Buku Operasi Teknik Kimia Kelas 11 SMK

Materi Operasi Teknik Kimia

KATA PENGANTAR ................................ ................................ ................................ ................................ ..... i
DAFTAR ISI ................................ ................................ ................................ ................................ .................... ii
DAFTAR GAMBAR ................................ ................................ ................................ ................................ ...... vi
DAFTAR TABEL ................................ ................................ ................................ ................................ .......... xi
PETA KEDUDUKAN BAHAN AJAR ................................ ................................ ................................ ..... xii
GLOSARIUM ................................ ................................ ................................ ................................ .............. xiii
Angka daya ................................ ................................ ................................ ................................ ................ xiii

I. PENDAHULUAN ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 1
A. Deskripsi ................................ ................................ ................................ ................................ ............. 1
B. Prasyarat. ................................ ................................ ................................ ................................ ............ 2
C. Petunjuk Penggunaan. ................................ ................................ ................................ ................... 3
D. Tujuan Akhir ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 4
E. Kompetensi Inti Dan Kompetensi Dasar ................................ ................................ ................ 4
F. Cek Kemampuan Awal ................................ ................................ ................................ ................... 7

II. PEMBELAJARAN ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 8
Kegiatan Pembelajaran 1. Penyimpanan dan Transportasi Bahan dan Produk pada
Fase Padat, Cair, dan Gas. ................................ ................................ ................................ ......................... 8
A. Deskripsi ................................ ................................ ................................ ................................ ............. 8
B. Kegiatan Belajar ................................ ................................ ................................ ............................... 8
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ ............... 8
2. Uraian Materi ................................ ................................ ................................ ............................... 8
3. Refleksi ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 123
4. Tugas ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 123
5. Test Formatif. ................................ ................................ ................................ ......................... 124
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 126
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 126
2. Pengetahuan ................................ ................................ ................................ ........................... 131
3. Keterampilan ................................ ................................ ................................ .......................... 132

Kegiatan Pembelajaran 2. Mengoperasian Peralatan Untuk Pengolahan Bahan Dan Produk. ...................... ....................... 134
A. Desk ripsi: ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 134
B. Kegiatan belajar ................................ ................................ ................................ .......................... 134
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ .......... 134
2. Uraian Materi. ................................ ................................ ................................ ......................... 134
3. Refleksi. ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 188
4. Tugas ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 188
5. Test Format if ................................ ................................ ................................ .......................... 189
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 191
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 191
2. Pengetahuan. ................................ ................................ ................................ .......................... 196
3. Keterampilan ................................ ................................ ................................ .......................... 196

Kegiatan Pembelajaran 3: Evaporator Dengan Berbagai Kondisi Pengoperasian ....... 198
A. Deskripsi ................................ ................................ ................................ ................................ ........ 198
B. Kegiatan Belajar ................................ ................................ ................................ .......................... 198
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ .......... 198
2. Uraian Materi ................................ ................................ ................................ .......................... 198
3. Refleksi ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 224
4. Tugas. ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 224
5. Test Formatif. ................................ ................................ ................................ ......................... 225
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 228
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 228
2. Pengetahuan ................................ ................................ ................................ ........................... 233
3. Keterampilan ................................ ................................ ................................ .......................... 234

Kegiatan Pembelajaran 4: Analisis Bahan, Sistem Pengoperasin Dan Perawatan Dalam Proses Pendinginan Dan Pembekuan............................ 236
A. Deskripsi ................................ ................................ ................................ ................................ ........ 236
B. Kegiatan belajar ................................ ................................ ................................ .......................... 236
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ .......... 236
2. Uraian Materi ................................ ................................ ................................ .......................... 236
3. Refleksi ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 256
4. Tugas. ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 256
5. Test Formatif ................................ ................................ ................................ .......................... 257
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 259
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 259
2. Pengetahuan. ................................ ................................ ................................ .......................... 264
3. Keterampilan ................................ ................................ ................................ .......................... 264

Kegiatan Pembelajaran 5: Me laksanakan Proses Pengoperasian Dan Perawatan Mesin Pengeringan. .................. ................................ ............ 266
A. Deskripsi ................................ ................................ ................................ ................................ ........ 266
B. Kegiatan Belajar ................................ ................................ ................................ .......................... 266
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ .......... 266
2. Uraian Materi. ................................ ................................ ................................ ......................... 266
3. Refleksi, ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 284
4. Tugas. ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 284
5. Test formatif. ................................ ................................ ................................ .......................... 285
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 286
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 286
2. Pengetahuan ................................ ................................ ................................ ........................... 291
3. Keterampilan ................................ ................................ ................................ .......................... 291

Kegiatan Pembelajaran 6: Me laksanakan Perawatan Dan Pengoperasian Proses Distilasi Serta Mengidentifikasi Bahan/ Produk Hasil Proses Tersebut......293
A. Deskripsi: ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 293
B. Kegiatan Belajar ................................ ................................ ................................ .......................... 293
1. Tujuan Pembelajaran ................................ ................................ ................................ .......... 293
2. Uraian Materi. ................................ ................................ ................................ ......................... 293
3. Refleksi. ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 306
4. Tugas. ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 306
5. Test formatif ................................ ................................ ................................ ........................... 307
C. Penilaian ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 309
1. Sikap ................................ ................................ ................................ ................................ ........... 309
2. Pengetahuan ................................ ................................ ................................ ........................... 314

III. PENUTUP ................................ ................................ ................................ ................................ ............ 316
DAFTAR PUSTAKA ................................ ................................ ................................ ................................ 317

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 . Flow proses pada pabrik tekstile jenis polyester ................................ .................. 12
Gambar 2 . Kuato yang harus dipenuhi dalam menentukan kualitas bahan dalam segmen proses berikutnya................ ................... 12
Gambar 3 . Tumpukan bahan baku dengan sistem out door . ................................ ................... 14
Gambar 4 . Tumpukan bahan baku dengan sistem out door (www.bulk handling global). .................. 14
Gambar 5 . Penimbunan bahan bak dibawah travelling bridge (jembatan pembawa)(www.bulk handling) ....................... ....... 15
Gambar 6 . Penimbunan dikiri dan kanan jalan lokomotive crane. (w ww.bulk handling) ....................... ..................... 16
Gambar 7 . Penimbunan dengan travelling bridge dengan rai way dibawah. (www.bulk handling.com) .............................. ........... 17
Gambar 8 . Rail way yang panjang dengan mengg unakan bucket. (www.bulk handling) ....................................... ..................... 17
Gambar 9 . Kabel dengan scrapper bucket. (www.bulk handling.com) .............................. 18
Gambar 10 . Timbunan b ahan baku dengan alat pengambil menggunakan konveyor bucket (www.bulk.com) ................. ........................ 19
Gambar 11 . Penyimpanan indoor sistem timbunan dengan konveyor pembawa(www.bulk.com). ............................. 19
Gambar 12 . Model 1. Masuk dan keluar dalam sistem penyimpanan bahan baku ........ 20
Gambar 13 . Model 2. Penyimpanan bahan baku pada lori lori yang sudah dipar taikan. ..................................... ................ 21
Gambar 14 , Model 3. Penyimpanan bahan baku menggunakan elevator. ......................... 21
Gambar 15 . Bentuk silo dengan kapasitas 65 ton de ngan bentuk grain. ........................... 22
Gambar 16 . Silo/bin dilengkapi dengan alat pengatur kelembapan, suhu, vibrator, dan pengaduk. .................................... .................... 23
Gambar 17 . Silinder tegak vertikal. ................................ ................................ ................................ ... 26
Gambar 18 .Tangki penyimpanan bensin. ................................ ................................ ....................... 27
Gambar 19 . Pemasangan tangki penyimpanan bensin dibawah ta nah. (www.bharattanksandvessel.com). ....................... .. 28
Gambar 20 . Metode Perpindahan bensin (petroleum) ke tangki penyimpanan bawah tanah. (www.bharattanksandvessel.com). .......................... .................... 28
Gambar 21 . Peralatan kontrol dan safety pada tangki bahan bakar cair. (www.bharattanksandvessel.com). ............................................... .. 29
Gambar 22 . Bentuk tangki gas yang dengan model balon zep elin. ................................ ...... 32
Gambar 23 . Tangki penyimpanan bahan baku gas yang berbentuk bola. ......................... 32
Gambar 24 .Tangki penyimpanan bahan baku gas yang b erbentuk ellips bulat telur. (www.bharattanksandvessel.com). ........................... .. 32
Gambar 25 . Sistem ................................ ................................ ................................ ................................ ... 54
Gambar 26 . Sistem tertutup ................................ ................................ ................................ ................. 55
Gambar 27. Sistem terbuka ................................ ................................ ................................ .................. 56
Gambar 28 . Sistem terisolasi. ................................ ................................ ................................ .............. 57
Gambar 29 . Kest imbangan suhu(temperatur) suatu zat cair ................................ ................. 59
Gambar 30 . Tekana fluida statis pada tangki silender tegak. ................................ ................. 69
Gambar 31 . Kondisi al iran kontinu pada sebuah pipa ................................ .............................. 70
Gambar 32 . Grafik Nilai Faktor Koreksi Untuk Herschel -Bulkley Fluida, .......................... 75
Gambar 33 . Grafik Vari asi nilai kritis angka reynold dengan indeks aliran untuk daya yang dibutuhkan. ............................................ ..... 78
Gambar 34 . Grafik Profile indeks kecepatan fluida dihubungkan dengan nilai (r/R). . 79
Gambar 35 . Grafik Korelasi antara V/Vm terhadap parameterm dan r/R. ....................... 80
Gambar 36 . Aliran turbulen dibagi menjadi 3 zona, laminer, transisi dan turbulent . .. 81
Gambar 37 . Grafik Hubungan antara V/Vmak dengan angka reynold. .............................. 82
Gambar 38 . Grafik Hubungan antara diameter pipa dengan ru gosity (?/d). ................... 85
Gambar 39 . Hubungan antara kekasaran pipa, bilangan reynold, ................................ ........ 87
Gambar 40 . Panjang ekivalen pada fitting aliran fluida. ................................ ........................... 90
Gambar 41 . Grafik Angka Karman ................................ ................................ ................................ ..... 93  
Gambar 42 . Fluida mengalami perubahan bentuk karena tekanan yang diberikan pada fluida. .......................................... ............................ 96
Gambar 43 . Fluida mengalamu deformasi ................................ ................................ ..................... 97
Gambar 44 . Elastik fluida ................................ ................................ ................................ ..................... 97
Gambar 45 . Elastoplastik Fluida ................................ ................................ ................................ ........ 98
Gambar 46 . Perbandingan larutan newtonian dan non newtonian ................................ ...100
Gambar 47 . Fl uida non newtonian yang berhubungan dengan waktu saat shear stress ............................ ........................... 101
Gambar 48 . Perbedaan fluida newtonian dan non newtonian. ................................ ............ 101
Gambar 49 . Fluida newtonion dan non newtonian. ................................ ................................ .102
Gambar 50 . Venturi meter. ................................ ................................ ................................ ................. 103
Gambar 51 . Pitot tube, alat ukut aliran fluida. ................................ ................................ ............ 104
Gambar 52 . Bentuk alat ukut flat orrifice ................................ ................................ ..................... 106
Gambar 53. Diagram suhu Vs Jarak Kedudukan Titik. ................................ ............................ 111
Gambar 54. Bejana pengaduk dilengkapi mantel. ................................ ................................ ..... 136
Gambar 55. Bejana pengaduk dilengkapi dengan buffle. ................................ ....................... 137
Gambar 56. Beberapa jenis pengaduk yang lazim ditemukan ................................ ............. 138
Gambar 57 . Beberapa jenis pengaduk dengan perbandingan bentuk geometrinya. ...................................... ............ 138
Gambar 58 . Tata letak batang pengaduk terhadap bejana pengaduk. .............................. 139
Gambar 59 . Pola arah aliran dalam proses pengadukan. ................................ ....................... 140
Gambar 60 . Proses pengadukan dengan pemasangan buffle. ................................ .............. 141
Gambar 61 . Bentuk Pengaduk dengan berbagai perbandingan ................................ .......... 145
Gambar 62 . Angka reynold korelasi dengan faktor daya viskostas. ................................ ..148
Gambar 63. Axial flow pada pengaduk jenis pitched blade. ................................ .................. 152
Gambar 64 . Grafik Bilangan pompa sebagai fungsi dari angka reynold untuk pengaduk jenis pitch blade (np=1,37) sumber: From Chemical Engineering jurnal 1976. ..................... ................................ ........................... 155
Gambar 65 . Nilai angka bilangan reynold dengan waktu blending (waktu pencampuran) .............................. 159
Gambar 66 , Berbagai Jenis sudu pada Pompa Centrifuge. ................................ ..................... 167
Gambar 67. Sistem jet pump. ................................ ................................ ................................ ............. 168
Gambar 68, sistem momouth pump ................................ ................................ ............................... 168
Gambar 69 . Fluida yang dipompa dari bak 1 ke bak 2 dengan ketinggia h1 den Mgan menggunakan pompa sentrifugal. .................................... ...170
Gambar 70 m. Bagan Screw Conveyor. ................................ ................................ ........................... 179
Gambar 71 . B agan Screw Conveyor. ................................ ................................ ............................... 180
Gambar 72 . diagram utuh dari screw conveyor. ................................ ................................ ....... 180
Gambar 73 . Belt konveyor dengan drive pulley dan pulle y ................................ .................. 182
Gambar 74 . Kegunaan idler untuk menahan belt dan pulley drive pada motor & puley konveyor .......................... ................... 183
Gambar 75 . Berbagai jenis id ler dan pemasangan sebagai penyangga pada unit belt konveyor. .................... .................. 183
Gambar 76 . bucket conveyor. ................................ ................................ ................................ ............ 185
Gambar 77 . Bucket minneapolis. ................................ ................................ ................................ ..... 185
Gambar 78 . Bucket untuk material yang mempunyai kecendrungan bau. ..................... 186
Gambar 79 . Sistem evaporator dengan barometrik koden sor. ................................ ........... 199
Gambar 80 . Horizontal tabung evaporator. ................................ ................................ ................ 202
Gambar 81 . Tipe Vertikal Tabung heat Exchaner. ................................ ................................ ...205
Gambar 82 . Untuk Vertikal Tabung Basket. ................................ ................................ ................ 206
Gambar 83 . Long Tabung Vertikal Evaporator. ................................ ................................ ......... 208
Gambar 84 . Perpindahan panas pada single efek evaporator. ................................ ............. 211
Gambar 85 . Neraca massa & Suhu Proses. ................................ ................................ ................... 214
Gambar 86 . Bebe rapa Tipe Vacuum Evaporator Sistem Batch Skala Industri Kecil – Menengah. ................... ................. 218
Gambar 87. Sistem Kinerja Mesin Pendingin. ................................ ................................ ............. 237
Gam bar 88. Siklus freon pada mesin pendingin bahan ................................ ........................... 238
Gambar 89. tipe mesin pendingin ................................ ................................ ................................ ..242
Gambar 90, Sistem Kerja Evaporator. ................................ ................................ ............................ 245
Gambar 91. Daur carnot pada mesin pendingin. ................................ ................................ ....... 247
Gambar 92. Siklus/daur Carnot ................................ ................................ ................................ ....... 247
Gambar 93. daur kompresi uap ideal ................................ ................................ ............................. 249
Gambar 94 . Daur sejati (nyata) pada sistem kompresi ................................ .......................... 250
Gambar 95 . P roses difusi melekuler bahan pada proses pengeringan, ............................ 268
Gambar 96 . Proses pengeringan gel carrageenan & perbaikan mutunya. ...................... 273
Gambar 97 . Pengering Lorong Dengan Sinar Matahari. ................................ ......................... 274
Gambar 98. Pengering gabah sederhana ................................ ................................ ...................... 277
Gambar 99 . Model alat spray dry er skala pilot plant. (sumber: www. http://www.pharmaceutical -business -review.com) ...............................278
Gambar 100 , Flow Proses Pada Alat Spray Dryer (sumber: http://class.fst.ohio - state.edu ). ........................................................ ................. 278
Gambar 101 . Mesin freeze dryer (https://encrypted -tbn3.gstatic.com/) ...................... 279
Gambar 102 . Alat ukur manual dan infra red digital ................................ ............................... 280
Gambar 103 . Alat ukur kecepatan udara sistem digital. ................................ ......................... 281
Gambar 104 . Alat Higrometer ................................ ................................ ................................ .......... 282
Gambar 105 . Diagram X –Y sistem biner antara A & B ................................ ........................... 297
Gambar 106 . diagram T – X – Y................................ ................................ ................................ ......... 298
Gambar 107 . Distilasi se derhana. ................................ ................................ ................................ .... 301
Gambar 108 ,. Menara distilasi sederhana. ................................ ................................ ................... 302

DAFTAR TABEL
Tabel 1 . Satuan turnan dari SI unit. ................................ ................................ ................................ .. 38
Tabel 2 . Besarnya rugositi untuk beberapa material. ................................ ............................... 84
Tabel 3 . Panjang Ekivalen Pipa Pada Beberapa Fitting. ................................ ............................ 88
Tabel 4 . Harga untuk fluida non newtonian. ................................ ................................ ................. 91
Tabel 5 . Fluida newtonion ................................ ................................ ................................ .................... 99
Tabel 6 . Konduktivitas Termal Berbagai Bahan ................................ ................................ ........ 112
Tabel 7 . Nilai rata -rata dari (hc + hd) dari pipa steam ke sekelilingnya .......................... 120
Tabel 8 . Nilai rata -rata dari (hc + hd) dari pipa ke sekelilingnya ................................ ....... 120
Tabel 9 . Kecepatan Butiran dengan penjelasan penggunaan prosesnya ........................ 153
Tabel 10 . Kecepatan pengadukan dengan estimasi angka reynold dan angka pumping. .............................. .................... 157
Tabel 11 Hubungan antara kecepatan putaran dengan kecepatan linier motor listrik untuk pompa. .......................................... ........... 174
Tabel 12 . Tipe pompa dengan kecepatan khusus. ................................ ................................ .... 175
Tabel 13 . Daya hisap pada pompa tertentu. ................................ ................................ ................ 175
Tabel 14 . Pengamatan alat evaporas, sistem kerja dan bahan evaporasi ........................ 200