BAB ISatuan Operasi dan Satuan Proses dalam Industri Kimia (Part 2) Unit ProcessesDefinition:Unit processes combine two or more unit operations to achieve a specific purpose.In a one case, an unit process also is a chemical plant. But in other case, a chemical plant can be developed from two or more unit processes.But in other literature, unit processes have been referred on activities that related with chemical reaction techniques. As distinguishing term toward unit operation (as the activity that based on physical and/or physiochemical laws). Example:1.CPO plant3. Bioethanol Production2.Urea fertilizer plant4. Biodiesel Production

CPO Plant

Urea Fertilizer Plant

Bioethanol Production

Cement Production Process

Prinsip Kerja Beberapa Alat (Unit Operation)1. Fluid Transportation

Product Description (RDVF)Apply to industry such as mine, metallurgy, chemical industry, environmental protection broadly.Micro vacuum (vacuum degree -0.09~-0.098Mpa) Solid content of filtrate less than 50ppmEnergy saving can reach 90%

2. Mass Transfer Processes2.a Distillation

2.b Solid-Liquid Extraction (leaching)

3. Heat Transfer Processes3.1 Shell and Tube Heat Exchanger

3.2 Evaporator

5. Mechanical Processes5.1 Solid Transportation

5.2 Crushing and Pulverization

5.3 Screening and Sieving

Unit Processes as Chemical Reaction Techniques Chemical reaction engineering = Teknik reaksi kimia (Kinetika Kimia dan Teknik Reaktor)Kinetika kimia dalam cakupan yang sempit mempelajari seberapa cepat, secara kuantitatif, suatu reaktan (umpan reaksi) berubah menjadi produk (hasil reaksi), atau seberapa cepat pembentukan suatu produk dari reaktan pada suatu sistem reaksi kimia yang ditinjau.Teknik reaktor lebih ditekankan pada perancangan reaktor kimia, dengan segala perlengkapannya Teknik reaksi kimia adalah aktivitas rekayasa yang berkaitan dengan eksploitasi reaksi kimia pada skala komersial. Tujuan: tercapainya keberhasilan dalam perancangan dan operasi reaktor kimia.

Di industri kimia, pengubahan material awal (raw material) menjadi produk yang diinginkan (desired product) dilakukan melalui serangkaian tahap perlakuan (treatment), baik perlakuan fisis maupun perlakuan kimia.

Klasifikasi ReaksiDitinjau dari fasa zat pereaksi dan zat hasil reaksia.Reaksi homogen: reaksi dengan zat pereaksi dan zat hasil reaksi memiliki fasa yang sama (fasa gas atau cairan)b. Reaksi heterogen: reaksi dengan zat pereaksi dan zat hasil reaksi memiliki fasa yang berlainan.2. Ditinjau dari segi efek panas yang terlibat (efek termodinamika)a. Reaksi eksotermik, yaitu reaksi yang pada pelaksaan reaksinya melepaskan panas. Pada reaksi eksotermik, perubahan entalpi reaksinya bertanda negatif, HR = (-)b. Reaksi endotermik, yaitu reaksi yang pada pelaksaan reaksinya menerima/membutuhkan panas. Pada reaksi endotermik, perubahan entalpi reaksinya bertanda positif, HR = (+)Ditinjau dari segi keterlibatan katalisator, reaksi dapat dibagi menjadi 2 jenis:a. Reaksi katalitik, terbagi menjadi: Reaksi katalitik homogen dan Reaksi katalitik heterogen.b. Reaksi non-katalitik

4.Ditinjau dari tipe reaktor yang dipakai, reaksi dapat dibagi menjadi 3 jenis:a. Reaksi dengan reaktor batchb. Reaksi dengan reaktor alir pipa (RAP)c. Reaksi dengan reaktor alir tangki berpengaduk (RATB)5.Reaksi dibagi menurut prosesnya, yaitu reaksi yang dilakukan secara:a. Reaksi isotermal dan isobar: pada T dan P konstanb. Reaksi Adiabatikc. Reaksi non isotermal non adiabatic6.Ditinjau dari mekanisme reaksinya:a. Reaksi se-arah (reaksi tidak bolak-balik)b. Reaksi bolak-balikc. Reaksi paralleld. Reaksi serie. Reaksi seri-paralelf. Reaksi polimerisasi

Batch reactor with single external cooling jacket (right)Batch reactor with constant flux (Coflux) jacket (left)

Hubungan antar Alat Proses (penggambaran Alur Proses)Di industri kimia, alat-alat atau operasi-operasi yang terlibat dalam proses produksi saling kait-terkait sedemikian rupa membentuk alur proses yang spesifik. Penggambaran alur proses suatu industri kimia, setidaknya dapat dinyatakan dalam 3 bentuk, yaitu:1. Block diagram, merupakan bentuk penggambaran alur proses paling sederhana, berupa kotak-kotak yang melambangkan jenis alat/operasi yang dihubungkan dengan garis-garis alir proses. Garis-garis alir proses tersebut melambangkan aliran material.2. Process Flowsheet, visualisasi proses secara lebih kompleks dan lengkap, berupa rangkaian alat-alat proses yang digambarkan dalam bentuk standar, dan biasanya pada tiap alat/garis alir proses dilengkapi dengan kondisi operasi/kondisi material.

Hubungan antar Alat Proses (Penggambaran Alur Proses)3. Engineering Flowsheet (= PEFD/Process Engineering Flow Diagram), seperti process flowsheet, tapi telah dilengkapi dengan instrumen-instrumen pengendalian proses yang dibutuhkan .Contoh Block Diagram dan Process Flowsheet pada proses pembuatan biodisel. Untuk Block Diagram pembuatan biodisel, lihat slide sebelumnya.

Process Flowsheet Pembuatan Biodiesel dari CPO

Operasional Industri Proses/KimiaIndustri kimia tersusun atas rangkaian operasi-operasi membentuk sistem proses tertentu, dimana kegiatan operasi-operasi (=pemrosesan) tersebut dilaksanakan di dalam atau melalui rangkaian berbagai peralatan yang membentuk sistem peralatan/instalasi kimia tertentu. Operasional industri kimia dapat dilakukan dengan salah satu cara operasional berikut:1. Kontinyu (=sinambung). Pada operasional ini, di setiap alat; pemasukan umpan, pelaksanaan proses dan pengeluaran produk berlangsung secara terus-menerusselama operasional industri/proses produksi. Operasioanl kontinyu, biasanya dilakukan untuk memproduksi produk-produk massal, dengan jenis dan cara yang sama (sulit/tidak dapat digunakan untuk membuat produk yang lain).

2. Diskontinyu (=batch). Pada operasional ini, di setiap alat; pemasukan umpan, pelaksanaan proses dan pengeluaran produk berlangsung secara ber-urutan (per kegiatan).Operasional ini sangat dimungkinkan untuk memproduksi beraneka ragam produk melalui berbagai macam reaksi.3.Kombinasi. Operasional ini merupakan perpaduan antara operasi diskontinyu dengan kontinyu, dengan cara menyusun unit-unit peralatan diskontinyu sedemi- kian rupa sehingga menjadi operasi yang kontinyu.

Unit Utilitas di Industri KimiaUnit utilitas merupakan salah satu unit di industri kimia yang bertugas untuk membantu kelancaran proses produksi dengan cara membuat, menyediakan dan mendistribusikan komponen-komponen utilitas ke unit-unit lain dari industri tersebut yang membutuhkannya. Komponen-komponen unit utilitas tersebut adalah: 1. Air, berupa air untuk: proses, pendingin, kebutuhan umum, umpan boiler (BFW) dan pemadam kebakaran. Unit utilitas umumnya membuat sendiri berbagai jenis air tersebut dengan cara mengolah air alam (air artesis, air permukaan atau air laut) melalui serangkaian operasi tertentu. Salah satu alternatif langkah-langkah pengolahan air tersebut (bila dipakai air permukaan, misal: air sungai), adalah: sedimentasi koagulasi filtrasi proses biologis - khlorinasi (untuk air keperluan umum) pertukaran ion/ion exchanging deaerasi pembuatan steam di boiler.

2. Uap air. Kebutuhan uap air untuk setiap kepentingan menuntut kondisi/spesifikasi tertentu. Fungsi uap air antara lain: sebagai reaktan untuk proses tertentu (contoh di industri urea), media pemanas pada alat penukar kalor dan fluida kerja penghasil energi mekanik (misal pada turbin). 3. Bahan bakar. Pengadaan bahan bakar (bahan bakar cair, gas ataupun padat) disediakan oleh unit utilitas dengan membeli dari instansi pemasok, misal Pertamina. Bahan bakar memiliki peran sebagai sumber energi panas untuk berbagai keperluan, seperti: energi panas untuk pembakaran padatan umpan reaktor (di industri semen), energi panas penggerak generator listrik, dan energi panas sebagai pembangkit uap air di boiler.

4. Listrik. Listrik oleh unit utilitas disediakan dengan cara membeli dari perusahaan pembangkit listrik (misal: PLN) dan/ membangkitkan sendiri dengan menggunakan generator listrik. Peranan energi listrik di industri proses/kimia, antara lain: energi penggerak alat-alat mekanik (pompa, kompresor, fan, blower, motor pengaduk), sumber penerangan, kegiatan operasi tertentu (misal: electric precipitator di indudtri semen) 5. Udara tekan/gas inert. Udara tekan sangat berperan sebagai fluida penggerak instrument pengendali proses dan untuk membersihkan alat-alat proses yang memiliki struktur yang rumit serta tidak boleh basah. Udara tekan juga terkadang dibutuhkan untuk memasok keperluan proses tertentu. Sedangkan gas inert (dengan komponen utama nitrogen), dipakai sebagai fluida untuk berbagai keperluan yang menuntut pemakaian fluida dengan bebas oksigen.