MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA (EVAPORATOR) JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA MAKASSAR PDF

Preview

Summary

MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA (EVAPORATOR) Dosen: Dr. Ir. Nurjannah, ST., MT., IPM., ASEAN Eng. OLEH: KELOMPOK 10 ASMARITA (09220170009) C1 MUH. THARIQ ABDILLAH (092201700) C1 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA MAKASSAR 2019/2020 KATA PENGANTAR Segala puji da...

Description

MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA (EVAPORATOR) Dosen: Dr. Ir. Nurjannah, ST., MT., IPM., ASEAN Eng.

OLEH: KELOMPOK 10 ASMARITA

(09220170009) C1

MUH. THARIQ ABDILLAH (092201700)

C1

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA MAKASSAR 2019/2020

KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya tulis ini yang berjudul “ALAT INDUSTRI KIMIA (EVAPORATOR)‟‟ dengan baik. Tak lupa pula shalawat serta salam semoga dilimpahkan kepada junjungan kita, Nabi Muhammad shalallahu „alaihi wassalam, kepada para keluarganya, sahabatnya, dan para pengikutnya sampai akhir zaman. Aamiin. Selama penyusunan karya tulis ini tentunya hambatan selalu mengiringi, namun, masukan, saran, bimbingan, dorongan, dan bantuan dari berbagai pihak membuat semua hambatan dalam penyusunan hasil karya ini dapat teratasi. Hasil karya ini dibuat dengan tujuan sebagai informasi serta menambah wawasan khususnya mengenai teknologi ramah lingkungan yang sangat dibutuhkan pada saat sekarang ini. Karena, bumi ini semakin tua semakin pula sakit akibat aktivitas manusia yang semakin tidak ramah dengan alam. Akibatnya banyak sekali komponen alam yang terganggu maupun rusak akibat dari aktivitas manusia. Itulah sedikit gambaran dari hasil karya yang telah kami selesaikan ini. Penulis memanjatkan do‟a semoga Allah SWT, memberikan balasan yang setimpal atas segala amal, budi baik semuanya. Akhir kata, kami selaku penyusun berharap agar semua yang tersaji dalam karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi kit semua. Aamiin.

Makassar, 30 Januari 2020

Penulis

i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................ i DAFTAR ISI .......................................................................................................... ii BAB I

PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2

Rumusan Masalah ........................................................................... 2

1.3

Tujuan ............................................................................................. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Biodiesel.......................................................................................... 3

2.2

Katalis Dalam Pembuatan Biodiesel ............................................... 4

2.3

Katalis CaO Dari Bahan Dasar Kulit Telur..................................... 6

2.4

Transesterifikasi .............................................................................. 7

BAB III PROSEDUR KERJA 3.1

Alat .................................................................................................. 9

3.2

Bahan .............................................................................................. 9

3.3

Cara Kerja ....................................................................................... 9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Kadar Dan Asam Lemak Bebas .................................................... 12

4.2

Konversi ALB Pada Reaksi Esterifikasi ....................................... 12

4.3

Yield Biodiesel .............................................................................. 13

4.4

Karakteristik Biodiesel .................................................................. 13

4.5

Analisis Model Yield Biodiesel ..................................................... 14

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan ................................................................................... 16

5.2

Saran.............................................................................................. 16

DAPUS

ii

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Proses evaporasi telah dikenal sejak dahulu, yaitu untuk membuat garam dengan cara menguapkan air dengan bantuan energi matahari dan angin.Evaporasi adalah salah satu kaedah utama dalam industri kimia untuk memekatkan larutan yang encer. Pengertian umum dari evaporasi ini adalah menghilangkan air dari larutan dengan mendidihkan larutan di dalam tabung yang

sesuai

yang

disebut

evaporator. Evaporasi

bertujuan

untuk

memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap. Evaporator adalah alat yang banyak digunakan dalam industri kimia untuk memekatkan suatu larutan. Terdapat banyak tipe evaporator yang dapat digunakan dalam industri kimia. Umumnya evaporator dioperasikan pada kondisi vakum untuk menurunkan temperatur didih larutan. Cara lain untuk menurunkan temperatur didih larutan adalah dengan mengalirkan gas inert (udara) panas yang berfungsi untukmenurunkan tekanan parsial uap, sehingga menurunkan temperatur didih larutan. Hal ini menggantikan prinsip evaporasi secara vakum yang memungkinkan penguapan dengan temperatur rendah. Namun system vakum memerlukan biaya tinggi, ada cara lain untuk menurunkan temperatur penguapan yaitu dengan cara menurunkan tekanan parsial uap air didalam fase gas dengan cara pengaliran udara. Agar dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan mengenai semua yang berhubungan dengan evaporasi maka akan dibahas secara rinci dalam makalah ini.

1

2

1.2

Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan evaporasi? 2. Apa yang dimaksud dengan evaporator? 3. Bagaimakah prinsip kerja dari evaporator? 4. Apa saja kah tipe-tipe dari evaporator? 5. Apa sajakah aplikasi dari evaporator?

1.3

Tujuan 1. Untuk mengetahui dasar teori mengenai evaporasi. 2. Untuk mengetahui dasar teori mengenai evaporator. 3. Untuk mengetahui tentang prinsip kerja dari evaporator. 4. Untuk mengetahui tipe-tipe dari evaporator. 5. Untuk mengetahui aplikasi dari evaporator.

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Pengertian Evaporasi Evaporasi merupakan suatu proses penguapan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Tujuan dari evaporasi itu sendiri yaitu untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap. Dalam kebanyakan proses evaporasi , pelarutnya adalah air. Evaporasi tidak sama dengan pengeringan, dalam evaporasi sisa penguapan adalah zat cair, kadang-kadang zat cair yang sangat viskos, dan bukan zat padat. Begitu pula, evaporasi berbeda dengan distilasi, karena disini uapnya biasanya komponen tunggal, dan walaupun uap itu merupakan campuran, dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha untuk memisahkannya menjadi fraksi-fraksi. Biasanya dalam evaporasi, zat cair pekat itulah yang merupakan produk yang berharga dan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang. Proses evaporasi terdiri dari dua peristiwa yang berlangsung : 1. Interface evaporation, yaitu transformasi air menjadi uap air di permukaan tanah. Nilai ini tergantung dari tenaga yang tersimpan. 2. Vertikal vapour transfers, yaitu perpindahan lapisan yang kenyang dengan uap air dari interface ke uap (atmosfer bebas). Besar kecilnya penguapan dari permukaan air bebas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: 1. Kelembaban udara (semakin lembab semakin kecil penguapannya) 2. Tekanan udara 3. Kedalaman dan luas permukaan, semakin luas semakin besar penguapannya 4. Kualitas air, semakin banyak unsur kimia, biologi dan fisika, penguapan semakin kecil. 5. Kecepatan angin

5

6. Topografi, semakin tinggi daerah semakin dingin dan penguapan semakin kecil 7. Sinar matahari 8. Temparatur Evaporasi dapat diartikan sebagai proses penguapan daripada liquid (cairan) dengan penambahan panas (Robert B. Long, 1995). Panas dapat disuplai dengan berbagai cara, diantaranya secara alami dan penambahan steam. Evaporasi didasarkan pada proses pendidihan secara intensif, yaitu : 1

Pemberian panas ke dalam cairan. Makin tinggi pressure makin besar panas yang dibutuhkan jadi pressure perlu diturunkan untuk mendapatkan kondisi operasi yang optimal.

2. Pembentukan gelembung-gelembung (bubbles) akibat uap. Peristiwa bubbling yaitu terbentuknya nukleat sebagai awal pembentukan gelembung. 3. Pemisahan uap dari cairan. Evaporasi atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih (Warren L. Mc Cabe, 1999). Perbedaan evaporasi dengan proses lain adalah: 1. Evaporasi dengan pengeringan Evaporasi tidak sama dengan pengeringan, dalam evaporasi sisa penguapan adalah zat cair – kadang-kadang zat cair yang sangat viskos – dan bukan zat padat. Perbedaan lainnya adalah, pada evaporasi cairan yang diuapkan dalam kuantitas relatif banyak, sedangkan pada pengeringan sedikit. 2. Evaporasi dengan distilasi Evaporasi berbeda pula dari distilasi, karena uapnya biasa dalam komponen tunggal, dan walaupun uap itu dalam bentuk campuran, dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha unutk memisahkannya menjadi fraksi-fraksi. Selain itu, evaporasi biasanya digunakan untuk menghilangkan pelarut-pelarut volatil, seperti air, dari pengotor nonvolatil.

6

3. Evaporasi dengan kristalisasi Evaporasi lain dari kristalisasi dalam hal pemekatan larutan dan bukan pembuatan zat padat atau kristal. Evaporasi hanya menghasilkan lumpur kristal dalam larutan induk (mother liquor). Evaporasi secara luas biasanya digunakan untuk mengurangi volume cairan atau slurry atau untuk mendapatkan kembali pelarut pada recycle. Cara ini biasanya menjadikan konsentrasi padatan dalam liquid semakin besar sehingga terbentuk kristal. Faktor-faktor yang mempengaruhi percepatan evaporasi antara lain: 1. Suhu; walaupun cairan bisa evaporasi di bawah suhu titik didihnya, namun prosesnya akan cepat terjadi ketika suhu di sekeliling lebih tinggi. Hal ini terjadi karena evaporasi menyerap kalor laten dari sekelilingnya. Dengan demikian, semakin hangat suhu sekeliling semakin banyak jumlah kalor yang terserap untuk mempercepat evaporasi. 2. Kelembapan udara; jika kelembapan udara kurang, berarti udara sekitar kering. Semakin kering udara (sedikitnya kandungan uap air di dalam udara) semakin cepat evaporasi terjadi. Contohnya, tetesan air yang berada di kepingan gelas di ruang terbuka lebih cepat terevaporasi lebih cepat daripada tetesan air di dalam botol gelas. Hal ini menjelaskan mengapa pakaian lebih cepat kering di daerah kelembapan udaranya rendah. 3. Tekanan; semakin besar tekanan yang dialami semakin lambat evaporasi terjadi. Pada tetesan air yang berada di gelas botol yang udaranya telah dikosongkan (tekanan udara berkurang), maka akan cepat terevaporasi. 4. Gerakan udara; pakaian akan lebih cepat kering ketika berada di ruang yang sirkulasi udara atau angin lancar karena membantu pergerakan molekul air. Hal ini sama saja dengan mengurangi kelembapan udara. 5. Sifat cairan; cairan dengan titik didih yang rendah terevaporasi lebih cepat daripada cairan yang titik didihnya besar. Contoh, raksa dengan titik didih 357°C lebih susah terevapporasi daripada eter 35°C.

7

2.2

Pengertian Evaporator Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya. Hasil dari evaporator (produk yang diinginkan) biasanya dapat berupa padatan atau larutan berkonsentrasi. Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen volatil (mudah menguap). Evaporator biasanya digunakan dalam industri kimia dan industri makanan. Pada industri kimia, contohnya garam diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari proses pemurnian) dalam evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap, menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikan menjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada sistem pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan energi panas). Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum, memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain. Evaporator berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, yaitu untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondensor (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya. Hasil dari evaporator (produk yang diinginkan) biasanya dapat berupa padatan atau larutan berkonsentrasi. Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen volatile (mudah menguap). Evaporator biasanya digunakan dalam industri

8

kimia dan industri makanan. Pada industri kimia, contohnya garam diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari proses pemurnian) dalam evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap, menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikan menjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada sistem pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan energi panas). Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum, memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain. 2.3

Prinsip Kerja Evaporator adalah alat untuk mengevaporasi larutan sehingga prinsip kerjanya merupakan prinsip kerja atau cara kerja dari evaporasi itu sendiri. Prinsip kerjanya dengan penambahan kalor atau panas untuk memekatkan suatu larutan yang terdiri dari zat terlarut yang memiliki titik didih tinggi dan zat pelarut yang memiliki titik didih lebih rendah sehingga dihasilkan larutan yang lebih pekat serta memiliki konsentrasi yang tinggi. 1. Pemekatan larutan didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zatnya. 2. Titik didih cairan murni dipengaruhi oleh tekanan. 3. Dijalankan pada suhu yang lebih rendah dari titik didih normal. 4. Titik didih cairan yang mengandung zat tidak mudah menguap (misalnya: gula) akan tergantung tekanan dan kadar zat tersebut. 5. Beda titik didih larutan dan titik didih cairan murni disebut Kenaikan titik didih (boiling) Proses evaporasi dengan skala komersial di dalam industri kimia dilakukan dengan peralatan yang namanya evaporator. Ada empat komponen dasar yang dibutuhkan dalam evaporasi yaitu : Evaporator, kondensor , injeksi uap, dan perangkap uap. 1. Kondensor Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida. Kondensor

9

berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Prinsip kerja Kondensor proses perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipapipa (shell side) sedangkan air sebagai pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). 2. Injeksi uap 3. Perangkap uap Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari satu komponen, dan jika uapnya berupa campuran

umumnya

tidak

diadakan

usaha

untuk

memisahkan

komponen-komponennya. 2.4

Tipe-Tipe 1. Tipe evaporator berdasarkan banyak proses: a. Evaporator efek tunggal (single effect) Yang dimaksud dengan single effect adalah bahwa produk hanya melalui satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan pindah panas.

b. Evaporator efek ganda Di dalam proses penguapan bahan dapat digunakan dua, tiga, empat atau lebih dalam sekali proses, inilah yang disebut dengan evaporator efek majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk berprinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari evaporator sebelumnya.

10

Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adalah untuk menghemat panas secara keseluruhan, hingga akhirnya dapat mengurangi ongkos produksi. Keuntungan evaporator efek majemuk adalah merupakan penghematan yaitu dengan menggunakan uap yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada alat penguapan lain dan

dengan

memadatkan

kembali

uap

tersebut.

Apabila

dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan 1/n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan untuk alat penguapan berefek tunggal, untu k pekerjaan yang sama.

2. Tipe evaporator berdasarkan bentuknya: a. Evaporator Sirkulasi Alami/paksa Evaporator sirkulasi alami bekerja dengan memanfaatkan sirkulasi yang terjadi akibat perbedaan densitas yang terjadi akibat pemanasan. Pada evaporator tabung, saat air mulai mendidih, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang mengakibatkan pemisahan liquid dan uap air di bagian atas dari tabung pemanas.Jumlah evaporasi bergantung dari perbedaan temperatur

uap

dengan

larutan.

Sering

kali

pendidihan

mengakibatkan sistem kering, Untuk menghidari hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa, yaitu dengan manambahkan pompa untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi.

11

b.

Falling Film Evaporator Evaporator ini berbentuk tabung panjang (4-8 meter) yang dilapisi dengan jaket uap (steam jacket). Distribusi larutan yang seragam sangat penting. Larutan masuk dan memperoleh gaya gerak karena arah larutan yang menurun. Kecepatan gerakan larutan akan mempengaruhi karakteristik medium pemanas yag juga mengalir menurun. Tipe ini cocok untuk menangani larutan kental sehingga sering digunakan untuk industri kimia, makanan, dan fermentasi. Cara kerjanya yaitu cairan yang akan dipekatkan dimasukkan dari bagian atas kolom yang kemudian mengalir kebawah bagian tube yang telah dipanaskan, (besarnya tube 1 2-10o diameter). Pada bagian bawah dilengkapi pompa untuik mensirkulasi cairan keatas guna mendapatkan konsentrasi yang diinginkan. Problem utama alat ini adalah bagaiman kita dapat mendistribusikan liquid secara merata ke tube bagian dalam sebagai film. Dalam hal ini kita bisa memasang 1) Plate yang berlubang pada bagian atas tube 2) Spider distributor pada masing-masing tube 3) Spray nozzle pada masing-masing tube.

c. Rising Film (Long Tube Vertical) Evaporator Pada evaporator tipe ini, pendidihan berlangsung di dalam tabung dengan sumber panas berasal dari luar tabung (biasanya uap). Buih air akan timbul dan menimbulkan sirkulasi. Proses : Long vertikal tube evaporator (kestner evaporator) dengan sirkulasi alam (natural circulation) dimana liquida masuk kedalam tube dan steam mengalir diluarnya (dalam steam chest) liquida yang

12

masuk tube tingginya tidak lebih dari 2 atau 3 ft diatas dasar tube. Setelagh mengalami pendidihan maka kecepatan liquida didalam akan tinggi,sehingga pada vapor head dipasang buffle (deflektor) untuk mencegah buih atau busa yang terjadi. Pada alat ini dipasang reflux untuk mempertinggi ukuran tube. 1 1/4 - ...