-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
1/16
Hilda's DiaryThisblogtellsusthatapostcanchangetheworlda
wordisalifestoryLove,friendship,andgriefisapartoflife
Search...
[email protected]
Lencana FacebookHildaNiedlich
BuatLencanaAnda
About MeHildaRosalinaLihatprofillengkapku
LABELSCERITAINSPIRASI(1)K3(1)KaBijak(1)KIMIAANALITIKINSTRUMEN(KAI)(1)KIMIAFISIKA(1)LIRIKLAGU(2)Pengukurankomposisikimia(1)SATUANOPERASI(1)
My Blog List
Pages
Selasa, 05 Maret 2013
FluidisasiDiposkanolehHildaRosalinadi07.32
I.PENGERTIANFLUIDISASI Fluidisasiadalah
metodapengontakanbutiranbutiranpadat denganfluida baik cairmaupun
gas.Dengan metoda
inidiharapkanbutiranbutiranpadatmemilikisifatsepertifluidadenganviskositas
tinggi. Sebagai ilustrasi, tinjau suatu kolom berisi
sejumlahpartikel padat berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini
kemudiandialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup
rendah,butiranpadatakantetapdiam,karenagashanyamengalirdaribawahkeatas.
Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap
diam,karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel
tanpamenyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan
yangdemikiandisebutunggundiamataufixedbed.KeadaanfluidisasiunggundiamtersebutditunjukkanpadaGambar1a.
Gambar1SkemaunggundiamdanunggunterfluidakanKalaulajualirkemudiandinaikkan,akansampaipadasuatukeadaandimana
unggun padatan akan tersuspensi di dalam aliran gas yangmelaluinya.
Pada keadaan ini masingmasing butiran akan terpisahkansatu sama
lain sehingga dapat bergerak dengan lebih mudah. Padakondisi
butiranyangdapat bergerak ini, sifat unggun akanmenyerupaisuatu
cairan dengan viskositas tinggi, misalnya adanya kecenderunganuntuk
mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan sebagainya. Sifatunggun
terfluidisasi ini dapat dilihat pada Gambar 1b. Dalam
duniaindustri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti
transportasiserbuk padatan (conveyor untuk solid), pencampuran
padatan halus,
BLOG ARCHIVE2013(4)
Maret(2)Fluidisasi
Fluidisasi
Februari(1)
Januari(1)
2012(25)
Lorem IpsumSelamatDatangdiHilda'sWorld:)
DiberdayakanolehBlogger.
Translate
SelectLanguage
Poweredby Translate
Entri Populer
SPEKTROFOTOMETERSERAPANATOM1.PengertianSejarahsingkattentangserapanatompertamakalidiamatiolehFrounhofer,yangpadasaatitumenelaahgari...LAPORANPRAKTIKUMFOTOMETERNYALAI.TUJUANPERCOBAANSetelahmelakukanpercobaanini,mahasiswadiharapkandapat:1.Menggunakanalatspektrofotometernya...LAPORANPRAKTIKUMTITIKLELEHDANTITIKNYAL(PENENTUANTITIKLELEHDANTITIKNYALASUATUZATI.TUJUANSetelahmelakukanpercobaaninimahasiswadiharapkanMenetapkanbesarnyatitikle...FluidisasiI.PENGERTIANFLUIDISASIFluidisasiadalahmetodapengontakanbutiranbutiranpadatdenganfluidabaikcairmaupungas...LABELATAUSIMBOLBAHAYA
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
2/16
MyLife^^MyJob
perpindahan panas (seperti pendinginan untuk bijih alumina
panas),pelapisanplasticpadapermukaanlogam,prosesdryingdan
sizingpadapembakaran, proses pertumbuhan partikel dan kondensai
bahan yangdapatmengalami sublimasi, adsorpsi (untuk pengeringan
udara denganadsorben),danmasihbanyakaplikasilain.
Gambar2SifatCairandalamUnggunterfluidisasi
II.FENOMENAFENOMENAFLUIDISASIFenomenafenomenayangdapatterjadipadaprosefluidisasiantaralain:
Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang
dari lajuminimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada
kondisi
inipartikelpadatantetapdiam.KondisiiniditunjukkanpadaGambar1a.
Fenomenaminimum or incipient fluidizationyang terjadi ketika
laju
alirfluidamencapailajualirminimumyangdibutuhkanuntukprosesfluidisasi.Pada
kondisi ini partikelpartikel padat mulai terekspansi. Kondisi
iniditunjukkanpadaGambar1b.
Fenomenasmoothorhomogenouslyfluidizationterjadiketikakecepatandandistribusialiranfluidamerata,densitasdandistribusipartikeldalamunggunsamaatauhomogensehinggaekspansipadasetiappartikelpadatanseragam.
Fenomenabubblingfluidizationyangterjadiketikagelembunggelembungpadaunggunterbentukakibatdensitasdandistribusipartikeltidakhomogen.KondisiiniditunjukkanpadaGambar4.
Gambar4Fenomenabubblingfluidization
5. Fenomena slugging fluidization yang terjadiketika
gelembunggelembung besar yang mencapai lebar dari diameterkolom
terbentuk pada partikelpartikel padat. Pada kondisi ini
terjadipenorakan sehingga partikelpartikel padat seperti terangkat.
Kondisi iniditunjukkanpadaGambar5.
Gambar5Fenomenasluggingfluidization
6. Fenomenachanelling fluidizationyang terjadi ketika dalam
ungggunpartikel padatan terbentuk saluransaluran seperti tabung
vertikal.Kondisi ini ditunjukkan padaGambar6.
Gambar6Fenomenachanellingfluidization Fenomena disperse
fluidization yang terjadi saat kecepatan alir
fluidamelampauikecepatanmaksimumaliranfluida.Padafenomenainisebagian
Labelatausimbolbahayabahanbahankimiasertacarapenangansecaraumumdapat
diberikansebagaiberikut:1.Explosive(be...
PENGHANCURANDANPENGAYAKANPENGHANCURANDANPENGAYAKANI.
TUJUANMemisahkanpartikelpartikelberdasarkanukuranfraksifraksiyangdiingink...FluidisasiI.PENGERTIANFLUIDISASIFluidisasiadalahmetodapengontakanbutiranbutiranpadatdenganfluidabaikcairmaupungas...
PENGHANCURANDANPENGAYAKANPENGHANCURANDANPENGAYAKANI.
TUJUANMemisahkanpartikelpartikelberdasarkanukuranfraksifraksiyangdiingink...AplikasidanPengukurankomposisikimiaAplikasiPengukuranKomposisiKimiapadaIndustriI.PengertianSecaraUmumMetodedanInstrumenPengukuranKomposisi...
Sahabat2ku^^:*
Followers
JointhissitewithGoogleFriendConnect
Members(9)
Alreadyamember?Signin
[email protected]
Templateby:
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
3/16
partikelakanterbawaaliranfluidadanekspansimencapainilaimaksimum.KondisiiniditunjukkanpadaGambar7.
Gambar7FenomenadispersefluidizationFenomenafenomena fluidisasi
tersebut sangat dipengaruhi
olehfaktorfaktor:1.lajualirfluidadanjenisfluida2.ukuranpartikeldanbentukpartikel3.jenisdandensitaspartikelsertafaktorinterlokantarpartikel4.porositasunggun5.distribusialiran,6.distribusibentukukuranfluida7.diameterkolom8.tinggiunggun.
Faktorfaktordiatasmerupakanvariabelvariabeldalamprosesfluidisasiyang
akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut.
Padapraktikum fluidisasi ini fluida yang digunakan adalah udara
tekan.Butiran padat yang akan difluidisasikan juga dapat bervariasi
sepertibutiranbatubara,batubata,pasir,dansebagainya.Ukuranpartikeljugadivariasikan
dengan melakukan pengayakan dengan mesh tertentu.Densitas partikel
dapat juga divariasikan dengan menyampur
partikel,baikyangberbedaukuranmaupunberbedajenis.Selainituvariasijugadapatdilakukanpadatinggiunggun.Dalampraktikuminiakanteramatifenomenafenomenafluidisasi.Selamafluidisasiberlangsungjugadapatdiamati
kecepatan minimum fluidisasi secara visual. Dari
hasilpengukurantekanandanlajualirfluidadibuatpulaKurvaKarakteristikFluidisasi.
Karakteristik unggun terfluidakan digambarkan pada
kurvakarakteristik fluidisasi yangmerupakan plot antara log U dan
log P.Persamaan yang digunakan adalah Persamaan Ergun dan
PersamaanWenYu.
III. EVALUASI PARAMETERPARAMETER DALAMPERISTIWAFLUIDISASI
DensitasPartikelPenentuandensitaspartikeluntukzatpadatyangtidakmenyerap
air atau zat cair lain bisa dilakukan dengan memakai
piknometer.Sedangkan untuk partikel berpori, cara di atas akan
menimbulkankesalahan yang cukup besar karena air atau cairan
akanmemasukiporiporididalampartikel,sehinggayangdiukurbukanlagidensitaspartikel
(berikut poriporinya) seperti yang diperlukan di
dalampersamaanpersamaan yang ditulis di muka, tetapi densitas
bahanpadatnya (tidak termasuk poripori di dalamnya). Untuk
partikelpartikel yang demikian, ada cara lain yang biasa digunakan,
yaitudenganmemakaimetodayangditurunkanErgun.
BentukPartikelDidalam persamaanpersamaan yang telah
diturunkan
sebelumnya partikelpartikel padatnya dianggap sebagai
butiranbutiran yang berbentuk bola dengan diameter ratarata dp.
Untukpartikelpartikel yangmempunyai bentuk lain, harus
diadakansuatukoreksi yangmenyatakan bentuk sebenarnya partikel yang
ditinjau.Faktorkoreksiinidisebutsebagaifaktorbentukatauderajatkebolaansuatupartikelyangdidefinisikansebagai:
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
4/16
Derajat kebolaan (s) bisa dipakai langsung dalam
persamaanpersamaan terdahuludenganmengganti dpmenjadi s.dp,
sehinggapersamaanErgundapatditulismenjadi:
dimanas=1untukpartikelberbentukbolas
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
5/16
.........(3)
atau, .........(4)
Persamaan(4)inikemudianditurunkanlagiolehKonzengdengan
mengamsusikan bahwa unggun zat padat tersebut adalahekivalen dengan
satu kumpulan saluransaluran lurus yang paralelyang mempunyai luas
permukaan dalam total dan volume totalmasingmasing sama dengan luas
permukaan luar partikel danvolume ruang kosongnya. Harga konstanta
k yang
diperolehbeberapapenelitisedikitberbeda,seperttimisalnya:Konzeng(1927)k=150Carman(1937)k=180USBureaunofMines(1951)k=200Untuk
aliren turbulen, persamaan (4) tidak bisa dipergunakan
lagi,sehingga Ergun (1952) kemudian menurunkan rumus lain
dimanakeholangan tekanan digambarkan sebagai gabungan dari
ViscousLossesdanKineticEnergyLosses.
.........(5)ViscousLossesKineticEnergyLosses
Dimana:k1=150
k2=1,75
Padakeadaanekstrim,yaitu:a.Aliranlaminer(Re=20),sehinggatermIIbisadiabaikanb.Aliranturbulen(Re=1000),sehinggatermIbisadiabaikan
HilangTekanDalamUnggunTerfluidisasikan(FluidizedBed)UntukunggunterfluidisasikanpersamaanyangmenggambarkanP/LdanUyangbiasanyadigunakanadalahpersamaanErgun,yaitu:
....(6)Dimana f adalah porositas unggun pada keadaan
terfluidisasikan.Padakeadaan
inidimanapartikelpartikelzatpadatseolaholah terapung di dalam
fluida, akan terjadi
kesetimbanganantaraberatpartikeldengangayaapungdarifluidadisekelilingnya.Gayaberatolehfluidayangnaik=beratpartikelgayaapungAtau:
[kehilangantekananpadaunggun][Luaspenampang]=[volumeunggun][densitaszatpadatdensitasfluida]
[P][A]=[A.t][1f][pp]g/gc.....(7)
=][1f][pp]g/gc.....(8)
V.KECEPATANMINIMUMFLUIDISASIYangdimaksudkecepatanminimumfluidisasi(Umf),adalah
kecepatansuperficialfluidaminimumdimanafluidamulaiterjadi.HargaUmbisadiperolehdenganmengkombinasikanpersamaan(6)denganpersamaan(8)
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
6/16
VI.KARAKTERISTIKUNGGUNTERFLUIDISASIKANKarakterunggunterfluidisasikanbiasanyadinyatakandalambentuk
grafikantarapenurunantekanan(P)dankecepatansuperfisialfluida(U).Untukkeadaanyangideal,kurvahubunganiniberbentuksepertidalamgambar8
Gambar8.KurvaKarakteristikFluidisasiIdealKeterangan:
GarisAB:menunjukkankehilangantekananpadadaerahunggundiamGarisBC:menunjukkankeadaandimanaungguntelahterfluidakanGarisDE:menunjukkankehilangantekananpadadaerahunggundiampadawaktukitamenurunkankecepatanairfluida.Hargapenurunantekananuntukkecepatanaliranfluidatertentu,sedikitlebihrendahdaripadahargapenurunantekananpadasaatawaloperasi.Penyimpangandarikeadaanideal:
InterlockKarakteristikfluidisasisepertidigambarkanpadakurvafluidisasiideal
hanya terjadi pada kondisi yang betulbetul ideal
dimanabutiranzatpadatdenganmudahsalingmelepaskanpadasaatterjadikesetimbangan
antara gaya seret dengan berat partikel. Padakenyataannya, keadaan
di atas tidak selamanya bisa terjadi karenaadanya kecenderungan
partikelpartikel untuk salingmengunci satudengan lainnya
(interlock), sehingga akan terjadi kenaikan hilangtekan (P) sesaat
sebelum fluidisasi terjadi.Fenomena interlock
inidapatdilihatpadaGambar9,terjadipadaawalfluidisasisaatterjadiperubahankondisidariungguntetapmenjadiunggunterfluidakan.
Fluidisasiheterogen(aggregativefluidization)
Jenispenyimpanganyanglainadalahkalaupadasaatfluidisasipartikelpartikel
padat tidak terpisahpisah secara sempurna tetapiberkelompok
membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti inidisebut sebagai
fluidisasi heterogen atau aggregative fluidization.Tiga jenis
fluidisasi heterogen yang biasa terjadi adalah
karenatimbulnya:a.penggelembungan(bubbling)b.penorakan(slugging)c.saluransaluranfluidayangterpisahkan(chanelling)
Gambar 9Kurvakarakteristikfluidisasitidak ideal
karenaterjadiinterlock
Gambar10.Tigajenisfluidisasiheterogen
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
7/16
a.BubblingDimanasaatfluidisasiterjadidikolomfluidisasi,padapermukaanunggunpadatterjadiledakan
ledakankecil(gelembunggelembungpecahpadapermukaanunggunpadat)SluggingPadasaatfluidisasiterjadididalamkolomfluidisasi,padapermukaanpartikelunggunpadatterjadiledakanledakankecilmenyerupaipayung,tetapiletaknyatidakberaturan(berpindahtempat)
ChannelingPadasaatfluidisasiterjadidalamkolomfluidisasi,padapermukaanunggunpadatterjadiledakanledakankecilmenyerupaipayung,teatpiletaknyatetap.
VII.KEUNTUNGANDANKERUGIANFLUIDISASIKeuntunganfluidizedbed
1. Kebocoran seperti pada aliaran cairan dan
partikelpartikelmemberikankontrolsecarakontinyu.
2. Kecepatan pencampuran solid mendekati kondisi
isothermal,tekanan melalui reaktor dimana operasi dapat
dikontroldenganmudah.
3. Sirkulasi solid oleh fluidized bed membuatnya mungkin
untuktransportasidenganjumlahyangsangatbanyak.
Kerugianfluidizedbed1.Sulitmenggambarkanalirangasdengandeviasibesardarisumber
aliran dan dengan passing dari solute dan
gelembunggelembungmenyebabkantidakefisiennyasistemkontak.Halinimenjadiseriusbilakonversitinggidanreaktanreaktandibutuhkan.
2.Kecepatanpenguapansoliddalamuniformnya.Waktutinggalsolidini
memberikan konversi lebih efektif dengan kata lain
untukmengerjakansolidsecarabatch.Pencampuraninimenolongkarenamemberikanproduksolidseragamuntukreaksireaksikatalitik.
3.Erosipipadantempatabrasipartikel.4. Untuk pengoperasian luas
katalitik pada tempat operasi yang
berpengaruhterhadapkecepatanreaksi.
VIII.PENGGUNAANPROSESFLUIDISASIDALAMINDUSTRI1.OperasiSecaraFisik(PhysicalOperation),seperti:
a. Transportasi: Sifat fluidisasi pada fluidized bed
jugamerupakansifatyangsamadengancairandansifatinisangatefektifdigunakanuntukalattransportasidaribubukpadatan.
b. Heat Exchanger (HE): Fluidized bed dapat digunakan
untukHEoperasifisikdankimiakareanakemampuannyauntukmempercepatperpindahan
panas dan menjaga suhu menjadi konstan denganditunjukkan sebagian
kecil dari bermacam penggunaan dalamlingkupini.
c.
Adsorpsi:Prosesadsorpsimultistagesfluidchartuntukpemisahandanpemurniankembalikomponengas.
2.OperasiSecaraKimiaContoh:Reaksigasdengankatalispadatdanreaksipadatdengangas.
IX.APLIKASIFLUIDISASIDALAMINDUSTRIGasifikasi:batubaraTransportasi
Fluidisasidapatterfluidisasikansamaseperticairan,sifatinidigunakan
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
8/16
untuktransportasipadatberupaserbuk.Pencampuranbubukhalus(denganukuranpartikelberlainan)HEPelapisanbahanpeledakpadapermukaanlogamDryingdansizeing
X.INDUSTRIYANGMENGGUNAKANMETODAFLUIDISASIBeberapaIndustryyangmenggunakanmetodafluidisasiadalah:
ProsesdesulfurisasibatubaraProsesdesulfurisasibatubaraTondongkurah,SulawesiSelatan
telah
dilakukan dengan menggunakan larutan hidrogen peroksida
yangdiencerkan dalam asam sulfat berkonsentrasi 0,1 N.
Percobaandesulfurisasi tersebut dilakukan denganmenggunakan
peralatan
kolomfluidisasiyangmempunyaiukuranpanjang80cmdengandiameter3,5cm.Kolom
dihubungkan dengan sebuah pompa sirkulasi
yangmampumemberikansuplailarutandenganjumlahaliranyangdiatursebesar100ccpermenit.Hasilpercobaanmenunjukkanbahwaprosesselama2jamdenganmempergunakankolomtersebutmampumengurangi13,9persenjumlah
sulfur yang terdapat di dalam batubara Tondongkurah
yangberukuran(14+20)mesh.Perpanjanganwaktusirkulasilarutanhidrogenperoksida
dari 2 jam menjadi 6 jam mampu meningkatkan
jumlahpengurangansulfurmenjadisebesar42,3persen.Hasilpercobaanlainnyamenunjukkan
bahwa perkecilan ukuran partikel batubara dari
(14+20)meshmenjadi(20+48)meshmampumeningkatkanangkatersebut.Padapercobaandesulfurisasidenganukuranbatubara(20+48)meshselama2jam,
jumlah pengurangan sulfur adalah 19,6 persen. Demikian pula,apabila
waktu sirkulasi dinaikkan menjadi 6 jam pengurangan
sulfurmeningkatmenjadi48,9persen.
PembuatanGasSintetisDariBatubaraDenganTeknologiGasifikasiUnggunTerfluidisasi
PercobaangasifikasidilakukanterhadapcontohbatubaraIndonesiadengan
menggunakan reactor gasifikasi sistem unggun
terfluidisasidigunakanbatubaraukuranhalus
(48+65mesh).Gaspereaksimasukmelalui plat distributor untuk
mengangkat batubara dan pasir
silicasebagaiunggunmaterialdalamzonareaksisehinggaunggunterfluidisasidanterjadiprosespencampuranyangsempurnaantaragaspereaksidanbatubara.
Pada kondisi fluidisasi suhu dalam reactor lebih meratadibanding
dengan reaktor sistem unggun tetap. Suhu reaktor sistem
unggun fluidisasi adalah 900oC. Gas hasil gasifikasi yang
disebut gassintetis (syngas) dilakukan pemurnian dengan alat
cyclone, condenserdan scrubber. Sesudah syngas dimurnikan kemudian
dianalisakomposisinyadenganmenggunakangaschromatography(GC).
I.PENGERTIANFLUIDISASI Fluidisasiadalah
metodapengontakanbutiranbutiranpadat denganfluida baik cairmaupun
gas.Dengan metoda
inidiharapkanbutiranbutiranpadatmemilikisifatsepertifluidadenganviskositas
tinggi. Sebagai ilustrasi, tinjau suatu kolom berisi
sejumlahpartikel padat berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini
kemudiandialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup
rendah,butiranpadatakantetapdiam,karenagashanyamengalirdaribawahke
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
9/16
atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap
diam,karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel
tanpamenyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan
yangdemikiandisebutunggundiamataufixedbed.KeadaanfluidisasiunggundiamtersebutditunjukkanpadaGambar1a.
Gambar1SkemaunggundiamdanunggunterfluidakanKalaulajualirkemudiandinaikkan,akansampaipadasuatukeadaandimana
unggun padatan akan tersuspensi di dalam aliran gas yangmelaluinya.
Pada keadaan ini masingmasing butiran akan terpisahkansatu sama
lain sehingga dapat bergerak dengan lebih mudah. Padakondisi
butiranyangdapat bergerak ini, sifat unggun akanmenyerupaisuatu
cairan dengan viskositas tinggi, misalnya adanya kecenderunganuntuk
mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan sebagainya. Sifatunggun
terfluidisasi ini dapat dilihat pada Gambar 1b. Dalam
duniaindustri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti
transportasiserbuk padatan (conveyor untuk solid), pencampuran
padatan halus,perpindahan panas (seperti pendinginan untuk bijih
alumina panas),pelapisanplasticpadapermukaanlogam,prosesdryingdan
sizingpadapembakaran, proses pertumbuhan partikel dan kondensai
bahan yangdapatmengalami sublimasi, adsorpsi (untuk pengeringan
udara denganadsorben),danmasihbanyakaplikasilain.
Gambar2SifatCairandalamUnggunterfluidisasi
II.FENOMENAFENOMENAFLUIDISASIFenomenafenomenayangdapatterjadipadaprosefluidisasiantaralain:
Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang
dari lajuminimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada
kondisi
inipartikelpadatantetapdiam.KondisiiniditunjukkanpadaGambar1a.
Fenomenaminimum or incipient fluidizationyang terjadi ketika
laju
alirfluidamencapailajualirminimumyangdibutuhkanuntukprosesfluidisasi.Pada
kondisi ini partikelpartikel padat mulai terekspansi. Kondisi
iniditunjukkanpadaGambar1b.
Fenomenasmoothorhomogenouslyfluidizationterjadiketikakecepatandandistribusialiranfluidamerata,densitasdandistribusipartikeldalamunggunsamaatauhomogensehinggaekspansipadasetiappartikelpadatanseragam.
Fenomenabubblingfluidizationyangterjadiketikagelembunggelembungpadaunggunterbentukakibatdensitasdandistribusipartikeltidakhomogen.KondisiiniditunjukkanpadaGambar4.
Gambar4Fenomenabubblingfluidization
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
10/16
Fenomenasluggingfluidizationyang
terjadiketikagelembunggelembungbesar yang mencapai lebar dari
diameter kolom terbentuk pada partikelpartikelpadat.Padakondisi ini
terjadipenorakansehinggapartikelpartikelpadatsepertiterangkat.KondisiiniditunjukkanpadaGambar5.
Gambar5Fenomenasluggingfluidization
6. Fenomenachanelling fluidizationyang terjadi ketika dalam
ungggunpartikel padatan terbentuk saluransaluran seperti tabung
vertikal.Kondisi ini ditunjukkan padaGambar6.
Gambar6Fenomenachanellingfluidization Fenomena disperse
fluidization yang terjadi saat kecepatan alir
fluidamelampauikecepatanmaksimumaliranfluida.Padafenomenainisebagianpartikelakanterbawaaliranfluidadanekspansimencapainilaimaksimum.KondisiiniditunjukkanpadaGambar7.
Gambar7FenomenadispersefluidizationFenomenafenomena fluidisasi
tersebut sangat dipengaruhi
olehfaktorfaktor:1.lajualirfluidadanjenisfluida2.ukuranpartikeldanbentukpartikel3.jenisdandensitaspartikelsertafaktorinterlokantarpartikel4.porositasunggun5.distribusialiran,6.distribusibentukukuranfluida7.diameterkolom8.tinggiunggun.
Faktorfaktordiatasmerupakanvariabelvariabeldalamprosesfluidisasiyang
akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut.
Padapraktikum fluidisasi ini fluida yang digunakan adalah udara
tekan.Butiran padat yang akan difluidisasikan juga dapat bervariasi
sepertibutiranbatubara,batubata,pasir,dansebagainya.Ukuranpartikeljugadivariasikan
dengan melakukan pengayakan dengan mesh tertentu.Densitas partikel
dapat juga divariasikan dengan menyampur
partikel,baikyangberbedaukuranmaupunberbedajenis.Selainituvariasijugadapatdilakukanpadatinggiunggun.Dalampraktikuminiakanteramatifenomenafenomenafluidisasi.Selamafluidisasiberlangsungjugadapatdiamati
kecepatan minimum fluidisasi secara visual. Dari
hasilpengukurantekanandanlajualirfluidadibuatpulaKurvaKarakteristikFluidisasi.
Karakteristik unggun terfluidakan digambarkan pada
kurvakarakteristik fluidisasi yangmerupakan plot antara log U dan
log P.Persamaan yang digunakan adalah Persamaan Ergun dan
PersamaanWenYu.
III. EVALUASI PARAMETERPARAMETER DALAM
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
11/16
PERISTIWAFLUIDISASIDensitasPartikel
Penentuandensitaspartikeluntukzatpadatyangtidakmenyerapair atau
zat cair lain bisa dilakukan dengan memakai piknometer.Sedangkan
untuk partikel berpori, cara di atas akan menimbulkankesalahan yang
cukup besar karena air atau cairan
akanmemasukiporiporididalampartikel,sehinggayangdiukurbukanlagidensitaspartikel
(berikut poriporinya) seperti yang diperlukan di
dalampersamaanpersamaan yang ditulis di muka, tetapi densitas
bahanpadatnya (tidak termasuk poripori di dalamnya). Untuk
partikelpartikel yang demikian, ada cara lain yang biasa digunakan,
yaitudenganmemakaimetodayangditurunkanErgun.
BentukPartikelDidalam persamaanpersamaan yang telah
diturunkan
sebelumnya partikelpartikel padatnya dianggap sebagai
butiranbutiran yang berbentuk bola dengan diameter ratarata dp.
Untukpartikelpartikel yangmempunyai bentuk lain, harus
diadakansuatukoreksi yangmenyatakan bentuk sebenarnya partikel yang
ditinjau.Faktorkoreksiinidisebutsebagaifaktorbentukatauderajatkebolaansuatupartikelyangdidefinisikansebagai:
Derajatkebolaan (s) bisa dipakai langsung dalam
persamaanpersamaanterdahuludenganmengganti dpmenjadi s.dp,
sehinggapersamaanErgundapatditulismenjadi:
dimanas=1untukpartikelberbentukbolas
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
12/16
HilangTekanDalamUnggunDiamKorelasikorelasi matematik yang
menggambarkan hubungan antarakehilangan tekanan dengan laju alir
fluida di dalam suatu sistem unggundiperoleh melalui metodemetode
yang bersifat semi empiris
denganmenggunakanbilanganbilanganyangtakberdimensi.UntukaliranlaminerdimanakehilanganenergiterutamadisebabkanolehViscousLoses,Blakememberikanhubungansebagaiberikut:
.........(1)Dimana:P=Kehilangantekananpersatuanpanjangatautinggiukurangc=Faktorkonversi=Viskositasfluida
=Porositas unggunyangdidefinisikan
sebagaiperbandinganvolumeruangkosongdidalamunggundenganvolumeunggunnyaU=Kecepatanalirsuperfisialfluidas=LuaspermukaanspesifikpartikelLuaspermukaanspesifikpartikel(luaspermukaanpersatuanvolumeunggun),dihitungberdasarkankorelasiberikut:
.........(2)Sehinggapersamaan(1)menjadi:
.........(3)
atau, .........(4)
Persamaan(4)inikemudianditurunkanlagiolehKonzengdengan
mengamsusikan bahwa unggun zat padat tersebut adalahekivalen dengan
satu kumpulan saluransaluran lurus yang paralelyang mempunyai luas
permukaan dalam total dan volume totalmasingmasing sama dengan luas
permukaan luar partikel danvolume ruang kosongnya. Harga konstanta
k yang
diperolehbeberapapenelitisedikitberbeda,seperttimisalnya:Konzeng(1927)k=150Carman(1937)k=180USBureaunofMines(1951)k=200Untuk
aliren turbulen, persamaan (4) tidak bisa dipergunakan
lagi,sehingga Ergun (1952) kemudian menurunkan rumus lain
dimanakeholangan tekanan digambarkan sebagai gabungan dari
ViscousLossesdanKineticEnergyLosses.
.........(5)ViscousLossesKineticEnergyLosses
Dimana:k1=150
k2=1,75
Padakeadaanekstrim,yaitu:a.Aliranlaminer(Re=20),sehinggatermIIbisadiabaikanb.Aliranturbulen(Re=1000),sehinggatermIbisadiabaikan
HilangTekanDalamUnggunTerfluidisasikan(FluidizedBed)UntukunggunterfluidisasikanpersamaanyangmenggambarkanP/LdanUyangbiasanyadigunakanadalahpersamaanErgun,yaitu:
....(6)Dimana f adalah porositas unggun pada keadaan
terfluidisasikan.Padakeadaan
inidimanapartikelpartikelzatpadat
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
13/16
seolaholah terapung di dalam fluida, akan terjadi
kesetimbanganantaraberatpartikeldengangayaapungdarifluidadisekelilingnya.Gayaberatolehfluidayangnaik=beratpartikelgayaapungAtau:
[kehilangantekananpadaunggun][Luaspenampang]=[volumeunggun][densitaszatpadatdensitasfluida]
[P][A]=[A.t][1f][pp]g/gc.....(7)
=][1f][pp]g/gc.....(8)
V.KECEPATANMINIMUMFLUIDISASIYangdimaksudkecepatanminimumfluidisasi(Umf),adalah
kecepatansuperficialfluidaminimumdimanafluidamulaiterjadi.HargaUmbisadiperolehdenganmengkombinasikanpersamaan(6)denganpersamaan(8)
VI.KARAKTERISTIKUNGGUNTERFLUIDISASIKANKarakterunggunterfluidisasikanbiasanyadinyatakandalambentuk
grafikantarapenurunantekanan(P)dankecepatansuperfisialfluida(U).Untukkeadaanyangideal,kurvahubunganiniberbentuksepertidalamgambar8
Gambar8.KurvaKarakteristikFluidisasiIdealKeterangan:
GarisAB:menunjukkankehilangantekananpadadaerahunggundiamGarisBC:menunjukkankeadaandimanaungguntelahterfluidakanGarisDE:menunjukkankehilangantekananpadadaerahunggundiampadawaktukitamenurunkankecepatanairfluida.Hargapenurunantekananuntukkecepatanaliranfluidatertentu,sedikitlebihrendahdaripadahargapenurunantekananpadasaatawaloperasi.Penyimpangandarikeadaanideal:
InterlockKarakteristikfluidisasisepertidigambarkanpadakurvafluidisasiideal
hanya terjadi pada kondisi yang betulbetul ideal
dimanabutiranzatpadatdenganmudahsalingmelepaskanpadasaatterjadikesetimbangan
antara gaya seret dengan berat partikel. Padakenyataannya, keadaan
di atas tidak selamanya bisa terjadi karenaadanya kecenderungan
partikelpartikel untuk salingmengunci satudengan lainnya
(interlock), sehingga akan terjadi kenaikan hilangtekan (P) sesaat
sebelum fluidisasi terjadi.Fenomena interlock
inidapatdilihatpadaGambar9,terjadipadaawalfluidisasisaatterjadiperubahankondisidariungguntetapmenjadiunggunterfluidakan.
Fluidisasiheterogen(aggregativefluidization)
Jenispenyimpanganyanglainadalahkalaupadasaatfluidisasipartikelpartikel
padat tidak terpisahpisah secara sempurna tetapi
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
14/16
berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti
inidisebut sebagai fluidisasi heterogen atau aggregative
fluidization.Tiga jenis fluidisasi heterogen yang biasa terjadi
adalah
karenatimbulnya:a.penggelembungan(bubbling)b.penorakan(slugging)c.saluransaluranfluidayangterpisahkan(chanelling)
Gambar 9Kurvakarakteristikfluidisasitidak ideal
karenaterjadiinterlock
Gambar10.Tigajenisfluidisasiheterogen
a.BubblingDimanasaatfluidisasiterjadidikolomfluidisasi,padapermukaanunggunpadatterjadiledakanledakankecil(gelembunggelembungpecahpadapermukaanunggunpadat)
SluggingPadasaatfluidisasiterjadididalamkolomfluidisasi,padapermukaanpartikelunggunpadatterjadiledakanledakankecilmenyerupaipayung,tetapiletaknyatidakberaturan(berpindahtempat)
ChannelingPadasaatfluidisasiterjadidalamkolomfluidisasi,padapermukaanunggunpadatterjadiledakanledakankecilmenyerupaipayung,teatpiletaknyatetap.
VII.KEUNTUNGANDANKERUGIANFLUIDISASIKeuntunganfluidizedbed
1. Kebocoran seperti pada aliaran cairan dan
partikelpartikelmemberikankontrolsecarakontinyu.
2. Kecepatan pencampuran solid mendekati kondisi
isothermal,tekanan melalui reaktor dimana operasi dapat
dikontroldenganmudah.
3. Sirkulasi solid oleh fluidized bed membuatnya mungkin
untuktransportasidenganjumlahyangsangatbanyak.
Kerugianfluidizedbed1.Sulitmenggambarkanalirangasdengandeviasibesardarisumber
aliran dan dengan passing dari solute dan
gelembunggelembungmenyebabkantidakefisiennyasistemkontak.Halinimenjadiseriusbilakonversitinggidanreaktanreaktandibutuhkan.
2.Kecepatanpenguapansoliddalamuniformnya.Waktutinggalsolidini
memberikan konversi lebih efektif dengan kata lain
untukmengerjakansolidsecarabatch.Pencampuraninimenolongkarenamemberikanproduksolidseragamuntukreaksireaksikatalitik.
3.Erosipipadantempatabrasipartikel.4. Untuk pengoperasian luas
katalitik pada tempat operasi yang
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
15/16
berpengaruhterhadapkecepatanreaksi.
VIII.PENGGUNAANPROSESFLUIDISASIDALAMINDUSTRI1.OperasiSecaraFisik(PhysicalOperation),seperti:
a. Transportasi: Sifat fluidisasi pada fluidized bed
jugamerupakansifatyangsamadengancairandansifatinisangatefektifdigunakanuntukalattransportasidaribubukpadatan.
b. Heat Exchanger (HE): Fluidized bed dapat digunakan
untukHEoperasifisikdankimiakareanakemampuannyauntukmempercepatperpindahan
panas dan menjaga suhu menjadi konstan denganditunjukkan sebagian
kecil dari bermacam penggunaan dalamlingkupini.
c.
Adsorpsi:Prosesadsorpsimultistagesfluidchartuntukpemisahandanpemurniankembalikomponengas.
2.OperasiSecaraKimiaContoh:Reaksigasdengankatalispadatdanreaksipadatdengangas.
IX.APLIKASIFLUIDISASIDALAMINDUSTRIGasifikasi:batubaraTransportasi
Fluidisasidapatterfluidisasikansamaseperticairan,sifatinidigunakanuntuktransportasipadatberupaserbuk.
Pencampuranbubukhalus(denganukuranpartikelberlainan)HEPelapisanbahanpeledakpadapermukaanlogamDryingdansizeing
X.INDUSTRIYANGMENGGUNAKANMETODAFLUIDISASIBeberapaIndustryyangmenggunakanmetodafluidisasiadalah:
ProsesdesulfurisasibatubaraProsesdesulfurisasibatubaraTondongkurah,SulawesiSelatan
telah
dilakukan dengan menggunakan larutan hidrogen peroksida
yangdiencerkan dalam asam sulfat berkonsentrasi 0,1 N.
Percobaandesulfurisasi tersebut dilakukan denganmenggunakan
peralatan
kolomfluidisasiyangmempunyaiukuranpanjang80cmdengandiameter3,5cm.Kolom
dihubungkan dengan sebuah pompa sirkulasi
yangmampumemberikansuplailarutandenganjumlahaliranyangdiatursebesar100ccpermenit.Hasilpercobaanmenunjukkanbahwaprosesselama2jamdenganmempergunakankolomtersebutmampumengurangi13,9persenjumlah
sulfur yang terdapat di dalam batubara Tondongkurah
yangberukuran(14+20)mesh.Perpanjanganwaktusirkulasilarutanhidrogenperoksida
dari 2 jam menjadi 6 jam mampu meningkatkan
jumlahpengurangansulfurmenjadisebesar42,3persen.Hasilpercobaanlainnyamenunjukkan
bahwa perkecilan ukuran partikel batubara dari
(14+20)meshmenjadi(20+48)meshmampumeningkatkanangkatersebut.Padapercobaandesulfurisasidenganukuranbatubara(20+48)meshselama2jam,
jumlah pengurangan sulfur adalah 19,6 persen. Demikian pula,apabila
waktu sirkulasi dinaikkan menjadi 6 jam pengurangan
sulfurmeningkatmenjadi48,9persen.
PembuatanGasSintetisDariBatubaraDenganTeknologiGasifikasiUnggunTerfluidisasi
PercobaangasifikasidilakukanterhadapcontohbatubaraIndonesiadengan
menggunakan reactor gasifikasi sistem unggun
terfluidisasidigunakanbatubaraukuranhalus
(48+65mesh).Gaspereaksimasukmelalui plat distributor untuk
mengangkat batubara dan pasir
silicasebagaiunggunmaterialdalamzonareaksisehinggaunggunterfluidisasidanterjadiprosespencampuranyangsempurnaantaragaspereaksidan
-
8/6/2015 Hilda'sDiary:Fluidisasi
http://hildarosalina.blogspot.com/2013/03/fluidisasi.html
16/16
AThousandYearsChristinaPerriSongLyrics
Hilda'sDiary.DesignbySkinCornerSponsoredbyStylistBackgrounds
PostingLebihBaru PostingLama
batubara. Pada kondisi fluidisasi suhu dalam reactor lebih
meratadibanding dengan reaktor sistem unggun tetap. Suhu reaktor
sistem
unggun fluidisasi adalah 900oC. Gas hasil gasifikasi yang
disebut gassintetis (syngas) dilakukan pemurnian dengan alat
cyclone, condenserdan scrubber. Sesudah syngas dimurnikan kemudian
dianalisakomposisinyadenganmenggunakangaschromatography(GC).
0 komentar:
Poskan Komentar
MasukkankomentarAnda...
Berikomentarsebagai: GoogleAccount
Publikasikan Pratinjau
Beranda
Subscribeto:PoskanKomentar(Atom)
freecounters