C. Perekayasaan proses pemisahan minyak nilam dan air distilat
Perekayasaan proses pemisahan minyak nilam dan air distilat dilakukan dengan menggunakan separator skala pilot yang telah dirancang pada tahap
sebelumnya. Separator skala pilot ini dibuat dengan menggunakan bahan dari gelas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10 Separator Skala Pilot
C.1. Pengaruh Inner Core
Pada tahap ini bertujuan untuk menguji efektivitas pemisahan minyak nilam dan air menggunakan inner core. Inner core ini menampung sementara
distilat yang masuk ke dalam silinder dalam. Menurut Denny 2001, inner core dapat berfungsi sebagai tempat pemisahan awal bagi minyak dan air sebelum
memisah di bagian leher separator. Tampak pada Gambar 11 gelembung- gelembung distilat bergerak naik ke atas. Selanjutnya minyak keluar melalui
lubang buangan pada ujung atas inner core. Untuk lebih jelasnya komponen inner core disajikan pada Gambar 11.
Gambar 11 Komponen Inner Core Keberadaan inner core dalam separator prototipe skala pilot dibandingkan
untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pembentukan lapisan minyak nilam. Penggunaan inner core pada separator prototipe ternyata menimbulkan efek
terhadap lapisan minyak yang sudah terbentuk pada leher separator bagian atas menjadi terganggu akibat kecepatan keluar minyak dari lubang pengeluaran inner
core yang kuat. Dugaan penyebabnya adalah terjun bebasnya droplet minyak ke satu arah saja yang diperlihatkan pada Gambar 12. Hal ini tidak dikehendaki
untuk pemisahan minyak nilam dan air.
Gambar 12 Lubang pengeluaran minyak inner core
Sebaliknya bila tanpa menggunakan inner core, lapisan minyak yang sudah terbentuk relatif tidak terganggu oleh aliran minyak yang baru masuk ke
silinder dalam separator dan aliran minyak yang terjadi yaitu lapisan demi lapisan tanpa terjadi agitasi. Perbandingan penampakan akibat keberadaan inner core
dalam separator selengkapnya disajikan pada Gambar 13 dan Gambar 14.
Gambar 13 Pembentukan lapisan minyak tidak terganggu tanpa penggunaan innercore
Gambar 14 Pembentukan lapisan minyak terganggu dengan penggunaan inner core
a b
c
a b
c
C.2. Pengaruh Suhu
Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan diperoleh informasi bahwa kecepatan butiran minyak nilam dalam air berbeda-beda pada suhu yang berbeda.
Fenomena yang terjadi pada proses pemisahan minyak nilam dari air distilat akibat adanya penggunaan suhu yang berbeda diperjelas dengan pengujian pada
separator skala pilot. Separator yang dibuat dengan menggunakan material dari bahan gelas ini memungkinkan untuk mengamati secara jelas visual proses
pemisahan antara minyak nilam dari air distilat selama proses penyulingan berlangsung.
Pada tahapan ini diamati fenomena yang terjadi akibat aplikasi suhu pemisahan dalam separator yaitu suhu relatif dingin 27 - 32
C dan suhu relatif hangat 42 - 45
C. Jika menggunakan suhu pemisahan yang relatif dingin maka dapat terlihat pergerakan minyak naik ke bagian atas separator lebih lambat
daripada suhu yang lebih hangat. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar15 Penampakan visual pemisahan minyak nilam dan air distilat saat awal penyulingan pada suhu pemisahan dingin a dan suhu pemisahan
hangat b
Pada saat akhir penyulingan 6 jam penyulingan kondisi air distilat dalam separator antara aplikasi suhu yang relatif dingin dengan aplikasi suhu yang relatif
hangat memperlihatkan bahwa aplikasi suhu yang relatif dingin mengakibatkan warna air distilat lebih cloudy warna susu daripada separator yang menggunakan
suhu lebih hangat lebih clear. Warna yang terlihat lebih cloudy dapat menjadi
a b
indikator bahwa ada sejumlah minyak yang terbawa dalam air dan hal ini tentunya menjadi kehilangan loss minyak. Perbedaan ini diperlihatkan pada gambar 16.
Gambar 16 Penampakan visual pemisahan minyak nilam dan air distilat saat akhir penyulingan pada suhu pemisahan hangat a dan suhu pemisahan
dingin b
Walaupun penampakan separator yang menggunakan suhu pemisahan relatif dingin memperlihatkan adanya proses pemisahan yang kurang baik
dibandingkan dengan penggunaan suhu pemisahan yang relatif lebih hangat air distilat buangan discharged water tidak memperlihatkan adanya minyak nilam
yang ikut terbawa. Sehingga dapat dikatakan bahwa pada kondisi pemisahan ini tidak terdapat kehilangan minyak pada air distilat buangan.
C.3. Pengaruh Laju Alir Distilat
Laju alir distilat rata-rata yang masuk ke dalam separator prototipe skala pilot yaitu 60 mlmenit dan suhu pemisahan rata-rata 45
o
C. Pada laju alir sebesar ini dihasilkan kinerja pemisahan minyak nilam dan air distilat buangan yang baik.
Hal ini diindikasikan dari jernihnya warna air distilat buangan dan tidak terdapat spot-spot butiran minyak yang berada pada air distilat buangan. Aliran fluida yang
terjadi pada laju alir distilat sebesar ini adalah laminer Lampiran 4B. Penampakan visual disajikan pada Gambar 17.
a b
Gambar 17 Penampakan visual separator prototipe skala pilot a dan air distilat buangan dari separator pada laju alir distilat 60 mlmenit b
Sedangkan jika laju alir distilat yang masuk ke dalam separator prototipe lebih besar dari 60 mlmenit yaitu sebesar 90 mlmenit terlihat adanya perbedaan
pada kinerja pemisahan yang tampak secara visual. Suhu pemisahan rata-rata yang digunakan sama yaitu 45
o
C.Warna pada separator menjadi lebih keruh Gambar 18a dan pada air buangan distilat terlihat adanya spot-spot minyak nilam
walaupun sangat sedikit Gambar 18. Spot-spot yang terlihat tersebut sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 18b yaitu yang diberi penanda
lingkaran-lingkaran warna merah. Tipe aliran fluida yang terjadi pada laju alir distilat sebesar 90 mlmenit yaitu laminer Lampiran 4C.
Laju alir distilat yang berbeda akan mempengaruhi proses pemisahan pada tingkatan tertentu. Maksudnya adalah separator yang dirancang dalam hal ini
separator prototipe memiliki kapasitas tertentu untuk dapat mentolerir laju alir distilat yang masuk ke dalamnya. Ketika laju alir distilat tersebut melebihi
kemampuan maksimumnya maka pemisahan yang terjadi antara minyak nilam dan air distilat menjadi menurun kinerjanya. Kapasitas separator berarti berkaitan
dengan dimensi separator. Dimensi separator memang tidak bisa diterka-terka melainkan perlu dihitung dengan pendekatan-pendekatan tertentu yang mampu
a b
melingkupi faktor pengaruh laju alir distilat dan suhu seperti pada pembahasan sebelumnya.
Gambar 18 Penampakan visual separator prototipe skala pilot a dan air distilat buangan dari separator pada laju alir distilat 90 mlmenit b
C.4. Pengaruh Disain Separator
Pada tahap ini dibandingkan kinerja separator prototipe dengan separator konvensional separator bertingkat. Perbandingan ini dimaksudkan untuk
mengetahui bagaimana kehilangan minyak yang terjadi antara kedua disain separator tersebut. Pada bahasan sebelumnya sudah banyak diketahui bahwa
separator prototipe skala pilot memiliki kinerja yang baik dalam memisahkan minyak nilam dari air distilat yaitu dalam hal menghasilkan persentase kehilangan
minyak yang sangat rendah. Kehilangan minyak yang terjadi pada air distilat buangan bisa dikatakan tidak signifikan walaupun pasti ada sejumlah kecil
minyak yang terbawa dalam air buangan distilat yang tidak dapat dipisahkan melalui mekanisme gravitasi atau perbedaan densitas.
Bentuk separator konvensional yang diuji ini adalah bentuk kotak persegi panjang dengan dua ruang. Antara ruang satu dengan ruang dua dipisahkan oleh
sebuah sekat yang terdapat lubang pada sekat tersebut Gambar 19a. Distilat masuk ke separator konvensioal melalui corong yang ujungnya keluar pada ruang
pertama Gambar 19a. Pada saat awal-awal penyulingan butiran-butiran minyak nilam menyebar menuju permukaan diatas lapisan air Gambar 19a. Semakin
a b
lama seiring dengan bertambahnya minyak nilam yang masuk ke dalam separator maka terbentuklah lapisan minyak yang menutupi lapisan air di bawahnya
Gambar 19a dan Gambar 19b. Butiran-butiran minyak ketika keluar dari lubang corong berbentuk seperti bola-bola kecil Gambar 19c kemudian bola-bola kecil
tersebut pecah bergabung dengan lapisan minyak makro yang telah terbentuk. Sementara itu air buangan dari ruang satu mengalir ke dalam ruang dua.
Dari hasil pengamatan air distilat yang berada pada ruangan kedua ternyata bukan hanya berwarna keruh tetapi terlihat banyak spot-spot butiran minyak nilam pada
lapisan permukaan air Gambar 19d.
Gambar 19 Pemisahan minyak nilam dan air distilat pada separator konvensional: a saat awal penyulingan; b saat lapisan minyak mulai terbentuk;
c saat lapisan minyak menutupi seluruh permukaan lapisan air; d kehilangan minyak nilam pada ruang kedua separator
Secara kuantitatif jumlah kehilangan minyak nilam rata-rata yang terjadi pada separator konvensional yaitu sebesar 4.2 pada kondisi suhu pemisahan
rata-rata 35
o
C dan laju alir distilat rata-rata 60 mlmenit. Kehilangan yang terjadi
a b
c d
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
Kategori