BAB II TINJAUAN PUSTAKA PABRIK UREA

BAB II

TINJAUN PUSTAKA

2.1 Pemisahan dan Pemurnian

2.1.1 Latar Belakang

Dalam teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk

mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu

campuran senyawa kimia. Pemisahan dan Pemurnian adalah suatu

metode yang digunakan untuk memisahkan dan atau memurnikan

senyawa tunggal, kelompok senyawa dengan susunan yang berkaitan

atau suatu zat yang terdapat dalam bahan alam, hasil proses reaksi

balik dalam skala laboratorium maupun skala industri. Dalam Kimia

dan teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan

dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa

kimia. Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam

keadaan yang tidak murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada

dalam keadaan tercampur dengan senyawa lain. Untuk beberapa

keperluan seperti sintesis senyawa kimia yang memerlukan bahan

baku senyawa kimia dalam keadaan murni atau proses produksi suatu

senyawa kimia dengan kemurnian tinggi, proses pemisahan perlu

dilakukan. Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknik

kimia. Suatu contoh pentingnya proses pemisahan adalah pada proses

pengolahan minyak bumi. Minyak bumi merupakan campuran berbagai

jenis hidrokarbon. Pemanfaatan hidrokarbon-hidrokarbon penyusun

minyak bumi akan lebih berharga bila memiliki kemurnian yang tinggi.

Proses pemisahan minyak bumi menjadi komponen-komponennya

akan menghasilkan produk LPG, solar, avtur, pelumas, dan aspal

(Yuliani, 2009).

Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai

proses perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat

diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanis atau

kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung

Pra-Rancangan Pabrik Urea dari NH3 dan CO2

Kelompok 3/S. Genap/2014-2015

By Checked ApprovedHeni Ismawati Dian Anggraini Purba

Hasnul Bustamam

pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan

kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari

pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat

dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan

minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan.

Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan

berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada

fasa komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa

campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari

satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau

lebih fasa: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cairgas, gas-

gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus,

dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk

mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.

2.1.2 Metode Pemisahan

Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk

memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau skelompok

senyawa yang mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu

bahan, baik dalam skala laboratorium maupun skala industri. Metode

pemisahan bertujuan untuk mendapatkan zat murni atau beberapa zat

murni dari suatu campuran, sering disebut sebagai pemurnian dan

juga untuk mengetahui keberadaan suatu zat dalam suatu sampel

(analisis laboratorium). Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode

pemisahan dapat dibedakan menjadi dua golongan, yaitu metode

pemisahan sederhana dan metode pemisahan kompleks.

Berdasarkan tahap proses pemisah, metode pemisah dapat

dibedakan menjadi dua golongan yaitu metode pemisah sederhana

dan metode pemisahan kompleks.

1. Pemisahan dengan proses sederhana

Pemisahan ini hanya dengan cara tunggal, misalnya cairan yang

tidak tercampur diambil dengan pipet atau corong pisah destilasi,

sentrifugasi, filtrasi dan lain-lain.




Hasnul Bustamam

2. Pemisahan dengan proses kompleks

Proses yang kompleks ini biasanya memerlukan pembentukan fase

yang kedua yaitu dengan menambah cairan, padatan atau gas.

Proses ini juga memerlukan pengaturan dengan proses mekanis

ataupun reaksi kimia untuk menghasilkan pemisahan yang efektif.

Keadaan zat yang diinginkan dan dalam keadaan campuran

harus diperhatiakn untuk menghindari kesalahan pemilihan metode

pemisahan yang akan menimbulkan kerusakan hasil atau melainkan

tidak berhasil. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan antara lain :

1. Keadaan zat yang diinginkan terhadap campuran, apakah zat ada di

dalam sel makhluk hidup, apakah bahan terikat secara kimia, dan

sebagainya.

2. Kadar zat yang diinginkan terhadap campurannya, apakah

kadarnya kecil atau besar.

3. Sifat khusus dari zat yang diinginkan dan campurannya, misalnya

zat tidak tahan panas, mudah menguap, kelarutan terhadap pelarut

tertentu, titik didih, dan sebagainya.

4. Standar kemurnian yang diinginkan. Kemurnian 100% memerlukan

tahap yang berbeda dengan 96%.

5. Zat pencemar dan campurannya yang mengotori beserta sifatnya.

6. Nilai guna zat yang diinginkan, harga, dan biaya proses pemisahan.

2.1.3 Dasar-Dasar Metode Pemisahan

Suatu zat dapat dipisahkan dari campurannya karena

mempunyai perbedaan sifat. Hal ini dinamakan dasr pemisahan.

Beberapa dasar pemisahan campuran antara lain sebagai berikut :

1. Ukuran partikel, bila ukuran partikel zat yang diinginkan berbeda

dengan zat yang tidak diinginkan (zat pencmpur) dapat dipisahkan

dengan metode filtrasi (penyaringan). jika partikel zat hasil lebih

kecil daripada zat pencampurnya, maka dapat dipilih penyring atau

media berpori yang sesuai dengan ukuran partikel zat yang

diinginkan. Partikel zat hasil akan melewati penyaring dan zat

pencampurnya akan terhalang.




Hasnul Bustamam

2. Titik didih, bila antara zat hasil dan zat pencampur memiliki titik

didih yang jauh berbeda dapat dipishkan dengan metode destilasi.

Apabila titik didih zat hasil lebih rendah daripada zat pencampur,

maka bahan dipanaskan antara suhu didih zat hasil dan di bawah

suhu didih zat pencampur. Zat hasil akan lebih cepat menguap,

sedangkan zat pencampur tetap dalam keadaan cair dan sedikit

menguap ketika titik didihnya terlewati. Proses pemisahan dengan

dasar perbedaan titik didih ini bila dilakukan dengan kontrol suhu

yang ketat akan dapat memisahkan suatu zat dari campuranya

dengan baik, karena suhu selalu dikontrol untuk tidak melewati titik

didih campuran.

3. Kelarutan, suatu zat selalu memiliki spesifikasi kelarutan yang

berbeda, artinya suatu zat selalu memiliki spesifikasi kelarutan

yang berbeda, artinya suatu zat mungkin larut dalam pelarut A

tetapi tidak larut dalam pelarut B, atau sebaliknya. Secara umum

pelarut dibagi menjadi dua, yaitu pelarut polar, misalnya air, dan

pelarut nonpolar (disebut juga pelarut organik) seperti alkohol,

aseton, methanol, petrolium eter, kloroform, dan eter. Dengan

melihat kelarutan suatu zat yang berbeda dengan zat-zat lain

dalam campurannya, maka kita dapat memisahkan zat yang

diinginkan tersebut dengan menggunakan pelarut tertentu.

4. Pengendapan, suatu zat akan memiliki kecepatan mengendap yang

berbeda dalam suatu campuran atau larutan tertentu. Zat-zat

dengan berat jenis yng lebih besar daripada pelarutnya akan segera

mengendap. Jika dalam suatu campuran mengandung satu atau

beberapa zat dengan kecepatan pengendapan yang berbeda dan

kita hanya menginginkan salah satu zat, maka dapat dipisahkan

dengan metode sedimentsi tau sentrifugsi. Namun jika dalm

campuran mengandung lebih dari satu zat yang akan kita inginkan,

maka digunakan metode presipitasi. Metode presipitasi biasanya

dikombinasi dengan metode filtrasi.




Hasnul Bustamam

5. Difusi, dua macm zat berwujud cair atau gas bila dicampur dapat

berdifusi (bergerak mengalir dan bercampur) satu sama lain. Gerak

partikel dapat dipengaruhi oleh muatan listrik. Listrik yang diatur

sedemikian rupa (baik besarnya tegangan maupun kuat arusnya)

akan menarik partikel zat hasil ke arah tertentu sehingga diperoleh

zat yang murni. Metode pemisahan zat dengan menggunakan

bantuan arus listrik disebut elektrodialisis. Selain itu kita mengenal

juga istilah elektroforesis, yaitu pemisahan zat berdasarkan

banyaknya nukleotida (satuan penyusun DNA) dapat dilakukan

dengan elektroforesis menggunakan suatu media agar yang disebut

gel agarosa.

6. Adsorbsi, merupakan penarikan suatu zat oleh bahan pengadsorbsi

secara kuat sehingga menempel pada permukaan dari bahan

pengadsorbsi. Penggunaan metode ini diterapkan pada pemurnian

air dan kotoran renik atau organisme.

2.1.4 Jenis-Jenis Metode Pemisahan

2.1.4.1 Filtrasi

Filtrasi atau penyaringan merupakan metode pemisahan untuk

memisahkan zat padat dari cairannya dengan menggunakan alat

berpori (penyaring). Dasar pemisahan metode ini adalah perbedaan

ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Penyaring akan

menahan zat padat yang mempunyai ukuran partikel lebih besar dari

pori saringan dan meneruskan pelarut. Proses filtrasi yang dilakukan

adalah bahan harus dibuat dalam bentuk larutan atau berwujud cair

kemudian disaring. Hasil penyaringan disebut filtrat sedangkan sisa

yang tertinggal dipenyaring disebut residu. (ampas). Metode ini

dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan

air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan

pirogen (pengotor) pada air suntik injeksi dan obat-obat injeksi, dan

membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula. Penyaringan di

laboratorium dapat menggunakan kertas saring dan penyaring




Hasnul Bustamam

buchner. Penyaring buchner adalah penyaring yang terbuat dari bahan

kaca yang kuat dilengkapi dengan alat penghisap (Yuliani, 2009)

Gambar 2.1 Filtrasi

2.1.4.2 Destilasi

Destilasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh

suatu bahan yang berwujud cair yang terkotori oleh zat padat atau

bahan lain yang mempunyai titik didih yang berbeda. Dasar pemisahan

adalah titik didih yang berbeda. Bahan yang dipisahkan dengan

metode ini adalah bentuk larutan atau cair, tahan terhadap

pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. Proses

pemisahan yang dilakukan adalah bahan campuran dipanaskan pada

suhu diantara titik didih bahan yang diinginkan. Pelarut bahan yang

diinginkan akan menguap, uap dilewatkan pada tabung pengembun

(kondensor). Uap yang mencair ditampung dalam wadah. Bahan hasil

pada proses ini disebut destilat, sedangkan sisanya disebut residu.

Contoh destilasi adalah proses penyulingan minyak bumi, pembuatan

minyak kayu putih, dan memurnikan air minum.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.2 Destilasi

Secara sederhana, proses destilasi dapat dijelaskan melalui

gambar diatas. Suatu campuran yang berupa cairan (15) dimasukkan

kedalam labu (2) yang dipanaskan melalui penangas (14) dengan

heater (13). Suhu pemanas dapat diatur dengan mengamat

thermometer (4). Pada saat dipanskan, sedikit demi sedikit campuran

akan menguap. Uap kemudian naik melalui pipa (3) dan mengalir

menuju pendingin/condenser (5). Pendingin uap adalah dengan cara

mengalirkan air melalui dinding pendingin. Setelah melalui pendingin,

uap akan mengembun membentuk cairan kembali melaju ke adaptor

(10) dan menetes ke labu destilat (8) (Suparni, 2009).

2.1.4.3 Ekstraksi

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari

suatu padatan atau cairan dengan bantuan pelarut. Ekstraksi juga

merupakan proses pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu

campuran homogen menggunakan pelarut cair (solven) sebagai

separating agen. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang

berbeda dari komponen-komponen dalam campuran. Contoh




Hasnul Bustamam

ekstraksi : pelarutan komponenkomponen kopi dengan menggunakan

air panas dari biji kopi yang telah dibakar atau digiling.

Pemisahan zat-zat terlarut antara dua cairan yang tidak saling

mencampur antara lain menggunakan alat corong pisah. Ada suatu

jenis pemisahan lainnya dimana pada satu fase dapat berulang-ulang

dikontakkan dengan fase yang lain, misalnya ekstraksi berulang-ulang

suatu larutan dalam pelarut air dan pelarut organik, dalam hal ini

digunakan suatu alat yaitu ekstraktor sokshlet. Metode sokshlet

merupakan metode ekstraksi dari padatan dengan solvent (pelarut)

cair secara kontinu. (Indra, 2012)

Pada ekstraksi tidak terjadi pemisahan segera dari bahan-bahan

yang akan diperoleh (ekstrak), melainkan mula-mula hanya terjadi

pengumpulan ekstrak dalam pelarut.

Ekstraksi akan lebih menguntungkan jika dilaksanakan dalam

jumlah tahap yang banyak. Setiap tahap menggunakan pelarut yang

sedikit. Kerugiannya adalah konsentrasi larutan ekstrak makin lama

makin rendah, dan jumlah total pelarut yang dibutuhkan menjadi

besar, sehingga untuk mendapatkan pelarut kembali biayanya menjadi

mahal.

Semakin kecil partikel dari bahan ekstraksi, semakin pendek

jalan yang harus ditempuh pada perpindahan massa dengan cara

difusi, sehingga semakin rendah tahanannya. Pada ekstraksi bahan

padat, tahanan semakin besar jika kapiler-kapiler bahan padat semakin

halus dan jika ekstrak semakin terbungkus di dalam sel (misalnya pada

bahan-bahan alami). Ekstraksi dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Ekstraksi padat-cair Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa

komponen yang dapat larut dipisahkan dari bahan padat dengan

bantuan pelarut. Pada ekstraksi, yaitu ketika bahan ekstraksi

dicampur dengan pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler

dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Larutan ekstrak

dengan konsentrasi yang tinggi terbentuk di bagian dalam bahan

ekstraksi. Dengan cara difusi akan terjadi kesetimbangan




Hasnul Bustamam

konsentrasi antara larutan tersebut dengan larutan di luar bahan

padat. Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk mencapai unjuk

kerja ekstraksi atau kecepatan ekstraksi yang tinggi pada ekstraksi

padat-cair, yaitu: a. Karena perpindahan massa berlangsung pada

bidang kontak antara fase padat dan fase cair, maka bahan itu

perlu sekali memiliki permukaan yang seluas mungkin. b.

Kecepatan alir pelarut sedapat mungkin besar dibandingkan

dengan laju alir bahan ekstraksi. c. Suhu yang lebih tinggi

(viskositas pelarut lebih rendah, kelarutan ekstrak lebih besar) pada

umumnya menguntungkan unjuk kerja ekstraksi.

2. Ekstraksi cair-cair Pada ekstraksi cair-cair, satu komponen bahan

atau lebih dari suatu campuran dipisahkan dengan bantuan pelarut.

Ekstraksi cair-cair terutama digunakan, bila pemisahan campuran

dengan cara destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena

pembentukan azeotrop atau karena kepekaannya terhadap panas)

atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair

selalu terdiri dari sedikitnya dua tahap, yaitu pencampuran secara

intensif bahan ekstraksi dengan pelarut dan pemisahan kedua fase

cair itu sesempurna mungkin. Pada makalah ini akan dijelaskan

lebih lanjut mengenai ekstraksi cair-cair.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.3 Ekstraksi

2.1.4.4 Adsorbsi

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada

permukaan zat lain. Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat),

sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Kecuali zat padat,

adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara :

zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas

dan zat cair.Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan

substansi terlarut yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau

zat penyerap. Adsorpsi adalah masuknya bahan yang mengumpul

dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul bersamaan dengan

suatu proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi

maupun absorpsi sebagai sorpsi terjadi pada tanah liat maupun

padatan lainnya, namun unit operasinya dikenal sebagai adsorpsi.

Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat

atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada




Hasnul Bustamam

gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan

zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda

dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam

adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada

permukaan (Sukardjo, 2002:190).

Gambar 2.5 Adsorbsi

2.1.4.5 Kromatografi

Kromatografi adalah cara pemisahan berdasarkan perbedaan

kecepatan perambatan pelarut pada suatu lapisan zat tertentu. Dasar

pemisahan metode ini adalah kelarutan dalam pelarut tertentu, daya

absorbsi oleh bahan penyerap, dan volatilitas (daya penguapan).

Contoh proses kromatografi sederhana adalah kromatografi kertas

untuk memisahkan tinta (Yuliani, 2009)




Hasnul Bustamam

Gambar 2.6 Kromatografi kolom

2.1.5 Unit Pemisahan Dan Pemurnian

2.1.5.1 Knock Out Drum

Knock Out Drum yang juga dikenal sebagai Compressor Suction

Drum merupakan suatu separator yang berfungsi memisahkan

campuran gas CO2 dan NH3 dengan larutan campuran ammonium

karbamat, air, dan urea.

Pada industri kimia terdapat dua jenis knock out drum yang sering

digunakan diantaranya :

1. Vertical Knock Out Drum

Vertical Knock Out Drum adalah jenis separator yang diletak kan

berdiri (vertical). Prinsip dasar pemisahan nya adalah dengan

sistem buka tutup nozzle sehingga cairan yang membawa gas

akan menembak ke dinding Knock Out Drum sehingga gas yang

memiliki berat jenis lebih ringan akan naik ke atas dan larutan

akan jatuh ke bawah dengan sistem gravitasi.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.7Vertical Knock Out Drum (Sulzer, 2014)

2. Horizontal Knock Out Drum

Horizontal Knock Out Drum adalah jenis knock out dengan drum

horizontal. Prinsip kerja horizontal knock out drum sama dengan

prinsip kerja vertical knock out drum, hanya saja yang

memebedakan antara keduanya adalah posisi letak drumnya.

Vertical knock out memiliki drum pemisahan diletakkan berdiri

(vertical) sedangkan pada knock out drum jenis ini drum pemisah

diletakkan horizontal.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.8 Horizontal Knock Out Drum (Sulzer, 2014)

2.1.5.1.1 Mekanisme Kerja Knock Out Drum

Mekanisme kerja knock out drum adalah dengan menembak kan

larutan yang berasal dari reaktor masih mengandung sejumlah gas CO2

dan NH3, gas-gas ini dipisahkan di knock out drum dengan menembak

kan larutan tersebut melalui nozzle sehingga larutan dan gas akan

terpisah berdasarkan gaya gravitasi, adanya berat jenis antara gas dan

cairan menyebabkan cairan jatuh ke bawah dan gas akan naik ke

bagian atasknock out drum.

2.1.5.1.2 Kelebihan dan Kekurangan

Adapun beberapa kelebihan vertical knock out drum dan

horizontal knock out drum dalam suherman (2009) adalah seperti

dibawah ini.

Kelebihan vertical knock out drum antara lain:

1. Plot area yang dibutuhkan lebih kecil dari pada tipe horizontal

2. Penghilangan padatan lebih mudah

3. Efisiensi penghilangan cairan tidak dipengaruhi oleh ketinggian

cairan, karena luas vessel cukup untuk membuat aliran uap

tetap konstan.

4. Umumnya volume vessel lebih kecil.




Hasnul Bustamam

Kelebihan horizontal knock out drum antara lain:

1. Lebih mudah untuk mengakomodasi inlet dalam jumlah besar

2. Head yang di perlukan lebih kecil

3. Laju turunnya cairan lebih rendah sehingga meningkatkan de-

gassing dan pemecahan buih

2.1.5.2 Evaporator

Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah

sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari

bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar,

untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari

cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar

panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu

menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu

dimasukkan ke dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau

ke peralatan lainnya. Hasil dari evaporator (produk yang diinginkan)

biasanya dapat berupa padatan atau larutan berkonsentrasi. Larutan

yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen

volatil (mudah menguap). Evaporator biasanya digunakan dalam

industri kimia dan industri makanan. Pada industri kimia, contohnya

garam diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari proses

pemurnian) dalam evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap,

menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikan

menjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada sistem

pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh

cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan

membutuhkan energi panas). Evaporator juga digunakan untuk

memproduksi air minum, memisahkannya dari air laut atau zat

kontaminasi lain.

2.1.5.2.1 Prinsip Kerja Evaporator




Hasnul Bustamam

Evaporator adalah alat untuk mengevaporasi larutan sehingga

prinsip kerjanya merupakan prinsip kerja atau cara kerja dari evaporasi

itu sendiri. Prinsip kerjanya dengan penambahan kalor atau panas

untuk memekatkan suatu larutan yang terdiri dari zat terlarut yang

memiliki titik didih tinggi dan zat pelarut yang memiliki titik didih lebih

rendah sehingga dihasilkan larutan yang lebih pekat serta memiliki

konsentrasi yang tinggi.

1. Pemekatan larutan didasarkan pada perbedaan titik didih yang

sangat besar antara zat-zatnya.

2. Titik didih cairan murni dipengaruhi oleh tekanan.

3. Dijalankan pada suhu yang lebih rendah dari titik didih normal.

4. Titik didih cairan yang mengandung zat tidak mudah menguap

(misalnya: gula)akan tergantung tekanan dan kadar zattersebut.

5. Beda titik didih larutan dan titik didih cairan murni disebut Kenaikan

titik didih (boiling).

Proses evaporasi dengan skala komersial di dalam industri kimia

dilakukan dengan peralatan yang namanya evaporator. Ada empat

komponen dasar yang dibutuhkan dalam evaporasi yaitu : Evaporator,

kondensor , injeksi uap, dan perangkap uap.

1. Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat

exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida.

2. Injeksi uap: menginjeksikan uap ke dalam reservoir minyak untuk

mengurangi viskositas yang tinggi

3. Perangkap uap: Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan

sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh

larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang

terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari satu

komponen, dan jika uapnya berupa campuran umumnya tidak

diadakan usaha untuk memisahkan komponen-komponennya.

2.1.5.2.2 Tipe-Tipe Evaporator




Hasnul Bustamam

Tipe evaporator berdasarkan banyak proses:

1. Evaporator efek tunggal (single effect)

Yang dimaksud dengan single effect adalah bahwa produk hanya

melalui satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu

luas permukaan pindah panas.

2. Evaporator efek ganda

Di dalam proses penguapan bahan dapat digunakan dua, tiga,

empat atau lebih dalam sekali proses, inilah yang disebut dengan

evaporator efek majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk

berprinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari evaporator

sebelumnya.

Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adalah untuk

menghemat panas secara keseluruhan, hingga akhirnya dapat

mengurangi ongkos produksi. Keuntungan evaporator efek majemuk

adalah merupakan penghematan yaitu dengan menggunakan uap

yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada

alat penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut.

Apabila dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap

diperkirakan 1/n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali

dari pada yang dibutuhkan untuk alat penguapan berefek tunggal,

untuk pekerjaan yang sama

Pada evaporator efek majemuk ada 3 macam penguapan, yaitu :

a. Evaporator Pengumpan Muka (Forward-feed)

b. Evaporator Pengumpan Belakang (Backward-feed)

c. Evaporator Pengumpan Sejajar (Parallel-feed)

Tipe evaporator berdasarkan bentuknya:

1. Evaporator Sirkulasi Alami/paksa




Hasnul Bustamam

Evaporator sirkulasi alami bekerja dengan memanfaatkan sirkulasi

yang terjadi akibat perbedaan densitas yang terjadi akibat

pemanasan. Pada evaporator tabung, saat air mulai mendidih,

maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang

mengakibatkan pemisahan liquid dan uap air di bagian atas dari

tabung pemanas.Jumlah evaporasi bergantung dari perbedaan

temperatur uap dengan larutan. Sering kali pendidihan

mengakibatkan sistem kering, Untuk menghidari hal ini dapat

digunakan sirkulasi paksa, yaitu dengan manambahkan pompa

untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan

tidak terjadi.

2. Falling Film Evaporator

Evaporator ini berbentuk tabung panjang (4-8 meter) yang dilapisi

dengan jaket uap (steam jacket). Distribusi larutan yang seragam

sangat penting. Larutan masuk dan memperoleh gaya gerak karena

arah larutan yang menurun. Kecepatan gerakan larutan akan

mempengaruhi karakteristik medium pemanas yag juga mengalir

menurun. Tipe ini cocok untuk menangani larutan kental sehingga

sering digunakan untuk industri kimia, makanan, dan fermentasi.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.9 Falling Film Evaporator

3. Rising Film (Long Tube Vertical)

Evaporator Pada evaporator tipe ini, pendidihan berlangsung di

dalam tabung dengan sumber panas berasal dari luar tabung

(biasanya uap). Buih air akan timbul dan menimbulkan sirkulasi.

Gambar 2.10 Vertical long tube evaporator

4. Plate Evaporator

Mempunyai luas permukaan yang besar, Plate biasanya tidak rata

dan ditopangoleh bingkai (frame). Uap mengalir melalui ruang-

ruang di antara plate. Uap mengalir secara co-current dan counter

current terhadap larutan. Larutan dan uap masuk ke separasi yang

nantinya uap akan disalurkan ke condenser. Eveporator jenis ini

sering dipakai pada industri susu dan fermntasi karena fleksibilitas

ruangan. Tidak efektif untuk larutan kental dan padatan

5. Multi-effect Evaporator




Hasnul Bustamam

Menggunakan uap pada tahap untuk dipakai pada tahap

berikutnya. Semakin banyak tahap maka semakin rendah konsumsi

energinya. Biasanya maksimal terdiri dari tujuh tahap, bila lebih

seringkali ditemui biaya pembuatan melebihi penghematan energi.

Ada dua tipe aliran, aliran maju dimana larutan masuk dari tahap

paling panas ke yang lebih rendah, dan aliran mundur yang

merupakan kebalikan dari aliran maju. Cocok untuk menangani

produk yang sensitive terhadap panas seperti enzim dan protein.

Gambar 2.11 Multi-effect Evaporator

6. Horizontal-tabung Evaporator

Evaporator horisontal-tabung merupakan pengembangan dari panci

terbuka, di mana panci tertutup dalam, umumnya dalam silinder

vertikal. Tabung pemanas disusun dalam bundel horisontal

direndam dalam cairan di bagian bawah silinder. Sirkulasi cairan

agak miskin dalam jenis evaporator.




Hasnul Bustamam

Gambar 2.12 Horizontal-tabung Evaporator

7. Vertikal-tabung

Evaporator Dengan menggunakan tabung vertikal, bukan

horizontal, sirkulasi alami dari cairan dipanaskan dapat dibuat

untuk memberikan transfer panas yang baik.

Gambar 2.13 Evaporator Vartikel Tabung Panjang




Hasnul Bustamam

2.1.5.3 Crystallizer

Kristalisasi merupakan teknik pemisahan kimia antara bahan

padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari

suat zat terlarut(solute) dari cairan larutan ke fase kristal

padat.Pemisahan secara kristalisasi dilakukan untuk memisahkan zat

padat dari larutannya dengan jalan menguapkan pelarutnya. Zat padat

tersebut dalam keadaan lewat jenuh akan bentuk kristal. Kristal kristal

dapat terbentuk bila uap dari partikel yang sedang mengalami

sublimasi menjadi dingin. Selama proses kristalisasi, hanya partikel

murni yang akan mengkristal.

Pemisahan dengan teknik kristalisasi ini, didasari atas pelepasan

pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau

larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini

adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting

dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga

100%.

2.1.5.3.1 Mekanisme Pembentukan Kristal

1. Pembentukan Inti

Inti kristal adalah partikel-partikel kecil bahkan sangat kecil yang

dapat terbentuk secara cara memperkecil kristal-kristal yang ada

dalam alat kristalisasi atau dengan menambahkan benih kristal ke

dalam larutan lewat jenuh.

2. Pertumbuhan Kristal

Pertumbuhan kristal merupakan gabungan dari dua proses yaitu :

Transportasi molekul-molekul atau (ion-ion dari bahan yang akan di

kristalisasikan) dalam larutan kepermukaan kristal dengan cara

difusi. Proses ini berlangsung semakin cepat jika derajat lewat jenuh

dalam larutan semakin besar.




Hasnul Bustamam

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zat_terlarut&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Perpindahan_massa&action=edit&redlink=1

Penempatan molekul-molekul atau ion-ion pada kisi kristal. Semakin

luas total permukaan kristal, semakin banyak bahan yang di

tempatkan pada kisi kristal persatuan waktu.




Hasnul Bustamam

Daftar Pustaka

Yuliani, 2009. Pemisahan

Campuran.Http://alicezah.files.wordpress.com. Akses : 23 april

2015.

Sukardjo, 2002. Adsorbsi. https://kimia08.wordpress.com. Akses: 23

april 2015.

Indra, 2013. Ekstraksi cair-cair.

https://indrawibawads.files.wordpress.com. Akses: 23 april 2015.

Suparni, 2009. Ekstraksi .http://www.chem-is-try.org/ . Akses: 23 april

2015.




Hasnul Bustamam

http://www.chem-is-try.org/

https://kimia08.wordpress.com/

BAB II TINJAUAN PUSTAKA PABRIK UREA

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA PABRIK UREA