1

PENGARUH JUMLAH DEMISTER TERHADAP REDUKSI DUST

PADA MODEL HORIZONTAL GAS SCRUBBER

Ryan Angga Pradipta, Eko Siswanto, Denny Widhiyanuriyawan

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia

E-mail : ryanpradipta77@gmail.com

ABSTRACT Silica dust is a waste product of processing. Scrubber serves to reduce the dust produced by the exhaust gas of an industry. Silica dust entering the scrubber will go through the process of injection on the sprayer then filtered using a demister. Demister is used as silica dust catcher. Research purposes is to know influence of demister number on the model horizontal gas scrubber in reducing levels of silica dust. Methods used is experimental with variations of the demister numbered 1, 2, 3 and 4. Variation of silica dust sizes are 50, 70 and 100 µm. This research uses the ratio of liquid gas 0.8 (l/m3). Test results show that the highest silica dust reduction efficiency when using 4 demister 92 % on silica dust 50 µm, 94 % on silica dust 70 µm and 96 % on silica dust 100 µm. Result indicates that the more the number of demister and the bigger the size of the silica dust, then the more abnormally high levels of silica dust can be reduced. Hence, it informs that the higher the reduced silica dust enhance reducing efficiency of the model horizontal gas scrubber. Keywords : dust silica, demister, scrubber

PENDAHULUAN

Seiring dengan bertambahnya kebutuhan manusia, banyak juga diciptakan produk untuk memenuhi kebutuhan manusia. Berdasarkan hal tersebut munculah pabrik-pabrik industri sebagai pengolah bahan mentah untuk kemudian diolah menjadi barang setengah jadi maupun barang siap pakai. Pencemaran lingkungan akibat kemajuan teknologi khususnya di bidang industri berdampak negatif terhadap lingkungan hidup. Dust yang merupakan sisa hasil dari proses pengolahan yang tidak terpakai apabila terakumulasi dalam jangka waktu yang lama dapat mencemari lingkungan bila tidak ada penanganan khusus. Dust silika termasuk dust yang berbahaya. Efek kesehatan yang ditimbulkan akibat pemaparan dust silika yaitu fibrosis paru noduler berat terutama pada zona atas paru dengan klasifikasi permukaan pada kelenjar limfe dan merupakan predisposisi untuk tuberculosis paru (Siswanto, 1996).

Scrubber berfungsi untuk mengurangi polutan udara yang dihasilkan oleh gas buang suatu industri (Mussatti & Hemmer, 2002). Dust yang masuk pada scrubber akan melalui proses injeksi pada sprayer kemudian disaring dengan menggunakan demister yang terdapat pada scrubber. Fungsi dari demister yaitu digunakan sebagai penangkap dust. Partikulat basah yang masuk akan dipisahkan dari aliran gas menggunakan demister. Danzomo et al (2012) menyebutkan bahwa demister terletak dibagian atas dari spray tower yang berfungsi untuk menghilangkan atau mengurangi kadar polutan, kemudian dibawa keluar oleh aliran gas. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Haris (2011) bertujuan untuk mengetahui pengaruh jumlah kolom terhadap efisiensi wet scrubber dalam mereduksi dust yang berasal dari kulit padi. Semakin tinggi tingkat efisiensi pereduksian dust maka dampak pencemaran udara dapat

2

diminimalisir, sehingga dampak pencemaran lingungan dapat diminimalisirkan. Penelitian ini menyebutkan bahwa terdapat pengaruh variasi jumlah kolom terhadap efisiensi penurunan kadar dust melalui sistem wet scrubber. Hasil penelitian membuktikan bahwa pada sistem wet scrubber digunakan 3 kolom terbukti lebih efisien dibandingkan jika hanya menggunakan 1 atau 2 kolom dalam pereduksian dust dan pemanfaatan scrubber terbukti lebih efisien untuk pereduksian partikel yang berukuran > 2 μm. Berdasarkan penelitan tersebut, perlu diteliti lebih lanjut tentang pereduksian dust menggunakan wet scrubber. Horizontal gas scrubber adalah salah satu model dari wet scrubber. Dust silika yang memiliki massa jenis 1,39 g/cm3 digunakan pada penelitian ini sebagai bahan uji coba. Massa alir dust silika dapat dihitung menggunakan persamaan dari White (2001) sebagai berikut:

ṁ = Q . ρ (1) Brady and Legatski (1977) menyatakan bahwa perbandingan rasio L/G pada wet scrubber sangat penting untuk menentukan debit sprayer dan debit dust. Rasio L/G pada penelitian ini adalah 0,8 (l/m3). Rasio L/G dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: Rasio L/G = Debit 𝑠𝑝𝑟𝑎𝑦𝑒𝑟

Debit 𝑑𝑢𝑠𝑡 (2)

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jumlah demister terhadap kadar dust yang tereduksi pada model horizontal gas scrubber. METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental (experimental). Metode eksperimen dilakukan dengan mengamati

langsung untuk data sebab-akibat dalam suatu pross melalui eksperimen sehingga dapat mengetahui pengaruh jumlah demister terhadap reduksi dust. Instalasi penelitian model horizontal gas scrubber dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Skema Instalasi Penelitian

Gambar 1 menunjukkan instalasi penelitian yang digunakan untuk mereduksi dust silika. Keseluruhan scrubber terbuat dari acrylic transparan dengan tebal 3 mm. Sprayer yang digunakan tipe pressure atomization berjumlah 10 buah. Dust silika yang digunakan berukuran 50 µm, 70 µm, dan 100 µm dari hasil uji rotap. Demister yang digunakan terbuat dari kawat berdiameter 2 mm. Demister divariasikan berjumlah 1, 2, 3 dan 4. Kecepatan angin pada blower adalah 10 m/s. Dust dialirkan dari sand feeder dengan massa alir dust (ṁ) ± 5,7 x 10-3 kg/s selama 60 detik. Pompa mengalirkan air dari reservoir ke sprayer dengan debit ± 648 l/jam. Pengaturan debit dilakukan dengan mengatur bukaan bypass pada pipa. Setelah 60 detik tutup katup sand

3

feeder, matikan blower dan pompa. Dust yang mengendap dikeluarkan dari kolam dengan membuka setiap katup buang pada masing-masing kolam. Dust yang didapat pada masing-masing kolam dipanasi ± 5 menit untuk mendapatkan berat kering dust yang tereduksi. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan penelitian yang dilakukan didapatkan hubungan antara jumlah demister terhadap reduksi dust ukuran 50 µm, 70 µm dan 100 µm.

Gambar 2. Pengaruh jumlah demister terhadap reduksi dust ukuran 50 µm

Berdasakan Gambar 2 diketahui bahwa model horizontal gas scrubber dengan menggunakan 1 demister mampu mereduksi dust berukuran 50 µm sebesar 255 gram dari total dust yang masuk ke horizontal gas scrubber adalah 346 gram. Dust yang tereduksi ketika menggunakan 2 demister yaitu sebesar 281 gram, sedangkan pengujian dengan instalasi 3 demister mampu mereduksi dust sebesar 300 gram. Model horizontal gas scrubber dengan menggunakan instalasi 4 demister diketahui mampu mereduksi dust sebesar 319 gram.

Pengujian inilah yang mempunyai nilai reduksi dust paling tinggi dibanding pengujian yang lainnya dengan ukuran dust sama yaitu 50 µm. Gambar 2 menunjukkan bahwa rata-rata dust yang tereduksi sebelum melewati demister adalah 17 gram dan dust yang tereduksi setelah melewati demister cenderung semakin menurun.

Gambar 3. Pengaruh jumlah demister terhadap reduksi dust ukuran 70 µm Gambar 3 menunjukkan bahwa model horizontal gas scrubber dengan menggunakan 1 demister mampu mereduksi dust berukuran 70 µm sebesar 266 gram dari total dust yang masuk ke horizontal gas scrubber adalah 346 gram. Pengujian dengan instalasi 2 demister mampu mereduksi dust sebesar 293 gram, sedangkan pengujian dengan instalasi 3 demister mampu mereduksi dust sebesar 315 gram. Dust yang tereduksi pada model horizontal gas scrubber menggunakan instalasi 4 demister diketahui mampu mereduksi dust sebesar 325 gram. Pengujian inilah yang mempunyai nilai reduksi dust paling tinggi dibanding pengujian yang lainnya dengan ukuran dust sama yaitu 70 µm. Gambar 3 menunjukkan bahwa rata-rata

4

dust yang tereduksi sebelum melewati demister adalah 20 gram dan dust yang tereduksi setelah melewati demister cenderung semakin menurun.

Gambar 4. Pengaruh jumlah demister terhadap reduksi dust ukuran 100 µm

Berdasarkan hasil pengujian kadar pereduksian dust ukuran 100 µm pada model horizontal gas scrubber yang ditampilkan pada gambar 4, diketahui bahwa penggunaan 1 demister mampu mereduksi dust sebesar 275 gram dari total dust yang masuk ke horizontal gas scrubber adalah 346 gram, sedangkan pengujian dengan 2 demister mampu mereduksi dust sebesar 306 gram. Model horizontal gas scrubber dengan 3 demister mampu mereduksi dust sebesar 322 gram. Dust yang mampu tereduksi pada model horizontal gas scrubber dengan 4 demister yaitu sebesar 334 gram. Pengujian inilah yang mempunyai nilai reduksi dust paling tinggi dibanding pengujian sebelumnya dengan ukuran dust sama yaitu 100 µm. Gambar 4 menunjukkan bahwa rata-rata dust yang tereduksi sebelum melewati demister adalah 23 gram dan dust yang tereduksi setelah melewati demister cenderung semakin menurun.

Gambar 5. Instalasi model horizontal gas scrubber menggunakan 1 demister (A), 2

demister (B), 3 demister (C), 4 demister (D)

Instalasi horizontal gas scrubber pada gambar 5 (A) diketahui mampu mereduksi dust berukuran 50 µm sebesar 255 gram. Pada gambar tersebut demister ditempatkan pada kolom D, akibatnya dust paling banyak tertangkap pada kolam ke-IV. Fenomena ini terjadi karena ketika dust masuk kedalam horizontal gas scrubber, dust hanya ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom A, B dan C kemudian sisanya akan ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom D dan jatuh pada kolam ke-IV. Hal ini terjadi karena pada kolom D terjadi tumbukan antara demister dan dust sehingga dust pada kolom D akan jatuh pada kolam ke-IV.

Instalasi model horizontal gas scrubber menggunakan 2 demister pada gambar 5 (B) mampu mereduksi dust berukuran 50 µm sebesar 281 gram. Instalasi ini menggunakan 2 demister, demister pertama ditempatkan pada kolom C sedangkan demister kedua ditempatkan pada kolom D. Berdasarkan hasil dari pengolahan data, diketahui bahwa dust paling banyak tertangkap pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom C dan jatuh pada kolam ke-III. Hal ini terjadi karena ketika dust masuk kedalam horizontal gas scrubber, dust hanya akan ditangkap oleh

5

droplet dari sprayer pada kolom A dan B, sedangkan sisa dust yang lolos melewati kolom A dan B akan ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom C. Proses selanjutnya dust sisa yang lolos melewati kolom C akan ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom D dan dust menumbuk pada demister kedua yang ditempatkan pada kolom D. Kadar dust yang jatuh pada kolam ke-IV lebih sedikit daripada kolam ke-III karena dust sisa yang lolos melewati kolom A dan B banyak ditangkap pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom C. Instalasi horizontal gas scrubber pada gambar 5 (C) diketahui mampu mereduksi dust berukuran 50 µm sebesar 300 gram. Demister yang digunakan berjumlah 3, yang terletak pada kolom B, C dan D. Demister pertama terletak pada kolom B, demister kedua pada kolom C dan demister ketiga pada kolom D. Dust paling banyak tertangkap pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom B dan jatuh pada kolam ke-II. Proses selanjutnya dust sisa yang lolos melewati kolom B akan ditangkap oleh droplet dari sprayer dan demister kedua yang ditempatkan pada kolom C. Dust sisa yang lolos melewati kolom C akan ditangkap oleh droplet dari sprayer dan demister ketiga yang ditempatkan pada kolom D. Dust paling banyak jatuh pada kolam II, sedangkan pada kolam ke-III dan ke-IV lebih sedikit dibandingkan kolam ke-II karena dust sisa yang lolos melewati kolom A banyak yang tertangkap pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom B dan jatuh pada kolam ke-II. Instalasi horizontal gas scrubber menggunakan 4 demister pada gambar 5 (D) diketahui mampu mereduksi dust berukuran 50 µm sebesar 319 gram. Demister pertama terletak pada kolom A, demister kedua pada kolom B, demister ketiga pada kolom C dan demister keempat ditempatkan pada kolom

D. Dust paling banyak tertangkap pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom A dan jatuh pada kolam ke-I. Pada saat dust masuk kedalam horizontal gas scrubber, dust akan ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom A dan dust menumbuk pada demister pertama yang ditempatkan pada kolom A. Sisa dust yang lolos melewati kolom A akan ditangkap oleh droplet dari sprayer pada kolom B, C dan D dan menumbuk pada demister kedua, ketiga dan keempat yang ditempatkan pada kolom B, C dan D. Kolam ke-I paling banyak menangkap dust yang jatuh dari demister pertama karena demister pertama ditempatkan pada kolom A atau yang paling dekat dengan inlet dust dibandingkan demister yang lain. Berdasarkan fenomena yang ditunjukkan pada gambar 5, diperoleh grafik hubungan antara jumlah demister terhadap reduksi dust ukuran 50 µm yang menunjukkan kecenderungan konstan sebelum melewati demister, kemudian akan jauh menanjak saat dust menumbuk demister selanjutnya grafik akan cenderung menurun setelah dust melewati demister. Fenomena tersebut sesuai dengan pernyataan Gerald et al (1998) yaitu dust yang masuk pada instalasi model horizontal gas scrubber hanya ditangkap oleh droplet dari sprayer dengan metode impaction, yaitu dust yang mengalir akan menabrak droplet dan jatuh. Model horizontal gas scrubber pada penelitian ini memiliki kecepatan arus gas sebesar 10 m/s. Perry (1973) menyatakan bahwa impaction merupakan mekanisme pengumpulan yang paling dominan untuk scrubber yang memiliki kecepatan arus gas lebih dari 0,3 m/s. Semakin jauh penempatan demister terhadap inlet dust dibandingkan demister-demister yang lain pada instalasi model horizontal gas scrubber semakin sedikit dust yang tertangkap.

6

Gambar 6. Pengaruh jumlah demister terhadap efisiensi reduksi dust

Gambar 6 menunjukkan hubungan antara jumlah demister terhadap efisiensi reduksi dust dengan 3 ukuran yang berbeda. Berdasarkan gambar 6 diketahui bahwa semakin besar ukuran dust maka efisiensi reduksi dust akan semakin tinggi. Ukuran butir dust berpengaruh terhadap performansi horizontal gas scrubber. Purba (2009) menyatakan bahwa semakin besar ukuran butir dust maka semakin tinggi pula performansi horizontal gas scrubber.

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan dust berukuran 50, 70 dan 100 µm. Gambar 6 menunjukkan bahwa semakin besar ukuran dust yang digunakan maka, efisiensi reduksi dust pada model horizontal gas scrubber akan semakin meningkat. Gambar 6 juga menunjukkan peningkatan efisiensi reduksi dust ketika digunakan demister dengan jumlah yang banyak. Hal tersebut terjadi karena masing-masing demister menangkap dust, sehingga dust yang tereduksi akan semakin banyak dan dust yang lolos keluar ke atmosfer akan semakin rendah. Efisiensi merupakan perbandingan antara massa dust tertangkap dengan massa dust total yang masuk pada model horizontal gas scrubber. Hal ini

sesuai dengan persamaan Calvert et al (1972) sebagai berikut:

η = 𝐷𝑢𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑙𝑙𝑒𝑐𝑡𝑒𝑑

𝐷𝑢𝑠𝑡 𝐼𝑛. 100 % (3)

Berdasarkan gambar 6 diketahui

bahwa efisiensi optimal terjadi ketika model horizontal gas scrubber menggunakan 4 demister. Hal tersebut terjadi pada dust berukuran 50, 70 dan 100 µm. Efisiensi optimal pada dust berukuran 50 µm yaitu sebesar sebesar 92 %, sedangkan pada dust berukuran 70 µm sebesar 94 %. Efisiensi optimal dengan menggunakan ukuran dust 100 µm yaitu sebesar 96 %. Hasil penelitian ini hampir sama dengan data efisiensi dari horizontal gas scrubber milik PT. Petrokimia Gresik (Persero) yang diadopsi untuk penelitian ini yaitu sebesar 95 %, dengan menggunakan jumlah demister sama yaitu 4 demister. Berdasarkan hasil dari pengolahan data, diketahui bahwa semakin besar ukuran dust dan semakin banyak jumlah demister yang digunakan pada suatu instalasi maka efisiensinya akan semakin tinggi.

KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil pengujian dan pengolahan data

menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah demister maka semakin tinggi kadar dust yang tereduksi.

2. Semakin besar ukuran dust maka semakin banyak pula dust yang tereduksi.

3. Efisiensi dipengaruhi oleh banyaknya jumlah demister dan besarnya ukuran butir dust.

4. Efisiensi paling tinggi ditunjukkan pada saat demister berjumlah 4 dan ukuran dust 100 µm.

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4

Efi

sien

si R

ed

uk

si(%

)

Jumlah Demister

Dust ø 50 µm

Dust ø 70 µm

Dust ø 100 µm

7

SARAN

Dari penelitian yang telah dilakukan disarankan untuk: 1. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang

pengaruh jarak antar demister terhadap efisiensi model horizontal gas scubber.

2. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang desain dan tipe demister untuk model horizontal gas scrubber.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Brady, J. D., and L. K. Legatski. 1977. Venturi scrubbers. In P. N. Cheremisinoff and R. A. Young (Eds.), Air Pollution Control and Design Handbook. Part 2. New York: Marcel Dekker.

[2] Calvert, S., Goldshmid,J., Leith, D., Mehta, D. 1972. Development Of a New Prototype Scrubber . New York: Academic Press.

[3] Danzomo, B.A., Salami, M.J.E., Jibrin,S., Khan,N.R., Noor,I.M. 2012. Performance Evaluation of Wet Scrubber System for Industrial Air Pollution Control. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences Vol.7, No.12, December 2012.

[4] Gerald T, Joseph, P.E, and David S. B. 1998. Scrubber System Operation Review, Self-Intructional Manual APTI Course SI:412C. Second Edition, Developed by North Carolina State University.

[5] Haris, A. 2011. Penurunan Debu Padi Menggunakan Wet Scrubber. Skripsi belum diterbitkan. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.

[6] Mussatti, D and Hemmer P. 2002. Wet Scrubber for Particulate Matter, Chapter 2. EPA/452/B-02-001 (diakses 17 Oktober 2013).

[7] Perry, J. H. (Ed.). 1973. Chemical Engineers’ Handbook. 5th ed. New York: McGraw-Hill

[8] Purba, D.A.S. 2009. Analisa Simulasi Performansi Wet Scrubber Terhadap Filtrasi Partikel 1- 10 mikron pada Instalasi Insinerator Limbah Rumah Sakit. Skripsi tidak dipublikasikan. Medan: Universitas Sumatera utara.

[9] Siswanto, A. 1996. Penyakit Akibat Debu Silika. Surabaya: Balai Hiperkes dan Keselamatan Kerja Depnaker.

[10] White, Frank M. 1986. Fluid Mechanics. New York: McGraw Hill Book Company.