Macam - Macam Alat Pemisah (Separator)

Banyak alat pemisah di industri kimia, seperti dibawah ini :

Cyclone Separator

Menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah, spiral yg berputar di bagian

tengah kerucut utk memisahkan campuran berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Udara

panas diinjeksikan melalui inlet pipe shg terjadi putaran dan menimbulkan vortex. Partikel

berukuran besar didorong dan membentur dinding ke arah luar. Gaya gravitasi menyebabkan

partikel jatuh menuju outlet pipe. Partikel dgn kerapatan lebih kecil keluar melalui bagian atas

pusat melewati tengah kerucut yg bertekanan rendah.

Cyclone Separator

Bak Sedimentasi / Sedimentation Tank

Menggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya, shg utk material dgn massa jenis

besar akan mengendap dan massa jenis kecil akan berada di lapisan atas. Aplikasi pada campuran

yg berpartikel besar.

Bak Sedimentation

Clarifier Tank

Menggunakan prinsip gaya gravitasi dalam pemisahannya yg dibantu oleh gaya sentrifugal

utk mempercepat pengendapan, aplikasi pada campuran yg halus yg tidak bisa dipisahkan dgn bak

sedimentasi. Biasanya material yg berpartikel besar akan mengendap dan ini sebagai impuruities

nya sedangkan yg berpartikel kecil dibuat overflow dan ini adalah material yg di inginkan.

Centrifuge Tank

Menggunakan prinsip gaya sentrifugal, dimana pengendapan tidak hanya memanfaatkan

gaya gravitasi dgn perbedaan massa jenis tetapi juga karena perputaran gaya sentrifugal shg

membuat campuran lebih cepat memisah. Biasanya aplikasinya yg diendapkan adalah bahan yg

ingin dimurnikan sedangkan yg dibuat overflow adalah kotoran (impurities). Jadi kerja

berlawanan dgn Clarifier.

Centrifuge System

Decanter Tank

Terdapat 3 phase yaitu light phase, heavy phase dan solid, dalam pemisahannya sama

dengan prinsip pemisahan diatas yaitu perbedaan massa jenis tapi disini dihasilkan 3 phase dan zat

yg diinginkan adalah light phase yg dibuat overflow.

Clarifier System

Kolom Distilasi / Distillator

Pemisahan cair – uap - cair antara 2 komponen / lebih berdasarkan perbedaan titik didih

dan rentang titik didih antara bahan tsb agak jauh, karena jika terlalu dekat titik didihnya akan

sulit utk dipisahkan dan didapatkan Distilat (fraksi yg ingin didapatkan dari campuran, letaknya di

atas pada bagian Kolom Distilat). Feed masuk melewati bagian tengah biasanya, Feed masih

mengandung banyak komponen dan ingin dipisahkan. Panas dihasilkan dari Boiler yg diletakkan

dibawah, shg uap panas mengalir dari bawah ke atas dan komponen Feed dari atas ke bawah, shg

di tengah2 pada Tray (sekat antara kolom2 di Kolom Distilasi) dan terjadi kontak antara kedua

phase. Karena terkena panas yg mendekati titik didih dari komponen maka salah satu fraksi

komponen ada yg menguap ke atas dan diatas ada Kondensor utk mengembunkan dari uap

menjadi liquid, liquid inilah yg kita sebut sbg Distilat. Utk pemurnian yg tinggi maka pada Kolom

Distilatditambah aliran Recycle yg dikembalikan lagi ke Kolom Distilasi utk dimurnikan lagi.

Fraksi lain yg belum mencapai titik didih akan jatuh ke bawah dan ditampung di Kolom

Bottom (disebut sbg residu / fraksi yg tidak diinginkan), karena fraksi yg jatuh ini kemungkinan

masih mengandung fraksi yg diinginkan, maka pada Kolom Bottom ditambah Recycle yg

dihubungkan dg Reboiler utk ikut pemanasan lagi. Kejadian ini terus menerus berjalan

selama Feed terus di injeksikan.

Kolom Distilasi

Kolom Ekstraksi / Exstractor Column

Pemisahan cair – cair yg penerapan utk 2 komponen / lebih, dimana jika 2 komponen,

komponen tsb sangat dekat titik didihnya dan tidak bisa dipisahkan dgn distilasi. Prinsip kerjanya

yaitu misalnya ada komponen A dan B, kita ingin mendapatkan A dan membuang B, maka perlu

ditambahkan komponen C yg mana sifatnya dapat mengikat dan dapat bereaksi dgn komponen B

shg komponen A terlepas sendiri dan dapat dipisahkan.

Sistem Ekstraksi

Kolom Absorber / Absorber Column

Pemisahan gas – liquid dgn cara pengkontakkan antara kedua phase. Prinsip kerjanya

adalah gas di injeksikan dari bawah menuju ke atas dan liquid dari atas ke bawah, ditengah kolom

aliran dibuat diagonal shg terjadi kontak lebih lama antara kedua phase, liquid akan mengikat

salah satu komponen yg dinginkan dari komponen gas dan dibawa ke kolom bawah

sbg Ekstrak (liquid + zat yg diinginkan dari gas) sedangkan komponen yg tidak diinginkan yg

terdapat pada gas akan terus keatas dan ditampung sbg Raffinat (liquid + zat yg tdk diinginkan

dari gas).

Kolom Absorber

Kolom Stripper / Stripper Column

Pemisahan liquid – gas, prinsip sama dgn Kolom Absorber  tetapi disini pengikatan adalah

kebalikannya dimana sbg Ekstrak (gas + zat yg diinginkan dari liquid) dan Raffinat (gas + zat yg

tdk diinginkan dari liquid). Penggambaran kolom sama dengan Kolom Absorber.

Heat Exchanger (HE)

Di industri-industri kimia banyak memanfaatkan heat exchanger utk pertukaran panas, dan yg sering digunakan adalah 2 tipe dibawah ini :

1. STHE (Shell and Tube Heat Exchanger)adalah penukar panas yang terdiri dari bagian luar (shell) dan bagian dalam (tube)Karakteristik : Luas perpindahan panas > 120 ft2

Utk kapasitas aliran besar

Perawatan mudah

Efisien tempat

Dapat digunakan utk range suhu yg besar (-100 C sd 600 C)

Dapat digunakan utk tekanan besar, (shell 300 bar dan tube 1400 bar)

STHE

2. DPHE (Double Pipe Heat Exchanger)adalah alat penukar panas yg terdiri dari 2 pipa (annulus = luar dan inner pipe = dalam)Karakteristik : Digunakan utk kapasitas aliran kecil

Luas perpindahan panas < 120 ft2 

Boros tempat

Sulit pembersihan

DPHE

Istilah-istilah yg sering muncul pada perancangan heat exchanger (HE) :

Fouling factor (Rd), tingkat kekotoran dari HE, digunakan utk menghitung efisiensi alat dari tahun ke tahun and pada STHE utk pembersihan tube per satu-satu shg alat tetap bisa bekerja. Rd > Rd ketetapan maka over desaindan Rd < Rd ketetapan maka under desain

Baffle, penghalang aliran pada DPHE shg aliran dari pipa luar lebih lama kontak dengan aliran bagian dalam

Uc, tahanan panas dalam keadaan bersih

Ud, tahanan panas dalam keadaan kotor

Pressure Drop (ΔP), penurunan tekanan karena aliran fluida. Utk liquid max 10 psi dan gas 2 psi

Co-Current, aliran antar fluida searah

Counter-Current, aliran antar fluida berlawanan arah

Alasan fluida ditempatkan pada pipa bagian dalam adalah

Fluida yg mudah menguap dan mahal harganya

Fluida panas, karena kalau diletakkan di bagian dalam lebih rendah heat loss-nya

Fluida dg laju alir yg besar, karena kalau didalam alat tdk goyang

Pada STHE, fluida mudah mengendap, jadi kalau diletakkan di tube akan mudah pembersihannya

Macam - Macam Pompa (Pump)

Pompa diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :1. Dinamik, terbagi menjadi 3 yaitu :

Sentrifugal

Aksial / propeller

Pengaruh khusus, terbagi menjadi 4 yaitu (jet / eductor, gas lift, hidraulic ram, electromagnetic)

2. Perpindahan Positif (Positive Displacement), terbagi menjadi 2 yaitu :

Rotary, terbagi menjadi 4 yaitu : (gear dalam, gear luar, screw, vane pump)

Piston (Reciprocating)

Akan saya jabarkan secara sedehana sebagai berikut :1. Dinamik, prinsip kerja mengubah kecepatan fluida tinggi menjadi tekanan sehingga

terjadi dorongan aliran

Klasifikasinya : Efisiensi rendah dibanding tipe positive displacement

Kecepatan dan debit fluida tinggi

Biaya instalasi dan perawatan murah

Pompa dinamik terbagi menjadi 3 yaitu :a) Sentrifugal, prinsip kerja mengalirkan fluida dengan kecepatan tinggi oleh baling-

baling dan dikonversikan menjadi tekanan oleh casing dg menurunkan kecepatan.

Klasifikasinya : Aliran yg halus di dalam pompa

Tekanan discharge (keluaran) seragam

Kecepatan tinggi

Biaya rendah

Pompa paling umum digunakan, salah satu contohnya pompa air di rumah-rumah

Utk fluida dg viskositas < 0,2 Pa s (encer)

Centrifugal Pump

b) Aksial / Propeller, prinsip kerjanya fluida digerakkan oleh propeller yg berputar dg kecepatan tinggi dan diubah menjadi tekanan

Klasifikasinya : Head rendah dg kecepatan aliran besar

Biasanya utk pengairan

Axial Pump

c) Pengaruh Khusus (Special Effect), terbagi menjadi 4 yaitu :

# Jet / Eductor (Injector), prisip kerjanya menggunakan nozzle yg bekerja sesuai efek venturi shg bisa mengkonversi energi tekanan fluida menjadi energi gerak dan sisi suction (hisap) bertekanan rendah dan fluida mengalir.

Jet / Eductor (Injector) Pump

# Gas Lift, prinsip kerjanya menginjeksikan gas tertentu shg berat fluida turun dan reservoir dpt mengangkat fluida ke permukaan kolom.

Gas Lift

# Hidraulic Ram, prinsip kerjanya menggunakan energi kinetik dari cairan dan energi tsb diubah menjadi energi tekan dg pemukulan yg tiba-tiba.

Hidraulic Ram Pump

# Electromagnetic, prinsip kerjanya menggerakkan fluida dengan gaya elektromagnetik yg disebabkan medan magnetik yg dialirkan. Penggunaan terbatas pada logam.

Electromagnetic Pump

2. Perpindahan Positif / Positive Displacement, prinsip kerjanya memberikan gaya tertentu pada volume fluida, sehingga terjadi pengecilan ruang volume fluida shg tekanan naik dan terjadi dorongan.Klasifikasinya :

Perpindahan fluida stabil

Bisa digunakan utk head tinggi

Kapasitas rendah

Memberikan gaya per berat yg besar

     Pompa perpindahan positif terbagi menjadi 2 yaitu : Pompa Rotary, prinsip kerja menggerakkan fluida dg berputarnya rotor di dalam

casing (rumah pompa), dengan bergeraknya rotor terjadi perubahan volume antara suction dan discharge shg fluida bisa terdorong keluar

Klasifikasinya :Cocok utk fluida kental

Efisiensi tinggi

Kecepatan rendah dan stabil

Aliran fluida lancar

Pompa rotary dibagi menjadi 4 yaitu :# Roda Gigi Luar, prinsip kerjanya saat antar roda gigi bertemu terjadi penghisapan

fluida kemudian berputar dan diakhir saat roda gigi akan pisah fluida terlempar keluar.

Roda Gigi Luar

# Roda Gigi Dalam, prinsip kerjanya roda gigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas, jadi roda gigi dalam yg melakukan penghisapan fluida. 

Roda Gigi Dalam

# Pompa Ulir / Skrup (Screw), prinsip kerjanya jika jumlah skrup 1 maka skrup spiral berputar sedangkan jika jumlah skrup 2, 3 keatas maka skrup saling berputar dan salah satu ada yg diam.

Screw Pump

# Vane Pump, prinsip kerjanya baling-baling menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2 baling-baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa. 

Pompa Piston (Reciprocating), prinsip kerjanya gerakan piston naik turun, saat piston turun berarti volume silinder besar, tekanan turun maka fluida masuk kemudian saat piston naik berarti volume silinder mengecil dan tekanan naik maka fluida terdorong keluar

Klasifikasinya :Utk memompa endapan dan lumpur

Tekanan tinggi shg bisa digunakan utk head tinggi

Kapasitas rendah

Aliran tdk kontinyu

Reciprocating Pump

Macam - Macam Reaktor (Reactor)

Reaktor terbagi menjadi 2 yaitu :1. Reaktor kimia, tidak ada perubahan massa selama reaksi dan hanya berubah dari satu

bahan ke bahan lain.

2. Reaktor nuklir, ada perubahan massa yang berubah jadi energi yang sangat besar.

Reaktor kimia berdasarkan prosesnya ada 3 yaitu :1. Reaktor Batch, tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan

dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Contoh : fermentasi pembuatan alkohol.

Batch Reactor

Umumnya digunakan :  Fase cair

Skala proses yang kecil

Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan

Memproduksi produk yang mahal

Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu

Jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan

Proses memerlukan waktu lama

Keuntungannya : Lebih murah

Lebih mudah pengoperasian dan pengontrolan (penambahan bahan per volume)

Kerugiannya : Pengendalian suhu bermasalah

Lebih banyak pekerja, karena diperlukan utk pengawasan kondisi & prosedur yg berubah terus dari awal sampai akhir

Tidak baik utk fase gas, karena rentan bocor pada masukan pengaduknya

Tidak efektif utk skala besar karena waktu yang lama (tidak produktif)

2. Reaktor Kontinyu, proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus.

Keuntungannya : Alat lebih kecil dan murah

Bahan yg diolah lebih sedikit shg resiko kerusakan bahan lebih kecil

Kondisi operasi lebih seragam

Produk seragam

Pengurangan biaya per satuan produksi, karena proses dalam kapasitas kecil2

Biaya operasi & investasi rendah

Pengendalian kondisi operasi yang mudah

Ada 2 reaktor kontinyu : Mixed Flow Reactor (MFR), reaktor tangki berpengaduk dimana umpan masuk,

diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu.

MFR

Keuntungannya : Suhu & campuran dalam reaktor sama (homogen) karena pengadukan

Pengontrolan suhu mudah sehingga kondisi operasi yang isotermal bisa terpenuhi

Kerugiannya : Untuk volume yg sama konversi lebih rendah daripada PFR 

Tidak baik utk fase gas karena rentan bocor

Plug Flow Reactor (PFR), reaktor alir pipa, dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar. Konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang pipa. Contoh petrokimia, pertamina

PFR

Umumnya digunakan : Fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi

Keuntungannya : Konversi yg cukup tinggi dibanding MFR

Waktu yg relatif lebih singkat

Kerugiannya : Perawatan yang mahal

Memerlukan waktu utk kondisi steady state

3. Reaktor semi-batch

Macam-macam reaktor lainnya adalah :1. Packed Bed Reactor (PBR) atau Fixed Bed Reactor

- Terdri dari satu atau lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertical

- Beroperasi adiabatis

Keuntungannya : Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR

Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi

Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi

Kerugiannya : Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam

Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi

Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen

2. Fluidized Bed Reactor (FBR)

- Reaktor dg bed terangkat oleh gas reaktan

- Fungsi utk memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reactor- Jumlah bed lebih sedikit daripada PBR

- Luas permukaan lebih besar daripada PBR- Beroperasi isotermal

Keuntungannya : Suhu konstan shg mudah dikontrol

Regenerasi bed yg mudah

Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi

Kekurangannya : Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus

bergesekan dg dinding

Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.

3. Spray Tower

Spray Tower

Alat yang digunakan utk absorbsi gas, terdiri dari tower kosong dan satu set nozzle utk menyemprotkan cairan.

4. Packed Column

Packed Column

5. Bubble Tank

Bubble Tank

6. Agitated Tank

Agitated Tank