Post on 10-Feb-2018
7/22/2019 Separator PPKasd
1/29
1
Pemilihan
Cara Pemisahan dan Separator
Tatang H. Soerawidjaja
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Bandung
2004
7/22/2019 Separator PPKasd
2/29
2
Sesudah membuat pertelaan (spesifikasi) awal tentangjenis dan unjuk kerja reaktor, harus digarap :
cara pemisahan produk/keluaran reaktor, dan
cara pemisahan untuk memurnikan umpan reaktor.
Fokus bahasan : pemilihan cara pemisahan dan sepa-
rator, bukan penentuan dimensinya !. Jika campuran yang akan dipisahkan bersifat homogen
(berupa larutan), pemisahan hanya dapat dilakukandengan cara penambahan atau penciptaan fasa lain di
dalam sistem. Jika campuran bersifat heterogen, pemisahan dapat
dilakukan dengan mengeksploitasi perbedaan yangsudah terdapat dalam sistem.
7/22/2019 Separator PPKasd
3/29
3
Pemisahan fasa-fasa campuran heterogen harus
dilakukan sebelum pemisahan bagian-bagian yang
homogennya dipisahkan lebih lanjut, karena biasanya
lebih mudah.
Sistem heterogen :
uap-cair; cair-cair (tak saling larut);
padat-cair;
padat uap; padat-padat.
7/22/2019 Separator PPKasd
4/29
4
Pemisahan campuran-campuran heterogen
Empat (4) metode utama :
Pengendapan dan Sedimentasi;
Flotasi;
Pemisahan sentrifugal; dan
Filtrasi (penyaringan) dan pengayakan. Pengendapan pemisahan (cepat) partikel-partikel
dari suatu fluida dengan gaya gravitasi yang bekerjapada partikel-partikel tersebut.
Sedimentasi pemisahan partikel-partikel padat yangtersuspensi di dalam suatu cairan dengan memanfaat-kan gaya gravitasi, menjadi cairan jernih dan lumpur
berkadar padatan lebih tinggi.
7/22/2019 Separator PPKasd
5/29
5
Kecepatan uap dalam drum pemisah uap-cair harus lebih kecildari kecepatan pengendapan tetesan cairan.
Kecepatan pengumpanan campuran ke dalam tangki pemisahcair-cair harus cukup kecil sehingga tetes cairan berattenggelam dan tetes cairan ringan terapung.
Pada bilik pemisah padatan-udara, (tinggi vertikal bilik)/(kece-patan pengendapan partikel) harus < waktu tinggal udara.
7/22/2019 Separator PPKasd
6/29
6
Pemekat lumpur (thickener) untuk pemisahan padat-cair :
Bahan penggalak flokulasi (flokulant,flocculating agent) seringdibubuhkan untuk memperlancar pengendapan.
Tangki sedimentasi yang dioperasikan untuk menjernihkan cairan(bukan memekatkan lumpur) disebut penjernih (clarifier).
7/22/2019 Separator PPKasd
7/29
7
Alat pengklasifikasi partikel-partikel padat (classifier)
Partikel-partikel paling besar/berat terkumpul di bilik pertama
(paling dekat gerbang masuk umpan) dan yang paling ringan
terkumpul di bilik terakhir.
7/22/2019 Separator PPKasd
8/29
8
Flotasi
Pemisahan berdasar gaya berat yang mengeksploitasi
sifat permukaan partikel-partikel. Gelembung-gelembung gas (biasanya udara) dibangkitkan didalam suatu cairan dan menempel pada suatu jenis
partikel padat atau tetes cairan tak-larut, hingga
partikel-partikel atau tetesan-tetesan termaksudterbawa mengapung ke permukaan cairan.
Dapat diterapkan untuk memisahkan campuran padat-padat maupun cair-cair.
Penting dalam pemrosesan mineral. Campuran padatan yang akan diolah harus digiling
halus agar partikel-partikel zat kimia yang akandijumput (recovered) terbebas dari zat-zat lain.
7/22/2019 Separator PPKasd
9/29
9
Zat-zat kimia yang biasa dibubuhkan pada medium flotasi :
Modifier: utk mengendalikan pH pemisahan. Yang lazim : asam,
kapur, soda api. Kolektor : reagen tak suka air (water repellent) yang dibubuhkan
utk teradsorpsi secara selektif pada permukaan salah satu jenis
partikel padat, hingga partikel tsb lebih hidrofobik dan cenderung
menempel pada gelembung gas. Aktivator : utk mengaktifkan afinitas permukaan suatu mineral
(yang dikehendaki) pada kolektor.
Depressant: zat yang bisa teradsorpsi pada partikel padat yangdikehendaki tertinggal, membuatnya kurang hidrofobik dan tak
mau menempel pada gelembung gas.
Pembuih (frother) : zat aktif permukaan yang dibubuhkan kedalam medium flotasi utk menstabilkan buih dan memperlancar
pemisahan.
7/22/2019 Separator PPKasd
10/29
10
Pemisahan sentrifugal
Pemisahan sentrifugal dipilih jikapemisahan dengan gaya gravitasiterlalu pelahan, karena :
massa-jenis partikel dan fluidatak jauh berbeda; atau
kecepatan pengendapan kecilkarena partikel terlalu kecil; atau
campuran yang hendak dipisah-kan membentuk emulsi yang
(cukup) stabil. Siklon (dan hidrosiklon) adalah
pemisah sentrifugal palingsederhana.
7/22/2019 Separator PPKasd
11/29
11
Sentrifuga
7/22/2019 Separator PPKasd
12/29
12
Filtrasi (penyaringan, penapisan)
(a). Filter pelat dan
bingkai.
(b). Filter kantong/
karung.
(c). Filter ban berjalan.
(d). Filter putar vakum.
F il ter aids( pelancar penyaringan) : partikel-partikel padat
porous yang ditambahkan ke dalam campuran yang akan
disaring (atau di-pra-lapiskan pada medium penyaring utk
memperlancar penyaringan.
7/22/2019 Separator PPKasd
13/29
13
Pemisahan campuran-campuran homogen
yang berwujud fluida
Harus dilakukan dengan penciptaan atau penambahan
suatu fasa lain !.
Yang paling umum : distilasi penguapan parsial +pengembunan parsial berulang-ulang.
Keunggulan, mampu :
menangani rentang laju alir umpan sangat lebar;
menangani rentang komposisi umpan sangat lebar;
menghasilkan produk berkemurnian tinggi.
7/22/2019 Separator PPKasd
14/29
14
Pemisahan yang tak cocok ditempuh via distilasi
Pemisahan campuran zat-zat berberat molekul kecil. absorpsi, adsorpsi, mikro-/nanofiltrasi.
Pemisahan campuran zat-zat berberat molekul besar
yang peka terhadap panas.
distilasi vakum.
Pemisahan komponen-komponen berkadar rendah.
absorpsi, adsorpsi, pertukaran ion.
Pemisahan golongan zat-zat (misal: alifatik dari
aromatik).
ekstraksi cair-cair.
7/22/2019 Separator PPKasd
15/29
15
Pemisahan campuran zat-zat yang berkemudahan
menguap sangat kecil atau menampilkan tabiat
azeotrop.
kristalisasi, ekstraksi, distilasi ekstraktif/azeotropik.
Pemisahan komponen dapat menguap dari komponen
tak menguap.
Evaporasi, pengeringan (padatan).
Pemisahan campuran zat dapat mengembun dari zat
tak dapat mengembun. kondensasi parsial, absorpsi.
7/22/2019 Separator PPKasd
16/29
16
Distilasi
Variabel yang harus ditetapkan : (1). Tekanan operasi. Makin besar tekanan :
pemisahan makin susah (butuh tahap/refluks >).
Kalor penguapan ( beban-beban kalor) mengecil.
Massa jenis uap (diameter kolom ).
Temperatur pendidih-ulang makin tinggi.
Temperatur kondensor juga makin tinggi
Kebalikannya terjadi jika tekanan mengecil; batas mi-
nimum tekanan biasanya adalah keinginan utk meng-
hindari operasi vakum dan refrijerasi pd kondensor.
7/22/2019 Separator PPKasd
17/29
17
Variabel yang harus ditetapkan : (2). Nisbah refluks.
Ada nilai optimal !.
Tetapi jika nilaioptimal < 1,1 nilairefluks minmum,dipiilih nilai reluks =1,1 x nilai minimum.
Agar kesalahan datarancangan tak meng-akibatkan bencana
(hasil rancangan taklayak atau tak memi-liki keteroperasianyang memadai) !.
7/22/2019 Separator PPKasd
18/29
18
Variabel yang harus ditetapkan : (3). Kondisi umpan.
Umpan cairan dingin ( di bawah titik gelembung) : banyak tahap di seksi pemurnian , tetapi banyak
tahap di seksi pelucutan .
beban pendidih-ulang , beban kondensor.
Kebalikannya terjadi jika umpan berupa campuranuap dan cairan atau seluruhnya uap.
Jangan mengoptimalkan tekanan operasi, nisbahrefluks, maupun kondisi umpan sebelum keseluruhanrancangan proses dipadukan kebutuhan & kelebihankalornya !.
7/22/2019 Separator PPKasd
19/29
19
Mengeksploitasi
perubahan titik
azeotrop dengan
tekanan :
azeotrop minimum
7/22/2019 Separator PPKasd
20/29
20
Mengeksploitasi
perubahan titik
azeotrop dengantekanan :
azeotrop maksimum
7/22/2019 Separator PPKasd
21/29
21
Jika titik azeotrop tak
peka terhadap
perubahan tekanan,
atau campuran amatsulit dipisahkan bukan
karena pembentukan
azeotrop, melainkan
karena kemudahan
menguapnya rendah,gunakan taktik
penambahan bahan
asing, misalnya zat
penyeret atau zat
pengekstrak .
Distilasi azeotropik
menggunakan zat
penyeret (relatif
mudah menguap)
7/22/2019 Separator PPKasd
22/29
22
Distilasi ekstraktif menggunakan zat pengekstrak (pelarut
yang relatif tak menguap).
7/22/2019 Separator PPKasd
23/29
23
Absorpsi dan Adsorpsi
Untuk pemisahan zat-zat berberat molekul kecil.
Absorpsi : campuran gas dikontakkan dengan alirancairan yang dapat secara selektif melarutkan satu (atausekelompok) komponen dari gas tsb.
Adsorpsi : campuran gas dikontakkan dengan unggun
diam butiran-butiran padat yang dapat secara selektifmenjerap satu/sekelompok komponen dari gas tsb.
Jika beban pemisahan (kuantitas zat-terlarut/adsorbatyang harus dipisahkan per hari) besar, biasa digunakan
absorpsi/adsorpsi regeneratif [pelarut (adsorben) me-nyerap (menjerap) zat terlarut via interaksi reversibel.
Cara regenerasi : Ayun tekanan (pressure swing) atauayun temperatur (temperature/thermal swing).
7/22/2019 Separator PPKasd
24/29
24
Skema dasar suatu sistem absorpsi regeneratif (ayun tekanan
maupun temperatur)
7/22/2019 Separator PPKasd
25/29
25
Sistem Adsorpsi regenaratif ayun termal
Sistem sederhana adsorpsi regeneratif ayun
tekanan
7/22/2019 Separator PPKasd
26/29
26
Evaporasi
Pemisahan pelarut
relatif mudah menguapdari suatu larutan zat tak
menguap
7/22/2019 Separator PPKasd
27/29
27
Efek perubahan variabel operasi pada sistem evaporasi
umpan ke depan
7/22/2019 Separator PPKasd
28/29
28
Tiga atau empat tahap evaporasi biasanya optimal
7/22/2019 Separator PPKasd
29/29
29
Pengeringan
(a). Pengering terowongan.
(b). Pengering putar.
(c). Pengering drum vakum.
(d). Pengering semprot (spray).
Yang lain : Pengering unggun
terfluidakan (fluidized bed
dryer).