OPERASI TEKNIK KIMIA Operasi dalam hal ini, diartikan sebagai perlakuan kepada bahan/campuran bahan, untuk mengupayakan perubahan tertentu (namun bukan perubahan kimia), dengan menggunakan bahan lain dan atau energi Macam perubahan yang dapat dirancang antara lain : a. Perubahan lokasi - Vertikal (elevating) - Horizontal (conveying) b. Perubahan ukuran - Pembesaran ( konglomerasi) - Pengecilan (size reduction) * Penggerusan (milling) * Penumbukan (crushing) c. Perubahan suhu - Pemanasan (heating) - Pendinginan (cooling) d. Perubahan tekanan - Penekanan (pressing) - Pengekspansian (expanding) e. Perubahan fasa mengembun : condensing menguap : evaporating membeku mencair : freezing : melting Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 1 of 1
f. Perubahan komposisi - Pencampuran (mixing) - Pemisahan (separating) + Pemisahan merupakan bahan telaah yang sangat luas, namun pembagian secara garis besar adalah: 1. Pemisahan yang menggunakan alat, misal penyaringan (filtrasi) 2. Pemisahan menggunakan energi, misal pengeringan (drying) 3. Pemisahan menggunakan bahan lain, misal penyerapan (absorbsi) AYANGKAN!! Pemisahan (3) termasuk (2) dan (1) Pemisahan (2) termasuk (1) Kondisi Khusus Operasi (TK) Operasi (TK) memungkinkan dijalankan dengan sifat tertentu yang dibuat tetap (tidak berubah). erikut nama dari operasi tersebut Sifat yang dibuat tetap 1. Suhu 2. Tekanan 3. Volume 4. Entalpi 5. Entropi 6. Kandungan panas Nama Operasi Isothermal Isobar Isokhor Isentalpi Isentropi Adiabatis Renungkan!! -Apakah ada Industri kimia yang tanpa proses kimia?? Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 2 of 1
Sarana (alat) dan Prasarana (utilitas) Untuk melaksanakan suatu proses kimia dan atau operasi teknik kimia diperlukan berbagai fasilitas. Fasilitas-fasilitas ini ada yang berupa sarana (alat) atau prasarana (utilitas). ayangkan contoh berikut ini : Untuk membuat alkohol dari molase perlu melaksanakan Fermentasi (proses). Agar molase ini dapat difermentasi perlu diatur kondisinya (konsentrasi, ph, suhu, dll) dalam serangkainan operasi. Pelaksanaan proses dan operasi membutuhkan sarana (peralatan), sedang peralatan tersebut memerlukan daya penggerak (prasarana/utilitas). erbagai contoh sarana dan prasarana dalam industri kimia A. Sarana dan Prasarana Proses Jenis reaksi Sarana Prasarana Eksotermis Reaktor berpendingin Medium pendingin (air, dll) Endotermis Reaktor berpemanas Medium pemanas (kukus, dll). Sarana dan Prasarana Operasi Operasi Sarana Prasarana Transport Pemanasan Pengembunan Conveyor Heater Condensor Listrik Kukus,dll Air,dll Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 3 of 1
Gambar Reaktor: alat Proses Gambar Evaporator: Alat Operasi Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 4 of 1
Gambar Menara Distilasi: alat Operasi Gambar Pompa: alat Operasi Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 5 of 1
Gambar Kompresor: alat Operasi Reciprocating Gas Compressor Gambar Conveyor: alat Operasi Coal Conveyor Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 6 of 1
DERAJAT KEERHASILAN Keberhasilan 1% pada umumnya hanya ada di dalam teori. Dengan demikian, dalam kenyataan, kita tidak perlu mengharap keberhasilan 1% karena berbagai alasan, antara lain: 1. Ada berbagai aspek keberhasilan yang tidak saling identik (bila keberhasilan teknis dapat 1%, bisa jadi keberhasilan ekonomis malah rendah) 2. Tidak terdefinisikannya keberhasilan melebihi nilai tertentu ( misal, reaksi berkesetimbangan membutuhkan waktu tak berhingga) 3. Peristilahan a). Dalam bidang Proses Kimia digunakan istilah Konversi, Selektivitas, dan Yield. b). Diluar bidang proses kimia banyak digunakan istilah Effisiensi Keberhasilan Di idang Proses Kimia Untuk membuat melalui reaksi : A, maka reaksi dianggap semakin berhasil bila terjadi >> dan A tersisa <<. Namun suatu bahan dapat berubah menurut beberapa mekanisme reaksi : A A C Ada tiga hal yang perlu diketahui : Perbandingan A yang berubah terhadap A mula-mula (Konversi) Perbandingan A yang berubah menjadi terhadap A yang berubah seluruhnya (Selektivitas) Perbandingan A yang berubah menjadi terhadap A mula-mula (Yield) Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 7 of 1
ila dianggap, A semula = A A pada waktu n = A n, dan A yang berubah menjadi = A Maka A yang berubah = A - A n Dengan demikian, Konversi Selektivitas A A A A A n A A A n Yield A A A Karena menghitung A relative lebih sukar dibanding menghitung A A n, maka dipakai cara lain, yaitu : Selektivitas A A x FS A A n Yield A x FS A A FS A : Faktor stoikhiometri, perbandingan koef. Persamaan reaksi mol A / mol A ; FS A = 1 A 2C ; FS A = 1/2 Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 8 of 1
Contoh soal : enzena dapat dibuat dari Toluena berdasar reaksi sebagai berikut: C 6 H 5 CH 3 + H 2 C 6 H 6 + CH 4 Sebagian enzena yang terjadi bereaksi menjadi Difenil 2C 6 H 6 C 12 H 1 + H 2 Komposisi umpan dan hasil dari reaktor sbb: Komponen H 2 CH 4 C 6 H 6 C 6 H 5 CH 3 C 12 H 1 Reaktor Masuk (Kmol.h -1 ) Keluar (Kmol.h -1 ) 1858 84 13 372 1583 183 282 93 4 Tentukan konversi,selektivitas, dan yield reaktor berdasa toluen yang di umpankan. Penyelesaian Konversi toluen = 372 93 372 =,75 Faktor stoikhiometri Toluen/mol enzena = 1 Selektivitas enzena terhadap Toluena = 282 13 X 1 372 93 =,96 Yield enzena terhadap Toluena = 282 13 X 1 =,72 372 Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 9 of 1
Tugas II No. 1 a. Sebutkan dan jelaskan contoh alat proses yang lain! Lampirkan juga gambar alat proses tersebut! b. Sebutkan dan jelaskan contoh alat operasi yang lain! Lampirkan juga gambar alat operasi tersebut! Tugas II No. 2 Vinyl Acetate (CH 2 =CHOCOCH 3 ) dapat dibuat dari Ethylene (C 2 H 4 ), Oksigen (O 2 ) dan Asam Asetat (CH 3 COOH) berdasar reaksi sebagai berikut: C 2 H 4 + CH 3 COOH + ½ O 2 CH 2 =CHOCOCH 3 + H 2 O Sebagian Ethylene bereaksi dengan Oksigen menjadi menjadi Karbon Dioksida dan Air sebagai berikut: C 2 H 4 + 3O 2 2CO 2 + 2H 2 O Komposisi umpan dan hasil dari reaktor sbb: Keterangan Flowrate, [mol/menit] Suhu [ o C] Tekanan [psia] Fraksi mol komponen: O 2 CO 2 C 2 H 4 C 2 H 6 CH 2 =CHOCOCH 3 H 2 O CH 3 COOH Masuk 19.25 148,5 128,75,7,583,216,9,11 Reaktor Keluar 18.85 158,9 9,49,11,551,221,43,55,7 Tentukan: a. Konversi Ethylene b. Faktor stoikiometri Ethylene/Vinyl Acetate c. Selektivitas Vinyl Acetate terhadap Ethylene d. Yield Vinyl Acetate terhadap Ethylene Sumber: Luyben et al., 1999: Plantwide Process Control, McGraw-Hill, USA Jurusan Teknik Kimia FTI UPN Veteran Yogyakarta Page 1 of 1