M. Faizal

Jurusan Teknik Kimia Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya*

*

Proses absorpsi dikontrol oleh kecepatan difusi dan kontak antara 2 fasa (gas dan cair)Contoh absoprsi fisika: penyerapan aseton dari udara dengan menggunakan air sebagai penyerap (absorbent). Contoh absoprsi kimia: penyerapan gas NOx dari udara menggunakan absorbent air Penyerapan gas CO2 dari gas reforming menggunakan larutan K2CO3 (Benfield)K2CO3 + CO2 + H2O ---> 2 KHCO3*

*UmpanGas tak terserapAbsorbentLarutan hasill penyerapanAbsorberSkema proses absorpsi

*

Terjadi kontak antara ke-2 phasa (gas dan cairan) sampai mencapai kesetimbangan zat yang terabsoprsi (absorbate) antara kedua fasa.

Pada absorpsi sebaiknya dilakukan pada tekanan yang tinggi, agar kelarutan absorbate dalam absorbent makin tinggi.

Suhu absorpsi sebaiknyya rendah, karena kelarutan gas absorbate dalam absorbent meningkat. *

Kesetimbangan absorbate dalam fase gas dan cair dinyatakan oleh Hukum Henry:Konsentrasi gas dalam larutan berbanding lurus dengan tekanan parsial gas tersebut di atas larutannya. PA = H CAPA = tekanan parsial komponen absorbate pada fasa gasH = konstanta Henry CA = konsentrasi absorbate pada fasa liquid*

PAG = Tek. Parsial pada fasa bulkPAi = Tek. Parsial pada antarfasaCAL = Konsentrasi pada fasa liquidCAi = Konsentrasi pada fasa interface *Bulk gasFilm gasFilm LiquidBulk LiquidPAGPAiCAiCALABDE Batasan film gas Batasan film liquidantarfase Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Tekanan parsial gas A

Tipe kontaktor likuid yang dipilih tergantung dari :1.Kelarutan zat terlarut (absorbate) dalam likuid (absorbent) yang dipilih.- air murni : NH3, asam asetat

2.Reaktifitas kimia antara gas dan likuid.- larutana kaustik soda : gas2 asam : HCl & SO2- produksi garam

1.Absorpsi gas SO2 dari gas buang (flue gases) melalui absorpsi larutan alkalin

2. Hidrogenasi dari edible oils pada industri makanan- gas hidrogen digelembungkan ke dalam minyak dan diabsorpsi.

3.Penyisihan gas CO2 dari sintesa gas sintesis melalui absorpsi dengan larutan kalium karbonat panas. (dalam produksi amoniak)

4. Absorpsi dimetil sulfida dari industri makanan.

Misalnya sistem antara gas SO2- udara air.

Sejumlah gas SO2, udara dan air diletakkan dalam suatu bejana tertutup kemudian dikocok pada suatu temperatur sampai mencapai kesetimbangan.

Sampel gas dan likuid dianalisis untuk menentukan tekanan parsial PA dari SO2 dalam fase gas dan mol fraksi dalam likuid (xA).

Kesetimbangan diplot, sebagaimana pada Gambar dibawah ini.

Hubungan antara kesetimbangan PA dalam fase gas dan xA (dalam likuid) dapat dinyatakan oleh suatu garis lurus, sesuai dengan persamaan Hukum Henry pada konsentrasi rendah : PA = H xA

Dimana H = konstanta Henry (fraksi mol/fraksi mol liquid)

x = fraksi mol solute dalam fasa likuidSO2, 10 0CNH3, 30 0CNH3, 10 0CHCl, 10 0C

Rancangan yang paling umum dari sistem absorpsi adalah :

1. Menara/Kolom Packed Bed2. Plate Column

Secara umum peralatan yang digunakan dalam absorpsi gas adalah jenis packed tower (menara isian) seperti gambar dibawah ini :Peralatan terdiri dari :a) kolom atau menara silinderb) gas masuk dan distributor gas berada pada bagian bawah menara.c) likuid masuk dan distributor nya ada di bagian atas menarad) Keluaran gas & likuid terletak masing-masing pada bagian atas dan bawah dari kolom.e) tower packing supported mass adalah berupa padatan.

PACKED TOWER

Likuid masuk - berupa pelarut murni atau weak liquor- didistribusikan melalui bagian atas dari melalui distributor- permukaan packing menjadi basah oleh likuid, namun tak merata.

Distributor - Merupakan kumpulan dari pipa berlubang.- Berupa nozel pemencar (spray nozzles) pada menara yg besarGas masuk Masuk pada area pendistribusi di bawah packing Mengalir ke bagian atas dalam packing sevcara berlawanan arah (countercurrent) dengan aliran likuid.

Diharapkan packing dapat memberikan area yang luas untuk terjadinya kontak antara likuid dan gas, dengan cara meningkatkan kontak yang baik antara keduanya.

Packing yang dipakai seperti pada Gambar di bawah ini.

Berupa hollow atau packing iregular packing memiliki spasi kosong yang besarIntalox saddles bentuknya mencegah terjadinya nesting yang rapat diantara mereka, meningkatkan porisitas unggun.Porositas or fraksi kosong: 60 90%

3 tipe utama : i) dumped packings, (0.25 3 inch)ii)stacked packings, (2 8 inch)iii) structured/ordered packings.

Terbuat dari plastik, metal or keramik

Structured PackingCeramic Intalox Saddle Packing

Kontak yang baik antara likuid & gas, sehingga membentuk area kontak yang besar pada menara absorpsi.Kanalisasi (Channeling)terjadi pada debit likuid yang rendahbeberapa permukaan packing kering, yang menyebabkan kinerja akan rendahMenara terlalu diisi terlalu banyak dengan packingTerlalu sedikit jumlah packingnya.Dapat diminimalisasi dengan membuat perbandingan antara diameter menara dan diameter packing sebesar 8:1

Terjadi pada menara deengan tipe aliran berlawanan arah (countercurrent flow)

Kecepatan aliran gas terlau tinggi

Mengganggu aliran likuid ke bawah

Menyebabkan aliran likuid ke atas pada menara

Sebagian besar menara absorber dirancang untuk operasi tidak lebih dari 70% kecepatan gas maksimum yang dapat menyebabkan banjir.

Faktor yang dapat menyebabkan banjir :1.kecepatan aliran gas masuk yang tinggi.2. kecepatan sirkulasi likuid yang rendah3. diameter menara yang kecil.

Pressure drop disebabkan oleh friksi dari fluidaPressure drop merupakan cara untuk mendeterminasi menara jika banjir terjadi atau ada kesalahan pada bagian dalam menara.

Absorber tipe Plate Column, terjadi kontak antara likuid pada bagian antara di antara satu plate dengan plat lainnya.

Kontak dari aliran likuid ke arah bawah melalui plate dalam kolom .

Gas masuk naik pada setiap plate dan bertemu dengan likuid.

Biasanya terjadi lapisan busa dan froth yang terbentuk pada bagian atas plate yang menghasilkan pencampuran antara likuid dan gas.

Gas yang tidak terabsorpsi akan muncul melalui lapisan busa menuju plate berikutnya untuk selanjutnya diabsorpsi lebih lanjut pada plate berikutnya.

Absorber tipe Plate Column menghasilkan efisiensi absoprsi yang tinggi, karena terjadi multi tahap antara likuid dan gas.

Lebih mahal dibandingkan dengan menara unggun isian (packed bed towers)

Kelebihan dari kompol plate adalah tidak bermasalah pada operasional yang rendah , dimana unggun isiannya cukup.

Kolom plate mempunyai kelebihan dibandingkan dengan menara unggun isian (packed bed tower):kolom plate dapat digunakan untuk kecepatan gas yang tinggi, diikuti oleh kecepatan aliran likuid yang rendah, yang memungkinkan banjir menjadi kecil. Terjadinya kanalisasi menjadi kecil dalam kolom plate deibandingkan dalam packed bed tower.Terjadinya sedimentasi mudah disisihkan sementara pada packed column sukar dibersihkan.

Kontak uap dan liquid efisienSieve trayPaling banyak dipakai,Bentuk mirip dgn yg dipakai pada distilasi,lubang sederhana, 3-12 mm, 5-15% luas trayValve trayModifikasi sieve tray dgn valve untuk mencegah kebocoran liquid pada saat tekanan uap rendahMulai banyak dipakai*Sieve tray

*

*

*

PERHITUNGAN :

Dalam proses absorpsi minimal terdapat 3 komponen yaitu : 1. absorbate (zat yang akan diabsorpsi)2. gas iner (bersama sama dengan absorbat pertama kali membentuk umpan/feed)3. absorbent (zat yang akan mengabsorpsi)

Konsentrasi :y : fraksi mol absorbat dalam fasa gasx : fraksi mol absorbat dalam fasa likuidY : perbandingan mol absorbate/mol gas iner dalam fasa gas. Y = y/(1-y)X : perbandingan mol absorbate/mol absorbent dalam fasa likuid. X = x/(1-x) *

*

*********