Satuan operasiSuatu proses ekstraksi bijih yang diuraikan menjadi satuan-satuan operasi penyusunnya (Tambang Quincy, Hancock, Michigan, sekitar tahun 1900)
Dalam teknik kimia dan bidang-bidang terkait, satuan operasi atau unit operasi adalah langkah dasar dalam suatu proses. Satuan operasi melibatkan perubahan fisik atau transformasi kimia, seperti pemisahan, kristalisasi, evaporasi, filtrasi, polimerisasi, isomerisasi, dan berbagai reaksi lainnya. Sebagai contoh, dalam pengolahan susu, satuan operasi yang terlibat meliputi homogenisasi, pasteurisasi, dan pengemasan. Satuan-satuan operasi tersebut saling terhubung untuk membentuk keseluruhan proses. Suatu proses dapat memerlukan banyak satuan operasi untuk menghasilkan produk yang diinginkan dari bahan baku.
Sejarah
Secara historis, berbagai industri kimia dipandang sebagai proses industri yang berbeda-beda dengan prinsip-prinsip yang berbeda pula. Pada tahun 1916, Arthur D. Little memperkenalkan konsep "satuan operasi" untuk menjelaskan proses-proses dalam industri kimia.[1] Pada tahun 1923, William H. Walker, Warren K. Lewis, dan William H. McAdams menulis buku The Principles of Chemical Engineering. Dalam buku tersebut dijelaskan bahwa berbagai industri kimia memiliki proses yang mengikuti hukum-hukum fisika yang sama.[2] Mereka mengelompokkan proses-proses yang serupa tersebut ke dalam konsep satuan operasi. Setiap satuan operasi mengikuti hukum fisika yang sama dan dapat diterapkan pada berbagai industri kimia yang relevan. Sebagai contoh, prinsip rekayasa yang digunakan untuk merancang sebuah alat pencampur pada pembuatan napalm sama dengan prinsip yang digunakan untuk merancang alat pencampur bubur, meskipun tujuan penggunaan, pasar, maupun produsennya sangat berbeda. Dengan demikian, satuan operasi menjadi dasar fundamental dalam teknik kimia.
Teknik kimia
Satuan operasi dalam teknik kimia terdiri atas lima kelompok utama, yaitu:
Lebih lanjut, terdapat beberapa satuan operasi yang menggabungkan kategori-kategori tersebut, misalnya distilasi reaktif dan reaktor tangki berpengaduk. Sebuah satuan operasi "murni" merupakan proses transportasi fisik. Sebaliknya, proses yang melibatkan aspek fisik dan kimia secara bersamaan memerlukan pemodelan baik terhadap proses transportasi fisik, seperti difusi, maupun terhadap reaksi kimia yang terjadi. Hal ini umumnya diperlukan dalam perancangan reaksi katalitik dan menjadi cabang ilmu tersendiri yang dikenal sebagai teknik reaksi kimia.
Satuan operasi dan satuan proses dalam teknik kimia merupakan prinsip dasar bagi seluruh industri kimia serta menjadi landasan dalam perancangan pabrik kimia, fasilitas industri, dan berbagai peralatan proses.
Secara umum, perancangan suatu satuan operasi dilakukan dengan menyusun persamaan neraca terhadap besaran yang ditransportasikan untuk setiap komponen elementer (yang dapat berupa elemen berdimensi sangat kecil), kemudian menyelesaikan persamaan tersebut untuk memperoleh parameter-parameter desain. Selanjutnya dipilih solusi yang paling optimal dari beberapa alternatif yang tersedia, kemudian dirancang peralatan fisiknya.
Sebagai contoh, proses distilasi pada kolom pelat (plate column) dianalisis dengan menyusun neraca massa untuk setiap pelat (plate). Dalam analisis tersebut, kesetimbangan uap–cair yang telah diketahui, efisiensi kolom, aliran cairan turun (drip out), dan aliran cairan masuk (drip in) membentuk total aliran massa, dengan aliran tersendiri untuk masing-masing komponen. Penyusunan neraca massa pada seluruh tingkat menghasilkan suatu sistem persamaan untuk keseluruhan kolom.
Terdapat berbagai kemungkinan solusi. Sebagai contoh, semakin tinggi rasio refluks, semakin sedikit jumlah pelat yang diperlukan, dan sebaliknya. Oleh karena itu, insinyur harus menentukan solusi yang paling optimal berdasarkan volume penahanan (holdup) yang dapat diterima, tinggi kolom, serta biaya konstruksi.
