Shine Community

Teknik kimia
Dari Wikipedia Bahasa Indonesia, Ensiklopedia Bebas
Langsung ke: navigasi, cari

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.

Daftar isi [sembunyikan]

1 Contoh
2 Penjelasan Umum
3 Teknik Kimia Modern
4 Bidang Terkait
5 Pranala Luar


1. 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."

2. 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

3. 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.

4. Bidang terkait

Ruang lingkup teknik kimia sangatlah luas, melingkupi bidang bioteknologi, nanoteknologi, hingga mineral. Bidang-bidang yang erat berhubungan dengan teknik kimia antara lain teknik bioproses (atau teknik biokimia), teknik biomedis, teknik biomolekular, kimia dan bioteknologi.

5. Pranala luar

Portal:Kimia

Learning Chemical Engineering Software
Chemical Engineers' Resource Page
Chemical Engineering sites (dmoz Open Directory Project)
Chemical Engineering software (dmoz Open Directory Project)
Academic Chemical Engineering Sites all over the World
American Institute of Chemical Engineers (USA)
Institution of Chemical Engineers (UK)
Engineers Australia (AUS)
Job Search For Chemical Engineers
Chemical Engineering Useful Resources

Tawas adalah garam sulfat rangkap terhidrat dengan formula M+M3+ (SO4)2.12H2O. M+ merupakan kation univalen, umumnya Na+, Fe+, Cr+, Ti3+ atau Co3+, tawas biasa dikenal dalam kehidupan sehari-hari adalah amonium sulfat dodekahidrat.

Beberapa contoh tawas, cara membuat dan kegunaannya:

1. Natrium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas natrium) dengan formula NaAl(SO4)2. 12h2O digunakan sebagai serbuk pengembang roti.

2. Kalium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas kalium) dengan rumus KAl(SO4)2. 12H2O digunakan dalam pemurnian air, pengolahan limbah, dan bahan pemadam api. Tawas kalium dibuat dari logam aluminium dan kalium hidroksida. Logam aluminium bereaksi secara cepat dengan KOH panas menghasilkan larutan garam kalium aluminat.


2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH-(aq) + 6H2O(l) ——> 2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 3H2(g)

ion aluminium, Al(OH)4- yang bersifat ampoter jika direaksikan dengan asam sulfat, diendapkan sebagai aluminium hidroksida, tetapi larut pada pemanasan.

2K+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 2H+(aq) + SO42-(aq) —–> 2Al(OH)3(s) + 2K+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l)

2Al(OH)3(s) + 6H+(aq) + 3SO42-(aq) —–> 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq) + 6H2O(l)

jika larutan kalium aluminium sulfat dodekahidrat yang hampir jenuh didinginkan maka akan terbentuk kristal-kristal yang berbentuk oktahedron.

3. Amonium aluminium sulfat dodekahidrat (tawas amonium) dengan formula NH4Al(SO4)2.12H2O digunakan sebagai acar ketimun.

4. Kalium kromium(III) sulfat dodekahidrat (tawas kromium) dengan formula KCr(SO4)2.12H2O digunakan sebagai penyamak kulit dan bahan pembuat kain tahan api. tawas kromium dapat diperoleh dengan cara mereduksi ion dokronat dari kaliium dikromat K2Cr2O7, menjadi kromium(III) dalam larutan asam sulfat dengan reduktor etanol, C2H5OH.

8H+(aq) + CrO72-(aq) + 3C2H5OH(aq) —–> 3CH3CHO(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

ion sulfat dari asam sulfat dan ion kalium dari kalium dikromat bergabung dengan ion kromium(III) membentuk kristal tawas kromium yang terbentuk oktahedron dan berwarna violet sampai hijau gelap jika larutan yang pekat didinginkan.

K+(aq) + Cr3+(aq) + 2O42-(aq) + 12H2O(l) —–> KCr(SO4)2. 12H2O(c)

5. Amonium besi(III) sulfat dodekahidrat (tawas besi(II)) dengan formula NH4Fe(SO4)2.12H2O digunakan untuk mordan pada pewarnaan tekstil. Tawas ini dibuat dengan mengoksidasi ion besi(II) menjadi ion besi(III) dengan asam nitrat dalam larutan amonium sulfat.

2H+(aq) + NO3-(aq) +Fe2+(aq) —–> Fe3+(aq) + NO2(g) + H2O(l)

ion amonium dan ion sulfat dari amonium sulfat, (NH4)SO4, mengkristalkan ion besi(III) sebagai tawas besi(III).

NH4+(aq) + Fe3+(aq) + 2SO42-(aq) + 12H2O(l) —–> NH4Fe(SO4)2. 12H2O(c)

Untuk setiap kali pembuatan tawas, sebagian pelarut mungkin perlu dikurangi dengan cara penguapan untuk menghasilkan larutan jenuh yang kemudian menghasilkan kristal tawas pada waktu didinginkan. Untuk mendapatkan kristal yang berukuran besar, pendinginan larutan jenuh harus dilakukan secara pelan-pelan.

Pembentukan batubara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi.

Zaman Karbon, kira-kira 340 juta tahun yang lalu (jtl), adalah masa pembentukan batubara yang paling produktif dimana hampir seluruh deposit batubara (black coal) yang ekonomis di belahan bumi bagian utara terbentuk.

Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jtl, juga terbentuk endapan-endapan batubara yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung terus hingga ke Zaman Tersier (70 - 13 jtl) di pelbagai belahan bumi lain.

Hampir seluruh pembentuk batubara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batubara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batubara dari perioda ini.

Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batubara dari perioda ini.

Peridofita, umur Devon Atas hingga KArbon Atas. Materi utama pembentuk batubara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.

Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batubara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.

Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.

Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batubara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.

1. Antrasit adalah kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.

2. Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batubara yang paling banyak ditambang di Australia.

3. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.

4. Lignit atau batubara coklat adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.

5. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batubara disebut dengan istilah pembatubaraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:

1. Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.
2. Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.

Coal gasification adalah sebuah proses untuk merubah batubara padat menjadi gas batu bara yang mudah terbakar (combustible gases), setelah proses pemurnian gas-gas ini CO (karbon monoksida), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H), metan (CH4), dan nitrogen (N2) – dapat digunakan sebagai bahan bakar. hanya menggunakan udara dan uap air sebagai reacting-gas kemudian menghasilkan water gas atau coal gas, gasifikasi secara nyata mempunyai tingkat emisi udara, kotoran padat dan limbah terendah.


Tetapi, batubara bukanlah bahan bakar yang sempurna. Terikat didalamnya adalah sulfur dan nitrogen, bila batubara ini terbakar kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke udara, bila mengapung di udara zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air (seperti contoh kabut) dan tetesan yang jatuh ke tanah seburuk bentuk asam sulfurik dan nitrit, disebut sebagai "hujan asam" “acid rain”. Disini juga ada noda mineral kecil, termasuk kotoran yang umum tercampur dengan batubara, partikel kecil ini tidak terbakar dan membuat debu yang tertinggal di coal combustor, beberapa partikel kecil ini juga tertangkap di putaran combustion gases bersama dengan uap air, dari asap yang keluar dari cerobong beberapa partikel kecil ini adalah sangat kecil setara dengan rambut manusia.

There are only a few products manufactured in any considerable tonnage by condensation and addition (Friedel-Crafts) reactions, but those that are find use in several different intermediates and particularly in making high quality vat dyes.

The agent employed in this reaction is usually an acid chloride or anhydride, catalyzed with aluminum chloride. Phthalic anhydride reacts with chlorobenzene to give p-chlorobenzoylbenzoic acid and, in a continuing action, the p-chlorobenzoylbenzoic acid forms β-chloroanthraquinone. Since anthraquinone is a relatively rare and expensive component of coal tar and petroleum, this type of reaction has been the basis for making relatively inexpensive anthraquinone derivatives for use in making many fast dyes for cotton. Friedel-Crafts reactions are highly corrosive, and the aluminum-containing residues are difficult to dispose.