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 Kiimia 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, dimana produk yang dihasilkan dari industri merupakan produk yang diperlukan oleh manusia (dalam hal ini produk tersebut mempunyai nilai tambah).
Gb.1: Ruang Lingkup Kimia Industri
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 berikut:
[1]
Pada persamaan
[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] 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.
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 [3].
4 NH3 + 5 O2 à 4 NO + 6 H2O
|
[3]
|
Kondisi operasi
reaktan masuk pada reaktor (alat yang merupakan tempat terjadi reaksi kimia)
pada tekanan 8,2 atm dan suhu 227oC 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 [3] berada pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu kamar (sekitar 27oC). Oleh karenanya, sebelum
masuk (umpan) pada reaktor, maka udara harus diubah kondisi operasinya terlebih dahulu
dengan jalan menaikkan suhu dan tekanannya sehingga sesuai dengan kondisi
operasi yang diperlukan untuk reaksi, yaitu 8,2 atm dan 227oC. 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,
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 2 dalam bentuk diagram-balok.
Gb.2: Diagram balok sistem proses dalam Kimia Industri
Pada gambar 2, dapat dijelaskan bahwa bahan baku yang diambil dari sumber alam, mempunyai 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 atara 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 [3] yaitu
pembuatan oksida nitrik (NO) dari amonia dan
oksigen dapat berlangsung pada suhu 227oC 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).
#disadur dari BSE Kimia Industri Jilid 1
No comments:
Post a Comment