makalah fluidisasi

PEMISAHAN CAMPURAN HETEROGEN I “FLUIDISASI”

Dosen: Lia Lismeri, S.T.,M.T Dissn O!e": Nama NPM

: Ran#iana Sera : $%$&'($'(%

)URUSAN TE*NI* *IMIA FA*ULTAS FA*ULTAS TE*NI TE *NI*  *  UNI+ERSITAS LAMPUNG ANDAR LAMPUNG -'$(

1

DAFTAR ISI Pener Pener#ia #ian n F!i/i F!i/isas sasi.. i..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...

$

Prinsi Prinsi0 0 *er *er1a 1a F!i/i F!i/isas sasi.. i..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ....... ....... ...

%

Pera!a Pera!a#an #an F!i/i F!i/isas sasi.. i..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ...... ..

2

A0!i A0!i3a 3asi si F!i F!i/i /isa sasi si Da!a Da!am m In/ In/s#r s#ri. i... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... .... ..... .....

$'

DAFT DAFTAR PUST PUSTA A*A.... *A....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..



%$2

Pener#ian F!i/isasi

Fluidisasi adalah metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Fluidi Fluidisasi sasi merupak merupakan an salah salah satu cara untuk untuk mengon mengontak takkan kan butira butiran n padat padat dengan dengan fluida fluida.. Apabila kecepatan fluida relative rendah, unggun tetap diam karena fluida hanya mengalir  melalu melaluii ruang ruang antar antar partik partikel el tanpa tanpa menye menyebab babkan kan terjadi terjadinya nya peruba perubahan han susuna susunan n partik partikel el tersebut. Apabila kecepatan fluida dinaikkan sedikit demi sedikit, pada saat tertentu penurunan tekanan akan sama dengan gaya berat yang bekerja terhadap butiran-butiran padat sehingga unggun mulai bergerak. Dalam dunia industri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti transportasi serbuk   padatan (conveyor untuk solid), pencampuran padatan halus, perpindahan panas (seperti  pendinginan untuk bijih alumina panas), pelapisan plastik pada permukaan logam, proses drying dan siing pada pembakaran, proses pertumbuhan partikel dan kondensai bahan yang dapat mengalami sublimasi, adsorpsi (untuk pengeringan udara dengan adsorben), dan masih  banyak aplikasi lain. (http!""###.scribd.com"doc"$%&'"Fluidisasi (http!""###.scribd.com"doc"$%&'"Fluidisasi). ). Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara mengontakkan  butiran-butiran padat dengan fluida (gas"cair). *ebagai ilustrasi dari apa yang dinamakan dengan fluidisasi ini, kita tinjau dari suatu bejana dimana ditempatkan sejumlah partikel padat  berbentuk bola. +elalui unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari  ba#ah ke atas. ada laju alir yang cukup rendah, partikel padat akan diam. ea daan demikian disebut sebagai unggun diam atau fi/ed bed0. alau laju alir dinaikkan , maka akan sampai  pada suatu keadaan dimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. ada kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suat suatu u caira cairan n deng dengan an visk viskos osit itas as ting tinggi gi,, misal misalny nyaa ada ada kece kecend nderu erung ngan an untu untuk k meng mengali alir, r, mempunyai sifat hidrostatik. eadaan tersebut dinamakan fluidied bed0.

1ila cairan atau gas dile#atkan pada unggun partikel padat pada keepatan rendah dari ba#ah ke atas, unggun atidak bergerak. ada kedadaan tersebut penurunan tekanan di sepanjang unggun dinyatakan dalam persamaan berikut!

1

Dengan memasukkan data empiris untuk k  dan k % serta memasukkan factor sperifitas partikel didapatkan !

dimana ! 2 sferisitas atau kebolaan ersamaan tersebut disebut persamaan ERGUN.

2

Prinsi0 *er1a F!i/isasi

Fluidisasi adalah metode pengotakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. 1ila 1ila suatau suatau at cair dile#at dile#atkan kan melalu melaluii hampara hamparan n lapisan lapisan partik partikel el padat padat pada pada kecepat kecepatan an rendah, partikel-partikel itu tidak bergerak. 3ika kecepatan fluida berangsur-angsur dinaikan,  partikel-partikel itu akhirnya akan mulai bergerak dan melayang di dalam fluida. 4stilah fluidisasi0 (fluidiation) dan hamparan fluidisasi0 (fluidied bed) biasa digunakan untuk  keadaa keadaan n partik partikel el yang yang seluru seluruhny hnyaa diangg dianggap ap melayan melayang, g, karena karena suspen suspense se ini berperi berperilak laku u seakanseakan-aka akan n fluida fluida rapat. rapat. 3ika 3ika hampar hamparan an itu dimirin dimiringka gkan, n, permuk permukaan aan atasnya atasnya akan akan tetap tetap horiontal, dan benda-benda besar akan mengapung atau tenggelam di dalam hamparan itu  bergantung pada perbandingan densitasnya terhadap suspense. 5ata padat yang terfluidisasi dapat dikosongkan dari hamparannya melalui pipa dan katub sebagaimana halnya suatu at cair, dan sifat fluiditas ini merupakan keuntungan utama dari penggunaan fluidisasi untuk  menangani at padat. 6dara 6dara dimasu dimasukka kkan n diba#a diba#ah h plat plat distrib distribusi usi dengan dengan laju lambat lambat dan naik naik keatas keatas dengan dengan hamparan tanpa menyebabkan terjadinya gerakan dalam partikel. 3ika partikel itu cukup kecil, aliran didalam saluran-saluran diantara partikel-partikel dalam hamparan itu akan bersifat laminar. 3ika kecepatan itu dinaikkan , penurunan tekanan akan meningkat, tetapi partikel partikel itu tetap masih tidak bergerak dan tinggi hamparan pun tidak berubah. ada kecepat kecepatan an tertent tertentu, u, penuru penurunan nan tekanan tekanan melinta melintass hampar hamparan an itu akan akan mengim mengimban bangi gi gaya gaya gravitasi yang dialaminya dengan kata lain mengimbangi bobot hamparan., dan jika kecepatan masih dinaikkan lagi partikel itu akan mulai bergerak. 7itik ini digambarkan oleh titik A pada grafik. grafik. 3ika kecepatan itu terus ditingkatkan ditingkatkan lagi, partikel-parti partikel-partikel kel itu akan memisahkan dan menjadi cukup berjauhan satu sama lain sehingga dapat berpindah-pindah dalam hamparan itu, dan fluidisasi yang sebenarnya pun mulailah terjadi. 3ika hamparan itu sudfah terfluidisasi , penurunan tekanan melintas hamparan akan tetap konstan, akan tetapi tinggi hamparan akan  bertambah terus jika aliran ditinngkatkan lagi. 3ika laju aliran hamparan ke fluidisasi (fluied bed) itu perlahan-lahan diturunkan, penurunan tekanan tetap sama, tetapi tinggi hamparan berkurang. Akan tetapi, tinggi akhir hamparan itu mung mungki kin n lebi lebih h besa besarr dari dari nila nilain iny ya pada pada hamp hampar aran an diam diam sem semula, ula, kare karena na at at pada padatt yangdicurahkan dalam tabung itumenetal lebih rapat dari at padat yang mengendap perlahanlahan dari keadaan fluidisasi. enurunan pada kecepatan rendah lebih kecil dari hamparan diam semula. 3ika fluidisasi dimulai kembali, penurunan tekanan akan mengimbangi bobot hamparan pada titik 1, titik inilah yang harus kita anggap sebagai kecepatan fluidisasi minimum 6mf dan bukan titik A. 6ntuk mengukur 6mf hamparan itu harus difluidisasikan dengan kuat terlebih dahulu, dibiarkan mengendap mengendap dengan mematikan aliran udara, dan laju aliran dinaikan dinaikan lagi perlahan-lah perlahan-lahan an sampai hamparan itu mengembang. 3

Adapun fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi itu sendiri antara lain! •

Fenomena fixed Fenomena fixed bed Fenomena ini terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang dibutuhkan untuk   proses a#al fluidisasi. ada kondisi ini partikel padatan tetap diam. diam.

•

Fenomena minimum or incipient fluidization Fenomena ini terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju alir minimum yang dibutuhkan untuk   proses fluidisasi. ada kondisi ini partikel-partikel padat mulai mulai terekspansi.

•

Fenomena smooth Fenomena smooth or homogenously fluidization  Fenomena ini terjad terjadii ketika ketika kecepa kecepatan tan dan distri distribus busii aliran aliran fluida fluida merata merata,, densita densitass dan distribusi distribusi partikel dalam unggun unggun sama atau homogen homogen sehingga sehingga ekspansi ekspansi pada setiap partikel partikel  padatan seragam.

•

Fenomena bubbling fluidization  Fenomena ini terjadi ini terjadi ketika gelembung 8gelembung pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

•

Fenomena slugging Fenomena slugging fluidization  Fenomena ini t erjadi erjadi ketika gelembung-gelembung besar  yang mencapai lebar dari diameter  kolom terbentuk pada partikel-partikel padat. ada kondisi ini terjadi penorakan sehingga  partikel-partikel padat seperti terangkat.

•

 Fenomena chanelling fluidization  Fenomena ini terjadi ketika dalam unggun partikel padatan terbentuk sal uran-saluran seperti tabung vertical.

4

• 

Fenomena disperse fluidization  Fenomena ini terjadi ini  terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan maksimum aliran fluida. ada fenomena fenomena ini sebagian partikel akan terba#a aliran fluida fluida dan ekspansi mencapai mencapai nilai maksimum.

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor! . laju alir fluida dan jenis fluida %. ukuran partikel dan bentuk partikel $. jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel 9. porositas unggun &. distribusi aliran, '. distribusi bentuk ukuran fluida :. diameter kolom ;. tinggi unggun.

Pera!a#an F!i/isasi 5

eterangan instalasi peralatan gambar diatas! D

2 distributor  

D

2 kerangan diafragma

< =

2 kerangan

3

2 kerangan jarum

>?

2 kolom

+

2 manometer tabung 1ourdon untuk mengukur tekanan gas keluar 

+%

2 mano manomet meter er tabung tabung 1ourdo 1ourdon n untuk untuk menguk mengukur ur tekana tekanan n dalam dalam tangki tangki

7@ 7@

2 sumb sumber er flui fluida da berte berteka kana nan n

+6 2 manometer manometer pipa pipa 6 berisi berisi air air untuk untuk mengukur mengukur tekanan tekanan gas antara antara tap  dan tap tap % +6% +6% 2 mano manome meter ter pipa pipa 6 beri berisi si air air untu untuk k meng menguk ukur ur tekana tekanan n gas gas anta antara ra tap  terha terhada dap p udara luar  =

2 flo#meter  

6

2 unggun butiran padat

@ambar eralatan Fluidisasi

6

a. F@ ver vertic tical al flu fluid idi iin ing g dry dryer  er 

 b. Fluidied bed po#der 

c. Flui Fluidi die ed d bed bed reac reacto tor  r 

7

d. Fluid Fluidi ied ed clea cleanin ning g eBuipm eBuipmen entt

e.

Fluidied dr drier 

f. *tea *team m heat heat flui fluidi die ed d 8

g. 77?F1

h. 77?FC

A0!i3asi F!i/isasi Da!am In/s#ri Pennaan 0roses 4!i/isasi /a!am in/s#r5 me!i0#i m e!i0#i! 9

) >perasi >perasi *ecara *ecara Fisik Fisik (hysi (hysical cal >peratio >peration), n), seperti! seperti! a. 7ransp anspo ortas rtasii *ifat fludisasi pada fluidied bed juga merupakan sifat yang sama dengan cairan dan sifat ini sangat efektif digunakan untuk alat transportasi dari bubuk padatan.  b. eat perasi asi *ecar *ecaraa im imia ia Contoh! =eaksi gas dengan katalis padat dan reaksi padat dengan gas, oksidasi etilena,  pembuatan anhidrida ftlat, cracking hidrokarbon, dan lain-lain. A0!i3asi 4!i/isasi /a!am in/s#r5 •

embakaran 1atubara *ystem pembakaran batubara umumnya terbagi menjadi dua, yaitu system unggun terfluidakan (fluidied bed system) dan unggun tetap (fi/ed bed system atau grate system) Fluidied 1ed *ystem, adalah sistem dimana udara ditiup dari ba#ah menggunakan - Fluidied

-

•

 blo#er sehingga benda padat duatasnya berkelakuan mirip fluida. 7eknik fluidisasi dalam  pembakaran batubara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energy. asir  atau atau corund corundum um yang yang berlak berlaku u sebaga sebagaii medium medium pemana pemanass dipana dipanaska skan n terleb terlebih ih dahulu dahulu.. emanasan biasanya dilakukan dengan minyak bakar. *etelah temperature pasir mencapai temp temper erat atur uree baka bakarr batu batuba bara ra ($ ($oC oC)) maka maka dium diumpa pank nkan anla lah h batu batuba bara ra.. *yste *ystem m ini ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun diba#ah alat. Abu-abu tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash. 7eknologi fluidied bed biasanya digunakan di ?76 (embangkit ?istrik 7enaga 6ap). omposisi fly ash da bottom ash yang terbentuk dalam  perbandingan berat adalah! (;-E) (;-E) berbanding (-%). (-%). Fi/ed bed system atau @rate *ystem, adalahteknik adalahteknik pembakaran pembakaran dimana batubara berada diatas conveyor yang berjalan atau grate. *ystem ini kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau dengan kata lain masih ada karbon yang tersisa. Ash yang terbentuk terutama bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar $ kkal"kg. teknologi Fi/ed bed *ystrm banyak digunakan pada industry tekstil sebagai pembangkit uap uap (ste (steam am gene genera rato tor) r).. ompo omposis sisii fly ash ash dan dan botto bottom m ash ash yang yang terb terben entu tuk k dalam dalam  perbandingan berat adalah! (&-%&) (&-%&) berbanding (:&-%&). (:&-%&).

@asifikasi @asifikasi @asifikasi adalah suatu proses proses perubahan perubahan  bahan bakar padat padat   seca secara ra termo kimia menjadi gas, dimana udara udara yang  yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk  proses  proses pembakaran. pembakaran.

10

*elam *elamaa pros proses es gasif gasifik ikasi asi reak reaksi si kimi kimiaa utam utamaa yang yang terja terjadi di adala adalah h endo endote term rmis is (diperlukan panas dari luar selama proses berlangsung). +edia yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara dan uap. roduk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan gas permanen. +edia yang paling umum digunakan dalam  proses gasifikasi adalah udara dan uap. @as yang dihasilkan dari gasifikasi dengan menggunakan udara mempunyai nilai kalor yang lebih rendah tetapi disisi lain proses operasi menjadi lebih sederhana. 1eberapa keunggulan dari teknologi gasifikasi yaitu ! . +amp +ampu u meng enghasi hasilk lkan an pro produ duk k gas gas yang yang kon konsi sist sten en yan yang g dap dapat dig digun unak akan an sebagai pembangkit listrik. %. +amp +ampu u mem mempros proses es ber berag agam am inp input ut bah bahan an bak bakar ar ter terma masu suk k bat batu u bara bara,, miny minyak ak ber berat at,,  biomassa, berbagai macam sampah kota dan lain sebagainya. $. +amp +ampu u meng mengub ubah ah sam sampa pah h yang yang ber berni nila laii rend rendah ah men menja jadi di pro produ duk k yan yang g bern bernil ilai ai leb lebih ih tinggi. 9.

+ampu menguran rangi jum jumlah sampa ampah h pada adat.

&.

@as @as yang yang diha dihasi silk lkan an tida tidak k meng mengan andu dung ng fura furan n dan dan dio/ dio/in in yang yang berb berbah ahay aya. a.

In/s#r5 5an menna3an me#o/e 4!i/isasi

1eberapa industry yang menggunakan metode fluidisasi adalah! •

roses Desulfurisasi 1atubara roses roses desulf desulfuri urisas sasii batuba batubara ra 7ondon ondongku gkurah rah,, *ula#e *ula#esi si *elatan *elatan telah telah dilaku dilakukan kan dengan dengan menggunakan larutan hidrogen peroksida yang diencerkan dalam asam sulfat berkonsentrasi , . ercobaan ercobaan desulfurisasi desulfurisasi tersebut dilakukan dilakukan dengan dengan menggunaka menggunakan n peralatan peralatan kolom flui fluidi disas sasii yang yang memp mempuny unyai ai ukur ukuran an panj panjan ang g ; cm deng dengan an diam diamet eter er $,& $,& cm. cm. olom olom dihubungkan dengan sebuah pompa sirkulasi yang mampu memberikan suplai larutan dengan  jumlah aliran yang diatur sebesar  cc per menit. asil percobaan menunjukkan bah#a  proses selama % jam dengan mempergunakan kolom tersebut mampu mengurangi $,E persen  jumlah sulfur yang terdapat di dalam batubara 7ondongkurah 7ondongkurah yang berukuran (-9G%) mesh. erpanjangan #aktu sirkulasi larutan hidrogen peroksida dari % jam menjadi ' jam mampu meningkatk meningkatkan an jumlah jumlah pengurang pengurangan an sulfur sulfur menjadi menjadi sebesar 9%,$ persen. persen. asil percobaan lainnya menunjukkan bah#a perkecilan ukuran partikel batubara dari (-9G%) mesh menjadi (-%G9;) mesh mampu meningkatkan angka tersebut. ada percobaan desulfurisasi dengan ukuran batubara (-%G9;) mesh selama % jam, jumlah pengurangan sulfur adalah E,' persen. Demiki Demikian an pula, pula, apabil apabilaa #aktu #aktu sirkul sirkulasi asi dinaikk dinaikkan an menjad menjadii ' jam pengur pengurang angan an sulfur  sulfur  meningkat menjadi 9;,E persen.

•

emb embua uata tan n @as @as *int *intesi esiss Dari Dari 1atu 1atuba bara ra Deng Dengan an 7eknol knolog ogii @asi @asifik fikasi asi 6ngg 6nggun un 7erfluidisasi erco ercoba baan an gasif gasifik ikasi asi dila dilaku kuka kan n

terh terhad adap ap cont contoh oh batu batubar baraa

4ndo 4ndone nesi siaa

deng dengan an

menggu menggunak nakan an reactor reactor gasifik gasifikasi asi sistem sistem unggun unggun terflui terfluidis disasi asi diguna digunakan kan batuba batubara ra ukuran halus (-9; G '& mesh). @as pereaksi masuk melalui plat distributor untuk  11

mengangkat batubara dan pasir silica sebagai unggun material dalam ona reaksi sehingga sehingga unggun unggun terfluidisasi terfluidisasi dan terjadi proses pencampuran pencampuran yang sempurna sempurna antara gas pereaksi dan batubara. ada kondisi fluidisasi suhu dalam reactor lebih merata dibanding dengan reaktor sistem unggun tetap. *uhu reaktor sistem unggun fluidisasi adalah adalah EoC. @as hasil hasil gasifi gasifikasi kasi yang yang disebu disebutt gas sinteti sintetiss (synga (syngas) s) dilaku dilakukan kan  pemurnian dengan alat cyclone, condenser dan scrubber. *esudah syngas dimurnikan kemudian dianalisa komposisinya dengan menggunakan gas chromatography (@C).

DAFTAR PUSTA*A

12

http://hilda-rosalina.blogspot.com/2013/03/fidisasi.html http://s!nangn"a#liahsambilb!rbisnis.blogspot.com/2011/05/ma#alahfidisasi.html http://h!rsantoso17.blogspot.com/2012/11/fidisasi.html

anduan elaksana ?aboratorium 4nstruksional 4"44, Departemen 7eknik 7eknik imia, 471

13