Departemen Teknik Kimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia Bahan Kuliah PERPINDAHAN MASSA Oleh : Prof. Dr.M. NASIKIN Departemen Teknik Kimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2007

MODUL 1

PERPINDAHAN MASSA CHS31020 (4 SKS)

WELCOME TO CHEMICAL ENGINEERING COMMUNITY

CE What is CHEMICAL ENGINEERING ?????? CE is a discipline influencing numerous areas of technology. In broad terms, chemical engineers are responsible for the conception and design of processes for the purpose of production, transformation and transport of materials. This activity begins with experimentation in the laboratory and is followed by implementation of the technology to full scale production CE Raw Material + economics + social Sustainable development Product Keys : Efficiency, Environment Aspects : Concept, Design, Full Scale Production Process Material Handling Synthesis Purification Waste Treatment Unit Operation Thermodynamic Kinetics and Reactors

ABET CRITERIA 1.An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering 2.An ability to apply knowledge of chemical engineering principles 3. An ability to design and conduct experiments, as well as analyze and interpret data 4.An ability to identify, formulate, and solve engineering problems 5. An ability to communicate effectively, including in English 6. A knowledge of contemporary issues 7.An ability to function on multi-disciplinary teams 8. A recognition of the need for, and an ability to engage in life-long learning 9. The broad education necessary to understand the impact of engineering solutions in a global and societal context 10.   An ability to use Information Technology (IT) 11.   An ability to design a system, component, or process to meet desired needs 12.   An understanding of professional and ethical responsibility 13. A working knowledge of safety and environmental aspects of engineering practice

Anatomi Kolom Distilasi

Mahasiswa mampu menggunakan prinsip dasar teknik TUJUAN PEMBELAJARAN : Mahasiswa mampu menggunakan prinsip dasar teknik Untuk perhitungan operasi perpindahan massa utama : Distilasi, Absorbsi, Ekstraksi, Humidifikasi dan Drying SILABUS : Review Transpor Penomena (Peristiwa Perpindahan) Distilasi Ekstraksi dan Leaching - Humidifikasi Pengeringan Absorbsi Buku Ajar Treyball,“Mass Transfer Operation, MGH, 1984 Mc.Cabe and Smith,”Unit Operation for CE”, JWS, 1989 Coulson and Richardson,”Chemical engineering”,PP, 1991 Geankoplis,”Transport Processes and UO,”PH, 1993

Dosen : Sampai Midtest : Prof. M.Nasikin (Nilai 50%) (Distilasi +Humidifikasi + Drying) Setelah Midtest : Dr.Ing.Misri Gozan, M.Tech (Nilai 50%) (Absorbsi + Ekstraksi + Leaching) Jadwal Kuliah : Senin 08.00 ~ 09.50 Rabu 08.00 ~ 09.50 Penilaian : Test tiap modul (5X) 75% Short test 15% Tugas/PR 15%

SAP Tanggal Materi (Modul) Materi(Modul) 27-08 24-09 29-08 26-09 03-09 Pengantar : -overview Permas -review transport phenomena (1) 24-09 Multi component + case study + tugas mandiri dgn software (6) 29-08 Kesetimbangan gas-cair : system, diagram. Single stage distillation biner dan multi komponen (2) 26-09 Pengeringan : system dan diagram cair-gas; term, psychrometric chart (7) 03-09 Differential distillation Differential distillation : biner, multikomponen (3) 01-10 Operasi pengeringan : alat, batch, kontinyu, case study (8) 05-09 Test 1 single stage & differential distillation dan pembahasan 03-10 Test 4 pengeringan dan pembahasan 10-09 Multi stage metode PS + case study (4) 08-10 Operasi humidifikasi : adiabatic, non-adiabatic, case study (9) 12-09 Test 2 metode PS dan pembahasan 10-10 Humidifikasi : system dan diagram kesetimbangan, term, chart Test 5 humidifikasi 17-09 Multi stage metode MT + case study (5) 22~24-10 UTS 19-09 Test 3 metode MT dan pembahasan

Definisi Bidang ilmu teknik kimia mempunyai bagian subyek yang menyangkut operasi tanpa reaksi kimia. Subyek ini dikelompokkan dalam OPERASI TEKNIK KIMIA (UNIT OPERATION) Proses yang tidak melibatkan reaksi kimia ini, menjadikan perbedaan konsentrasi sebagai driving force. Perpindahan massa adalah bagian dari proses ini. Sedangkan pemisahan menjadi komponen terjadi bukan karena perbedaan konsentrasi tetapi akibat perbedaan sifat fisik. Contoh pemisahan menjadi komponen ialah : filtrasi dan screening (akibat perbedaan ukuran, dekantasi (perbedaan berat jenis) Teknik Kimia  unit operasi (non reaksi)  driving force : perbedaan konsentrasi ............PERPINDAHAN MASSA

POSISI DAN SCOPE OPERASI PERPINDAHAN MASSA Teknik Kimia ------- Unit Operasi……..non reaksi Perubahan Konsentrasi ( pemisahan menjadi komponen) Operasi Perpindahan massa membahas perpindahan skala mikro yang diakibatkan perbedaan konsentrasi, bukan pemisahan menjadi komponen (secara mekanik) : Filtrasi Screening Perbedaan densitas Perpindahan massa

Posisi Mata Kuliah Perpindahan Massa Pada Kurikulum -Basic Engineering : Matematika, Fisika dll -NME -Transport Phenomena -Perpindahan massa -Perancangan Alat -Perancangan Pabrik Ilmu teknik kimia yang merupakan aplikasi dari ilmu kimia berujung pada kemampuan untuk merancang sebuah produk serta proses produksi dengan segala aspeknya . Kemampuan perancangan pabrik didukung oleh pengetahuan Perpindahan massa di berbagai alat dan hrs didukung ilmu teknik dasar

Apa yang Dipelajari di MK Perpindahan Massa? Sebelum Midtest : Review transport phenomena Distilasi : - biner : batch kontinyu : single stage multi stage - multi komponen : batch kontinyu : multi stage -Humidifikasi -Drying Setelah Midtest : -Absorbsi -Ekstraksi -Leaching

Implementasi di Industri Operasi perpindahan massa banyak diimplementasikan pada proses pemisahan yang merupakan faktor sangat penting di industri Proses pemisahan di industri : - purifikasi bahan baku dan produk - bagian cost produksi tertinggi Contoh : biaya proses purifikasi alkohol Variabel yang vital dalam proses pemisahan : beda konsentrasi awal-akhir Karakter Proses perpindahan massa Merupakan proses perpindahan dalam skala molekul yang diakibatkan perbedaan konsentrasi Contoh : Pemisahan air dari larutan alkohol. Pada sistem pemisahan tjd aliran uap air akibat perbedaan konsentrasi >< aliran air dalam pipa karena tekanan pompa

Klasifikasi Perpindahan Massa Campuran 2 fasa Dalam perpindahan massa, harus melibatkan lebih dari satu komponen Pada proses ini, kedua komponen larut sempurna pd setiap perbandingan Kontak antara 2 fasa menyebabkan terjadinya difusi antar masing2 komponen dan menyebabkan hasil separasi yang selalu tidak sempurna Sistem campuran pada operasi perpindahan massa Sistem gas-gas dan padat-padat: tidak terjadi dua fasa Sistem gas–cair : semua komponen harus terdistribusi pada ke dua fasa pemisahan dapat menggunakan metode distilasi atau teknik lainnya seperti : absorbsi >< desorbsi humidifikasi >< de humidifikasi Sistem gas-padat : menyangkut proses adsorbsi/desorbsi Sistem cair-cair : proses ekstraksi Cair-padat : proses kristalisasi

Pemisahan menggunakan Membran Sistem gas-gas : menggunakan membran micropore kecematan pemisahan merupakan fungsi dimensi molekul Sistem gas – cair : dipengaruhi tingkat permeasi kecepatan pemisahan mrpk fungsi kelarutan Sistem cair-cair : proses dialisis Sistem pemisahan yang lain : kontak langsung fasa tercampur Pemanfaatan sifat permukaan

Bagaimana seorang chemical engineer’s memilih metode pemisahan? -Tentukan semua metode yang mungkin Pilih metode yang paling ekonomis, terutama berdasarkan : sifat fisika komponen dan kemudahan di handling Pilihan ini adalah : - sebagai pilihan awal - penentu utamanya adalah cost - hrs di realisasikan shg terbukti sbg pilihan tepat Kelebihan proses pemisahan berdasarkan perpindahan massa : komponen didapatkan dlm keadaan semula Pemisahan secara kimiawi : berubah menjadi senyawa lain Beberapa contoh pemisahan di industri : Mineral dari ore :mass trans op (MO)=leaching,mekanik (ME)=flotation Minyak dari biji2an : leaching Gas dari campuran gas : adsorbsi/absorbsi, distilasi Air dari larutan etanol : distilasi, kombinasi reakai dan MO (NaOH) H2S dan gas : absorbsi dgn atau tanpa reaksi kimia

Jenis dan Kondisi Operasi Perpindahan Massa Direct : metode dengan membentuk dua fasa dari 1 fasa dengan penambahan energi Indirect : metode dengan penambahan substansi lain Steady state operation : konsentrasi pd setiap posisi sama setiap waktu Unsteady state : >< steady state Stagewise operation : aliran fasa ke sistem tidak kontinyu Continuous operation : aliran fasa ke dan dari sistem kontinyu Prinsip disain alat perpindahan massa  4 variabel pokok : Jumlah stage kesetimbangan Waktu yang diperlukan Kapasitas Energi yang dibutuhkan

Jenis Separasi : - Evaporation - Distillation - Extraction - Leaching - Membrane Separation - Absorption Distilasi : pemisahan yang didasarkan pada terjadinya distribusi substansi pada fasa gas-cair Distribusi substansi yang terjadi adalah akibat perbedaan votality Semua komponen terdapat pada kedua fasa Apa perbedaan distilasi dengan evaporasi, ekstraksi, leaching dan absorbsi?

TUGAS 1 TENTUKAN 1. JUMLAH MINIMAL PROSES PEMISAHAN PADA INDUSTRI PUPUK UREA 2. JENIS PROSES PEMISAHAN YG DIPERLUKAN