Esty Badar - 219033495025 - LK1 - Modul1

 

LK 1: Lembar Kerja Belajar Mandiri  Judul Modul  Judul Kegiatan Kegiatan Belajar (KB (KB))

No 1

Butir Refleksi Daftar peta konsep

ASAS DAN OPERASI T TEKNIK EKNIK K KIMIA IMIA 1.  ASAS TEKNIK KIMIA 1 2.  ASAS TEKNIK KIMIA 2 3.  OPERASI TEKNIK KIMIA 1 4.  OPERASI TEKNIK KIMIA 2 Respon/Jawaban

KB 1 : Asas Teknik Kimia 1 (Neraca Massa Dan Energi)

(istilah dan definisi) di modul ini

NM dengan reaksi kimia

Neraca Massa

NM tanpa reaksi kimia

urutan kerja NM

1.  basis perhitungan 2.  diagram alir 3.  perhitungan NM

Azas Teknik Kimia 1

NE dengan reaksi kimia

Neraca Energi

NE tanpa reaksi kimia

bentuk Energi

1.  Hukum kekekalan massa menjadi dasar pada apa yang kita ki ta sebut sebagai neraca massa (atau sebagian literatur menyebutnya neraca materi).

2.  Neraca Massa adalah adalah Jumlah ma material, terial, saat mele melewati wati suatu unit proses/operasii teknik. proses/operas 3.  Neraca massa adalah memperhatikan tiga kategori dasar , yaitu bahan masuk, bahan keluar, dan bahan tersimpan. 4.  Pada neraca massa pada unit operasi dengan reaksi kimia, hukum kekekalan massa hanya berlaku pada massa total, dan tidak berlaku pada massa masing-masing senyawa-senyawa yang bereaksi. 5.  Kuantitas massa dan volume (gas) dapat diubah menjadi moll (n) dengan menggunakan persamaan berikut:

 

 

6.  Neraca energi adalah persamaan matematis yang menyatakan hubungan antara energi masuk dan energi keluar suatu sistem yang berdasarkan pada satuan waktu operasi.Dapa operasi.Dapatt dinyatakan sebagai berikut:

7.  Bentuk energi yang seringkali ditemukan dalam suatu proses teknik kimia adalah : a.  Energi dalam (U) b.  Kerja (W) c.  Energi potensial (EP) d.  Energi kinetik (Ek) KB 2 : Asas Teknik Kimia 2 (Fenomena Transpor)  Transfer Momentum Fenomena  Transpor

1. fluida statis 2. fluida dinamis

 Transfer Massa  Transfer Panas

1.  konduksi 2.  konveksi 3.  radiasi

 Tujuan pengadukan Asas  Teknik

Peralatan Pengadukan

Pengadukan & Pengcampuran

Macam pencampuran

Unit Operasi  Teknik Kimia

1.  2.  3.  4.  5.  6.  7. 

Penguapan(evaporation)   Penguapan(evaporation)  Pengeringan(drying)  Pengeringan( drying)   Penyulingan(distillation)  Penyulingan( distillation)   Pemisahan dengan membran penyerapan pertukaran ion pelindian cair-padat

8.  9.  10.  11. 

pemisahan mekanik fisik kristalisasi penyerapan (absorption)  ( absorption)   ekstraksi cair - cair

 

1.  Fenomena transpor adalah studi mengenai ketiga proses transfer yang terdapat dalam teknik kimia. Proses transpor ada 3 yaitu : a. Transfer   Transfer momentum momentum (disebut juga aliran ffluida). luida).  Transfer berkaitan dengan perpindaha perpindahan n momentum yang terjadi pada media yang bergerak, seperti dalam unit operasi aliran fluida, pengendapan pengendapa n (sedimentasi), dan pencampur pencampuran. an. b. Transfer   Transfer panas. panas. Perpindahan panas dari satu tempat ke tempat lain, hal ini terjadi pada unit operasi perpindahan panas, pengeringan (drying), penguapan (evaporation), distilasi, dan lain-lain. c.  Transfer  Transfer massa. massa. Masssa dipindahkan dari satu jenis fasa ke jenis fasa lainnya, terjadi pada unit operasi distilasi, penyerapan (absorption), ekstraksi cair-cair, pemisahan membran, penjerapan (adsorption), dan pelindian (leaching). 2.   Transfer momentum (aliran fluida). Fluida dapat didefinisikan sebagai zat  yang tidak tahan distorsi secara permanen sehingga akan berubah bentuknya. Studi tentang transfer momentum disebut dengan mekanika  fluida, dibagi menjadi dua cabang: cabang: fluida statis  statis  (fluide at rest) dan dan   fluida dinamis (fluida dinamis  (fluida in motion).  motion).  3.   Transfer panas panas Transfer pana panas s terjadi karena perbedaan ten tenaga aga pendoron pendorong g dan aliran panas dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu lebih rendah, dapat melalui tiga mekanisme dasar transfer panas yaitu konduksi, konveksi, atau radiasi. 4.  Dalam mekanisme konduksi, panas dapat dialirkan melalui padatan, cairan, dan gas. Dalam konduksi, energi juga dapat ditransfer oleh elektron bebas, yang umumnya terjadi dalam padatan logam. Dalam mekanisme radiasi tidak memerlukan medium fisik untuk proses perambatannya, merupakan transfer energi melalui ruang melalui gelombang elektromagnetik dengan cara yang sama seperti gelombang cahaya elektromagnetik mentransfer cahaya. 5.   Transfer massa. Transfer Transfer massa terjadi ketika komp komponen onen dalam campuran campuran bermigrasi dalam fasa yang sama atau dari satu fasa tertentu ke fasa lain karena perbedaan konsentrasi konsentrasi antara dua titik. 6.  Pengukuran aliran fluida. Alat pengukur aliran fluida yang sangat banyak digunakan adalah tabung pitot  dan  dan venturi meter . 7.  Tabung pitot   digunakan untuk mengukur kecepatan lokal pada titik tertentu dalam suatu arus aliran dan bukan kecepatan rata-rata arus aliran dalam pipa atau saluran. 8.  Venturi meter umumnya langsung dimasukkan ke dalam pipa yang berisi fluida, manometer atau perangkat lain terhubung pada dua keran tekanan untuk mengukur perbedaan tekanan p1 − p2 antara 2 titik tersebut.   9.  Pengadukan   merupakan suatu usaha secara cara mekanis pada suatu fluida agar mengalir dalam suatu sirkulasi di dalam suatu bejana. Beberapa jenis pengaduk/agitator yang biasa digunakan : a. Jenis   Jenis baling-baling baling-baling laut be berbilah rbilah tiga ((three-blade three-blade propeller agitator ) b. Jenis   Jenis dayung ( paddle  paddle agitator  agitator ) c.  Jenis  Jenis jangkar jangkar (anchor (anchor paddle agitator ) d. Jenis   Jenis turbin (turbine (turbine agitator ) e.  Jenis  Jenis pita heliks heliks ((helicalribbon helicalribbon agitator ) 10.  Pencampuran adalah pendistribusian dua zat atau lebih sehingga dapat tersebar secara homogen. Agar proses pencampuran dapat bersifat homogen, diperlukan suatu pengaduk (agitator). Terbagi 3 jenis pencampuran : a. Serbuk  Jenis alat paling sederhana yang cocok untuk pencampura pencampuran n ini adalah tumbler . Jenis tumbler yang umum digunakan adalah blender kerucut ganda (double-cone (double-cone blender ). ). b. Bahan kental c.  Pasta. Pengaduk dapat berupa pengaduk jangkar (Gate ( Gate impeller ). ). Mixer  yang paling umum digunakan untuk pasta yang sangat kental dan

 

adonan adalah mixer kneader lengan ganda.  ganda.   11.  Proses pemisahan (unit operasi) yang penting dapat digolongkan sebagai berikut : a. Penguapan (evaporation  (evaporation ). ). Proses perpindahan panas yang berhubungan dengan penguapan pelarut yang volatile (seperti air) dari zat terlarut yang nonvolatile (seperti garam atau zat lain) dalam larutan. b. Pengeringan (drying)  (drying) . Dalam Unit operasi ini, cairan yang mudah menguap (umumnya air) dikeluarkan dari zat padat. c.  Penyulingan (distillation  (distillation ). ). Pada unit operasi ini komponen campuran cair dipisahkan dengan mendidihkannya, mendidihkann ya, pemisahan terjadi karena perbedaan tekanan uap zatzat cair dalam campuran. d.  Pemisahan dengan membran (membrane (membrane separation )).. Unit operasi ini melibatkan pemisahan zat terlarut dari suatu fluida melalui difusi zat terlarut dari cairan atau gas melewati suatu penghalang yang yang terbuat dari membran semipermea semipermeabel bel ke fluida lain. e.  Penjerapan (adsorpsi)  (adsorpsi) . Pada unit operasi ini komponen suatu aliran gas atau cairan dihilangkan dengan cara dijerap oleh padatan adsorben. f.  Pertukaran ion (ion (ion exchange )).. Ion-ion tertentu dalam larutan dipindahkan dari cairan melalui padatan penukar ion. g.  Pelindian cair-padat (liquid-solid (liquid-solid leaching )).. Unit operasi ini melibatkan perlakuan pemisahan padatan dan cairan  yang larut dan menghilan menghilangkan gkan zat terlarut yang terkandung dalam padatan. h.  Kristalisasi (crystallization  (crystallization ). ). Unit operasi ini menyangkut pemisahan zat terlarut (seperti garam) dari larutan dengan mengendapkan zat terlarut dari larutan. i.  Pemisahan mekanik-fisik (mechanical-physical (mechanical-physical separations )).. Unit operasi ini melibatkan pemisahan padatan, cairan, atau gas dengan cara mekanik seperti penyaringan, pengendapan, sentrifugasi, dan reduksi ukuran.  j.  Penyerapan (absorption  (absorption ). ). Pada unit operasi ini komponen dikeluarkan dari aliran gas melalui perlakuan dengan suatu cairan. Peralatan untuk absorpsi umumnya menggunakan suatu tray, yang dapat berupa sieve-tray, valve-tray , atau bubble-cup tray . k.  Ekstraksi cair-cair (liquid-liquid (liquid-liquid extraction )).. Pada unit operasi ini zat terlarut dalam larutan cair dihilangkan dengan cara menghubungkan dengan cairan pelarut lain yang relatif tidak dapat larut dengan larutan tersebut. Peralatan ekstraksi pelarut sistem batch   biasanya menggunakan mixer-  settlers , sedangkan pada sistem kontinu proses ekstraksi menggunakan menara ekstraksi (extraction (extraction tower )).. KB 3 : Operasi Teknik Kimia 1 1.  Unit Operasi Distilasi Distilasi adalah suatu metode yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponen cair dalam suatu larutan, yang tergantung pada distribusi komponen-komponen komponen-komponen tersebut antara fasa uap dan fasa cair.  Tiga jenis distilasi distilasi penting yang terja terjadi di pada metode distilasi sat satu u tahap : a. distilasi kesetimbangan ( flash  flash distillation  distillation )).. Campuran cairan diuapkan secara parsial, uap dibiarkan mencapai kesetimbangan dengan cairan, dan fasa uap dan cair kemudian dipisahkan.  Proses distilasi ini dapat dilakukan secara batch   atau kontinu. b. distilasi diferensial (simple (simple batch distillation )).. Cairan dimasukkan ke dalam ketel atau labu yang dipanaskan. Cairan

 

dalam ketel atau labu dididihkan secara perlahan dan uap yang terbentuk ditarik secepat mungkin ke dalam suatu kondensor, yang mana uap yang terkondensas terkondensasii (distilat) dikumpulkan. c.  distilasi uap sederhan sederhana. a. Digunakan untuk memisahkan komponen dengan titik didih tinggi dari sejumlah kecil pengotor yang tidak mudah menguap. d. Distilasi fraksional dengan refluks. Serangkaian tahap  flash evapora evaporation  tion   yang disusun sedemikian rupa sehingga uap dan produk cair dari masing-masing tahap mengalir dengan arah yang saling berlawanan satu sama lain. 2.  Unit Operasi Reduksi Ukuran Secara Mekanik (Mechanical Size Reduction). Penghancuran (crushing  (crushing ) dan penggilingan (grinding  (grinding ), ), digunakan untuk menunjukkan pembagian pembagian partikel padat berukuran besar menjadi partikel dengan ukuran yang lebih kecil. Penekanan (compression  ( compression ) atau penghancuran (crushing  (crushing ) umumnya digunakan untuk mereduksi ukuran padatan yang bersifat keras menjadi ukuran kasar. Gesekan atau gosokan dapat menghasilkan padatan yang halus. Pemotongan (cutting  ( cutting ) digunakan untuk memberikan ukuran yang pasti dan sesuai dengan yang diinginkan.  diinginkan.   3.  Klasifikasi peralatan reduksi ukuran antara lain crushers (penghancur), grinders (penggiling),  fine grinders   (penggiling halus), dan cutters   (pemotong). Crusher terbagi menjadi Jaw crushers, Gyratory crushers, Roll crusher. Grinder terbagi menjadi Hammer mill grinders, Revolving grinding mills.  mills. 

Unit Operasi Distilasi

1.  distilasi kesetimbangan 2.  distilasi diferensial 3.  distilasi uap sederhana

distilasi satu taha  

distilasi bertingkat / distilasi kolom  kolom 

peralatan distilasi : menara distilasi fraksional  fraksional 

1.  penggilingan 2.  penghancuran

Operasi Teknik Kimia 1

3.  penenkan 4.  penghancuran 5.  gesekan 6.  pemotongan

Unit Operasi Reduksi Ukuran Secara Mekanik (Mechanical Size Reduction) 1.  penghancur

 

2.  penggiling penggiling halus 3. 4.  pemotong

 

KB 4 : Operasi Teknik Kimia 2

Unit Operasi Penukar Panas

Unit Operasi Evaporasi

Operasi  Teknik

1. prinsip operasi penukar panas 2. jenis peralatan penukar panas 1.  prinsipoperasi evaporasi 2.  metode operasi evaporasi 3.  faktor 4.   jenis peralatan

Unit Operasi Kristalisasi

1.  prinsip operasi kristalisas kristalisasii 2.   jenis pealatan kristalisasi kristalisasi

Unit Operasi Filtrasi

1.  prinsip operasi filtrasi 2.   jenis peralatan filtrasi filtrasi

Unit Operasi Filtrasi

1.  prinsip operasi pengeringan 2.   jenis peralatan peralatan pengeringan

1.  Prinsip kerja Alat Penukar Panas. Perpindahan panas   berlangsung dari fluida panas ke permukaan dinding atau tabung secara konveksi, menembus dinding tabung atau plat secara konduksi, dan kemudian secara konveksi menuju fluida yang lebih dingin. Dalam suatu proses industri perpindahan panas antara dua fluida pada umumnya dilakukan dalam suatu alat penukar panas. 2.   Jenis-jenis alat alat penuka penukarr Panas a.  Penukar Panas Pipa Ganda (Double ( Double Pipe Heat Exchanger ) Pada alat penukar panas ini, satu fluida mengalir di dalam satu pipa dan fluida lain menalir di ruang annular antara kedua pipa, aliran fluida bisa mempunyai arah yang sama atau bisa juga berlawanan dan berguna terutama untuk laju aliran kecil. b.  Penukar Panas Cangkang-Tabung (Shell (Shell and Tube Heat Exchanger ) Fluida dingin masuk dan mengalir melalui bagian dalam semua tabung secara paralel dalam satu lintasan. Fluida panas masuk di ujung lain dan mengalir berlawanan arah di bagian luar tabung, tetapi di dalam cangkang. Arus fluida bersifat kontinu, digunakan untuk aliran yang lebih besar. c.  Penukar panas Aliran Lintang (Cross (Cross Flow Heat Exchanger ) Dalam alat penukar panas aliran lintang, salah satu fluida (yang merupakan cairan) mengalir di dalam suatu tabung dan gas mengalir secara melintang di luar tabungtabung secara konveksi paksa (diberi suatu gaya) atau alami. Umumnya digunakan untuk mendinginkan atau memanaskan gas, misalnya udara. 3.  Unit Operasi Evaporasi Prinsip Evaporasi Perpindahan panas pada cairan mendidih dimana uap yang dihasilkan dari larutan mendidih dihilangkan dan terbentuklan larutan yang lebih pekat. Faktor-faktor yang mempengaruhi mempengaruhi proses evaporasi : 1.  Konsentrasi larutan 2.  3.  4.  5.  6. 

Kelarutan Sensitivitas suhu dari material Berbusa atau berbuih  Tekanan dan suhu Pengendapan Pengendapa n kerak dan bahan konstruksi evaporator

 

4.   Jenis peralatan peralatan evapora evaporasi si : a.  Ketel terbuka atau panci. b.  Evaporator sirkulasi alami tabung horizontal (horizontal-tube ( horizontal-tube natural circulation evaporator ). ). c.  Evaporator sirkulasi alami jenis vertikal (vertical-type ( vertical-type natural circulation evaporator ). ). d.  Evaporator tabung panjang jenis vertikal (long-tube verticaltype evaporator ). ). e.  Evaporator jenis film jatuh (falling-film-type evaporator). f.  Evaporator jenis sirkulasi paksa (forced-circulation-type evaporator). g.  Evaporator film teraduk (Agitated-film evaporator). h.  Open-pan solar evaporator. 5.  Metode Operasi Evaporator a.  Evaporator satu tahap (single-effect (single-effect evaporators )).. Umpan segar masuk ke penukar panas, uap yang terkondensasi menghasilkan kondensat yang menetes. Larutan dalam evaporator diasumsikan sepenuhnya tercampur terdiri dari produk dengan konsentrasii pekat dan larutan dalam evaporator. konsentras b.  Evaporator multi-tahap umpan maju ( forward-feed  forward-feed multipleeffect multipleeffect evaporators ). ). Sejumlah panas laten tersebut dapat diambil dan digunakan kembali dengan menggunakan evaporator multi-tahap c.  Evaporator multi-tahap umpan balik (Backward-feed ( Backward-feed multiple-effect evaporators ). ). Merupakan evaporator tiga tahap, umpan segar dimasukkan pada tahap terakhir dan terdingin dan berlanjut hingga produk pekat meninggalkan tahap pertama. d.  Evaporator multi-tahap umpan paralel ( parallel-feed  parallel-feed multiple-effect multiple-effect evaporators ). ). Umpan paralel dalam evaporator multi-tahap melibatkan penambahan umpan segar dan pengambilan produk pekat dari masing-masing tahap. Uap dari masing-masing tahap masih digunakan untuk memanaskan tahap berikutnya. 6.  Unit Operasi Kristalisas Kristalisasii Prinsip Kristalisasi Kristalisasi merupakan proses pemisahan padat-cair yang mana perpindahan massa terjadi dari zat terlarut dari larutan cair ke fasa kristal padat murni. 7.  Peralatan Operasi Kristalisasi Peralatan untuk operasi kristalisasi disebut crystallizer   dan diklasifikasikan menurut apakah beroperasi secara batch  atau  atau kontinu. Beberapa alat crystallizers : a.  Crystallizers tank Larutan jenuh panas dibiarkan mendingin di dalam tangki terbuka. Setelah periode waktu tertentu, cairan induk dikeringkan dan kristal dipisahkan. b.  Scraped surface crystallizers Salah satu jenis scraped surface crystallizers adalah crystallizer Swenson-Walker. Pengaduk spiral berkecepatan lambat berputar dan mensuspensikan kristal yang tumbuh saat berputar. Bilah pengaduk menyerempet dinding sehingga menghancurkan endapan kristal pada dinding yang didinginkan. c.  Circulating-liquid evaporator-crystallizer Alat ini merupakan kombinasi evaporator dan crystallizer. d.  Circulating-magma crystallizer Pada crystallizer jenis magma-bersirkul magma-bersirkulasi, asi, magma atau suspensi kristal disirkulasikan keluar dari tubuh utama crystallizer melalui pipa sirkulasi dengan bantuan pompa. 8.  Unit Operasi Filtrasi

 

Prinsip Filtrasi Pada proses filtrasi, partikel padat yang tersuspens tersuspensii dalam fluida cair atau gas dipisahkan secara fisik atau mekanis dengan menggunakan media berpori yang dapat menahan partikel padat dan meneruskan filtrat bening. 9.  Jenis-jenis Peralatan Filtrasi :  :  a.  Bed Filter b.  Plate-and-frame filter presses c.  Leaf filter d.  Continuous rotary filters   10.  Unit Operasi Pengeringan Prinsip Pengeringan Pengeringan (drying) berkaitan dengan penghilangan air dari material yang sedang diproses. Proses pengeringan dapat digolongkan sebagai batch  dan  dan kontinu. 11.  Jenis-jenis Peralatan Peralatan Peng Pengeringan eringan : a.  Tray dryers Material yang berupa cairan kental (pasta) atau padatan, disebarkan secara merata pada nampan logam hingga kedalaman 10 hingga 100 mm. b.  Vacuum-shelf indirect dryers merupakan pengering untuk proses batch  yang dipanaskan secara tidak langsung dan serupa dengan tray dryers.   dryers. c.  Continuous tunnel dryers Pengering terowongan kontinu seringkali merupakan suatu truk batch atau kompartemen tray yang dioperasikan secara seri. seri .

2

Daftar materi  yang sulit dipahami di modul ini

3

Daftar materi  yang sering mengalami miskonsep si

d.  Rotary dryer Pengering berputar terdiri dari silinder berlubang yang diputar dan biasanya sedikit condong ke arah saluran keluar. e.  Drum dryer Pengering drum terdiri dari gulungan logam yang dipanaskan, di bagian luarnya menempel lapisan tipis cairan atau bubur umpan yang akan diuapkan hingga kering.  f.  Spray dryer Pada pengering semprot, umpan berupa larutan atau bubur disemprotkan ke dalam aliran udara panas dalam bentuk kabut tetesan halus. KB 1 : Asas Teknik Kimia 1 (Neraca Massa dan Neraca Energi) KB 2 : Asas Teknik Kimia 2 (Fenomena Transpor) KB 3 : Operasi Teknik Kimia 1 KB 4 : Operasi Teknikevaporator Kimia 2 multi tahap umpan maju, evaporator multi 1.  Metode evaporasi tahap umpan balik dan evaporator multi tahap umpan paralel 2.  Kesetimbang Kesetimbangan an kelarutan dalam kristalisasi. KB 1 : Asas Teknik Kimia 1 (Neraca Massa dan Neraca Energi) KB 2 : Asas Teknik Kimia 2 (Fenomena Transpor) KB 3 : Operasi Teknik Kimia 1 KB 4 : Operasi Teknik Kimia 2