BAHAN KULIAH EVAPORASI

OPERASI TEKNIK KIMIA

III

Disusun oleh:

DOSEN PENGAMPU

Ir. Hj.Laila Faizah, MKes.

OPERASI TEKNIK KIMIA

III

 KODE MATA KULIAH : TIKD 410

 BEBAN KREDIT : ½

 SEMESTER : IV

 TIDAK ADA KETERKAITAN ANTARA OTK I,II,danIV

 RENCANA KULIAH : 12 – 16x T.M.

 POKOK BAHASAN : 4 MATERI

1. EVAPORASI

2. KRISTALISASI

3. HUMIDIFIKASI

POKOK BAHASAN &

ALOKASI WAKTU



PENGANTAR

1x



EVAPORASI

3x



KRISTALISASI

3x



EVALUASI TENGAH SEMESTER

1x



HUMIDIFIKASI

3x



DRYING

3x

BEBERAPA MATA KULIAH

YANG MENUNJANG



AZAS TEKNIK KIMIA



NERACA MASSA & ENERGI



PROSES INDUSTRI KIMIA I & II



PERPINDAHAN PANAS



PENGENALAN PABRIK KIMIA

KOMPONEN PENILAIAN



TATAP MUKA / KULIAH

10%



TUGAS

15%



MID SEMESTER

20%

PERHATIAN:



SETIAP KULIAH O.T.K.III SELALU

MEMBAWA SENDIRI :

1.DAFTAR KONVERSI

2.DAFTAR TABEL UAP

3.GRAFIK YANG TERKAIT

DAFTAR PUSTAKA

 ALLAN S. FOUST,WENZEL L.A. “PRICIPLES OF UNIT

OPERATION “

 BROWN G.G. “ UNIT OPERATION “

 PERRY R.H.,CECIL H. CHILTON “ CHEMICAL

ENGINEERING’S HAND BOOK “

 TJIPTO UTOMO“ DIKTAT EVAPORASI & PER – PAN “

 TREYBALL R.E. “ MASS TRANSFER OPERATION “

 WARREN L. MC CABE, YULIAN J SMITH “ UNIT

OPERATION OF CHEMICAL ENGINEERING “

 WALTER L BADGER & YULIUS T. BANCHERO “INTRO

DUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING “

POKOK BAHASAN

EVAPORASI



Theori evaporasi



Perbedaan dengan proses operasi yg lain



Macam,jenis dan cara kerja dr evaporator



Dasar perhitungan

1. menghitung tanpa B.P.R.

2. menghitung dengan B.P.R.

3. menghitung dengan/tanpa grafik



Methode penyelesaian soal

POKOK BAHASAN

KRISTALISASI



Theori kristalisasi



Kelarutan suatu zat



Methode dan macam kristalisasi



Pembentukan inti kristal



Macam dan jenis peralatan kristalisasi



Dasar perhitungan

1. menghitung jml kristal

2. menghitung jml unit alat kristalisasi



Methode penyelesaian soal

POKOK BAHASAN

HUMIDIFIKASI



Theori humidifikasi dan dehumidifikasi



Istilah2 pd humidifikasi & dehumidifikasi



Macam,jenis dan cara kerja peralatan

humidifikasi & dehumidifikasi



Dasar perhitungan

1.cara membaca psychrometric chart

2.menghitung dengan rumus

POKOK BAHASAN

DRYING



Theori dan istilah drying



Macam2 pengaruh suhu udara & humidity thd

kec. Pengeringan



Hubungan transfer massa dan panas thd

pengeringan



Macam,jenis dan cara kerja peralatan

pengeringan (dryer)



Dasar perhitungan

POKOK BAHASAN I



Tujuan Evaporasi

Tujuan evaporasi adalah untuk

memekatkan larutan yang

terdiri dari zat terlarut yang

tak mudah menguap dan

pelarut

yang

mudah

menguap.

Evaporasi

dilaksanakan

dengan

menguapkan sebagian dari

pelarut sehingga didapatkan

larutan dengan konsentrasi

yang lebih tinggi (pekat)



Pengertian

evaporasi

Evaporasi merupakan salah satu satuan

operasi yang penting dalam industri

kimia,pengolahan pangan dan bertujuan

terutama

untuk

memekatkan

atau

menaikkan konsentrasi zat padat dari

bahan yang berupa fluida.dengan adanya

sumber panas.Didalam praktek, evaporasi

paling

banyak

ditunjukkan

untuk

pemisahan air dari larutan bahan di dalam

air.sebagai contoh misalnya pemekatan

larutan gula, garam dan juice

buah-buahan.Didalam hal ini, larutan yang

pekat adalah produk yang diinginkan dan

air yang teruapkan biasanya digunakan

sebagai

pemanas

pada

evaporator

berangkai

Perbedaan Evaporasi dan Distilasi

_{Evaporasi : uap yang dihasilkan baik merupakan}

komponan tunggal/campuran tidak dipisahkan menjadi beberapa fraksi

_{Distilasi : dipisahkan menjadi beberapa fraksi}

berdasarkan titik didih

Perbedaan Evaporasi dengan Drying

_{Evaporasi : sisa penguapan berupa zat cair/ lart yang}

sangat viscose

Evaporasi dengan Kristalisasi

Evaporasi : Hanya pemekatan, jadi hasil akhir berupa larutan pekat

Sistem evaporasi pada prinsipnya

terdiri atas 4 komponen pokok,

yakni:

1.

Tangki evaporasi

2.

Sumber panas

3.

Pengembun (Penukar Panas)

4.

Cara untuk mempertahankan hampa

∆t = t

s

– t

1

t

s

= Suhu Steam

Karakteristik zat air :

_{ Konsentrasi}

Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan dengan kons. zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh, sehingga tidak dapat melakukan perpindahan kalor yang memadai.

 _{Pembentukan busa}

Busa yang stabil akan ikut keluar dr evaporator bersama uap, dan menyebabkan banyaknya bahan yang terbawa ikut.

 _{Kepekaan terhadap suhu}

Beberapa bahan kimia mahal, bahan kimia farmasi, dan bahan makanan dapat rusak bila dipanaskan pada suhu tertentu selama waktu yang singkat saja.

 _Kerak

Hal ini menyebabkan koefisien per - pan makin lama makin

berkurang, sampai akhirnya kita terpaksa menghentikan operasi evaporator itu untuk membersihkannya.

 _{Bahan konstruksi}

Oleh karena adanya variasi dalam sifat-safat zat cair, maka

dikembangkanlah berbagai jenis bhn konstrdlm rancang bangun evaporator untuk suatu masalah tertentu.

Macam Evaporator

1.

Evaporator dinding rangkap

2.

Evaporator pipa datar

3.

Evaporator pipa panjang

4.

Evaporator pipa baku

5.

Evaporator keranjang

Evaporator dinding rangkap

 _Tujuan

Alat penguap jenis ini dipakai apabila cairan yang diuapkan kapasitasnya kecil.

 _{Prinsip kerja}

Evaporator ini konstruksinya terdiri dari ketel dan jaket.

 _{Spesifikasi alat}

Bahan konstruksi biasanya dipakai besi tuang. Untuk makanan biasanya dipakai bahan konstruksi stainless stell, aluminium,

copper..Harga koefisien perpindahan panas jenis penguap ini bervariasi antara 50-300 btu/jam ft2 0F.Tergantung pada viskositas cairan, bahan konstruksi alat dan sistem pengadukannya.

 _{Spesifikasi bahan}

Bahan yang biasa dievaporasi dengan evaporator jenis ini.

 _{Cara kerja}

Pemanas berupa steam berada pada bagian dalam jaket dan kondensat maupun cairan pekat dikeluarkan melalui lubang masing-masing yang berada pada bagian bawah (lihat gambar)

NOTASI DAN SATUAN

1. ALIRAN FEED MASUK

a. F = laju alir umpan/feed lb/j kg/j b. tf = suhu feed 0F 0C

c. xf = fraksi

d. Cpf = panas jenis feed btu/lb 0F Kkal/kg 0C

2. ALIRAN STEAM MASUK

a. S = laju alir steam lb/j kg/j b. Ts = suhu steam 0F 0C

c. Xs = fraksi

3. ALIRAN UAP KELUAR

a. V = laju alir uap keluar lb/j kg/j

b. λ = pns laten penguapan di V btu/lb kkal/kg c. C = kondensat lb/j kg/j 4. ALIRAN LARUTAN PEKAT KELUAR

a. L = laju alir lar. Pekat lb/j kg/j b. tl = suhu larutan pekat 0F 0C

c. x_l = fraksi

d. Cp_l = panas jenis lar.pekat btu/lb 0F kkal/kg 0C

KONDISI PADA EVAPORATOR (I dan II)

T_{1atau 2} = Ttk didih larutan pd effek I, II 0F 0C

U_{1 atau2} = over all heat transfer coeff btu/ft2 j 0F

A1 atau2 = Luas bid pemanas (A1 = A2) ft2

p1 atau2 = tekanan uap pd evaporator psia

DASAR PERHITUNGAN

NERACA BAHAN

1. Pada H.E. bhn masuk kondensor = bhn keluar kondensor

S = C

2. Pada Tanki : bhn yg masuk tanki = bhn yg keluar tanki F = L + V

NERACA KOMPONEN

larutan yg masuk tanki = larutan yg keluar tanki F. x_f = L. x_l

NERACA PANAS

panas pada panas yg dignkn panas yg dignkn steam S = u melarutkan lar F + u menghslkn uap dr t_f ke t₁ V pada suhu t₁

Jenis evaporator

_{Untuk evaporator berangkai}

_{Co - current double effect evaporator.}

_{Counter current double effect evaporator.}

_{Demikian seterusnya untuk Tripple maupun}

Quadrupple effect evaporator.

_{Co – current : arah aliran feed dan steam sama.} _{Counter current : arah aliran feed dan steam}

METODE I (PENGANDAIAN Δp)

1. Gambar dan cantumkan data

2. Susun neraca massa dan neraca panas tiap effek dan keseluruhan (over all)

3. Hitung Δp total dan Δp tiap effek dianggap sama

4. Hitung suhu tiap effek

5. Masukkan pada rumus perhitungan neraca massa, neraca komponen dan neraca panas tiap effek

6. Masukkan rumus jumlah uap secara keseluruhan pada neraca massa

7. Harga L dapat dihitung, maka haga A₁,A₂ dst dapat dicari

8. Jika harga A₁ ≠ A₂ dst nya, berarti pengandaian Δp tidak tepat → harus di TRIAL harga Δp nya

METODE II (PENGANDAIAN Δt)

1. Gambar dan cantumkan data

2. Susun neraca massa dan neraca panas tiap effek dan keseluruhan (over all)

3. Hitung Δt total dan Δt tiap effek dianggap sama

4. Hitung tekanan tiap effek dan tekanan total

5. Masukkan pada rumus perhitungan neraca massa, neraca komponen dan neraca panas tiap effek

6. Masukkan rumus jumlah uap secara keseluruhan pada neraca massa

7. Harga L dapat dihitung, maka haga A₁,A₂ dst dapat dicari

8. Jika harga A₁ ≠ A₂ dst nya, berarti pengandaian Δt tidak tepat → harus di TRIAL harga Δt nya

RUMUS UNTUK TRIAL (PENGANDAIAN)

 Jika Δp sama : Δp₁ = Δp₂ dst nya untuk pengandaian

dalam perhitungan awal

 _{Trial untuk Δp :} Δp baru = A₁ x Δp _lama A _{rata rata}  _{Trial untuk Δt :} Δt baru = A₁ x Δt _lama A _{rata rata}

TINJAUAN EKONOMI (µ)

 Ekonomi atau effisiensi adalah perbandingan antara

kebutuhan steam (lb) dengan kebutuhan air yang diuapkan

 _{Penggunaan steam pd counter current lebih effisien}

dr pd co current,mengapa?

 _{Counter current sangat baik untuk larutan kental,}

mengapa ?

 _{Sifat larutan encer = sifat pelarut murni}

_{Jika larutan kental,sifat ≠ sifat pelarut murni → ada}

kenaikan titik didih (B.P.R.) atau Boiling Point Rise

 _{pd multiple effect evaporator selalu ada kenaikan titik}



_{Jika conc tinggi mk ttk didih tinggi, ini}

disebabkan krn P Uap lart rendah & zat yang

melarut tinggi.



_{u/ lart encer (cons <<<) BPR mengikuti ttk}

KimFis



_{u/ lart Pekat (conc >>>) misalnya:}



_{Lart. NaOH Duhring Line}



_{Non lart. NaOH rumus ENTH-conc}



_{Krn Evap. Sbg alat penguap (alat P.P) maka t}

uap air = tc

Effisiensi Penguapan



_{Adlh perbandingan antara kebutuhan steam (lb)}

dengan kebutuhan air yang diuapkan.



_{Eff. Penguapan =Ekonomi}

_(µ)

_{Trjd penghematan steam pada Counter Current}

_{Harga U}

 _{Hk. PerPan : “Makin tebal kerak, mk perpan dari steam}

_{Tinjauan harga A (Luas Permukaan Pemanas)}

S. λs = µ. A (ts – t1)

u/ Evap Tunggal? u/ Evap berangkai?

_{Tinjauan BPR (Boiling Point Rise)}

> Dengan menggunakan rumus: Δttotal = Σt + ΣBPR

> Dengan menggunakan grafik: Khusus untuk NaOH

- Duhring line

Tinjauan titik didih lart. Pada Evap berangkai :

Berapakah t1 t2, panas pengenceran yg timbul

berpengaruh pada neraca panas perlu perkiraan pendekatan.

_{Perkiraan pendekatan:}

Memisalkan q sama. Dan A selalu sama. q = V A Δt Δt1 : Δt1 : Δt1 = 1/V1 : 1/V2 : 1/V3

t1 = ts - Δt1 t3 = t2 – Δt3 t2 = t1 - Δt2

F.XF = L3 . XL3 L3 = F.XF L3 dapat dihitung XL3 ΣV = F – V3 maka, V1 = 1/3 ΣV V2 = 1/3 ΣV V3 = 1/3 ΣV

Rumus ENTH – CONC pada Ner. Panas F.hf + S.H3 = V.H + L.h1 + c.hc

F.hf + S.(Hs – hc) = V.Hsp + L.h1 Hsp = Hsat + Cp Δt

= Hsat + Cp ΣBPR

Pelajari di rumah tentang perhitungan BPR

dengan 2 cara tsb.. !!!

BPR = ttk didih lart tgt dari P. Perm. Lart dan konsentrasi lart.

<Kenaikan ttk didih>

Perpindahan lart dari effek satu ke lainnya mengalami:

-Perub. Konsentrasi

-Perub. Kadar solute

-Kenaikan titik didih yang sama.

∆ttot= ts-t4

Pada P. Perm. Sama: titik didih air ≠ titik didih lart.

Bila tidak ada BPR: ∆ttot= ∆t1 + ∆t2 + ∆t3 + ∆t4 = ∆ts - t4 Bila ada BPR:

∆

ttot

= ∆

t1

+ ∆

t2

+ ∆

t3

+ ∆

t4

+

BPRI + BPRII +BPRIII + BPRIV = Σ ∆t + ΣBPR

Untuk lart. NaOH digunakan grafik

Bila bahan yang dievaporasi adalah

NaOH

PERHITUNGAN TIDAK MENGUNAKAN RUMUS TAPI CUKUP DENGAN GRAFIK SAJA,

2 GRAFIK YANG DIGUNAKAN ADALAH :

•DUHRING LINE

Latihan soal :

1. a).Jelaskan tentang apa yang dimaksud dengan proses evaporasi dengan benar dan lengkap

b). Gambar dan susun neraca massa, komponen dan energi dari suatu rangkaian CO CURRENT DOU BLE EFFECT EVAPORATOR

TERIMA