bab 2 unit operation_part 1

7/24/2019 Bab 2 Unit Operation_Part 1

1/36

BAB IBAB I

Satuan Operasi dan Satuan ProsesSatuan Operasi dan Satuan Proses

dalam Industri Kimiadalam Industri Kimia

Pengertin dan Aspek Penting Industri Kimia Industri kimia merupakan industri dimana melalui serangkian

operasi dilaksanakan proses pengubahan sifatbahan baku

(raw material) secara ekonomisehingga menjadi bahan lain(produk) yang lebih berguna, pada skala komersial/besar. Bahan baku: bahan mentah atau bahan setengah jadi.

roduk: produk jadi atau setengah jadi !alam industri kimia diterapkan teknologi kimiauntuk

mengolah bahan baku menjadi produk melalui penggunaanproses fisika dan/atau proses kimia. ada pengoperasian industri kimia dibutuhkan: materi, energi

(dalam berbagai bentuknya), tenaga kerja, sistem kontrol. "eterkaitan antara materi, energi, tenaga kerja, sistem kontrol

di industri kimia, sbb.:


2/36

Keterkaitan antara Materi, Energi, Tenaga Kerja dan

Sistem Kontrol di Industri Kimia

Materi: bahan baku dan bahan pendukung

Energ: bahan bakar !"air, padat, gas#, termal dan listrik

$nit operation:dilaksanakan dg alat%alat&sistem peralatan

'ontrol: dilakukan dg instrumen kontrol

(abour:tenaga ahli !ahli kimia dan ahli teknik#


3/36

emilihan lokasi pendirian suatu industri kimia ditentukanoleh berbagai faktor, yaitu ketersediaan secara memadahidalam hal komponen#komponen berikut:

)* Sumber bahan baku

+* Sarana transportasi dan inrastruktur !darat, laut,udara#

-* $tilitas !air, bahan bakar, listrik#

.* (ahan/* Peluang pemasaran

0* Kondisi sosial, politik !keamanan#, dan ekonomi*


4/36

Ilustrasi Keterkaitan Pemilihan (okasi


5/36

1enis%1enis Industri Kimia

$enis industri kimia berdasarkan jenis bahan baku yangdigunakan:%. Industri kimia berbahan baku galian padat

&ontoh: industri semen, industri keramik, industri gelas,industri logam, dll.

'. Industri kimia berbahan baku minyak bumi dan gas alam &ontoh: industri pengilangan minyak bumi, industri ,

industri *, industri petrokimia (industri bahan

dasar polimer, perisa, dll.), industri pupuk urea, dll.

+. Industri kimia berbahan baku hasiltanaman&nabati&ontoh: industri minyak goreng, industri minyak atsiri,

industri sabun, industri kertas, industri gula,industri biodiesel, industri etanol (untuk bahan bakar

bioetanol, minuman atau keperluan industri),

industri karbon aktif, dll.


6/36

... industri kimia berdasarkan jenis bahan baku:

-. Industri kimia berbahan baku hasil peternakan/hewani

&ontoh: industri margarin, industri sabun, industri bahan#bahan

penunjang industri makanan (gelatin, emulsifier,

stabilier, pemanis, dll.), industri khitosan, industri

pengolahan susu lembu, dll.

. Industri berbahan baku bahan kimia dasar ( bahan intermediet)

&ontoh: industri asam sulfat, formiat dari gas &0, industri asam

nitrat dari amonia, industri gas nitrogen, dll.


7/36

Pemrosesan di Industri Kimia "egiatan pemrosesan di industri kimia, umumnya dilakukan

dengan tahap#tahap yang sama, yang dapat digambarkandalam diagram alir proses berikut:

$tilitas: materi 2 energi pendukung kelan"aran kegiatan pemrosesan

1etiap tahap pengolahan, tersusun atas satu atau lebih unitproses. 1etiap unit proses terdiri dari satu atau lebih unit

operasi. 1etiap unit operasi tersusun dari satu atau lebih alat.

Pengolahan

awal/

pretreatment

Proses IntiPengolahan

akhir

Utilitas:#Air - Udara tekan

- Uap air - Pengolah limbah#Energi (listrik, bahan bakar)

Bahan

Baku/ Raw

Matrerials

Produk


8/36

Keterkaitan antara alat, unit operasi dan unit proses diindustri kimia:

Alat&

sistem peralatan

Pabrik

kimia

$nit

Operasi

$nit

Proses

!Optional#


9/36

Keterkaitan antara alat, unit operasi dan unit proses diindustri kimia:

Alat&sistem peralatan

$nit

Operasi

$nitProses&Pabrik

Kimia

!Optional#


10/36

ontoh !egiatan Pemrosesan di Industri !imia


11/36

$nit Operation$nit Operation 3einition:

2 unit operation is any part of potentially multiple#step processwhich can be considered to ha3e a single function. 4nit operationis a basic step in a process.

5ach unit operation follows the same physical laws. 2 process may ha3e many unit operations to obtain the desired

product. 'hemi"al engineering unit operations "onsist o / "lasses:

%. 6luid flow processes, including: fluids transportation,filtration, solids fluidiation

'. 7eat transfer processes, including: e3aporation, condensation

+. 8ass transfer processes, including: gas absorption, distillation, e9traction, adsorption, drying

-. hermodynamic processes, including: gas li;uefaction,refrigeration

. 8echanical processes, including: solids transportation,

crushing and pul3eriation, screening and sie3ing
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluids_transportation&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Filtrationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_fluidization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Evaporationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Condensationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_absorption&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Distillationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Resource_extractionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Adsorptionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Dryinghttp://en.wikipedia.org/wiki/Gas_liquefactionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Refrigerationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_transportation&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crushing_and_pulverization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Screening_and_sieving&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Screening_and_sieving&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crushing_and_pulverization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_transportation&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Refrigerationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Gas_liquefactionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Dryinghttp://en.wikipedia.org/wiki/Adsorptionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Resource_extractionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Distillationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_absorption&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Condensationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Evaporationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_fluidization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Filtrationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluids_transportation&action=edit&redlink=1


12/36

Tinjauan beberapa "ontoh unit operation

%. 6luid flow processes

6luid transportation

2. ransportasi material cair atau slurry

a. !i industri kimia, pengangkutan material cair umumnya

dilakukan dengan system perpipaan (saluran tertutup).

b. 7al#hal yang perlu diperhatikan: berat jenis, 3iskositas,dan tekanan uap dari cairan, serta kondisi lingkungan

c. engangkutan secara diskontinyu dapat berupa: bejana,

container dan tangki

d.engangkutan secara kontinyu dipakai:d.% engangkutan dengan gaya berat (pemakaian terbatas)

d.' engangkutan dengan gas bertekanan atau 3acuum

d.+ engangkutan dengan pompa (yang sering dilakukan).


13/36

Persamaan dasar untuk peran"angan pompa:

FWu

g

Z

g

gPP

CC

=++ '

'

%

!Bernoulli E4uation#

( )

poros

idealP

PW

W= QWP =

5 6 kerja pompa7

P 6 daa pompa

8 6 ri"tion losses

1enis%jenis pompa: "entriugal pump, turbo pump, peristalti" pump,

9a"uum pump, airlit pump, dsb%na*
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Rotary_piston_pump.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Warman_centrifugal_pump.jpg


14/36



B. ransportasi material gasa. !ilakukan dalam sistem perpipaan

b. 7al#hal yang harus diperhatikan: titik kritis dan tekanan

c. engangkutan secara diskontinyu, dilakukan dengan

bejana bertekanan

d. engangkutan secara kontinyu dilakukan dengan

memanfaatkan tekanan gas itu sendiri. engangkutan

dengan: kompresor, blower atau fan.
http://seaairy.en.alibaba.com/product/50383393/51821343/Industrial_Type/Industrial_Fan/showimg.htmlhttp://cnhengda.en.alibaba.com/product/50099972/50446101/Air_Blowers/AC_Blower_FJ_13B_.html


15/36



&. 6iltrasi

a. emisahan bahan (padat) dari bahan cair atau gas dengan

memanfaatkan nilai ukuran partikel padat, dengan bantuanmedia filter dan beda tekan.

b Tujuan: memisahkan bahan padat dari cairan atau gas (untukmengambil atau membuang fraksi padat, tergantung kasus)

c. 6iltrasi cairan adat < &air= 6iltrasi gas adat < as

7asil filtasi cairan: # cake(padatan, biasanya cairannya >)

#filtrate(cairan, dengan padatan ??)

6iltrasi gas: gas lolos media filter sedapat mungkin bebas debu.

d. $enis proses filtrasi berdasarkan mekanisme pemisahan: iltrasiaak !sieve filtration#, iltrasi unggun dalam !deep bed

filtration#, dan iltrasi kue !cake filtration#


16/36

Beberapa "ontoh unit operation

'. 8ass ransfer rocesses(separation processes), including:distillation, e9traction, absorption, drying, and so on.5ach ofthese can also be used for purification.

!istillation

!istillation is a process which is generally used to separate ami9ture of two or more li;uids based on their boiling points.

0perasional: he idea is that the mi9ture is fed into a column

and is heated up until it starts to boil. @hen asolution boils, the resulting gas is still a mi9ture,but the gaseous mi9ture will in general ha3e moreof the lower#boiling compound than the higher#

boiling compound. herefore, the higher#boilingcompound can be separated from the lower#

boiling compound.

$enis#jenis:# boiling/atmospheric distillation, steam distillation,3acuum distillation, aeotrope distillation

# batch distillation, continue distillation


17/36

!istillation

$enis#jenis:# boiling/atmospheric distillation, steam distillation,

3acuum distillation, aeotrope distillation

# batch distillation, continue distillation

# distillation by reflu9 (partial and total), distillationby non#reflu9

&ontoh: # 5thanol/water, boiling distillation: A,' o&(product: ethanol CDE)

# *itric acid/water, boiling distillation: %'F, o&(product: nitric acid DE)

# 1ulfuric acid/water, boiling distillation: %FF o&(product: sulfuric acid C+,+E)
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Distillation_Column.png


18/36
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Colonne_distillazione.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Distillation_Column.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Tray_Distillation_Tower.PNGhttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Simple_distillation_apparatus.png


19/36


2bsorption

%.!efinisi: pemisahan yang dilakukan dengan cara menyerap

uap yang mampu larut dari campurannya dimanauap itu terdapat bersama gas yang tak dapat

larut, dengan bantuan at cair sebagai penyerap.

ada absorpsi, terjadi perpindahan massa komponen utama darifase gas ke fase cair. $ika arah perpindahan massanya

berlawanan dari absorpsi ini, dikenal sebagai desorpsi atau

stripping.

'. $enis: # absorpsi dalam kolompakcing

- absorpsi dalam kolom tray

+. 2plikasi: pemisahan ammonia dari campuran ammonia danudara dengan menggunakan air sebagap cairan

penyerap.


20/36


5kstraksi &air#&air (liquid extraction/solvent extraction)

%. !efinisi: pemisahan komponen yang terdapat dalam campurancair menggunakan pelarut cair (solvent) yang mampu

lebih banyak larut dengan komponen yang akandipisahkan (solute), dan sedikit larut dengankomponen lainnya dalam campuran (diluen/

pengencer). 7asil ekstraksi berupa ekstrak dan rafinat.5kstrak: hasil yang kaya akansolutedansolvent. Gafinat kayaakan diluen.

adasolvent extraction, terjadi perpindahan massa komponenutama dari fase cair (campuran umpan) ke fase cair lain

(pelarut).

'. $enis: # Berdasarkan arah pengontakan (ekstraksi searah,lawan arah dan silang)

# Berdasarkan tahap pengontakan (ekstraksi satutahap dan ekstraksi multi tahap)

+. 2plikasi : pemisahan senyawa aromatik dari fraksi minyakpelumas dengan pelarut polar bertitik didih rendah, misalnya:fenol atau furfural= pemungutan pinisilin dari cairan hasil

fermentasi menggunakan butyl asetat ada p7 tertentu= dsbnya.


21/36


5kstraksi adat#&air (solid extraction/leaching)

%. !efinisi: pemisahan komponen yang terjerap dalam padatantak# aktif dengan bantuan pelarut cair. Bahan#bahan

terlarut (solute), kemudian dimurnikan dengan carakristalisasi atau e3aporasi.adasolid extraction, terjadi perpindahan massa komponen

utama dari fase padat ke fase cair lain (pelarut).

'. $enis: # ekstraksi secara perkolasi (dengan cara hamparan

bergerak)# ekstraksi secara dispersi+. 2plikasi: emisahan lilin paraffin dari kertas dengan

menggunakan kerosin, pengambilan minyak bahanpertanian/perkebunan (minyak kedelai, minyak jagung,dsb#nya) dengan pelarut he9ane, pengambilankurkumin dari rimpang kunyit dengan pelarut etanol,dsb#nya.


22/36


engeringan (Drying)/ !ehumidifikasi

%. !efinisi: pemisahan/pengambilah sejumlah kecil air atau at cairdari bahan padat, sampai pada batas kandungan air/at

cair di dalam padatan yang diinginkan/dipersyaratkan.ada drying, terjadi perpindahan massa air/at cair dari bahan

padat ke udara/gas media pengering.

'. Bentuk padatan yang dikeringkan: serpih (flake)bijian(granule)kristal, serbuk (po!der)lempeng (sla")atau

lembaran sinambung (continuous sheet)+. $enis: # "atch drying dancontinuous drying# adia"atic dryingdan non-adia"atic drying# cross-circulation drying, through-circulation

drying, rotary-outpouring drying,fluidi#ation drying,

pneu$atic drying,spray drying.-. 2plikasi: engeringan bahan#bahan pertanian, pengeringan diindustri kimia dengan produk berupa padatan (susu

powder, *a07 pelet, semen, urea pril, dsb#nya).


23/36


+. eat Transer Pro"esses, including: e3aporation,condentation, cooling, and heating.

a. 3einisi umum:7eat ransfer rocesses merupakan proses#

proses yang melibatkan kegiatan penambahan ataupengurangan kandungan energi termal dari suatu bahandengan cara pengontakan termal (langsung atau tidaklangsung)

b. Mekanisme pokok operasi: perubahan temperatur danperubahan faseerubahan temperatur: "oolingdan heatingerubahan fase: e9aporationdan "ondentation

c. Mekanisme perpindahan panas: konduksi, kon3eksi,radiasi, gabungan

c. Alat%alat:%eat &xchanerdengan berbagai tipe dan jenis.enamaan 75 dikaitkan dengan fungsi utamanya (cooler,heater, e3aporator, condenser, reboiler, economier, dll)


24/36


-. Me"hani"al Pro"esses

1olid ransportation

a. Kegiatan utama: memindahkan material padat (umpan,hasil antara, atau produk) dari alat pemrosesan sebelumnyake alat pemrosesan berikutnya

b. 'ara pengangkutan: diskontinyu atau kontinyu

c. engangkutan secara diskontinyu: bejana, container, silo, lift,cranedan kerata gantung.

d. engangkutan secara kontinyu:d.% engangkutan dg memanfaatkan gaya berat materiald.' engangkutan dg getaran (vi"rating conveyor)

d.+ engangkutan dg spiral (scre! conveyor)d.- engangkutan dg rantai (chain conveyor)

d. engangkutan dg keranjang ("ucket conveyor ' elevator)d.D engangkutan dg sabuk ("elt conveyor)

d.A engangkutan dg plat (plate conveyor)

d. engangkutan dg rol (gravity roller conveyor)

d.C engangkutan dg hembusan udara (pneu$atic conveyor)


25/36


-. Me"hani"al Pro"esses &rushing and ul3eriationa. $enis: pengecilan kasar (memecah) dan pengecilan halus (penggilingan)

b. Tujuan&ungsi: mereduksi ukuran suatu material padat agar diperoleh luaspermukaan yang lebih besar.

H embesaran luas permukaan, mempercepat: pelarutan, reaksi kimia,mempertinggi kemampuan penjerapan, menambah kekuatan warna

H Geduksi ukuran: pengangkutan lebih mudah, mudah diproses lanjut,bentuk komersial lebih baik.

c. rinsip kerja alat#alat pengecil ukuran: memukul, menekan,menggilas/menggesek, menumbuk dan memotong.

d. &ontoh#contoh alat pengecil ukuran:H 2lat pengecilan kasar (pemecah): pemecah jepit (a! crusher), pemecahbilah (ca$ crusher) dan pemecah gilas (rolling crusher).

H 2lat pengecilan halus (penggilingan): penggiling pukul (ha$$er $ill),

penggiling bola ("all $ill), penggiling potong (cutting $ill), penggilinggesek (friction $ill), penggiling pasak (pinned disk $ill), dan lain#lain.e. emilihan alat berdasarkan ukuran butir yang diinginkan:H enggilingan kasar (ukuran butir: F,% % mm)

H enggilingan halus (ukuran butir: F,F% F,% mm),H enggilingan sangat halus (ukuran butir: F,FF% F,F% mm)

H enggilingan koloidal (ukuran butir: ? F,FF% mm).


26/36



1creening and 1ie3ing

a. Tujuan&ungsi: untuk menghasilkan campuran butir dengankelompok ukuran tertentu, agar dapat diolah lebihlanjut atau supaya diperoleh penampilan bentukkomersial yang diinginkan.

b.2latscreeningberupa JayakanK, yaitu alat berupa ayamandengan mata jala berbentuk: persegi empat, bujur sangkar

atau berupa plat yang berlubang#lubang bulat/ bulatpanjang/ kisi.

c. 4kuran ayakan dinyatakan dalam satuan $esh, yaitu satuanyang menyatakan jumlah lubang yang terdapat pada % inch

panjang linier kawat.

d.Mesin pengaak: mesin pengayak kocok, mesin pengayakgetar, mesin pengayak ayun.


27/36


28/36



&larifyinga. enjernihan merupakan pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan

densitas, dg memanfaatkan gaya berat atau gaya sentrifugal.b.$enis#jenis penjernihan:

Penjernihan "air ; padat

"ecepatan pemisahan: perbedaan densitas padat#cair, 3iskositas ciran, luaspermukaan per massa padatan, dan bentuk padatan.2lat: angki pengendap (settling tank), sentrifugal piring (disk centrifuge),

sentrifugal kamar ($ulti cha$"er centrifuge). Penjernihan "air ; "air

1yarat: system harus berupa emulsi.

ada emulsi kasar: pemisahan dilakukan berdasarkan gaya berat.ada emulsi halus: pemisahan dipercepat dengan gaya sentrifugal.

2lat: angki pengendap (settling tank), sentrifugal piring (disk centrifuge),decanter.Penjernihan padat ; gas

ujuan : memisahkan bahan#bahan padatan (debu) dari gasaya#gaya utama yang digunakan: gaya berat dalam ruang pengendap, gaya

bentur, gaya dorong, gaya sentrifugal (dalam siklon) dan gaya elektrostatik(dalam penyaring elektrik/electric precipitator).


29/36


30/36

$nit Pro"esses$nit Pro"esses 3einition:

2 unit operation is any part of potentially multiple#step processwhich can be considered to ha3e a single function. 4nit operationis a basic step in a process.

5ach unit operation follows the same physical laws. 2 process may ha3e many unit operations to obtain the desired

product. 'hemi"al engineering unit operations "onsist o / "lasses:

%. 6luid flow processes, including: fluids transportation,filtration, solids fluidiation

'. 7eat transfer processes, including: e3aporation, condensation

+. 8ass transfer processes, including: gas absorption, distillation, e9traction, adsorption, drying

-. hermodynamic processes, including: gas li;uefaction,refrigeration

. 8echanical processes, including: solids transportation,crushing and pul3eriation, screening and sie3ing
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluids_transportation&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Filtrationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_fluidization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Evaporationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Condensationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_absorption&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Distillationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Resource_extractionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Adsorptionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Adsorptionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Resource_extractionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Distillationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_absorption&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Condensationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Evaporationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solids_fluidization&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Filtrationhttp://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluids_transportation&action=edit&redlink=1


31/36

Industri semen merupakan contoh

industri berbahan baku galian

padat

Batu bara sebagai bahan baku

berbagai jenis industri

proses/kimia


32/36

&ontoh industri kimiaberbahan baku gas alam dan

produk#produk turunan dari

gas alam


33/36

Industri petrokimia merupakan jenis industri proses/kimia berbahan

baku minyak bumi dan gas alam.


34/36

Industri etanol dari jagung, contoh industri proses/kimia berbahan

baku 1!2 hayati


35/36

"hitin L "hitosanmerupakan contoh

produk dari industri

proses/kimia

berbahan baku

1!2 hewani


36/36

Industri asam nitrat dari amonia sebagai contoh industri

proses/kimia berbahan baku berupa bahan kimia dasar (amonia)

bab 2 unit operation_part 1

Documents