MAKALAH PERANCANGAN ALAT PROSES

SEPARATOR GAS CAIR

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T.

Disusun Oleh:

NAMA NIMHerman Mugiono 110405039Gerson Rico M 110405085Raja Nico Perez 110405089

Rikardo Jgst Gultom 110405097Golda C S 110405127

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknikkimia. Suatu contoh pentingnya

proses pemisahan adalah pada proses pengolahanminyak bumi. Minyak bumi merupakan

campuran berbagai jenis hidrokarbon. Pemanfaatan hidrokarbon-hidrokarbon penyusun

minyakbumi akan lebih berharga bila memiliki kemurnian yang tinggi. Separator adalah

suatu bejana bertekanan yang befungsi untuk memisahkan fluida antar fasa yang sama

ataupun fluida yang berbeda fasa. Separator dapat memisahkan fluida yang berbeda fasa,

seperti gas-cair ataupun padat-cair.

Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode

pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran.Suatu campuran

dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa).

Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padat-padat, padat-cair,

padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Separator

cair – cair adalah bejana bertekanan yang memisahkan antar dua atau lebih fluida yang

mempunyai fasa yang seragam, yaitu cairan. Separator sendiri banyak diaplikasikan dalam

industri – industri dalam menjalankan proses produksinya. Oleh karena itu, peralatan

separator tidak dapat dipisahkan dari suatu industri kimia (Prima, dkk., 2012).

Oleh karena itu, perlu kiranya kita sebagai orang teknik kimia mengetahui peralatan apa

saja yang termasuk dalam separator cair – cair, serta mengetahui prinsip dan cara kerjanya

sehingga dapat memahaminya.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang dirumuskan sebagai berikut :

1. Apa saja kelebihan dan kekurangan peralatan yang tergolong separator cair – cair ?

2. Apa saja yang termasuk peralatan separator cair – cair ?

3. Apa yang dimaksud dengan separator cair – cair ?

4. Bagaimana pengaplikasian separator cair – cair dalam industri ?

5. Bagaimana cara kerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair ?

6. Bagaimana prinsipkerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair ?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan yang akan dicapai adalah sebagai berikut :

1. Untuk memahami prinsip kerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair

2. Untuk memahami pengaplikasian separator cair – cair dalam industri

3. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan separator cair – cair

4. Untuk mempelajari cara kerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair

5. Untuk mengetahui apa saja yang termasuk peralatan separator cair – cair

6. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan peralatan yang tergolong separator cair

– cair

1.4 Manfaat

Adapun manfaat yang didapat dari permasalahan di atas adalah sebagai berikut :

1. Dapat mempelajari cara kerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair

2. Dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan separator cair – cair

3. Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan peralatan yang tergolong separator cair

– cair

4. Dapat memahami prinsip kerja setiap peralatan yang tergolong separator cair – cair

Dapat memahami pengaplikasian separator cair – cair dalam industri

5. Dapat mengetahui apa saja yang termasuk peralatan separator cair – cair

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Separator

Separator adalah suatu bejana bertekanan yang befungsi untuk memisahkan fluida

antar fasa yang sama ataupun fluida yang berbeda fasa. Separator dapat memisahkan fluida

yang berbeda fasa, seperti gas-cair ataupun padat-cair. Separator secara umum memisahkan

fluida produksi menjadi dua atau tiga fase dengan temperatur dan tekanan tertentu.Prinsip

pemisahannya adalah dengan mengubah kecepatan fluida tersebut, sehingga liquid dan

gasnya terpisah karena perbedaan densitasnya.Fluida yang lebih berat jatuh ke bawah dan

yanglebih ringan berada di atasnya.

Separator secara umum memisahkan fluida produksi menjadi dua atau tiga fase

dengan temperatur dan tekanan tertentu. Separator cair-cair merupakan separator yang

memisahkan fluida dimana fasa kedua fluida yang akan dipisahkan tersebut adalah cair.

Separator cair-cair banyak diterapkan dalam industri – industri seperti pada industri

petrokimia (Prima, dkk., 2012).

Berdasarkan fasa hasil pemisahannya, separator dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Separator dua fasa, memisahkan fluida formasi menjadi cairan dan gas, gas keluar dari

atas sedangkan cairan keluar dari bawah(Prayogi, 2014).

2. Separator tiga fasa, memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar

dari bagian atas, minyak dari tengah dan air  dari bawah(Prayogi, 2014).

2.2 Macam – Macam Separator Cair - Cair

2.2.1 Dekanter

Fungsi dari stasiun pemurnian adalah untuk memisahkan minyak dari fase lainnya

dengan pemurnian supaya tidak terjadi penurunan mutu. Dekanter adalah alat yang digunakan

untuk memisahkan liquid-liquid dengan prinsip perbedaan densitas dan kelarutan yang

rendah. Proses pemisahan menggunakan dekanter diusahakan pada temperatur rendah karena

pada temperatur yang tinggi densitas akan semakin kecil dan kelarutan akan semakin tinggi,

sehingga campuran sulit dipisahkan.

Decanter adalah sejenis separator dengan posisi horizontal memanjang dengan

jenis putaran vertikal. Decanter dapat menggantikan unit-unit pengolahan di Stasiun

klarifikasi Desander, Sand Cyclone, Sludge Centrifuge dan Oil Purifier.

Keberhasilan dalam pengoperasian Decanter dipengaruhi oleh :

a.      Komposisi umpan yang akan diolah, karena ratio antara minyak, air dan lumpur

mempengaruhi terhadap daya pisah alat tersebut.

b.      Fungsi alat Decanter tersebut.

c.      Perimbangan kapasitas alat dengan jumlah Sludge yang diolah.

(Palm Oil, 2012)

2.2.1.1 Prinsip Kerja Dekanter

Pada dekanter prinsipnya cairan atau suspensi dimasukkan dalam dekanternya yang

biasanya berbentuk silinder dari bagian porosnya , lalu decanter diputar dengan kecepatan

tertentu tergantung bahan yang akan dipisahkan.Dengan putaran tersebut akan menciptakan

gaya sentrifugal pada cairan atau suspensi tersebut, dan makin besar massa zat maka makin

besar pula gaya sentrifugal yang diperlukan, sehingga zat yang berat jenisnya lebih besar

akan terdesak ke arah dinding decanter dimana terdapat outlet untuk mengeluarkan zat

tersebut. Dan dengan berat jenis yang lebih kecil akan tertahan dibagian poros yang di bagian

tersebut juga dibuat outlet untuk mengeluarkan zat dengan massa yang lebih ringan (Prima,

dkk., 2012).

2.2.1.2 Jenis-Jenis Dekanter

Berdasarkan densitas cairan, dekanter dibagi atas dua :

a. Dekanter gravitasi (gravity settler)

Decanter gravitasi digunakan untuk memisahkan dua zat cair yang berbeda densitasnya

secara kontinu

b. Dekanter sentrifugal

Dekanter ini digunakan bila perbedaan densitas zat yang akan dipisahkan sangat kecil.

Gaya gravitasi akan terlalu lemah sehingga tidak dapat memisahkan kedua zat cair dalam

waktu yang wajar.

(McCabe, 1999)

Sedangkan jika berdasarkan kelarutan, dekanter terbagi atas :

Pemisahan fraksi padat dengan fraksi cair.

Cairan minyak yang masuk dari Crude Oil Tank ke dalam Decanter dipisahkan

menjadi dua fraksi yaitu fraksi padat dan cair. Fraksi padat yang berbentuk lumpur padat

diangkut dengan bak trailer ke kebun, sedangkan fraksi cair dipompakan ke dalam Settling

Tank untuk diolah lebih lanjut. Tujuan pengolahan ini merupakan cara pengurangan bahan

padatan dalam cairan dengan maksud agar pemisahan minyak dalam settling tank.

Two-Phase Decanter

Alat ini bekerja memisahkan fraksi minyak dengan fraksi air dan fraksi padat  atau

fraksi padat dengan cairan, dengan penggunaan tersendiri.

Decanter dapat ditempatkan sebagai pengganti Oil Purifier yakni minyak yang

berasal dari Settling Tank atau Buffer Tank diolah menjadi dua fraksi yaitu fraksi minyak dan

fraksi cairan yang masih mengandung Sludge. Karena prinsip kerja alat ini menggantikan Oil

Purifier maka mekanisme pemisahan berpegang kepada kemurnian minyak, akibatnya Sludge

yang keluar masih mengandung minyak, sehingga perlu diolah lagi dengan menggunakan

Sludge Separatoratau Decanter, sedangkan fraksi minyak bersih langsung diolah ke Vacuum

Drier.

Decanter sebagai pengganti Sludge Separator, yaitu mengolah cairan yang berasal

dari Sludge Tank dipisahkan. Cairan dipisahkan menjadi cairan minyak dan Sludge. Cairan

minyak yang dipisahkan dipompakan ke Settling Tank, sedangkan fraksi Sludge dibuang ke

Fa tPit untuk diteruskan ke unit pengolah limbah(Palm Oil, 2012).

b. Three-Phase Decanter

Alat ini bekerja dengan prinsip yang sama dengan two-phase Decanter, hanya

terdapat perbedaan dari fase fraksi. Pada alat ini dihasilkan 3 fraksi yaitu fraksi minyak,

fraksi air (cair) dan fraksi padat.

Alat ini dapat ditempatkan sebagai pengganti Oil Purifier dan akan menghasilkan

fraksi minyak, fraksi air dan padatan. Fraksi air yang masih mengandung minyak dilanjutkan

pengolahannya pada Sludge Separator, dan Sludge dan minyak akan terpisah(Palm Oil,

2012).

2.2.1.3 Penempatan Decanter

Decanter yang berfungsi memisahkan fase padat, fase minyak dan fase air

memberikan peluang penempatannya dihulu, tengah dan diakhir proses klarifikasi. Umumnya

penempatan di :

a. Hulu sebelum Settling Tank

Cairan hasil pressan yang keluar melalui Oil Gutter ditampung di Crude Oil Tank,

memiliki kandungan lumpur  yang tinggi. lumpur tersebut jika dipisahkan sebelum masuk

kedalam proses klarifikasi akan lebih baik, karena lumpur tersebut tidak lagi mengendap di

dasar tanki klarifikasi yang dapat menurunkan “Retention Time”. Decanter bekerja

memerlukan keseimbangan, maka diperlukan “Buffer Tank” tambahan, yaitu ditempatkan

diatas decanter. Kalau hanya menggantungkan stabilitas tekanan pada pompa dapat

menyebabkan efisiensi pemisahan lumpur yang rendah dan kehilangan minyak yang tinggi

dalam lumpur.

Decanter yang sesuai untuk dikembangkan pada cara ini adalah Decanter 2 phase, yaitu

memisahkan cairan menjadi phase padat (lumpur) dan phase cair. Phase padat dikirmkan

kelapang, sedangkan phase air dipompakan ke settling tank(Palm Oil, 2012).

b. Tengah sebelum Sludge Separator

Cairan yang keluar dari bagian bawah Settling Tank mengandung lumpur yang tinggi dan

kadar minyak yang mencapai 10%. Cairan ini diolah dalam Decanter akan menghasilkan :

phase padat akan dibuang, phase minyak dipompakan ke Settling Tank sedangkan phase cair

tetap dialirkan ke Sludge Tank. Cara ini akan mengurangi beban lumpur yang masuk ke

dalam Sludge Separator, umumnya digunakan adalah Decanter-3-phase. Cara ini akan

membantu Sludge Separator dan dapat menggantikan “Sand Cyclone” dan “Strainer”.

c. Hilir klafirikasi

Penempatan alat ini sebagai pengganti alat Sludge Separator yang memisahkan lumpur

minyak dan air. Jika dihulu ditempatkan Decanter maka pemisah lumpur yang ditempatkan

diakhir klarifikasi ialah Sludge Separator. Jenis Decanter yang digunakan mengganti Sludge

Separator ialah Decanter-2 phase dan Decanter-3-phase(Palm Oil, 2012).

d.  Hilir klarifikasi sebagai pengganti oil purifier

Pemurnian minyak dilakukan dengan alat Oil Purifier yang memisahkan minyak dan non

minyak. Karena sifat-sifat ini dimiliki oleh Decanter-2-phase maka ada pabrik yang

menggunakan Decanter memisahkan minyak dengan lumpur. Metode proses yang diterapkan

ialah cairan minyak yang keluar dari Crude Oil Tank dipompakan ke Buffer Tank dan

dialirkan kedalam Decanter dan akan menghasilkan minyak, lumpur dan cair. Dalam proses

ini yang menjadi tujuan ialah memisahkan minyak yang bersih tanpa mempertimbangkan

kehilangan minyak pada fase padat(Palm Oil, 2012).

Pada jenis dekanter gravitasi dan sentrifugal, di atas ada yang dikenal dengan zat cair

berat dan zat cair ringan. Densitas zat cair berat kita umpamakan ρAdan zat cair ringan ρB.

Tebal lapisan zat cair berat adalah ZA 1 dan zat cair ringan ZB. Kedalaman zat cair di dalam

bejana itu, ZT dibuat ettap dengan menetapkan posisi saluran limpah zat cair ringan. Zat cair

berat keluar melalui lengan limpah yang dihubungkan dengan dasar bejana tetapi naik sampai

ketinggian ZA 2 di atas lantai bejana itu.

(McCabe, 1999).

Contoh soal :

Sebuah dekanter kontiniu berbentuk silinder digunakan untuk memisahkan 1.500

barrel per hari . Minyak itu merupakan fase kontiniu pada suhu operasi viskositasnya ialah

1,1 cP, sedang densitasnya 54 lb/ft3 . Densitas asam ialah 72 lb/ft3 . Hitunglah berapa besar

bejana itu.

Penyelesaian:

Ukuran bejana didapatkan dari waktu pemisahan. Subsitusi ke persamaan (4) menghasilkan :

6,24 x1,172−54

= 0,38 jam atau sama dengan 23 menit.

1 barel = 42 galon, maka laju alir masing-masing arus ialah :

1.500 x 4224 x60

= 43,8 gal/menit

Banyaknya zat cair yang terdapat dalam bejana ialah :

2 x 43,8 gal/menit x 23menit = 2,014 galon

Misal, bejana terisi 95%, sehingga volumenya menjadi :

v=2,0140,95

= 2,120 gal

(McCabe, 1999)

2.2.2 Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan

perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.

2.2.2.1 Cara Kerja Distilasi

Distilasi merupakan suatu perubahan cairan menjadi uap dan uap tersebut

didinginkan kembali menjadi cairan. Unit operasi distilasi merupakan metode yang

digunakan untuk memisahkan komponen-komponennya yang terdapat dalam salah satu

larutan atau campuran dan bergantung pada distribusi komponen-komponen tersebu antara

fasa uap dan fasa air. Syarat utama dalam operasi pemisahan komponen-komponen dengan

cara distilasi adalai komposisi uap harus berbeda dengan komposisi cairan dengan terjadi

keseimbangan larutan-larutan, dengan komponen-komponennya cukup dapat menguap.

Secara umum, distilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan perbedaan

titik didik atau titik cair dari masing-masing zat penyusun dari campuran homogen. Dalam

proses distilasi terdapat dua tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap

pengembangan kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat

peralatan distilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin. (lihat gambar). Proses

distilasi diawali dengan tahap pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah

akan menguap, dan uap tersebut akan bergerak menuju kodenser (pendingin). Proses

pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air ke dinding (bagian luar kondenser), sehingga

uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan terus-menerus dan akhirnya kita

dapat memisahkan semua senyawa-senyawa yang ada dalam campuran homogen tersebut

(Shahab, 2012).

2.2.2.2 Kelebihan dan Kekurangan Proses Distilasi

1. Dapat memisahkan zat dengan perbedaan titik didih yang tinggi

2. Produk yang dihasilkan benar-benar murni

3. Suhu konstan dapat dipertahankan dan alat yang digunakan relatif sederhana

Sedangkan kekurangannya antara lain :

1. Hanya dapat memisahkan zat yang memiliki perbedaan titik didih yang besar

2. Biaya penggunaan alat ini relatif mahal

(Hidayat, 2014).

2.2.2.3 Macam – macam Distilasi

1. Distilasi Konvensional

Distilasi ini sangat sulit untuk memisahkan komponen campuran dengan

sempurna dan juga sangat tidak praktis untuk memisahkan campuran yang

berkomponen banyak.

2. Distilasi Fraksionasi (Bertingkat)

Sama prinsipnya dengan distilasi sederhana, hanya distilasi bertingkat ini

memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampumemisahkan

dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk

memisahkan dua jenis cairan yang sama-sama mudah menguap dapatdilakukan

dengan distilasi bertingkat.Distilasi bertingkat sebenarnya adalah suatu

prosesdistilasi berulang.Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional.Kolom

fraksionalterdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi

pengembunan.Uap yang naik plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung

cairan yang lebih atsiri (mudahmenguap) sedangkan cairan yang yang kurang

atsiri lebih banyak dalam kondensat.Contoh distilasi bertingkat adalah pemisahan

campuran alkohol-air,titik didih alkohol adalah 78˚C dan titik didih air adalah

100˚C.Campurantersebut dicampurkan dalam labu didih.Pada suhu sekitar 78˚C

alkohol mulai mendidihtetapi sebagian air juga ikut menguap.Oleh karena alkohol

lebih mudah menguap,kadaralkohol dalam uap lebih tinggi daripada kadar alkohol

dalam campuran semula.Ketikamencapai kolom fraksionasi,uap mengembun dan

memanaskan kolom tersebut.Setelahsuhu kolom mencapai 78˚C,alkohol tak lagi

mengembun sehingga uap yang mengandunglebih banyak alkohol naik ke kolom

di atasnya,sedangkan sebagian air turun ke dalamlabu didih.Proses seperti itu

berulang beberapa kali (bergantung pada banyaknya platdalam kolom),sehingga

akhirnya diperoleh alkohol yang lebih murni.Contoh lain dariDistilasi bertingkat

adalah pemurnian minyak bumi,yaitu memisahkan gas,bensin,minyak tanah dan

sebagainya dari minyak mentah.

3. Distilasi Azeotrop

Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponenyang sulit di

pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat

memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan menggunakan tekanan tinggi.

4. Distilasi vakum

Memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, metode

yangdigunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari

1 atm, sehingga titik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang

digunakan untukmendistilasinya tidak perlu terlalu tinggi.

(Pratama, 2012).

2.2.2.4 Hukum Roult

Bunyi dari hukum Raoult adalah: “tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh

tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutantersebut”.[1]

Secara matematis ditulis sebagai:

Rumus Hukum Roult : Pi = Xi.Poi

Plarutan = tekanan uap larutan

Xpelarut = fraksi mol pelarut

Popelarut = tekanan uap pelarut murni

Jika XA dan Xb adalah fraksi mol A dan B dalam keadaan cair, serta YA dan YB adalah

mol fraksi A dan B dalam keadaan uap, maka hubungan antara tekanan parsial dengan

komposisi dapat dituliskan :

P A

P t

=Y A

PB

Pt

=Y B

Dari hubungan di atas dapat dituliskan perbandingan antara PA dengan PB sebagai berikut :

P A

PB

=Y A

Y B

=X A PA

0

XB PB0 =α

X A

X B

Notasi merupakan bilangan volatilitas relative terhadap B yang merupakan perbandingan

tekanan uap jenuh masing-masing komponen, yaitu :

P A0

PB0

Volatilitas = P A

PB

=Y A

Y B

=X A

uap

X Buap =

PA

X Aliq

Volatilitas realtif untuk campuran biner A dan B

α= volatilitas Avolatilitas B

α=X A

uap X Bliq

X Aliq XB

uap =P A XB

liq

PB X Aliq =

PA0

PB0

(Grafiko, 2011).

Contoh soal :

Bagaimanakah komposisi uap yang seimbang dengan cairan yang mempunyai komposisi

46% mol heptana dan 54% mol heksana pada titik didihnya. Diketahuititikdidihcairanitu

80oC, Poheksana 1050 torr& Poheptana 427 torr.Pada suhu & tekanan tersebut bagaimana

komposisi uapnya?

Penyelesaian :

P heksana = XA. PA0 = 0,54 x 1050 torr = 567 torr

P heptana = XB . PB0 = 0,46 x 427 torr = 196,42

P total = (567 + 196,42)torr = 763,42 torr

Komposisi uap :

Heksana 567

763,42x100 %=¿ 74,27%

Heptana 196,42763,42

x100 % = 25,73%

(Grafiko, 2011).

2.2.3 Ekstraksi Cair – cair

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan

dengan bantuan pelarut. Ekstraksi juga merupakan proses pemisahan satu atau lebih

komponen dari suatu campuran homogen menggunakan pelarut cair (solven) sebagai

separating agen. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari komponen-

komponen dalam campuran. Pada ekstraksi tidak terjadi pemisahan segera dari bahan-bahan

yang akan diperoleh (ekstrak), melainkan mula-mula hanya terjadi pengumpulan ekstrak

dalam pelarut. Ekstraksi akan lebih menguntungkan jika dilaksanakan dalam jumlah tahap

yang banyak. Setiap tahap menggunakan pelarut yang sedikit. Kerugiannya adalah

konsentrasi larutan ekstrak makin lama makin rendah, dan jumlah total pelarut yang

dibutuhkan menjadi .besar, sehingga untuk mendapatkan pelarut kembali biayanya menjadi

mahal (Sukma, 2012).

Ekstraksi sering digunakan sebagai teknologi pemisahan. Jika distilasi tidak cocok

untuk beberapa alasan, ekstraksi dilakukan dengan penambahan solvent yang mana

memisahkan komponen yang diinginkan dari campuran umpan. Solvent haruslah dipilih agar

tidak ikut terlarut dalam larutan ketika dalam proses, tetapi disisi lain solvent harus terlarut

dalam komponen yang diinginkan sebanyak mungkin, tetapi tidak untuk komponen lain.

Aliran dalam proses ekstraksi dinamakan sebagai berikut: umpan, solvent, ekstrak (solvent

yang mana komponen yang diinginkan telah terlarut), dan rafinat yang mengandung sebagian

dari umpan yang tidak diinginkan dari solvent. Bagian ini sering disebut carrier

(mengandung komponen yang diinginkan) (Bright, 2010).

Secara garis besar ekstraksi terdiri atas tiga langkah dasar, yaitu :

1. Proses pencampuran sejumlah massa bahan ke dalam larutan yang akan dipisahkan

komponennya

2. Proses pembentukan phase seimbang

3. Proses pemisahan kedua phase seimbang

(Febriyanti, dkk., 2004).

Ekstraksi cair-cair (sering disbut ekstraksi solvent) digunakan dalam industri petroleum

dimulai pada tahun 1930-an. Ini telah digunakan dalam beberapa aplikasi termasuk

petroleum, hydrometallugical, pharmaceutical, dan industri nuklir. Ekstraksi cair-cair

menggambarkan sebuah metode dari pemisahan komponen dari suatu laruan dengan

menggunakan distribusi komponen yang berbeda dari dua fasa cair imisible, memberikan

selektivitas transfer larutan dari satu fasa ke fasa lainnya, kemudian memisahkan kedua fasa.

Secara khas, satu fasa akan sebagai sebuah larutan, yang biasanya mengandung komponen

untuk dipisahkan, dan fasa lainnya berupa solvent organik (Law and Terry, 2011).

Ekstraksi cair-cair adalah sebuah proses pemisahaan komponen di dalam larutan dari

distribusi antara dua cairan imisible. Sejumlah proses dapat juga disebut sebagai ekstraksi

cair atau ekstraksi solvent. Ekstraksi cair-cair melibatkan transfer massa dari fasa cair ke fasa

cair imisible lainnya. Ekstraksi cair-cair digunakan umumnya ketika proses distilasi terlalu

mahal untuk digunakan (Robbins and Roger, 1999). Didalam distilasi, cairan diuapkan

sebagian untuk menciptakan fasa lainnya, yang mana adalah uap. Pemisahan komponen

berdasarkan tekanan uap relatif dari campuran. Fasa uap dan cair adalah sama secara

kimiawi. Pada ekstraksi cair-cair dua fasa sedikit berbeda secara kimiawi, yang mana

mengarah pada pemisahan komponen berdasarkan sifat fisika dan kimia (Geankoplis, 2003).

Jika suatu campuran dimurnikan dengan bantuan cairan ketiga, yang disebut dengan

zat pelarut (solvent) dan zat pelarutnya tidak mudah larut atau larut sebagian, maka akan

terbentuk dua fase lapisan. Kejadian ini menunjukkan bahwa zat pelarut larut bagian dengan

zat pembawa atau dengan kedua zat pembawa dan zat terlarutnya pada temperatur tersebut.

Lapisan yang kaya-zat pelarut disebut dengan fase ekstrak, dan lapisan yang lain disebut

dengan fase rafinat. Setelah kondisi kesetimbangan dicapai, pada analisis akan didapatkan

bahwa fase ekstrak terdiri dari zat pelarut yang jenuh dengan acuan terhadap kedua zat

terlarut dan zat pembawanya, dan fase rafinat akan terdiri atas zat. Pada saat pencampuran

terjadi perpindahan massa, yaitu ekstrak meninggalkan pelarut yang pertama (media

pembawa) dan masuk ke dalam pelarut kedua (media ekstraksi). Sebagai syarat ekstraksi ini,

bahan ekstraksi dan pelarut tidak saling melarut (atau hanya dalam daerah yang sempit). Agar

terjadi perpindahan massa yang baik yang berarti performansi ekstraksi yang besar haruslah

diusahakan agar terjadi bidang kontak yang seluas mungkin di antara kedua cairan tersebut

(Azhar, 2012).

Untuk mencapai proses ekstraksi cair-cair yang baik, pelarut yang digunakan harus

memenuhi kriteria sebagai berikut:

1. kemampuan tinggi melarutkan komponen zat terlarut di dalam campuran.

2. kemampuan tinggi untuk diambil kembali.

3. perbedaan berat jenis antara ekstrk dan rafinat lebih besar.

4. pelarut dan larutan yang akan diekstraksi harus tidak mudah campur.

5. tidak mudah bereaksi dengan zat yang akan diekstraksi.

6. tidak merusak alat secara korosi.

7. tidak mudah terbakar, tidak beracun dan harganya relatif murah.

(Sukma, 2012).

Ada tiga faktor penting yang berpengaruh dalam peningkatan karakteristik hasil dalam

ekstraksi cair-cair yaitu:

1. Perbandingan pelarut-umpan (S/F).

Kenaikan jumlah pelarut (S/F) yang digunakan akan meningkatan hasil ekstraksi

tetapi harus ditentukan titik (S/F) yang minimum agar proses ekstraksi menjadi

lebih ekonomis.

2. Waktu ekstraksi.

Ekstraksi yang efisien adalah maksimumnya pengambilan solut dengan waktu

ekstraksi yang lebih cepat.

3. Kecepatan pengadukan.

Untuk ekstraksi yang efisien maka pengadukan yang baik adalah yang memberikan hasil

ekstraksi maksimum dengan kecepatan pengadukan minimum, sehingga konsumsi energi

menjadi minimum.

(Sukma, 2012).

2.2.3.1 Cara Kerja Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi cair-cair (corong pisah) merupakan pemisahan komponen kimia di antara 2

fase pelarut yang tidak saling bercampur di mana sebagian komponen larut pada fase pertama

dan sebagian larut pada fase kedua, lalu kedua fase yang mengandung zat terdispersi dikocok,

lalu didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna dan terbentuk dua lapisan fase cair, dan

komponen kimia akan terpisah ke dalam kedua fase tersebut sesuai dengan tingkat

kepolarannya dengan perbandingan konsentrasi yang tetap (Ardy, 2013).

2.2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan Ekstraksi

Kelebihan proses ektraksi antara lain :

1. Bila solute memiliki volatilitas yang rendah (susah menguap), proses ekstraksi lebih

disukai. Karena kalau menggunakan distilasi akan membutuhkan energi yang sangat besar.

2. Distilasi juga tidak dapat dilakukan apabila solute berupa padatan

3. Jika solute dan pelarut tidak tahan terhadap panas.

4. Ketiga alasan tersebut bisa diatasi dengan distilasi vakum, tapi biasanya sangat mahal.

Kelemahan proses ektraksi antara lain :

1. Membutuhkan pemisahan lanjut untuk mendapatkan produk murni (C) dan solvent (B)

harus diambil kembali (recycle)

2. Solvent semakin lama berkurang (loss) padahal beberapa jenis solvent berharga mahal

3. Membutuhkan peralatan multi stage.

(Sukma, 2012)

2.2.3.3 Metode Ekstraksi

Terdapat beberapa metode ekstraksi, yaitu:

a) Cara dingin

1. Maserasi

Maserasi adalah proses pengekstrakan simplisia dengan menggunakan pelarut dengan

beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur ruang (kamar). Remaserasi

berarti dilakukan pengulangan penambahan pelarut setelah dilakukan penyaringan

maserat pertama, dan seterusnya.

2. Perkolasi

Perkolasi adalah ekstraksi dengan pelarut yang selalu baru sampai terjadi penyarian

sempurna yang umumnya dilakukan pada suhu kamar. Proses perkolasi terdiri dari

tahapan pengembangan bahan, tahap maserasi antara, tahap perkolasi sebenarnya, terus

menerus sampai diperoleh ekstrak (perkolat)

b) Cara panas

1. Refluks

Refluks adalah ekstraksi dengan pelarut pada temperatur titik didihnya selama waktu

tertentu dan dalam jumlah pelarut terbatas yang relatif konstan dengan adanya

pendinginan balik.

2. Digesti

Digesti adalah maserasi dengan pengadukan secara terus menerus pada temperatur yang

lebih tinggi dari temperatur kamar yaitu pada 40-50°C

3. Infus

Infus adalah ekstraksi dengan menggunakan pelarut air pada temperatur penangas air

(bejana infus tercelup dalam penangas air mendidih, temperature terukur 90°C) selama

15 menit.

4. Dekok

Dekok adalah ekstraksi dengan pelarut air pada temperatur 90°C selama 30 menit.

5. Sokletasi

Sokletasi adalah metode ekstraksi untuk bahan yang tahan pemanasan dengan cara

meletakkan bahan yang akan di ekstraksi dalam sebuah kantung ekstraksi (kertas

saring) didalam sebuah alat ekstraksi dari gelas yang bekerja secara kontinu.

(Panggabean, dkk., 2010)

2.2.3.3 Ekstraksi Countercurrent Multi Tahap Kontiniu

Pengontakan satu tahap digunakan untuk mentransfer zat terlarut A dari satu cairan

ke fasa cairan lainnya. Untuk mentransfer lebih banyak zat terlarut, pengontakan satu tahap

dapat dilakukan berulang-ulang dengan mengontakkan aliran keluaran pada L1 dengan

pelarut segar V2. Dengan cara ini persentase perpindahan zat terlarut A yang lebih bagus bisa

didapatkan. Namun, hal ini boros pelarut dan memberikan produk encer A pada aliran

keluaran ekstrak pelarut. Dalam rangka untuk menggunakan pelarut yang sedikit dengan

konsentrasi yang lebih banyak pada aliran keluaran ekstrak, pengontakan multi tahap

countercurrent sering digunakan (Geankoplis, 2003).

1. Proses Countercurrent dan Neraca Keseluruhan.

Aliran proses untuk proses ekstraksi ditunjukkan pada gambar2.7. Aliran umpan

mengandung zat terlarut A yang akan diekstraksi masuk pada ujung yang satu sedangkan

aliran pelarut masuk pada ujung satunya lagi. Aliran ekstrak dan rafinat mengalir secara

countercurrent dari satu tahap ke tahap lain dan produk akhir adalah aliran ekstrak V1 yang

meninggalkan kolom 1 dan aliran rafinat LN yang meninggalkan kolom N (Geankoplis,

2003)..

Contoh soal (1):

Pelarut murni isopropil eter pada laju VN+1 = 600 kg/jam digunakan untuk mengekstrak

campuran dengan L0 = 200 kg/jam mengandung 30% berat asam asetat (A) dengan ekstraksi

countercurrent multi tahap. Konsentrasi keluaran asam asetat yang diinginkan dalam fasa

adalah 4%. Hitung komposisi dan jumlah ekstrak eter V1 dan rafinat LN. Gunakan data

kesetimbangan dari Appendix A.3 pada Geankoplis

Penyelesaian :

Diketahui VN+1 = 600, yAN+1 = 0, yCN+1 = 1, L0 = 200, xA0 = 0,3, xB0 = 0,7, xC0 = 0, xAN = 0,04.

Kemudian VN+1 dan L0 di plot pada grafik seperti yang ditunjukkan pada gambar. Karena LN

terletak pada batas fasa, maka LN dapat diplot pada XAN = 0,04. Untuk titik campuran M,

substitusi persamaan (3) dan (4) :

xCM=L0 xc0+V N +1 yCN+1

L0+V N+1

=200(0)+600(1)

200+600 = 0,75

x AM=L0 x A0+V N +1 y AN +1

L0+V N +1

=200 (0,3 )+600(0)

200+600 = 0,075

Gambar2.9MetodeuntukMemperlihatkanNeracaBahanKeseluruhanpadaContohSoal (1)

(Geankoplis, 2003)

Menggunakan koordinat ini, titik M di plot seperti pada gambar. Kemudian di tentukan titik

V1 dengan menggambar garis lurus dari LN hingga ke titik M terus hingga menyentuh batas

fasa. Kemudian didapatkan yA1 = 0,08 dan yC1 = 0,90. Untuk LN didapatkan nilai xCN = 0,017.

Kemudian dengan mensubstitusikan persamaan (1) dan (2) maka didapatkan LN = 136 kg/jam

dan V1= 664 kg/jam.

4.3 Aplikasi Penggunaan Separator Cair-Cair Dalam Industri “Phenyl Ethyl

Alcohol dari Benzene dan Ethylene Oxide Kapasitas 50.000 Ton/Tahun”

Dalam perkembangan menuju Negara maju di segala bidang, Indonesia

diharapkan mampu bersaing dengan negara-negara industri lain di dunia. Peningkatan yang

sangat pesat baik secara kualitas maupun kuantitas juga terjadi dalam industri kimia. Oleh

karena itu untuk masa yang akan datang, industri kimia khususnya, perlu dikembangkan agar

tidak selalu bergantung pada negara lain.

Phenyl Ethyl Alcohol (C6H5CH2CH2OH) merupakan salah satu produk kimia hasil

produksi antara (intermediate) yang sangat komersial untuk bahan baku industri pembuatan

parfum yang cukup potensial. Disamping itu Phenyl Ethyl Alcohol (PEA) juga dapat

digunakan sebagai bahan pembuatan kosmetik ,sabun, bahan pengawet, anti bakteri dan lain

sebagainya.

Dalam perkembangannya, setelah tahun 1900 kebutuhan permintaan PEA terus

meningkat, tidak lama. Seiring dengan bertambahnya kebutuhan tersebut maka perlu

dilakukan pengembangan- pengembangan dalam proses pembuatan PEA guna meningkatkan

hasil dan mutu produk yang lebih baik

Pendirian pabrik PEA akan sangatlah tepat, karena dapat memberikan dampak

positif dalam segala bidang, antara lain dibukanya lapangan kerja baru,sehingga dapat

menyerap tenaga kerja dan mengurangi tingkat pengangguran di Indonesia. Disamping itu

untuk memenuhi kebutuhan pasar didalam negeri dan diluar negeri yang diharapkan dapat

meningkatkan devisa negara.

Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan Phenyl Ethyl Alcohol adalah

benzene dan ethylene oxide. Larutan Benzene pada suhu 30°C dan tekanan 1 atm dalam

tangki penampung (T-01) sebagai umpan segar, dipompa ke dalam mixer ( TP-01) untuk

dicampur dengan larutan benzene recycle pada suhu 50°C. Hasil campuran didinginkan di

cooler sampai suhu 10°C, dan dipompa untuk diumpankan ke dalam reaktor(R-01). Begitu

pula bahan baku ethylene oxide dari tangki penampung (T-02) didinginkan di dalam cooler

dari suhu 30°C menjadi suhu 10°C sebelum dipompa ke dalam reaktor. Katalis yang

digunakan adalah Aluminium Klorida. Aluminium Klorida padat yang berbentuk powder

yang disimpan dalam gudang diangkut menggunakan belt conveyor ke bucket elevator(BE-

01) sebelum diumpankan ke dalam hopper (H-01) setelah itu diumpankan ke dalam reaktor

(R-01).

Reaksi terjadi dalam reaktor. Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Alir Tanki

Berpengaduk, untuk memenuhi kapasitas produksi yaitu 50.000 ton/tahun. Reaksi dalam

reaktor bersifat eksotermis fase cair. Jumlah reaktor yang digunakan 2 buah reaktor (R-01)

dan (R-02) yang disusun seri. Kondisi operasi dalam reaktor pada suhu 10°C dan tekanan

1atm.

Hasil dari reaktor(R-02) diblow down ke mixer(TP-02) untukmelarutkan

aluminium klorida dengan air. Hasil pelarutan diumpankan ke dekanter(D), untuk

memisahkan larutan organik dan inorganik. Larutan inorganik sebagai hasil bawah dekanter

dibuang ke UPL, sedangkan larutan organik sebagai hasil atas dekanter diumpankan ke

menara distilasi setelah terlebih dahulu dipanaskan dalam heater (HE-02) sampai suhu 47°C .

Di dalam menara distilasi(MD-01) suhu 47°C tekanan 0.3 atmterjadi proses

pemisahan produk phenylethyl alkohol sebagai hasil bawah menara distilasi dan benzene

yang merupakan hasil atas menara distilasi. Hasil atas menara distilasi (MD-01) yang berupa

uap benzene dengan temperatur 47°C diembunkan dalam kondensor (CD-01) dan hasil

embunanditampung dalam akumulator (AC-01). Kemudian hasil embunan tersebut

dikembalikan ke dalam mixer (TP-01) sebagai benzene recycle. Hasil bawah menara

distilasi(MD-01) dengan suhu 170°C diuapkan pada reboiler (RB- 01). Hasil reboiler yang

berupa uap dikembalikan ke MD-01, dan sebagian merupakan produk phenylethyl alkohol

dengan kemurnian produk 99% yang akan ditampung di tangki produk (T-03) dimana

sebelumnya didinginkan dalam cooler sampai suhu 40°C (Natonis dan Wahyuni, 2011).

BAB III

KESIMPULAN

3.1 Kesimpulan

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Separator cair-cair merupakan separator yang memisahkan fluida dimana fasa kedua

fluida yang akan dipisahkan tersebut adalah cair

2. Peralatan yang tergolong dalam separator cair-cair antrala lain dekanter, ekstraksi dan

distilasi

3. Dekanter, ekstraksi dan distilasi mempunyai prinsip kerja yang berbeda.

4. Setiap peralatan memiliki kelebihan dan kekurangan masing – masing.

5. Setiap peralatan merupakan komponen penting dalam berjalannya suatu industri

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, Christie J. 2003. Transport Processes and Unit Operation. University of

Minnesota. Prentice-Hall International, Inc: New Jersey

Grafiko, Antonio. 2011. Distilasi.Universitas Brawijaya : Malang

Hidayat, Nur. 2014. Distilasi, Filtrasi dan Ekstraksi. Universitas Brawijaya : Malang

Law, Jack D. and Terry A. Todd. Liquid-Liquid Extraction Equipment. Idaho National

Laboratory

McCbe, Warren L., Smith, Julian C dan Harriott, Peter. 1999. Operasi Teknik Kimia.

Erlangga : Jakarta

Natonis, Leny Marince dan Wahyuni, Febriarty Indah. 2011. Phenyl Ethyl Alcohol dari

Benzene dan Ethylene Oxide Kapasitas 50.000 Ton/Tahun. Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” :

Yogyakarta

Palm Oil. 2012. Jenis-Jenis Dekanter dan fungsinya. Universitas Sriwijaya : Palembang

Panggabean, Natalia Debora, Risna Sari, Dewi Indah, Marnatal Simanullang dan Khaisma

Rahmat. 2010. Ekstraksi Antosianin Dari Kelopak Bunga Dan Batang Rosella

(Hibiscus Abdariffa L.) Sebagai Pewarna Merah Alami. Program Keahlian Analisis

Kimia, Direktorat Program Diploma, Institut Pertanian Bogor : Bogor

Pratama, Cipta. 2012. Sistem Pengedalian Level Menara Distilasi (T-1) dengan

Menggunakan Control Valve Jenis Air-To-Open di Pabrik Mini PTKI-Medan.

Departemen Teknik elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara : Medan

Prima, Deslia., Mansandi, Dwi., Palwa, Guna Saka., Asi, Ira Tri., Mandala, Jaya., Helmayani,

Meida. 2012. Dekanter. Teknik Kimia Universitas Riau : Pekanbaru

Robbins, Lanny A Ph.D and Roger W. Cusak. Section 15: Liquid-Liquid Extraction

Operations and Equipment. American Institue of Chemical Engineering

Shahab, Iya. 2012. Separator cair-cair. Universitas Gajah Mada : Yogyakarta

Sukma, Indra Wibawa Dwi. 2012. Ekstraksi Cair-Cair. Universitas Lampung : Lampung

Walas, Stanley M. 1990. Chemical Process Equipment Selection and Design. Butterworth-

Heinnenmann, United States of America.

Yazid,. E,. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta.