Lap Ltk Fluidisasi Padat Gas

download Lap Ltk Fluidisasi Padat Gas

of 24

  • date post

    06-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    18
  • download

    0

Embed Size (px)

description

Fluidisasi adalah peristiwa dimana unggun berisi butiran padat berkelakuan seperti fluida karena dialiri fluida

Transcript of Lap Ltk Fluidisasi Padat Gas

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

: Fluidisasi Padat GasPEMBIMBING: Ir. Herawati Budiastuti, Ph.D

Oleh

Kelompok: IVNama

: Fauzy KurniaShaleh131424010

Puteri Aulia Rahmah131424020 Rahma Elyana Ajie 131424024Kelas

: 2A-Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015FLUIDISASI PADAT GAS1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fluidisasi adalah peristiwa dimana unggun berisi butiran padat berkelakuan seperti fluida karena dialiri fluida. Manfaat dari sifat padatan yang terfluidisasi adalah sifatnya yang dapat dialirkan sehingga memungkinkan operasi menggunakan padatan dapat bersifat kontinyu. Selain itu keuntungan lain adalah dengan terangkatnya butiran sampai mengapung ini membuat luas permukaan kontak sangat besar sehingga operasi menjadi sangat efektif.

Peristiwa fluidisasi digunakan dalam industri petrokimia dalam reaktor cracking, katalis padat dalam butiran dapat diregenerasi secara kontinyu dengan mengalirkan katalis dari reaktor ke unit aktivasi katalis. Contoh pemakaian dari reaktor ini adalah pembuatan alkil klorida dari gas klorin dengan olefin dan pembuatan phthalic-anhidride dari oksidasi naphtalena oleh udara. Pemakaian lain tanpa reaksi katalitik antara lain untuk pembakaran kapur, pengambilan tembaga, perak atau emas dari bijinya. Pada pembakaran kapur aliran udara digunakan untuk suplai oksigen untuk pembakaran, sedangkan pada pengambilan logam dari bijinya aliran gas yang digunakan adalah gas pereduksi, sehingga oksida logam tereduksi menjadi logam murni.

Beberapa incenerator menggunakan prinsip fluidisasi, digunakan untuk pembakaran lumpur dari proses mikrobiologi dan juga penyelesaian akhir untuk perlakuan limbah B3. Selain pembakaran juga dihasilkan panas yang dapat digunakan sebagai pengasil steam

1.2. Tujuan Praktikum

Praktikum yang dilakukan dengan tujuan untuk:1) Membuat kurva karakteristik fluidisasi.

2) Menentukan rapat massa butiran padat.

3) Menetukan harga kecepatan ali minimum Umf dari kurva karakteristik dan dari perhitungan.4) Mengetahui pengaruh ukuran partikel dan tinggi unggun terhadap Umf

2. LANDASAN TEORIFluidisasi adalah peristiwa dimana unggun berisi butiran padat berkelakuan seperti fluida karena dialiri oleh fluida. Dalam kata lain fluidisasi merupakan metoda pengontakan butiran-butiran padatan dengan fluida baik cair maupun gas. Metoda ini diharapkan butiran padatan memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Manfaat dari sifat padatan yang terfluidisasi adalah sifatnya yang dapat dialirkan sehingga memungkinkan operasi menggunakan padatan dapat bersifat kontinyu. Selain itu keuntungan lain adalah dengan terangkatnya butiran sampai mengapung ini membuat luas permukaan kontak sangat besar sehingga operasi menjadi sangat efektif.

Ketika fluida atau gas mengalir dengan laju kecil pada kolom berisi unggun padatan, maka tekanan gas akan berkurang sepanjang unggun padatan. Apabila laju aliran gas diperbesar terus, maka besarnya penurunan tekanan gas sepanjang unggun juga akan bertambah, hingga pada suatu saat dimana butiran padatan tersebut terangkat oleh aliran gas maka penurunan tekanan menjadi tetap. Keadaan dimana padatan terangkat sehingga tidak lagi berupa unggun diam disebut terfluidisasi, artinya padatan tersuspensi dalam gas dan pada keadaan ini sifat dari padatan tidak lagi seperti semula tidak berubah seperti fluida, yaitu dapat dialirkan melalui pipa maupun keran. Besarnya kecepatan minimum yang diperlukan untuk membuat padatan unggun diam menjadi terfluidisasi tergantung beberapa faktor seperti besarnya diameter padatan, porositas padatan, rapat massa padatan, dan faktor bentuk dari butiran padat.

fluida

Gambar 1(a):

Gambar 1(b):

Unggun Diam

Unggun terfluidisasiFenomena-fenomena yang dapat terjadi pada prose fluidisasi antara lain:

1) Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap diam.

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

3) Fenomena smooth or homogenously fluidization terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam.

4) Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung gelembung pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

5) Fenomena slugging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat.Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat.

6) Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika dalam ungggun partikel padatan terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertical.

7) Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum. Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor:

1) laju alir fluida dan jenis fluida

2) ukuran partikel dan bentuk partikel

3) jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

4) porositas unggun

5) distribusi aliran

6) distribusi bentuk ukuran fluida

7) diameter kolom

8) tinggi unggunKeuntungan proses fluidisasi, antara lain:

1) Sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran zat padat secara kontinu dan memudahkan pengontrolan,

2) Kecepatan pencampuran yang tinggi membuat reaktor selalu berada dalam kondisi isotermal sehingga memudahkan pengendaliannya,

3) Sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan pemindahan jumlah panas yang besar dalam reaktor,

4) Perpindahan panas dan kecepatan perpindahan massa antara partikel cukup tinggi,

5) Perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang baik memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan kecil.

Sebaliknya, kerugian proses fluidisasi antara lain:

1) Selama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan sehingga karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu,

2) Butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya sejumlah tertentu padatan,

3) Adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin,

4) Terjadinya gelombang dan penorakan di dalam unggun sering kali tidak dapat dihindari sehingga kontak antara fluida dan partikel tidak seragam. Jika hal ini terjadi pada reaktor, konversi reaksi akan kecil.Pada operasi fluidisasi :

(1.1)

Untuk keadaan khusus :

Nre < 20 ;

Umf= .............(1.2) Nre > 1000 ;

Umf= (1/2...................(1.3)

Dimana :

Dp= Diameter padatan (mm)

p= Rapat massa padatan (kg/m3)

f= Rapat massa gas (kg/m3)

Umf= Kecepatan gas minimum (m/dt)

G= grafitasi (m/dt2)

= Viskositas gas (Ndt/m2)

Karakteristik Unggun terfluidakan

Log (P

A

D B

logUmf

log U0

Gambar 2: Grafik antara log ((P) terhadap log (U0) pada peristiwa fluidisasi.U0 = Kecepatan superfisial rata-rata fluida

(P= Perbedaan antara tekanan fluida yang akan masuk unggun dan tekanan fluida yang akan keluar unggun.Fluida dialirkan kedalam kolom dengan kecepatan atas dasar kolom kosong, U0. Yang berarti kecepatan rata-rata fluida dalam kolom kosong dengan luas penampang sama dengan penampang unggun pada laju alir volume yang sama dengan laju alir fluida dalam unggun.

Sehingga, U0= Q/A

Dimana Q : Laju alir volume (m3/s)

A: Luas penampang kolom kosong (m2)

Apabila Uo dinaikkan maka p mula-mula akan naik secara linear hingga titik A (lihat gambar 2) dengan menaikkan Uo lebih lanjut p mendadak turun dan akhirnya konstan. Timbulnya puncak di A pada grafik disebabkan karena gaya dorong fluida tidak saja digunakan untuk mengangkat unggun tetapi juga untuk mengatasi gaya penyusutan butiran yang diakibatkan oleh himpitan butiran kasar satu denganyang lainnya. Jika unggun tercerai satu sama lain p akan turun di titik B. Dengan peningkatan kecepatan fluida, tinggi unggun juga meningkat, tetapi kehilangan tekanan akan konstan. Dari kenyataan ini menunjukkan bahwa geomeri intern unggun berubah tetutama mengenai porositas unggun (), yaitu fraksi ruang kosong dalam unggun.Apabila kecepatan Uo diturunkan maka tinggi unggun akan menurun juga secara linear mulai titik D menuju O. Peristiwa ini disebabkan karena saat unggun menurun partikel-partikel akan meletakkan dirinya secara perlahan-lahan satu di atas lainnya tanpa pemadatan. Sehingga bila dari keadaan ini dimulai kembali suatu fluidisasi, maka grafik O-A-B-C akan melalui titik-titik O-D-B-C. Hal ini disebabkan karena tidak diperlukan lagi gaya dorong untuk mengatasi himpitan antar butiran yang terjadi karena pemadatan.Kondisi fluidisasi seperti di atas adalah kondisi fluidisasi ideal. Fluidisasi demikian disebut fluidisasi homogen yang mensyaratkan :

Butiran partikel terdistribusi secara merata dalam unggun sehingga porositas unggun merata di setiap tempat

Kerapatan partikel dan kerapatan fluida hamp