KATA PENGANTAR
Membaca dengan seksama Modul Matakuliah Proses Industri Kimia Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Samarinda ini, sesungguhnya kita diajak untuk memikirkan dunia pendidikan kita, dimana harus mampu berperan aktif menyiapkan sumberdaya manusia terdidik yang mampu menghadapi berbagai tantangan kehidupan, dimana para mahasiswa diharapkan mampu memecahkan berbagai persoalan yang dihadapi dalam dunia Industri.
Modul ini memberikan kepada mahasiswa pengetahuan yang berkaitan dengan Proses Industri Kimia sehingga para alumni Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Samarinda memiliki bekal teori untuk terjun pada dunia nyata yang terkait dengan proses industri kimia.
Akhirnya mudah-mudahan Modul Matakuliah Proses Industri Kimia ini bermanfaat bagi para mahasiswa di lingkungan Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Samarinda
Samarinda, Agustus 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……….. 1
DAFTAR ISI ……… 2
DAFTAR GAMBAR ……….. 4
GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP) ……… 5
KOMPONEN PENILAIAN ……… 8
BAB 1 PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA ... 9
1.1 Pendahuluan ……… 9
1.2. Pengertian Industri Kimia ……….. 15
1.3. Unit–Unit Proses Produksi ……… 18
BAB 2 INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA DI INDONESIA... 21
2.1. Pendahuluan ……… 21
2.2. Definisi Industri ………. 21
2.3. Strategi Pembangunan Industri Kimia di Indonesia ... 21
BAB 3 UNIT OPERASI DAN PERALATAN INDUSTRI KIMIA ... 23
3.1. Pendahuluan ……… 23
3.2. Unit operasi dalam industri kimia ……….. 25
3.3 Simbol-simbol peralatan dalam industri kimia ……… 90
BAB 4 INDUSTRI PENCAIRAN GAS ALAM ………. 91
4.1. Pendahuluan ………... 91
BAB 5 INDUSTRI GULA PASIR ………. 94
5.1. Sumber Gula ……… 94
5.2 Nira ………. 96
5.3. Proses Pembuatan Gula ………. 98
5.4. Flow Sheet Pembuatan Gula Pasir Dengan Proses Sulfitasi ……. 102
5.5. Uraian Proses……….. 104
BAB 6 INDUSTRI PUPUK UREA ………. 106
6.1. Pendahuluan ……… 106
6.2. Proses Pembuatan Amoniak ……….. 106
6.3. Tahapan Proses ………. 108
6.4. Proses Pembuatan Urea ………. 109
BAB 7 INDUSTRI PENGILANGAN MINYAK BUMI... 110
7.1. Pendahuluan ……… 110
7.2. Komposisi Minyak Bumi ……… 110
7.3. Produk-Produk Minyak Bumi ………. 112
7.4. Proses-Proses Kimia ………. 113
SOAL DAN PENYELESAIANNYA ……… 115
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Skema umum proses dalam industri kimia ………. 10
Gambar 1.2 Pola alir dalam reaktor untuk sistim 2 fasa ……… 12
Gambar 3.1 Berbagai type reaktor gas cair ……… 33
Gambar 3.2 Berbagai macam pola kontak dalam reaktor gas cair ………. 33
Gambar 3.3 Proses Ekstraksi Sederhana ……… 36
Gambar 3.4 Proses Ekstraksi Edeleanu ……….. 38
Gambar 3.5 Proses Ekstraksi Furfural ……… 38
Gambar 3.6 Proses Ekstraksi Udex ……… 40
Gambar 3.7 Proses Ekstraksi Propane Deasphalting ……….. 40
Gambar 3.8 Proses Distilasi Ekstrak-tif ……….. 42
Gambar 3.9 Amine Process ………. 47
Gambar 3.10 Sistem Adsorpsi ………... 57
GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN
Mata Kuliah : Proses Industri Kimia Kode/Bobot SKS :PTK-121/3 SKS
Deskripsi MK : Syarat Mengikuti Matakuliah PIK Telah Menyelesaikan ATK & Peralatan Industri Kimia TIU : Mahasiswa Dapat Memahami Proses-proses yang terjadi pada Industri Kimia.
No. Topik
Tujuan Pengajaran
(TIK) Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan
Estimasi Waktu Metode Pembelajaran Media pembelajaran Referensi 1 1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian industri kimia dan peranannya 2. Mahasiswa mampu
menjelaskan proses-proses produksi di dalam industri kimia
3. Mahasiswa mampu
menjelaskan macam-macam unit proses produksi pada industri kimia
4. Mahasiswa mampu menjelaskan tugas dan fungsi unit-unit proses produksi industri kimia
PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA 1.1 Pendahuluan
1.2 Pengertian Industri Kimia 1.3 Unit–Unit Proses Produksi
135 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar 2 1. Mahasiswa mampu menjelaskan definisi industri. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan peran industri kimia dalam pengubahan/pengolahan sumber alam. INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGA NNYA DI INDONESIA 2.1 Pendahuluan 2.2 Definisi Industri 2.3 Strategi Pembangunan
Industri Kimia di Indonesia.
90 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar
No. Topik
Tujuan Pengajaran (TIK)
POKOK
BAHASAN Sub Pokok Bahasan
Estimasi Waktu Metode Pembelajaran Media pembelajaran Referensi 3 1. Mahasiswa mampu menjelaskan bagaimana seleksi alat dan bahan yang baik dan tepat dalam suatu industri kimia
2. Mahasiswa mampu menjelaskan jenis-jenis alat yang digunakan dalam industri kimia 3. Mahasiswa mampu
menjelaskan pengertian peralatan dan sistem peralatan dalam industri kimia
4. Mahasiswa mampu menjelaskan jenis-jenis bahan yang digunakan dalam industri kimia 5. Mahasiswa mampu
menjelaskan Simbol-simbol peralatan dalam industri kimia UNIT OPERASI DAN PERALATAN INDUSTRI KIMIA 3.1 Pendahuluan
3.2 Unit operasi dalam industri kimia
a. Peralatan pada unit persiapan bahan baku. b. Peralatan pada unit
sintesa.
c. Peralatan pada unit finising.
d. Pompa e. Bejana f. Kompresor g. Reaktor Gas – Cair h. Ekstraksi i. Absorpsi j. Hydrogen Sulfide Removal k. Carbon Dioxide Removal l. Adsorpsi
m. Alat Penukar Panas n. Simbol-simbol peralatan
dalam industri kimia
270 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar 4 1. Mahasiswa mampu menjelaskan kegunaan LNG 2. Mahasiswa mampu menjelaskan Komposisis LNG 3. Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan LNG INDUSTRI PENCAIRAN GAS ALAM 1. Pendahuluan
2. Komposisi dan Sifat Gas Alam
3. mengetahui proses pembuatan LNG 90 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar
No. Topik
Tujuan Pengajaran (TIK)
POKOK
BAHASAN Sub Pokok Bahasan
Estimasi Waktu Metode Pembelajaran Media pembelajaran Referensi 5 1. Mahasiswa mampu menjelaskan sumber bahan baku industri gula
2. Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan gula 3. Mahasiswa mampu
menjelaskan uraian proses
INDUSTRI GULA PASIR
1. Sumber Gula
2. Proses Pembuatan Gula 3. Uraian Proses 135 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar 6 1. Mahasiswa mampu menjelaskan Pembuatan Amoniak 2. Mahasiswa mampu menjelaskan Tahapan Proses Pembuatan Amoniak 3. Mahasiswa mampu menjelaskan Proses Pembuatan Urea INDUSTRI PUPUK UREA 1.Pendahuluan
2. Proses Pembuatan Amoniak 3. Tahapan Proses
4. Proses Pembuatan Urea
135 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar 7 1. Mahasiswa mampu menjelaskan Komposisi Minyak Bumi. 2. Mahasiswa mampu
menjelaskan produk minyak bumi dan kegunaannya. 3. Mahasiswa mampu
menjelaskan proses-proses pengilangan minyak bumi.
INDUSTRI PENGILANGAN MINYAK BUMI
1. Pendahuluan
2. Komposisi Minyak Bumi 3. Produk-Produk Minyak Bumi 4. Proses-Proses Kimia 135 menit Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri Papan Tulis LCD Modul Ajar Samarinda, 14 Agustus 2009 Pengajar MK PIK Muh. Syahrir NIP. 132 206 949
KOMPONEN PENILAIAN
a. Kehadiran/Perilaku (10 %)
b. Tugas (15 %)
c. Ujian tengah semester (kuis) (25 %) d. Ujian akhir semester (50 %)
ISI MATERI PEMBELAJARAN
BAB 1
PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA
A. Tujuan Pengajaran :
1. Menjelaskan pengertian industri kimia dan peranannya
2. Mengetahui penerapan dan perkembangan proses kimia dilingkungan industri 3. Menjelaskan tugas dan fungsi industri kimia
4. Mengetahui proses-proses produksi di dalam industri kimia
5. Mengetahui macam-macam unit proses produksi pada industri kimia 6. Menjelaskan tugas dan fungsi unit-unit proses produksi industri kimia
Batas Waktu : 3 x 45 Menit
1.1 Pendahuluan
Setiap proses dalam industi kimia dirancang untuk mengolah bahan baku menjadi suatu produk yang secara ekonomis (menguntungkan) melalui suatu rangkaian tahapan proses, seperti ditunjukkan secara skematis pada Gambar 1.1. Bahan baku sebelum masuk reaktor, mengalami sejumlah tahapan pengolahan secara fisik (penyeragaman/pengecilan ukuran, penyaringan, pemurnian, dll) sehingga siap untuk direaksikan secara kimia didalam reaktor. Kemudian produk reaksi harus mengalami proses pengolahan fisik selanjutnya (pemisahan, pemurnian,dll) agar diperoleh produk akhir yang diinginkan. Tahapan reaksi kimia merupakan bagian yang sangat penting dalam proses atau disebut juga sebagai jantung dari proses, karena merupakan tahapan yang menentukan untuk membuat proses bersifat ekonomis atau tidak. Oleh karena itu perancangan reaktor kimia merupakan bagian yang sangat penting dalam perancangan suatu proses.
Gambar 1.1 Skema umum proses dalam industri kimia
Dalam pengertian yang umum, yang disebut dengan reaktor kimia adalah segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri. Tentunya untuk reaktor skala industri fenomena yang terlibat jauh lebih komplek dari pada yang ada dalam tabung reaksi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara merancang reaktor kimia disebut Teknik Reaksi Kimia. Dalam teknik reaksi kimia I telah dibahas hal-hal yang berhubungan kinetika kimia dan perancangan reaktor-reaktor ideal, homogen dan isotermal. Sedangan dalam Teknik reaksi Kimia II ini akan membahas perancangan reaktor non-isotermal, aliran non-ideal dan reaktor heterogen.
Reaksi kimia dapat berupa peruraian, penggabungan / kombinasi atau isomerisasi. Sedangkan untuk mengklasifikasikan reaksi kimia, terdapat banyak cara bergantung dari tujuannya. Untuk kepentingan perancangan reaktor kimia maka klasifikasi reaktor dapat ditinjau menurut :
Besarnya efek panas berpengaruh pada reaksi yang terjadi : Reaktor Isotermal dan Reaktor non isotermal.
Pola aliran yang terjadi dalam reaktor : Pola alir ideal (plug flow dan Mixed flow) dan Pola alir non-ideal
Jumlah fasa dan jenis fasa yang terlibat : Sistim homogen dan heterogen.
Produk Bahan baku Tahapan Pengolahan Secara Fisik Reaksi Kimia Tahapan Pengolahan Secara Fisik Recycle
Tabel 1. Klasifikasi reaksi kimia
Non-katalik Katalitik
Homogen Pembakaran gas Reaksi asam-basa
Reaksi oksidasi sulfit Reaksi hidrolisa amilum
Heterogen
Pembakaran batu bara Reaksi logam dengan asam Absorpsi SO2dengan
NaOH
Reaksi sintesa amoniak Oksidasi amoniak menjadi
asam Nitrat Cracking crude oil
Oksidasi SO2menjadi SO3
a. Reaktor Isotermal dan Non-isotermal.
Apabila reaksi berlangsung pada suhu tetap atau relatif tetap maka reaktor tersebut beroperasi Isotermal. Keadaan ini dapat terjadi jika panas reaksi yang timbul relatif kecil atau karena konsentrasinya yang rendah (encer) maka efeknya terhadap reaktor menjadi kecil (diabaikan). Pada keadaan isotermal ini maka laju reaksi tidak dipengaruhi perubahan suhu yang terjadi kareana konstanta kecepatan reaksinya tetap. Sedangkan pada reaksi-reaksi yang panas reaksinya relatif besar baik Eksotermik maupun Endotermik maka perhitungan perancangan reaktornya harus melibatkan efek panas yang terjadi, dalam hal ini dapat menggunakan persamaan neraca panas. Pada bab 2 dari diktat ini akan membahas disain reaktor non-isotermal.
b. Pola alir ideal & non ideal
Pola alir dalam suatu reaktor akan menentukan hubungan persamaan neraca masa dalam reaktor dan akan berakibat pada perhitungan konversi reaksi. Pola alir dalam reaktor ideal adalah mixed flow dan plug flow. Mixed flow menunjukkan terjadinya pencampuran sempurna dalam reaktor sehingga konsentrasi disetiap titik dalam reaktor adalah sama dan konsentrasi tersebut sama dengan konsentrasi pada aliran keluar dalam reaktor. Sedangkan Plug flow atau aliran tipe piston menunjukkan perubahan konsentrasi yang seragam sepanjang reaktor yang berbentuk tabung
(tubular, fixed bed). Untuk sistim yang terdiri dari lebih dari satau fasa maka pola alir ideal ini dapat diterapkan untuk masing-masing fasanya seperti ditunjukkan oleh gambar 2 dibawah ini.
Gambar 1.2. Pola alir dalam reaktor untuk sistim 2 fasa
Segala penyimpangan yang terjadi dari pola alir ideal disebut pola alir non-ideal. Pola alir non ideal ini umumnya yang kita jumpai di dalam reaktor yang sesungguhnya baik dalam skala kecil/laboratorium maupun skala besar dalam industri.
c. Sistim homogen dan heterogen
Suatu reaksi dikatakan homogen bila reaktan dan produk fasanya sama dan reaksi terjadi dalam 1 fasa. Dan reaksi heterogen apabila memerlukan paling sedikit 2 fasa untuk terjadinya proses reaksi. Selain itu juga dapat diklasifikasikan sebagai reaksi non-katalitik bila reaksi dapat berlangsung tanpa adanya katalis dan reaksi
B A Plug A/plug B Countercurrent B A Plug A/plug B Cocurrent A Plug A/plug B Crosscurrent B A Plug A/mixed B (two cases) B A Mixed A/mixed B (two cases) Micro or macro Reaction in either A or B phase Micro-micro or macro-micro Reaction in either A or B phase
berikut dilakukan untuk mempermudah penerapan metode perancangan maupun antuk analisa pengoperasian reaktor :
Fluide – Solid Reactor (Reaktor Gas – Solid atau Reaktor Liquid – Solid ) Fluide – Solid Catalytic Reactor (Reaktor Gas – Solid katalitik, Reaktor
Liquid – Solid katalitik
Fluide – Fluide Reactor (Reaktor Gas – Liquid, Reaktor Liquid – Liquid) Fluide – Fluide – Solide Reactor (Reaktor Gas – Liquid – Solid )
d. Kinetika reaksi heterogen
Karena lebih dari satu fasa, maka gerakan reaktan dari suatu fasa ke fasa yang lain harus diperhitungkan. Persamaan laju reaksi terdiri dari kinetika kimia dan perpindahan massa. Perpindahan massa ini berbeda macam dan jumlahnya pada setiap sistim heterogen yang berbeda.
Contoh-1 : Pembakaran partikel karbon di udara
C + O2 CO2
Skema fisik Model Profil
konsentrasi
Badan fasa gas
CAs
film gas
2 tahap kinetika : 1 reaksi + 1 mass transfer CAg Solid C CO2 O2 Gas film Air O2 CO2
Contoh-2 : Fermentasi aerobic
Microbial cell + O2 C2H5OH atau CO2
Skema fisik Model Profil konsentrasi
CAL
CAs
Persamaan laju reaksi :
Persamaan laju reaksi untuk sistim heterogen dapat dinyatakan oleh beberapa definisi berikut :
s
cat
kg
mol
dt
dN
W
r
A A.
.
1
'
s
cat
m
mol
dt
dN
S
r
A A.
1
2 ''
s
solid
m
mol
dt
dN
V
r
A p A.
1
3 '' '
s
reaktor
m
mol
dt
dN
V
r
A r A.
1
3 '' ''S = luas permukaan terjadinya reaksi (m3) V = volume rongga dalam reaktor (m3) Vr = volume reaktor (m3) W = massa katalis (kg) Badan Fasa gas CAi PAi CAg G L L G
1.2. Pengertian Industri Kimia
Pengertian Industri Kimia di bagi atas :
Pengertian Industri Kimia secara umum adalah suatu kesatuan aktifitas manusia yang di mulai dengan pengolahan sumber alam, lalu di ubah menjadi beberapa produk baik secra komersial atau sebagai objek untuk di olah kembali yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan umat manusia.
Pengertian Industi Kimia dari segi proses terdiri dari :
- Proses kimia : Suatu proses di mana terjadi perubahan bahan dari bahan dasar menjadi bahan baru dengan sifat baru yang diinginkan.
- Proses Mekanis : Suatu proses dimana hanya terjadi perubahan bentuk dan ukuran saja.
Pengertian Industri Kimia dari segi ekonomi adalah suatu badan usaha yang penting, yang berkecimpung dalam bidang pemisahan dan perubahan kimiawi bahan baku. Disebut badan usaha karena memiliki organisasi yang produksinya harus menguntungkan.
Industri kimia sangat berperan penting dalam kehidupan umat manusia, karena tanpa industri kimia akan terjadi kelaparan, penyakit dan situasi higienis yang buruk
Teknologi proses kimia yang diterapkan dilingkungan industri berkembang dengan pesat sehingga produk-produk industri kimia makin bertambah dengan adanya penemuan-penemuan produk-produk baru. Industri kimia yang makin modern banyak melibatkan proses dan operasi yang kompleks dan mungkin terdiri dari banyak peralatan di dalamnya.
Keadaan ini menyebabkan perlunya dilakukan cara-cara analisis yang sistematik dalam melakukan evaluasi terhadap sistem proses yang ada atau untuk merancang bangun dan perekayasaan suatu sistem proses baru. Analisis biasa dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa segi yakni Chemical Engineering Tools.
Akan tetapi dalam penerapannya diperlukan tenaga-tenaga yang handal dan dukungan penelitian serta pengembangan yang kuat untuk menguasai dan mengembangkan teknologi terutama dalam efisiensi dan mutu produksi serta mengatasi berbagai masalah yang timbul seperti masalah keselamatan dan dampak terhadap industri dengan para pakar dalam lembaga penelitian dan pengembangan serta perguruan tinggi.
Hubungan antara industri kimia dengan chemical engineering tools yaitu :
Dalam pendirian suatu pabrik diperlukan suatu perancangan pabrik kimia yang mencakup berbagai pengetahuan teknik, didukung oleh chemical engineering tools yang dapat dipadukan dengan pengalaman kecerdikan dan pertimbangan akal sehat.
Perancangan pabrik kimia merupakan suatu perangkat termasuk dalam translasi ide atau gagasan, mulai dari tahap laboratorium, pengembangan dan seterusnya sampai skala operasi komersial, analisis dan sintesis merupakan perangkat dasar penting mancari jawaban persoalan-persoalan yang terdapat dalam perancangan.
Untuk merancang suatu pabrik perlu memiliki chemical engineering tools sebagai dasar dan landasan pendirian suatu pabrik sebagai tekniss pelaksanaannya yang mencakup neraca massa, neraca energi, thermodinamika, kecepatan reaksi dan kesetimbangan serta ekonomi teknik dan human sebagai pelengkap dan non teknis dalam perancangan pabrik.
Tugas dari pada industri kimia adalah untuk melakukan pengolahan bahan baku menjadi bahan mentah atau raw material menjadi hasil atau produk yang diinginkan. Pengolahan yang dilakukan dapat bersifat fisika maupun kimia.
Dalam mengolah bahan mentah menjadi hasil, Industri menginginkan ofisionsi yang setinggi-tingginya,baik dari segi teknis maupun sosial ekonomis.Tujuan ini di wujudkan dalam praktek dengan jalan melakukan operasi dengan upaya hasil sebanyak-bayanyaknya, Waktu singkat dan biaya rendah.
Contoh dan Jenis-jenis proses yang dihasilkan oleh industri kimia berupa, antara lain :
1. Bahan dasar yang berasal dari minyak bumi ( industri petroleum dan petrokimia) 2. Pupuk-pupuk sintetis (pabrik pupuk)
3. Zat warna untuk testil, plastik dan cat (industri testil dan industri cat) 4. Obat-obatan (industri farmasi)
5. Bahan pembasmi hama (industri insektisida) 6. Plastik, serat sintetis (industri plastik)
7. Logam dan persenyawaannya (industri baja dan logam) 8. Kertas koran dan buku tulis (industri kertas)
9. Ban dan karet sintesis (industri karet), dan lain-lain.
Berdasarkan pengolahan yang dilakukan oleh suatu pabrik,proses produksi dalam pabrik dapat di kelompokkan dalam dua grup, yaitu pabrik dengan proses produksi terdiri atas satu unit proses saja, dan pabrik yang mempunyai lebih dari satu unit proses. Yang dimaksud sebagai satu unit proses adalah suatu rangkaian proses pengolahan dimana terjadi satu perubahan kimia bahan bahan yang di olah. Sedangkan yang dimaksud dengan Pabrik yang mempunyai lebih dari satu unit proses suatu rangkaian proses pengolahan dimana terjadi lebih dari satu tahap perubahan kimia serta mempunyai lebih dari satu unit proses.
Ada pabrik yang hanya memiliki satu tahap perubahan kimia, yang berarti hanya memiliki satu unit proses, dan banyak yang memiliki lebih dari satu tahap perubahan kimia, yang berarti mempunyai lebih dari satu unit proses.
Dalam pokok perancangannya, pabrik yang mempunyai banyak unit proses dapat dirancang dengan bertahap, yaitu satu demi satu unit prosesnya. Perancangan proses dari suatu unitr proses dapat dilakukan dengan mendasarkan pada prinsip bahwa reaksi perubahan kimia memerlukan kondisi atau persyaratan tersebut dipenuhi oleh peralatan yang disediakan pada bagian depan unit proses, sedang proses perubahan kimia dilakukan dalam bagian sintesa.
Hasil perubahan kimia pada bagian sintesa merupakan campuran bahan, sementara itu, pada umumnya hasil akhir proses produksi biasanya diinginkan mempunyai kemurnian tinggi, sehingga sesudah perubahan kimia, perlu diikuti
dengan proses pemisahan dan penyesuaian spesifikasi produk, yang dilakkukan pada bagian akhir dari unit proses.
Tujuan memproduksi dalam industri kimia modern adalah pembuatan produk-produk bermutu tinggi dengan cara seaman dan seekonomis mungkin.
Faktor-faktor produksi yang penting dalam industri kimia antara lain : a. Tenaga ahli
b. Bahan-bahan
c. Peralatan dan instrumen
d. Energi untuk pengoperasian peralatan.
1.3. Unit–Unit Proses Produksi
Tiga macam unit proses produksi antara lain : 1. Unit Proses Produksi Persiapan Bahan Baku
Unit ini bertugas mempersiapkan raw material atau bahan baku, agar sesuai dengan kondisi yang dipersyaratkan pada unit sintesa. Persiapan yang dilakukan dapat berupa :
a. Penyesuaian fase, bentuk dan ukuran
b. Penyesuaian komposisi dan kadar atau kemurniannya c. Penyesuaian suhu
d. Penyesuaian tekanan
e. Penyesuaian perbandingan antara berbagai bahan baku dan lain-lain persyaratan yang diperlukan oleh unit sintesa
2. Unit Proses Produksi Sintesa
Unit ini bertugas melakukan pengolahan bahan, mengubahnya menyadi senyawa kimia hasil yang diinginkan. Pada unit sintesa inbi senyawa kimia bahan baku atau raw material, di ubah menjadi senyawa kimia produk, agar dapat terjadi perubahan kimia, diperlukan kondisi operasai unit sintesa yang sesuai dengan persyaratan terjadinya reaksi kimia, antara lain dalam hal ini : fase, bentuk, ukuran, suhu, tekanan, konsentrasi, perbandingan bahan dan mungkun diperlukan juga katalisator.
3. Unit Proses Produksi Finishing
Hasil yang keluar dari unuit sentesa masih berupa campuran dari produk reaksi, sisa bahan baku,inert dalam bahan baku, hasil reaksi samping, dan mungkin juga katalisator yang terikut dalam aliran produk unit sintesa.
Bila diinginkan produk akhir yang terpisah dari campuran bahan-bahan lainnya, maka diperlukan proses pemisahan hasil unit sentesa. Tugas ini dibebankan pada unit Finishing sebagai tugas penyesuai konsentrasi produkakhir, disamping tentu juga bila di perlukan penyesuaian suhu dan tekanan serta penampung / penyimpan dan transportasi produk, serta mungkin juga pengantongan atau pengemasan produk akhir.
Tugas dari masing-masing unit proses produksi berbeda, namun secara keseluruhan mempunyai beban yang sama. Unit Persiapan Bahan Baku harus dapat menyesuaikan spesifikasi dari semua bahan yang diproses sedemikian sehingga spesifikasi dan kondisinya sesuai yang dipersyratkan di Unit Sintesa, agar reaksi kimia atau perubahan kimia di Unit Sintesa dapat berlangsung.
Demikian juga pada Unit Finishing harus mampu menjalankan tugasnya, menyesuaikan kondisi produk sintesa yang bercampur dengan sisa pereaksi, sedemikian sehingga sesuai dengan spesifikasi produk akhir yang diinginkan.
Kondisi yang harus dipersyaratkan dalam unit persiapan yaitu harus dapat menyesuaikan spesifikasi dari semua bahan yang diproses sedemikian dan kondisinya harus sesuai dengan yang dipersyaratkan di Unit Sintesa, agar reaksi kimia atau perubahan kimia di Unit Sintesa tersebut dapat berlansung sempurna. Persiapan yang dilakukan dapat berupa :
a. Penyesuaian fase, bentuk dan ukuran
b. Penyesuaian komposisi dan kadar atau kemurniannya c. Penyesuaian suhu
d. Penyesuaian tekanan
e. Penyesuaian perbandingan antara berbagai bahan baku dan lain-lain persyaratan yang diperlukan oleh unit sintesa
Penggolongan bahan dasar pada unit persiapan berdasarkan bisa tidaknya diperbaharui dapat dibedakan atas dasar 2 grup yaitu :
1. Bahan mentah / bahan dasar yang bisa diperbaharui termasuk dalam kelompok ini antara lain:
a. hasil-hasil pertanian dan perkebunan
b. hasil-hasil binatang : pertenakan dan perikanan c. Air dan udara
2. Bahan mentah / bahan dasar yang tidak bisa diperbaharui termasuk dalam kelompok ini antara lain :
a. Minyak bumi dan gas asam b. Mineral-mineral logam
c. Mineral-mineral bukan logam : kaolin, kapur, belerang dan lain-lain.
Pada unit sentesa untuk mengolah bahan dasar diperlukan tenaga karena dalam mengolah bahan dasar umumnya dilakukan pengolahan kimia atau melakukan pengolahan bahan air tersebut diperlukan tenaga berupa panas, listrik, cahaya maupun tenaga listrik (pukulan, gesekan dan lain-lain) panas sebagai tenaga sebagian besar diperoleh dipembakaran bahan bakar (gas alam, minyak bumi, arang baku) tenaga matahari,tenaga panas reaksi kimia, nuklir dan sebagainya. Dalam Industri, efiseinsi penggunaan tenaga ini penting sekali.
Kondisi yang harus dipersyaratkan dalam unit finishing pada proses produksi adalah :
Kondisinya harus sesuai dengan yang dipersyaratkan di Unit Sintesa, agar reaksi kimia atau perubahan kimia di Unit Sintesa tersebut dapat berlansung sempurna. Persiapan yang dilakukan dapat berupa :
a. Penyesuaian fase, bentuk dan ukuran
b. Penyesuaian komposisi dan kadar atau kemurniannya c. Penyesuaian suhu
d. Penyesuaian tekanan
BAB 2 INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA DI INDONESIA
Tujuan Pengajaran :
1. Mahasiswa dapat memahami definisi industri.
2. Mahasiswa dapat memahami peran industri kimia dalam pengubahan/pengolahan sumber alam.
Waktu : (2 x 45 menit)
2.1. Pendahuluan
Mata kuliah proses industri kimia adalah merupakan suatu awal/permulaan para mahasiswa mulai mengenal proses-proses yang terjadi di industri maka sangat perlu diperkenalkan tentang definisi industri serta letak dan peran industri kimia dalam pengolahan/pengubahan sumber daya alam untuk kesejahteraan manuasia.
2.2. Definisi Industri
Industri didefinisikan sebagai suatu kesatuan aktivitas manusia yang dimulai dari pengolahan sumber alam, lalu mengubahnya ke dalam berbagai bahan baik yang berupa bahan yang dapat dikomsumsi langsung maupun obyek untuk diolah kembali dan bertujuan untuk memenuhi kebutuhan manusia.
Pengolahan sumber alam dilakukan olehindustri pertambangan dan pertanian. Industri ini memproduksi bahan baku utama organik (minyak bumi, gas alam dan batu bara), mineral (metal dan non metal), hewan dan tumbuhan (glusida, protida, lipida, dst). Selanjutnya bahan baku tersebut dikelola oleh industri kimia untuk dijadikan bahan komsumsi maupun bahan setengah jadi untuk diolah lebih lanjut.
2.3. Strategi Pembangunan Industri Kimia di Indonesia.
Strategi dasar pengembangan industri kimia di Indonesia adalah rasionalisasi penggunaan potensi sumber alam nasional dan faktor-faktor penunjang produksi lainnya. Berdasarkan hal tersebut maka usaha pengembangan industri kimia di
Indonesia dikonsentrasikan pada industri-industri yang mempunyai potensi besar untuk meningkatkan perekonian nasional. ”Industri kunci” misalnya atau dapat kita sebut pula ”Industri kimia dasar” diharapkan dapat merangsang perkembangan ekonomi dalam seluruh sektor industri lainnya dengan memperkecil ketergantungan pada bahan-bahan impor. Ciri khusus industri kunci adalah padat modal, menggunakan teknologi tinggi yang teruji, menggunakan tenaga terampil dan memenuhi persyaratan skala ekonomi. Adapun industri kunci yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia adalah :
1. Industri pupuk dan petrokimia untuk mengolah sumber alam minyak bumi dan gas alam.
2. Industri pulp dan kertas untuk mengolah bahan kayu dan limbah pertanian (ampas tebu, merang/batang padi).
3. Industri serat sintetis termasuk rayon. 4. Industri bahan kimia asal garam laut.
5. Industri silikat yang meliputi semen, gelas dan bata tahan api. 6. Industri karet untuk mengolah karet alam maupun karet sintetis.
Industri kunci ini jelas terlihat berorientasi kuat pada sumber bahan baku, sehingga lokasinya tidak hanya di Pulau Jawa tetapi tersebar di seluruh Indonesia yang kemudian lokasi-lokasi industri tersebut akan berkembang menjadi zona-zona industri dan pusat pengembangan wilayah perindustrian yang penting.
Pengembangan industri kimia dasar ini tentunya tidak terpisah dari pengembangan sektor industri serta sektor kegiatan ekonomi lainnya. Keterkaitan antara sektor industri, sektor industri dengan sektor ekonomi lainnya, serta keterkaitan antara industri dasar-industri hilir dan industri kecil akan merupakan usaha untuk mendapatkan struktur industri nasional yang kuat. Atas dasar keterkaitan ini diharapkan secara cepat dan bertahap bisa dicapai substitusi impor, substitusi ekspor, dan pada akhirnya mampu berorientasi ekspor dengan pemenuhan kebutuhan di dalam negeri terlebih dahulu.
BAB 3 UNIT OPERASI DAN PERALATAN INDUSTRI KIMIA
Tujuan Pengajaran :
1. Menjelaskan bagaimana seleksi alat dan bahan yang baik dan tepat dalam suatu industri kimia
2. Mengetahui jenis-jenis alat yang digunakan dalam industri kimia
3. Menjelaskan pengertian peralatan dan sistem peralatan dalam industri kimia 4. Mengetahui jenis-jenis bahan yang digunakan dalam industri kimia
5. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan alat dan bahan yang baik dan tepat suatu pabrik kimia
Batas Waktu : 3 x 45 Menit
3.1. Pendahuluan
Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan alat dan bahan, Pemilihan Alat Proses dan meterial konstruksi.
Perancangan alat-alat proses dan pembantunya merupakan bagian sensial pada tugas perancangan pabrik. Tiap alat harus dapat beroperasi sesuai fungsinya. Rangkaian unit-unit alat harus maapu bekerja lancar. Meterial kontruksi alat-alat harus tahan terhadap bahan-bahan yang dikerjakan.
Pada process design perlu diberikan spesifikasi dari setiap alat yang diperkirakan akan dipakai. Karena iti seorang perancang perlu mengenal tingkah laku, ciri-ciri atau karekteristik setiap alat yang akan dipergunakan, termasuk meterial kontruksi. Pada pemilihan alat-alat yang sesuai, tepat, memerlukan pengalaman dan pertimbangan yang cukup teliti.
Bila mungkin pilihlah alat standar. Karena biasanya alat-alat standar sudah tersedia beberapa macam ukurandan kapasitas. Harganya relatip lebih rendah, mungkin ada jaminanan tanggungan yang lebih baik daripada alat yang dirancang secara khusus. Tahap pemilihan alat-alat prosess,biasanya dilakukan setelah selesai
dikerjakan neraca bahan dan energi, sehingga spesifikasinya dapat diketahui. Dalam hal ini diagram alir sangat membantu.
Dalam pemilihan ini tidak lepas dari peninjauan biaya yang mencakup : harga alat dan meterial kontruksi, biaya operasi maupun perawatannya.
Untuk menentukan spesifikasi dan memilih ukuran lat dan tipenya yang baru dan belum dikenal pengalaman akan diperlukan. Bila suatu alat pernah dipergunakandan dikenal,kemungkinan kita hanya mengerjakan perhitungan yang bersipat komparatip atau skaling ( lebih besar atau lebih kecil ). Untuk proses baru, seleksi ukuran dan tipe alat-alat proses harus dipelajari pula dengan seksama agar dapat dicapai performance seperti yang diinginkan.Bagiperancang yang muda dan masih taraf belajar atau hanya memiliki sedikit pengalaman dibidang engeneering design, pemilihan tersebut terasa agak sukar. Dalam hal ini dengan bekal dasar-dasar kalkulasi perancangan, dasar ilmu teknik dan dibantu data informasi tentang alat-alat proses, makapemilihan lat-alat proses dapat juga dijalankan. Ada pula suatu kelompok atau unit alat yang memiliki ciri-ciri spesifik dan dalam pemilihan diperlukan pengalaman dan keahlian khusus. Misalnya alat-alat size roduction dan meterial handling, seperti cruser,grinder, milis, dan berbagai tipe conveyors. Sesuatu alat milis biasanya hanya digunakan untuk pekerjaan tertentu,misyaknya untuk sifat dan ukuran umpan dan kapasitas tertentu, ukurana produk juga tertentu. Pertimanbangan pemilihan mencakup : umur operasional, operwatan mudah, biaya operasi dan perawatan yang rendah.
Meterial Konstruksi yang digunakan untuk alat-alat dalam Industri kimia kemungkinan daya tahan terhadap suhu, tekanan, laju aliran dan kondisi sekitar yang buruk. Sebenarnya hampir semua metal,termodinamika ada kecenderungan tidak stabil, memebentuk oksida dan carbonat, karena reaksi elektrokimia oleh gerakan elektron.Korosi adalah salah satu dari bentuk reaksi oksidasi,walau berbagai jenis korosi masih dimungkinkan. Korosi metal dipengaruhi oleh mekrostruktur dan komposisi metelorogik.Walaupun dewasa ini sudah tersedia banyak jenis meterial kontruksi yang tahan korosis,tetapi pemilihan yang tepat masih agak sukar.
Dalam prakteknya pertimbangan akhir pilihan meterial konstruksi tidak hanya dari ciri-ciri mekanik saja dan anti korosi , tetapi juga pertimbangan dari analisis ekonomi secara bersaing. Misalnya suatu pilihan meterial konstruksi yang mahal , perlu diimbangi oleh kemudahan fabrikasi dan penggunaan tenaga kerja atau keawetannya kerena tahan korosi sehingga biaya penggantian menjadi rendah. Kemungkinan lain : walaupun ciri-ciri meterial konstrusi tidak prima atau tepat masih mungkin dipilih, karena meterial ionstruksi yang tepat harganya sangat tinggi.
3.2. Unit operasi dalam industri kimia
Peralatan pada unit persiapan bahan baku.
Untuk melaksanakan tugas persiapan bahan baku, pada unit persiapan bahan baku pada umumnya terdapat alat-alat yang sesuai dengan tugasnya, antara lain : (a) Penyesuaian fase, bentuk dan ukuran, misalnya : everator ,crusher, ball mill,
vibrating screen, cristalizer, dan sebagainya.
(b) Penyesuaian kompossisi dan kadar atau kemurniannya, misalnya : menara destilasi, mixer-settler, menara absober, menara stripper, rotary vaccum filter, magnetic separator, ekastraktor dan sebagainya.
(c) Penyesuaian suhu, misalnya :heater dan cooler.
(d) Penyesuaian tekanan, misyalnya pompa, komprisor, katup ekspansi,kran, knock out drum, dan sebagainya.
(e) Penyesuaian perbandingan antara berbagai bahan baku,berupa flow rario controller, atau wight ratio controller dan sebagainya.
(f) Penampung sementara berupa tangki selinder vertical, atau gudang bahan baku padat dan horizontal atau mungkin tangki selinder vertikal, atau gudang bahan baku padat dan sebagainya, fasilitas transportasi bahan cair berupa pompa dan pipa,trasportasi bahan padat berupa belt conveyor, bucket, dan lain alat persyaratan khusus yang menyesuaian kondisi khusus yang diperlukan di unit sintesa.
Peralatan pada unit sintesa.
Unit sintesa merupakan tempat terjadinya perubahan kimia dari senyawa bahan baku,raw material, menjadi senyawa produk. Peralatan pada unit sintesa pada dasarnya adalah reakteor yang dilengkapi dengan peralatan pengendali kondisi operasi. Kondisi operasi yang dimaksud misyalnya adalah suhu, tekanan dan perbandingan peraksi.Pengendalian sangat penting apabila tipe reaksinya eksepoteres atau tipe endotermis. Pengendalian suhu pada reaksi tipe eksotermis di maksutkan untuk menghindarkan terjadinya penurunan suhu reaksi.Inti peralatan pengendali suhu adalah sensor suhu untuk mendeteksi suhu reaksi, dilengkapi dengan alat pengatur suhu yang berupa cooler untuk reaksi eksotermis dam heatter untuk reaksi endotermis. Berdasarkan tipe prosesnya , reaktor dikelompokkan menjadi dua grup utama, yaitu reaktor batch dan reaktor kontinyu. Grup reaktor yang lain adalah yang berbeda antara kedua grup itu yaitu reaktor semi batch atau reaktor semi kontinyu.
Berdasarkan jenis atau bentuk reaktor dan prosesnya kadang di munculkan kelompok reaktor yang menunjukkan identitas reaktor dengan lebih detil, misyalnya : Reaktor Alir Tangki ( RATB ),reaktor air pipa, reaktor alir multi tube, reaktor gelembung dan sebagainya.
Peralatan pada unit finising.
Untuk melaksanakan tugas finising, pada umumnya diunit terdapat alat-alat yang sesuai dengan tugasnya, anatara lain :
(a) Penyesuaian fase ,bentuk dan ukuran, misalya ; everator,milter,crusher,ball mill, vilbrating scren, cristalizer dan sebagainya.
(b) Penyesuain komposisi dan kadar atau kemurniannya , misalnya : menara destilasi,drier, sentrifuse, mixer-seetler, menara absorber, menara stripper, rotary vacum fillter,magnetic separotor dan sebagainya.
(c) Penyesuain suhu, misyalnya ; heatter dan cooler.
(d) Penyesuaian tekanan, misalnya pompa, komprisor, katup ekspansi,kran,knock out drum, dan sebagainya.
(e) Penampung hasil akhir berupa tangki selinder horizontal atau mungkin tangki silinder vertikal, atau gudang hasil padat dan sebagainya, fasilitas transportasi bahan cair berupa pompa dan pipa,transportasi bahan padat berupa belt conveyor, bucket elevator, forkclif, crane dan lain-lain alat persyaratan khusus yang menyesuaiakan kondisi khsusus yang diinginkan pada produk akhir misalnya penepakakan, pengantongan,pembotolan, dan sebagainya.
Peralatan pada unit finising.
Sebagai tempat terjadinya reaksi pengolahan,di perlukan alat, yang biasanya di sebut reaktor, Reaktor ini harus bisa memenuhi persyaratan tertentu,yang harus sesuai dengan sifat bahan yang diolah,dan sifat yang dihasilkan. Misalnya: alat harus tahan terhadap korosi,tahan terhadap tekanan,tahan terhadap suhu tinggi dan sebagainya sesuai dengan kondisi reaksi yang terjadi dan sifat-sifat bahan yang ambil peranan dalam reaksi dan hasil yang terjadi. Demikian juga, karena kondisi reaksi ( tekanan, suhu, konsentrasi dan sebagainya ) untuk suatu reaksi perli diatur dan diawasi untuk mendapatkan hasil yang di inginkan , maka Reaktor biasanya dilengkapi dengan alat-alat petunjuk / indikator dan alat-alat pengontrol / pengatur. Termasuk sebagai alat petunjuk antara lain: Termometer,Monometer,PH meter dsb. ( Flow Indikator : F 1, Termo Indicator : T1, Pressure Indicator : PI ).
Termasuk sebagai alat alat kontrol antara lain : Flow Indikator and Control : FIC
Thermo Indikator and Control : TIC
Pressure Indikator and Control : PIC dan sebagainya.
Karena penggunaan thermodinamika dan kinetika dapat memperkirakan panas reaksi pada alat, usaha-usaha mempercepat reaksi pada alat, uasaha untuk memp[eroleh hasil yang lebih banyak pada alat.
Pompa
Pompa berbagai standar ukuran telah diproduksi oleh pabrik pembaut pompa, sehingga kita tinggal memilih tipe dan ukuran yang paling sesuai dengan penggunaan
/ kebutuhan yang diinginkan. Penggunaan pompa sentrifugal biasanya dibatasi oleh kapasitas dan tekanan, tetapi pada saat ini telah banyak masalah yang dapat diselesaikan sehingga pompa jenis ini banyak dipakai. Pompa torak baik dipakai dipergunakan untuk head tinggi, tetapi kafasitas rendah dan pemakaian terputus-putus ( intermitint ).
Pada kontruksi pompa dengan steem sebagai penggerak telah diberikan oleh standar of the Hydraulic Instituto. Misalnya logam paduan baja Ni-Cr banyak dipakai untuk hot oil pumps.Silinder steem biasanya dibuat dari cast iron, untuk tekanan steam di bawah 250 psig.
Pompa sentrifugal pada saat ini telah banyak di pakai untuk melayani berbagai kebutuhan. Pabrik pembuat pompa sentrifugal dari kapasitas 5 GPM, tekanan keluar 2-5 psi diferensial sampai 2800-3000 GPM,tekanan keluar 3000 psig. Berbagai rancangan dapat dipergunakan sampai suhu 850 F, fluida mudah menguap, dan slurry.Rancangan khusus pernah dibaut pompa sentrifugal kapasitas 90000 GPM,tekanan keluar 444 ft (pompa air sungai colorado ) dan 607000 GPM, tekanan 310 ft head ( proyek irigasi grand coule ). Rangakain seri pernah dirancang secara khusus dan mampu memberikan tekanan diatas 5000 psi.
Bejana
Rancang bangun dan fabrikasi berbagai ukuran bentuk dan tipe bejana merupakan tugas yang cukup kompleks, memerlukan kerja sama antara proses engineeri, project engineer, ahli rancang bangun bejana dan fabrikator. Pengalaman dan spesialisasi dibidang ini diperlukan untuk tugas rancang bangun bejana.
Rancang bangun dasar ( basic design ) dan cara fabrikasi perlu diketahui oleh proses engineer dan project engineer, agar mampu bertukar pikiran dengan ahli rancang bangun bejana.
Beberapa hal yang perlu diketahui pada tugas fabrikasi, antara lain diberikan di bawah ini.
1. Perlu diketahui cara-cara rolling lembaran baja atau lainnya untuk membuat bentuk silinder.
2. Pekerjaan pengelasan : pengelasan dengan gas asetilan umum dipakai pada plat logam tipis.
Shell plates
Lembaran plat biasanya dipesan berdasarkan tebalnya. Panjang sampai 800 inchi dapat diperoleh untuk lembaran plat tipis. Lebarnya sampai 195 inchi, walaupun untuk ukuran lebih 100 inchi ada harga tambahan ekstra.
Head.
Biasanya untuk tekanan rendah sampai moderat dipergunakan dished head.Sedangkan untuk tekanan tinggi ( lebih 200 psig ) dipergunakan elleptical dished head, perbandingkan sumbu utama terhadap sumbu pendek = 1. karena pertimbangan ekonomis.
Nozzles.
Semua bejana proses memerlukan nozzles atau lubang saluran masuk dan keluarnya fluida, untuk pengurasan (draining), memasukkan tangan (hand holes) dan lubang orang (manholes). Nozzles dapat dibuat dari pipa,forged steel, cast stel atau lainnya.Lunag pada sheel ini dapat mengurangi kekuatan sheel, maka perlu diberi penguat disekitarnya. Hal in ada kode dan standarnya.
Kompresor
Tipe kompresor serupa dengan pompa, tetapi karena gas merupakan bahan kompresibel (mampat), maka perancangan kompresor lebih banyak komplikasinya.
Reciprocating Compressor dapat digerakkan oleh steam, motor, turbin, mesin disel atau mesin gas. Harga bahan bakar, steam, listril dilokasi pabrik perlu dievaluasi lebih dulu, sebelum ditentukan tipe tenaga penggerak yang sesuai. Jika harga daya penggerak cukup murah, penggerak oleh motor dapat dipilih.Kemungkinan dapat dipilih tenaga penggerak dengan gas untuk pabrik kilang minyak dan pitrokimia, Jika dalam pengolahan perlu penurunan tekanan steam tinggi ketekanan rendah, kompresor yang digerakkan dengan turbin dapat dipertimbangkan sebagai pilihan.
Copresed air and gas Institute menyampaikan tipe umum kompresor menurut daftar berikut :
1. Single acting kompresi melalui satu sisi ililnder saja. 2. Double acting : Kompresi pada kedua sisis silinder
3. Single stage : Kompresi mula sampai akhir terjadi pada tiap lengkap ( strike piston ).
4. Multi stage : Kompresi gas mula sampai tekanan menengah terjadi pada silinder pertama, dan penyempurnaan tekanan dilakukan pada satu atau lebih silinder berikutnya .
5. Vertikal : Elemen-elemen penekan posisisnya vertikal.
6. Horizontal : Elemen-elemen penekan posisnya horizontal ( palin umum dipakai dalam industri proses ).
7. Sudut : Multi silinder dari kompresor, sumbu silindernya satu sama lain membentuk sudut tertentu, terutama pada kompresor kecil dan portable.
8. Stragkhime : Baik pada unit horisontal maupu vertikal dengan single frame. Memilki satu atau lebih silinder segaris.
9. Duplex : Dua silinder paralel dihubungkan dengan sebuah crank shaft. 10. Air cooled : Terutama untuk kompresor kecil, sering dipakai cara
perbandingan sirkulasi udara atmosferik.
11. Water cooled : Kompresor yang umum dipakai dalam industri proses, biasanya didinginkan dengan sirkulasi air pendingin melalui jaket sekeliling silinder.
Reaktor Gas – Cair
Reaktor gas-cair sering kali dijumpai didalam industri kimia. Dalam hal ini suatu gas diserap oleh larutan suatu zat tertentu dengan mana gas yang terlarut ini bereaksi. Tujuan dari penerapan sistim gas-cair ini di industri adalah untuk :
menghasilkan suatu produk zat kimia (sintesa bahan-bahan organik atau anorganik), salah satu contoh adalah pembuatan amonium sulfat dari gas Amoniak dan Asam sulfat.
menghilangkan suatu komponen dari campuran gas-gas yang tidak diinginkan. Sebagai contoh absorpsi SO2 dengan menggunakan air atau
larutan kapur Ca(OH)2
memperbaiki distribusi product pada reaksi-reaksi seri/paralel (multiple reaction).
Proses reaksi bisa dipengaruhi oleh diffusi dan konveksi dalam fasa gas, juga diffusi, konveksi pada sisi liquida. Sering kali, proses reaksi diikuti dengan kenaikan suhu yang bisa besar pengaruhnya terhadap laju absorpsi.
Berikut ini diberikan contoh-contoh proses dalam industri yang berkaitan dengan reaksi gas cair :
1. Absorpsi CO2dan Cl2dalam larutan BaS untuk pembuatan BaCO3dan BaCl2.
2. absorpsi CO2dalam suspensi kapur untuk pembuatan CaCO3.
3. Absorpsi CO2 dalam larutan K2CO3.atau amines untuk menghilangkan CO2 dari
synthesis gas.
4. Oxidasi cyclohexane untuk menghasilkan cyclohexanol atau cyclohexanon atau asam adipat.
5. Oksidasi toluene untuk menghasilkan asam benzoate. 6. Chlorinasi Benzene, toluene, phenol dsb.
7. Absorpsi Chlorine dengan larutan NaOH untuk menghasilkan Sodium Hypochlorite.
8. Pembuatan Sodium amide dari gas NH3dan cairan Na
9. Nitrasi zat organik dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat 10. Absorpsi gas SO3dengan larutan H2SO4pekat menjadi Oleum
Dan banyak lagi proses-proses industri dimana proses absorpsi disertai reaksi kimia terjadi.
Faktor-faktor berikut adalah menentukan dalam perencanaan reaktor untuk reaksi heterogen ini :
Persamaan kecepatan reaksi global : Karena bahan-bahan yang akan bereaksi
pada fasa yang berbeda (gas & cair), maka pertemuan (kontak) antar reaktan ini terjadi sebelum bereaksi, sehinggga laju perpindahan massa dan laju reaksi kimia akan menentukan laju transformasi global.
Kelarutan : Sifat kelarutan dari komponen-komponen yang bereaksi didalam
fasa-fasa yang bereaksi akan menjadi keterbatasan dari gerakannya. Faktor ini tentu berpengaruh terhadap bentuk persamaan kecepatan reaksi karena akan menentukan apakah reaksi terjadi dalam satu atau dua fasa.
Cara kontak : Dalam sistim gas-cair cara berkontak antar reaktan-reaktan dapat
bermacam-macam : co-current, cross current, counter current, semibatch, dll.
Pemilihan Type Reaktor
Untuk pemilihan type reaktor yang cocok untuk suatu reaksi, didasarkan pada:
Regim reaksi : cepat, pertengahan atau lambat.
Kelarutan dari reaktan fasa gas didalam fasa cair
Faktor hidrodinamika : Liquid Hold-up, Gas hold-up, Pola kontak antar reaktan-reaktannya
Luas perpindahan massa dan koefisien perpindahan massa dari reaktor
Pertimbangan biaya investasi dan operasi
Tabel 1 menunjukkan harga a dan untuk berbagai type reaktor. Dengan perhitungan harga M dan menggunakan tabel 1 ini, maka type reaktor yang cocok untuk suatu sistim reaksi tertentu dapat dipilih.
Tabel 1 : Harga a danuntuk berbagai type reaktor.
Type Reaktor Luas spesifik,
a m2/ m3
hold-up fase cair,
Spray Column 60 0,05
Packed Column (2,5 cm Rasching Rings) 220 0,08
Plate Column 150 0,15
Bubble-Contactor 200 0,85
Gambar 3.1: Berbagai type reaktor gas cair
Contoh Soal 2 : Pemilihan jenis kontaktor gas-cair
Saudara diminta untuk memberikan rekomendasi mengenai type reaktor yang cocok untuk melaksanakan reaksi gas-liquid antara gas A dan suatu reaktan B. Diketahui data-data berikut :
Konsentrasi B dalam larutan = 5 kmol/ m3
Diffusivity A dalam larutan = 1,5 x 10-9m2/ det.
Konstanta kecepatan reaksi orde 2 : A + B P, k = 0,03 m3/ (kmol)(det)
Untuk plate column, buble column, agitated vessel, ambil harga kl= 2 - 4 x 10-4 m/
dt.
Untuk Packed Column, ambil harga kl= 0,5 - 1 x 10-4m/ det.
Penyelesaian :
Pertama dihitung harga M :
M k C D k x k x k B A l A l A l A l 2 9 2 10 2 0 03 5 1 5 10 2 25 10 ( , ) ( ) ( , ) ,
Untuk bubble column, agitated vessel, plate column, harga M berkisar antara : 2 25 10 2 10 0 00562 2 25 10 4 10 0 001405 10 4 2 10 10 2 , ( ) , , ( ) , x x dan x x
dan untuk packed column, harga M berkisar antara : 2 25 10 0 5 10 0 009 2 25 10 1 10 0 002250 10 4 2 10 4 2 , ( , ) , , ( ) , x x dan x x
dari harga-harga M ini, dapat disimpulkan bahwa reaksi yang terjadi adalah tidak terlalu cepat ( pertengahan ), sehingga diperlukan liquid hold-up yang relative tinggi. Maka type reaktor yang cocok adalah Agitated tank, atau Plate Column atau
Ekstraksi
Ekstraksi adalah proses pemisahan suatu zat yang terlarut didalam suatu zat tertentu yang didasarkan atas perbedaan kelarutan (solubility) kedua zat tersebut terhadap bahan pelarut (solvent) tertentu. Proses ekstraksi merupakan salah satu altematif dari sekian macam metoda proses pemisahan. Oleh karena itu proses ekstraksi hanya dilakukan apabila proses pemisahan dengan cara distilasi tidak mungkin dilaksanakan.
Kebanyakan didalam praktek proses ekstraksi, sering dilakukan secara bersam-sama (diikuti) dengan proses distilasi. Proses distilasi yang mengiringi proses ekstraksi dimaksudkan untuk mengambil kembali solvent (solvent recovery) dari ekstrak maupun rafinat yang dihasilkan. Dengan cara ini diharapkan efisiensi proses ekstraksi menjadi lebih tinggi. Sebagaimana dalam proses distilasi, maka didalam proses ekstraksi pun diperlukan adanya suatu kontak yang baik antara solvent dan larutan yang akan diekstrak. Oleh karena itu di dalam kebanyakan ekstraktor dilengkapi dengan alat kontak yang berupa pengaduk ataupun bed (tumpukan alat kontak). Didalam industri migas dan petrokimia, proses ekstraksi banyak digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa hidrokarbon seperti parafin, aromatik, naphthene, dsb.
Proses ekstraksi pertama kali banyak digunakan untuk memperbaiki mutu kerosene, tetapi sekarang untuk memperbaiki mutu minyak pelumaspun kebanyakan menggunakan proses ini. Senyawa-senyawa aromatik yang terdapat di dalam kerosene dapat menimbulkan smoke point yang tinggi, sehingga kurang baik untuk lampu penerangan maupun untuk bahan bakar pesawat terbang yang bermesin jet. Komponen-komponen aromatik yang terkandung di dalam fraksi minyak pelumas dari hasil distilasi vakum sangat tidak disukai karena dapat membentuk sludge setelah teroksidasi. Disamping itu senyawa tersebut mempunyai viscosity index rendah. Di dalam proses ekstraksi dikenal beberapa istilah yang sering digunakan dalam operasi sehari-hari, yakni:
• Sovent: Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi. • Solut: Zat yang teriarut di dalam feed.
• Extrat: Bahan yang dipisahkan atau terekstrak dan feed • Raffinate: Produk yang tidak teriarut dalam solvent. • Extract phase: Phase yang kaya solvent.
• Raffinate phase: Phase yang miskin solvent. • Reflux : Extract yang dikembalikan ke extractor. • Lean solvent: Solvent yang memasuki extractor. • Rich solvent: Solvent yang keluar dari extractor.
Proses ekstraksi secara sederhana dapat dilihat sebagaimana yang ditunjukkan dalam Gambar (3.3). Terlihat dalam gambar tersebut, solvent memasuki extracting unit melalui bagian atas dan feed masuk dan bagian bawah. Raffinate keluar dan bagian atas dan extract keluar dan bagian bawah. Alat kontak yang terpasang di dalam extractor membuat kontak antara solvent dan feed lebih inrim. Demikian pula reflux yang diperlukan untuk memperoleh kemumian produk yang tinggi.
Gambar 3.3 Proses Ekstraksi Sederhana
Macam-macam Proses Ekstraksi
Khususnya di dalam Industri Minyak dan Gas Bumi, beberapa macam proses ekstraksi yang digunakan diantaranya adalah:
a. Ekstraksi Edeleanu b. Ekstraksi Furfural
c. Ekstraksi Udex
d. Ekstraksi Propane Deasphalting e. Distilasi Ekstraktif
1. Ekstraksi Edeleanu
Bahan pelarut yang digunakan untuk proses ekstraksi ini adalah cairan belerang dioksida (SO2) dan dikenal dengan nama Edeleanu.
Jika proses ini digunakan untuk memperbaiki mutu gasoline, suhu operasinya sekitar 20°F, tetapi jika untuk lubricating oil, suhu operasinya berkisar antara 50 -75°F. Biasanya perbandingan volume solvent terhadap volume feed 1 : 1. Gambar (3.4) menunjukkan proses ekstraksi Edeleanu, proses ini digunakan untuk memisahkan senyawa aromatik yang terdapat di dalam fraksi kerosene. Adanya senyawa aromatik yang cukup tinggi kadarnya di dalam kerosene akan mengakibatkan sifat pembakarannya jelek, yaitu kecenderungan kerosene membentuk jelaga apabila dipakai sebagai bahan bakar. Karena kerosene mempunyai densitas lebih rendah, maka diumpankan dari bagian bawah mengalir ke atas dan kontak dengan solvent (belerang dioksida) yang mengalir kebawah karena densitasny lebih berat. Selama kontak berlangsung, solvent melarutkan senyawa-senyawa aromatik yang terkandung di dalam kerosene. Dalam proses ekstraksi ini diperoleh dua macam aliran produk yang disebut ekstrak dan rafinat. Ekstrak adalah larutan solvent yang banyak mengandung senyawa aromatik, sedangak rafinat adalah kerosene yang telah diambil senyawa aromatiknya dengan sedikit solvent yang tenkut.
Untuk meningkatkan efisiensi proses, solvent di dalam ekstrak dan rafinat dapat dimumikan kembali dengan cara distilasi yang selanjutnya dapat digunakan kembali di dalam ekstraktor, dan demikian seterusnya.
2. Ekstraksi Furfural
Furfural (HO2CHC : CHCO2H) adalah sejenis solvent yang mempunyai
titik didih 324°F. Karena furfural mempunyai struktur sikiis, maka ia sangat efektif untuk mengekstrak senyawa aromatik dan beberapa senyawa sikiis lainnya. Proses ini
digunakan secara luas untuk memperbaiki mutu minyak pelumas. Suhu operasi bervariasi antara 150 - 250°F, tetapi pada kebanyakan refinery menggunakan suhu operasi sekitar 200°F. Perbandingan jumlah solvent terhadap feed sekitar 2 : 1. Diagram sederhana proses ekstraksi furfural ditunjukkan dalam gambar (3.5). Kontak antara solvent dan feed biasanya dilakukan dengan aliran yang berlawanan arah. Untuk membuat kontak yang lebih intim, di dalam extractor dilengkapi alat kontak, seperti yang terlihat dalam gambar adalah rotating disk contactor (RDC).
Gambar 3.4 Proses Ekstraksi Edeleanu
Peralatan kontak tersebut terdiri dari sebuah silinder vertikal yang dibagi menjadi beberapa kompartemen. Rotary disk dihubungkan dengan poros yang menggerakkannya, dengan berputarnya disk membuat kontak antara solvent dan feed menjadi lebih intim karena transfer masa dipacu oleh gerakan pengadukan disk tersebut. Derajat pencampuran antara kedua fluida, tersebut dapat diatur dengan mengatur kecepatan putaran disk.
3. Ekstraksi Udex
Solvent yang digunakan untuk proses ekstraksi ini adalah larutan Udex, yaitu berupa larutan glycol-water. Suhu operasi biasanya berkisar antara 170 - 358°F. Gambar (4-4) adalah diagram sederhana proses ekstraksi Udex. Udex adalah solvent yang sangat baik untuk mengekstrak light aromatic. Jika produk dari proses ekstraksi ini digunakan sebagai bahan baku petrokimia yang memerlukan kemumian yang tinggi, maka untuk keperluan tersebut di dalam operasi ekstraksi harus menggunakan reflux. Rich solvent dari extractor menuju ke solvent stripper untuk dipisahkan dari solvent-nya dengan bentuan steam, extract keluar dari bagian puncak stripper dan lean solvent keluar dari bagian bawah stripper. Sebagian dari extract dikembalikan ke extractor sebagai reflux. Raffinat yang keluar dari bagian puncak extractor dicuci dengan air untuk mengambil glycol. Larutan glycol-water yang dihasilkan dicampur bersama-sama dengan lean solvent dikembalikan lagi ke extractor.
Gambar 3.6 Proses Ekstraksi Udex
4. Ekstraksi Propane Deasphalting
Proses ini dipakai untuk memisahkan asphalt (bitumen) dari minyak yang mengandung asphalt atau untuk membersihkan minyak lumas dari asphalt. Sebagai bahan pelarut digunakan cairan propane, dimana propane akan melarutkan minyak (biasanya senyawa paraffinic dan sekaligus memisahkan aspalt.
Pada gambar (3.7) menunjukkan diagram sederhana proses ekstraksi untuk propane deasphalting.
Deasphalting sesungguhnya adalah proses ekstraksi bertekanan diatas tekanan atmosfir dengan mengontakkan feed dengan cairan propane secara berlawanan arah melalui sebuah packed column. Minyak masuk melalui bagian tengah kolom dan propane melalui bagian dasar kolom. Propane akan melarutkan senyawa-senyawa paraffinic dan keluar dan bagian puncak kolom. Asphalt yang telah terpisahkan turun ke bagian dasar dan keluar menuju furnace untuk dipanaskan yang selanjutnya dipisahkan dari propane di dalam flash drum dan stripper. Sedangkan minyak yang keluar dari bagian puncak kolom dipisahkan propanenya di dalam evaporator bertingkat dan stripper.
Minyak lumas yang dihasilkan telah bebas dari asphalt, dan propane yang telah dipisahkan dapat digunakan kembali. Demikian selanjutnya proses ini berlangsung. Suhu operasi ekstraksi ditetapkan berdasarkan tekanan operasi, semakin tinggi tekanannya semakin tinggi suhu operasinya. Proses ini biasanya diikuti dengan proses ekstraksi furfural untuk mendapatkan tingkat kemumian produk yang tinggi. Pengembangan proses ini adalah dengan rnenggunakan dua macam solvent, yaitu propane dan campuran phenol-cresol atau selecto. Dua macam solvent ini dikenal dengan nama duo-sol. Propane dalam hal ini digunakan untuk melarutkan paraffinic hydrocarbons, sedangkan campuran phenol-cresol digunakan untuk melarutkan naphthenic hydrocarbon.
5. Distilasi Ekstraktif
Suatu proses yang digunakan untuk memisahkan senyawa aromatik mumi dari fraksi gasoline adalah dikenal sebagai distilasi ekstractif (extractive distillation).
Aromatik-aromatik tersebut adalah benzene, toluen dan xylene (BTX). Ketiga macam senyawa aromat tersebut adalah banyak digunakan sebagai feed stock untuk industri petrokimia.
Diagram sederhana proses distilasi ekstraktif dapat dilihat dalam gambar (3.8). Fraksi gasoline, apakah dari straight run, thermally cracked, catalyrically cracked atau catalytically reformed digunakan dalam proses ini. Feed yang
mengandung senyawa-senyawa aromatik dan aliphatic dipanaskan hingga mencapai suhu yang dikehendaki dan diumpankan ke dalam kolom distilasi.
Gambar 3.8 Proses Distilasi Ekstrak-tif
Solvent yang mana senyawa aromatik lebih mudah dilarutkan dari pada senyawa yang lain diumpankan dekat dengan bagian puncak kolom. Solvent mengekstrak senyawa aromatik dan keluar melalui bagian dasar kolom menuju ke kolom yang kedua (kolom distilasi). Pada kolom yang kedua senyawa aromatik dipisahkan dari solvent yang melarutkannya dengan cara distilasi. Dalam hal ini solvent yang digunakan adalah phenol, disirkulasikan kembali ke kolom ekstraksi. Jenis solvent lain yang dapat digunakan untuk proses ini diantaranya adalah sulfolane dan acetonitrile. Jika hydrogen fluoride (HF) yang digunakan sebagai solvent-nya, maka suhu operasinya diatur berkisar antara 100 - 125°F. Laju sirkulasi solvent sekitar 0,15 - 0,3 volume solvent per volume feed. Hydrogen fluoride dapat memisahkan senyawa belerang dan senyawa-senyawa aromatik kompiek secara efektif.
Asam sulfat digunakan untuk mengekstrak isobutene. Konsentrasi asam sulfat untuk keperluan ini sekitar 65%. Isobutene diekstrak dari campuran butane-butene. Isobutene murni sangat berguna di dalam pembuatan karet sintetis.
Solvent jenis lain yang disebut dengan nama ammoniacal copper acetate banyak digunakan untuk mengekstrak butadiene. Produk butadene dapat dipisahkan dari solvent dengan cara fraksinasi pada tekanan sekitar 15 psig dan suhu pada bagian dasar kolom sekitar 175°F.
Absorpsi
Sebagaimana telah dibicarakan sebelumnya, dengan distilasi pada tekanan atmosfir dapat dipisahkan campuran berbagai senyawa hidrokarbon menurut perbedaan titik didihnya. Hidrokarbon-hidrokarbon yang terlalu berat harus didistilasi pada tekanan vakum karena terlalu tinggi titik didihnya pada tekanan atmosfir. Sebaliknya hidrokarbon-hidrokarbon yang terlalu ringan harus didistilasi pada tekanan tinggi karena terlalu rendah titik embunnya (juga titik didihnya) pada tekanan atmosfir.
Cara lain untuk memisahkan hidrokarbon yang sangat ringan tanpa memakai tekanan yang terlalu tinggi atau pendinginan yang terlalu rendah adalah absorpsi. Absorpsi adalah suatu proses pemisahan komponen gas berdasarkan atas perbedaan kelarutan gas terhadap cairan pelarut (solvent). Gas-gas yang lebih berat (lebih mudah mengembun) akan lebih mudah larut dari pada gas-gas ringan. Solvent yang khusus untuk proses ini disebut absorbent.
Absorbent yang telah digunakan dapat dimumikan kembali dengan cara distilasi dan kemudian digunakan kembali kedalam absorber. Sebagai alasan mengapa proses absorpsi dipilih, pertimbangannya adalah factor ekonomis. Sebagai contoh, pemisahan hidrokarbon ringan dalam campuran gas mungkin lebih ekonomis jika menggunakan cara absorpsi dari pada fraksinasi yang harus menggunakan suhu rendah dan tekanan tinggi.
Ada gas alam yang dihasilkan dari beberapa ladang gas tanpa mengandung senyawa belerang dan sedikit sekali mengandung carbon dioxide, gas semacam ini disebut sweet gas dan tidak menjadi persoalan dalam proses pemumiannya. Tetapi tidak sedikit ladang-ladang gas yang produksi gas-nya banyak mengandung senyawa
sulfur, gas semacam ini disebut sour gas dan dalam proses pemumiannya banyak kesulitan yang timbul.
Untuk keperluan distribusi gas, total sulfur content di dalam gas alam disyaratkan harus dibawah I grain/Cscf (I grain = 64,8 mg; Cscf = 100 standard cubic feet), tetapi untuk keperluan industri disyaratkan total sulfur content harus dibawah 0,25 grain/Cscf.
Kandungan carbon dioxide (CO2) di dalam gas alam urnumnya berkisar antara
0,1 - 6 %, narnun di Indonesia seperti dilapangan Natuna kandungan carbon dioxide di dalam gas alam mencapai 70 %. CO2 tidak begitu berpengaruh terhadap peralatan
operasi tetapi cukup berpengaruh terhadap nilai kalori bahan bakar.
Prinsip Operasi Absorpsi
Proses absorpsi dapat dikatakan hampir mirip dengan proses distilasi, gas yang mengandung komponen-komponen berat diumpankan melalui bagian bawah (bottom) kolom absorpsi dan solvent (lean solution) diumpankan dan bagian atas (top) kolom. Gas kering sebagai hasil proses absorpsi meninggalkan kolom melalui bagian puncak dan sementara solvent beserta komponen yang terlarut (rich solution) keluar melalui bagian dasar kolom.
Suhu di dalam unit absorpsi dikendalikan oleh jumlah dan suhu lean solution. Operasi absorpsi akan lebih baik fleksibilitasnya jika digabung dengan stripping dalam satu menara, dan menara untuk keperluan ini disebut "rectifying absorber".
Macam-macam Proses Absorpsi
Didalam industri migas dan petrokimia, proses absorpsi banyak diterapkan untuk pemumian misalnya pemisahan CO2dan H2S dari gas alam atau pengambilan
kembali (recovery) suatu komponen/bahan tertentu misalnya benzene, toluene, dsb. Absorpsi juga banyak digunakan secara luas untuk proses pemisahan hidrokarbon-hidrokarbon dengan 3 atau 4 atom karbon (C3 dan C4)
misalnya propan, propylen, butan, butylen dan hidrokarbon dengan 1 atau 2 atom karbon (C dan C ) seperti metan, etylen, acetylen, atau gas-gas ringan lainnya.
Karbon dioksida (CO2) yang terbawa oleh gas alam dapat dihilangkan dengan
cara absorpsi, dan karena yang digunakan sebagai solvent jenis organic amine, maka proses ini sering disebut "amine process". Solvent yang digunakan bisa berupa monoethanol amnine (MEA), diethanolamine (DEA), atau triethanolamine (TEA).
Dalam proses ini beberapa reaksi kimia antara gas asam yang ada di dalam gas alam dan amine dapat terjadi. Dari reaksi yang terjadi menghasilkan amine carbonate, bicarbonate dan hidrosulfida. Konsentrasi amine untuk keperluan ini direkomendasi antara 15 - 25% dalam air. Gambar (A-1) menunjukkan diagram sederhana aliran proses untuk menghilangkan karbon dioksida dari gas alam dengan menggunakan amine solution.
Gas alam diumpankan melalui bagian bawah menara absorber sedangkan MEA melalui bagian puncak menara. Di dalam menara dipasang alat kontak, dan kebanyakan untuk jenis gas yang korosif menggunakan bahan inert seperti ceramic. Bentuk ceramic dibuat sedemikian rupa sehingga mempunyai luas,permukaan kontak yang besar. Gas yang telah bebas CO2meninggalkan menara melalui bagian
puncaknya sedangkan rich solution (MEA dan CO2) melalui bagian bagian dasar
menara. Rich solution selanjutnya diumpankan ke menara distilasi atau stripper untuk memumikan kembali MEA yang kemudian digunakan kembali ke absorber.
Larutan MEA yang memasuki absorber ini disebut lean solution (larutan miskin) karena miskin akan kandungan CO2, dengan kata lain kemampuan larutan
MEA telah pulih kembali untuk mengikat CO2. Karena persoalan korosi besar
kemungkinannya terjadi, maka larutan MEA yang digunakan harus ditambahkan additive sebagai corrosion inhibitor. Stripper atau menara distilasi sesungguhnya merupakan unit regenerasi. Steam yang digunakan untuk meregenerasikan larutan MEA sekitar 0,5 kg steam setiap 4 liter larutan MEA. Gas alam yang telah dimumikan biasanya mengandung kurang dari 20 ppm CO2dan I ppm air.
Contoh lain adalah absorpsi untuk treatment gas basah dari hasil perengkahan katalitik (catalytic cracking). Zat cair pelarut yang digunakan adalah fraksi gasoline yang telah dipisahkan dari C4 yang berasal dari kolom debutanizer. Gasoline yang
belum distabilkan (unstabilized gasoline) dipakai sebagai feed. Dalam proses ini dilakukan secara serentak stabilisasi gasoline.
Macam proses lain sesuai dengan penggunaannya diantaranya adalah
"Girbotol process", yaitu digunakan untuk membersihkan sulfur dalam bentuk
hidrogen sulfida (H2S) yang terkandung didalam gasoline, kerosine, dll. Jenis pelarut
yang digunakan adalah diethanol amine (DEA).
Hydrogen Sulfide Removal
Untuk menghilangkan hydrogen sulfide (H2S) dalam gas alam dapat
dilakukan dengan berbagai cara proses, Beberapa proses yang dapai diterapkan diantaranya adalah sebagai berikut:
Amine process
Sodium carbonate process Potasium Carbonate process Iron oxide process
Sodium phenolate process Tripotasium process
Hingga dewasa ini jika dibanding dengan proses-proses yang lain, amine process masih cukup dikenal dan banyak diterapkan karena mempunyai banyak keuntungan. Amine process lebih fleksibel untuk menangani gas alam yang mempunyai kandungan sulfur maupun carbon dioxide dengan variasi yang tinggi.
Gambar 3.9 Amine Process
1. Amine Process
Amine process tidak hanya digunakan untuk menghilangkan hydrogen sulfide, tetapi juga carbon dioxide dari gas alam maupun dari gas hasil pengolahan minyak bumi. Jenis amine yang digunakan urnumnya adalah MEA (monoethanol amine), DEA (diethanol amine), TEA (triethanol amine). Jika menggunakan MEA, kaonsentrasi larutan sekitar 15 -20%; DEA dengan konsentrasi larutan sekitar 20-30%, dan TEA dengan konsentrasi larutan sekitar 50 %. Jika di dalam gas alam tidak mengandung carbonyl sulfide (COS) maka larutan monoethanol amine sering digunakan untuk keperluan ini, narnun kandungan H2S di dalam gas alam tidak boleh
lebih besar dari 0,25 grain/Cscf. Untuk keperluan ini MEA mampu menurunkan kandungan H2S hingga mencapai 0,05 grain/Cscf.
Jika di dalam gas alam mengandung carbonyl sulfide maka harus menggunakan larutan Diethanol amine, karena carbonyl sulfide akan bereaksi dengan amine primer membentuk senyawa yang tidak dapat diregenerasi. Gas yang
ditangani dengan menggunakan DEA pada urnumnya jarang yang kandungan H2
S-nya lebih rendah dari 0,5 grain/Cscf.
Prinsip kerja proses ini adalah absorpsi yang diikuti dengan reaksi kimia dalam larutan air antara aliphatic alkoholamine dengan gas asam seperti H2S
dan CO2 pada
temperatur sebagaimana kondisi atmosfir. Kesetimbangan reaksi akan menurun secara cepat dengan sedikit naiknya temperatur dan melepaskan gas tersebut. Proses semacam ini termasuk proses absorpsi yang disertai dengan reaksi kimia. Reaksi tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan benkut dimana RNHi menunjukkan monoethanol amine (MEA) dan R menunjukkan gugus HOCH2CH2.
100 1. 2 RNH2 + H2S (RNH2)2.H2S 240 120 2. 2RNH2 + CO2 + H2O (RNH2)2.H2CO3 300 atau 100 3. 2 RNH2 + H2S (RNH3)2.S 240 120 4. 2 RNH2 + CO2 + H2O (RNH3)2.CO3 300
Setiap kelompok persamaan yang sama dapat dipakai untuk diethanol amine dan triethanol amine.
Perlu diingat bahwa berdasarkan persamaan reaksi tersebut, reaksi akan membalik ke arah kiri dan diawali oleh H2S dan amine pada temperatur yang lebih
menghilangkan H2S harus sama atau lebih rendah dan 100 °F. Juga, temperatur
disosiasi untuk CO2 lebih tinggi dan pada untuk H2S. Oleh karena itu untuk proses
stripping nantinya temperatur yang ditetapkan harus lebih besar dari 300 °F.
Karena proses ini proses secara fisika yang disertai dengan reaksi kimia, maka naiknya kekuatan larutan atau rate of flow akan dapat meningkatkan kapasitas penghilangan gas asam. Narnun demikian kenaikan tersebut harus betul-betui dievaluasi secara cermat karena larutan yang lebih kuat atau naiknya flow rate yang berlebihan justru akan menurunkan kemampuan regenerasinya, dan akibatnya konsurnsi amine akan menjadi lebih tinggi.
Untuk plant tertentu yang menggunakan larutan monoethanol amine (MEA) dengan konsentrasi antara 15 -20%, konsurnsi MEA berkisar antara 0,6 - 1,5 lb/MMscf gas yang diolah. Ttekanan operasi untuk keperluan proses ini bervariasi antara 200 – 50 psig, dengan catatan bahwa kandungan gas asam (H2S dan CO2) di
dalam gas yang diolah di bawah 3 .
Kesetimbangan H2S dan CO2 pada 15 % larutan MEA dan 30 °/o larutan DEA
berturut- turut ditunjukkan dalam gambar 4-58 dan 4-59. Karena proses didasarkan pada kesetimbangan reaksi kimia maka total beban larutan tidak akan pemah melampaui nilai amine yang bereaksi untuk H2S dan CO2 sebagaimana yang
ditunjukkan dalam persamaan reaksi sebelumnya.
Gambar 4-60 menunjukkan gas asam yang dapat diambil berdasarkan kesetaraan reaksi dengan allowance untuk gas asam meninggalkan larutan setelah regenerasi; yaitu suatu beban khusus dalam suatu unit tertentu akan memerlukan sekitar 1,6 kali banyaknya sirkulasi DEA dibandingkan dengan sirkulasi MEA. Dalam gambar tersebut menjelaskan untuk kondisi tekanan dan temperatur tertentu, sedangkan untuk berbagai variasi tekanan dapat dilihat dari tabel I yang diperoleh dari commercial operating unit.
Siklus operasi dan peralatan operasi yang diperlukan untuk amine process ini sama seperti proses absorpsi dan stripping pada sebuah natural gasoline plant. Dalam gambar 4-61 menunjukkan salah satu jenis amine gas treater di mana gas masuk dari bagian bawah absorber dan kontak dengan larutan amine secara berlawanan arah
