...

ISSN 1410-1998 BERBAGAI TEKNOLOGI PROSES PEMISAHAN

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

ISSN 1410-1998 BERBAGAI TEKNOLOGI PROSES PEMISAHAN
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P2TBDU dan P2BGN-BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000
ISSN 1410-1998
BERBAGAI TEKNOLOGI PROSES PEMISAHAN
Jurusan
Wahyudi Budi Sediawan
Teknik Kimia, Fakultas Teknik
-UGM
ABSTRAK
Proses-proses pemisahan dalam industri senantiasa berkembang sepanjang waktu. Oi
samping pengembangan teknologi atau proses-proses baru, peningkatan unjuk kerja prosesproses yang telah lama dikenal juga terus dilakukan. Akhir-akhir ini, dengan dukungan teknologi
yang semakin maju, ada kecenderungan untuk lebih berani menggunakan kondisi operasi yang
he bat, misalnya suhu tinggi dan pressure drop besar. Berdasarkan analisis biaya total, pabrik
cenderung memilih alat yang walaupun harganya agak mahal, tetapi biaya operasinya murah.
Selain itu, kesadaran ling kung an mendorong industri untuk mengembangkan proses-proses yang
environmentally friendly. Untuk merancang suatu proses pemisahan, perlu dipilih teknologi yang
paling feasible dan paling efisien untuk kisaran kondisi operasi yang dikehendaki. Oalam hal ini,
diperlukan Jatar belakang teori yang mantap dan dukungan data yang memadai. Secara umum,
teori dan data yang diperlukan
dapat dikatagorikan
menjadi dua konsep pokok, yaitu
keseimbangan dan proses-proses kecepatan. Untuk dapat melakukan perhitungan dan analisis
fundamental berdasarkan kedua konsep tersebut, diperlukan juga penguasaan pemodelan
matematis dan penyelesaikan persamaan-persamaan
matematis yang dewasa ini lebih sering
dilakukan secara numeris dengan bantuan komputer. Untuk memberikan gambaran tentang
proses-proses pemisahan di industri, baik yang sudah lama dikembangkan maupun yang relatif
baru, dibahas secara singkat sejumlah proses pemisahan.
Dalam memilih proses pemisahan
atau proses-proses
pada umumnya,
ada
sejumlah hal penting yang perlu diperhatikan,
yaitu:
PENGANTAR
Proses
pemisahan
merupa-kan
proses penting dalam industri kimia dan
menjadi semakin menarik untuk dikaji lebih
jauh
dengan
makin
berkembangnya
permasalahan
di lapangan
serta makin
banyaknya
pilihan
teknologi
yang bisa
digunakan.
Beberapa
kecenderungan
terakhir proses-proses
pemisahan
dalam
industri adalah sebagai berikut :
1.
1.
Untuk suatu keperluan pemisah atau
proses
yang lain,
pad a umumnya
tersedia
sejumlah
pilihan
teknologi
sehingga sifatnya open-ended. Dengan
demikian harus dicari teknologi yang
paling feasible. Jadi ada dua hal yang
perlu dilakukan, yaitu mencari sebanyak
mungkin teknologi yang bisa dipakai
(semacam brain storming) dan pemilihan
proses mana yang
paling
feasible
(process assessment).
2.
Suatu teknologi pemisah bisa bekerja
efisien hanya pada batas-batas kisaran
keadaan tertentu, misalnya sifat bahan,
kadar,
dan
bahkan
keadaan
fasa
seringkali
berubah
sangat
nyata.
Misalnya susu segar berkadar air 90%
bersifat cair enGer, jika dihilangkan airnya
sampai
kadar
air
menjadi
50%,
keadaannya menjadi cair kental, dan jika
kadar air tinggal
3%, keadaannya
berubah padatan (serbuk).
3.
Nomor 1 dan 2 mengakibatkan bahwa
seringkali tidak bisa dipakai satu alat atau
proses yang efisien untuk sepanjang
proses pemisahan sehingga perlu dipakai
beberapa alat atau proses berbeda
secara berurutan. Misalnya :
Pemakaian proses yang sudah lama
dikenal (misalnya distilasi, ekstraksi, dan
lain-lain) tetapi dengan unjuk kerja yang
lebih baik, misalnya dalam hal :
a.
b.
c.
d.
e.
f.
2
kebutuhan energi yang lebih rendah
harga peralatan yang lebih murah,
misalnya peralatan lebih kecil
limbah yang lebih sedikit atau tidak
berbahaya
kondisi operasi yang tidak terlalu
he bat
kebutuhan
bahan
pemroses,
misalnya salven pada ekstraksi, yang
lebih kecil
kualitas produk yang lebih baik,
karena kemurnian yang lebih tinggi,
kerusakan bahan tak banyak terjadi,
dan lain-lain.
Pemakaian teknologi atau proses yang
baru
dalam
arti
belum
lama
dikembangkan
8
6.
ISSN 1410-1998
a.
b.
Pada pengeringan kain yang selesai
dicuci, mula-mula dilakukan proses
pemerasan
(dengan
tangan
misalnya), lalu baru dijemur (drying).
Pemerasan
sampai
kering
tidak
mungki
dilakukan,
sedangkan
penjemuran secara langsung tanpa
diperas akan makan waktu yang jauh
lebih lama.
Pad a pembuatan susu bubuk dari
susu segar yang pada prinsipnya
adalah pemisahan air dari padatan,
dewasa ini pada umumnya dipakai
Prosiding Presentasi /lmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P2TBDU dan P2BGN-BATAN Jakarta, 22 Pebruari 2000
Pemakaian sieve tray pada rnenara
distilasi, kolom pulsa untuk ekstraksi, dan
penambahan penghalang aliran adalah
contoh-contoh kecenderungan ini.
7.
Analisis biaya total, pad a umumnya memake-up biaya peralatan (fixed cost) dan
biaya operasi. Untuk mencapai biaya
produksi seminimal mungkin, diperlukan
optimasi. Dewasa ini ada kecenderungan
untuk memilih alat atau teknologi yang
walaupun biaya peralatannya agak mahal
tetapi biaya operasinya murah. Untuk
menekan
biaya
peralatan,
ada
kecenderungan
memilih
alat
yang
kapasitasnya besar karena biaya tiap
satuan produk menjadi lebih rendah.
Tentunya ini jika modal, bahan baku. dan
pasar memungkinkan.
8.
Kesadaran
lingkungan
mendorong
industri untuk menghindari proses-proses
yang menggunakan bahan kimia atau jika
terpaksa perlu diusahakan recycle atau
daur ulang bahan-bahan
kimia yang
dipakai. Jika terpaksa ada limbah, perlu
dilakukan
waste
treatment
yang
memadai.
tiga tahapan proses yaitu evaporasi,
spray drying, dan terakhir vibrofluiizer.
Perlu
diingat
bahwa
pengembangan
proses pembuatan
susu
bubuk
sampai
ke
tahap
sekarang ini memerlukan waktu kirakira 100 tahun dan sekarang masih
terus berkembang.
4
Pemisahan
bahan
impurities
yang
kadarnya tinggal sedikit (tahap terakhir)
pad a
umumnya
sang at
sulit
dan
memerlukan
"pengorbanan"
yang
banyak.
Sebagai
contoh,
ongkos
penghilangan air dari susu dengan drying
kira-kira
sembilan
kali
biaya
penghilangan
air dengan
evaporator
(untuk setiap kg air yang diuapkan).
Kondisi operasi yang hebat, misalnya
tekanan atau suhu tinggi, dewasa ini
tidak terlalu
ditakuti
atau dihindari.
Sebagai contoh, splitting minyak nabati
(misalnya
kelapa
sawit),
dahulu
cenderung memakai suhu dan tekanan
yang tidak begitu tinggi, tetapi dengan
bantuan katalisator,
misalnya
NaCH.
Sekarang industri cenderung memakai
suhu dan tekanan tinggi tetapi tanpa
katalisator.
Untuk suatu proses pemisahan,
pad a
umumnya diperlukan kontak antar fasa
yang baik, yang bisa dicapai dengan
membuat gerak aliran dengan turbulensi
tinggi.
Untuk memperoleh
turbulensi
tinggi,
pad a
umumnya
diperlukan
pressure
drop yang tinggi, sehingga
diperlukan energi pompa atau kompresor
yang tinggi. Diperlukan optimasi untuk
memilih
kondisi
yang
memberikan
turbulensi yang cukup tinggi (kecepatan
perpindahan cukup tinggi) tetapi pressure
drop tidak terlalu tinggi. Dewasa ini
industri cenderung lebih berani memakai
pressure drop tinggi untuk mencapai
kontak antar fasa yang lebih baik.
Untuk meningkatkan
unjuk kerja
proses-proses
yang sudah lama dikenal,
diperlukan back up teori yang mantap dan
data-data yang memadai. Teori dan data
yang diperlukan untuk perancangan
alat
pemisah dan yang perlu diteliti atau dipelajari
biasanya dapat dikategorikan menjadi dua
konsep pokok, yaitu :
1
Kesetimbangan
Untuk
jenis-jenis
alat
tertentu,
keadaan setimbang sudah hampir tercapai
misalnya pada ekstraksi dengan mixer-settler
dan
menara
distilasi
dengan
plat-plat,
sehingga teori atau data kesetimbangan
dapat
dimanfaatkan
untuk
perhitungan
peralatan-peralatan
tersebut.
Untuk jenisjenis alat yang lain, di mana keadaan masih
jauh
dari
setimbang,
perhitungan
memer!ukan konsep kecepatan perpindahan
massa-'(sering disertai perpindahan panas).
Kecepatan
perpindahan
pada
umumnya
tergantung jauhnya keadaan dari keadaan
setimbang. Dengan demikian, teori dan data
kesetimbangan juga diperlukan.
2
Proses-proses
kecepatan
Proses pemisahan pada umumnya
melibatkan peristiwa perpindahan massa dan
Q
Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P2TBDU dan P2BGN-BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000
panas.
ISSN 1410-1998
Untuk itu, teori atau data tentang
memanfaatkan
perbedaan
komposisi
setimbang
pad a fasa
uap
dan
cairo
Operasinya
berupa
penguapan
dan
pengembunan
dan
pad a
umumnya
dijalankan berkali-kali (bertingkat). Karena
melibatkan penguapan
dan panas laten
penguapan biasanya besar, maka proses ini
memerlukan
banyak
energi.
Meskipun
distilasi sudah cukup lama dikenal,
pengembangan
proses ini dan penelitianpenelitian
yang
terkait
masih
banyak
dilakukan.
Studi-studi
terakhir
banyak
mengarah kepada :
kecepatan perpindahan sangat diperlukan.
Seniuk
umum
persamaan
kecepatan
perpindahan pada umumnya adalah sebagai
berikut :
(
KeCepalan
.
)
=
(Koefisien
{
Bidang
LUaS
J
Kadar
kadar
-
(
perpmdahm
kanlak
.
))
seilmbang
Jadi parameter-parameter
penting untuk dipelajari adalah :
yang
a. koefisien perpindahan
b. luas bidang kontak
c. kadarsetimbang (kesetimbangan)
dengan
adalah
yaitu :
1. penghematanenergi
2. memperbesar faktor pemisahan yang bisa
dicapai, antara lain dengan
Kadang-kadang koefisien digabung
luas bidang kontak dan hasilnya
koefisien perpindahan volumetris,
Koefisien
a.
b.
[ bidang
/uas
konlak
'KoeflSien
]
perpindahan =
vo/umetris
,perPindahan}
liap vo/um
Perlu diingat bahwa untuk bisa menghasilkan
ukuran alat yang diperlukan, pertimbangan
selalu melibatkan konsep-konsep kecepatan.
Oleh karena itu, dikatakan bahwa prosesproses kecepatan
adalah
the soul of
chemical engineering.
Untuk bisa melakukan hitungan atau
analisis fundamental berdasarkan
prosesproses
kecepatan
dan
kesetimbangan,
diperlukan
penguasaan
pemodelan
mate mat is
dan
juga
penyelesaian
persamaan-persamaan
matematis
(pada
umumnya persamaan diferensial) yang saat
ini lebih sering dijalankan secara numeris
dengan bantuan komputer.
Pada distilasi azeotrop, ditambahkan
zat volatil yang bisa berinteraksi lebih kuat
dengan suatu komponen dibanding dengan
komponen lainnya dan zat volatil tersebut
akan ikut sebagai distilat (perlu dipisahkan
lebih
lanjut).
Pada
distilasi
ekstraktif,
ditambahkan
zat non volatil yang bisa
berinteraksi
lebih
cepat dengan
suatu
komponen
dibanding
dengan
komponen
lainnya. Zat non-volatil tersebut akan ikut ke
hasil dasar dan selanjutnya perlu dipisahkan.
2,
Distilasi
Uap (Steam Distillation)
Distilasi uap adalah suatu proses di
mana steam dikontakkan langsung, dengan
sistem distilasinya (open steam). Salah satu
kasus khusus adalah pengambilan cairan
yang tidak bercampur dengan air (immiscible)
dari padatan, misalnya pengambilan minyak
cengkeh dari daun cengkeh, Dalam hal ini,
daun cengkeh dikontakkan dengan steam.
Karena minyak cengkeh dan air bersifat
immiscible, maka kedua zat tersebut akan
mendidih bersama pad a suhu yang lebih
rendah dari titik didih minyak cengkeh dan
air. Hal ini sangat menguntungkan karena
suhu operasi menjadi rendah sehingga
kerusakan bahan bisa lebih sedikit. Uap yang
terbentuk diembunkan sehingga terbentuk
dua cairan yaitu air dan minyak cengkeh
yang immiscible dan mudah dipisahkan.
Apabila dikembangkan dengan baik, distilasi
uap ini akan sangat bermanfaat
untuk
mengambil minyak-minyak atsiri dari hasil
tumbuh-tumbuhan Indonesia. Minyak-minyak
atsiri ini umumnya mahal harganya. Distilasi
uap yang dilakukan
oleh petani,
pad a
TEKNOLOGIPEMISAHAN
Berikut ini akan dibahas secara
singkat sejumlah proses pemisahan, baik
yang sudah lama dikembangkan maupun
yang relatif "baru". Proses-proses
yang
dibahas hanya yang menyangkut pemisahan
komponen kimia dari campuran homogen
dan
tidak
mencakup
proses-proses
pemisahan mekanis (filtrasi, sedimentasi,
dekantasi, dan lain-lain).
1
azeotropic distillation
extractive distillation
Distilasi
Distilasi adalah salah satu proses
pemisahan komponen-komponen kimia yang
sudah sangat lama dikenal. Proses ini
10
ISSN 1410-1998
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P21BDU dan P2BGN-BA TAN Jakalta, 22 Pebruari 2000
umumnya dijalankan dengan kurang baik
sehingga kualitas hasil minyak atsirinya
sangat rendah dan akibatnya tidak memenuhi
kualitas ekspor. Kalaupun bisa diekspor,
harganya sangat rendah. Pengembangan
distilasi
uap
di
Indonesia
akan
sangat
menunjang
pengembangan
industri
agrokimia yang sangat menguntungkan.
3. Absorbsi
Absorbsi, yaitu pengambilan
komponen-komponen dari campuran gas dengan
penyerapan
menggunakan salven, sudah
lama dikenal dalam industri kimia. Proses ini
pada umumnya dijalankan pad a tekanan
tinggi dan suhu rendah. Komponen yang
sudah terserap tadi biasanya dipisahkan
kembali
dengan
cara
stripping.
Jadi,
kebanyakan absorber selalu dikombinasikan
dengan stripper. Salven diharapkan dapat
dipakai berulang-ulang. Usaha yang selalu
dilakukan
adalah
mencarii
cara
untuk
menyediakan kontak gas-cair sebaik-baiknya,
tanpa mengakibatkan pressure drop yang
terlalu tinggi. Kontak yang baik mencakup
dua aspek, yaitu luas bidang kontak yang
besar dan gerak relatif yang makin cepat
(turbulen ).
Untuk meningkatkan
unjuk kerja
penyerapan.
dapat pula ditempuh
cara
absorbsi reaktif, di mana komponen dari gas,
setelah terserap dalam cairan, berikatan/
bereaksi kimia dengan zat yang ada dalam
salven.
Terj~di dua proses seri, yaitu
perpindahan
massa
dan
reaksi
kimia.
Kecepatan proses keseluruhan ditentukan
oleh proses yang paling lambat. Dengan
demikian, dikenal resin dinamis, resin kimia,
dan resin campuran. Kesetimbangannya juga
mencakup dua aspek, yaitu kesetimbangan
fasa gas-cair dan kesetinibangan
kimia di
fasa cair. Contoh absorbsi reaktif dalam
industri adalah absorbsi CO2 dari gas hasil
reform~r (misalnya pad a pabrik amonia).
Dipakai
penyerap
berupa
air
yang
mengandung K2CO3. Gas CO2 yang terserap
ke dalam air bereaksi dengan K2CO3 menurut
reaksi
CO2 + K2CO3 + H2O -+ 2 KHCO3
Absorbsi reaktif memerlukan suhu
yang lebih tinggi daripada absorbsi biasa
k~rena reaksi kimia akan berjalan lebih cepat
pad a suhu yang lebih tinggi. Dewasa ini,
penelitian-penelitian
mengenai
absorbsi
reaktif banyak dilakukan.
4. Adsorpsi (Penjerapan)
Adsorpsi adalah pengambilan komponen
dari
gas
atau
cairan
dengan
penjerapan
oleh suatu
padatan.
Pada
penjerapan,
zat yang diserap menempel
pada permukaan padatan, tidak sampai ke
dalam padatan.
Kapasitas
adsorpsi
ini
biasanya
kecil,
tetapi
bisa mengambil
komponen-komponen yang jumlahnya sangat
kecil (traces) dari gas atau cairan. Ikatan
adsorpsi bisa berupa ikatan fisis ataupun
ikatan kimia. Proses ion- exchange dapat
pula digolongkan ke dalam adsorpsi kimiawi.
Pada adsorpsi, permukaan penjerap bukan
hanya permukaan padatan saja, tetapi juga
permukaan pori-pori padatan. Oleh karena
itu,
dalam
adsorpsi
terjadi
proses
perpindahan
massa dan penjerapan
di
permukaan (fisis atau kimiawi).
Langkah-langkah
adsorpsi menggunakan
berpori adalah :
a.
b.
c.
d.
yang terjadi pada
adsorben padatan
Perpindahan zat dari cairan atau gas ke
permukaan luar butir adsorben.
Perpindahan massa zat (difusi) dari
permukaan padatan ke bagian dalam
padatan melewati cairan/gas dalam pori.
Perpindahan massa zat dari cairan/gas
dalam pori ke permukaan dinding pori.
Penjerapan pada permukaan pori.
Analisis
teoritis
proses
adsorpsi
mencakup langkah-langkah proses tersebut.
Persoalan menjadi lebih kompleks jika pori
terdiri atas pori primer, sekunder, tersier, dan
seterusnya.
Selain
uu,
kesetimbangan
adsorpsi masih perlu banyak diteliti pula.
Model-model
yang sudah dikembangkan
(Langmuir,
Freundlinch,
BET,
dan
sebagainya) sering belum bisa dipakai untuk
banyak kasus. Selain itu, perlu dilakukan
usaha-usaha
untuk
mendapatkan
luas
permukaan tiap satuan massa butir yang
besar tanpa mengganggu
proses aliran
gas/cairan.
Oi samping
itu, pembuatan
struktur pori yang mudah dilewati oleh zat
yang diadsorpsi juga banyak dilakukan.
Salah satu contoh pemakaian
adsorpsi
adalah pengambilan zat-zat beracun yang
jumlahnya
sangat
kecil
dalam
cairan
(misalnya fenol).
5. Absorbsi
Reaktif dengan Padatan
Pengambilan suatu komponen dalam
gas suhu tinggi, untuk selanjutnya gas sisa
11
Prosiding Presentasi //miah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P27BDU dan P2BGN-BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000
akan diproses lebih lanjut pada suhu tinggi
pula,
kurang efisien jika menggunakan
absorbsi
biasa karena
pada umumnya
absorbsi
harus berlangsung
pada suhu
rendah. Gas suhu tiQggi harus didinginkan
dulu, baru diabsorbsi, kemudian gas sisa
harus dipanaskan lagi untuk diproses lebih
lanjut. Dengan demikian dibutuhkan banyak
energi sehingga diinginkan absorbsi yang
bisa berjalan pad a suhu tinggi. Cara yang
bisa ditempuh adalah reaksi dengan padatan.
Misalnya, pengambilan H2S dari campuran
gas bersuhu tinggi, bisa dijalankan dengan
oksida logam :
HZS(gas) +
LO(padaJ
>
LS(padat) + HzO(gas)
Oksida logam selanjutnya bisa diperoleh
kembali dengan oksidasi :
LS(padat) + 02(gaS)
Proses
semacam
>
ini
LO(padat) + SO2(gaS)
sedang
banyak
dikembangkan.
6. Ekstraksi
Cair-Cair
(Ekstraksi)
Ekstraksi cair-cair atau sering disebut
ekstraksi saja, sudah lama dikenal dan
dipakai dalam industri. Pada proses ini,
campuran cair A dan C diambil C-nya dengan
penambahan
cairan B yang tidak/sedikit
saling melarutkan
dengan A tetapi bisa
melarutkan C. Terbentuk
dua fasa cair
immiscible, yang pertama kaya A, yang lain
kaya B, sedangkan
C terdistribusi pada
kedua fasa tersebut.
Diperoleh
ekstrak
berupa larutan C dalam B dan rafinat berupa
larutan C dalam A.
Studi yang banyak dilakukan adalah
mencari persamaan-persamaan
fundamental
proses
ekstraksi
untuk
mendukung
perancangan
alat ekstraksi
yang lebih
efisien/optimal. Konsep dasar yang terlibat
adalah kesetimbangan
fasa cair-cair dan
perpindahan massa cair-cair.
Ada
kecenderungan
baru untuk
mencoba menggunakan
ekstraksi reaktif.
Salven yang dipakai mengandung zat yang
bisa
berikatan
kimia
atau membentuk
senyawa kompleks dengan zat yang diserap
sehingga kemampuan salven mengekstraksi
meningkat.
Salah
satu
contoh
adalah
ekstraksi
asam
sitrat
dari
air
(hasil
fermentasi) dengan salven metil isobutilketon
(MIBK)
yang mengandung
trisooktilamin
(TIOA). Oi fasa ekstrak (MIBK), asam sitrat
ISSN 1410-1998
bereaksi dengan TIOA membentuk senyawa
kompleks, sehingga asam sitrat bebas di fasa
MIBK tinggal sedikit. Akibatnya terjadi lagi
perpindahan massa asam sitrat dari fa sa air
ke fasa MIBKo Studi teoritis masalah ini
mencakup
perpindahan
massa
cair-cair
diikuti
reaksi
kimia,
serta
studi
kesetimbangan (kesetimbangan fasa cair-cair
dan kesetimbangan kimia)o Selain itu, ada
juga
usaha
mengembangkan
ekstraksi
dengan membran cair, dimana terbentuk tiga
fase cairo
7. Leaching (Ekstraksi Padat-Cair)
Misalnya ada campuran fasa padat
A dan C yang akan diambil C-nya, maka
ditambahkan
solven B cair yang bisa
melarutkan C tetapi tidak melarutkan A.
Diperoleh ekstrak berupa larutan C dalam B.
Selanjutnya B dipisahkan dari C, biasanya
dengan penguapan, dan dipakai lagi untuk
leaching. Proses ini juga bisa dipakai untuk
pengambilan minyak atsiri dari hasil-hasil
tanaman Indonesia. Industri rakyat umumnya
masih belum bisa memanfaatkan teknologi ini
karena
kelayakan
proses
ini
sangat
ditentukan oleh keberhasilan pengambilan
kembali
(recovery)
salven,
yang
membutuhkan peralatan yang relatif baik.
Harga salven ini biasanya relatif mahal,
sehingga kehilangan salven akan sang at
merugikan.
Kelemahan lain proses ini adalah
adanya sedikit salven yang tertinggal dalam
produk.
Untuk
produk-produk
tertentu,
terutama bahan makanan, adanya sedikitt
salven tersisa
tersebut
perlu dihindari.
Usaha-usaha penghilangan
salven dalam
produk merupakan masalah pemisahan yang
perlu dipelajari lebih lanjut.
Proses
leaching
umumnya
memerlukan suhu agak tinggi karena daya
larut akan naik dengan naiknya suhu. Suhu
agak tinggi ini sering menimbulkan kerusakan
bahan, sehingga
kualitas produk turun.
Masalah lain yang timbul adalah bahwa
salven pad a umumnya
tidak sempurna
selektivitasnya sehingga ada zat-zat lain
yang ikut terambill dalam ekstrak. Setelah
salven diuapkan, masih diperoleh campuran
sejumlah zat yang perlu dimurnikan lebih
lanjut. Misalnya pad a ekstraksi minyak atsiri
dari bunga-bungaan, diperoleh produk yang
disebut
concrete,
yang
masih
perlu
dimurnikan lagi.
ISSN 1410-1998
8. Ekstraksi
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P2TBDU dan P2BGN-BATAN Jakalta, 22 Pebruari 2000
Superkritis
a.
Fluida yang kondisinya berada di
atas tekanan dan suhu kritis (keadaan
superkritis), mempunyai sifat di antara cairan
dan gas. Fluida dalam keadaan ini bisa
dimanfaatkan sebagai salven pada ekstraksi
dengan beberapa kelebihan, antara lain:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Kekuatan salven dapat diatur sesuai
keperluan, dengan mengatur kondisi
operasinya.
Daya larutnya bisa tinggi karena
bersifat seperti cairan.
Karena mempunyai sifat seperti gas,
maka viskositasnya rendah sehingga
koefisien
perpindahan
massanya
bisa tinggi.
Pemisahan
kembali
salven
dari
ekstrak cukup cepat dan sempurna,
karena pada keadaan normal, f/uida
tersebut berupa gas (misalnya COv.
Dengan
demikian,
dengan
penurunan tekanan, salven otomatis
keluar sebagai gas.
Dapat memakai f/uida yang tidak
mencemari
lingkungan
dan tidak
mudah terbakar (misalnya COv.
Difusi dalam padatan bisa cepat.
Suhu operasi bisa rendah, meski-pun
tekanan tinggi.
Salven yang sering dipakai adalah
CO2. Suhu
kritis
CO2 adalah
31 ,3°C,
sedangkan tekanan kritisnya sekitar 74 atm.
Dengan salven ini, ekstraksi superkritis dapat
dijalankan pada suhu rendah dan tekanannya
juga tidak terlalu tinggi.
Ekstraksi
superkritis
ini
sang at
menjanjikan (promising) untuk pemungutan
minyak
atsiri
dari
tanaman-tanaman
Indonesia,
sehingga
perlu
diteliti
dan
diKembangkan.
9.
b.
Pemisahan
Berbasis
Massa Padat-Cair
Perpindahan
Operasi
pemisahan
ini
analog
dengan distilasi. Perbedaannya adalah kalau
pada distilasi fasa-fasa yang terlibat adalah
cair dan uap, pada operasi pemisahan ini
yang terlibat adalah fasa padat dan cairo Dari
segi kebutuhan energi, operasi padat-cair
lebih menguntungkan
dibanding
uap-cair
karena panas laten peleburan biasanya lebih
kecill daripada panas laten penguapan.
Kristalisasi dari larutan atau dikenal
sebagai kristalisasi. Proses ini sudah
lama dikenal dan sudah banyak
dipakai dalam industri. Bahan-bahan
larut dalam suatu solven, kemudian
diambil dengan kristalisasi.
Kristalisasi dari lelehan atau biasa
disebut
melt
crystallization
(kristalisasi
lel~han).
Proses
ini
belum banyak.
digunakan
dalam
industri.
Dalam proses
ini tidak
dibutuhkan solven.. Cairan berupa
campuran lelehan bahan-bahan.
Berikut ini disajikan perbandinganperbandingan
pokok
antara
kristalisasi
lelehan dan distilasi.
Krista~~~~~~~
Distilasi
a. Kedua
(cair dan
fase
uap)
masing-masing
adalah miscible.
b. Kesetimbangan
a. Fase cair dapat
bercampur.
fase
pad at tidak
b. Kesetimbangan
eutetic
yang
terjadi
adalah kesetim-
c.
d.
e
f
bangan
uapcair biasa.
Tidak ada fase
yang
murni
(uap
dan
cairan)
Faktor
pemisahan nilainya
sedang
dan
turun
tajam
setelah kemurnian meningkat
Kemurnian sangat tinggi sulit
dicapai
Tak ada batas
teoritis
atas
besarnya
recovery
9 .Kecepatan
transfer massa
dalam fase uap
dan
cairan
cepat
h. Proses menuju
equilibrium
dapat
dijalankan
dengan
cepat
Perbandingan
rapat
massa
Pemisahan
berbasis
perpindahan
massa
padat-cair
dapat
dikelompokkan
menjadi dua golongan besar, yaitu :
13
c. Fase pad at murni kecuali pad a
titik eutetic
d. Koefisien
pemisah bisa sangat
tinggi,
teoritis
bisa tak terhing-ga.
e. Kemurnian sangat tinggi mudah
f.
dicapai
Recovery dibatasi oleh adanya
komposisi eutetic
g. Kecepatan
transfer
massa
dalam cairan cukup cepat,
sedangkan
pada
fase padat nol
h. Proses
menuju
kesetimbangan
perlu dijalankan
dengan lambat
Perbandingan
rapat massa pa-
j.perpindahan
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P27BDU dan P2BGN-BATAN Jakarta, 22 PeblVari 2000
cairan dan gas
bisa
dicapai
sampai
10000
kalinya. Hal ini
mempermudah
pemisahan
fase.
Viskositas fase
uap dan cair
relatif rendah
k.
ISSN 1410-1998
datan dan cairan
tidak besar (hanya sekitar 1,1)
c.
11. LAIN-LAIN
Masih
pemisahan yang
masih
dalam
antaranya adalah
Viskositas
fase
cair
sedang,
padatan berupa
benda tegar
Pemisahan
fase bisa cepat
dan sempurna
k. Pemisahan fase
lambat dan sulit
Proses
counter-current
dapat
dijalan-kan dengan
mudah dan cepat.
Proses
countercurrent
berjalan
lambat dan sulit
sempurna
a.
b.
sempurna
c.
[1]. Perry's Chemical Engineers' Handbook
edisi 7,1997.
[2]. Schweitzer,
P.A.,
, Handbook
of
Separation
Techniques
for Chemical
Engineers, 2d ed., McGraw-Hili Book
Company, New York, 1988
[3]. Foust, A.S., et. al., , Principles of Unit
Operations, John Wiley and Sons, New
York, 1985
Berbasis Membran
Dewasa ini, pemisahan
berbasis
membran berkembang sang at pesat. Basis
operasinya
adalah
perbedaan
mudahsukarnya
zat-zat
melewati
membran.
Keuntungan-keuntungan
membran antara lain:
a.
b.
c.
pemisahan
TANYAJAWAB
dengan
Bakri Arbie
.Mohon
pendapat
mengenai
sistem
desalinasi yang optimum? Desalinasi di
masa
depan
saya
kira
perlu
dikembangkan mengingat kekurangan air
di seluruh dunia tak terelakkan lagi.
Biaya pemisahan lebih murah.
Menghasilkan
produk
berkualitas
tinggi.
lebih sedikit menimbulkan efek-efek
samping dibanding cara-cara lain.
Adapun
kelemahannya
adalah
kecepatan yang rendah, sehingga untuk
kapasitas besar, diperlukan luas membran
yang sangat besar.
Penelitian yang berkaitan
pemisahan
berbasis
membran
antara lain:
a.
b.
Pemisahan
memanfaatkan
listrik
(elektrolisis dan lain-lain).
Pemisahan
berdasar
sifat
permukaan, misalnya floatasi yang
telah dipakai secara operasional,
misainya di PT. Freeport Irian Jaya.
Pemisahan berdasar sifat magnetis,
PUSTAKA
Progressive freezing.
Zone melting.
Melt crystallization from the bulk.
10. Pemisahan
banyak
lagi
cara-cara
sudah dikembangakan dan
tarat pengembangan,
di
:
misalnya pada pengambilan
pasir
besi dari pasir pantai.
d. dan lain-lain
Demikian bahasan singkat mengenaii
proses-proses pemisahan. Keterangan lebih
terinci dapat ditelusuri dari pustaka-pustaka.
Dari perbandingan terse but terlihat
bahwa sebetulnya keunggulan dan kelemahan
kristalisasi
lelehan
dan distilasi
seimbang.
Jadi kristalisasi lelehan perlu
dipelajari/ dikembangkan lebih lanjut. Jenisjenis proses berbasis kristalisasi lelehan
antara Jain adalah :
a.
b.
c.
Studi
fundamental
massa melalui membran.
Wahyudi Budi Sediawan
.Desalinasi
bisa
dijalankan
dengan
teknologi sederhana sampai maju. Salah
satu yang dipakai di industri kimia adalah
dengan evaporasi bertingkat. Cara ini
bisa menghemat kebutuhan energi. Ada
suatu proses yang belum banyak dicoba
yaitu
dengan
operasi
padat-cair
(pembekuan dan peleburan). Kebutuhan
energi
relatif
lebih
kecil
(panas
penguapan
air
540
cal/g,
panas
peleburan es = 80 cal/g). Tersedia juga
proses-proses lain.
dengan
meliputi
Studi cara pembuatan
membran
yang
memenuhi
sifat-sifat
yang
diperlukan.
Studi peralatan operasi pemisahan
berbasis membran.
14
ISSN 1410-1998
Fathurrachman
.Mohon
penjelasan ten tang penggunaan
teknologi membran berupa teknik reverse
osmosis
dan
elektrodialisis
dalam
desalinasi air laut untuk memproduksi air
minum
Wahyudi Budi Sediawan
.Pemisahan
berdasar membran banyak
diteliti.
Keunggulannya
adalah
relatif
bersih dan hemat energi. Kelemahan
cara ini adalah prosesnya yang lambat
sehingga diperlukan membran yang luas
dan ini berarti peralatan yang besar.
Prosiding Presentasi llmiah Daur Bahan Bakar Nuklir V
P2TBDU dan P2BGN-BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000
satu ilmu : Energetik (proses industri).
Pertanyaan :
Bagaimanakah
perkembangan
ilmu
Energetik
di
Indonesia (PT) ?
Wahyudi Budi 8ediawan
.Dasar-dasar
perhitungan peralatan yang
.melibatkan
energi (misal heat exchanger)
telah diberikan di 81, tapi untuk analisis
energi yang lebih menyeluruh belum.
Namun untuk tingkat yang lebih tinggi
(82, 83) studi-studi mengenai energi
yang lebih menyeluruh banyak dilakukan
dalam tesis/disertasi.
Suwardi
.T
eknologi proses pemisahan tak terlepas
dengan masalah energi. Untuk efisiensi
energi dalam proses telah dikembangkan
Ke Daftar Isi
15
Fly UP