Prinsip Kerja Evaporator Dan Kristalizer [PDF]

Citation preview

Nama : Dian Maya Sari NIM : 03121003061 MKP : Teknik Kristalisasi TUGAS TEKNIK KRISTALISASI PRINSIP KERJA EVAPORATOR DAN KRISTALIZER 1. Evaporator Evaporator adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah fase sebuah larutan menjadi fase uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, yaitu untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi, dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser untuk diembunkan/kondensasi atau ke peralatan lainnya. Hasil dari evaporator biasanya dapat berupa padatan atau larutan berkonsentrasi. Larutan yang sudah dievaporasi bisa saja terdiri dari beberapa komponen volatil. Evaporator biasanya digunakan dalam industri kimia dan industri makanan. Pada industri kimia, contohnya garam diperoleh dari air asin jenuh dalam evaporator. Evaporator mengubah air menjadi uap, menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikan menjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada sistem pendinginan, efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan energi panas). Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum, memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain. Prinsip-prinsip evaporasi, yaitu: a. Penguapan atau evaporasi merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi uap. b. Penguapan betujuan memisahkan pelarut dari larutan sehingga menghsilkan larutan yang lebih pekat. c. Evaporasi merupakan proses pemisahan terroal, dipakani secara luas untuk merekatkan cairan dalam bentuk larutan, suspensi maupun emulsi dengan cara menguapkan pelarutnya, umumnya air dan cairan. d. Evaporasi menghasilkan cairan yang lebih pekat, tetapi masih berupa cairan pekat yang dapat dipompa sebagai hasil utama, reaksi kadang-kadang ada pula cairan volatil sebagai hasil utama, misalnya selama pemulihan pelarut. Ada beberapa tipe evaporator, yaitu:



a. Evaporator sirkulasi alami/paksa Evaporator sirkulasi alami (gambar 1) bekerja dengan menambahkan sirkulasi yang terjadi akibat perbedaan densitas yang terjadi akibat pemanasan. Pada evaporator tabung, saat air mulai mendidih, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang mengakibtakan permisahan liquid dan uap air di bagian atas dari tabung pemanas. Jumlah evaporasi bergantung dari perbedaan temperatur uap dengan larutan. Seringkali pendidihan mengakibatkan sistem kering untuk menghindari hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa (gambar 2), yaitu dengan menambahkan pompa untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi.



Gambar 1. Evaporator sirkulasi alami



Gambar 2. Evaporator sirkulasi paksa



b. Falling film evaporator Evaporator ini (gambar 3) berbentuk tabung panjang (4-8 meter) yang dilapisi denan jaket uap. Distribusi larutan yang sergaam sangat penting. Larutann masuk dan memperoleh gaya gerak karena arah larutan yang menurun. Kecepatan gerakan larutan akan mempengaruhi karakteristik medium pemanas yang juga mengalir turun. Tipe ini cocok untuk menangani larutan kental sehingga sering digunakan untuk industri kimia, makanan dan fermentasi.



Gambar 3. Falling film evaporator



c. Rising film (Long tube vertical) evaporator Pada evaporator tipe ini (gambar 4), pendidihan berlangsung di dalam tabung dengan sumber panas berasal dari luar tabung (biasanya uap). Buih air akan timbul dan menimbulkan sirkulasi.



Gambar 4. Rising film (Long tube vertical) evaporator



d. Plate evaporator Mempunyai luas permuakan yang besar, plate biasanya tidak rata dan ditopang oleh bingkai (frame. Uap mengalir melalui ruang-ruang diantara plate.



Uap mengalir secara co-current dan counter current terhadap larutan. Larutan dan uap masuk ke separasi yang nantinya uap akan disalurkan ke condenser. Evaporator jenis ini sering dipakai pada industry susu dan fermentasi karena flesibilitas ruangan. e. Multi effect evaporator Prinsip multi effect evaporator ini (gambar 6) menggunakan uap pada tahap untuk dipakai pada tahap berikutnya. Semakin banyak tahap, semakin rendah konsumsi energinya Biasanya maksimal terdiri dari tujuh tahap, bila lebih seringkali ditemui biaya pembuatan melebihi biaya penghematan energi. Ada 2 tipe aliran, aliran maju dimana larutan masuk dari tahap paling panas ke yang lebih rendah, dan aliran mundur kebalikan dari aliran maju. Cocok untuk menangani produk yang sensitif terhadap panas seperti enzim dan protein.



Gambar 6. Multi effect evaporator



2. Kristalizer Prinsip dari kristalisasi adalah bahwa senyawa padat akan mudah terlarut dalam pelarut panas bila dibandingkan pada pelarut yang lebih dingin. Jika suatu larutan senyawa tersebut dijenuhkan dalam keadaan panas dan kemudian didinginkan,senyawa terlarut akan berkurang kelarutannya dan mulai mengendap, membentuk kristal yang murni dan bebas dari pengotor. Kemurnian zat ini disebabkan oleh pertumbuhan kristal zat telarut, sehingga za-zat ini dapat dipisahkan dari pengotornya. Peristiwa kristalisasi di tandai dengan terbentuknya kristal padat. Agar kristal dapat terbentuk dalam suatu larutan, maka larutan harus dalam keadaan lewat jenuh. Kondisi tersebut terjadi karena pelarut sudah tidak mampu



melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Keadaan lewat jenuh juga dapat dicapai dengan cara yang berbeda–beda. Metode yang biasa digunakan yaitu dengan penguapan, pendinginan, dan penambahan bahan atau senyawa lain. Ada banyak jenis-jenis kristalizer yang digunakan, namun yang akan dijelaskan disini hanyalah mengenai kristalizer yang berkesinambungan dengan evaporator atau biasa disebut evaporator kristalizer. Pada evaporator kristalizer digunakan untuk kristalisasi dengan penguapan nonadiabatic. Alat ini terdiri dari dua bagian yaitu: a. Heat exchanger sebagai penguap dengan pemanas uap b. Crystallizer yang berfungsi sebagai tempat kristalisasi Kedua alat ini digabung menjadi satu sehingga merupakan evaporator crystallizer. Disini super saturasi diperoleh dengan penguapan di dalam evaporator, yang mana sebelum masuk ke evaporator terlebih dulu dilewatkan heater yang dipanaskan dengan uap dengan system shell side. Cara kerja dari kristalizer jenis ini adalah dimana feed masuk pada T, kemudian masuk pada heater, dialirkan uap atau steam yang berada diluar tabung. Kemudian dikeluarkan pada kondensor bagian bawah dan dipompakan ke bejana. Diatas evaporator ada penghisap U untuk mengkondisikan, umumnya untuk mencapai supersaturasi. Kemudian jika sudah jenuh turun pada bejana dan terjadi pertumbuhan kristal besar dan dialirkan ke M. Kristal murni diperoleh dengan jalan centrifugasi. Pada kristal keluarnya dipanaskan kembali pada heater bersama-sama feed yang masuk dan disirkulasi kembali sehingga bekerjasecara kontinyu. Kristal hasil dan mother liquor dikeluarkan lewat M untuk dipisahkan kristalnya dengan menggunakan separator atau centrifuge.