oolleehh

Setijo BismoSetijo BismoDepartemenDepartemen TeknikTeknik KimiaKimia –– FakultasFakultas TeknikTeknik UniversitasUniversitas

IndonesiaIndonesia

20102010

IntensifikasiIntensifikasi

ProsesProses

•

Pertama kali diperkenalkan sebagai suatu konsep dan diaplikasikan dalam kegiatan perancangan pabrik ICI di Inggris oleh Profesor Colin Ramshaw pada dekade tahun 1970an sampai 1980an.

•

Dianggap sebagai suatu revolusi konsep perancangan pabrik kimia dengan beberapa metode pendekatan yang memungkinkan untuk ”minimisasi”

ukuran peralatan proses dan sistem pemroses dalam pabrik kimia yang sangat berarti, yang dirancang dengan kapasitas produksi tertentu (Reay et al, 2009; Keil, 2007).

TujuanTujuan

IntensifikasiIntensifikasi

ProsesProses

••

Intensifikasi laju transport molekulIntensifikasi laju transport molekul--molekul (bahanmolekul (bahan--bahan kimia) bahan kimia) dalam prosesdalam proses--proses kimia yang mengikutinya,proses kimia yang mengikutinya,

••

Memperbaiki teknik pengendalian dari kinetika reaksi kimia,Memperbaiki teknik pengendalian dari kinetika reaksi kimia,

••

Minimisasi produk samping dan limbah yang mungkin terjadi,Minimisasi produk samping dan limbah yang mungkin terjadi,

••

Meningkatkan efisiensi penggunaan energi,Meningkatkan efisiensi penggunaan energi,

••

MinimisasiMinimisasi

biayabiaya

kapitalkapital

dandan

pengoperasianpengoperasian

pabrikpabrik,,

••

Minimisasi penggunaan ruangan gudang yang terlalu luas,Minimisasi penggunaan ruangan gudang yang terlalu luas,

••

Peningkatan keamanan pengoperasian dan perawatan pabrik,Peningkatan keamanan pengoperasian dan perawatan pabrik,

••

Memperbaiki waktu tanggap, jika terjadi keadaan darurat/bahaya.Memperbaiki waktu tanggap, jika terjadi keadaan darurat/bahaya.

IntensifikasiIntensifikasi

ProsesProses: : KonsepKonsep

dandan

PerangkatPerangkat

INTENSIFIKASI PROSES

METODE (PIRANTI LUNAK)

PERALATAN (PIRANTI KERAS)

REAKTOR KIMIA

- Spinning-disk reactor - Static mixer reactor - Monolithic reactor - Microreactor - Membrane reactor - Ultrasonic reactor - Plasma reactor

PERALATAN OPERASI

NON-REAKSI

- Static mixer - Compact heat exchanger- Rotating packed bed - Centrifugal absorber

SEPARASI HIBRIDA

SUMBER ENERGI ALTERNATIF

METODE LAIN

- Reverse-flow reactors - Heat-integrated reactor - Reactive separations - Reactive comminution - Reactive extrusion - Fuel cells - Chromatographic reactor

- Reverse-flow reactors - Heat-integrated reactor - Reactive separations

- Medan centrifugal - Energi ultrasonik - Energi matahari - Gelombang mikro - Medan magnet dan liastrik - Teknologi plasma

- Fluida superkritis - Operasi reaktor dinamik

(periodik) - Sintesis proses

REAKTOR MULTIFUNGSI

TeknologiTeknologi

PlasmaPlasma

•

Jenis materi keempat berbentuk lebih menyerupai gas yang berada dalam keadaan terionisasi dan memiliki waktu keberadaan (lifetime) yang relatif singkat,

•

Partikel neutron, ion positif, ion negatif dan elektron yang sangat terpengaruh oleh medan elektromagnetik,

•

Atom atau molekul yang kehilangan elektron karena beberapa elektron di orbit terluarnya telah terpisah dari atom (molekul) asalnya,

•

Proses penyisihan elektron dari atom dan atau molekul kimia membutuhkan suatu tingkat energi tertentu, baik dalam bentuk panas, listrik ataupun cahaya.

KlasifikasiKlasifikasi

TeknologiTeknologi

PlasmaPlasma

1.

Plasma Termal, yaitu jenis plasma yang memiliki suhu partikel gas setara atau hampir sama dengan suhu elektronnya (Tgas ≈

Telektron). Dalam hal ini, suhu elektron dan partikel gas berada

dalam keadaan kesetimbangan (quasi-equilibrium) akibat adanya pemanasan Joule (Joule heating). Contohnya

adalah

plasma matahari.

2.

Plasma Non-Termal

(NTP), adalah plasma dengan suhu gas yang lebih rendah daru suhu elektronnya (Tgas < Telektron). Suhu elektron dapat mencapai harga sekitar 1 eV (elektron-Volt) atau sekitar 10.000 K bahkan lebih tinggi lagi, sedangkan suhu partikel gas berada di sekitar suhu ambien. Contohnya adalah Aurora Borealis dan Aurora Australis.

AplikasiAplikasi

TeknologiTeknologi

PlasmaPlasma

1.

Sebagai pemerkuat eksitasi sekaligus prekursor dalam sistem produksi material adi dengan teknik PECVD,

2.

Prekursor energi dalam sistem pengolahan limbah padat menjadi bahan bakar gas, yang sangat potensial untuk menggantikan alat insinerator,

3.

Aplikasi plasma non-termal (NTP) untuk proses konversi gas buang kendaraan bermotor (NOx dan SOx) menjadi bahan kimia lain yang tidak berbahaya,

4.

Aplikasi NTP untuk proses konversi gas-gas rumah kaca (CO2

dan CH4

) dan uap air (kukus) menjadi hidrokarbon dengan rantai C lebih panjang.

TeknologiTeknologi

OzonOzon

dandan

AplikasinyaAplikasinya

Penggunaan molekul ozon (O3) dalam proses-proses kimia oksidatif dalam reaktor kontak, yaitu reaktor kimia fasa gas-cair,

Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui proses pemaparan sinar ultraviolet (sinar UV), khususnya dengan panjang gelombang 242 nm,

Sebagai bahan disinfektan dalam proses sterilisasi air (minum), teknologi ozon dikenal paling unggul, selektif dan sangat efektif,

Selain digunakan sebagai molekul disinfektan air minum, Teknologi Ozon juga diaplikasikan untuk: pengolahan air limbah pabrik, remediasi dan meningkatkan kualitas air danau, sungai, dan tambak (udang) yang tercemar oleh berbagai macam zat renik (mikroorganisme) pathogen,

Molekul ozon juga dapat digunakan untuk menghilangkan bau tidak sedap di ruangan-ruangan (pabrik, rumah, kantor, dan mobil),

Teknologi ozon juga dapat digunakan untuk proses-proses penyisihan zat organik dan mineral yang berlebihan serta beracun dalam sistem perairan.

SistemSistem

IndustriIndustri

ProsesProses

KimiaKimia

Reaktor kimia, sebagai wahana konversi bahan baku menjadi produk yang diinginkan, merupakan ”jantung” dari sistem proses kimia,

Proses lain yang mengikuti (atau pun mendahului) sistem reaksi kimia adalah Separasi (pemisahan).

Bahan-bahan

Baku Proses

Pemisahan (Separasi)

Proses Pemisahan (Separasi)

Proses Kimiawi (Konversi)

Produk Utama

Produk Samping

Limbah Limbah

KondisiKondisi

OperasiOperasi, , KatalisKatalis

dandan

ProduksiProduksi

LimbahLimbah

Pemilihan kondisi operasi dan jenis katalis (dan sistem aksesori produksi kimia lainnya) sangat berpengaruh pada kualitas perolehan produk yang diinginkan,

Efisiensi perpindahan massa dan panas juga semakin ditingkatkan dan diperbaiki sebagai suatu sistem pemroses utama dalam industri proses kimia,

Secara sistematis dapat berdampak dalam produksi limbah proses (gas dan atau cair) yang membahayakan kualitas hidup manusia dan lingkungannya .

FaktaFakta

tentangtentang

KondisiKondisi

KitaKita

Kita di Indonesia, masih jauh dari Industri Kimia yang berkinerja tinggi,

Kita bahkan masih belum banyak memiliki Industri Kimia yang berwawasan lingkungan sekaligus yang bertanggung-jawab terhadap kualitas hidup manusia!

Bahkan, berbagai teknologi yang kita miliki saat ini khususnya di Industri Proses, merupakan teknologi yang sudah ketinggalan 10 – 20 tahun atau bahkan lebih !

Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (1)Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (1)

Hal utama yang diperlukan dari seorang ilmuwan peneliti Teknik Kimia adalah kejelian, intuisi dan imajinasi yang baik dalam implementasi sistem produksi, minimisasi limbah (pengendalian pencemaran), yang diikuti dengan aplikasi metode-metode baru (hibrida) dalam penanggulangan masalah yang ada.

Konsep Sistem Reaktor Plasma Membran Katalitik, hasil ”Intensifikasi Proses”

Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (2)Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (2)

Konsep Reaktor Monolith dengan Eksitasi Reaktan Gas: konsep sistem reaktor untuk mengoptimalkan kebutuhan panas yang tepat dengan waktu implementasi sekejap (instantaneous) dalam suatu proses konversi kimiawi diyakini dapat menghasilkan produk dengan konversi perolehan dan selektivitas yang tinggi sedemikian sehingga pembentukan limbah atau pun produk-produk samping dapat diminimisasi.

Konsep Sistem Reaktor Monolith dengan Eksitasi Reaktan Gas

Teknologi Ozon untuk Teknologi Pengolahan Air

DIMENSI RANCANGAN PROTOTIPE OZONATOR (mm) :

Generasi I (OG/G1/VII/96)

Generasi II (OG/G2/IX/97)

∅AA : 80,0 ∅BB : 43,0 ∅CC : 21,5 H : 450,0 h : 380,0

∅AA : 50,0 ∅BB : 22,0 ∅CC : 12,5 H : 350,0 h : 250,0

Isolator : Gelas DURAN 3 mm Konduktor : Cu-SS314/306 Elektroda : SS/CS/Ag/Ni/Mn

O2

O3

Dielektrik

Dielektrik

10 – 25 kV

dielektrik bergerak

corona discharge

O2

O2

O3

O3

corona discharge

Elektroda dalam~

dielektrik bergerak

15 – 25 kV AC

Elektroda Dalam

Elektroda Basah

A A

B B

C C

H

h

Prototipe Ozonator (1996 ~ ) untuk Pengolahan Air Limbah

Air Air MinumMinum

SehatSehat

((Water Water FontainFontain) ) didi

Lobby FTUILobby FTUI

Sisi Barat Sisi Timur

TantanganTantangan

didi

MasaMasa

DepanDepan

Perlu berbekal pada penguasaan berbagai konsep teknologi: intensifikasi proses, pembangunan berkelanjutan, cradle-to-cradle concept and design, eco-advantage, zero pollution industry, chemical safety and waste-minimization, bio-basedfuel and products, low carbon energy, dan tentunya teknologi plasma dan ozon

Penguasaan sains fundamental beserta ilmu-ilmu lainnya dan keterkaitannya dengan sektor ilmu lainnya, termasuk ekonomi, lingkungan hidup, sosial dan politik, dan hukum,

Segeralah mengubah perilaku yang tidak/belum efisien, segeralah tinggalkan pemborosan dan kesia-siaan terhadap segala hal, terutama pengelolaan alam dan sumber-dayanya.

TTeerriimmaa KKaassiihh