Blog ini di tulis oleh: XK3
~ANDI TAMBORA
~AZKA FAUZAN
~ERNES YUNUS
~IBNU ZAKI
KAMI DARI KIMIA INDUSTRI
Definisi Kimia Industri
Ditulis oleh andi tambora pada 05-04-2012
Kimia
Industri mencakup hal yang cukup luas. Pada bagian ini akan
diperkenalkan mengenai Kimia Industri, yang akan dimulai berdasarkan
akar katanya, yaitu Kimia dan Industri. Selanjutnya pada sub bab
selanjutnya akan dibahas mengenai sistem manajemen dalam suatu industri,
khususnya industri besar dimana pada bagian ini akan terlihat pembagian
pelaksanaan tugas mulai dari tingkat pelaksana yang dalam hal ini
diduduki oleh seseorang dengan klasifikasi pendidikan minimal Sekolah
Menengah Kejuruan Teknik / STM sampai dengan tingkat manajer puncak
dengan klasifikasi pendidikan minimal sarjana. Dengan demikian
diharapkan dapat sebagai gambaran kompetensi yang diperlukan apabila
seseorang bekerja pada bidang industri kimia.
Pengenalan tentang
“Kimia-Industri” diawali dengan pembahasan berdasarkan asal katanya,
yang dimulai dari kata “Industri” dan dilanjutkan dengan kata “Kimia”.
Kata Industri merupakan suatu proses yang mengubah bahan-baku menjadi
produk yang berguna atau mempunyai nilai-tambah, serta produk tersebut
dapat digunakan secara langsung oleh konsumen sebagai pengguna akhir
dan produk tersebut disebut dengan “produk-akhir”, selain itu produk
dari industri tersebut dapat juga digunakan sebagai bahan baku oleh
industri lain, yang disebut juga sebagai “produk-antara”. Kata produk
dalam Kimia Industri tentunya melibatkan Industri yang menghasilkan zat
kimia. Sedangkan bahan baku yang diproses dalam industri tersebut dapat
diperoleh melalui proses penambangan, petrokimia, pertanian atau
sumber-sumber lain. Hubungan antara bahan-baku dengan produk baik
produk-akhir maupun produk-antara dapat dilihat pada gambar 1.1, dimana
produk yangdihasilkan dari industri merupakan produk yang diperlukan
oleh manusia dalam hal ini produk tersebut mempunyai nilai tambah.
Sedangkan
kata “kimia” dapat diartikan sebagai suatu proses dimana sebelum dan
sesudah proses terjadi perubahan “identitas kimia” yang ditandai dengan
perubahan unsur-unsur penyusunnya dan atau perubahan massa molekulnya
ataupun struktur molekulnya, dimana proses tersebut pada umumnya
disebut dengan “reaksi-kimia”. Bahan sebelum terjadinya proses reaksi
kimia disebut dengan “reaktan”, hasil dari reaksi kimia tersebut disebut
dengan “produk”, sedangkan proses reaksi-kimia yang memisahkan sebelum
dan sesudah proses menggunakan simbol panah, sebagai contoh proses
reaksi kimia pada persamaan [1.1] berikut:
Pada persamaan [1.1], terjadi perubahan “identitas-kimia” dari reaktan cumene menjadi produk
benzene dan
propylene.
Perubahan identitas kimia tersebut ditandai dengan berubahnya rumus
molekul yang akan diikuti dengan perubahan Berat Molekulnya.
Reaksi-kimia atau perubahan identitas kimia seperti pada reaksi [1.1]
disebut dengan proses
dekomposisi yaitu perubahan reaktan menjadi produk yang rumus molekul lebih sederhana. Kebalikan dari proses dekomposisi adalah
kombinasi
yaitu penggabungan reaktan menjadi produk dengan berat molekul yang
lebih besar, jadi dalam hal ini, cumene sebagai produk, didapat dengan
jalan mereaksikan
Benzene dan
Propylene.
Akan
tetapi ada juga perubahan identitas-kimia yang tidak diikuti dengan
perubahan Berat Molekul, sebagaimana yang terjadi pada persamaan reaksi
[1.2].
Pada reaksi persamaan [1.2] tidak terjadi perubahan berat molekul, akan tetapi terjadi perubahan konfigurasi dari molekulnya.
Peristiwa
perubahan identitas-kimia atau reaksi kimia dapat terjadi pada kondisi
fisis tertentu, misalnya suhu, tekanan ataupun pada fasa tertentu.
Sebagai contoh proses pembuatan asam nitrat secara komersial
dilaksanakan dari Oksida Nitrik (NO), sebagai bahan-baku, bahan-baku
tersebut diproduksi dari oksidasi amonia pada fase gas, dengan reaksi
sebagai mana ditunjukkan pada persamaan [1.3].
Kondisi operasi reaktan masuk pada reaktor (alat yang merupakan tempat terjadi reaksi kimia) pada tekanan 8,2 atm dan suhu 227
oC
dengan komposisi 15% mol amonia pada udara. Apabila kondisi operasi
tidak memenuhi, maka reaksi tidak akan terjadi. Sedangkan keadaan
mula-mula dari udara sebagai bahan baku atau reaktan pada persamaan
[1.3] berada pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu kamar (sekitar 27
oC).
Oleh karenanya, sebelum masuk (umpan) pada reaktor, maka udara harus
diubah kondisi operasinya dulu dengan jalan menaikkan suhu dan
tekanannya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang diperlukan untuk
reaksi, yaitu 8,2 atm dan 227
oC. Perubahan kondisi operasi
ini dikatagorikan dengan “perubahan kondisi-fisis”. Dimana perubahan
kondisi fisis ini tidak terjadi perubahan identitas kimia. Untuk merubah
kondisi-fisis dari suatu bahan (zat) diperlukan peralatan (
equipment), seperti peralatan “penukar-kalor” (
heat exchanger)
yang digunakan untuk merubah suhu, “kompresor” alat untuk menaikkan
tekanan material fase gas dan lain-lain yang dibahas lebih lanjut pada
bab-bab berikutnya.
Karena luasnya yang harus ditangani dalam
bidang Kimia Industri, kemudian beberapa guru besar dibidang Teknik
Kimia dari Massachusetts Institute of Technology yang bekerja dibidang
Industri pada tahun 1910 mengelompokan bidang ini menjadi dua bagian
besar, yaitu “
Satuan-Proses” (
Unit Process) dan “
Satuan-Operasi” (
Unit Operation),
(Shreve, 1967). Permasalahan yang berhubungan dengan
perubahan-perubahan yang bersifat fisika dalam Industri Kimia
dikatagorikan dalam “Satuan-Operasi”, sedangkan perubahan yang bersifat
kimia dimasukkan dalam kelompok “Satuan-Proses”.
Oleh sebab itu “Kimia-Industri” merupakan suatu proses yang merubah
bahan baku menjadi suatu produk (kimia) yang mempunyai nilai tambah
dimana dalam proses tersebut selain terjadi proses perubahan yang
bersifat fisis (Satuan-Operasi) juga terjadi perubahan yang bersifat
kimiawi (Satuan-Proses). Gabungan dari proses perlakuan fisik (physical
treatment process) dan proses kimiawi (chemical treatment process) untuk
mengubah bahan-baku menjadi produk, menjadi suatu kesatuan “sistem”,
sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 1.2 dalam bentuk
diagram-balok.
Pada gambar 1.2, dapat dijelaskan bahwa bahan baku yang diambil dari
sumber alam, mempunyai spesifikiasi yang tidak sesuai dengan spesifikasi
yang diperlukan pada proses perlakuan kimia, oleh karena itu sebelum
masuk pada proses perlakuan kimia pada umumnya bahan baku dilakukan
perlakuan fisika. Perlakuan fisika (sebagai bagian dari satuan operasi)
yang dilakukan sebelum masuk pada perlakuan kimia antara lain:
1. Pengecilan ukuran (size reduction)
Proses ini dilakukan untuk bahan fase padat. Pada proses perlakuan
kimia dengan sistem padat, umunya sangat dipengaruhi oleh luas permukaan
dari bahan padat tersebut. Semakin luas permukaannya, maka perlakuan
kimia akan semakin baik. Dimana luas permukaan dari suatu bahan padat
berhubungan erat dengan ukuran dari bahan tersebut, artinya semakin
kecil ukuran dari bahan padat, maka permukaannya
akan semakin luas.
Selain berhubungan dengan perlakuan kimia, dengan ukruan bahan padat
yang kecil, maka pengolahan akan lebih mudah, seperti pada proses
pencampuran (
mixing) dari beberapa bahan
padat akan didapat hasil yang lebih homogen. Disamping itu, juga akan mempermudah proses pengangkutan.
2. Pengangkutan bahan (material transport)
Dalam suatu industri besar, tempat bahan baku, peralatan (
equipment)
proses fisika, kimia maupun tempat produk pada umumnya berjauhan. Hal
ini dapat disebabkan karena peralatan tersebut mempunyai ukuran yang
cukup besar, disamping itu juga ada pertimbangan keselamatan dan
kesehatan. Oleh karenanya untuk pendistribusian bahan baku, peralatan
proses sampai dengan tempat penyimpanan produk diperlukan alat
pengangkutan bahan (transportasi bahan). Alat pengakutan bahan ini
dibagi berdasarkan fase dari bahannya, yaitu fase padat, cair dan gas.
Misalnya untuk pengangkutan bahan padat
secara kontinyu digunakan konveyor (
conveyor),
bahan cair dengan pompa, sedangkan untuk bahan fase gas dapat digunakan
kompresor yang dihubungkan melalui pipa-pipa, sehingga dalam suatu
industri besar satu hal yang cukup penting juga adalah sistem pemipaan (
piping system).
3. Proses Pemisahan (Separation process)
Dalam satuan operasi, salah satu bagian yang cukup memegang peranan
adalah proses pemisahan. Bahkan prosentase peralatan yang ada dalam
Kimia Industri adalah peralatan pemisah. Oleh karenanya, proses
pemisahan dalam perlakuan fisika terjadi baik sebelum maupun sesudah
perlakuan kimia. Pentingnya proses ini
disebabkan pada kenyataannya
sangat jarang ada bahan yang mempunyai kemurnian tinggi, selalu
mengandung ketidak-murnian (impuritas) atau “bahan-pengotor”.
Ketidak-murnian dari bahan tersebut “mengganggu” perlakuan kimia, oleh
karenanya diperlukan proses pemisahan. Kata mengganggu tersebut
mempunyai arti yang bermacam-macam, ada kalanya adanya ketidak-murnian
akan mengurangi “konversi” dari reaksi kimia, selain itu bahan-pengotor
kadang-kadang akan menyebabkan racun (poisson) bagi “katalis” pada
perlakuan kimia, atau ada kalanya ketidak-murnian akan menyebabkan
terjadi “reaksi-samping”.
Dengan munculnya reaksi samping, maka
produk dari hasil perlakuan kimia (reaksi) akan mempengaruhi pada
kemurnian dari hasil reaksi. Oleh karenanya keluar dari perlakuan kimia,
masih dilanjutkan lagi dengan proses pemisahan, agar didapat produk
dengan kemurnian yang tinggi (sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan
konsumen).
4. Perubahan fase (Change of phase)
Perlakuan kimia dilakukan pada fase tertentu, misalkan fase padat, cair
atau gas. Dimana adakalanya fase dari bahan-baku atau reaktan tidak
berada pada fase yang dispesifikasikan pada reaktor tersebut, oleh
karenanya perlu dilakukan perubahan fase.
5. Pengubahan kondisi operasi
Selain diperlukan spesifikasi fase tertentu pada perlakuan kimia, juga
diperlukan kondisi operasi tertentu, sebagaimana yang telah dijelaskan
pada reaksi persamaan [1.3] yaitu pembuatan oksida nitrik (NO) dari
amonia dan oksigen dapat berlangsung pada suhu 227
oC dengan tekanan 8,2 atm.
Dengan
demikian, secara lebih luas ilmu dalam bidang Kimia Industri merupakan
Ilmu yang mempelajari konsepsi, sintesis, perancangan, pengujian dan
pembesaran skala (scale up), pengoperasian dan pengendalian suatu proses
kimia berskala industri, yang mengubah: keadaan, kandungan energi,
struktur mikro dan komposisi kimia suatu bahan, dengan cara perlakuan
fisika dan kimia (katalitik/non katalitik termokimia, biokimia &
elektrokimia).
other: