FLUIDISASI

Fluidisasi adalah metoda pengontakan butiran-butiran padatan dengan fluida baik cair

maupun gas. Metoda ini diharapkan butiran padatan memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas

tinggi. Sebagai ilustrasi, tinjau suatu kolom berisi sejumlah partikel padat berbentuk bola. Melalui

unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah,

butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir dari bawah ke atas. Pada laju alir yang

cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel

tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan yang demikian disebut unggun

diam atau fixed bed.

Kalau laju alir kemudian dinaikkan, akan sampai pada suatu keadaan di mana unggun

padatan akan tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada keadaan ini masing-masing

butiran akan terpisahkan satu sama lain sehingga dapat bergerak dengan lebih mudah. Pada kondisi

butiran yang dapat bergerak ini, sifat unggun akan menyerupai suatu cairan dengan viskositas tinggi,

misalnya adanya kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan sebagainya.

Dalam dunia industri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti transportasi serbuk

padatan (conveyor untuk solid), pencampuran padatan halus, perpindahan panas (seperti pendinginan

untuk bijih alumina panas), pelapisan plastik pada permukaan logam, proses drying dan sizing pada

pembakaran, proses pertumbuhan partikel dan kondensai bahan yang dapat mengalami sublimasi,

adsorpsi (untuk pengeringan udara dengan adsorben), dan masih banyak aplikasi lain.

Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada prose fluidisasi antara lain:

1. Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang

dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap diam.

2. Fenomena minimum or incipient fluidization yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju

alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel padat

mulai terekspansi.

3. Fenomena smooth or homogenously fluidization terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran

fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga

ekspansi pada setiap partikel padatan seragam.

4. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung – gelembung pada unggun

terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

5. Fenomena slugging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang

mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat.

Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat.

6. Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika dalam ungggun partikel padatan

terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal.

7. Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan

maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran fluida dan

ekspansi mencapai nilai maksimum. Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat

dipengaruhi oleh faktor-faktor:

a. laju alir fluida dan jenis fluida

b. ukuran partikel dan bentuk partikel

c. jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

d. porositas unggun

e. distribusi aliran,

f. distribusi bentuk ukuran fluida

g. diameter kolom

h. tinggi unggun.

Proses fluidisasi biasanya dilakukan dengan cara mengalirkan fluida gas atau cair ke dalam

kolom yang berisi unggun butiran-butiran padat. Pada laju alir yang kecil aliran hanya menerobos

unggun melalui celah-celah/ ruang kosong antar partikel, sedangkan partikel-partikel padat tetap

dalam keadaan diam. Kondisi ini dikenal sebagai fenomena unggun diam. Saat kecepatan aliran fluida

diperbesar sehingga mencapai kecepatan minimum, yaitu kecepatan saat gaya seret fluida terhadap

partikel-partikel padatan lebih atau sama dengan gaya berat partikel-partikel padatan tersebut, partikel

yang semula diam akan mulai terekspansi, Keadaan ini disebut incipient fluidization atau fluidisasi

minimum. Jika kecepatan diperbesar, akan terjadi beberapa fenomena yang dapat diamati secara

visual dan pada kondisi inilah partikel-partikel padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas

tinggi.

Karena sifat-sifat partikel padat yang menyerupai sifat fluida cair dengan viskositas tinggi, metoda

pengontakan fluidisasi memiliki beberapa keuntungan dan kerugian. Keuntungan proses fluidisasi,

antara lain:

1) sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran zat padat secara kontinu

dan memudahkan pengontrolan,

2) kecepatan pencampuran yang tinggi membuat reaktor selalu berada dalam kondisi isotermal

sehingga memudahkan pengendaliannya,

3) sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan pemindahan

jumlah panas yang besar dalam reaktor,

4) perpindahan panas dan kecepatan perpindahan mass antara partikel cukup tinggi,

perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang baik

memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan kecil.

Sebaliknya, kerugian proses fluidisasi antara lain:

a. selama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan sehingga karakteristik

fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu,

b. butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya sejumlah

tertentu padatan,

c. adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin,

d. terjadinya gelombang dan penorakan di dalam unggun sering kali tidak dapat

dihindari sehingga kontak antara fluida dan partikel tidak seragam. Jika hal ini terjadi

pada reaktor, konversi reaksi akan kecil.