1. pemberian gula pada cairan teh tawar, lambat laun cairan teh menjadi manis2. setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium

udara)3. penyerapan oksigen oleh sel yang melakukan respirasi seluler

4. Pengambilan air dan garam mineral oleh tumbuhan dari dalam tanah

5. Perendaman kentang dengan air garam, menyebabkan kentang menjadi lebih asin.

6. Perendaman tebu kedalam air gula, membuat tebu jauh lebih manis.

1. Contoh kimia (klasik, Fick, atau Fickian) difusi natrium klorida dalam airPada dasarnya, dua jenis difusi dibedakan:Tracer difusi, yang merupakan pencampuran spontan molekul terjadi karena tidak adanya konsentrasi (atau kimia potensial) gradien. Jenis difusi dapat diikuti dengan menggunakan pelacak isotop, maka nama itu. Difusi pelacak biasanya diasumsikan identik dengan diri-difusi (dengan asumsi tidak ada efek isotopik signifikan). difusi ini dapat berlangsung dalam keseimbangan.difusi kimia terjadi pada kehadiran konsentrasi (atau kimia potensial) gradien dan hasil dalam transportasi bersih massa. Ini adalah proses dijelaskan oleh persamaan difusi. difusi ini selalu merupakan proses non-ekuilibrium, meningkatkan entropi sistem, dan sistem membawa lebih dekat dengan keseimbangan.Koefisien difusi ini untuk kedua jenis difusi umumnya berbeda karena difusi koefisien difusi kimia adalah biner dan itu mencakup dampak akibat hubungan gerakan dari spesies menyebarkan berbeda. sistem Non-kesetimbangan.

Diffusion In Solids (Difusi Dalam Padatan)BY DAMARDP – OCTOBER 15, 2011POSTED IN: ARTIKEL SAINS

Difusi memainkan peran kunci dalam banyak proses yang beragam seperti mencampurkan gas dan cairan, perembesan atom atau molekul melalui membran, penguapan cairan, pengeringan kayu, doping wafer silikon untuk membuat perangkat semikonduktor, dan transportasi neutron termal di reactor nuklir. Tingkat reaksi kimia yang penting, dibatasi oleh seberapa cepat difusi dapat membawa sebuah reaktan secara bersamaan atau mengantar mereka ke tempat terjadinya reaksi pada enzim. Atau katalis yang lainnya.

1.1  DIFUSI

Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalahuap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida.

Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan difusi, yaitu:

Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak

kecepatan difusi semakin tinggi.

Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.

Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.

Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.

Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka,

semakin cepat pula kecepatan difusinya

 

1.2 MACAM-MACAM DIFUSI

Proses difusi yang kita ketahui terbagi ke dalam 3 jenis yaitu difusi pada material cair, difusi pada material padat, dan difusi pada material gas.1.2.1    Difusi cair

Dikatakan difusi cair jika terjadi perpindahan molekul cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita merendam kedelai dalam air saat pembuatan tempe. Selama perendaman akan terjadi difusi air dari lingkungan luar (yang kadar airnya tinggi) ke dalam kedelai (yang kadar airnya rendah).

1.2.2    Difusi padat

Dikatakan difusi padat jika terjadi perpindahan molekul padatan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu ketika kita melakukan perendaman buah dengan larutan gula dalam pembuatan manisan buah. Selama perendaman selain terjadi difusi air dari lingkungan luar ke dalam buah juga terjadi difusi molekul gula (molekul padatan) ke dalam buah dan ini berarti difusi padatan juga terjadi dalam pembuatan manisan buah ini. Selama ini batasan antara kapan terjadinya difusi air dengan difusi padatan masih belum jelas karena prosesnya sering terjadi bersamaan dan susah untuk dibedakan.

1.2.3    Difusi gas

Dikatakan difusi gas jika terjadi perpindahan molekul gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contohnya yaitu difusi O2 pada pengemas plastik. Ketika kita menggunakan pengemas plastik untuk membungkus suatu bahan, maka selama penyimpanan akan terjadi difusi oksigen dan uap air dari lingkungan luar ke dalam plastik pengemas. Jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas bervariasi tergantung permeabilitas dari plastik pengemas tersebut. Semakin banyak jumlah oksigen dan uap air yang dapat masuk ke dalam plastik pengemas berarti  kualitas plastik pengemasnya semakin buruk. Disini, difusi oksigen merupakan difusi gas dan difusi uap air merupakan difusi cair.

Difusi dalam material padat merupakan subjek yang akan dibahas. Sejak lama, reaksi dalam keadaan padat telah diterapkan. Seperti pada pengerasan permukaan baja yang menurut ilmu pengetahuan kita sekarang melibatkan difusi atom karbon dalam kisi kristal besi.

Tipe - Tipe Tanki Penyimpanan 06.09   Chemistry of My Life   No comments

Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook 

Tanki penyimpanan ataustorage tank menjadi bagian yang penting dalam suatu proses industri

kimia karena tanki penyimpanan tidak hanya menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan

bahan baku tetapi juga menjaga kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat

menjaga produk atau bahan baku dari kontaminan ( kontaminan tersebut dapat menurunkan

kualitas dari produk atau bahan baku ) . Pada uumunya produk atau bahan baku yang terdapat

pada industri kimia berupa liquidatau gas, namun tidak tertutup kemungkinan juga dalam bentuk

padatan (solid).

Storage tank atau tanki penyimpanan dapat memiliki bermacam – macam bentuk dan tipe,

masing – masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaan masing – masing .

Secara umum tanki penyimpanan dapat di bagi menjadi dua bila diklasifikasikan berdasarkan

tekanannya ( tekanan internal ) yaitu [1,2] :

1. Tanki Atmosferik (Atmospheric Tank) 

2. Tanki Bertekanan (Pressure Tank)

TANGKI ATMOSFERIK

Terdapat beberapa jenis dari tanki timbun tekanan rendah ini yaitu :

Fixed cone Roof tank , digunakan ujntuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida

dengan tekanan uap rendah atau amat rendah ( mendekati atmosferik ) atau dengan kata lain

fluida yang tidak mudah menguap namun pada literatur lainnya menyatakan bahwafixed

roof ( cone atau dome ) dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk ( crude oil,

gasoline , benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang bersifat korosif ,

mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m^3, diameter dapat mencapai

300 ft ( 91.4 m ) dan tinggi 64 ft (19.5 m ). 

Fixed Cone Roof with Internal Floating Roff  

Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html

Tanki umbrella, kegunaanya sama dengan fixed cone roof bedanya adalah bentuk tutupnya

yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak tanki.

Tanki tutup cembung tetap ( fixed dome roof ) , bentuk tutupnya cembung ,ekonomis bila

digunakan dengan volume > 2000 m^3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m^3

( dengan D < 65 m ) , kegunaanya sama dengan fix cone roof tank.

   

Self Supporting Dome Roof

Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html

Tanki Horizontal, tanki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan

rendah ( low volatility ) , air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki

dapat mencapai 12 feet ( 3.6 m ) dengan panjang mencapai 60 feet ( 18.3 m ).

 

Tanki Tipe plain Hemispheroid, digunakan untuk menimbun fluida ( minyak ) dngan tekanan

uap ( RVP ) sedikit dibawah 5 psi.

 

Tanki tipe Noded Hemispheroid, untuk menyimpan fluida ( light naptha pentane ) dengan

tekanan uap tidak lebih dari 5 psi.

Tanki Plain Spheroid , tanki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel

Tanki Tipe Noded Spheroid

Baik Fixed cone dan dome roof dapat memiliki internal floating roof, biasanya dengan

penggunaan floating roof ditujukan untuk penyimpanan bahan – bahan yang mudah terbakar

atau mudah menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini adalah : 

1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi 

2. Dapat mengurangi resiko kebakaran

PREASSURE TANK

Dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang

disimpan adalah produk – produk minyak bumi.

Tanki peluru ( bullet tank ) , tanki ini sebenarnya lebih sebagai pressure vessel berbentuk

horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG,

LPG , Propane, Butane , H2, ammonia dengan tekanan diatas 15 psig.

Tanki bola ( spherical tank ) , pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gas – gas

yang dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain – lain bahkan dapat menyimpan gas cair tersebut

hingga mencapai tekanan 75 psi, volume tanki dapat mencapai 50000 barrel , untuk

penyimpanan LNG dengan suhu -190 ( cryogenic ) tanki dibuat berdinding double dimana

diantara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam , tekanan

penyimpanan diatas 15 psig.

Dome Roof tank , untuk menyimpan bahan – bahan yang mudah terbakar, meledak , dan

mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan tekanan rendah 0.5 – 15 psig.

Terdapat juga tanki penyimpanan khusus yang digunakan untuk menyimpan liquid ( H2, N2, O2,

Ar, CO2 ) pada temperature yang sangat rendah ( cryogenic ) , dimana untuk jenis tanki ini

diperlukan isolasi ( seperti pada spherical tank ) dan dioperasikan pada tekanan rendah.

Sekilas Tentang Boiler dan Jenis - jenisnyaBOILER

1. Pengertian Boiler 

Menurut UNEP (2006), Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air

sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian

digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah

untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumnya

akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang

mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan

sangat baik.

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air

umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai

kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan

mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik

pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau

dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan

untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang

diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada

sistem.

Air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air

umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2)

Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant

proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk

memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang.

2. Tipe - tipe Boiler

Boiler terdiri dari bermacam-macam tipe yaitu :

1. Fire Tube Boiler 

Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa – pipa dan air umpan boiler adadidalam shell

untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boiler biasanya digunakanuntuk kapasitas steam yang

relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampaisedang. Sebagai pedoman, fire tube boiler

kompetitif untuk kecepatan steamsampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm. Fire

tube boiler dapatmenggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat

dalamoperasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksisebagai

“paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.

 Gambar 1. Fire Tube Boiler

2. Water Tube Boiler

Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa – pipa masuk ke dalam drum. Air

yang tersikulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam

drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus

boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan

kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube

boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk

water tube boiler yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.

Karakteristik water tube boiler sebagai berikut :

Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi

pembakaran

Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air

Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

 Gambar 2. Water Tube Boiler 

3. Paket Boiler

Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke

pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk

dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire

tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi. Ciri-ciri dari packaged

boilers adalah:

Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan

yang lebih cepat.

Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas

konvektif yang baik.

Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik.

Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.

Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.

Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass/lintasannya yaitu berapa kali gas

pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah

itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah

unit tiga pass/lintasan dengan dua set fire-tube/pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang

boiler.

Gambar 3. Jenis Paket Boiler 3 Pass, bahan bakar Minyak

4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (FBC)

Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan

memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistem pembakaran yang konvensional dan

memberikan banyak keuntungan antara lain rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap

bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan

seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, barang

tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler

fluidized bed memiliki kisaran kapasitas yang luas yaitu antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100

T/jam.

Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel

padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada

kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu

keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara sehingga bed tersebut disebut

“terfluidisasikan”. Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan

gelembung, turbulensi yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang

rapat. Bed partikel padat menampilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida yang

disebut “bed gelembung fluida (bubbling fluidized bed)”. Jika partikel pasir dalam keadaan

terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara, dan batubara diinjeksikan secara

terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed mencapai suhu yang

seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung pada suhu sekitar 840C hingga

950°C. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan

permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari. Suhu pembakaran yang lebih rendah

tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan panas sebagai akibat pencampuran cepat

dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif dari bed melalui perpindahan panas pada

pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai diantara kecepatan fluidisasi minimum dan

kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin operasi bed yang stabil dan menghindari

terbawanya partikel dalam jalur gas.

5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC)

Boiler Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed

Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah

dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistem seperti telah dipasang digabungkan dengan

water tube boiler/ boiler pipa air konvensional. Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 – 10 mm

tergantung pada tingkatan batubara dan jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara

atmosfir yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan,

setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa

air pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian

super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal

udara sebelum dibuang ke atmosfir.

6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler

Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara

Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas

dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk

mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan

peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan

satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong menggerakan turbin gas pembangkit

tenaga. Sistem PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau

pembangkit tenaga dengan siklus gabungan (combined cycle). Operasi combined cycle (turbin

gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)

Dalam sistem sirkulasi, parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang dari bed.

Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-

comer dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. Tidak terdapat pipa

pembangkit steam yang terletak dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih steam

berlangsung di bagian konveksi, dinding air, pada keluaran pengangkat/ riser. Boiler CFBC pada

umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan

lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler

CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih

besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2

yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk

pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

Gambar 4. CFBC Boiler

7. Stoker Fired Boilers

Stokers diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis

grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chaingate atau traveling-gate stoker.

Spreader stokers : memanfaatkan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran

grate. Batubara diumpankan secara kontinyu ke tungku diatas bed pembakaran

batubara. Batubara yang halus dibakar dalam suspensi; partikel yang lebih besar akan

jatuh ke grate, dimana batubara ini akan dibakar dalam bed batubara yang tipis dan

pembakaran cepat. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik terhadap

fluktuasi beban, dikarenakan penyalaan hampir terjadi secara cepat bila laju pembakaran

meningkat. Karena hal ini, spreader stoker lebih disukai dibanding jenis stoker lainnya

dalam berbagai penerapan di industri.

 Gambar 5. Spreader Stoker Boiler

Chain-grate atau traveling-grate stoker : Batubara diumpankan ke ujung grate baja

yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum

jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila

menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih

serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu.

Hopper umpan batubara memanjang di sepanjang seluruh ujung umpan batubara pada

tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengendalikan kecepatan batubara

yang diumpankan ke tungku dengan mengendalikan ketebalan bed bahan bakar. Ukuran

batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna

pada waktu mencapai ujung grate.

 

 

Gambar 6. Traveling Grate Boiler 

9. Pulverized Fuel Boiler

Kebanyakan boiler stasiun pembangkit tenaga yang berbahan bakar batubara menggunakan

batubara halus, dan banyak boiler pipa air di industri yang lebih besar juga menggunakan

batubara yang halus. Teknologi ini berkembang dengan baik dan diseluruh dunia terdapat ribuan

unit dan lebih dari 90 persen kapasitas pembakaran batubara merupakan jenis ini. 

Untuk batubara jenis bituminous, batubara digiling sampai menjadi bubuk halus, yang berukuran

+300 micrometer (μm) kurang dari 2 persen dan yang berukuran dibawah 75 microns sebesar

70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa bubuk yang terlalu halus akan memboroskan energi

penggilingan. Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang

pembakaran dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar.

Batubara bubuk dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler

melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan.

Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700 °C, tergantung pada kualitas batubara.

Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil

untuk pembakaran yang sempurna. Sistem ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan

membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan,

penggunaan suhu udara pemanas awal yang tinggi dll. Salah satu sistem yang paling populer

untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial dengan menggunakan empat

buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api pada pusat tungku.

Gambar 7. Pembakaran tangensial untuk bahan bakar halus 

 10. Boiler Limbah Panas

Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi, boiler limbah panas dapat

dipasang secara ekonomis. Jika kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan

menggunakan gas buang panas, dapat digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan

bakar. Jika steam tidak langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk memproduksi

daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan

kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.

 Gambar 8. Skema sederhana Boiler Limbah Panas

11. Pemanas Fluida Termis

Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam berbagai penerapan untuk

pemanasan proses tidak langsung. Dengan menggunakan fluida petroleum sebagai media

perpindahan panas, pemanas tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistem pembakaran

terdiri dari sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis. Pemanas fluida termis modern

berbahan bakar minyak terdiri dari sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang

dengan sistem jet tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa panas, dipanaskan

dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna. Disini fluida memindahkn panas

untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida

termis pada ujung pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara

pneumatis, berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api yang tinggi atau rendah

tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistem. 

Keuntungan pemanas tersebut adalah:

Operasi sistem tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam.

Operasi sistem tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 0C dibandingkan

kebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2 dalam sistem steam yang sejenis.

Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.

Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan oleh

blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.

Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada penerapan spesifik dan

dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran efisiensi

panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan dibandingkan dengan hampir

kebanyakan boiler. Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gas buang

akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.

Gambar 9. Konfigurasi Pemanas Fluida Termis

BEJANA TEKAN / PRESSURE VESSEL (PV).Pada kesempatan kali ini, saya ingin mencoba sharing perihal Bejana Tekan atau Pressure Vessel, baik dari definisinya, klasifikasinya, dan kegunaan dari bejana tekan itu sendiri.

Adapun definisi dari bejana tekan merupakan wadah tertutup yang dirancang untuk menampung cairan atau gas pada temperatur yang berbeda dari temperatur  lingkungan. Bejana tekan digunakan untuk bermacam-macam  aplikasi di berbagai sektor industri seperti industri kimia (petrochemical plant), energi (power plant),  minyak dan gas (oil & gas), nuklir, makanan, bahkan sampai pada peralatan rumah tangga seperti boiler pemanas air atau pressure cooker.

Klasifikasi bejana tekan dibedakan atas:

1. Fungsi

Storage  PV. =  Drum Heat Exchanger Cooker Reactor Saparator Absorber Stripper Converter  

Destilator2. Posisi

Horizontal Vertical Elevated/Tilt3. Material

Metalic Non Metalic : Semen, fiber glass

Berikut contoh gambar bejana tekan:

Komponen dari Bejana tekan, diantaranya:

1. Common PV/Drum

Shell Head : Flat, conical, hemispherical, dan ellipsoidal. Nozzle Manhole Reinforce pad  Saddle Lifting Lug

2. Heat Exchanger, terdiri dari : tube sheet dan tube.3. Tall Pressure Vessel : destillation column,  reaktor, dan stripper.

Pressure Vessel ManufacturingBasic design -> Detail design -> Procurement -> Fabrication -> Instalation -> Testing

1. Basic design

    Pada tahapan ini diperlukan data sheet berupa: lokasi pemanfaatan, jenis bejana tekan  yang akan dibuat, kapasitas, ukuran, kondisi operasi, bahan material, dan data lain yang sekiranya dibutuhkan. Kemudian masuk pada tahapan pembuatan gambar teknik.

2. Detail design

    Menggunakan data sheet yang tersedia, kemudian dilakukan engineering calculation dengan mengacu pada "Welding procedure specification ASME section VII Div 1 or 2". 

Shell Thickness Calculation

 Circumferential Stress (Longitudinal Joints).         When the thickness does not exceed one-half of the inside radius, or P does not 

         exceed 0.385SE, the following formulas shall apply:

 

Longitudinal Stress (Circumferential Joints). 

       When the thickness does not exceed one-half of the inside radius, or P does not exceed 1.25SE, the following formulas shall apply:

Spherical Shells.          When the thickness of the shell of a wholly spherical vessel does not exceed

0.356R,   or P does not exceed 0.665SE, the following formulasshall apply:

3. Procurement 

    Bill of material -> purchasing material -> incoming material (mill certificate and or 

    testing

4. Fabrication

    Ref. Detail Design      ->  Shop drawing

    Quality control plan        - Welder qualification

                                        - Welding procedure qualification

                                        - Inspection and testing procedure

5. Installation

    Installation procedure -> installation PV

SEPARATOR DAN MACAM MACAM SEPARATORJumat, 15 April 2011

2.1.   Definisi Separator

   Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida sumur

menjadi air dan gas (tiga fasa) atau cairan dan gas (dua fasa), dimana pemisahannya dapat

dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

a. Prinsip penurunan tekanan.

b. Gravity setlink

c. Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran

d. Pemecahan atau tumbukan fluida

Untuk mendapaktkan effisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :

1. Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk

dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar.

2. Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip

gravity setlink.

3. Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip

gravity settlink.

4. Mist extraktor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut).

5. Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over

pressure.

Didalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat juga

separator uji yang berfungsi untuk melakukan pengujian (test) produksi suatu

sumur dan dariseparator uji ini laju produksi sumur (Qo,Qw,danQg) bias didapat dimana Qo 

dan Qwdiperoleh dari barel meter sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan orifice flow meter 

(orifice plate ) atau dari alat pencatat aliran gas lainnya.

Disamping itu ditinjau dari tekanan kerjanyapun separator dapat dibagi tiga, yaitu

separator tekanan tinggi (750 – 1500 psi), tekanan sedang (230 – 700 psi), tekanan rendah

(10 – 225).

2.2.   Jenis Separator

Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk,

posisinya dan fungsinya.

2.2.1. Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya.

 a.   Separator tegak/vertikal.

Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR rendah dan/atau kadar padatan tinggi, separator ini sudah dibersihkan serta mempunyal kapasitas cairan dan gas yang besar.

          b. Separator datar /horisontal

Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu single tube horizontal seprator dan double tube horizontal separator. Karena bentuknya yang panjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan.

           c. Separator bulat /spherical.

Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Terdapat dua tipe separator bulat yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk pemisahan tiga fasa.

2.2.2. Berdasarkan fasa hasil pemisahanya jenis separator dibagi dua, yaitu:

a. Separator dua fasa, memisahkan fluida dormasi menjadi cairan dan gas, gas keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah.

b. Separator tiga fasa, memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air  dari bawah.

2.2.3.   Kelebihan dan kekurangan dari masing-masing separator :

a. Separator Vertikal

     kelebihannya :

Pengontrolan level cairan tidak terlalu rumit

Dapat menanggung pasir dalam jumlah yang besar

Mudah dibersihkan

Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan kembali dari  cairan

Mempunyai surge cairan yang besar

Kekurangannya :

Lebih mahal

Bagian-bagiannya lebih sukar dikapalkan (pengiriman)

Membutuhkan diameter yang lebih besar untuk kapasitas gas tertentu

b. Separator Horizontal

Kelebihannya :

Lebih murah dari separator vertical

Lebih mudah pengiriman bagian-bagiannya

Baik untuk minyak berbuih (foaming)

Lebih ekonomis dan efisien untuk mengolah volume gas yang lebih besar

Lebih luas untuk setting bila terdapat dua fasa cair

Kekurangannya :

Pengontrolan level cairan lebih rumit daripada separator vertical

Sukar dalam membersihkan Lumpur, pasir, paraffin

Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas tertentu      

c. Separator Bulat

Kelebihannya :

Termurah dari kedua tipe diatas

Lebih mudah mengeringkan dan membersihkannya dari pada separator vertical, lebih kompak dari yang lain

    Kekurangannya :

Pengontrolan cairan rumit

Mempunyai ruang pemisah dan kapasitas surge yang lebihk kecil  

2.2.4. Jenis separator berdasarkan fungsinya.

Berdasarkan fungsinya atau jenis penggunaannya, separator dapat dibedakan atas:

gas scrubber, knock-out flash-chamber, expansion vessal, chemical electric dan filter.

a. Gas scrubber.

Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompresor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut.

b. Knock-out

          Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knock-out (FWK0) yang

digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knock-out

(TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125

psi )

c. Flash chamber.

Alat ini digunakan pada tahap ianjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari

separator. Flash chamber ini digunakan sebagai separator, tingkat kedua dan dirancang

untuk bekerja pada tekanan rendah ( > 125 psi )

d. Expansion vessel.

Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang terbentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100 -1300 psi.

e. Chemical electric.

Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dari cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prisip anoda katoda) dan umumnya untuk memudahkan pemisahan.

2.2.5. Oil Skimmer.

Merupakan peralatan pemisah yang direncanakan untuk menyaring tetes-tetes minyak dalam air yang akan dibuang sebagai hasil proses pemisahan sebelumnya untuk mencegah turbulensi aliran, air yang mengandung tetes minyak dimasukkan melalui pembagi aliran yang berisi batu bara / batu arang tipis-tipis, sedangkan proses pemisahan berdasarkan sistem gravity setling.

Kapasitas oil skimmer tergantung pada beberapa faktor terutama pada densitas minyak air

yang dapat ditentukan berdasarkan hukum intermediate yang berhubungan dengan

kecepatan setling dari partikel.

2.2.6. Gas Dehydrator.

Gas dehydrator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan partikel air yang terkandung didalam gas. Peralatan ini merupakan bagian akhir dari pemisahan gas hidrokarbon terutama pada lapangan gas alam.

Ada dua cara pemisahan air dari gas, yaitu dengan

a. Solid desiccant, misainya calsium chloride

b. Liquid desiccant, misainya glycol.

2.2.6.1. Calsium chloride gas dehydrator.

Komponen peralatan ini merupakan kombinasi dari separator tiga tingkat, yaitu gas - liquid absorbtion tower dan solid bad desiccant unit. Pemisahan partikei air dari gas dilakukan dengan cara mengkontakkan aliran gas dengan calsium chloride didalam chemical bad section.

2.2.6.2. Glycol dehydrator.

Liquid desiccant yang sering digunakan adalah trienthylene glycol. Peneyerapan partikel air terjadi karena adanya kontak antara glycol dengan gas yang mengandung air pada tray didalam absorber (kontaktor) proses regenerasi

glycol yang mengandung air dilakukan dengan cara pemanasan sehingga air terbebaskan dari glycol.

2.3. Flash Separator

Flash Separator test adalah separator kecil dilaboratorium yang fungsinya sama dengan separator yang ada dilapangan. Disini akan terjadi pemisahan antara gas, minyak, dan air. Pemisahan ini penting agar secara baik dapat diketahui jumlah serta sifat – sifat gas maupun minyak pada periode tertentu.

Dari analisa ini bisa didapat sifat – sifat maupun maupun komposisi gas dan minyak baik diseparator ataupun di tanki pengumpul. Tekanan dan Temperatur dari alat ini bisa diatur sehingga dimungkinkan untuk mendapatkan kondisi tertentu (P dan T separator) agar memperoleh minyak yang optimum di tanki pengumpul.

Ditinjau dari jenis fluida yang akan di analisa ada 2 macam analisa Flash Separator yaitu :

- Single stage separator yaitu terdiri dari satu separator dan satu tanki pengumpul.

- Multi stage separator yaitu terdiri dari lebih dari satu separator dan satu tanki pengumpul.

2.4. Percobaan di Laboratorium

2.4.1.   Peralatan Kerja

            Untuk keperluan analisa single stage separator dipergunakan peralatan sebagai berikut :

1. Flash Separator Test yang di lengkapi :

- Gauge penunjuk tekanan

- Tabung gelas tempat gas dan minyak dipisahkan dan dilengkapi dengan katup bagian atas dan bawah.

- Bak pemanas berisi air yang dilengkapi dengan temperatur kontrol untuk memanaskan bagian luar tabung gelas dengan cara dialiri pada temperatur tertentu.

- Katup (valve) pengatur tekanan, untuk mengatur tekanan didalam tabung gelas.

- Botol tanki pengumpul, untuk menampung minyak dari separator ke atmosfeer.

- Skala pmbacaan ketinggian minyak dalam tabung gelas.

- Thermometer untuk mengetahui temperatur separator dilapangan.

2. Brooksmeter, untuk menampung dan mengetahui volume gas yang terbebaskan dari minyak.

3. Hydrometer atau densitometer, untuk mengukur density minyak ditanki pengumpul.

4. Balon gelas, untuk mengukur berat gas maupun udara.

5. Alat penimbang berat.

6. Pompa air raksa.

2.4.2.   Prosedur Kerja

            Proses di mulai dari tekanan yang lebih tinggi.

1. Panaskan bak pemanas pada flash separator dengan temperatur yang diinginkan. Alirkan untuk memanaskan tabung gelas.

2. Tutup katup atas dan bawah dari tabung gelas.

3. Tutup katup pengatur tekanan pada flash separator test.

4. Hubungkan botol minyak reservoir dengan pompa air raksa, tekan 5000 psig.

5. Hubungkan bagian atas botol minyak reservoir dengan katup atas tabung gelas flash separator test.

6. Buka secara perlahan katup atas botol minyak reservoir (sample). Jaga tekanan dalam botol tetap 5000 psig dengan mendorong pompa.

7. Buka katup atas tabung gelas pada separator. Masukkan minyak sebanyak 5 – 10 cc. Jaga tekanan dalam botol minyak reservoir agar tetap 5000 psig dengan mendorong pompa. Selama memasukkan minyak kedalam tabung gelas, terjadi proses flash didalamnya. Gas yang terbentuk akan menekan gauge sampai tekanan berada diatas tekanan yang diinginkan. Tutup kembali katup atas tabung gelas.

8. Atur tekanan dalam tabung gelas sesuai yang diinginkan dengan memutar katup pengatur tekanan.

9. Baca ketinggian minyak didalam tabung gelas.

10. Baca pembacaan pompa pada 5000 psig sebagai initial pump reading.

11. Hubungkan brooksmeter dengan katup pengatur tekanan. Buka katup pada brooksmeter.

12. Buka katup atas tabung gelas, masukkan minyak kedalamnya sekitar 30 cc. Jaga tekanan dalam botol tetap 5000 psig dengan mendorong pompa. Gas yang terbebaskan akan mengalir kedalam brooksmeter melalui katup pengatur tekanan. Tutup katup pada brooksmeter.

13. Baca volume gas pada brooksmeter, baca ketinggian minyak dalam tabung gelas dan baca pembacaan pompa pada 5000 psig sebagai final pump reading.

14. Ukur gravity gas dengan balon gas (caranya seperti pada defferential vaporization). Masukkan gas kedalam topler gelas untuk dianalisa komposisinya.

15. Timbang botol tangki pengumpul sebagai berat kosong dan hubungkan dengan katup bawah tabung gelas. Hubungkan tangki pengumpul dengan brooksmeter yang telah kosong. Buka katup brooksmeter.

16. Buka katup bawah tabung gelas, minyak dalam tabung akan turun dan hentikan bila telah mencapai ketinggian awal. Tutup kembali katup bawah tabung gelas. Terjadi proses flash dalam tangki pengumpul, gas terbebaskan akan mengalir kedalam brooksmeter. Tutup katup brooksmeter.

17. Baca volume gas dalam brooksmeter, ukur gravity gas, ukur berat botol tangki pengumpul plus minyak dan ukur density minyak dengan hydrometer atau densitometer.

18. Untuk tekanan berikutnya atur tekanan dalam tabung ketekanan yang diinginkan dengan memutar katup pengatur tekanan.  Selanjutnya lakukan pekerjaan dari point 9 hingga point 17.