Bahan KuliahBahan Kuliah

PERPINDAHAN PERPINDAHAN MASSAMASSA

Oleh : Oleh : Prof. Prof. Dr.M. NASIKINDr.M. NASIKIN

Departemen Teknik KimiaDepartemen Teknik Kimia - Fakultas Teknik - Fakultas TeknikUniversitas IndonesiaUniversitas Indonesia

20020077

MODUL 1

PERPINDAHAN MASSACHS31020

(4 SKS)

WELCOME TO

CHEMICAL ENGINEERING COMMUNITY

What is CHEMICAL ENGINEERING ??????CE is a discipline influencing numerous areas of technology.In broad terms, chemical engineers are responsible for the conceptionand design of processes for the purpose of production, transformationand transport of materials. This activity begins with experimentationin the laboratory and is followed by implementation of the technologyto full scale production

Raw Material CE Product

Keys : Efficiency, EnvironmentAspects : Concept, Design, Full Scale Production

ProcessMaterial HandlingSynthesisPurificationWaste Treatment

Unit OperationThermodynamicKinetics and Reactors

+ economics+ socialSustainabledevelopment

ABET CRITERIA1.An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering 2.An ability to apply knowledge of chemical engineering principles 3. An ability to design and conduct experiments, as well as analyze and interpret data 4.An ability to identify, formulate, and solve engineering problems 5. An ability to communicate effectively, including in English 6. A knowledge of contemporary issues 7.An ability to function on multi-disciplinary teams8. A recognition of the need for, and an ability to engage in life-long learning 9. The broad education necessary to understand the impact of engineering solutions in a global and societal context 10.   An ability to use Information Technology (IT)11.   An ability to design a system, component, or process to meet desired needs 12.   An understanding of professional and ethical responsibility 13. A working knowledge of safety and environmental aspects of engineering practice

Anatomi Kolom Distilasi

TUJUAN PEMBELAJARAN :Mahasiswa mampu menggunakan prinsip dasar teknikUntuk perhitungan operasi perpindahan massa utama :Distilasi, Absorbsi, Ekstraksi, Humidifikasi dan Drying

SILABUS :- Review Transpor Penomena (Peristiwa Perpindahan)- Distilasi- Ekstraksi dan Leaching- Humidifikasi- Pengeringan- Absorbsi

Buku Ajar1. Treyball,“Mass Transfer Operation, MGH, 19842. Mc.Cabe and Smith,”Unit Operation for CE”, JWS, 19893. Coulson and Richardson,”Chemical engineering”,PP, 19914. Geankoplis,”Transport Processes and UO,”PH, 1993

Dosen :- Sampai Midtest : Prof. M.Nasikin (Nilai 50%)

(Distilasi +Humidifikasi + Drying)

- Setelah Midtest : Dr.Ing.Misri Gozan, M.Tech (Nilai 50%) (Absorbsi + Ekstraksi + Leaching) Jadwal Kuliah : Senin 08.00 ~ 09.50

Rabu 08.00 ~ 09.50

Penilaian :1. Test tiap modul (5X) 75%2. Short test 15%3. Tugas/PR 15%

SAPTanggal Materi (Modul) Tanggal Materi(Modul)27-08 Pengantar : -overview Permas

-review transport phenomena (1) 24-09 Multi component + case study + tugas mandiri dgn software (6)

29-08 Kesetimbangan gas-cair : system, diagram. Single stage distillation biner dan multi komponen (2)

26-09 Pengeringan : system dan diagram cair-gas; term, psychrometric chart (7)

03-09 Differential distillationDifferential distillation : biner, multikomponen (3)

01-10 Operasi pengeringan : alat, batch, kontinyu, case study (8)

05-09 Test 1 single stage & differential distillation dan pembahasan 03-10 Test 4 pengeringan dan pembahasan

10-09 Multi stage metode PS + case study (4) 08-10 Operasi humidifikasi : adiabatic, non-

adiabatic, case study (9)

12-09 Test 2 metode PS dan pembahasan 10-10 Humidifikasi : system dan diagram kesetimbangan, term, chartTest 5 humidifikasi

17-09 Multi stage metode MT + case study (5)

22~24-10 UTS

19-09 Test 3 metode MT dan pembahasan

DefinisiBidang ilmu teknik kimia mempunyai bagian subyek yang menyangkut operasi tanpa reaksi kimia. Subyek ini dikelompokkandalam OPERASI TEKNIK KIMIA (UNIT OPERATION)

Proses yang tidak melibatkan reaksi kimia ini, menjadikanperbedaan konsentrasi sebagai driving force.Perpindahan massa adalah bagian dari proses ini.

Sedangkan pemisahan menjadi komponen terjadi bukan karenaperbedaan konsentrasi tetapi akibat perbedaan sifat fisik. Contoh pemisahan menjadi komponen ialah : filtrasi dan screening(akibat perbedaan ukuran, dekantasi (perbedaan berat jenis)

Teknik Kimia unit operasi (non reaksi) driving force : perbedaan konsentrasi

............PERPINDAHAN MASSA

Teknik Kimia ------- Unit Operasi……..non reaksi

Perubahan Konsentrasi ( pemisahan menjadi komponen)

Perpindahan massa

POSISI DAN SCOPE OPERASI PERPINDAHAN MASSA

Operasi Perpindahan massa membahas perpindahan skala mikro yang diakibatkanperbedaan konsentrasi, bukan pemisahan menjadi komponen (secara mekanik) :- Filtrasi- Screening- Perbedaan densitas

Posisi Mata Kuliah Perpindahan Massa Pada Kurikulum

-Basic Engineering :Matematika, Fisika dll

-NME-Transport Phenomena

-Perpindahan massa

-Perancangan Alat

-Perancangan Pabrik

Ilmu teknik kimia yang merupakan aplikasi dari ilmu kimia berujungpada kemampuan untuk merancang sebuah produk serta proses produksi dengan segala aspeknya . Kemampuan perancangan pabrik didukung oleh pengetahuanPerpindahan massa di berbagai alat dan hrs didukung ilmu teknik dasar

Apa yang Dipelajari di MK Perpindahan Massa?

Sebelum Midtest :-Review transport phenomena-Distilasi : - biner : batch

kontinyu : single stage multi stage

- multi komponen : batch kontinyu : multi stage

-Humidifikasi-Drying

Setelah Midtest :-Absorbsi-Ekstraksi-Leaching

Implementasi di Industri

Operasi perpindahan massa banyak diimplementasikan padaproses pemisahan yang merupakan faktor sangat penting di industriProses pemisahan di industri : - purifikasi bahan baku dan produk

- bagian cost produksi tertinggi

Contoh : biaya proses purifikasi alkohol

Variabel yang vital dalam proses pemisahan : beda konsentrasi awal-akhir

Karakter Proses perpindahan massaMerupakan proses perpindahan dalam skala molekul yang diakibatkanperbedaan konsentrasiContoh : Pemisahan air dari larutan alkohol. Pada sistem pemisahan tjd

aliran uap air akibat perbedaan konsentrasi >< aliran air dalam pipa karena tekanan pompa

Klasifikasi Perpindahan MassaCampuran 2 fasaDalam perpindahan massa, harus melibatkan lebih dari satu komponenPada proses ini, kedua komponen larut sempurna pd setiap perbandinganKontak antara 2 fasa menyebabkan terjadinya difusi antar masing2komponen dan menyebabkan hasil separasi yang selalu tidak sempurna

Sistem campuran pada operasi perpindahan massaSistem gas-gas dan padat-padat: tidak terjadi dua fasaSistem gas–cair : semua komponen harus terdistribusi pada ke dua fasa

pemisahan dapat menggunakan metode distilasi atau teknik lainnya seperti :

absorbsi >< desorbsihumidifikasi >< de humidifikasi

Sistem gas-padat : menyangkut proses adsorbsi/desorbsiSistem cair-cair : proses ekstraksiCair-padat : proses kristalisasi

Pemisahan menggunakan Membran

Sistem gas-gas : menggunakan membran micropore kecematan pemisahan merupakan fungsi dimensi molekul

Sistem gas – cair : dipengaruhi tingkat permeasi kecepatan pemisahan mrpk fungsi kelarutan

Sistem cair-cair : proses dialisis

Sistem pemisahan yang lain :-kontak langsung fasa tercampur-Pemanfaatan sifat permukaan

Bagaimana seorang chemical engineer’s memilih metode pemisahan?

-Tentukan semua metode yang mungkin-Pilih metode yang paling ekonomis, terutama berdasarkan :

sifat fisika komponen dan kemudahan di handlingPilihan ini adalah : - sebagai pilihan awal

- penentu utamanya adalah cost- hrs di realisasikan shg terbukti sbg pilihan tepat

Kelebihan proses pemisahan berdasarkan perpindahan massa : komponen didapatkan dlm keadaan semula

Pemisahan secara kimiawi : berubah menjadi senyawa lain

Beberapa contoh pemisahan di industri :-Mineral dari ore :mass trans op (MO)=leaching,mekanik (ME)=flotation-Minyak dari biji2an : leaching-Gas dari campuran gas : adsorbsi/absorbsi, distilasi-Air dari larutan etanol : distilasi, kombinasi reakai dan MO (NaOH)-H2S dan gas : absorbsi dgn atau tanpa reaksi kimia

Jenis dan Kondisi Operasi Perpindahan Massa

Direct : metode dengan membentuk dua fasa dari 1 fasa dengan penambahan energi

Indirect : metode dengan penambahan substansi lainSteady state operation : konsentrasi pd setiap posisi sama setiap waktuUnsteady state : >< steady stateStagewise operation : aliran fasa ke sistem tidak kontinyuContinuous operation : aliran fasa ke dan dari sistem kontinyu

Prinsip disain alat perpindahan massa 4 variabel pokok :-Jumlah stage kesetimbangan -Waktu yang diperlukan-Kapasitas-Energi yang dibutuhkan

Jenis Separasi : - Evaporation- Distillation- Extraction- Leaching- Membrane Separation- Absorption

Distilasi : pemisahan yang didasarkan pada terjadinya distribusi substansi pada fasa gas-cair

-Distribusi substansi yang terjadi adalah akibat perbedaan votality-Semua komponen terdapat pada kedua fasa-Apa perbedaan distilasi dengan evaporasi, ekstraksi, leaching dan absorbsi?

TUGAS 1

TENTUKAN 1. JUMLAH MINIMAL PROSES PEMISAHAN PADA INDUSTRI PUPUK UREA2. JENIS PROSES PEMISAHAN YG DIPERLUKAN