Teknik Kimia itu sebenarnya makhluk apaan, sih?

Pengertian secara harfiah dikatakan bahwa teknik kimia adalah ”suatu ilmu rekayasa/teknik yang mengkonversi/ merubah bahan-bahan baku menjadi bahan/produk jadi yang berdaya guna dan memiliki nilai tambah ekonomis melalui proses-proses kimia, fisika, maupun biologi skala besar”. Dapat pula dikatakan bahwa ”suatu ilmu untuk melaksanakan proses-proses pengubahan bahan baku utama ke dalam produk-produk fungsional”

Dari pengertian di atas, teknik kimia merupakan suatu ilmu yang sangat aplikatif yang memadukan antara konsep-konsep dasar bidang ilmu sains seperti matematika, fisika, kimia, maupun biologi dengan ilmu-ilmu rekayasa (teknologi) dan sistem industri. Dalam konteks ini, ilmu teknik kimia secara prinsipil sangat berbeda dengan ilmu kimia murni maupun teknik industri (teknik dan manajemen industri).

Dalam kehidupan sehari-hari, kita senantiasa dihadapkan para peristiwa-peristiwa penting dalam lingkup ilmu teknik kimia. Satu contoh kegiatan keseharian yang saya berikan di sini adalah menyeduh teh atau kopi.

Ketika menyeduh kopi/teh, apa yang diharapkan oleh orang yang meminumnya? Tentunya adalah cita rasa, supaya tidak ngantuk, atau memang sengaja untuk minum karena haus. Baiklah mari kita bahas peristiwa atau konsep teknik kimia apa saja yg terjadi dari aktivitas menyeduh teh/kopi.

Proses perubahan ukuran
Pernah melihat orang menyeduh teh/kopi tetapi menggunakan kopi kering yang masih bulat utuh atau daun teh yang masih lebar-lebar? Memang ada beberapa orang yang melakukan itu, tetapi hal ini bukanlah sesuatu yang lazim. Di antara kita pastilah lebih banyak melihat orang menyeduh teh/kopi dimana biji kopinya sudah ditumpuk halus atau daun tehnya sudah dicincang kecil-kecil. Ini juga sebuah proses dalam ilmu teknik kimia. Mengapa harus diperkecil ukurannya? Silakan temukan jawaban anda di rimba ”teknik kimia”

Proses pemanasan, perpindahan energi, dan konversi energi.
Kita menyeduh kopi/teh biasanya menggunakan air panas, bukan? Bagaimana supaya air yang kita gunakan menjadi panas? Tentu saja harus dipanaskan menggunakan beberapa metode yang semuanya membutuhkan energi dari luar. Bisa menggunakan kompor/pemanas listrik alias memanfaatkan energi listrik, atau menggunakan kompor minyak tanah/LPG alias memanfaatkan energi kimia dalam bakar tersebut yang kemudian dibakar untuk mendapatkan energi panas. Dalam teknik kimia, inilah yang dinamakan proses perpindahan energi dan perubahan (konversi) energi.

Proses pelarutan dan ekstraksi.
Mengapa kita menyeduh kopi/teh dalam keadaan panas? Apa jadinya kalau kita menyeduh teh/kopi dengan air dingin? Tentu saja teh/kopi tersebut tidak akan larut, bukan? Akibatnya cita rasanya menjadi tidak nikmat karena komponen-komponen yang mengakibatkan aroma harum dan rasa nikmat pada teh/kopi menjadi tidak larut dalam air dingin. Proses pemanasan di atas membantu mempercepat pelarutan komponen-komponen ”nikmat” ini sehingga teh/kopi bisa kita nikmati seperti hal sekarang ini. Komponen-komponen nikmat tersebut akan keluar dari dalam biji kopi atau daun teh dan terlarut ke dalam air panas. Dalam teknik kimia, proses ini dinamakan ”ekstraksi”. Mengapa bisa demikian? Hal-hal seperti itulah kelak yang akan dipelajari di jurusan teknik kimia.

Proses penyaringan
Terkadang karena adanya ampas kopi/teh yang masih terdapat dalam campuran seduhan ini, orang menjadi merasa tidak nyaman atau terganggu saat meminumnya. Untuk menghilangkan ampas ini, perlu dilakukan penyaringan. Dalam teknik kimia, peristiwa tersebut dinamakan ”filtrasi”. Kalau kita menggunakan teh celup, maka kertas untuk wadah teh yang kita celupkan tersebutlah yang berfungsi sebagai alat penyaring sehingga serbuk teh tidak ikut bercampur dengan air seduhan teh. Kita bisa lebih nyaman meminumnya, bukan?

Proses pengadukan dan pencampuran
Apa jadinya kalau kita minum kopi/teh tanpa diaduk. Alias serbuk kopi/teh dimasukkan begitu saja ke dalam air panas dan langsung diminum. Pasti rasanya kurang nikmat. Proses pengadukan membuat semua bahan tercampur dengan baik dan merata (homogen). Bisa juga untuk mempercepat proses pelarutan seperti yang sudah disebutkan di atas. Supaya teh/kopi yang kita minum lebih nikmat, banyak orang menambahkan gula ke dalamnya dengan takaran tertentu sesuai selera orang yang akan meminumnya. Nah, inilah yang dimaksudkan dengan proses pencampuran. Dengan takaran tertentu, kopi/teh dan gula dicampurkan dan dimasukkan ke dalam air panas lalu diaduk-aduk menggunakan sendok (sebagai alat pengaduk) selama waktu tertentu. Setelah itu diminum, deh. Mmmh.... nikmatnya!!

Nah, sudah paham bukan? Sekarang kita tarik benang merah antara peristiwa orang menyeduh teh/kopi ini menuju aplikasi lainnya yang bersifat industrial tetapi identik. Contohnya adalah pabrik cat, pabrik tinta/pewarna, pabrik detergent, pabrik aneka jenis minuman, pabrik aneka jenis makanan, dsb.

Jika kita tinjau dari sisi pengertian teknik kimia seperti yang telah disebutkan di atas jadinya menjadi seperti ini. Bahan baku adalah kopi/teh, gula, dan air. Lalu diproses dan diubah menjadi produk fungsional lainnya berupa seduhan kopi/teh siap minum. Proses-proses yang terjadi di atas kebanyakan adalah peristiwa fisika karena tidak ada reaksi kimia yang terlibat di dalamnya. Lalu apakah ada nilai tambah ekonomisnya? Ya, so pasti dong. Coba deh beli kopi/teh di warung kopi. Kalau dihitung-hitung harganya pasti akan lebih mahal daripada harga bahan bakunya...hehe. . Kalau ngga gitu khan, namanya kerja keras aja alias ngga dapat untung. Tapi itulah teknik kimia, kita bicara industri pastinya kita bicara masalah ekonomi. Siapa sih yang mau bikin pabrik untuk membuat produk tertentu meskipun dia tahu bahwa nantinya akan merugi?

Itu tadi baru membuat kopi/teh skala kecil untuk misalnya satu atau sekelompok orang yang hanya butuh beberapa gelas. Sedangkan kalau kita kembali pada pengertian teknik kimia, ada satu kata yang harus digarisbawahi yaitu skala besar. Saat ini khan tersedia di supermarket atau warung pinggir jalan beberapa produk kopi dan teh siap minum dengan aneka kemasan yang diproduksi oleh berbagai industri. Tentu saja pabrik itu tidak membuat kopi/teh tersebut gelas per gelas, bukan? Wah, bisa makan waktu bertahun-tahun untuk menyediakan satu juta gelas...hehe. Jadinya menjadi tidak efektif dan efisien. Membuat kopi/teh satu gelas dengan membuat satu juta gelas metode produksinya pasti akan berbeda meskipun proses dan prinsip membuatnya sama saja. Nah, that’s the point. Di sinilah seorang insinyur kimia yang paham proses dan perancangannya akan sangat berperan.

Banyak pertanyaan yang harus dijawab oleh seorang sarjana teknik kimia untuk keperluan ini. Contohnya adalah :

• Bagaimana alur prosesnya supaya efektif dan efisien.
• Berapa jumlah bahan baku yang dibutuhkan untuk membuat satu juta liter seduhan kopi/teh siap minum.
• Berapa ukuran tangki bahan baku dan bagaimana cara penyimpanan bahan baku tersebut.
• Berapa ukuran gelas....eh. . tangki untuk mencampurkan kopi/teh, gula, air, atau bahan lainnya yang dianggap perlu untuk meningkatkan cita rasa.
• Bagaimana cara bahan-bahan baku tersebut dimasukkan ke dalam tangki pencampur.
• Apakah material yang sesuai untuk tempat pencampuran supaya aman bagi kesehatan.
• Berapa listrik atau energi yang dibutuhkan untuk mengaduk campuran-campuran tersebut..
• Berapa besar ukuran alat pengaduknya dan apa jenisnya supaya menghasilkan proses pengadukan yang efisien.
• Berapa lama waktu yang dibutuhkan selama proses pengadukan
• Berapa suhu pengadukan dan kecepatan pengadukan yang optimum supaya dihasilkan seduhan kopi/teh dengan cita rasa terbaik.
• Bagaimana supaya pengadukan dan suhu di dalam tangki pencampur tetap stabil (tidak berubah-ubah) .
• Berapa bahan bakar yang dibutuhkan untuk membuat air panasnya.
• Bagaimana mekanisme pemasanannya.
• Bagaimana cara dan mekanisme pendinginannya.
• Berapa ukuran pipa yang pas supaya cairan tersebut dapat mengalir dengan baik.
• Bagaimana cara menyaring ampas-ampasnya dan berapa ukuran alat penyaring tersebut.
• Mau diapakan limbah-limbah ampas tadi dan bagaimana caranya supaya aman dibuang ke lingkungan.
• Berapa keuntungan yang bisa diperoleh per liter seduhan kopi/teh yang dihasilkan.
• Dan masih banyak lagi pertanyaan-pertanya an apa, bagaimana, berapa, mengapa, dll.
  

Tenang saja, pertanyaan-pertanya an di atas bukanlah momok yang menakutkan. Di jurusan teknik kimia, semua konsep dan teori dasar untuk menjawab pertanyaan-pertanya an tersebut tersedia secara blak-blakan dan pastinya akan dipelajari.

Setelah pabrik bisa beroperasi dan berjalan dengan baik, bereslah sudah tugas seorang insinyur kimia. Uppss.... siapa bilang sudah beres. Saat pabrik sudah mulai berjalan, pasti akan ada masalah-masalah dalam proses tersebut. Atau pastilah juga pabrik ingin keuntungannya supaya lebih besar, maka dilakukan upaya-upaya seperti penghematan energi/bahan bakar, memaksimalkan penggunaan bahan baku, memotong alur proses yang tidak efisien, mengganti peralatan-peralatan yang kinerjanya tidak maksimal, meningkatkan kualitas produk, atau bahkan mengembangkan produk sesuai dengan kebutuhan dan selera konsumen. Nah, aktivitas-aktivitas ini tentu saja masih membutuhkan pengetahuan dan kemampuan seorang insinyur kimia. Jadi don’t be afraid OK, alias jangan takut untuk tidak mendapatkan pekerjaan ya.

Wah, ngga nyangka ya ternyata dari bikin kopi/teh saja demikian banyak ilmu teknik kimia yang bisa dipetik. Padahal ada ribuan produk-produk di jagat raya ini yang dibuat atas dasar/prinsip ilmu teknik kima dan membuat dunia terasa lebih indah. So, kalau mau bikin produk yang aneh-aneh dari bahan-bahan baku yang tersedia di sekitar kita, kalian-kalian bisa belajar di bidang ini untuk mengetahui dasar-dasarnya.

Masih banyak aktivitas/peristiwa sehari-hari yang juga bisa ditelaah seperti halnya menyeduh kopi/teh di atas.

1. Memasak

Ada proses pencampuran, pertukaran panas (pemanasan), pengadukan, perubahan fasa (penguapan), perubahan ukuran, rekayasa produk.

2. Membuat tape

Ada proses reaksi kimia dan fermentasi

3. Menjemur pakaian

Wah, kok bisa ya? Apa kaitannya dengan ilmu teknik kimia? Tentu bisa karena orang menjemur pakaian hingga kering itu adalah peristiwa pengeringan yang dalam teknik kimia disebut ”drying”. Ini adalah peristiwa perpindahaan bahan (yaitu air) dari permukaan pakaian yang basah menuju udara bebas. Mengapa bisa berpindah? Karena perbedaan jumlah (konsentrasi) air dalam pakaian basah dengan udara sekitarnya sehingga air ini akan berpindah dari yang konsetrasi tinggi menuju ke lingkungan dengan konsentrasi yang lebih rendah. Terus gimana kalau malam-malam saya jemur pakaian, tapi tiba-tiba besok pagi pakaian saya sudah agak kering meskipun masih sedikit lembab padahal khan tidak ada sinar matahari di waktu malam. Tapi kalau di siang hari kok keringnya lebih cepat ya? Mengapa...mengapa. ..dan sejuta mengapa..... ......... .

Dalam dunia industri, peristiwa sederhana ini banyak dipakai lho. Sebut saja pabrik keripik dimana bahan yang akan dijadikan kripik biasanya harus dikeringkan terlebih dahulu. Pabrik mie instan juga menggunakan konsep ini untuk mengeringkan mie sebelum dikemas dalam bungkus-bungkus plastik. Pabrik susu bubuk, detergent bubuk, pemanis buatan, penyedap rasa, tepung tapioka, juga menggunakan teknik ini pada salah satu tahap pembuatannya.

Siap-siap deh kalau kerja di pabrik makanan yang butuh proses pengeringan, prinsip dasar teknik pengeringan harus sudah ngelotok, lho. Supaya nanti pengeringannya cepat, butuh energi sedikit, dan kualitas hasilnya baik.

4. Jaringan pipa air PDAM

Ada mekanisme perubahan tekanan (pemompaan) dan sistem aliran fluida serta sistem penyimpanan/ storage.

5. Membakar sampah

Konversi energi dan reaksi pembakaran

6. Metabolisme tubuh manusia

Mulai dari mulut hingga anus. Disebut-sebut sebagai miniatur atau ilustrasi pabrik yang sangat kompleks.

7. Timbulnya embun pagi dan kabut
8. Pembusukan sampah-sampah organik
9. Menyaring air kotor
10. Memompa ban mobil/motor
11. Dan masih.....masih. ..banyak lagi hal lain yang cukup panjang daftarnya apabila disebutkan satu-persatu
    

Sudah cukup memberikan gambaran awal mengenai teknik kimia, bukan? Kalau kurang, tunggu saja tulisan-tulisan berikutnya dengan topik yang lebih dalam tetapi tetap dikemas dalam suasana ringan dan informal. Pokoknya teknik kimia itu rentang jelajah aplikasinya sangat lebar, mulai dari kehidupan sehari-hari, industri kecil dan menengah, hingga industri-industri besar yang rumit dan kompleks.

Salam teknik kimia !!

Penulis.
A.D.A. Feryanto
Dosen Teknik Kimia dan Entrepreneur di bidang teknik kimia
Alumni TK-ITB angkatan 1997

3 Hukum Termodinamika

Ada 3 hukum termodinamika. Dalam bahasa yg mudah dicerna, nggak bikin sembelit ato mencret, kurang lebih sbb:

1. Hukum kekekalan energi:
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditransfer dengan berbagai cara.

Aplikasi: Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna energi. Semuanya hanya mentransfer energi, tidak menciptakan dan menghilangkan.

Catatan: Dengan adanya kesetaraan massa dan energi dari Einstein, energi "seolah-olah" bisa diciptakan dari materi (massa). Sehingga sekarang diamandemen menjadi "Hukum kekekalan massa-energi". Ketiga hukum tetmodinamika untuk energi jadi berlaku juga untuk massa.

2. Hukum keseimbangan / kenaikan entropi: Panas tidak bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara spontan. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik.

Aplikasi: Kulkas harus mempunyai pembuang panas di belakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar. Karena jika tidak Panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar.

3. Hukum suhu 0 Kelvin (-273,15 Celcius): Teori termodinamika menyatakan bahwa panas (dan tekanan gas) terjadi karena gerakan kinetik dalam skala molekular. Jika gerakan ini dihentikan, maka suhu material tsb akan mencapai 0 derajat kelvin.

Aplikasi: Kebanyakan logam bisa menjadi superkonduktor pada suhu sangat rendah, karena tidak banyak keacakan gerakan kinetik dalam skala molekular yang menggangu aliran elektron.

Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:
• Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
• Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan Kerja yang dilakukan terhadap sistem.
• Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
• Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Dari Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia.

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagad raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:
• sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
• sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
o pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
o pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
• sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.


Keadaan termodinamika

Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.

Dari Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia.

Pengertian Termodinamika

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-seimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.

Penentuan Heating Value pada LNG

Dalam penentuan heating value pada LNG, apakah komposisi hidrokarbonnya (seperti etana atau propana) juga mempengaruhi?

Heating value tidak ada hubungannya dengan panas untuk memanaskan sesuatu zat. Heating value itu nilai panas yang dihasilkan dari pembakaran sempurna suatu zat pada suhu tertentu.

Reaksi pembakaran sempurna hydrocarbon seperti ini:

C_xH_y + (x + y/4) O₂---- x CO₂ + y/2 H₂O

Sesuai definisinya panas pembakaran dihitung seolah-olah reaktan dan hasil reaksi memiliki suhu yang sama. Biasanya kondisi standar yang dipakai untuk perhitungan heating value adalah 25 °C dan 1 atm. Seperti kita tahu pada 25 °C dan 1 atm H2O memiliki fase liquid, maka perhitungan HHV menganggap H2O hasil pembakaran diembunkan menjadi fase liquid, sehingga selain panas didapat dari pembakaran, diperoleh pula energi dari panas pengembunan H2O. Kalau perhitungan LHV itu menganggap bahwa H2O tetap pada fase gas pada 25 °C. Jadi selisih antara HHV dan LHV adalah panas pengembunan H2O pada suhu dan tekanan standar.

Perlu dicatat bahwa HHV dan LHV adalah notasi theoretical, hanya dipakai untuk indikasi dan tidak menunjukkan kondisi yang sebenarnya dalam praktek. Alasannya bahan bakar dan gas hasil pembakaran tidak pernah berada pada temperatur yang sama sesuai asumsi yang dipakai untuk perhitungan HHV dan LHV. Dalam praktek, energi yang bisa kita peroleh dari pembakaran bahan bakar akan selalu lebih kecil dari HHV atau LHV, karena ada energi dalam bentuk panas yang dibawa pergi oleh gas hasil pembakaran. Itulah sebabnya efisiensi semua mesin konversi energi (steam power plant, internal combustion engine, gas turbine) tidak pernah bisa 100 %.

Jadi HHV dan LHV sama sekali tidak ada hubungannya dengan fase dari bahan bakarnya, baik bahan bakar padat maupun cair, sama-sama punya HHV dan LHV. Kalau soal gampang atau susahnya membakar, juga tidak ada hubungannya dengan HHV & LVH. Ingat! Pembakaran itu proses eksotermis, jadi tidak mengambil panas (energi) dari lingkungan justru memberikan panas ke lingkungan. Sebenarnya yang bisa dibakar itu adalah fase gas, kalau ada bahan bakar cair, maka harus terbentuk cukup uap di atas permukaannya supaya bisa memulai pembakaran. Kalau kita mulai dari temperatur ambient, untuk bahan bakar cair tertentu, misalnya diesel oil, mesti diberikan suhu yang cukup supaya tekanan uapnya cukup tinggi untuk membentuk fase uap yang bisa dibakar (dari sinilah muncul istilah flash point). Tapi begitu sudah dibakar, panas dari pembakaran akan selalu menyediakan energi yang cukup untuk menghasilkan fase uap yang siap untuk dibakar.

Semakin tinggi carbon number, heating value dalam kJ/kmol (tapi tidak dlm kJ/kg!) juga semakin tinggi. Untuk gas, heating value biasanya dinyatakan dalam Btu/MMscf, dan kita tahu bahwa untuk gas mol itu proportional terhadap volume, jadi untuk gas alam semakin banyak fraksi berat semakin tinggi heating valuenya dalam volumetric basis.

Harap diperhatikan, satuan yang menyatakan nilai LHV/HHV juga, bahwa nilai LHV/HHV membesar sesuai kenaikan jumlah karbonnya tentu saja untuk satuan Btu/lbmol (kJ/kmol). Karena jika satuan yang digunakan adalah berbasis massa, LHV/HHV methane lebih besar dibanding rantai yang lebih panjang (karena MWnya makin kecil).

Menentukan gross heating value bukan lewat GC tapi lewat komputasi numeris (yang umumnya sudah ada di soft machine-nya GC yang lalu mengambil data composition peaknya GC). Mengapa? Karena kita harus menginput properties natural gas pada 60 oF dan 14,7 psia.

Hakikatnya, GC tidak terbatas sampai pengukuran C9 saja, bisa lebih tergantung setting/instrument dan standar method yang diimplementasikan.

Mengukur GHV bukan langsung dari GC kayak ngukur pressure dari pressure transmitter, tapi ada komputasi dari GC setelah gas composition didapatkan.

Memang bisa mengkalkulasi sampai rantai karbon yang berat, tapi biasanya sudah tidak akurat, lagipula dalam kenyataannya fraksinya juga sangat kecil dibandingkan dengan fraksi C1 (yang biasanya dipakai sebagai standar spesifikasi dari gas untuk sales), sehingga jika terjadi perubahan kecil dari komposisi di rantai karbon yang berat hanya memberikan impact yang kecil terhadap nilai GHV.

GC bisa melakukan perhitungan GHV. Yang dilakukan oleh GC adalah melihat komposisi gas berdasarkan peak di chromatogram. Kemudian berdasarkan standar yang digunakan, apakah itu GPA-2172, atau ISO 6976, GC akan menghitung GHV berdasarkan data masukan mol % dari gas yang diukur itu sendiri, base pressure dan base pressure pengukuran yang digunakan. Di beberapa tempat ini tidak biasa dilakukan karena GC tidak mengukur nilai komposisi H2O dan H2S dan beberapa componen lain yang tidak terdeteksi oleh GC. Jadi yang biasa dilakukan adalah memberikan semua informasi data ini ke flow computer (data GC dan H2O dan komponen lain yang dibutuhkan), dan flow computer yang akan melakukan perhitungan gross heating value.

Untuk standar ISO6976, kita tidak bisa memilih standar pressure yang digunakan, itu tidak dispesifikasi oleh standar. Satuan keluaran dari standar ISO6976 adalah MJ/Sm3 untuk perhitungan volume. ISO6976 memberikan pilihan untuk menghitung GHV dalam beberapa combustion/metering temp. Yang cukup umum digunakan (15,15) dan (20,20). Semua masukan dan keluaran dari ISO6976 adalah dalam bentuk metric.

Untuk standar GPA 2172, kita bisa memilih GHV mau dihitung pada tekanan berapa terserah kita. Yang umum digunakan adalah 14.73 psia. Standar perhitungan GPA2172 menggunakan pressure 14.696. Tetapi, GPA 2172 tidak memberikan pilihan input temperatur karena perhitungan selalu dianggap untuk temperature standard 60 degF. Masukan lain yang dibutuhkan adalah nilai compressibility gas pada tekanan standar (14.73 dalam hal ini) yang biasanya didapat dari perhitungan AGA 8.

Untuk pengukuran gasnya sendiri, fraksi berat yang memang pada pengukuran fiscal gas nilainya cukup kecil, namun bila ada salah perhitungan akan memberikan perbedaan yang cukup signifikan karena fraksi berat memiliki nilai heating value yang terbesar. Kalau misalnya nilai gas yang seharusnya 0.01% terbaca 0.1%, itu sudah cukup untuk memberikan error kesalahan sekitar 0.4% yang kalau diuangkan akan memberikan angka sekitar beberapa ratus ribu dolar per tahun yang bergantung pada jumlah gas yang mengalir.

C1 - C4 mempunyai konstribusi HHV yang lebih besar, karena diantara C yang lainnya heating value dari C1 - C4 lebih besar. Sebagai referensi di Perry's Chemichal Engineers Handbook edisi ke 6, table 3-207. Disitu tertera heating value untuk masing-masing komponen :

• C1 == 21.502 (BTU/lb)
• C2 == 20.416 (BTU/lb)
• C3 == 19.929 (BTU/lb)
• iC4 == 19.614 (BTU/lb)
• nC4 == 19.665 (BTU/lb)
• iC5 == 19.451 (BTU/lb)
• nC5 == 19.499 (BTU/lb)
• nC6 == 19.391( BTU/lb)

Ada 'ukuran' lain dari heating value yaitu volume, dengan satuan Btu/scf. Biasanya kalau kita bicara gas metering dengan on line chromatograph maka pengukuran heating value adalah berdasar volume ini, Btu/scf, jadi total energi yang melewati meter (Btu per jam atau per day) adalah perkalian dari volume, mmscfd dan nilai heating value ini (Btu/scf). Kalau heating value dihitung berdasar volume maka secara logis heating value dari C2 akan lebih tinggi dari C1 dan C3 lebih tinggi daripada C2 dan seterusnya karena berat molekul C2 lebih dari C1 dst, ini berdasar prinsip bahwa volume dari 1 mol C1 akan sama dengan volume dari 1 mol C2 (sekitar 379 scf/mol).

GHV dapat diukur berdasarkan Mass dan Volume, jika berdasarkan Mass (BTU/Kg), C yang lebih tinggi akan memberikan kontribusi Heating Value yang semakin rendah, sedangkan jika berdasarkan Volume (BTU/Scf) maka sebaliknya C yang lebih tinggi memberikan kontribusi Heating Value yang lebih tinggi.

Dari GPA 2145 Tahun 2003, Physical Constants for Hydrocarbon. Jika component LNG dalam molar fraction, maka GHV pada 60 F sebagai ideal Gas adalah :

• C1 == 52,673 BTU/Kg == 1010.0 BTU/Scf
• C2 == 49,238 BTU/Kg == 1769.7 BTU/Scf
• C3 == 47,739 BTU/Kg == 2516.2 BTU/Scf
• i- C4 == 46,808 BTU/Kg == 3252.0 BTU/Scf
• n-C4 == 46,958 BTU/Kg == 3262.4 BTU/Scf
• i-C5 == 46,394 BTU/Kg == 4000.9 BTU/Scf
• n-C5 == 46,484 BTU/Kg == 4008.7 BTU/Scf

n-C6 == 46,174 BTU/Kg == 4756.0 BTU/Scf

Oleh Rangkuman Diskusi Milis Migas Indonesia - Agustus 2005, Publish on 26 /09 /05 12:24:23

Teknik kimia

Teknik kimia (Inggris: chemical engineering) adalah ilmu teknik atau rekayasa yang mempelajari pemrosesan bahan mentah menjadi barang yang lebih berguna, dapat berupa barang jadi ataupun barang setengah jadi. Ilmu teknik kimia diaplikasikan terutama dalam perancangan dan pemeliharaan proses-proses kimia, baik dalam skala kecil maupun dalam skala besar seperti pabrik. Insinyur teknik kimia yang pekerjaannya bertanggung jawab terhadap perancangan dan perawatan proses kimia pada skala pabrik dikenal dengan sebutan "insinyur proses" (process engineer). Selain itu, insinyur teknik kimia juga terkait dengan penelitian dan pengembangan proses kimia.

Contoh

Berikut ini adalah contoh yang mengilustrasikan peran seorang insinyur teknik kimia di pabrik:

“Perbedaan antara teknik kimia dan kimia dapat diilustrasikan dengan mengambil contoh proses produksi jus jeruk. Seorang ahli kimia akan berusaha untuk meneliti metode-metode ekstraksi jus jeruk. Metode yang paling sederhana yang mungkin ditemukan adalah memotong jeruk menjadi dua bagian dan kemudian memerasnya. Metode yang lebih rumit adalah dengan cara mengupas kulit jeruk dan kemudian menghancurkan jeruk untuk memperoleh jusnya.

Sebuah perusahaan kemudian menginstruksikan seorang insinyur teknik kimia untuk merancang pabrik penghasil jus jeruk dengan kapasitas produksi beberapa ribu ton jus per tahun. Insinyur tersebut akan menganalisis proses-proses produksi yang mungkin dan kemudian mengevaluasi keekonomisan setiap proses yang mungkin. Walaupun metode produksi jus dengan cara memeras sangat sederhana, proses ini tidak ekonomis karena memerlukan ribuan orang untuk mencapai target produksi. Oleh karena itu, metode lain akan dipilih (mungkin metode pengupasan dan penghancuran). Dari contoh ini, dapat dilihat bahwa proses produksi yang paling sederhana dalam skala laboratorium belum tentu merupakan metode paling ekonomis pada suatu pabrik."

Penjelasan Umum

Teknik kimia selalu menitikberatkan pekerjaannya untuk menghasilkan proses yang ekonomis. Untuk mencapai tujuan ini, seorang insinyur teknik kimia dapat menyederhanakan atau memperumit aliran proses produksi untuk memperoleh proses yang ekonomis. Selain melalui perancangan aliran proses produksi, seorang insinyur teknik kimia juga dapat menghasilkan proses yang ekonomis dengan merancang kondisi operasi. Beberapa reaksi kimia memiliki laju reaksi yang lebih tinggi pada tekanan atau temperatur operasi yang lebih tinggi. Proses produksi amonia adalah contoh dari pemanfaatan tekanan tinggi. Agar laju pembentukan amonia cepat, reaksi dilangsungkan dalam suatu reaktor bertekanan tinggi.

Proses-proses kimia berlangsung dalam peralatan proses. Peralatan proses umumnya merupakan satu unit operasi. Unit-unit operasi kemudian dirangkaikan untuk melakukan berbagai kebutuhan dari sintesis kimia ataupun dari proses pemisahan. Pada beberapa unit operasi, peristiwa sintesis kimia dan proses pemisahan berlangsung secara bersamaan. Penggabungan dari keduanya ini bisa dilihat dari proses distilasi reaktif.

Ilmu-ilmu yang menjadi dasar dalam teknik kimia, antara lain adalah:

• Neraca massa
• Neraca energi
• Peristiwa perpindahan massa, energi, momentum
• Reaksi kimia
• Termokimia
• Termodinamika

Terdapat pula ilmu-ilmu pendukung yang teknik kimia, antara lain:

• Mekanika fluida
• Ilmu tentang material

Selain ilmu dasar dan ilmu pendukung, terdapat pula kemampuan-kemampuan dan pengetahuan-pengetahuan aplikatif yang perlu dikuasai oleh seorang insinyur teknik kimia, antara lain:

• Pengendalian proses kimia
• Instrumentasi
• Perancangan proses kimia
• Penanganan limbah pabrik
• Prosedur keselamatan pabrik kimia
• Evaluasi ekonomi pabrik kimia
• Manajemen proyek

Teknik Kimia Modern

Pada masa sekarang ini, teknik kimia terlibat dalam proses pengembangan dan proses produksi produk yang sangat beragam. Produk-produk ini meliputi material berunjuk kerja tinggi untuk keperluan antariksa, otomotif, biomedis, elektronik, lingkungan, dan militer. Contoh produk yang dihasilkan adalah serat yang sangat kuat, bahan tekstil, pelekat, material komposit untuk kendaraan, material yang aman digunakan untuk implan, dan obat-obatan.

Dari Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia.