Pertemuan I PEM-MEK
Click here to load reader
-
Upload
zefa-erliana-yullah -
Category
Documents
-
view
220 -
download
2
description
Transcript of Pertemuan I PEM-MEK
PENGENALAN TEKNIK KIMIA (2 sks)
PENGANTARProses pemisahan merupakan proses penting dalam industri kimia dan menjadi semakin menarik untuk dikaji lebih jauh dengan makin berkembangnya permasalahan di lapangan serta makin banyaknya pilihan teknologi yang bisa digunakan. Beberapa kecenderungan yang terjadi akhir-akhir ini, proses-proses pemisahan adalah sebagai berikut :1. Pemisahan secara mekanik : pemisahan ini dapat digunakan untuk memisahkan campuran heterogen (padat-cair; cair-cair yang tidak saling larut, dan gas-cair)
Dasar-dasar pemisahan secara mekanik adalah :a. Pemisahan karena gaya gravitasi
b. Pemisahan karena gaya sentrifugasi
c. Pemisahan karena beda kecepatan jatuh
d. Pemisahan karena beda tekan
2. Pemisahan menurut dasar operasional difusional
Yaitu perpindahan massa konstituen dari fasa yang satu ke fasa lainnya secara difusi.
Pemisahan difusional meliputi :
a. Distilasi
b. Ekstraksi
c. Absorbsi (penyerapan)
d. Adsorpsi (penjerapan)
3. Pemisahan menggunakan reaksi kimia
Operasi pemisahan dapat menyangkut banyak sekali proses dan peralatan yang selalu berubah dan atau berkembang untuk menuju suatu penyempurnaan. Untuk itu operasi pemisahan dapat dilihat secara konseptual dengan menggunakan Konsep Dasar Chemical Engineering Tools, yaitu :1. Neraca Massa
2. Neraca Energi terutama Energi berupa panas
3. Kesetimbangan
4. Proses Kecepatan
5. Analisa Ekonomi dan
6. Hubungan MasyarakatUntuk memilih metoda pemisahan perlu dipertimbangkan faktor-faktor teknik dan ekonomis. Teknik misalnya cukup efektif (pemilihan alat benar), kontruksi dan perawatanya sederhana dan mudah diopeasikan seta dikendalikan, akibatnya aspek ekonomis seperti biaya investasi dan biaya operasi bisa ditekan serendah mungkin.Yang dipelajari pada mata kuliah Pemisahan Mekanik : Operasi yang melibatkan Partikel Padatan meliputi :a. Sifat, Penanganan, Pencampuran Partikel
b. Pengecilan ukuran
c. Analisis ayakan
d. Filtrasi
e. Sedimentasi
f. Dekantasi
g. Kristalisasi
KARAKTERISTIK PEMISAHAN
Secara makro, proses-proses yang terjadi secara alamiah dapat diartikan sebagai proses pencampuan yang terjadi secara spontan dan tidak dapat balik. Berarti untuk memisahkan suatu konstituen dari campurannya diperlukan suatu usaha yang besar yaitu usaha termodinamika sehingga terjadi proses berlawanan terhadap proses alam. Maka dalam operasi pemisahan campuran perlu dimasukkan sejumlah separating agent tertentu.Separating agent yang biasa digunakan :
1. Tenaga panas, seperti Steam (uap-air), bahan bakar, contoh untuk alat : distilasi, evaporasi, pengeringan dllnya
2. Sejumlah massa bahan, seperti pelarut atau penjerap. Contoh alat : ekstraksi, absorbsi, adsorpsi dllnya3. Tenaga mekanik, contoh alat filtrasi, sedimentasi, sentrifugasi, dekantasi
PEMILIHAN METODA PEMISAHAN
Pemilihan metoda pemisahan dibatasi oleh : Sifat fisik bahan
Karakteristik bahan-bahan yang dipisahkan
Penggunanaan metoda pemisahan dapat berdasarkan :
Operasi perpindahan massa secara difusional
Pemisahan mekanik
Operasi pemisahan berdasarkan reaksi kimia
Kombinasi dari cara-cara pemisahan yang disebutkan sebelumnya
Contoh pemisahan berdasarkan operasi perpindahan massa secara difusional :
1. Distilasi
Adalah salah satu proses pemisahan komponen-komponen kimia yang sudah sangat lama dikenal. Proses ini memanfaatkan perbedaan komposisi setimbang pada fasa uap dan cair. Operasinya berupa penguapan dan pengembunan dan pada umumnya dijalankan berkali-kali (bertingkat). Karena melibatkan penguapan dan panas laten (panas transisi) biasanya besar, maka proses ini memerlukan banyak energi. Meskipun distilasi sudah cukup lama dikenal, pengembangan proses ini dan penelitian-penelitian yang terkait masih banyak dilakukan, terutama terhadap penghematan energi yang diperlukan.2. Distilasi Uap (Steam Distillation)
3. Absorbsi
4. Adsorpsi
5. Absorbsi Reaktif denga Padatan6. Ekstraksi Cair-Cair (ekstraksi)
7. Ekstraksi Padat-Cair (Leaching)
OPERASI YANG MELIBATKAN PARTIKEL PADATAN
Secara umum menangani padatan lebih sulit dibandingkan cairan dan gas.
Di dalam proses padatan ini muncul dalam berbagai bentuk :
Bentuk bongkahan
Lembaran
Serbuk
Padatan-padatan tersebut mungkin :
Keras
Kasar
Liat dan mulur
Lunak atau mudah pecah
Kotor
Lengket/mudah menempel
Free flowing
Kohesiv
Apapun bentuknya, harus dapat ditemukan cara dan perbaikan handing/penanggulangan padatan tersebut dalam suatu proses industri.Karena pada industri kimia, produk maupun bahan baku pada umumnya dalam bentuk partikel.
Misal :
Pupuk
Semen
Gula
Plastik
Kaca
Hampir semua bentuk dan ukuran terdapat pada padatan. Tetapi dalam Teknik Kimia yang dititik beratkan adalah partikel kecil. Terutama tentang pengetahuan karakteristik dari massa partikel padat yang diperlukan dalam perancangan proses dan sistem pemroses (peralatan) yang alirannya melibatkan partikel padat.
KARAKTERISTIK PARTIKEL PADAT
Partikel padat akan terdefinisikan dengan berbagai parameter antara lain :
Ukuran Bentuk dan
Densitas
Partikel padat yang homogen apabila mempunyai densitas yng sama dengan bongkahannya. Partikel yang diperoleh dari pecahan komposit, seperti bantalan bijih logam mempunyai densitas yang bervariasi biasanya berbeda dari densitas massa bongkahannya. Ukuran dan bentuk pada umumnya mudah untuk partikel tertentu seperti dalam bentuk bola dan kubus, tetapi untuk partikel yang tidak teratur seperti butiran pasir dan pecahan atau serpihan mika ukuran dan bentuknya tidak begitu jelas sehingga perlu didefinisikan dengan jelas.BENTUK PARTIKEL
Bentuk partikel dinyatakan pada tingkat spherisitas atau tingkat bentuk mendekati bola atau lagi faktor kebolaan yang mempunyai notasi S yang mana seferitas ini tidak menunjukkan ukuran partikel.Misal untuk partikel dengan diameter Dp, S = 1 maka DP = dP karena DP S = dP.Untuk partikel yang tidak seferis, maka seferitasnya dinyatakan :
DP = diameter nominal atau diameter ekivalen partikelSP = luas permukaan 1 partikel
VP = volume 1 partikel
SOALDiketahui :
Ditanyakan : Faktor kebolaan partikel SJawab :
DP untuk partikel halus, DP ini biasanya sulit diukur maka ukurannya bisa diketahui dengan cara mengayak/analisa ayakan atau dengan pengujian makroskopik.
Surface area/luas permukaan (SP) biasanya dilakukan dengan pengukuran adsorpsi atau pressure droped dalam unggun partikel.
Dari berbagai partikel hasil penghacuran, S ini berkisar antara 0,6 s/d 0,8. Tetapi partikel bulat hasil abrasi, nilai S bisa lebih besar yaitu sekitar 0,95.
Untuk partikel bentuk silinder atau kubus dimana panjang (L) sama dengan diameter (D), maka eqivalent diameter lebih besar dari L sehingga dari eqivalent diameter,
S untuk kubus 0,81
S untuk silinder 0,87
Untuk menentukan harga S lebih cocok digunakan deiameter nominal L karena perbandingan permukaan terhadap volume adalah
sehingga sama dengan seperti untuk bola maka S bernilai 1.
Untuk bahan isian (packing) berbentuk ring dan saddle untuk menentukan S digunakan diameter nominal.
UKURAN PARTIKEL
Secara umum diameter, adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran dari suatu benda yang berbentuk bulat sempurna. Bentuk bulat sempurna ini disebut equidimensional. Tetapi masalahnya dalam kenyataan yang disebut partikel balat bentuknya tidak bulat sempurna ada kalanya ada suatu arah yang lebih panjang dari arah lainnya, bentuk ini disebut tidak equidimensional. Maka untuk partikel yang tidak equidimensional tersebut, ukuran yang diambil adalah pada second longest major (ukuran terpanjang kedua yang terbanyak). Untuk needle like particle maka DP didefinisikan dengan tebal partikelnya sama panjangnya,
Karena pada kenyataan ukuran partikel sangat bervariasi, maka dengan konvensi atau perjanjian ukuran partikel dinyatakan dalam sistem yang berbeda tergantung pada range ukuran yang ada.
Misal untuk partikel kasar diukur diukur dalam inchi atau mm :
Partikel halus diukur dengan analisa ayakan : GULA
Partikel sangat halus diukur dalam mesh : TEPUNG TERIGU
Partikel ultra halus diukur dengan gram persatuan luas permukaan (gramatur) misal: KERTAS, SEMEN, CAT
UKURAN PARTIKEL CAMPURAN dan ANALISA UKURAN PARTIKEL
Bila diketahui sampel, dengan diameter partikel yang seragam DP, volume total partikel dimana :
1Jika volume satu partikel VP maka jumlah partikel di dalam sampel N adalah
2Luas permukaan partikel keseluruhan :
3 Untuk dapat menggunakan persamaan diatas pada suatu yang memiliki ukuran dan densitas yang seragam, terlebih dahulu campuran dipilah-pilah menjadi fraksi-fraksi yang masing-masing memiliki densitas yang konstan dan ukurannya kurang lebih sama. Setiap fraksi kemudian ditimbang atau banyaknya massa pertikel dihitung/diukur dengan menggunakan beberapa metoda. Selanjutnya gunakan persamaan (2) dan (3) diatas. Untuk menghitung jumlah partikel dan luas permukaan partikel tiap fraksi. Hasil perhitungan tiap fraksi tersebut selanjutnya dijumlahkan untuk mengetahui jumlah partikel dan luas partikel dari sampel tersebut.Informasi yang diperoleh dari analisa ukuran partikel selanjutnya ditabulasikan guna memperlihatkan massa atau fraksi massa pada setiap ukuran partikel rata-rata. Analisa dengan mentabulasikan hasil perhitungan disebut analisa deferensial. Cara lain untuk memperlihatkan hasil analisa adalah analisa kumulatif yaitu dengan menjumlahkan fraksi massa untuk setiap ukuran partikel, dimulai dari ukuran terkecil danmengalurkannya terhadap ukuran partikel.
Densitas, Dipilah tiap jenis partikel yang beradadalam campuran
SilikaKapurBatu baraBesi
Dapat diketahui nilai densitas tiap jenis partikel
1234
Masing-masing partikel ditimbang
m1m2m3m4
Fraksi massa tiap jenis partikel bisa dihitung
x1x2x3x4
Pada tiap jenis partikel terdapat beberapa ukuran
d1d2did1d2djd1d2dkd1d2dl
Kemudian digambar hubungan antara fraksi massa dan jenis partikel.
Ukuran, d
Dipilah tiap ukuran (diameter) partikel yang berada dalam campuran tanpa membedakan jenis partikel
Dapat diketahui/diukur diameter semua partikel yang berada dalam campuran
d1d2d3d4
Masing-masing ukuran partikel ditimbang
m1m2m3m4
Fraksi massa tiap jenis partikel bisa dihitung
x1x2x3x4
Kemudian digambar hubungan antara fraksi massa (ordinat) versus ukuran partikel (di)
Luas keseluruhan permukan spesifik campuran
Apbila densitas partikel DP dan seferitas (faktor/tingkat kebolaan) diketahui, luas permukaan partikel pada tiap fraksi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3 : . Selanjutnya hasil perhitungan untuk setiap fraksi tersebut dijumlahkan untuk mendapatkan harga dari luas keseluruhan permukaan spesifik campuran AW.
xi = fraksi massa
DP,i = diameter partikel rata-rata, berdasarkan rata-rata aritmatika dari diameter terkecil dan terbesar.
Soal 1 (nilai 40)
Suatu Gyratory Crusher digunakan untuk menghancurkan batuan yang mempunyai kuat tekan 25 kN/(m2). Umpan masuk Crusher berbentuk bulat dan relatif seragam dengan diameter 2 inchi (50,8 mm). Laju umpan masuk Crusher 100 ton/jam dan hasil analisa ayakan terhadap produk dengan cara diffrensial diberikan pada kolom 3 Tabel 1
Tabel 1 : Hasil analisa ayakan batuan
No.MeshProduk
(xi), %
123
14/6 3,1
26/8 10,3
38/10 20,0
410/14 18,6
514/20 15,2
620/28 12,0
728/35 9,5
835/48 6,5
948/65 4,3
10- 65 0,5
Dari tabel 1 pada soal nomer 1 buatlah gambar grafik hubungan antara fraksi massa dengan ukuran partikel (dalam mm)
a) Dengan cara Diffrensial (nilai 10)
b) Dengan cara Kumulatif (nilai 10)
c) Hitung Volume surface mean diameter DS (nilai 5)
d) Hitung jumlah partikel pada ayakan ukuran 20/28 (nilai 5)
e) Hitung AW (nilai 5)
f) Hitung NW (nilai 5)No.MeshProduk
(xi), %DifferensialKumulatifmeshmm
14/6 3,13,110055,08
26/8 10,310,396,973,62966
38/10 20,020,086,692,82194
410/14 18,618,666,6 122,11582
514/20 15,215,248171,49352
620/28 12,012,032,8241,05918
728/35 9,59,520,831,50,80518
835/48 6,56,511,341,50,61214
948/65 4,34,34,856,50,44958
10- 65 0,50,50,5650,39116
Ds = 0,013497
Jumlah partikel pada ayakan ukuran 20/28 adalah 32,8Aw = 1313,232
Jumlah Partikel
N
densitas,
ukuran, d
1
2
3
4
d4
d3
d2
d1
m4
m3
m2
m1
m4
m3
m2
m1
x4
x3
x2
x1
x4
x3
x2
x1
Batu bara
kapur
besi
silika
Pertemuan ke-1, Diktat PEM-MEK, Dosen Ir. Mining Harsanti MSc.Page 8
_1453526862.unknown
_1453527957.unknown
_1453528387.unknown
_1453528742.unknown
_1453618108.unknown
_1453617745.unknown
_1453528734.unknown
_1453528170.unknown
_1453527614.unknown
_1453527863.unknown
_1453527118.unknown
_1453525502.unknown
_1453526771.unknown
_1453526809.unknown
_1453525762.unknown
_1453525654.unknown
_1453523321.unknown
_1453525369.unknown
_1452994105.unknown