Operasi Teknik Kimia C3 Kelas XI 1 22 [PDF]

Citation preview

OPERASI TEKNIK KIMIA (C3) KELAS XI



Fitriyani Yetti Handayani



PT KUANTUM BUKU SEJAHTERA



OPERASI TEKNIK KIMIA SMK/MAK Kelas XI © 2020 Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera.



Penulis Editor Desainer Kover Desainer Isi Tahun terbit ISBN



: : : : : :



Fitriyani Yetti Handayani Ely Yuliati Achmad Faisal Putri Ari Kristanti 2020 978-623-7591-43-6



Diterbitkan oleh PT Kuantum Buku Sejahtera Anggota IKAPI No. 212/JTI/2019 Jalan Pondok Blimbing Indah Selatan X N6 No. 5 Malang - Jawa Timur Telp. (0341) 438 2294, Hotline 0822 9951 2221; Situs web: www.quantumbook.id



Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apapun, baik secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam atau dengan sistem penyimpanan lainnya, tanpa izin tertulis dari PT Kuantum Buku Sejahtera.



Daftar Isi Prakata ...................................................................................................................... v Bab 1 Start Up dan Shutdown Peralatan Sederhana................................................. 1 A. Mengenal Start Up dan Shut Down ............................................................................ 2 B. Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) dalam Start Up dan Shutdown ........ 2 C. Alat Pelindung Diri dalam Start Up dan Shutdown................................................ 2 D. Prosedur Start Up dan Shut Down pada Peralatan Sederhana.......................... 3 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 12 Bab 2



Pengukuran Parameter Aliran Fluida............................................................... 17 A. Mengenal Fluida ................................................................................................................. 18 B. Jenis-Jenis Aliran Fluida ................................................................................................... 19 C. Parameter Aliran Fluida .................................................................................................... 19 D. Persamaan Dasar Aliran Fluida....................................................................................... 22 E. Pemindah Aliran Fluida .................................................................................................... 24 F. Pengukuran Aliran Fluida ................................................................................................ 27 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 35



Bab 3



Pengoperasian Peralatan Absorpsi................................................................... 41 A. Mengenal Absorpsi ............................................................................................................ 42 B. Pemilihan Absorben .......................................................................................................... 42 C. Fungsi Proses Absorpsi ..................................................................................................... 44 D. Prinsip Kerja Proses Absorpsi ......................................................................................... 45 E. Pengoperasian Peralatan Proses Absorpsi ................................................................ 46 F. Persamaan dalam Proses Absorpsi .............................................................................. 53 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 57



Bab 4



Pengoperasian Peralatan Adsorpsi................................................................... 61 A. Mengenal Adsorpsi ............................................................................................................ 62 B. Pemilihan Adsorben .......................................................................................................... 63 C. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Kemampuan Adsorpsi .................................. 68 D. Fungsi Proses Adsorpsi ..................................................................................................... 68 E. Macam-Macam Proses Adsorpsi ................................................................................... 69 F. Prinsip Kerja Proses Adsorpsi ......................................................................................... 69 G. Pengoperasian Peralatan Proses Adsorpsi ................................................................ 73 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 77



Bab 5



Pencampuran (Mixing) Bahan Kimia................................................................ 81 A. Mengenal Pencampuran (Mixing) ................................................................................ 82 B. Macam-Macam Campuran ............................................................................................. 83 C. Prinsip Kerja Pencampuran (Mixing)............................................................................ 83 D. Peralatan Mixing.................................................................................................................. 84 E. Jenis Pengaduk ................................................................................................................... 90 F. Pengoperasian Peralatan Mixing .................................................................................. 93 iii







G. Parameter dalam Pencampuran ................................................................................... 95 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 98



Bab 6



Ekstraksi Cair-Cair ............................................................................................. 101 A. Mengenal Ekstraksi Cair-Cair .......................................................................................... 102 B. Prinsip Kerja Ekstraksi Cair-Cair ..................................................................................... 103 C. Pemilihan Pelarut Ekstraksi Cair-Cair ........................................................................... 104 D. Peralatan Ekstraksi Cair-Cair ........................................................................................... 105 E. Pengoperasian Peralatan Ekstraksi Cair-Cair ............................................................ 110 F. Parameter dalam Ekstraksi Cair-Cair ............................................................................ 112 Uji Kompetensi............................................................................................................................... 115



Bab 7



Ekstraksi Padat-Cair........................................................................................... 119 A. Mengenal Ekstraksi Padat-Cair ...................................................................................... 120 B. Prinsip Kerja Ekstraksi Padat-Cair ................................................................................. 121 C. Pemilihan Pelarut Ekstraksi Cair-Cair............................................................................ 121 D. Peralatan Ekstraksi Padat-Cair ........................................................................................ 122 E. Pengoperasian Peralatan Ekstraksi Padat-Cair.......................................................... 123 F. Parameter dalam Ekstraksi Padat-Cair ........................................................................ 126 G. Neraca Massa Ekstraksi Padat-Cair................................................................................ 127 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 133



Bab 8



Peralatan Grinding dan Sizing.......................................................................... 137 A. Mengenal Grinding dan Sizing ...................................................................................... 138 B. Prinsip Kerja Grinding dan Sizing.................................................................................. 139 C. Peralatan Grinding dan Sizing ....................................................................................... 140 D. Pengoperasian Peralatan Grinding dan Sizing ........................................................ 147 E. Parameter dalam Grinding dan Sizing ........................................................................ 149 Uji Kompetensi............................................................................................................................... 152



Bab 9 Pemisahan dengan Metode Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran.......... 159 A. Konsep Dasar dan Prinsip Kerja Pemisahan dengan Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran ...................................................................................................... 160 B. Jenis-Jenis Pemisahan dengan Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran ...................................................................................................................... 163 C. Langkah-Langkah Proses Pemisahan dengan Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran ...................................................................................................... 165 D. Pengoperasian Peralatan Proses Pemisahan dengan Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran ...................................................................................................... 169 Uji Kompetensi............................................................................................................................... 173 Glosarium............................................................................................................................ 177 Daftar Pustaka.................................................................................................................... 180 Biodata Penulis................................................................................................................... 184 Biodata Konsultan.............................................................................................................. 185 Tim Kreatif........................................................................................................................... 186



iv



Prakata Pembelajaran abad 21 memiliki karakteristik atau prinsip-prinsip, yakni 1) pendekatan pembelajaran berpusat pada peserta didik, 2) peserta didik dibelajarkan untuk mampu berkolaborasi, 3) materi pembelajaran dikaitkan dengan permasalahan yang dihadapi dalam kehidupan sehari-hari, pembelajaran harus memungkinkan peserta didik terhubung dengan kehidupan sehari-hari mereka, dan 4) berupaya mempersiapkan peserta didik menjadi warga negara yang bertanggung jawab. Salah satu pendekatan pembelajaran yang dapat mengakomodasi karakteristik pembelajaran abad 21 tersebut adalah pendekatan Science, Technology, Engineering, and Mathematics atau disingkat dengan STEM. STEM merupakan suatu pendekatan sains, teknologi, engineering, dan matematika diintegrasikan dengan fokus pada proses pembelajaran pemecahan masalah dalam kehidupan nyata. Pembelajaran STEM memperlihatkan kepada peserta didik bagaimana konsep-konsep, prinsip-prinsip sains, teknologi, engineering, dan matematika digunakan secara terintegrasi untuk mengembangkan produk, proses, dan sistem yang memberikan manfaat dalam kehidupan manusia. Dalam menyiapkan peserta didik Indonesia memperoleh keterampilan abad 21, yaitu keterampilan cara berpikir kritis, kreatif, mampu memecahkan masalah dan mengambil keputusan, serta cara bekerja sama melalui kolaborasi dan komunikasi maka pendekatan STEM diadopsi untuk menguatkan impelementasi Kurikulum 2013. Pendekatan STEM diyakini sejalan dengan roh Kurikulum 2013 yang dapat diimplementasikan melalui penggunaan model pembelajaran berbasis proyek (Project Based Learning). Buku Operasi Teknik Kimia ini disusun berdasarkan tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013 serta dipakai sebagai sumber belajar peserta didik karena isinya yang lengkap, padat informasi, dan mudah dipahami. Dalam buku ini dijelaskan teori dan praktik tentang Start up dan Shutdown Peralatan Sederhana, Pengukuran Parameter Aliran Fluida, Pengoperasian Peralatan Absorpsi, Pengoperasian Peralatan Adsorpsi, Pencampuran (Mixing) Bahan Kimia, Ekstraksi Cair-Cair, Ekstraksi Padat-Cair, Peralatan Grinding dan Sizing, serta Pemisahan dengan Metode Reverse Osmosis, Dialisis, dan Membran. Sebagai latihan, peserta didik akan melakukan start up dan shutdown, mengukur kecepatan aliran fluida, mengoperasikan peralatan absorpsi, melaksanaan proses adsorpsi, melaksanakan ekstraksi cair-cair, melaksanakan ekstraksi padat-cair, mengoperasikan peralatan grinding dan sizing, serta menerapkan pemisahan dengan reverse osmosis, dialisis dan membran.







Malang, Maret 2020



Penulis



v



Do not Pray for an Easy life, pray for the strength to endure a difficult one Jangan kamu berdoa untuk hidup yang mudah, Berdoalah agar diberi kekuatan supaya dapat menghadapi hidup yang sulit. "Bruce Lee"



vi



B AB



1



Start Up dan Shut Down Peralatan Sederhana



Kompetensi Dasar 3.1 Menerapkan start up dan shut down peralatan sederhana dengan K3 ringan. 4.1 Melaksanakan start up dan shut down peralatan sederhana dengan K3 ringan.



Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, peserta didik mampu 1. memahami konsep start up dan shut down; 2. menerapkan kesehatan dan keselamatan kerja dalam start up dan shut down; 3. memilih alat pelindung diri yang digunakan dalam start up dan shut down; serta 4. melaksanakan prosedur start up dan shut down pada peralatan sederhana.



Start Up dan Shut Down Peralatan Sederhana



1



Tentunya Anda sering menghidupkan komputer, baik berupa PC maupun laptop. Komputer yang dihidupkan memerlukan beberapa saat untuk booting dari pertama kali tombol ON dinyalakan hingga komputer siap digunakan. Kemudian, setelah selesai menggunakan komputer, Anda juga butuh mematikan. Mematikan komputer tidak boleh langsung dipencet tombol OFF karena dapat menyebabkan kerusakan pada komputer tersebut, tetapi harus dengan prosedur shut down atau turn off. Dengan demikian, menghidupkan dan mematikan komputer harus mengikuti prosedur. Demikian juga alat-alat yang ada di industri kimia, membutuhkan prosedur start up dan shut down yang harus diikuti. Apalagi alat-alat di industri kimia lebih banyak dan lebih kompleks.



A. Mengenal Start Up dan Shut Down Start up dalam suatu alat berarti proses menghidupkan alat tersebut sampai siap dioperasikan. Proses start up harus mengikuti standar operasional agar tidak terjadi kesalahan. Masing-masing alat mempunyai prosedur yang berbeda-beda. Secara umum, proses start up dijalankan dengan cara mencolokkan sumber listrik dan menekan tombol ON, kemudian mengikuti prosedur sesuai alat yang dihidupkan. Proses start up sangat penting, karena kesalahan pada proses start up dapat menyebabkan kerusakan alat atau bahkan korsleting listrik. Sementara itu, proses shut down kebalikan dari proses start up. Shut down suatu alat adalah proses mematikan sumber energi pada suatu alat sehingga tidak dioperasikan lagi. Seperti halnya start up, shut down suatu alat memiliki prosedur yang berbeda-beda. Prosedur ini harus dipatuhi agar tidak terjadi kerusakan pada alat. Sangat tidak disarankan untuk melakukan proses shut down suatu alat dengan cara mematikan langsung dari sumber listrik.



B. Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) dalam Start Up dan Shut Down Kesehatan dan keselamatan kerja dalam proses start up dan shut down pada prinsip mengikuti kaidah aturan kesehatan dan keselamatan kerja pada umumnya. Seperti tertuang dalam Undang-Undang Nomor 1 Tahun 1970 tentang Keselamatan Kerja, syaratsyarat keselamatan kerja di antaranya untuk mencegah dan mengurangi kecelakaan, mencegah, mengurangi dan memadamkan kebakaran, mencegah dan mengurangi bahaya peledakan, memberi pertolongan pada kecelakaan, memberi alat-alat perlindungan diri pada para pekerja, dan sebagainya. Tujuan dan sasaran K3 yaitu menciptakan suatu sistem keselamatan dan kesehatan kerja di tempat kerja, meliputi unsur manajemen, pekerja, kondisi dan lingkungan kerja dalam rangka mengelakkan dan mengurangi kecelakaan serta penyakit akibat kerja sehingga tercipta tempat kerja yang aman, efektif, dan efisien.



C. Alat Pelindung Diri dalam Start Up dan Shut Down Alat pelindung diri yang digunakan dalam start up dan shut down disesuaikan dengan alat yang digunakan. Alat pelindung diri (APD) merupakan peralatan keselamatan yang harus dipakai oleh tenaga kerja jika berada pada tempat kerja yang berbahaya sehingga mengurangi akibat kecelakaan kerja atau penyakit akibat kerja. APD dipakai sebagai upaya 2



Operasi Teknik Kimia



terakhir dalam usaha melindungi tenaga kerja jika usaha rekayasa dan administratif tidak dapat dilakukan dengan baik. Pemakaian APD bukanlah pengganti dari kedua usaha tersebut, tetapi sebagai usaha terakhir. Alat pelindung diri yang biasa dipakai berikut ini. 1. Sepatu Pelindung (Safety Shoes) Sepatu pelindung digunakan untuk menghindari kecelakaan fatal yang menimpa kaki akibat benda tajam atau berat, benda panas, cairan kimia, dan sebagainya. 2. Sarung Tangan Sarung tangan sebagai alat pelindung tangan pada saat bekerja di tempat atau situasi yang dapat mengakibatkan cedera tangan. Bahan dan bentuk sarung tangan disesuaikan dengan kegunaan masing-masing pekerjaan. 3. Helm Helm digunakan untuk melindungi kepala dari bahaya benturan atau tertimpa benda saat bekerja. 4. Penutup Telinga (Ear Plug atau Ear Muff) Penutup telinga sebagai pelindung telinga pada saat bekerja di tempat yang bising. 5. Kacamata Pengaman Kacamata pengaman sebagai pelindung mata ketika bekerja dari debu, percikan bahan kimia, atau api. 6. Masker Masker digunakan sebagai penyaring udara yang dihirup saat bekerja di tempat dengan mutu udara buruk, misalnya berdebu, beracun, dan sebagainya. 7. Pelindung Wajah (Face Shield) Pelindung wajah digunakan untuk melindungi wajah dari percikan benda asing saat bekerja. 8. Pelindung Badan (Wear Pack) Pelindung badan digunakan untuk melindungi badan dari percikan benda asing saat bekerja.



D. Prosedur Start Up dan Shut Down pada Peralatan Sederhana Berikut ini akan diuraikan prosedur start up dan shut down beberapa alat yang biasa dipakai di industri kecil maupun besar. 1. Pompa Setiap proses kimia yang melibatkan cairan dapat dipastikan memerlukan pompa. Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan fluida berupa cairan dari satu tempat ke tempat lain, misalnya dari tangki penyimpan ke heat exchanger, dari heat exchanger ke reaktor, atau dari suatu unit pemisahan ke tangki penyimpan produk. Start up pompa dilakukan jika terdapat kebutuhan transfer cairan. Pada start up dan shut down pompa, perlu memperhatikan kesehatan dan keselamatan kerja, terutama dalam menggunakan alat pelindung diri lengkap, seperti wear pack, helm, sepatu safety, kacamata, dan masker. Kemudian juga perlu dikomunikasikan antara operator lapangan dan operator control room.



Start Up dan Shut Down Peralatan Sederhana



3



Gambar 1.1 Pompa Sumber: Kasih, 2019



Prosedur start up a. pastikan motor dan pompa siap digunakan; b. keluarkan air dari bagian vent keluaran pompa sampai tidak keluar udara; c. pastikan jalur fluida sesuai yang diperlukan; d. tekan on pada panel; dan e. perhatikan kondisi pompa (getaran, suara bising, tekanan, dan laju alir). Shut down pompa dilakukan untuk memperbaiki alat teknik kimia, memperbaiki pipa jalur yang dilewati fluida, ataupun memperbaiki bagian-bagian dari pompa/ motor itu sendiri. Prosedur shut down a. pastikan alat teknik kimia sudah tidak beroperasi; b. tekan off pada panel; c. tutup masukan dan keluarkan valve pompa; d. matikan power motor; e. locking valve pompa dan power motor; serta f. kemudian lakukan pengerjaan. 2. Kompresor Seperti halnya pompa, kompresor juga sangat dibutuhkan di industri. Kompresor adalah alat yang digunakan untuk memindahkan fluida berupa gas dari satu tempat ke tempat lain. Kompresor juga digunakan untuk keperluan plant air dan instrument air. Pada start up dan shut down kompresor, perlu memperhatikan kesehatan dan keselamatan kerja, terutama dalam menggunakan alat pelindung diri lengkap, seperti wear pack, helm, sepatu safety, kacamata, dan masker. Kemudian juga perlu dikoordinasikan antara operator lapangan dan operator control room.



Gambar 1.2 Kompresor Sumber: Sunardi, 2017



4



Operasi Teknik Kimia



Persiapan start up a. cek level lube oil (cukup setengah sight glass); b. tutup valve drain; c. periksa toggle switch pada posisi unload; d. pastikan lampu voltase on dan alarm lamp menyala; dan e. periksa nyala filter udara. Pelaksanaan start up a. Tekan tombol start, setelah start periksa sebagai berikut: 1) lampu-lampu alarm mati; serta 2) periksa pressure lube oil dan vaccum. b. Buka valve outlet udara. c. Pindahkan toggle switch ke posisi normal untuk load compressor. d. Start air dryer dioperasikan dengan cara 1) tutup semua valve bypass; 2) tutup valve inlet dan outlet dryer; 3) tutup drain valve kondensasi pada tiap filter; 4) tekan tombol start; dan 5) buka valve inlet dan outlet. e. Distribusikan plant air/instrument air pada bagian yang membutuhkan. Persiapan shut down kompresor dilakukan dengan terlebih dahulu memastikan instrument air tidak diperlukan lagi. Adapun pelaksanaan shut down sebagai berikut. a. tutup valve outlet udara; b. pindahkan toggle switch ke unload; c. tekan tombol stop, lampu automatic operation mati ,dan biarkan lampu lainnya menyala; d. buka valve drain; dan e. jika menginginkan pendinginan, lepas plug drain condensate dari dan ke intercooler. 3. Cooling Tower Cooling tower ialah suatu sistem yang menggunakan air sebagai media pendinginan melalui proses pertukaran dengan udara sehingga diperoleh suhu yang lebih rendah. Peralatan sistem cooling water sirkulasi terbuka terdiri dari bak penampung air pendingin, pompa air pendingin, ID fan, dan cooling tower.



Gambar 1.3 Cooling tower di pabrik 1A PT Petrokimia Gresik Sumber: Sunardi, 2017



Start Up dan Shut Down Peralatan Sederhana



5



Jenis cooling tower berdasarkan alirannya terdiri atas dua macam, yaitu counter flow dan cross flow. Jenis counter flow berupa udara pendingin yang bersinggungan dan mengambil panas pada media yang didinginkan melalui kisi–kisi bagian bawah, diisap oleh ID fan dan langsung dibuang ke udara. Sementara jenis cross flow adalah pengambilan panas udara dari kisi-kisi bagian atas yang sudah terjadi pendinginan sampai pada kisi-kisi bagian bawah yang diisap oleh ID fan dan dibuang ke udara.



COOLING WATER AMONIAK



A



B



C



D



E



F



CO2



ZA I/III



CT.1201



P-1216 A P-1216 B P-1216 C



P-1212 C P-1212 B P-1212 A



F-1203 A-D



D



E



F



G



H



CT-2211 A



F-2213 A-D



AMONIAK



P-2211 D P-2211 C



P-2211 B



P-2211 A



Gambar 1.4 Diagram alir cooling tower di unit utilitas pabrik 1A PT Petrokimia Gresik Sumber: Sunardi, 2017



Persiapan start up a. pastikan level basin penuh ± 225 cm; b. pastikan valve return setiap cell sudah terbuka semua; c. pastikan line ke distribusi peralatan penukar panas sudah terbuka semua; dan d. periksa semua valve blow down dan drain sudah tertutup. Pelaksanaan start up a. Start fan kompresor 1) pastikan level lube oil gear box cukup; 2) pastikan putaran shaft ringan; serta 3) tekan tombol start dan pastikan putaran tidak terbalik. b. Hubungi cooling tower service unit untuk menjalankan pompa dengan valve discharge ke tangki penampung. c. Jalankan tiga pompa cooling water secara bertahap untuk dikirim ke cooling tower service unit dengan cara 1) pastikan valve suction terbuka penuh; 2) buka valve venting untuk priming; 3) buka valve discharge creck open; 4) pastikan level lube oil bearing cukup; 5) tekan tombol start dan pastikan putaran tidak terbalik; serta 6) buka valve discharge sesuai batasan ampere normal operasi. d. Periksa aliran cooling water return. e. Jalankan satu pompa cooling water untuk pendinginan. f. Periksa aliran cooling water return. g. Atur level basin dan jalankan pompa make up. 6



Operasi Teknik Kimia



h. Selalu koordinasi dengan operator cooling tower service unit mengenai masalah pengaturan level basin. Persiapan shut down a. pastikan kebutuhan cooling water tidak ada/plant shut down; b. pastikan pompa hydrant sudah berjalan; dan c. jika cooling tower excisting interkoneksi dengan tangki penampung, hubungi service unit untuk bersiap-siap mengatur level basin. Pelaksanaan shut down a. stop filter; b. jika cooling tower interkoneksi dengan cooling tower lain, tutup bypass valve return; c. stop pompa cooling water secara bertahap; d. setelah cooling tower dimatikan, tutup valve cooling water ke service unit; e. stop pompa make up; dan f. stop fan kompresor. 4. Lime Softening Unit Lime softening unit adalah salah satu unit utilitas pengolahan air. Tugas unit ini mengolah hard water (pH 7—8/total hardness 200 ppm) menjadi soft water (pH 9—10, TH