Perancangan separator prototipe skala industri

pada separator konvensional yang mencapai 4.2 ini disebabkan oleh beberapa hal. Disain separator konvensional yang memiliki dua ruang dan dipisahkan oleh sekat yang memiliki lubang untuk menghubungkan antara ruang satu dengan ruang dua tidak efektif didalam memisahkan minyak secara baik. Bentuk separator persegi panjang yang berarti luas permukaan antara minyak nilam dengan air semakin besar sehingga lapisan minyak yang terbentuk menjadi sangat tipis sekali dan hal ini sangat rentan bagi butiran-butiran minyak nilam kecil untuk dapat lepas dari lapisan minyak nilam yang telah terbentuk baik karena tarikan air distilat yang menuju ruang dua dan juga karena dorongan distilat yang baru masuk ke dalam ruang pertama. Kemudian faktor lainnya yaitu penempatan lubang penghubung antara ruang satu dengan ruang dua dinilai kurang sesuai. Ketika lapisan minyak terganggu oleh adanya distilat yang masuk dalam ruang pertama terjadi turbulensi maka akan ada sejumlah minyak dan air yang lolos melalui lubang penghubung tersebut. Sedangkan tidak terdapatnya kehilangan pada separator prototipe disebabkan oleh perancangan disain dan dimensi yang dapat meminimumkan kehilangan yang terjadi. Walaupun pengukuran kehilangan pada air distilat buangan tidak mengukur jenis komponen residu yang terlarut dalam air, tetapi hanya mengukur komponen minyak yang terpisah dari air.

D. Perancangan separator prototipe skala industri

Pada tahapan ini dilakukan perancangan dan konstruksi separator prototipe skala industri. Dasar utama perancangan mengacu pada disain yang dibuat oleh Denny 2001. Modifikasi dan pengembangan alat dilakukan terutama pada dimensi alat yang harus disesuaikan dengan kecepatan partikel minyak nilam bergerak naik dalam air data kecepatan minyak nilam bergerak naik dalam air berdasarkan penelitian tahap pertama, bentuk bagian atas separator ada kaca pengamat dan bentuknya mengecil, pengukur suhu termometer, lubang pembuangan drain, pipa keluar air buangan dilengkapi dengan selang fleksibel, serta kran pada semua pipa pengeluaran seperti ditunjukkan pada Gambar 20. Separator prototipe skala industri dirancang untuk pemisahan minyak nilam dan air dengan laju distilat 2.4 liter per menit atau 144 liter per jam. Separator bekerja dengan suhu pemisahan 45 o C dimana pada suhu tersebut diharapkan kecepatan butiran-butiran minyak nilam bergerak naik dalam air berada pada kecepatan 14 mm per menit. Diamater silinder dalam yaitu 15 cm. Luas alas silinder dalam ini sebesar 177 cm 2 . Asumsi holding time waktu yang aman bagi minyak nilam untuk berpisah dari air yaitu selama 4 menit. Hal ini berarti volume yang masuk ke dalam silinder dalam selama 4 menit yaitu sebanyak 9600 cm 3 . Volume = Luas Alas x Tinggi 9600 cm 3 = 177 cm 2 x Tinggi Tinggi = 54,2 cm Maka tinggi silinder dalam yang aman untuk menampung laju alir distilat 2.4 liter per menit yaitu 60 cm extra safety. Pada suhu 45 o C, kecepatan linier butiran-butiran minyak nilam bergerak naik dalam air yaitu 14 mm per menit atau 1.4 cm per menit. Supaya kecepatan air bergerak turun kurang dari kecepatan minyak nilam bergerak naik maka luas permukaan di luar silinder dalam harus lebih besar daripada 2400 ÷ 1.4 = 1714 cm 2 . Luas permukaan dasar separator menjadi 177 + 1714 = 1891 cm 2 . Untuk mendapatkan nilai diameter separator yang diperoleh dari: Luas Alas = π x jari-jari 1891 = π x jari-jari Jari-jari = 24.5 cm, Diameter = 49 cm Maka diameter separator keseluruhan yang dapat memberikan margin keamanan yaitu 55 cm ditambah extra safety. Dengan demikian luas alas dasar separator total sebesar 2375 cm 2 . Luas alas dasar di luar silinder dalam sebesar 2375 - 177 = 2198 cm 2 . Pada laju alir distilat sebesar 2.4 liter per menit, kecepatan fluida bergerak turun dalam ruang di silinder luar sebesar 2400 ÷ 2198 = 1.09 cm per menit. Hal ini berarti kecepatan bergeraknya air turun lebih rendah daripada kecepatan bergeraknya butiran minyak nilam dalam air. Jika kecepatan minyak lebih lambat daripada kecepatan air maka minyak tersebut mudah terbawa air buangan dan kehilangan. Kecepatan rata-rata fluida di dalam silinder separator dapat juga dihitung dengan menggunakan persamaan neraca momentum Bird, et al. 2002, sebagai berikut: Kecepatan Rata-Rata v z = laju alir volumetrik luas alas selubung silinder v z = P o - P L R 2 = v z max 2 4 μ L Berdasarkan persamaan di atas dapat dilihat bahwa kecepatan fluida di pengaruhi oleh dimensi silinder dalam separator yaitu variable diameter R dan tinggi silinder L. Selain itu faktor suhu juga berpengaruh karena suhu mempengaruhi viskositas μ. Keterangan Gambar 18 A. Corong inlet distilat B. Silinder dalam C. Silinder luar utama D. Kaca pengamat minyak E. Pipa outlet minyak kran F. Pipa pengatur outlet air G. Termometer H. Drain Gambar 20 Skema disain separator prototipe skala industri A B D C E F G H H 55 cm 60 cm Berdasarkan Gambar 20, separator prototipe skala industri ini dilengkapi dengan kaca pengamat D yang terbuat dari gelas sehingga operator dapat melihat minyak yang sudah terbentuk pada leher separator. Untuk mengeluarkan minyak melalui kran E, maka dilakukan dengan cara mengatur ketinggian level buangan air distilat melalui pipa pengatur F. Untuk mengontrol kondisi suhu dalam separator agar sesuai dengan kondisi yang diinginkan maka dipantau dengan termometer G. Pada bagian dasar silinder dalam dan silinder luar separator dipasang kran drain H yang berfungsi untuk pembersihan separator.

E. Pengujian kinerja separator skala industri