kristalisasi [1]
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
1/13
Kristalisasi
Kristalisasi merupakan proses pemisahan padat-cair dimana terjadi perpindahan
massa dari solut (zat yang terlarut) menuju padatan dari fasa yang homogen ataudengan kata lain peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatu
fasa homogen.
Dalam kristalisasi dari larutan sebagaimana yang dilakukan oleh industri,
campuran dua fasa cairan induk (mother liuor) dan kristal dari segala ukuran yang
mengisi crystallizer, akan dikeluarkan sebagai hasil atau disebut dengan magma.
!ujuan dari kristalisasi yang utama ialah mendapatkan perolehan atau hasil yang
memuaskan terutama kemurnian yang tinggi, oleh karena terdapat pertimbangan "
#. $ika kristal yang dihasilkan akan diproses lebih lanjut, maka ukuran yang wajar
dan cukup seragam diperlukan untuk kemudahan filtrasi, pencucian, pelaksanaan
reaksi dengan bahan kimia lain, pengangkutan, serta penyimpanan kristal
%. $ika kristal tersebut akn dipasarkan secara langsung, untuk dapat
diterima oleh konsumen, maka kristal tersebut harus kuat, tidak
mengumpal, ukurannya seragam, dan tidak melekat dalam
kemasan
&ntuk mencapai tersebut, maka distribusi ukuran kristal (crystal size distiribusion)
atau 'D, harus dikendalikan dengan benar dan itulah yang menjadi tujuan utama
dalam perancangan dan operasi pada crystallizer.
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
2/13
Kristal yang baik, terbentuk dengan baik, umumnya hampir murni, namun masih
mengandung cairan induk bila dikeluarkan dari magma akhir dan jika hasil tersebut
masih mengandung agregat kristal, massa zat padat itu mungkin mengandung
cairan induk bersama kristal.
$enis-$enis 'rystallizer
eperti yang sudah dijelaskan bahwa untuk mencapai tujuan dari kristalisasitersebut diperlukan operasi crystallizer yang baik dan teknik perancangan
crystallizer yang benar. leh karena itu, pada industri banyak digunakan
bermacam-macam crystallizer untuk mencapai tujuan akhir, umumnya memiliki
ukuran padatan yang seragam. $enis-jenis crystallizer didasarkan pada prosesnya,
apakah umpan segar bercampur dengan hasil proses kristalisasi (umpan bercampur
dengan magma) atau tidak* +erbedaan operasi yang dilakukan pada crystallizer
akan menghasilkan produk yang berbeda-beda.
. $enis 'rystallizer dengan 'irculating agma
orced 'irculating /iuid 01aporator 'yrstallizer
'yrstallizer jenis ini menggabungkan proses antara proses pendinginan dan
penguapan (e1aporasi). 2al tersebut dimaksudkan untuk mencapai keadaan yang
supersaturasi (supersaturated) atau keadaan dimana larutan lewat jenuh.
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
3/13
3ambar #. orced 'irculating /iuid 01aporator
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
4/13
+ada gambar diatas terlihat bahwa umpan berupa larutan induk terlebih dahulu
dilewatkan melalui sebuah 2eat 04changers untuk dipanaskan. 2eat e4changers
tersebut berada didalam e1aporator. Didalam e1aporator terjadi flash e1aporation
yaitu, terjadi pengurangan jumlah atau kandungan pelarut dan terjadi peningkatan
kosentrasi zat terlarut. Dimana pada saat itu juga, keadaan zat terlarut sudah lewat jenuh atau supersaturasi. /arutan yang sudah berada pada keadaan lewat jenuh
tersebut dialirkan menuju badan crystallizer untuk diperoleh padatan berupa
kristal. Dimana pada badan crystallizer terdapat mekanisme kristalisasi yaitu
nukleasi dan pertumbuhan kristal. +roduk kristal dapat diambil sebagai hasil pada
bagian bawah crystallizer, namun tidak semua proses berjalan sempurna atau
dengan kata lain tidak semua cairan induk berubah menjadi padatan kristal. Karena
itu ada proses pengembalian kembali hasil pipa sirkulasi (circulating pipe) atau
proses recycle hasil kristaliasi.
!erlihat bahwa umpan dan campuran umpan dengan hasil yang masih belum
padatan, dialirkan dengan paksa atau forced circulation, serta adanya 2eat
04changers dapat membuat kenaikan titik didih yang sempurna. Kenaikan titik
didih pada 2eat 04changers pada 01aporator untuk dapat membuat larutan
menjadi lewat jenuh berkisar antara 5 6 #77 untuk sekali lewat. 8ila kenaikan
titid didih yang diharapkan untuk mendapatkan kristal yang baik tidak sesuai,
maka dapat digunakan beberapa e1aporator untuk menaikan titik didih, dimana
kosentrasi zat terlarut akan meningkat juga. Karena mengalir secara paksamenggunakan pompa, maka kecepatan aliran cukup tinggi, sehingga akan
mengakibatkan ketinggian permukaan larutan pada crystallizer tidak tetap atau
naik turun. &mumnya crystallizer jenis ini dibangun dengan diameter % feet atau
pada skala industri sekitar 9 feet atau lebih
Draft !ube 8affle (D!8) 'yrstallizer
+ada crystallizer jenis ini, terdapat keunggulan dimana pada badan crytallizerterdapat pola atau sirkulasi untuk mekanisme kristalisasi. Diantaranya ialah draft
tube, draft tube akan memisahkan antara cairan induk dengan kristal yang akan
terbentuk, yang dilengakapi dengan pengaduk yang bergerak lambat. +engaduk
tersebut ada dimaksudkan untuk membuat cairan induk dapat bernukleasi dengan
cepat, karena dengan pengadukan reaksi akan berjalan cepat.
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
5/13
draft tube
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
6/13
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
7/13
!erlihat pada gambar diatas bahwa umpan masuk melalui 2eat 04changers untuk
proses pemanasan, karena terdapat pengaduk yang diletakkan pada poros badan
atau tangki crystallizer maka cairan induk akan tertarik menuju daerah pengaduk
yang menuju kearah atas, lalu bersikulasi turun kebawah bila hasilnya sudah
berupa kristal. :amun bila tidak akan dikembalikan menuju 2eat 04changerskembali melalui pipa sirkulasi. Karena masuk ke 20 maka akan terjadi kenaikan
titik didih sekitar #- %7. !erjadi pemisahan antara cairan induk dan kristal pada
draft tube ialah karena adanya perbedaan massa jenis, dimana massa jenis kristal
akan lebih besar dila dibandingkan dengan cairan induk, oleh karena itu adanya
gaya gra1itasi mengakibatkan kristal tersebut akan turun kebawah dan diambil
sebagai produk. +roduk kristal memiliki ukuran sekitar ; 6 %7 mesh untuk padatan
K'l, (:29)%9, dan (:29)2%+9
Draft !ube 'rystallizer
$enis 'rystallizer ini tidak jauh berbeda dengan D!8 'rystallizer, hanya saja pada
jenis ini tidak ada baffle atau penyekat antara draft tube dengan badan crystallizer.
:amun kelemahan dari 'rystallizer jenis ini kenaikan titik didih atau untuk dapat
membuat larutan menjadi lewat jenuh agak sulit, karena jenis ini beroperasi dengan
lambat dan panjang, namun akan didapatkan hasil atau magma yang cukup banyak.
%. orced 'irculation 8affle urface 'ooled 'rystallizer
'rystallizer jenis ini menggunkan prinsip sirkulasi cairan atau larutan induk,
dimana umpan maupun hasil kristaliasi akan masuk kedalam heell and !ube 2eat
04changers untuk didinginkan. +erbedaan dengan jenis crystallizer lainnya ialah
karena pada saat dibadan crystallizer terbentuk campuran kristal dan cairan induk,
maka akan terjadi tumbukan antara cairan dengan kristal sehingga suhu campuran
akan meningkat, untuk mendinginkannya diperlukan medium pendingin.
'rystallizer ini mneggunakan prinsip pendinginan, karena kristalisasi dapat terjadi
melalui pembekuan (solidification).
baffle surface
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
8/13
3ambar 5. orced 'irculation 8affle urface 'ooled 'rystallizer
!erlihat pada gambar diatas, umpan dan recylce kristalisasi bersama-sama masuk
kedalam medium pendingin. :amun ada kelemahannya yaitu, panjang untuk
pertukaran panas pada 20 dan kecepatan umpan serta recycle kristalisasi sangat di
perhitungkan, sebab jika terjadi kesalahan penurunan suhu untuk dapat melakukan
kristalisasi pada proses pendinginan tidak berlangsung secara optimal.
leh karena itu, pompa untuk sirkuasi sangat dikontrol dengan baik, karena pompa
itulah yang menciptakan laju alir disamping bukaan 1al1e. danya pompa
menyebabkan cairan induk akan mengalir secara turbulen baik didalam 20
maupun didalam badan 'rystalizer, maka akan terjadi sering tumbukan untuk
menghasilkan kristal, dimana terdapat sekat antara saluran 2ead 20 dengan ujung
keluaran cairan induk. 8ila kristal sudah terbentuk pada cairan induk yang sudah
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
9/13
lewat jenuh, maka kristal akan turun karena adanya gaya gra1itasi dan perbedaan
massa jenis. Kristal dari 'rystallizer jenis ini berukuran besar antara 57 6 #77
mesh.
#. / 01aporati1e 'rystallizer
'rystallizer ini dirancang berdasarkan adanya perbedaan suspensi yang mulai
terbentuk pada chamber of suspension. Dimana terdapat 20 eksternal yang
bertujuan untuk membuat keadaan lewat jenuh pada suhu supersaturasinya.
oslo
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
10/13
3ambar 9. / 01aporati1e 'rystallizer
!erlihat pada gambar, bahwa umpan masuk pada 3, karena dipompa umpan akan
bergerak secara paksa, masuk kedalam e1aporator yang terdapat 20, cairan umpan
tersebut masuk kedalam 8. ebelum masuk ke 8, pada bagian cairan induk yang
panas akan bercampur dengan panas penguapan pada bagian 8. /aju penguapan
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
11/13
tersebut harus dikontrol antara kerja pompa untuk mengalirkan cairan induk
dengan perubahan panas campuran tersebut.
+ada bagian 8 terjadi proses pencampuran antara keadaan supersaturasi dengankedaan penguapan, maka sering timbul scale atau kerak garam, sehingga akan
mengganggu proses sirkulasi dari aliran tersebut. ering kali diberikan bibit kristal
pada bibit kristal untuk mempercepat pembentukan kristal-kristal yang kita
harapkan.
#. / urface 'ooled 'rystallizer
!idak jauh berbeda dengan / 01aporati1e 'rystallizer, hanya saja cairan
induk didinginkan terlebih dahulu sebelum masuk kedalam crystallizer. /ainnya
sama dengan jenis crystallizer / 0'. oslo cool
3ambar
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
12/13
#. =acuum +an 'rystallizer
$enis crystallizer ini banyak digunakan pada industri gula. +roses kristalisasi gula
terjadi didalam suatu pan masak yang prosesnya kerjanya dilakukan pasa keadaan
1akum (hampa udara). Disamping itu proses kristalisasi dapat dilakukan baik
dengan single effect maupun multiple effect. Kondisi 1akum dimaksudkan agar
nira yang diperoleh tidak rusak. :ira yang digunakan ialah nira yang kental yang
merupakan bahan baku proses kristalisasi. Dalam kristalisasi kadar kotoran dan air
pada nira kental akan dihilangkan.1accum
3ambar ;. =acuum +an 'rystallizer
-
8/18/2019 Kristalisasi [1]
13/13
+ada nira kental masih terkandung kotoran sekitar # zat terlarut, sedangka
kadar airnya sekitar 5 (dengan 8ri4 ;7-;