Makalah Alat Industri Kimia

ABSORPSI

DI SUSUN OLEH :

KELOMPOK 11

HERLINA TAHIR (09220100020)

UPIK RAHMANIAH ESR (09220100043)

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKASSAR

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Secara umum materi dapat dibagi atas zat murni (tunggal) dan campuran

(majemuk). Zat murni ada dua, yaitu unsur dan senyawa, senyawa terbentuk

dari dua unsur atau lebih dengan komposisi tertentu sedangkan campuran

adalah gabungan dua zat murni dengan komposisi sembarangan dan masih

memiliki sifat-sifat asalnya. Sebagai contoh, air laut tersusun dari air, garam,

dan zat padat terlarut lainnya. Susu tersusun dari, lemak dan zat padat lain yang

terlarut.

Campuran dibagi menjadi 2 macam, yaitu :

1. Campuran Heterogen

Campuran heterogen adalah campuran yang tidak serba sama, membentuk

dua fasa atau lebih dan terdapat batas yang jelas diantara fasa-fasa.

Contohnya : Campuran tepung beras dengan air, campuran kapur dengan

pasir,dll Adapun tiga proses pemisahan campuran heterogen, yaitu :

a. Sedimentasi

b. Sentrifugasi

c. Filtrasi

2. Campuran Homogen

Campuran homogen adalah campuran homogen antara zat terlarut (solute)

dan zat pelarut (solvent) dan dapat berwujud cair, padat, dan gas. Adapun

beberapa metode yang digunakan untuk terjadinya suatu fasa baru sehingga

dapat dipisahkan adalah :

a. Absorpsi

b. Adsorpsi

c. Destilasi

d. Kromatografi

e. Evaporasi

f. Kristalisasi

g. Sublimasi

h. Ekstraksi

i. Pengeringan (Drying)

Metode pemisahan merupakan aspek penting dalam bidang kimia, karena

kebanyakan materi yang terdapat di alam berupa campuran. Contohnya, tanah

yang terdiri dari berbagai senyawa dan unsur baik dalam wujud padat, cair

maupun gas. Udara yang kita hirup, mengandung oksigen, nitrogen, dan

sebagainya. Melalui teknik pemisahan, ternyata menghasilkan materi yang

lebih penting dan lebih mahal harganya (BBM).

Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk

memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang

mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu bahan, baik dalam skala

laboratorium maupun skala industri. Metode pemisahan bertujuan untuk

mendapatkan zat murni atau beberapa zat murni dari suatu campuran, sering

disebut sebagai pemurnian dan juga untuk mengetahui keberadaan suatu zat

dalam suatu sampel (analisis laboratorium).

Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode pemisahan dapat dibedakan

menjadi dua golongan, yaitu metode pemisahan sederhana dan metode

pemisahan kompleks.

1. Metode Pemisahan Sederhana

Metode pemisahan sederhana adalah metode yang menggunakan cara satu

tahap. Proses ini terbatas untuk memisahkan campuran atau larutan yang

relatif sederhana.

2. Metode Pemisahan Kompleks

Metode pemisahan kompleks memerlukan beberapa tahapan kerja,

diantaranya penambahan bahan tertentu,pengaturan proses mekanik alat,

dan reaksi-reaksi kimia yang diperlukan. Metode ini biasanya

menggabungkan dua atau lebih metode sederhana. Contohnya, pengolahan

bijih dari pertambangan memerlukan proses pemisahan kompleks.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Absorbsi

Penyerapan gas-cair (a) Penyerapan cair-padat (b) mekanisme. Lingkaran biru

adalah molekul terlarut.

Absorbsi ialah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan

cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan sorben cair yang diikuti

dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya

oleh gaya-gaya fisik (pada absorbsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh

ikatan kimia (pada absorbsi kimia,juga disebut sorpsi kimia). Kecepatan

absorbsi merupakan ukuran perpindahan massa antara fasa gas dan fasa cair,

disamping pada perbedaan konsentrasi dan luas permukaan absorben.

Absorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan

campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan

menyerap setiap satu atau lebih komponen gas. Pada absorbsi sendiri ada dua

macam proses yaitu :

a. Absorbsi fisik

Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan

penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah

absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan

terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan

gas ke fase cair. Dari asborbsi fisik ini ada beberapa teori untuk menyatakan

model mekanismenya, yaitu :

1. Teori model film

2. Teori penetrasi

3. Teori permukaan yang diperbaharui

b. Absorbsi kimia

Absorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan

penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah

absorbsi dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya.

Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas

CO2 pada pabrik amoniak. Penggunaan absorbsi kimia pada fase kering

sering digunakan untuk mengeluarkan zat terlarut secara lebih sempurna

dari campuran gasnya. Keuntungan absorbsi kimia adalah meningkatnya

koefisien perpindahan massa gas, sebagian dari perubahan ini disebabkan

makin besarnya luas efektif permukaan. Absorbsi kimia dapat juga

berlangsung di daerah yang hampir stagnan disamping penangkapan

dinamik.

2.2 Fungsi Absorbsi

Adapun fungsi absorbsi dalam industri yaitu untuk meningkatkan nilai

guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. Contoh :

1. Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat

dihasilkan melalui proses absorbsi. Teknologi proses pembuatan formalin

Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari

reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 1820C didinginkan pada

kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari

absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar

formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan

formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan

hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi

dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

2. Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO2). Proses pembuatan asam

nitrat Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam

kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO

menjadi NO2 dan reaksi absorpsi NO2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom

absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks

masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam

lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom

absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60

% berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.

2.3 Absorben

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.

Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.

Persyaratan absorben :

a. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar

mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).

b. Selektif

c. Memiliki tekanan uap yang rendah

d. Tidak korosif.

e. Mempunyai viskositas yang rendah

f. Stabil secara termis.

g. Murah

Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air

(untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan

tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti

asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).

Alat absorpsi disebut juga absorber, adalah tempat campuran gas dan

absorben dikontakkan satu sama lain secara intensif, biasanya dalam arah yang

berlawanan.

Besarnya absorber (juga kuantitas absorben yang diperlukan) tidak hanya

ditentukan oleh jumlah tahap yang lebih sedikit dari pada absorpsi fisik (alat

menjadi lebih kecil) alat ini dapat dijadikan satu dengan absorber, atau

dipasang dalam sistem sirkulasi absorber. Kadang-kadang satu kali absorpsi

tidak cukup untuk memisahkan campuran multi komponen dalam hal ini dua

atau lebih absorber harus dipasang secara seri. Selain itu absorber sring kali

digunakan untuk melakukan presipitasi bahan-bahan padat atau debu dalam

kuantitas kecil yang ikut terbawa dalam campuran gas.

Alat-alat absorpsi yang terpenting adalah alat pencuci, seperti :

1. Menara Pencuci Dan Menara Linang

Menara pencuci ini terdiri dari sebuah bejana kosong yang berbentuk

silinder. Air disemprotkan ke dalamnya dengan alat penyembur. Dalam

bentuknya yang disempurnakan, menara diisi dengan benda-benda jejal atau

packing. Benda-benda ini diperciki air dari atas. Sedangkan gas yang

membawa debu mengalir dari bawah.

2. Pencuci Pusaran

Pada pencuci pusaran gas yang mengandung debu mula-mula menumbuk

permukaan air sehingga terjadi pemisahan awal. Kemudian oleh pelat-pelat

penyalur, gas dibelokkan masuk kedalam air pencuci. Di dalam air pencuci

terdapat perkakas pemusar air. Pencuci pusaran terutama sesuai untuk

memisahkan debu-debu berukuran menengah dan kasar seperti debu, yang

terdapat pada instalasi penggilingan, pencampuran dan pengeringan.

3. Pencuci Pancaran

Pencuci pancar pada prinsipnya adalah pompa pancar yang besar. Cairan

pencuci disemburkan dalam gas melalui suatu alat yang disemprotkan

dengan tekanan. Udara kotor dihisap dari samping dan bercampur secara

intensif dengan cairan pencuci di dalam pipa pancar. Pencuci pancar sesuai

untuk memisahkan debu-debu yang berukuran cukup halus.

4. Pencuci Rotasi

Cairan pencuci didistribusikan ke dalam suatu ruangan oleh sebuah cakran

atau sikat yang berputar (pencuci sikat). Dengan cara ini terbentuk lapisan

tetesan air, dan gas mengandung debu harus melewati lapisan tersebut,

sehingga terjadi pemisahan debu yang intensif. Pencuci rotasi sesuai untuk

memisahkan debu-debu yang cukup halus dan yang kasar.

5. Pencuci Venturi

Udara yang mengandung debu yang masuk ke dalam pencuci dipertinggi

kecepatannya oleh penyempitan pipa venturi. Cairan pencuci dipisahkan

kembali dari aliran gas oleh belokan yang tajam dan oleh tumbukan.

6. Alat Pemisah Loncatan Tekanan

Pada alat pemisah loncatan tekanan,tekanan gas yang akan dibersihkan

dilwatkan pada sejumlah besar cincin yangberbentuk khusus.Diantara cincin

yang satu dengan yang lain terdapat lubang yang menyerupai celah.Pada saat

gas menerobos celah,gas dibelokkan mengikuti lntasan yang berbentuk.

2.4 Kolom Absorbsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi

(penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung

tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh

komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase

cair dari komponen tersebut.

Struktur dalam absorber

1. Bagian atas : Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.

2. Bagian tengah : Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh

sehingga mudah untuk diabsorbsi

3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Keterangan :

(a) input gas

(b) gas keluaran

(c) pelarut

(d) hasil absorbsi

(e) disperser

(f) packed column

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi

1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase

mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia

ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap

reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan

yang terjadi pada semua reaksi kimia.

2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan

kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa

yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional

dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang

diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada

sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.

Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang

dimasukkan tadi.

Keterangan:

(a) gas keluaran

(b) gas input

(c) pelarut

(d) gas output

Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber

a. Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari

pelarut yang digunakan.

b. Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas

pelarut,dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga

termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut

untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan.

c. Ketika volalitas pelarut sangat rendah, contohnya pelarut tidak muncul

pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni

dengan memanaskannya.

Contoh Pertama

Cairan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom

pengolahan dari bagian atasnya dan akan dicampur / dikontakan dengan

stripping vapor. Gas ini bisa uap atau gas mulia, dengan kondisi

termodinamika yang telah disesuaikan dengan pelarut yang terpolusi. Absorber

yang bersih lalu digunakan kembali di absorpsi kolom.

Contoh Kedua

Absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping

column.The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri.Bagian yang

telah didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absorber.

Contoh ketiga

Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang.

Absorber yang terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya,

pelarut dikumpulkan dan dikirim kembali ke absorber.

Jenis Menara Absorpsi

a. Sieve Tray

Bentuknya mirip dengan peralatan distilasi. Pada Sieve Tray, uap

menggelembung ke atas melewati lubang-lubang sederhana berdiameter 3-

12 mm melalui cairan yang mengalir. Luas penguapan atau lubang-lubang

ini biasanya sekitar 5-15% luas tray. Dengan mengatur energi kinetik dari

gas dan uap yang mengalir, maka dapat diupayakan agar cairan tidak

mengalir melaui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dapat

dipertahankan dengan limpasan (overflow) pada tanggul (outlet weir).

b. Valve Tray

Valve Tray adalah modifikasi dari Sieve Tray dengan penambahan

katup-katup untuk mencegah kebocoran atau mengalirnya cairan ke bawah

pada saat tekanan uap rendah. Dengan demikian alat ini menjadi sedikit

lebih mahal daripada Sieve Tray, yaitu sekitar 20%. Namun demikian alat

ini memiliki kelebihan yaitu rentang operasi laju alir yang lebih lebar

ketimbang Sieve Tray.

c. Spray Tower

Jenis ini tidak banyak digunakan karena efisiensinya yang rendah.

d. Bubble Cap Tray

Jenis ini telah digunakan sejak lebih dari seratus tahun lalu, namun

penggunaannya mulai digantikan oleh jenis Valve Tray sejak tahun 1950.

Alasan utama berkurangnya penggunaan Bubble Cap Tray adalah alasan

ekonomis, dimana desain alatnya yang lebih rumit sehingga biayanya

menjadi lebih mahal. Jenis ini digunakan jika diameter kolomnya sangat

besar.

e. Packed Bed

Jenis ini adalah yang paling banyak diterapkan pada menara absorpsi.

Packed Column lebih banyak digunakan mengingat luas kontaknya dengan

gas. Packed Bed berfungsi mirip dengan media filter, dimana gas dan

cairan akan tertahan dan berkontak lebih lama dalam kolom sehingga

operasi absorpsi akan lebih optimal.

Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah

dan efisiensi kontak gas-cairan. Ukuran packing yang umum digunakan

adalah 3-75 mm. Bahan yang digunakan dipilih berdasarkan sifat inert

terhadap komponen gas maupun cairan solven dan pertimbangan

ekonomis, antara lain tanah liat, porselin, grafit dan plastik. Packing yang

baik biasanya memenuhi 60-90% dari volume kolom.

Pemilihan Solven

Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi,

antara lain:

a. Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka

solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

b. Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari

gas, maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana

merupakan solven yang paling murah dan sangat kuat untuk senyawa

polar.

Terdapat beberapa hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan

solven, yaitu:

1. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan

menurunkan kuantitas solven yang diperlukan. Umumnya solven yang

memiliki sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah

dilarutkan. Jika gas larut dengan baik ddalam fraksi mol yang sama pada

beberapa jenis solven, maka dipilih solven yang memiliki berat molekul

paling kecil agar didapatkan fraksi mol gas terlarut yang lebih besar. Jika

terjadi reaksi kimia dalam operasi absorpsi maka umumnya kelarutan akan

sangat besar. Namun bila solven akan di-recovery maka reaksi tersebut

harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat digunakan untuk

mengabsorpsi hidrogen sulfida dari campuran gas karena sulfida tersebut

sangat mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah dilucut

pada suhu tinggi. Sebaliknya, soda kostik tidak digunakan dalam kasus ini

karena walaupun sangat mudah menyerap sulfida tapi tidak dapat dilucuti

dengan operasi stripping.

2. Volatilitas

Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang

meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada

banyak solven yang terbuang. Jika diperlukan dapat digunakan cairan

pelarut kedua yang volatilitasnya lebih rendah untuk menangkap porsi gas

yang teruapkan. Aplikasi ini umumnya digunakan pada kilang minyak

dimana terdapat menara absorpsi hidrokarbon yang menggunakan pelarut

hidrokarbon yang cukup volatil dan di bagian atas digunakan minyak non

volatil untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan

hidrogen sulfida yang diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya

di-recovery dengan air.

3. Korosivitas

Solven yang korosif dapat merusak kolom.

4. Harga

Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan

meningkatkan biaya operasi kolom.

5. Ketersediaan

Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas

harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.

6. Viskositas

Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju

absorpsi yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-

tekan yang kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.

7. Pelarut

Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara

kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk

memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang

mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu bahan, baik dalam skala

laboratorium maupun skala industri. Metode pemisahan bertujuan untuk

mendapatkan zat murni atau beberapa zat murni dari suatu campuran, sering

disebut sebagai pemurnian dan juga untuk mengetahui keberadaan suatu zat

dalam suatu sampel (analisis laboratorium).

Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode pemisahan dapat dibedakan

menjadi dua golongan, yaitu metode pemisahan sederhana dan metode

pemisahan kompleks.

Absorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan

campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan

menyerap setiap satu atau lebih komponen gas.

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.

Kolom Absorbsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya

proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di

kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang

terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini

dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Perry, R.H abd Green, D., “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6th ed.”,1984,

McGraw-Hill Book Co., Singapore.

http://angghajuner.blogspot.com/2011/10/absorbsi.html diakses 22 Mei 2013

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/absorbsi/

Diakses 22 Mei 2013

http://fatysahinknowledge.wordpress.com/2011/11/15/absorber/ diakses 22 Mei 2013

http://id.wikipedia.org/wiki/Absorpsi diakses 22 Mei 2013

http://kimiabisa.blogspot.com/2012/12/pemisahan-campuran.html diakses 22 Mei

2013

http://lab.tekim.undip.ac.id/proses/2010/03/04/absorbsi-co2-dengan-menggunakan-

larutan-naoh/ diakses 22 Mei 2013

http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2011/10/23/dasar-dasar-absorpsi/

diakses 22 Mei 2013

http://mvf-processengineer.blogspot.com/2011/02/absorpsi.html diakses 22 Mei 2013