BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring berkembangnya teknologi, penelitian mengenai pemisahan minyak dan air pun juga semakin berkembang, salah satunya adalah Liquid- Liquid Cylindrical Cyclone (LLCC), LLCC menggunakan prinsip Aliran Vortex, dimana Aliran Vortex merupakan salah satu jenis pola aliran dimana alirannya bergerak mengitari sumbu pusatnya, gerakan vortex berputar disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan antar lapisan fluida yang berdekatan, dapat diartikan juga sebagai gerak alamiah fluida yang disebabkan oleh parameter kecepatan dan tekanan. Akhir-akhir ini, banyak industri yang tertarik dengan pemanfaatan aliran vortex, salah satunya adalah hydrocyclones separator. Hydrocyclones separator merupakan alat pemisah dari sistem fluida campuran seperti padat-cair, gas-cair, dan cair-cair dimana densitas cairannya berbeda. Alat ini lebih diminati dan banyak digunakan daripada separator konvensional seperti gravity-based dan vessel-type separator, karena memiliki beberapa keunggulan seperti berat yang ringan, konstruksi yang sederhana, perawatan yang mudah, biaya rendah, tidak ada bagian yang bergerak, pengoperasian yang mudah, dan efisiensi pemisahan yang 1
tinggi. Karena beberapa keunggulan tersebut hydrocyclones banyak digunakan di beberapa bidang seperti mineral, kimia, tekstil, farmasi dan industri petrokimia, walau demikian, hydrocyclones separator tidak untuk menggantikan separator konvensional. Hydrocyclones umumnya lebih sering digunakan sebagai tahap akhir untuk membersihkan jumlah kecil minyak yang tersisa pada air ke tingkat minimum setelah pemisahan primer sehingga air tersebut legal secara hukum untuk dibuang ke laut (Stones, 2007). Hal tersebut membuat peneliti tertarik untuk melakukan studi eksperimental proses separasi air dan minyak menggunakan cylindrical cyclone. Pada penelitian ini, observasi difokuskan pada pengaruh kecepatan, penggunaan variasi diameter vortex finder dan split ratio terhadap performa cylindrical cyclone dalam pemisahan air dan minyak untuk menghasilkan pemisahan terbaik pada cylindrical cylcone. 2
1.2 Rumusan Masalah Penelitian mengenai performa hydrocyclones terus dilakukan, pada penelitian sebelumnya yang dilakukan di laboratorium Mekanika Fluida Universitas Gadjah Mada, dilakukan analisa pengaruh diameter serta panjang kedalaman vortex finder terhadap efisiensi separasi. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data terbaik dari vortex finder tersebut untuk mencari pengaruh variasi fraksi minyak pada bagian inlet terhadap efisiensi separasi. Pada penelitian ini, efisiensi separasi akan diamati melalui dua variabel yaitu fraksi minyak pada overflow dan nilai watercut pada bagian underflow. Banyak sekali keterbatasan pada penelitian sebelumnya, beberapa diantaranya, belum memiliki flowmeter yang dipasang pada watercut, rotameter untuk minyak belum menggunakan Turbine digital flowmeter, tangki separator berukuran kecil, minyak tanah belum diberi pewarna, sehingga pada penelitian ini akan melengkapi keterbatasan tersebut, kemudian dilakukan pengamatan beserta data visualisasi untuk mengetahui pengaruh diameter vortex finder dan pengaruh perubahan bentuk oil core terhadap variasi kecepatan aliran Minyak dan Air yang masuk ke dalam cylindrical cyclone dan hasil fraksi minyak yang keluar dibagian overflow dan air pada bagian underflow. Tiga macam ukuran diameter vortex finder akan diamati pengaruhnya terhadap proses pemisahan air dan minyak didalam cylindrical cyclone. Data-data tesebut digunakan untuk mendapatkan performa terbaik pada pemisahan fluida campuran dengan 3
desain cylindrical cyclone yang sudah dirancang penulis. Sehingga sistem dapat diterapkan dengan ditunjang oleh instrumentasi-instrumentasi tambahan agar fluida yang dipisahkan dapat disesuaikan karakteristiknya. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Hydrocyclones yang digunakan adalah Hydrocyclones dengan model Cylindrical Cyclone. 2. Ukuran diameter vortex finder yang digunakan pada penelitian ini adalah 18 mm, 22 mm, 27 mm. 3. Ukuran panjang vortex finder yang digunakan adalah 0 mm. 4. Kecepatan superficial minyak akan divariasikan. Variasinya adalah 0,25m/s, dan 0,29 m/s. 5. Kecepatan superficial air akan divariasikan. Variasinya adalah 0,75 m/s dan 0,91 m/s. 6. Pada penelitian ini nilai split ratio akan divariasikan pada rentang nilai 20 % sampai dengan 75 %. 7. Fluida kerja yang digunakan pada penelitian ini adalah air dan minyak tanah (kerosene). 8. Penelitian dilakukan pada tekanan 1 atmosfer dan suhu kamar. 4
1.4 Tujuan Penelitian 1. Merancang dan membuat liquid-liquid cylindrical cyclone (LLCC) separator yang dapat memisahkan campuran air dan minyak tanah (kerosene). 2. Mengetahui pengaruh diameter vortex finder, split ratio, dan kecepatan aliran campuran masuk terhadap pemisahan air dan minyak tanah (kerosene) dalam liquid-liquid cylindrical cyclone (LLCC) separator. 3. Mendapatkan data visualisasi mengenai oil core terhadap pengaruh variasi kecepatan, diameter vortex finder. 4. Mencari performa optimum liquid-liquid cylindrical cyclone (LLCC) separator. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian mengenai analisis pengaruh variasi kecepatan aliran dan diameter vortex finder terhadap pemisahan air dan minyak menggunakan cylindrical cyclone adalah 1. Sebagai wadah pengaplikasian ilmu pengetahuan yang selama ini dipelajari di bangku kuliah. 2. Menambah wawasan peneliti dalam membangun alat eksperimen di lapangan/ laboratorium. 3. Membuka mata bagi peneliti dan mahasiswa berikutnya untuk melanjutkan penelitian mengenai studi eksperimental dan perancangan desain instalasi 5
pemisahan air dan minyak menggunakan cylindrical cyclone lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. 4. Menambah wawasan dan kepekaan mahasiswa dalam memecahkan suatu permasalahan di lapangan/laboratorium. 1.6 Sistematika Penulisan Tahapan-tahapan penulisan yang dilakukan dalam penulisan penelitian ini dibahas dalam beberapa bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I Berisikan tentang pendahuluan yang mencakup latar belakang, tujuan, manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II Berisikan tinjauan pustaka berupa hasil penelitian terdahulu tentang hydrocyclone. BAB III Berisikan teori-teori dasar tentang hydrocyclone dan persamaan-persamaan yang digunakan. BAB IV Membahas metodologi yaitu bagaimana cara yang dilakukan untuk melakukan penelitian. BAB V Membahas dan menganalisis hasil penelitian secara detil berdasarkan tujuan dan batasan masalah yang sudah ditetapkan. BAB VI Berisikan penutup yang terdiri dari kesimpulan dan saran. 6