HE dan msuk lagi ke dalam pompa. Kebanyakan pompa yang digunakan pada power plant mengunakan dua stage ( Low stage dan High stage )

52

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE PERALATAN VACUM PUMP PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG

A. PERSIAPAN

1. Pastikan kondisi pompa vakum dalam keadaan baik berdasarkan catatan di logsheet.

2. Pastikan semua katup-katup distribusi tekanan vakum di peralatan laboratorium pilot

plant dalam kondisi terbuka atau tertutup sesuai kebutuhan pemakaian tekanan

vakum.

3. Buka V2 (valve air pendingin) (Gambar 1)

B. START-UP

1. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 2) ke posisi ON.

2. Arahkan saklar pompa vakum pada panel utama (Gambar 2) ke kondisi ON.

3. Tekan tombol ON pada pompa vakum (Gambar 1).

C. OPERASI

1. Buka V1 (valve out pressure) (Gambar 1).

D. SHUT DOWN

1. Tutup V1 (valve out pressure) (Gambar 1).

2. Tutup V2 (valve air pendingin) (Gambar 1).

3. Tekan tombol OFF pada pompa vakum.

4. Arahkan saklar pompa vakum pada panel utama (Gambar 2) ke kondisi OFF.

5. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 2) ke posisi OFF.

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Panel dialiri listrik bertegangan tinggi

53

1. GAMBAR ALAT

Gambar 11. Pompa vakum (vacuum pump)

2. TAMPILAN PANEL PENGENDALI UTAMA

(a)

(b)

Gambar 12. Panel utama: (a) tampak luar; (b) bagian dalam

Valve

out pressure

Valve air

pendingin

54

BAB 6

KOMPRESOR

Kompresor udara adalah mesin atau alat yang menciptakan dan mengaliri udara bertekanan.

Kompresor udara biasa digunakan untuk pengisian angin ban, membersihkan bagian-bagian

mesin yang kotor, penyediaan udara untuk proses pembakaran di ketel/ motor listrik, proses

pengecatan dengan alat spray, Kompresor juga banyak digunakan untuk alat-alat yang

menggunakan sistem pneumatic.

Prinsip kerja kompresor udara hampir sama dengan pompa ban sepeda atau mobil. Ketika

torak dari pompa ditarik keatas, tekanan yang ada di bawah silinder akan mengalami

penurunan di bawah tekanan atmosfir sehingga udara akan masuk melalui celah katup ( klep)

kompresor. Katup (klep) kompresor di pasang di kepala torak dan dapat mengencang dan

mengendur. Setelah udara masuk ke tabung silinder kemudian pompa mulai di tekan dan

torak beserta katup (klep) akan turun ke bawah dan menekan udara, sehingga membuat

volumenya menjadi kecil.

Gambar Kompresor

Tekanan udara menjadi naik terus sampai melebihi kapasitas tekanan di dalam ban, sehingga

udara yang sudah termampat akan masuk melalui katup (pentil). Setelah di pompa terus

menerus tekanan udara di dalam ban menjadi naik. Proses perubahan volume udara yang

terletak pada silinder pompa menjadi lebih kecil dari kondisi awal ini di sebut proses

pemampatan (pengkompresan udara) Kompresor udara di bagi menjadi dua bagian, yaitu

Dynamic Compressor dan Displacement Compressor.

1. Dynamic Compressor menggunakan vane atau impeller yang berputar pada kecepatan

tinggi sehinggah menghasilkan volume udara kompresi yang besar. Dynamic

Compressor memiliki dua jenis, yaitu kompresor sentrifugal (radial flow) dan aksial.

55

a. Compresor sentrifugal menggunakan sistem dengan putaran tinggi. Udara

yang masuk melalui tengah tengah inlet kompresor di alirkan melalui impeller

yang berputar di dalam volute casing sebelum keluar menuju outlet

kompresor.

b. Kompresor aksial menggunakan sistem putaran dinamis yang memiliki

serangkaian kipas airfoil yang berfungsi untuk menekan aliran fluida.

Kompresor aksial biasanya di gunakan untuk turbin gas/udara seperti mesin

kapal kecepatan tinggi,mesin jet,dan pembangkit listrik skala kecil.

2. Displacement Compressor terbagi menjadi dua bagian, yaitu Reciprocating Compressor

dan Rotary Compressor. Reciprocating Compressor sering juga di sebut sebagai

kompresor piston/torak. Kompresor ini memiliki tiga buah jenis, yaitu kompresor piston

sistem kerja tunggal, kompresor sistem kerja ganda dan kompresor diafragma.

a. Kompresor Sistem kerja tunggal adalah sama seperti sistem pompa sepeda

dengan aliran keluar yang hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran

tertentu.

b. Kompresor Sistem kerja ganda di kompresor piston ganda port inlet dan outlet

nya berada di kedua sisi. Kompresor piston tunggal dan ganda memiliki

perbedaan di port inlet dan outlet nya

c. Kompresor Sistem kerja diafragma adalah jenis klasik dari piston,dan

mempunyai kesamaan dengan piston, Pada kompresor piston udara yang

melewati outlet dan inlet nya di atur oleh piston, sedangkan pada kompresor

diafragma menggunakan membran fleksible atau diafragma.

Rotary Compressor menggunakan mekanisme putar, secara umumnya digunakan untuk

menggantikan kompresor piston. Rotary Compressor dapat mencapai udara bertekanan

tinggi dengan kondisi volume yang lebih besar. Rotary Compressor lebih populer di industri

karena jauh lebih mudah dalam perawatan dan lebih awet. Rotary Compressor memiliki Tipe

Screw, Tipe Vane,dan tipe Scroll.

a. Tipe Screw adalah Rotary Screw Compressor menggunakan sistem screw (ulir)

yang berputar sehinggah membuat udara di dalam terkompresi. Kompresor ini

banyak di gunakan di industri besar yang membutuhkan udara dengan tekanan

udara yang tinggi.

b. Tipe Vane adalah Rotary Vane Compressor menggunakan vane atau blade yang

berfungsi untuk mengkompres udara yang masuk. Udara yang masuk dari port

inlet di kompresi oleh vane atau blade yang berputar di dalam casing menuju

sisi outlet.

c. Rotary scroll adalah compressor merupakan tipe kompresor yang elegan. Jenis

scroll kompresor menggunakan sistem penggulungan udara, gulungan tepi

luar memerangkapkan udara dan ketika gulungan berputar udara yang berada

56

di tepi luar dari gulungan akan bergerak ke ruang tengah gulungan dan

mengakibatkan pengkompresan udara di ruang tengah sebelum ke port

outline nya.

Gambar kompresor yang disertai barometer

57

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE PERALATAN KOMPRESOR PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLINEMA

A. PERSIAPAN

1. Pastikan kondisi kompresor dalam keadaan baik berdasarkan catatan di logsheet.

B. START-UP

1. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 2) ke posisi ON.

2. Arahkan saklar kompresor pada panel utama (Gambar 2) ke kondisi ON.

3. Periksa tekanan udara tekan yang dihasilkan pada pressure gauge yang tersedia

(Gambar 1)

C. OPERASI

1. Catat tekanan udara tekan yang dihasilkan dalam worksheet setiap selang waktu

tertentu (satu jam).

D. SHUT DOWN

1. Arahkan saklar kompresor pada panel utama (Gambar 2) ke kondisi OFF.

2. Arahkan saklar utama pada panel utama (Gambar 2) ke posisi OFF.

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Panel dialiri listrik bertegangan tinggi

58

1. GAMBAR ALAT

Gambar 13. Peralatan kompresor

2. TAMPILAN PANEL PENGENDALI UTAMA

(a)

(b)

Gambar 14. Panel utama: (a) tampak luar; (b) bagian dalam

59

BAB 7

BLOWER

Prinsip Kerja Blower Centrifugal

Blower Centrifugal menghasilkan sejumlah volume udara untuk supply energi yang efisien

sebagai tekanan atau vakum. Udara masuk ke bagian tengah kipas yang berputar dan terbagi-

bagi di antara daun-daun kipas (vans impeller). Pada saat kipas berputar akan mengakibatkan

udara terdorong keluar karena gaya centrifugal. Udara dengan kecepatan tinggi ini kemudian

tersebar di dalam rumah blower kemudian melambat dan menghasilkan tekanan yang lebih

besar. Tekanan atau kondisi vakum terjadi karena aliran udara yang besar dihasilkan oleh

bentuk profil daun kipas yang terbuka (desain daun kipas mendorong udara sehingga terjadi

aliran).

(Prinsip kerja Blower centrifugal)

Keuntungan dari Blower Centrifugal:

Blower centrifugal merupakan energi yang efisien dan tidak mahal jika dibandingan dengan

mesin kompresor udara. Blower menggunakan energi yang jauh lebih kecil untuk

menghasilkan aliran udara.

Hal ini jelas dapat dilihat dari komponen-komponen yang ada pada Blower jauh lebih

sederhana bila dibandingkan dengan komponen-komponen kompresor yang komplek,

rumit dan tentu perawatan yang lebih banyak dan mahal.

60

STANDART OPERATIONAL PROCEDURE PERALATAN BLOWER PADA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLINEMA

A. PERSIAPAN

1. Pastikan kondisi blower dalam keadaan baik berdasarkan catatan di logsheet.

B. START-UP

1. Buka valve sirkulasi untuk udara pada rangkaian unit humidifikasi

2. Arahkan saklar utama pada panel utama ke posisi ON.

3. Arahkan saklar blower pada panel utama ke kondisi ON.

4. Periksa perbedaan tekanan yang dihasilkan pada orifice untuk membaca laju alir

udara

C. OPERASI

1. Catat perbedaan tekanan yang dihasilkan dalam worksheet setiap selang waktu

tertentu (satu jam).

D. SHUT DOWN

1. Arahkan saklar kblower pada panel utama ke kondisi OFF.

2. Arahkan saklar utama pada panel utama ke posisi OFF.

3. Tutup kembal semua valvle sirkulasi

KESELAMATAN KERJA

1. Gunakan Coverall saat melaksanakan percobaan

2. Gunakan masker, safety helmet, dan sepatu tertutup

3. Panel dialiri listrik bertegangan tinggi

61

Gambar Peralatan Blower

Gambar Panel Peralatan Humidifikasi

Gambar Unit Blower pada peralatan humidifikasi

Saklar Blower