o l e h Setijo Bismo Indonesia 2010

(1)

o o l l e e h h

Setijo Bismo

Departemen

Departemen TeknikTeknik KimiaKimia – Fakultas–Fakultas TeknikTeknik UniversitasUniversitas Indonesia

Indonesia 2010 2010

(2)

(3)

Intensifikasi

Proses

• 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).

(4)

Tujuan

Intensifikasi

Proses

•

• Intensifikasi laju transport molekul

Intensifikasi laju transport molekul

-

molekul (bahan

-

bahan kimia)

dalam proses

-

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,

•

• Minimisasi

Minimisasi

biaya

kapital

dan

pengoperasian

pabrik

,

•

• 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,

•

(5)

Intensifikasi

Proses

:

Konsep

dan

Perangkat

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 SUMBERENERGI 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

(6)

Teknologi

Plasma

• 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.

(7)

Klasifikasi

Teknologi

Plasma

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.

(8)

Aplikasi

Teknologi

Plasma

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 (CO

₂

dan CH

₄

) dan uap air (kukus) menjadi hidrokarbon dengan

rantai C lebih panjang.

(9)

Teknologi

Ozon

dan

Aplikasinya

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

(10)

Sistem

Industri

Proses

Kimia

_{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

(11)

Kondisi

Operasi

,

Katalis

dan

Produksi

Limbah

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 .

(12)

Fakta

tentang

Kondisi

Kita

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 !

(13)

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.

(14)

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

(15)

Teknologi Ozon untuk Teknologi Pengolahan Air

DIMENSI RANCANGAN PROTOTIPE OZONATOR (mm) :

Generasi I

(OG/G1/VII/96) (OG/G2/IX/97) Generasi II

∅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