Rekayasa Kontaktor Hollow Fiber Longitudinal sebagai "Closed Recirculation Modular Cooling Tower" untuk Optimalisasi Penggunaan Air dan Energi di lndustri

Abstract

Sampai saat ini, air masih dipandang sebagai media pendingin (umumnya disebut cooling water) yang paling murah untuk mendukung proses suatu industri. Dapat dipastikan bahwa kegiatan industri akan terhenti jika ketersediaan air pendingin ini mengalami gangguan. Di industri, cooling water akan mengambil panas dari beberapa unit-unit operasi sehingga mengalami kenaikan temperatur. Supaya dapat berfungsi sebagai media pendingin kembali, panas tersebut biasa dibuang ke udara menggunakan suatu unit operasi yang disebut cooling tower. Keterbatasan metode ini adalah memerlukan ruang yang luas, terjadinya kehilangan sejumlah air ke udara sebagai uap, tidak ada recovery panas, dan sering terkontaminasi oleh partikel dan mikroorganisme dari udara. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan tipe cooling tower baru yang diharapkan dapat mengatasi keterbatasan cooling tower konvensional. Kebaruan yang merupakan kontribusi dari penelitian ini antara lain: (a) unit cooling tower yang berbasis pada pemanfaatan struktur pori asimetrik hollow fiber; hal ini memungkinkan cooling tower dibuat sebagai unit yang modular dan kompak, (b) adanya recovery panas yang dibuang dari cooling water; hal ini akan meningkatkan efisiensi penggunaan energi, dan (c) produksi air murni baik untuk kebutuhan proses atau air umpan boiler; hal ini tidak hanya mengoptimalkan penggunaan air, tetapi juga akan mereduksi kebutuhan bahan kimia untuk penyediaan air tersebut. Untuk dapat memahami perilaku dan kinerja proses secara komprehensif, studi fundamental teoritik dan eksperimental dilakukan dengan fokus: (a) formulasi model matematik perpindahan massa dan panas dalam kontaktor hollow fiber, (b) pengaruh parameter intrinsik membran terhadap kelakuan disipasi panas dan fluks uap, (c) pengaruh kondisi operasi terhadap kelakuan disipasi panas dan fluks uap, dan (d) tekno-ekonomi proses. Pada tahun pertama, penelitian diarahkan pada kajian tentang karakterisasi membran, stabilitas membran, penyusunan model perpindahan massa dan panas, studi eksperimental pengaruh temperatur, kecepatan alir dan konsentrasi umpan terhadap laju transfer uap dan disipasi panas. Berdasarkan hasil-hasil yang telah dicapai selama tahun 2005, kesimpulan yang diperoleh antara lain (a) pengutipan uap dan panas dapat dilakukan secara simultan; (b) pada rentang konsentrasi solut 0 — 5000 mg/L, keberadaan solut tidak memberikan pengaruh signifikan baik terhadap fluk uap maupun terhadap disipasi panas; (c) hampir semua uap dapat dikutip sebagai air ultramurni yang memiliki konduktivias dibawah 5 p.S/cm; (d) fluks uap dan disipasi panas meningkat dengan kenaikan temperatur ilnet maupun kenaikan kecepatan alir; (e) transfer panas oleh permeasi uap dan konduksi memegang peranan penting dalam disipasi panas; (f) pada kondisi pengujian, didapatkan bahwa panas konduksi lebih besar daripada panas yang dibawa oleh uap; (g) temperatur outlet dibawah 45°C masih dapat dicapai jika temperatur inlet 80°C.