Cara Mengolah Air Sungai Menjadi Air Demin untuk Air Umpan Boiler di PLTU

Apa itu air demin? Apa itu PLTU? Bagaimana proses pengolahan air sungai menjadi air demin? Simak penjelasannya di bawah ini.

Apa itu Air Demin?

Air demin adalah singkatan dari air demineralisasi, yaitu air yang bebas dari mineral, padatan tersuspensi, gas terlarut, dan mikroorganisme. Air demin memiliki konduktivitas yang sangat rendah, yaitu ≤ 0,2 µs/cm dan pH sekitar 7. Air demin juga memiliki kandungan natrium ≤ 10 µg/L dan kandungan silika ≤ 20 µg/L.

Apa itu PLTU?

PLTU adalah singkatan dari pembangkit listrik tenaga uap, yaitu sistem pembangkit listrik yang menggunakan uap kering (superheated steam) sebagai media untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Uap kering ini dihasilkan oleh boiler, yaitu alat yang memanaskan air hingga berubah menjadi uap.

Bagaimana Proses Pengolahan Air Sungai Menjadi Air Demin?

Air sungai adalah salah satu sumber air baku yang dapat digunakan untuk menghasilkan air demin. Namun, air sungai memiliki kandungan mineral yang rendah, tetapi memiliki kandungan padatan tersuspensi (TSS) yang tinggi, serta pH yang tidak stabil. Oleh karena itu, air sungai harus melalui beberapa tahap pengolahan sebelum menjadi air demin yang siap digunakan sebagai air umpan boiler di PLTU.

Berikut adalah urutan peralatan yang digunakan untuk mengolah air sungai menjadi air demin:

1. Water purifier. Water purifier adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan kotoran dan padatan tersuspensi yang berukuran besar dari air sungai. Water purifier menggunakan prinsip kerja koagulasi, flokulasi, sedimentasi dan filtrasi dengan pasir silika. Koagulasi adalah proses penambahan bahan kimia untuk menggumpalkan partikel-partikel kecil menjadi partikel-partikel besar. Flokulasi adalah proses pengadukan untuk membentuk flok-flok dari partikel-partikel gumpalan. Sedimentasi adalah proses pemisahan flok-flok dari air dengan cara gravitasi. Filtrasi adalah proses penyaringan air dengan pasir silika untuk menangkap flok-flok dan partikel-partikel lainnya.

2. Multimedia filter. Multimedia filter adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan kotoran dan padatan tersuspensi yang berukuran kecil dari air sungai. Multimedia filter terdiri dari beberapa lapisan media filter, seperti pasir silika, karbon aktif, antrasit, dan keramik. Media filter ini akan menjerat kotoran dan padatan tersuspensi yang berukuran lebih kecil dari ukuran pori media filternya.

3. Ultrafilter. Ultrafilter adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan partikel halus dan mikroorganisme dari air sungai. Ultrafilter menggunakan membran semipermeabel dengan ukuran pori sekitar 0,01-0,1 mikron. Membran ini akan memisahkan partikel halus dan mikroorganisme dari air sungai dengan cara tekanan osmosis. Tekanan yang digunakan di ultrafilter adalah sekitar 0,002-0,004 MPa. Beberapa referensi menyebutkan bahwa tekanan ultrafilter dapat mencapai 0,5-1 MPa jika digunakan untuk aplikasi tertentu.

4. Reverse osmosis 1. Reverse osmosis 1 adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan mineral dan garam terlarut dari air sungai. Reverse osmosis 1 menggunakan membran semipermeabel dengan ukuran pori sekitar 0,0001-0,001 mikron. Membran ini akan memisahkan mineral dan garam terlarut dari air sungai dengan cara tekanan osmosis terbalik. Tekanan yang digunakan di reverse osmosis 1 adalah sekitar 0,015-0,02 MPa. Beberapa referensi menyebutkan bahwa tekanan reverse osmosis dapat mencapai 4-8 MPa jika digunakan untuk desalinasi air laut.

5. Reverse osmosis 2. Reverse osmosis 2 adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan mineral dan garam terlarut yang masih tersisa dari air sungai setelah melewati reverse osmosis 1. Reverse osmosis 2 menggunakan membran semipermeabel dengan ukuran pori sekitar 0,00001-0,0001 mikron. Membran ini akan memisahkan mineral dan garam terlarut dari air sungai dengan cara tekanan osmosis terbalik. Tekanan yang digunakan di reverse osmosis 2 adalah sekitar 0,015-0,02 MPa.

6. Mixed bed. Mixed bed adalah peralatan yang berfungsi untuk menghilangkan ion-ion positif dan negatif yang masih tersisa dari air sungai setelah melewati reverse osmosis 2. Mixed bed menggunakan resin penukar ion yang terdiri dari resin kationik dan resin anionik. Resin kationik akan menangkap ion-ion positif dan resin anionik akan menangkap ion-ion negatif dari air sungai. Reaksi kimia yang terjadi pada mixed bed adalah sebagai berikut:

    - Resin kationik + ion positif (Na+, Ca2+, Mg2+, dll) → Resin kationik-positif + ion H+

    - Resin anionik + ion negatif (Cl-, SO42-, CO32-, dll) → Resin anionik-negatif + ion OH-

    - Ion H+ + ion OH- → Air murni (H2O)

Setelah melewati semua tahap pengolahan tersebut, air sungai akan menjadi air demin yang memiliki konduktivitas ≤ 0,2 µs/cm, pH sekitar 7, kandungan natrium ≤ 10 µg/L dan kandungan silika ≤ 20 µg/L. Air demin ini kemudian disimpan di make up water tank sebelum digunakan sebagai air umpan boiler di PLTU.

Siklus Proses Pembangkit Listrik Tenaga Uap

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah jenis pembangkit listrik yang menggunakan uap sebagai fluida kerja untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Uap tersebut dihasilkan dari pemanasan air dalam boiler dengan menggunakan bahan bakar fosil seperti batu bara atau minyak. Dalam proses produksi listrik PLTU, terdapat beberapa siklus yang terjadi, yaitu:

Siklus Air dan Uap

Siklus air dan uap adalah siklus tertutup yang menggunakan air sebagai fluida kerja yang berulang-ulang mengalami perubahan fase dari cair menjadi uap dan sebaliknya. Siklus ini melibatkan komponen utama seperti boiler, turbin, kondensor, dan pompa. Berikut adalah langkah-langkah siklus air dan uap:

- Air diisikan ke boiler hingga mengisi seluruh luas permukaan pemindah panas. Di dalam boiler, air dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.

- Uap hasil produksi boiler masih berupa uap jenuh, kemudian dipanaskan lagi menggunakan superheater sehingga menjadi uap kering yang kemudian dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk melakukan kerja di turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.

- Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin berupa air laut yang dipompa menggunakan pompa CWP (Circulation Water Pump) agar berubah menjadi air melalui proses kondensasi.

- Air kondensat ini kemudian dipanaskan lagi secara bertahap menggunakan heater/pemanas menggunakan uap ekstraksi melalui LPH1, LPH2, Daerator, HPH4 dan HPH5. Air demineralisasi (demin) tersebut digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.

Gambar 1: Diagram siklus fluida kerja PLTU

Siklus Bahan Bakar

Siklus bahan bakar adalah siklus terbuka yang menggunakan bahan bakar fosil seperti batu bara atau minyak untuk menghasilkan gas panas yang digunakan untuk memanaskan air dalam boiler. Siklus ini melibatkan komponen utama seperti bunker, pulverizer, burner, furnace, dan cerobong. Berikut adalah langkah-langkah siklus bahan bakar:

- Bahan bakar batu bara disimpan dalam bunker yang dilengkapi dengan conveyor belt untuk mengangkut batu bara ke pulverizer. Di sini, batu bara digiling menjadi bubuk halus yang disebut pulverized coal.

- Pulverized coal kemudian dialirkan ke burner dengan menggunakan udara primer yang dipompa oleh primary air fan (PAF). Di burner, pulverized coal dicampur dengan udara sekunder yang dipompa oleh forced draft fan (FDF) dan dibakar dalam furnace.

- Pembakaran pulverized coal menghasilkan gas panas yang dialirkan ke boiler untuk memanaskan air menjadi uap. Gas panas ini juga melewati economizer, air preheater, dan electrostatic precipitator (ESP) untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi emisi.

- Gas panas bersih kemudian dikeluarkan melalui cerobong ke atmosfer.

Gambar 2: Diagram siklus bahan bakar PLTU

Siklus Udara Bakar dan Udara Buang

Siklus udara bakar dan udara buang adalah siklus terbuka yang menggunakan udara sebagai oksidator untuk pembakaran bahan bakar dalam furnace. Siklus ini melibatkan komponen utama seperti FDF, PAF, air preheater, dan induced draft fan (IDF). Berikut adalah langkah-langkah siklus udara bakar dan udara buang:

- Udara atmosfer dipompa oleh FDF ke burner sebagai udara sekunder yang dicampur dengan pulverized coal untuk pembakaran. Udara ini juga dipanaskan terlebih dahulu oleh air preheater yang menggunakan gas panas dari boiler.

- Udara atmosfer juga dipompa oleh PAF ke pulverizer sebagai udara primer yang mengangkut pulverized coal ke burner. Udara ini juga dipanaskan terlebih dahulu oleh air preheater.

- Gas panas hasil pembakaran dialirkan ke boiler dan melewati economizer, air preheater, dan ESP sebelum dikeluarkan ke cerobong. Gas panas ini dipompa oleh IDF yang menimbulkan tekanan negatif di dalam furnace.

Gambar 3: Diagram siklus udara bakar dan udara buang PLTU

Siklus Pengolahan Air Baku

Siklus pengolahan air baku adalah siklus terbuka yang menggunakan air dari sumber alam seperti sungai atau danau untuk diolah menjadi air demin yang digunakan sebagai fluida kerja dalam siklus air dan uap. Siklus ini melibatkan komponen utama seperti intake, clarifier, filter, demin plant, dan storage tank. Berikut adalah langkah-langkah siklus pengolahan air baku:

- Air baku diambil dari sumber alam melalui intake yang dilengkapi dengan screen untuk menyaring kotoran kasar. Air baku kemudian dialirkan ke clarifier untuk mengendapkan kotoran halus dengan bantuan koagulan dan flokulan.

- Air baku bersih kemudian dialirkan ke filter untuk menyaring partikel-partikel tersisa dengan menggunakan media pasir atau karbon aktif. Air baku jernih kemudian dialirkan ke demin plant untuk menghilangkan ion-ion mineral dengan menggunakan resin penukar ion.

- Air demin hasil pengolahan kemudian disimpan dalam storage tank untuk digunakan sebagai air pengisi boiler.

Gambar 4: Diagram siklus terbuka pengolahan air baku PLTU

Mengenal Lebih Dekat Siklus Pembangkit Listrik

Pengantar:

Pembangkit listrik adalah elemen vital dalam memenuhi kebutuhan energi kita sehari-hari. Namun, tahukah Anda bahwa ada siklus yang kompleks di balik proses tersebut? Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi siklus pembangkit listrik, dari sumber energi hingga menghasilkan listrik yang digunakan untuk menerangi rumah, memasok industri, dan memenuhi kebutuhan energi lainnya.

Sumber Energi: Diversifikasi dan Berkelanjutan

Pembangkit listrik dapat menggunakan berbagai sumber energi, termasuk tenaga surya, tenaga angin, tenaga air, gas alam, batu bara, dan nuklir. Setiap sumber energi ini memiliki karakteristik dan dampak lingkungan yang berbeda. Dalam upaya untuk mencapai keberlanjutan energi, penting untuk memperhatikan diversifikasi sumber energi dan meningkatkan penggunaan energi terbarukan yang ramah lingkungan.

Pembakaran Bahan Bakar dan Konversi Energi

Bahan bakar seperti gas alam atau batu bara digunakan dalam pembangkit listrik untuk menghasilkan panas melalui proses pembakaran. Panas ini kemudian digunakan untuk menghasilkan uap dalam boiler. Selanjutnya, uap tersebut diarahkan ke turbin yang berputar dan menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.

Turbin Uap: Mengubah Energi Panas Menjadi Energi Mekanis

Turbin uap adalah bagian kunci dalam siklus pembangkit listrik. Uap panas mengalir melalui turbin, yang mengubah energi panas menjadi energi mekanis. Ketika uap melewati sudu-sudu turbin, sudutnya berubah dan energi kinetik yang dihasilkan memutar turbin. Gerakan ini menghasilkan energi mekanis yang kemudian diubah menjadi energi listrik melalui generator.

Generator: Menghasilkan Listrik

Generator adalah perangkat yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Ketika turbin berputar, rotor generator juga berputar di dalam medan magnet yang tetap, menghasilkan arus listrik melalui prinsip induksi elektromagnetik. Arus ini kemudian dialirkan melalui sistem kabel dan transformator untuk memasok listrik ke jaringan distribusi.

Distribusi dan Penggunaan Listrik

Setelah listrik dihasilkan, langkah selanjutnya adalah mendistribusikan dan menggunakan listrik tersebut. Melalui jaringan transmisi dan distribusi, listrik disalurkan ke rumah, industri, dan fasilitas lainnya untuk memenuhi kebutuhan energi. Di rumah, listrik digunakan untuk penerangan, pemanas, pendingin udara, elektronik, dan banyak lagi.

Keberlanjutan dan Inovasi

Penting bagi industri pembangkit listrik untuk terus berinovasi dan mencari cara untuk meningkatkan efisiensi, mengurangi emisi, dan mengoptimalkan penggunaan sumber daya alam. Penerapan teknologi hijau, seperti pembangkit listrik tenaga surya dan tenaga angin, serta penelitian dalam bidang energi terbarukan, akan berkontribusi pada keberlanjutan energi di masa depan.

Kesimpulan:

Siklus pembangkit listrik adalah proses kompleks yang melibatkan sumber energi, pembakaran, konversi energi, turbin uap, generator, dan distribusi listrik. Melalui pemahaman tentang siklus ini, kita dapat menghargai betapa pentingnya diversifikasi sumber energi dan upaya untuk mencapai keberlanjutan energi yang lebih baik. Dengan inovasi dan peningkatan efisiensi, pembangkit listrik akan terus memainkan peran penting dalam memenuhi kebutuhan energi kita dengan cara yang ramah lingkungan.

Separator

Unit Pemisahan

Pemisahan merupakan suatu proses yang penting dalam industri kimia. Dalam proses sintesa pada industri kimia diinginkan produk dengan kemurnian yang tertentu atau diperlukan pula bahan baku dengan kemurnian tertentu. Dengan proses pemisahan diharapkan dapat memperoleh kemurnian produk yang semurni mungkin atau konsentrasi yang sesuai dengan permintaan pasar.

Dalam industri kimia terdapat berbagai macam proses pemisahan, tergantung fase penyusun campuran yang akan dipisahkan. Campuran yang terdiri atas satu fase saja disebut campuran homogen. Sedangkan campuran yang terdiri atas 2 fase atau lebih disebut campuran heterogen.

Proses-proses pemisahan campuran homogen antara lain:

1. Evaporasi atau penguapan adalah suatu proses yang bertujuan memekatkan suatu larutan yang terdiri atas pelarut (solvent) yang volatile dan zat terlarut (solute) yang nonvolatile. Dalam kebanyakan proses evaporasi, pelarutnya adalah air. Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi (Saleh, 2004). Menurut Saleh (2004), umumnya, dalam evaporasi, larutan pekat merupakan produk yang diinginkan, sedangkan uapnya diembunkan dan dibuang. Sebagai contoh adalah pemekatan larutan susu, sebelum dibuat menjadi susu bubuk. Prinsip kerja pemekatan larutan dengan evaporasi didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zat yang yang terlarut dengan pelarutnya. Pada industri susu, titik didih normal air (sebagai pelarut susu) 100°C, sedang padatan susu praktis tidak bisa menguap. Jadi, dengan menguapnya air dan tidak menguapnya padatan, akan diperoleh larutan yang makin pekat (Saleh, 2004).
2. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.
3. Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kelarutannya terhadap dua cairan tidak saling larut yang berbeda, biasanya air dan yang lainnya pelarut organik.

Proses ekstraksi dapat berlangsung pada:

a.    Ekstraksi parfum, untuk mendapatkan komponen dari bahan yang wangi.

b.    Ekstraksi cair-cair atau dikenal juga dengan nama ekstraksi solven. Ekstraksi jenis ini merupakan proses yang umum digunakan dalam skala laboratorium maupun skala industri.

c.    Leaching, adalah proses pemisahan kimia yang bertujuan untuk memisahkan suatu senyawa kimia dari matriks padatan ke dalam cairan.

4. Kristalisasi merupakan peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatu fase homogen. Menurut Brown (1978) kristalisasi adalah suatu proses pembentukan kristal dari larutannya dan kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik. Kristalisasi dari larutan terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih (di luar kesetimbangan), maka sistem akan mencapai kesetimbangan dengan cara mengkristalkan padatan terlarut (Dewi dan Ali, 2003). Kristalisasi senyawa dalam larutan langsung pada permukaan transfer panas dimana kerak terbentuk memerlukan tiga faktor simultan yaitu konsentrasi lewat jenuh (supersaturation), nukleasi (terbentuknya inti kristal) dan waktu kontak yang memadai.  Pada saat terjadi penguapan, kondisi jenuh (saturation) dan kondisi lewat jenuh (supersaturation) dicapai secara simultan melalui pemekatan larutan dan penurunan daya larut setimbang saat kenaikan suhu menjadi suhu penguapan. Pembentukan inti kristal terjadi saat larutan jenuh, kemudian sewaktu larutan melewati kondisi lewat jenuh beberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal. Inti kristal ini akan terlarut bila ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis (inti kritis), sementara itu kristal-kristal akan berkembang bila ukurannya lebih besar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti kristal menjadi lebih besar dari inti kritis, maka akan terjadi pertumbuhan kristal.
5. Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat membentuk ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik. Stripping atau pelucutan adalah proses pemisahan yang cara kerjanya sama dengan proses absorbsi hanya solute yang akan dipisahkan berupa fase liquid sedangkan pelarutnya fase gas.
6. Presipitasi atau reaksi pengendapan dalam bidang kimia didefinisikan sebagai proses pengendapan kandungan zat larutan yang dikarenakan adanya reaksi kimia. Senyawa-senyawa yang sering digunakan dalam reaksi pengendapan yaitu senyawa-senyawa ionik. Sebagai contoh reaksi antara larutan timbal nitrat [Pb(NO₃)₂] yang ditambahkan ke dalam larutan natrium iodida (NaI) dan terbentuk endapan timbal iodida (PbI₂) yang berwarna kuning. Untuk lebih jelas reaksinya seperti ini,

Pb(NO₃)_2(aq) + 2NaI _(aq) → PbI_2(s) + 2NaNO_{3 (aq)}

Reaksi pengendapan yang terjadi menghasilkan endapan timbal iodida.

Terbentuknya endapan atau tidak dalam suatu reaksi, itu tergantung kelarutan dari zat terlarut, yaitu jumlah maksimum zat terlarut yang akan larut dalam sejumlah tertentu pelarut pada suhu tertentu. Dalam hal ini zat dapat dibagi, yaitu dapat larut, sedikit larut atau tidak dapat larut. jika suatu zat dapat larut dalam air maka termasuk dapat larut, jika tidak dapat larut dalam air maka termasuk sedikit larut atau tidak dapat larut. Semua senyawa ionik merupakan elektrolit kuat, tetapi daya larutnya tidak sama.

Sedangkan proses-proses pemisahan campuran heterogen antara lain:

1. Sedimentasi adalah suatu proses pengendapan material yang ditranspor oleh media air, angin, es atau gletser di suatu cekungan. Delta yang terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan material-material yang diangkut oleh air sungai, sedangkan bukit pasir (sand dunes) yang terdapat di gurun dan di tepi pantai adalah pengendapan dari material-material yang diangkut oleh angin.
2. Filtrasi atau penyaringan adalah proses yang digunakan untuk memisahkan padatan dari cairan atau gas dengan menggunakan media saring atau filter yang memungkinkan cairan tersebut lewat, dan padatannya tertinggal. Istilah “filtrasi” berlaku baik filter itu mekanis, biologis, atau fisik. Cairan yang melewati filter disebut filtrat. Media saringannya bisa berupa filter permukaan, yang merupakan padatan yang menjebak partikel padat, atau saringan dalam, yang merupakan bahan dasar yang menjebak padatan. Filtrasi biasanya merupakan proses yang tidak sempurna. Beberapa cairan tetap berada di sisi umpan filter atau masih berada di media filter dan beberapa padatan kecil lolos melalui filter.
3. Sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force-nya. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat - cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair - cair yang memiliki massa jenis yang berbeda. Pemisahan menggunakan gaya sentrifugal biasanya digunakan pada pemisahan fasa padat dengan fasa cair yang tercampur. Pemisahan menggunakan gaya sentrifugal dilakukan apabila perbedaan densitas antara kedua fasa tidak terlalu besar, bisa dalam bentuk campuran suspensi, dimana pemisahan dengan gravitasi akan memakan waktu sangat lama. Teknik sentrifugasi ini digunakan untuk mempercepat proses pengendapan. Dalam keperluan lain operasi sentrifugasi juga dapat berfungsi ganda, yaitu sebagai pemisah untuk campuran maupun untuk membantu proses pengeringan bahan.

Case 1 Octave

Penentuan Dew Point Campuran

LPG mengandung campuran uap 10% metana, 20% etana, 70% propane didinginkan pada tekanan tetap 7 atm. Ingin dicari pada suhu berapa (Celsius) pengembunan terjadi dan komposisi embunan yang terbentuk (xi) jika diketahui bahwa tekanan uap murni mengikuti persamaan sebagai berikut:

Petunjuk : kesetimbangan uap-cair mengikuti hukum Roult-Dalton

    xi.Pi^sat = yi.P_T
dengan xi adalah fraksi mol cairan i, Pi^sat adalah tekanan uap murni komponen i, yi adalah fraksi mol uap i, dan P_T adalah tekanan total sistem.

Persamaan yang diketahui:

Pada saat kesetimbangan terjadi maka

    x1+x2+x3=1 dan y1+y2+y3=1

karena yang diamati adalah cairan maka digunakan persamaan:

    f(T)=x1+x2+x3-1

Penyelesaian:

Untuk menentukan nilai T yang bisa memenuhi persamaan f(T) dapat dilakukan proses trial

dengan langkah perhitungan sebagai berikut :

1. Trial T awal.
2. Hitung Pi^sat pada T awal.
3. Hitung nilai komposisi cairan (xi) dengan menggunakan komposisi uap (yi) dan tekanan total P_T.
4. Hitung nilai f(T) dangan menggunakan komposisi cairan (xi).
5. Apakah nilai f(T)=0?
6. Jika tidak maka kembali ke a dengan trial nilai T yang baru.
7. Jika Ya maka perhitungan selesai.

Dari alur hitung tersebut dapat dilihat bahwa untuk menentukan nilai T yang sesuai maka nilai dari persamaan f(T) harus bernilai nol. Untuk melakukan ini pada Octave telah tersedia toolbox berupa fzero untuk mencari nilai nol fungsi f(T) atau fsolve untuk menyelesaikan persamaan f(T).


Algoritma perhitungan:

Code:

Hasil Perhitungan:

PENGOLAHAN KELAPA SAWIT

Pengertian

Kelapa sawit (Elaeis guineensis) adalah tumbuhan industri penting penghasil minyak masak, minyak industri, maupun bahan bakar (biodiesel). Perkebunannya menghasilkan keuntungan besar, sehingga banyak hutan dan perkebunan lama dikonversi menjadi perkebunan kelapa sawit. Indonesia adalah penghasil minyak kelapa sawit kedua dunia setelah malaysia. Di Indonesia penyebarannya di daerah Aceh, Pantai Timur Sumatra, Jawa, sulawesi, dan Kalimantan.

Minyak sawit dapat digunakan untuk begitu beragam peruntukannya karena keunggulan sifat yang dimilikinya, yaitu tahan oksidasi dengan tekanan tinggi, mampu melarutkan bahan kimia yang tidak larut oleh bahan pelarut lainnya, mempunyai daya lapis yang tinggi dan tidak menimbulkan iritasi pada tubuh dalam bidang kosmetik. Bagian yang paling populer untuk diolah dari kelapa sawit adalah buah. Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit mentah yang diolah menjadi bahan baku minyak goreng dan berbagai jenis turunannya. Kelebihan minyak nabati dari sawit adalah harga yang murah, rendah kolesterol, dan memiliki kandungan karoten tinggi. Minyak sawit juga diolah menjadi bahan baku margarin.

Tahapan Pengolahan

Tandan buah segar (TBS) yang dipanen di kebun diangkut ke lokasi pabrik minyak sawit dengan menggunakan truk. Sebelum dimasukkan ke dalam Loading Ramp, tandan buah segar tersebut harus ditimbang terlebih dahulu pada jembatan penimbangan (weighing bridge). Perlu diketahui bahwa kualitas hasil CPO (Crude Palm Oil) yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh kondisi buah (TBS) yang diolah dalam pabrik, sedangkan proses pengolahan dalam pabrik hanya berfungsi menekan kehilangan di dalam pengolahannya, sehingga kualitas hasil tidak semata-mata tergantung dari TBS yang masuk ke dalam pabrik. Secara garis besar diagram alir dari proses pengolahan kelapa sawit dapat dilihat pada gambar 1 dibawah.

Informasi diagram alir tersebut sebagai berikut :

Gambar 1. Diagram alir proses pengolahan kelapa sawit

Perebusan

Tandan buah segar setelah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam lori rebusan yang terbuat dari plat baja berlubang-lubang (cage) dan langsung dimasukkan ke dalam sterilizer, yaitu bejana perebusan yang menggunakan uap air yang bertekanan antara 2.2 sampai 3.0kg/cm2. Proses perebusan ini dimaksudkan untuk mematikan enzim-enzim yang dapat menurunkan kualitas minyak.

Di samping itu, itu juga dimaksudkan agar buah mudah lepas dari tandannya dan memudahkan pemisahan cangkang dan inti dengan keluarnya air dari biji. Proses ini biasanya berlangsung selama 90 menit dengan menggunakan uap air bertekanan. Dengan proses ini dapat dihasilkan kondensat yang mengandung 0.5% minyak ikan pada temperatur tinggi. Kondensat ini kemudian dimasukkan ke dalam fat pit. Tandan buah yang sudah direbus dimasukkan ke dalam thresher dengan menggunakan hoisting crane.

Perontokan Buah Dari Tandan

Pada tahap ini, buah yang masih melekat pada tandannya akan dipisahkan dengan menggunakan prinsip bantingan sehingga buah tersebut terlepas kemudian ditampung dan dibawa oleh fit conveyor ke digester. Tujuannya untuk memisahkan brondolan (fruitlet) dari tangkai tandan. Alat yang digunakan disebut thresher dengan drum berputar (rotary drum thresher). Hasil stripping tidak 100%, artinya masih ada brondolan yang melekat pada tangkai tandan, hal ini yang disebut dengan USB (Unstripped Bunch). Untuk mengatasi hal ini, maka dipakai sistem “Double Threshing”. Sistem ini bekerja dengan cara janjang kosong/EFB (Empty Fruit Bunch) dan USB yang keluar dari Thresher pertama, tidak langsung dibuang, tetapi masuk thresher kedua yang selanjutnya EFB dibawa ke tempat pembakaran (incinerator) dan dimanfaatkan sebagai produk sampingan.

Pengolahan Minyak dari Daging Buah

Brondolan buah (buah lepas) yang dibawa oleh fruit conveyor dimasukkan ke dalam Digester atau peralatan pengaduk. Didalam alat ini dimaksudkan supaya buah terlepas dari biji. Dalam proses pengadukan (digester) ini digunakan uap air yang temperaturnya selalu dijaga agar stabil antara 800 - 900C. Setelah massa buah dari proses pengadukan selesai kemudian dimasukkan ke dalam alat pengepresan (screw press) agar minyak keluar dari biji dan fibre. Untuk proses pengepresan ini perlu tambahan panas sekitar 10% s/d 15% terhadap kapasitas pengepresan. Dari pengepresan tersebut akan diperoleh minyak kasar dan ampas serta biji.

Sebelum minyak kasar tersebut ditampung pada crude oil tank harus dilakukan pemisahan kandungan pasir sand trap yang kemudian dilakukan penyaringan (vibrating screen). Sedangkan ampas dan biji yang masih mengandung minyak (oil sludge) dikirim ke pemisahan ampas dan biji (depericarper).

Dalam proses penyaringan minyak kasar tersebut perlu ditambahkan air panas untuk melancarkan penyaringan minyak tersebut. Minyak kasar (crude oil) kemudian dipompa ke dalam decanter guna memisahkan solid dan liquid. Pada fase cair yang berupa minyak, air dan massa jenis ringan, ditampung pada continuous setting tank, minyak dialirkan ke oil tank dan pada fase berat (sludge) yang terdiri dari padatan terlarut ditampung ke dalam sludge tank yang kemudian dialirkan ke sludge separator untuk memisahkan minyaknya.

Proses Pemurnian Minyak

Minyak dari oil tank kemudian dialirkan ke oil purifier untuk memisahkan kotoran/solid yang mengandung kadar air. Kemudian melalui sarvo balance, maka minyak sawit dipompakan ke tangki timbun (oil storage tank).

Case 1 Matlab Teknik Kimia

Penentuan Dew Point Campuran

LPG mengandung campuran uap 10% metana, 20% etana, 70% propane didinginkan pada tekanan tetap 7 atm. Ingin dicari pada suhu berapa (Celsius) pengembunan terjadi dan komposisi embunan yang terbentuk (xi) jika diketahui bahwa tekanan uap murni mengikuti persamaan sebagai berikut:

Petunjuk : kesetimbangan uap-cair mengikuti hukum Roult-Dalton

    xi.Pi^sat = yi.P_T
dengan xi adalah fraksi mol cairan i, Pi^sat adalah tekanan uap murni komponen i, yi adalah fraksi mol uap i, dan P_T adalah tekanan total sistem.

Persamaan yang diketahui:

Pada saat kesetimbangan terjadi maka

    x1+x2+x3=1 dan y1+y2+y3=1

karena yang diamati adalah cairan maka digunakan persamaan:

    f(T)=x1+x2+x3-1

Penyelesaian:

Untuk menentukan nilai T yang bisa memenuhi persamaan f(T) dapat dilakukan proses trial

dengan langkah perhitungan sebagai berikut :

1. Trial T awal.
2. Hitung Pi^sat pada T awal.
3. Hitung nilai komposisi cairan (xi) dengan menggunakan komposisi uap (yi) dan tekanan total P_T.
4. Hitung nilai f(T) dangan menggunakan komposisi cairan (xi).
5. Apakah nilai f(T)=0?
6. Jika tidak maka kembali ke a dengan trial nilai T yang baru.
7. Jika Ya maka perhitungan selesai.

Dari alur hitung tersebut dapat dilihat bahwa untuk menentukan nilai T yang sesuai maka nilai dari persamaan f(T) harus bernilai nol. Untuk melakukan ini pada Matlab telah tersedia toolbox berupa fzero untuk mencari nilai nol fungsi f(T) atau fsolve untuk menyelesaikan persamaan f(T).


Algoritma perhitungan:

Code:

Hasil Perhitungan: