BAB I

2.2 Mechanically Agitated Vessel2.2.1 VesselVeesel adalah sebuah alat yang digunakan untuk penyimpanan fluida yang biasa ditemui diindustri kimia. Vessel berbentuk tanki silinder yang biasanya vertikal yang diisikan fluida biasanya berupa fluida cair. Beberapa model pengontakan gas atau cairan dengan kedalaman cairan melebihi diameter tangki biasanya digunakan sebuah pengaduk yang dinamakan impeller. Impeller merupakan alat yang digunakan untuk proses pengadukan. Diameter vessel yang terdapat di industri kimia biasanya satu persepuluh meter untuk unit yang kecil hingga 10 meter pada diameter vessel pada industri besar.

Vessel memiliki bentuk yang khas. Bagian dasar biasanya memiliki bentuk yang datar, lengkungan atau lancip, tergantung pada faktor bagaimana cara yang paling mudah mengeluarkan total dissolve solid.Bentuk yang biasanya digunakan ialah lengkungan karena distribusi solid lebih merata dibandingkan dengan jenis dasar yang lainnya. Apabila digunakan bentuk cone yang maka harus dipastikan bapabila pencampuran dapat dilakukan dengan sempurna dengan bantuan impeller tentunya dengan spesifikasi impeller yang berbeda yaitu dengan menurunkannya. Akan tetapi, ada konsekuensi apabila tipe cone ini digunakan, yaitu posisi impeller diperhitungkan agar tidak menyentuh bagian dasar vessel, karena apabila kondisi ini terjadi maka akan mengakibatkan kerusakan pada vessel.

Dalam beberapa kondisi, biasanya juga digunakan dua buah impeller yang diletakkan pada bagian atas vessel agar pencampuran dapat dilakukan dengan lebih sempurna. Pada pendesainan mixer atau settler untuk solvent extraction akan lebih menguntungkan secara ekonomis apabila digunakan desain berbentuk segiempat karena selain volume yang lebih besar, harganya juga relatif lebih murah dan mudah dikombinasikan dengan penggunaan settler.2.2.2 BaffleBaffle adalah sebuah alat yang digunakan untuk mencegah terjadinya terbentuknya ruang udara ketika pencampuran berlangsung. Ruang udara atau yang biasanya disebut dengan vortex sangat dihindari karena dalam pencampuran, vortex dapat meyebabkan proses pencampuran tidak maksimal karena distribusi solut dalam solvent yang tidak merata. Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak yang sama sekitar 1 - 10 dari diameter tanki.Baffle biasanya tidak terdapat pada dinding vessel karena pada dinding vessel biasanya terdapat celah untuk meletakkan baffle. Baffle biasanya tidak dipasang pada perlakuan pada fluida yang memiliki kekentalan yang tinggi. Hal ini dikarenakan pada fluida yang memiliki kekentalan yang tinggi menyebabkan akan sulit terbentuknya ruang udara atau vortex. Pemasangan baffle bisanya digunakan untuk meningkatkan turbulensi pada fluida karena dengan adanya turbulensi maka akan mempermudah dan meningkatrkan distribusi solut dalam solvent. Penggunan baffle memiliki beberapa kerugian diantaranya menggunakan energi yang lebih tinggi akan tetapi kerugian tersebut tertutup oleh beberapa keuntungan penggunaan baffle diantaranya yaitu mempercepat proses pengadukkan, selain itu bertambahnya temperatur yang menyebabkan distribusi solut didalam solvent yang lebih baik.Apabila baffle digunakan maka secara kuantitatif akan semakin banyak feed yang tercampur dan membuat energi yang digunakan semakin sedikit untuk penggerakan impeller dan baffle sehingga akan lebih menghemat energi. Oleh karena itu biasanya penggunaan baffle sangat disarankan penggunaannya dalam pencampuran fluida.2.2.3 Impeler

Impeler merupakan sebuah alat yang digunakan untuk membuat pola aliran pada fluida. Impeler inilah yang nantinya akan membangkitkan pola aliran didalam sebuah sistem fluida dan menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya kembali ke impeler.Berdasarkan dari bentuknya, impeler dibedakan menjadi 3 impeler yaitu propeller (baling-baling), dayung (padle), dan turbin (turbine). Jenis impeler memiliki karakteristik dan variasi dari sub jenis yang berbeda pula. Beberapa impeler didesain sesuai dengan kondisi dan kasus-kasus tertentu yang terkadang berbeda dengan jenis impeler yang lainnya. Akan tetapi ketiga jenis impeler diataslah yang paling sering ditemui didalam industri kimia.

Jenis-jenis impeller yang lain :

1. The disk flat blade turbine

2. The marine type propeller3. Flat blade turbine4. The curved blade turbine5. The pitched blade turbine6. The shrouded turbine

2.2.3.1 PropellerPropeller merupakan salah satu jenis dari impeler dengan aliran aksial dan memiliki karakteristik memiliki kecepatan yang sangat tinggi dan biasanya digunakan untuk menghandling campuran dengan viskositas yang rendah. Propeller dibagi menjadi dua jenis yaitu propeller besar dan propeller kecil. Propeller kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu sekitar 1.000 hingga kecepatan 1.700 rpm, sedang untuk propeller dengan ukuran yang besar biasanya memiliki kecepatan putaran yaitu pada 400 sampai 800 rpm. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu samapi dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolom zat cair yang berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeller dengan membawa ikut zat cair stagnan yang dijumpainya dalam perjalanannya itu, dan zat cair stagnan yang terbawa ikut itu mungkin lebih banyak dari yang dibawa kolom arus sebesar itu kalau berasal dari nosel stasioner. Daun-daun propeller merobekkan menyeret zat cair itu. Oleh karena arus aliran ini sangat gigih, agitator propeller sangat efektif dalam bejana besar.2.2.3.2 PaddlePengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudu, horizontal atau vertikal, dengan nilai D/T yang tinggi. Paddledigunakan pada aliran fluida laminar, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk paddle menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal sama sekali, kecuali digunakan baffle. Arus yang bergerak ke arah horizontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah. Tipe impellerini akan mendorong zat cair secara radial dan tangensial. Arus yang terjadi bergerak keluar ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawah. Paddle merupakan impelleryang paling efektif. Hal ini dapat dilihat dari pola aliran yang ditimbulkan akibat gerakan paddle ke seluruh bagian sehingga molekul yang akan dilarutkan bergerak acak dan homogenitas yang tinggi dihasilkan. Hal ini menyebabkan paddlemempunyai efisiensi yang tinggi. Impellerini digunakan untuk fluida yang berviskositas 100.000 sampai 1.000.000 cP. Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya. 2.2.3.3 TurbinTurbin Istilah turbin ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbin merupakan pengaduk dengan sudu tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis propeller. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial dan tangensial. Di sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar fluida. Salah satu jenis pengaduk turbin adalah pitched blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut konstan. Turbin biasanya efektif untuk fluida berviskositas sedang yaitu 2000 sampai 50.000 cP. Arus yang ditimbulkan bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan vortex dan arus putar yang harus diehntikan dengan menggunakan baffle. Arus yang ditimbulkan oleh gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya vortex yang sangat tidak diinginkan dalam proses mixing. Untuk mencegah terjadinya vortex ketika fluida diaduk dalam tangki silinder dengan impeller yang berada pada pusatnya maka digunakan baffle yang dipasang pada dinding vessel. 2.3 Jet MixerPenggunaan vessel ialah diperuntukkan untuk fluida atau campuran yang memiliki viskositas yang rendah. Dengan menggunakan jet nozzle yang dimasukkan dalam vessel dimana cairan dengan viskositas tinggi dialirkan kedalam jet nozzle. Dalam operasinya jet nozzle membutuhkan pompa yang digunakan untuk mengeluarkan sebagian fluida yang berasal dari vessel. Transfer momentum dari jet viskositas tinggi menuju liquid dalam vessel menyebabkan aksi pencmpuran sirkulasi dalam tanki.

2.4 In-line Static MixerIn-line static mixers ialah sebuah alat yang digunakan untuk mencampur campuran dalam jumlah atau kuantuitas yang besar. Pada pencampuran fluida yang memiliki viskositas yang tinggi, proses pencampuran biasanya dilakukan dengan metode slicing dan folding. Dengan proses ini membut campuran akan semakin m erata atau distribusi solut kedalam solvent jauh lebih baik karena proses pencampuran dilakukan berulang. Pada pencampuran fluida dalam fase liquid dan liquid maupun fluida yang berupa gas dan liquid biasanya aliran fluida berlangsung secara turbulen. 2.5 In-Line Dynamic Mixer Pada pencampuran yang dilakukan pada industri yang berjalan secara kontinyu, biasanya digunakan sebuah alat yang dinamakan In-Line Dynamic Mixers. Rangkaian alat ini terdiri dari beberapa alat yaitu sebuah rotor dimana spin adalah kecepatan tinggi di dalam sebuah casing dan umpan material dipompakan secara continue menuju unit. Di dalam casing, shear force fluida yang tinggi digunakan pada operasi pelarut.