pm pertemuan 2 - 5.ppt · pdf filem/kg.hambatan filter medium (rm) 10.63 x 1011 m-1 hitung...

LOGO

FILTRASIGUSNI SUSHANTI

JURUSAN TEKNIK KIMIAAKADEMI TEKNOLOGI INDUSTRI PADANG

LOGOOperasi filtrasi

Pada umumnya proses fitrasi dilakukanpada kondisi :

a. Tekanan konstanb. Laju filtrasi konstan (biasanya slurry yang

dialirkan kedalam filter menggunakanpositive-displacement pump)

LOGOa. PERSAMAAN FILTRASI PADA FILTRASI TEKANAN KONSTAN

1. Persamaan dasar laju filtrasi pada proses batch.

B2VK

Vt p

Dimana :

)p(AcKp 2

s

)p(ARB m

Keterangan :t = waktu atau lama filtrasi (detik)V = volume filtrat m3

Δp = pressure drop, N/m2A = luas filter, m2

µ = viskositas, Pa.s atau kg/m.sα = hambatan cake, m/kgRm = hambatan filter medium terhadap aliran filtrasi, m-1

LOGOContoh 1

dari hasil percobaan filtrasi slurry CaCO3 pada tekanan konstan (-Δp) 338kN/m2 dan temperatur 298.2 K. luas filter flate and frame yang digunakan (A) adalah 0.0439 m2. konsentrasi slurry (cs) 23.47 kg/m3. hitung konstanta α dan Rm dari data eksperimen yang diberikan berikut ini. Viskositas air = 8.937 Pa.s = 8.937 kg/m.s

LOGOData t (s) V (m3)4.4 0.498 . 10-3

9.5 1.00. 10-3

16.3 1.501. 10-3

24.6 2.0. 10-3

34.7 2.498. 10-3

46.1 3.002. 10-3

59 3.506. 10-3

73.6 4.004. 10-3

89.4 4.502. 10-3

107.3 5.009. 10-3

22 .

.

xnx

xynyxa

LOGOLangkah penyelesaian

1. Persamaan yang dibutuhkan dalam soal

B2VK

Vt p

Sebagai y slope

2. Buat grafik dari data yang ada t/V vs V3. Untuk membuat grafik dibutuhkan nilai t/V dan V

Sebagai x

LOGO

t (s) V (m3) t/V4.4 0.498 . 10-3

9.5 1.00. 10-3

16.3 1.501. 10-3

24.6 2.0. 10-3

34.7 2.498. 10-3

46.1 3.002. 10-3

59 3.506. 10-3

73.6 4.004. 10-3

89.4 4.502. 10-3

107.3 5.009. 10-3

22 .

.

xnxxynyx

a

22

2

.

..

xnxxyxyx

b

4. Dari tabel dibuat grafik dan cari persamaan pendekatan linearnya Y = aX + b

a = slopeb = intersept

n = jumlah data

LOGO

5. Slope = Kp/2

6. Intersept = B

)p(AcKp 2

s

Dari rumus ini akan didapat nilai α

)p(ARB m

Dari rumus ini akan didapat nilai Rm

LOGOContoh (2)

LOGOContoh 3

slurry CaCO3 pada tekanan konstan (-Δp) 338kN/m2 dan temperatur 298.2 K. luas filter flate and frame 0.873 m2 dan jumlah frame yang digunakan adalah 20 buah. konsentrasi slurry (cs) 23.47 kg/m3. hambatan cake (α) 1.863 x 1011

m/kg.hambatan filter medium (Rm) 10.63 x 1011 m-1

Hitung waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan 3.37 m3 filtrat

LOGOLangkah penyelesaian

Langkah 1Diketahui : (-Δp) 338kN/m2A = 0.873 m2 (1 frame)Jumlah frame = 20 buah(cs) 23.47 kg/m3(α) 1.863 x 1011 m/kg(Rm) 10.63 x 1011 m-1

V = 3.37 m3Ditanya t?

LOGOLangkah penyelesaian

Langkah 2Rumus yang dibutuhkan adalah

B2VK

Vt p

)p(AcKp 2

s

)p(ARB m

LOGOWaktu pencucian filter

Waktu pencucian filter untuk filtrasi pada tekanan konstan

BKpVf1

dtdV

f

dV/dt = laju pencucian, m3/sVf = total volume filtrat,m3

LOGO

Khusus pada filter jenis plate and frame

BKpVf1

41

dtdV

f

Waktu pencucian = pencucianlaju

pencuciairjumlah

LOGO

Total lamanya siklus proses filtrasi

Adalah

Waktu filtrasi + waktu pencucian + waktu pembersihan cake

LOGOContoh 4

Jika karakteristik fluida sama dengan contoh 3, dimana Kp = 37.93 s/m6, B = 160 s/m3 dan Vf = 3.37 m3. jumlah air yang digunakan untuk mencuci filtrat adalah 10% dari volume filtrat. Hitung waktu pencucian dan total siklus filtrasi jika lamanya pembersihan cake adalah 20 menit.

LOGOFiltrasi kontinyu

p

2/1p

2

2p

p

KBtK2B

V

BV2VK

t

B2VK

Vt

Jika hambatan filter medium, Rm nya diabaikan maka B = 0

Flowrate = V/Atc

s

tfpc

tR

c

m

ct

Rc

s

c

m

2/1

)()(2

22

2

LOGORotary drum filter

Pada rotary drum filter, t = ftcf = fraksi siklus yang digunakan untuk pembentukan cake, kalau pada rotary drum, f adalah fraksi permukaan drum yang tercelup ke dalam slurry

Flowrate = V/Atc

2/1

sc ct)p(f2

LOGO

LOGO2. Filtrasi dengan laju konstan

Filtrasi dengan laju konstan maka tekanan tidak konstan

CVKdtdV

ARV

dtdV

Acp

v

m2

s

Kv = N/m5 = lbf/ft5 dan C = N/m2 (lbf/ft2), Jika

dtdVtV

dtdV

ARt

dtdV

Acp m

2

2s

LOGOContoh 5

Jika persamaan untuk proses filtrasi pada tekanan konstan 38.7 psia (266.8 kPa) adalah

t/V = 6.1 x 10-5 V + 0.01Dimana t dalam detik, -Δp (psia) dan V

(liter). Hambatan cake tidak bergantung pada tekanan. Jika filtrasi dioperasikan pada laju konstan 10 liter/detik. Berapa lama akan diperoleh tekanan 50 psia?

LOGOLangkah penyelesaian

1. Cari Rm dan α menggunakan persamaan filtrasi pada soal

2. Subsitusi nilainya pada rumus filtrasi dengan laju konstan

dtdV

ARt

dtdV

Acp m

2

2s

3. Maka akan didapat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 50 psia