laboratorium proses pemisahan dengan perpindahan panas dan massa absorpsi

LAPORAN PRAKTIKUM PROSES PEMISAHAN DENGAN PERPINDAHAN

PANAS DAN MASSA SECARA SIMULTAN

ABSORPSI

Kelompok XII : Ayu Maulina Sugianto NRP. 2313 030 031

Zandhika Alfi Pratama NRP. 2313 030 035

Shinta Rahayu C.W. NRP. 2313 030 082

Tanggal Percobaan 20 November 2015

Dosen Pembimbing Dr. Ir. Lily Pudjiastuti, MT.

Asisten Laboratorium Fitria Romadhoni

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2015

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Berbagai industri petrokimia, bahan bakar minyak, gas alam, dan gas bio pada

prosesnya memerlukan pemisahan gas CO2 yang termasuk kategori gas asam yang bersifat korosif terhadap system perpipaan. Selain itu, gas CO2 harus dipisahkan dari gas

alam dan gas bio karena keberadaan gas CO2 dapat mengurangi nilai kalor dari kedua gas tersebut. Dalam pabrik sintesis ammonia, gas CO2 harus dipisahkan dari gas proses untuk menghindari keracunan katalis sintesis ammonia Komponen H2O yang berupa

moisture akan menyebabkan terbentuknya senyawa hidrat bila bereaksi dengan senyawa hidrokarbon. Senyawa hidrat ini bisa menyebabkan plugging atau penyumbatan dalam

pipa. Dengan demikian proses pemisahan CO2, H2S dan H2O merupakan unit terpenting

dalam industri pengolahan gas alam (Ningsih, 2012) . Pada industri gas alam, seperti PT. Linde Group Gresik yang pada prosesnya

memerlukan pemisahan gas, CO2 termasuk kategori gas yang bersifat asam (acid gas)

dan korosif sehingga dapat merusak bagian utilitas pabrik dan sistem perpipaannya serta

dapat mengurangi nilai kalor dari gas alam. Gas CO2 harus dihilangkan karena pada

suhu sangat rendah gas CO2 akan membeku yang mengakibatkan tersumbatnya sistem

perpipaan dan merusak tubing-tubing pada main heat exchanger.

Maka dari itu, adanya proses absorpsi dalam dunia industri sendiri bertujuan untuk

meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara mengubah fasenya, sebagai contoh

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 (Rahayu, 2009).

I.2 Rumusan Masalah

Bagaimana cara untuk mengetahui pengaruh penyerapan gas CO2 pada larutan

NaOH 0,1 N dengan flow rate NaOH sebesar 61 ml/detik dan 51 ml/detik terhadap flow

rate gas CO2 sebesar 7 ml/detik dan 6 ml/detik selama waktu kontak 3, 5, 7, 9 dan 11

menit?

I.3 Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan absorpsi adalah untuk mengetahui pengaruh penyerapan gas CO2

pada larutan NaOH 0,1 N dengan flow rate NaOH sebesar 61 ml/detik dan 51 ml/detik

terhadap flow rate gas CO2 sebesar 7 ml/detik dan 6 ml/detik selama waktu kontak 3, 5,

7, 9 dan 11 menit.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Pengertian Absorpsi

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan.

Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada

absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia).

Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan

juga dengan kecepatan yang lebih tinggi (Redjeki, 2012).

Dalam proses absorpsi, zat yang diserap masuk ke bagian dalam zat penyerap.

Misalnya peristiwa pelarutan (gas ke dalam zat cair atau zat padat), difusi (zat cair ke

dalam zat padat), warna yang diserap oleh suatu benda (warna absorpsi), penyerapan

sinar bias oleh suatu zat pada peristiwa bias kembar (absorpsi selektif) dan penyerapan

energi oleh elektron di dalam satuan atom (spectrum absorpsi). Sedangkan pengertian

absorpsimetri adalah metode analisis untuk menentukan komposisi suatu zat dengan

mengukur cahaya yang diserap bahan itu. Misalnya, dengan mengetahui frekuensi

warna cahaya yang diserap, dapat ditentukan jenis zat penyerap (Taylor, 2013).

Difusi adalah proses pergerakan zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi

akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai

keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada

perbedaan konsentrasi (Isyafie, 2011).

Menurut Taylor (2013), absorpsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan

mengontakkan campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu

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

macam proses yaitu :

a. Absorpsi fisik

Absorpsi fisik merupakan absorpsi dimana gas terlarut dalam cairan penyerap

tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorpsi ini adalah absorpsi 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. Absorpsi kimia

Absorpsi kimia merupakan absorpsi dimana gas terlarut didalam larutan

penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia.Contoh absorpsi ini adalah absorpsi

dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya. Aplikasi dari absorpsi

Bab II Tinjauan Pustaka

Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Panas dan Massa Secara Simultan D3 Teknik Kimia FTI-ITS

Surabaya

II-2

kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik amoniak.

Penggunaan absorpsi kimia pada fase kering sering digunakan untuk mengeluarkan

zat terlarut secara lebih sempurna dari campuran gasnya. Keuntungan absorpsi

kimia adalah meningkatnya koefisien perpindahan massa gas, sebagian dari

perubahan ini disebabkan makin besarnya luas efektif permukaan. Absorpsi kimia

dapat juga berlangsung di daerah yang hampir stagnan disamping penangkapan

dinamik.

Hal-hal menurut (Primasto, 2015) yang mempengaruhi dalam proses absorpsi:

Luas Permukaan Kontak

Semakin besar permukaan gas dan pelarut yang kontak, maka laju absorpsi yang

terjadi juga akan semakin besar. Hal ini dikarenakan, permukaan kontak yang

semakin luas akan meningkatkan peluang gas untuk berdifusi ke pelarut.

Laju Alir Fluida

Jika laju alir fluida semakin kecil, maka waktu kontak antara gas dengan pelarut

akan semakin lama. Dengan demikian, akan meningkatkan jumlah gas yang

berdifusi.

Tekanan Operasi

Peningkatan tekanan akan meningkatkan efisiensi pemisahan.

Temperatur Komponen Terlarut dan Pelarut

Temperatur pelarut hanya sedikit berpengaruh terhadap laju absorpsi.

Konsentrasi Gas

Perbedaan konsentrasi merupakan salah satu driving force dari proses difusi yang

terjadi antar dua fluida.

Menurut Firdaus (2011), pemilihan solvent umumnya dilakukan sesuai dengan

tujuan absorpsi, antara lain:

Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka solvent

ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

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.

Syarat mutlak dalam suatu proses absorpsi menurut (Geankoplis, 1983) adalah

kelarutan solute dalam solvent harus lebih besar daripada kelarutannya dalam carrier.

Beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan dalam pemilihan pelarut agar proses

absorpsi berlangsung antara lain yaitu:

1. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan menurunkan

kuantitas solvent yang diperlukan. Umumnya solvent yang memiliki sifat yang sama

dengan bahan terlarut akan lebih mudah dilarutkan. Jika gas larut dengan baik di

dalam fraksi mol yang sama pada beberapa jenis solvent, maka dipilih solvent 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 solvent akan di-recovery maka reaksi



Surabaya

II-3

tersebut harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat digunakan untuk

mengabsorpsi hydrogen sulfide dari campuran gas karena sulfide tersebut sangat

mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah dilucut pada suhu tinggi.

Sebaliknya, soda kaostik tidak digunakan dalam kasus ini karena walaupun sangat

mudah menyerap sulfide 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 banyak solvent 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 volatile dan di bagian atas digunakan

minyak nonvolatile untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan

hydrogen sulfide yang diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya di-recovery

dengan air.

3. Korosivitas

Pelarut hendaknya memiliki korosivitas kecil, sehingga material konstruksi alat

tidak terlalu mahal. Solvent yang korosif dapat merusak kolom.

4. Harga Pelarut

Penggunaan solvent 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

Pelarut harus mempunyai harga viskositas yang rendah sehingga proses absorpsi

berjalan cepat, pressure drop kecil pada saat pemompaan, memberikan sifat

perpindahan panas yang baik dan meningkatkan karakteristik floading dalam

menara absorpsi.

7. Hal-hal lain yang meliputi: solvent harus nontoxic, nonflammable, memiliki

komposisi kimia yang stabil dan titik bekunya rendah.

Pada proses absorpsi terdapat minimal tiga komponen yang terlibat di dalamnya,

yaitu: komponen gas terlarut yang disebut solute atau absorbat, komponen gas

pembawa atau carrier, dan komponen cairan pelarut yang disebut solvent atau

absorben.

II.1.2 Teori Dasar Peristiwa Absorpsi

Teori dasar yang menjelaskan tentang peristiwa absorpsi, yaitu antara lain:

1. Teori Dua Film (Double Film Theory)

Pada berbagai proses pemisahan, materi berdifusi dari satu fase ke fase

lainnya, dan laju difusi di dalam kedua fase tersebut mempengaruhi laju

perpindahan massa keseluruhan. Dalam teori ini Whitman menyatakan bahwa



Surabaya

II-4

kesetimbangan diasumsikan terjadi pada permukaan batas (interface) antara fase

gas dan cairan sehingga tahanan perpindahan massa pada kedua fase

ditambahkan untuk memperoleh tahanan keseluruhan. Model ini

menggambarkan tentang adanya lapisan difusi. Perpindahan massa yang terjadi

ditentukan oleh konsentrasi dan jarak perpindahan massa, yaitu ketebalan film

tersebut.

Jika cairan mempunyai komposisi tetap, konsentrasi pada bagian film akan

menurun dari A* pada permukaan sampai Ao pada cairan bagian ruah. Di sini

tidak terjadi konveksi pada film dan gas terlarut melewati film tersebut hanya

oleh difusi molekuler.

Gambar II.1 Profil Model Dua Film

Proses difusi berlangsung efektif bila lapisan film tipis. Lapisan film yang

tipis akan meniadakan terjadinya tahanan dari lapisan itu (tahanan makin kecil),

sehingga proses perpindahan massa tidak terganggu. Untuk mendapatkan lapisan

yang tipis, kondisi dari kedua aliran fase harus diatur yaitu diusahakan membuat

aliran yang turbulen, karena pada lapisan film yang tipis akan diperoleh gradien

konsentrasi yang kecil, sehingga proses absorpsi berjalan sangat cepat dengan

keadaan menjadi steady state.

Ketika suatu zat ditranfer dari satu fase ke fase yang lain melalui suatu

interface diantara keduanya maka resistance di kedua fase tersebut

menyebabkan gradien konsentrasi yang dapat dilihat sebagai berikut :



Surabaya

II-5

Gambar II.2 Gradien Konsentrasi di Dekat Interface Gas-Liquid

Untuk sistem dimana konsentrasi solute dalam gas dan liquid adalah

kecil, maka laju transfer massa dapat dinyatakan oleh persamaan yang

memperkirakan laju transfer massa yang sebanding dengan perbedaan diantara

konsentrasi bulk dan konsentrasi dalam interface gal-liquid.

NA = kG’(p-pi) = kL

’(ci-c)

Dimana : NA = Laju transfer massa

kG’ = Koefisien laju transfer massa fase gas

p = Tekanan parsial solute dalam bulk gas

pi = Tekanan parsial solute dalam interface

kL’ = Koefisien transfer massa pada fase liquid

ci = Konsentrasi solute pada interface

c = Konsentrasi solute pada bulk liquid.

Secara definisi, koefisien transfer massa kG’ dan kL

’ adalah perbandingan

antara flux massa molal NA terhadap driving forse konsentrasi (p-pi) dan (ci-c).

suatu alternatif untuk menyatakan laju transfer dalam sistim yang encer adalah

sebagai berikut :

NA = kG(y-yi) = kL(xi-x)

Dimana: NA = Laju transfer massa,

kG = Koefisien laju transfer massa fase gas,

y = Fraksi mol solute dalam bulk gas,

yi = Fraksi mol solute dalam interfase,

kL = Koefien transfer massa pada fase liquid,

xi = Fraksi mol solute pada interfase,

x = Fraksi mol solute pada bulk liquid.



Surabaya

II-6

Perbandingan harga koefisien transfer massa pada fase liquid dengan fase gas

akan didapatkan:

kL

kG=

(y-yi)

(xi-x)

Dan apabila diplot secara grafis dengan melibatkan komposisi kesetimbangan

antara uap dan cair dan operating line akan didapatkan hubungan kesetimbangan

y* = F(x)

Dimana : y* adalah fraksi mol solute yang berkesetimbangan dengan fraksi mol

solute x.

Jika hubungan kesetimbangan merupakan grafik sederhana (yang pada

umumnya mendekati garis lurus karena konsentrasi solute yang rendah) maka

laju transfer massa akan sebanding dengan perbedaan konsentrasi bulk di fase

pertama dengan konsentrasi bulk di fase kedua yang berada di fase pertama.

Sehingga penyelesaian laju transfer massa akan menjadi:

NA = KG(y-y*) = kL(xi-x) = kG(y-yi) = KL(x*-x)

Dimana : KG = Koefisien transfer massa overall dalam fase gas

KL = Koefisien transfer massa overall dalam fase liquid

2. Teori Penetrasi

Teori penetrasi ini dikemukakan oleh Higbie. teori menyatakan mekanisme

perpindahan massa melalui kontak antara dua fasa, yaitu fasa gas dan fasa liquid.

Dalam pernyataannya, Higbie menekankan agar waktu kontak lebih lama. Higbie,

untuk pertama kalinya menerapkan teori ini untuk absorpsi gas dalam liquida yang

menunjukkan bahwa molekul-molekul yang berdifusi tidak akan mecapai sisi

lapisan tipis yang lain jika waktu kontaknya pendek.

Teori Higbie ini menyebutkan bahwa turbulensi akan menaikkan difusivitas

pusaran, hal ini akan menentukan waktu kontak perpindahan massa yang terjadi

untuk setiap keadaan massa. Difuivitas pusaran ini terjadi dalam keadaan setimbang

antara fase gas dan liquid.

3. Teori Danckwerts

Teori penetrasi juga dikembangkan oleh Danckwerts yang menyatakan bahwa

unsur-unsur fluida pada permukaan secara acak akan diganti oleh fluida lain yang

lebih segar dari aliran tindak. Teori ini digunakan dalam keadaan khusus di mana

dianggap massa difusivitas pusaran berlangsung dalam waktu yang bervariasi dan

dianggap laju perpindahan massa tidak tergantung dari waktu perpindahan unsur

dalam fase cairan tindak pada keadaan stagnan. Sehingga perpindahan massa yang

terjadi di interfacemerupakan harga dari jumlah zat yang terabsorpsi. Jadi dianggap



Surabaya

II-7

bahwa perpindahan unsur secara tindak fase cairan menuju interface tidak akan

mempengaruhi kecepatan perpindahan massanya.

Dalam laboratorium, koofisien perpindahan massa overall absorpsi CO2 oleh

larutan NaOH , didasarkan pada persamaan :

G

T

NaK a

ht. S. P . Ylm

Dimana,

*Ya-Ya

*Ya-Yaln

*Ya-Ya*Ya-Ya Ylm

11

22

1122

Bila absorbant yang digunakan memiliki konsentarsi rendah, maka akan

diperoleh kurva kesetimbangan yang memenuhi hukum Henry yaitu:

Ya1* = He . Xa1

Ya2* = He. Xa2

Menurut Treybal (1980), konstanta Henry untuk larutan elektrolit dapat diperoleh

dari persamaan Van Krevelen dan Hoftijer, yaitu:

logHe

Heo =h ×I

h= h+ + h- + hg

I= ∑ Ci × Zi

2

2

Dimana: He = Harga karakteristik ion-ion dari larutan elektrolit

Heo = Konstanta Henry untuk air murni

I = Kekuatan ionik larutan elektrolit

h = Umlah kontribusi yang menunjukkan adanya ion positif dan

negatif dari unsur gas



Surabaya

II-8

II.1.3 Prinsip Kerja Kolom Absorpsi

Gambar II.3 Konfigurasi Absorber-Stipper

Udara yang mengandung komponen terlarut (misalnya CO2) dialirkan ke dalam

kolom pada bagian bawah. Dari atas dialirkan alir. Pada saat udara dan air bertemu

dalam kolom isian, akan terjadi perpindahan massa. Dengan menganggap udara tidak

larut dalam air (sangat sedikit larut),maka hanya gas CO2 saja yang berpindah ke dalam

fase air (terserap). Semakin ke bawah, aliran air semakin kaya CO2. Semakin ke atas

,aliran udara semakin miskin CO2.

Pada Gambar II.3 memperlihatkan satu konsep menangkap CO2 yang fleksibel

yang memungkinkan sebuah pabrik dipasang dengan menangkap CO2 untuk

mendapatkan kembali sebagian output pra-ambil dengan kembali uap pengupasan CO2

ke turbin LP untuk menghasilkan listrik. Kerja kompresi CO2 kemudian jatuh karena

ada sedikit CO2 yang akan dikompresi, meskipun laju aliran kompresor minimum

mungkin memerlukan daur ulang CO2 pada beban capture rendah. Selama parsial-beban

menangkap CO2, satu pendekatan operasi untuk uap dan aliran pelarut kaya untuk

stripper menjadi berkurang secara bersamaan dan sama-sama. Penelitian sebelumnya

telah menyarankan bahwa ini adalah pendekatan yang terbaik untuk meminimalkan

hukuman efisiensi dan menjaga stabilitas sistem. Kaya pelarut dialihkan dari stripper

yang didaur ulang ke absorber, penurunan penghapusan sehingga CO2 dan

meningkatkan emisi sebagai pelarut menjadi jenuh dengan CO2. Peningkatan emisi CO2

bisa dikenakan biaya tambahan CO2, namun parsial-beban menangkap CO2 bisa

menguntungkan jika penjualan listrik tambahan mengimbangi kenaikan biaya emisi

CO2.

Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang digunakan

dalam operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan menonjol pada

kedua operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:

Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan pada distilasi

umpan masuk dari bagian tengah kolom.



Surabaya

II-9

Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di bawah titik didih,

sedangkan pada distilasi cairan solven masuk bersama-sama dari bagian tengah

kolom.

Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible, sedangkan pada distilasi

difusi yang terjadi adalah equimolar counter diffusion.

Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar dibandingkan pada

distilasi.

II.1.4 Aplikasi Absorpsi

Absorpsi dalam dunia industri digunakan untuk meningkatkan nilai guna dari suatu

zat dengan cara merubah fasenya.

1. Proses Pembuatan Formalin

Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat

dihasilkan melalui proses absorpsi. Teknologi proses pembuatan formalin

Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor

yang berupa gas yang mempunyai suhu 182 0C 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. Proses Pembuatan Asam Nitrat

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.

Aplikasi absorpsi lainnya seperti proses pembuatan urea, produksi ethanol,

minuman berkarbonasi, fire extinguisher, dry ice, supercritical carbon dioxide dan

masih banyak lagi aplikasi absorpsi dalam industri.

Selain itu absorpsi ini juga digunakan untuk memurnikan gas yang dihasilkan

dari fermentasi kotoran sapi. Gas CO2 langsung bereaksi dengan larutan NaOH

sedangkan CH4 tidak. Dengan berkurangmya konsentrasi CO2 sebagai akibat reaksi

dengan NaOH, maka perbandingan konsentrasi CH4 dengan CO2 menjadi lebih besar

untuk konsentrasi CH4.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/cairan_dan_larutan/larutan/



Surabaya

II-10

Gambar II.4 Contoh Penyerapan CO2

Absorpsi CO2 dari campuran biogas ke dalam larutan NaOH dapat dilukiskan

sebagai berikut:

CO2(g) + NaOH(aq) → NaHCO3(aq)

NaOH(aq) + NaHCO3 → Na2CO3(s) + HO(l)

CO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2CO3(s) + H2O(l)

Dalam kondisi alkali atau basa, pembentukan bikarbonat dapat diabaikan

karena bikarbonat bereaksi dengan OH- membentuk CO32-

II.1.5 Jenis Menara Absorpsi

Menurut Firdaus (2011), ada beberapa jenis menara absorpsi, yaitu:

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).



Surabaya

II-11

Gambar II.5 Sieve Tray

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.

Gambar II.6 Valve Tray

c. Spray Tower

Liquid masuk dispraykan dan jatuh karena gravitasi, aliran gas naik berlawanan

arah. Nozzle (lubang) spray berfungsi untuk memperkecil ukuran liquid. Jarak

jatuhnya liquid ditentukan berdasarkan waktu kontak dan pengaruh jumlah massa

yang dipindahkan. Spray Tower digunakan untuk perpindahan massa gas-gas yang

sangat mudah larut dimana tahanan fasa gas yang menjadi kendali dalam fenomena

ini (Redjeki, 2012).



Surabaya

II-12

Gambar II.7 Spray Tower

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.

Gambar II.8 Bubble Cap Tray

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.



Surabaya

II-13

Bahan yang digunakan dipiluh 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.

Gambar II.9 Packed Bed

II.1.6 Pemilihan Packing

Dalam rangka memperluas permukaan kontak antara fase gas-cair, digunakan

bahan berisi packing (packed column). Pemilihan packing dilakukan dengan

mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut:

1. Memiliki luas permukaan terbasahi tiap unit volum yang besar

2. Memiliki ruang kosong yang cukup besar sehingga kehilangan tekanan kecil

3. Karakteristik pembasahan baik

4. Densitas kecil agar berat kolom keseluruhan kecil

5. Tahan korosi dan ekonomis

(Perry, 1984)



Surabaya

II-14

II.2 Aplikasi Absorber

Proses Industri Asam Nitrat PT. Dahana

Penggunaan dan Ekonomi

Kegunaan utama dari asam nitrat digunakan untuk produksi pupuk sintetis. Sekitar

70% dari asam nitrat yang diproduksi digunakan untuk produksi ammonium nitrat, yang

kemudian digunakan untuk produksi pupuk. Sisa produksi asam nitrat digunakan untuk

pembuatan bahan peledak, senyawa organik, pemisaahan emas dan perak, dan

pembuatan asam adipat yang digunakan untuk produksi nilon. Asam nitrat merupakan

bahan kimia yang banyak diproduksi di Amerika Serikat. Ukuran plan bervariasi dari

6000 sampai 700000 ton (5500 sampai 635000 ton) tiap tahun. Saat ini beragam tipe

plant produksi asam nitrat di seluruh dunia. Terdapat tiga tipe yang biasa digunakan

plant antara lain plant asam nitrat atmosfer, plant tekanan sedang, dan plant tekanan

tinggi. Pada proses produksi asam nitrat, beragam produk yang tidak diinginkan juga

dihasilkan. Tiga polutan utama yang dilepaskan adalah nitrous oksida (N2O), oksida

nitrat (NO), dan nitrogen dioksida (NO2).

Bahan Baku

Bahan baku yang terpenting untuk pembuatan asam nitrat adalah amonia, udara,

air, dan katalis kasa platina10% rhodium. Lokasi pabrik biasanya diusahakan agar tidak

jauh dari pabrik amonia. Oleh karena 1 kg atom nitrogen terkandung dalam hanya 17 kg

amonia, tetapi memerlukan 105 kg asam nitrat 60%, maka biasanya lebih murah bagi

para pemakai besar untuk mengangkut amonia daripada asam nitrat.

Pembuatan Asam Nitrat Komersial

Hampir semua pembuatan asam nitrat secara komersial diperoleh dengan cara

oksidasi amonia. Tiga tahap dasar pembuatan asam nitrat adalah:

Oksidasi amonia menjadi nitrogen monoksida (NO)

4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O

Reaksi cepat, eksotermik dan menghasilkan reaksi samping

2 NH3 + 1,5 O2 N2 + 3 H2O

Oksidasi nitrogen monoksida menjadi nitrogen dioksida (NO2)

2 NO + O2 2 NO3

Pada temperatur dibawah 150oC, hampir semua nitrogen monoksida akan bereaksi

dengan oksigen yang ada. Selain temperatur, perlu diperhatikan juga tekanan. Karena

pada temperatur yang rendah, dengan menaikkan tekanan dapat mengakibatkan

terjadinya reaksi dimerisasi nitrogen dioksida menjadi dinitrogen tetraoksida dengan

persamaan reaksi sebagai berikut:

2 NO2 N2O4

Absorpsi nitrogen oksida menjadi asam nitrat terjadi absorpsi nitrogen oksida

dalam air menghasilkan asam nitrat dan melepaskan tambahan nitrogen monoksida.

Reaksi keseluruhan absorpsi gas nitrogen dioksida dalam air adalah sebagai berikut:



Surabaya

II-15

3 NO2(g) + H2O(g) 2 HNO3(aq) + NO(g)

Teknologi Proses HNO3

Seluruh proses produksi asam nitrat komersial mempunyai kesamaan dalam proses

utama kecuali pada tekanan operasinya. Tekanan operasi ini dibagi menjadi tekanan

atmosferik, tekanan sedang (2,55 atm), dan tekanan tinggi (712 atm). Tekanan operasi

ini adalah sistem tekanan ganda. Sistem tekanan ganda memanfaatkan sistem kompresi

diantara oksidasi amonia dan absorpsi nitrogen monooksida. Kombinasi yang mungkin

antara lain sistem tekanan tunggal pada tekanan atmosfer, sedang, atau tinggi. Sistem

tekanan ganda pada tekanan atmosfer sedang, tekanan atmosfer tinggi, atau tekanan

sedang tinggi. Secara sederhana skema produksi asam nitrat dapat digambarkan sebagai

berikut:

Diagram alir produksi asam nitrat dapat dijelaskan sebagai berikut:

1) Udara ditekan hingga 0.86 MP dan dipanaskan hingga 250oC

2) Amonia (NH3) dicampur dengan udara – campuran adalah 10% amonia (vol)

3) Campuran mengalir melawati pack of flat gauzes, memghasilkan nitrogen oksida

(NO) – efisiensi 95%, 930oC

4) Gas nitrogen oksida didinginkan tail-gas heater menuju nitrogen dioksida (NO2)

5) Gas yang telah didinginkan mengalir melewati kondensor, dimana sebagian dari gas

dikondensasi menjadi asam lemah

6) Gas yang tidak terkondensasi mengalir dari bawah menara absorpsi

7) Asam lemah dipompa menuju intermediate bubblecap tray dalam menara absorpsi



Surabaya

II-16

8) Air dingin disirkulasikan melewati bagian atas menara absorpsi

9) Gas yang tidak terkondensasi mengalir ke atas melewati menara dan diserap oleh air,

menghasilkan asam nitrat

10) Oksida nitrat bereaksi dengan oksigen berlebih menghasilkan nitrogen dioksida

yang kemudian menjadi asam nitrat

11) Asam nitrat mengalir dari bawah menara absorpsi menuju bleacher, dimana nitrogen

oksida tak terlarut

12) Gas sisa meninggalkan menara absorpsi dipanaskan kembali melalui interaksi

dengan proses gas pada tahap (4)

13) Gas sisa panas digunakan kembali untuk memanaskan air yang masuk pada tahap

(1)

14) Produk akhir, asam nitrat, diperoleh setelah proses bleaching

Proses dua tekanan, biaya katalisnya lebih rendah karena menggunakan kecepatan

yang lebih rendah, diameter unggun katalis lebih besar dan lapisan kasa lebih tipis

(hanya empat lapisan), serta beroperasi pada tekanan lebih rendah, yaitu 240 kPa, di

dalam konverter. Gas dilewatkan melalui sistem pemulihan kalor dan dikompresi

sampai 990 kPa untuk absorpsi dan pemutihan.

Sistem ini dapat banyak menurunkan biaya katalis sampai kira-kira $1,50 per ton

metrik HNO3 100% yang dihasilkan. Kebutuhan tenaganya berkurang 2 persen, tetapi

pemulihan tenaganya juga berkurang 5 persen, dan uap hasil sampingan yang dihasilkan

pun lebih sedikit dibandingkan dengan sistem tekanan tunggal. Bobot katalis per satuan

produksi harian untuk kedua proses itu tidak banyak berbeda.


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.

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.



Surabaya

II-17

Struktur dalam absorber antara lain:

Bagian atas

Spray untuk mengubah gas input menjadi fase cair.

Bagian tengah

Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk

diabsorbsi.

Bagian bawah

Inpuut gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

1. Laju alir gas CO2 (mL/s) : 7 dan 6

2. Laju alir larutan NaOH (mL/s) : 61 dan 51

3. Waktu pengamatan (menit) : 3, 5, 7, 9 dan 11

4. NaOH 0,1 N

5. HCl 0,3 N

6. Pengambilan pada : tray 2, tray 4, produk, dan bottom

III.2 Alat dan Bahan Percobaan

III.2.1 Bahan yang digunakan

1. Padatan NaOH

2. HCl 32%

3. Aquadest

4. Indikator methyl orange (MO)

5. Gas CO2 murni

III.2.2 Alat yang digunakan

1. Buret dan statif

2. Erlenmeyer

3. Pipet tetes

4. Beaker glass

5. Gelas ukur

6. Spatula

7. Labu ukur

8. Gelas arloji

9. Corong

10. Ember

11. Seperangkat alat absorpsi

III.3 Prosedur Percobaan

III.3.1 Tahap Persiapan

1. Membuat larutan NaOH 0,1 N dalam 57 liter

a. Menimbang 228 gram NaOH padatan menggunakan kaca arloji.

b. Melarutkan NaOH di dalam sedikit aquadest di dalam beaker glass sambil

diaduk.

c. Mengencerkan dengan aquadest bebas CO2 sampai dengan 57 liter di

dalam tangki.

2. Larutan HCl 0,3 N dalam 1000 mL.

a. Mengambil 28,8 mL larutan HCl pekat (32%, 1,19 kg/L).

Bab III Metodologi Percobaan


Surabaya

III-2

b. Mengencerkan dengan air murni sampai 1000 mL.

III.3.2 Tahap Standarisasi

1. Mengambil 10 mL larutan NaOH 0,1 N dari bak penampung.

2. Menambahkan 1-2 tetes indikator MO.

3. Menitrasi larutan hingga berubah warna menjadi merah bata.

4. Mencatat volume hasil titrasi.

5. Mengulangi titrasi sebanyak 2 kali.

III.3.3 Tahap Percobaan

1. Mengisi tangki (TK) dengan larutan NaOH 0,1 N sebanyak 57 liter.

2. Menyalakan pompa untuk mengalirkan NaOH ke dalam kolom absorber (C).

3. Membuka dan mengatur V4 hingga NaOH mencapai flow rate sesuai

variabel.

4. Membuka V5 untuk mengalirkan gas CO2 ke dalam kolom absorber (C).

5. Mengatur flow rate gas CO2 yang terdapat pada tabung gas CO2 (TG).

6. Menghidupkan stopwatch.

7. Mengambil sampel dengan variabel waktu 3, 5, 7, 9, dan 11 menit pada

produk, tray 2, tray 4, dan bottom.

8. Mengulangi percobaan 1-5 dengan mengganti variabel flow rate NaOH dan

flow rate CO2 dengan variabel yang berbeda.

III.3.4 Tahap Analisa

1. Menambahkan 1-2 tetes MO pada sampel yang diambil tiap variabel waktu

dan flow rate.

2. Menitrasi sample dengan larutan HCl 0,3 N sampai menjadi warna merah

bata.

3. Mencatat volume hasil titrasi.

4. Melakukan perhitungan konsentrasi NaOH sisa.

5. Melakukan titrasi sebanyak 2 kali.

III.4 Diagram Alir Percobaan

III.4.1 Tahap Persiapan

1. Membuat Larutan NaOH 0,1 N dalam 57 liter

Menimbang 228 gram NaOH padatan menggunakan kaca arloji.

Mulai

Melarutkan NaOH di dalam sedikit aquadest di dalam beaker glass sambil diaduk.

A



Surabaya

III-3

2. Membuat Larutan HCl 0,3 N dalam 1000 mL

III.4.2 Tahap Standarisasi

Mengambil 28,8 mL larutan HCl pekat (32%, 1,19 g/mL)

Mulai

Selesai

Mengencerkan dengan air murni sampai 1000 mL

Mengambil 10 mL larutan NaOH 0,1 N dari bak penampung

Mulai

Menambahkan 1-2 tetes indikator MO

Menitrasi larutan hingga berubah warna menjadi merah bata

Mencatat volume hasil titrasi

Selesai

Selesai

A

Mengencerkan dengan aquadest bebas CO2 sampai dengan 57 liter di

dalam tangki.

Mengulangi titrasi sebanyak 2 kali.



Surabaya

III-4

III.4.3 Tahap Percobaan

Mengambil sampel dengan variabel waktu 3, 5, 7, 9, dan 11 menit pada

produk, tray 2, tray 4, dan bottom.

Mengulangi percobaan 1-5 dengan mengganti variabel flow rate NaOH

dan flow rate CO2 dengan variabel yang berbeda.

Selesai

Mengisi tangki (TK) dengan larutan NaOH 0,1 N sebanyak 57 liter

Mulai

Menyalakan pompa untuk mengalirkan NaOH ke dalam kolom absorpsi

Membuka dan mengatur V4 hingga NaOH mencapai flow rate sesuai

variabel.

Membuka V5 untuk mengalirkan gas CO2 ke dalam kolom absorber (C)

sebesar sesuai variabel.

Mengatur flow rate gas CO2 yang terdapat pada tabung gas CO2 (TG).

Menghidupkan stopwatch.



Surabaya

III-5

III.4.4 Tahap Analisa

Menambahkan 1-2 tetes MO pada sampel yang diambil tiap variabel

waktu dan flow rate

Mulai

Menitrasi sampel dengan larutan HCl 0,3 N sampai menjadi warna merah

bata

Melakukan titrasi sebanyak 2 kali.

Selesai

Mencatat volume hasil titrasi

Melakukan perhitungan konsentrasi NaOH sisa.



Surabaya

III-6

III.5 Gambar Alat Percobaan

Beaker Glass

Buret

Corong

Ember

Erlenmeyer

Gelas Arloji

Gelas Ukur

Labu ukur



Surabaya

III-7

Spatula

Statif dan Klem Holder



Surabaya

III-8

Gambar III.1 Skema Absorber

Keterangan :

C : Column absorber

Caquadestan : Campuran antara aquadest, NaOH, Na2CO3

Y1 : Fraksi mol gas CO2

TK : Tangki NaOH

TG : Tabung gas CO2

V1 : Valve bottom

V3 : Valve by pass

V4 : Valve feed

V5 : Valve CO2

V1

V3

V4

V5



Surabaya

III-9

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil Percobaan Dan Perhitungan

Berikut adalah hasil percobaan absorpsi CO2 menggunakan absorben NaOH 0,1 N

dengan flow rate NaOH sebesar 51 ml/s dan 61 ml/s:

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan Analisa Konsentrasi NaOH dengan Penitran HCl 0,3 N

Debit

NaOH

(ml/s)

Debit

CO2

(l/mnt)

Waktu

(mnt)

Volume Titrasi (ml)

Tray 2 Tray 4 Product Bottom

V₁ V₂ Vrata2 V₁ V₂ Vrata2 V₁ V₂ Vrata2 V₁ V₂ Vrata2

51

6

3 6 5.4 5.7 5.5 5.4 5.45 6 6.5 6.25 5.4 5.5 5.45

5 5.4 5 5.2 5.3 5 5.15 5.2 5.7 5.45 5.2 4.3 4.75

7 5.2 5.3 5.25 4.9 4.7 4.8 4.8 5.2 5 4.9 4.5 4.7

9 4.8 4.7 4.75 3.6 4.9 4.25 4.9 4.6 4.75 4.6 4.3 4.45

11 4.7 4.4 4.55 4.1 3.6 3.85 4.5 4.9 4.7 4.5 4.7 4.6

7

3 5.6 5.1 5.35 5.2 5.4 5.3 5.3 5.4 5.35 5.2 5.3 5.25

5 5.2 5.1 5.15 5 5 5 4.8 5 4.9 5.2 5.2 5.2

7 4.8 4.8 4.8 4.8 5.3 5.05 4.7 4.9 4.8 5 5.2 5.1

9 4.3 4.4 4.35 4.4 4.8 4.6 4.5 4.9 4.7 5 4.1 4.55

11 4.7 4.4 4.55 4.3 4.6 4.45 4.2 4.3 4.25 4 3.8 3.9

61

6

3 4.3 5.1 4.7 4.4 4 4.2 4.8 4.5 4.65 4.5 4.2 4.35

5 3.4 3.7 3.55 3.9 4.2 4.05 4.5 4.2 4.35 4.5 4.1 4.3

7 3.9 3.5 3.7 3.6 4 3.8 4.2 4 4.1 4.3 3.8 4.05

9 3.3 3.6 3.45 3.8 3.9 3.85 4 4.3 4.15 3.7 3.7 3.7

11 3.3 3.4 3.35 3.5 3.3 3.4 4.1 3.6 3.85 3.7 3.6 3.65

7

3 5.6 5.3 5.45 5.1 4.8 4.95 4.9 4.6 4.75 4.7 4.7 4.7

5 4.5 4.5 4.5 4.4 4 4.2 4.4 4.3 4.35 4.5 4.5 4.5

7 4.3 3.9 4.1 4.3 3.9 4.1 4.2 3.8 4 4.5 3.7 4.1

9 4.3 3.8 4.05 3.7 3.8 3.75 4.1 3.5 3.8 4.3 3.7 4

11 4.3 3.6 3.95 3.5 2.5 3 3.9 3.7 3.8 4 3.5 3.75

Setelah dilakukan analisa menggunakan metode titrasi, didapatkan mol NaOH

sisa pada Tabel IV.1.2 dengan variable NaOH awal adalah 0,1N

Tabel IV.1.2 Hasil Perhitungan mol NaOH sisa

Debit

NaOH

(ml/s)

Debit

CO2

(l/mnt)

Waktu

(mnt)

Mol NaOH Sisa


51 6

3 0.00114 0.00109 0.00125 0.00109

5 0.00104 0.00103 0.00109 0.00095

7 0.00105 0.00096 0.001 0.00094

Commented [CPC1]: Ini tambah kew laanjutan table di halaman

berikutnya

IV-2

Bab IV Hasil Percobaan Dan Pembahasan


Surabaya

Setelah dilakukan perhitungan, maka didapatkan mol CO2 terabsorpsi

menggunakan absorben NaOH 0,1 N pada Tabel IV.1.3, dengan reaksi sebagai berikut:




Tabel IV.1.3 Hasil Perhitungan M ol CO2 Terserap

Debit CO2

(l/mnt)

Debit

NaOH

(ml/s)

Waktu

(menit)

Mol CO2 Terserap (mol/detik)


7

61

3 0.0052500 0.0053000 0.0053200 0.0053250

5 0.0000950 0.0000750 0.0000400 0.0000200

7 0.0000400 0.0000100 0.0000350 0.0000400

9 0.0000050 0.0000350 0.0000200 0.0000100

11 0.0000100 0.0000750 0.0000000 0.0000250

6

3 0.0053250 0.0053750 0.0053300 0.0053600

5 0.0001150 0.0000150 0.0000300 0.0000050

7 -0.0000150 0.0000250 0.0000250 0.0000250

Debit

NaOH

(ml/s)

Debit

CO2

(l/mnt)

Waktu

(mnt)

Mol NaOH Sisa


51

6 9 0.00095 0.00085 0.00095 0.00089

11 0.00091 0.00077 0.00094 0.00092

7

3 0.00107 0.00106 0.00107 0.00105

5 0.00103 0.001 0.00098 0.00104

7 0.00096 0.00101 0.00096 0.00102

9 0.00087 0.00092 0.00094 0.00091

11 0.00091 0.00089 0.00085 0.00078

61

6

3 0.00094 0.00084 0.00093 0.00087

5 0.00071 0.00081 0.00087 0.00086

7 0.00074 0.00076 0.00082 0.00081

9 0.00069 0.00077 0.00083 0.00074

11 0.00067 0.00068 0.00077 0.00073

7

3 0.00109 0.00099 0.00095 0.00094

5 0.0009 0.00084 0.00087 0.0009

7 0.00082 0.00082 0.0008 0.00082

9 0.00081 0.00075 0.00076 0.0008

11 0.00079 0.0006 0.00076 0.00075

IV-3



Surabaya

Debit CO2

(l/mnt)

Debit

NaOH

(ml/s)

Waktu

(menit)

Mol CO2 Terserap (mol/detik)


6 61 9 0.0000250 -0.0000050 -0.0000050 0.0000350

11 0.0000100 0.0000450 0.0000300 0.0000050

7

51

3 0.0043150 0.0043200 0.0043150 0.0043250

5 0.0000200 0.0000300 0.0000450 0.0000050

7 0.0000350 -0.0000050 0.0000100 0.0000100

9 0.0000450 0.0000450 0.0000100 0.0000550

11 -0.0000200 0.0000150 0.0000450 0.0000650

6

3 0.0042800 0.0043050 0.0042250 0.0043050

5 0.0000500 0.0000300 0.0000800 0.0000700

7 -0.0000050 0.0000350 0.0000450 0.0000050

9 0.0000500 0.0000550 0.0000250 0.0000250

11 0.0000200 0.0000400 0.0000050 -0.0000150

IV.2 Pembahasan

Tujuan percobaan absorpsi adalah untuk mengetahui pengaruh penyerapan gas

CO2 pada larutan NaOH 0,1 N dengan flow rate NaOH sebesar 60 ml/detik dan 70

ml/detik terhadap flow rate gas CO2 sebesar 7 L/menit dan 7,5 L/menit selama waktu

kontak 3, 5, 7, 9, dan 11 menit. Reaksi yang terjadi selama percobaan :




IV-4



Surabaya

Grafik IV.2.1 Perbandingan M ol CO2 Terabsorbsi pada Produk dengan Flow Rate

CO2 6 l/mnt

Dari Grafik IV.2.1 dapat dilihat perbandingan mol CO2 terabsorpsi pada produk

dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt dan Flow Rate NaOH 61 ml/s

Flow Rate CO2 6 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi produk dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s

Flow Rate CO2 6 l/mnt pada masing-masing variabel waktu yaitu 4,225x10-3; 8x10-5;

4,5x10-5; 2,5x10-5; 5x10-6 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH 61 ml/s Flow

Rate CO2 6 l/mnt yaitu 0,00533; 3x10-5; 2,5x10-5; -5x10-6; 3x10-5 mol/detik.

Hasil percobaan tersebut tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa

semakin besar mol NaOH dalam aliran maka mol CO2 yang terserap akan semakin

besar pula. Hal ini disebabkan pada operasi absorpsi dengan laju alir besar, waktu

kontak antara NaOH dengan CO2 untuk jumlah molekul yang sama akan semakin kecil.

Waktu kontak yang singkat ini menyebabkan transfer massa yang terjadi lebih sedikit

dan jumlah CO2 yang terserap juga lebih sedikit (Maarif, 2008).

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)

flow rate NaOH 51 ml/s


IV-5



Surabaya

Grafik IV.2.2 Perbandingan M ol CO2 Terabsorbsi pada Produk dengan Flow Rate

CO2 7 l/mnt

Sedangkan dari Grafik IV.2.2 diatas dapat dilihat perbandingan mol CO2

terabsorpsi pada produk dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt dan

Flow Rate NaOH 61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi produk dengan

Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt pada masing-masing variabel waktu

yaitu 0,004315; 4,5x10-5; 1x10-5; 1x10-5; 4,5x10-5 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate

NaOH 61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt yaitu 0,00532; 4x10-5; 3,5x10-5; 2x10-5; 0

mol/detik.







Pada menit ke-11 flowrate NaOH 61 mL/s menunjukkan bahwa mol CO2 yang

terabsorpsi yaitu sebesar 0 mol/detik yang berarti tidak ada gas CO2 yang terabsorpsi.

Hal ini disebabkan adanya kejenuhan larutan karena keadaan keseimbangan telah

tercapai, maka perpindahan gas menuju cairan akan berhenti. Kemampuan gas untuk

berpindah dari fase gas menuju cairan dibatasi oleh daya larut maksimum gas tersebut

dalam cairan yang berkontak dengannya.

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-6



Surabaya

Grafik IV.2.3 Perbandingan M ol CO2 Terabsorbsi pada Tray 2 dengan Flow Rate

CO2 6 l/mnt

Dari Grafik IV.2.3 diatas dapat dilihat perbandingan mol CO2 terabsorpsi pada

Tray 2 dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt dan Flow Rate NaOH

61 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi Tray 2 dengan Flow Rate NaOH

51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt pada masing-masing variabel waktu yaitu 0,00428;

5x10-5; -5x10-6; 5x10-5 dan 2x10-5 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH 61 ml/s

Flow Rate CO2 6 l/mnt yaitu 0,005325; 1,15x10-4; -1,5x10-5; 2,5x10-5 dan 1x10-5

mol/detik.







-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-7



Surabaya


CO2 7 l/mnt

Sedangkan dari Grafik IV.2.4 diatas dapat dilihat perbandingan mol CO2

terabsorpsi pada Tray 2 dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt dan

Flow Rate NaOH 61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi Tray 2 dengan

Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt pada masing-masing variabel waktu

yaitu 0,004315; 2x10-5; 3,5x10-5; 4,5x10-5 dan -2x10-5 mol/detik. Sedangkan pada Flow

Rate NaOH 61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt yaitu 0,00525; 9,5x10-5; 4x10-5; 5x10-6 dan

1x10-5 mol/detik.







-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-8



Surabaya


CO2 6 l/mnt




51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt pada masing-masing variabel waktu yaitu 0,00243; -

1,05x10-4; 1,05x10-4; -1,2x10-4; dan 6x10-4 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH

61 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt yaitu 0,00277; 1,2x10-4; 7,5x10-5; -1,95x10-4; dan -

7,5x10-5 mol/detik.







-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-9



Surabaya


CO2 7 l/mnt




51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt pada masing-masing variabel waktu yaitu 0,00233; -

7,5x10-5; 1,8x10-4; -1,8x10-4; dan 0 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH 61

ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt yaitu 0,0029; -1,5x10-4; -1,5x10-5; 1,65x10-4; dan -4,5x10-5

mol/detik.







Pada menit ke-11 flowrate NaOH 51 mL/s menunjukkan bahwa mol CO2 yang

terabsorpsi yaitu sebesar 0 mol/detik yang berarti tidak ada gas CO2 yang terabsorpsi.

Hal ini disebabkan adanya kejenuhan larutan karena keadaan keseimbangan telah

tercapai, maka perpindahan gas menuju cairan akan berhenti. Kemampuan gas untuk

berpindah dari fase gas menuju cairan dibatasi oleh daya larut maksimum gas tersebut

dalam cairan yang berkontak dengannya.

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-10



Surabaya

Grafik IV.2.7 Perbandingan M ol CO2 Terabsorbsi pada Bottom dengan Flow Rate

CO2 6 l/mnt


bottom dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt dan Flow Rate NaOH

61 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi bottom dengan Flow Rate NaOH


1,5x10-5; -9x10-5; 1,2x10-4 dan 1,2x10-4 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH 61

ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt yaitu 0,00293; -3x10-5; -9x10-5; 4,5x10-5 dan -2,1x10-4

mol/detik.







-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-11



Surabaya

Grafik IV.2.8 Perbandingan M ol CO2 Terabsorbsi pada Bottom dengan Flow Rate

CO2 7 l/mnt


bottom dengan Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt dan Flow Rate NaOH

61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt. Mol CO2 terabsorpsi bottom dengan Flow Rate NaOH


6x10-5; 1,5x10-4; -1,8x10-4 dan -1,2x10-4 mol/detik. Sedangkan pada Flow Rate NaOH

61 ml/s Flow Rate CO2 7 l/mnt yaitu 0,00283; -1,5x10-4; 2,25x10-4; -1,5x10-4 dan

1,65x10-4 mol/detik.







-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)



IV-12



Surabaya

Grafik IV.2.9 Pengaruh Variabel Waktu terhadap M ol CO2 Terabsorbsi pada

Flow Rate NaOH 51 ml/s Flow Rate CO2 6 l/mnt

Berdasarkan Grafik IV.2.9, dapat diketahui pengaruh waktu terhadap mol

terabsorpsi CO2 pada produk, Tray 2, Tray 4, dan bottom pada Flow Rate NaOH 51 ml/s

Flow Rate CO2 6 l/mnt. Untuk produk pada waktu 3, 5, 7, 9, dan 11 menit, memiliki mol

CO2 yang terabsorpsi masing-masing sebesar 2,3x10-3; -6x10-5; 1,35x10-4; -2,1x10-4;

2,25x10-4 mol/detik, untuk tray 1 sebesar 0,00248; -1,2x10-4; 0,00012; -2,25x10-4 dan

1,35x10-4 mol/detik, untuk tray 2 sebesar 0,00243; -1,05x10-4; 1,05x10-4; -1,2x10-4; dan

6x10-4 mol/detik, dan untuk bottom sebesar 0,0022; 1,5x10-5; -9x10-5; 1,2x10-4 dan

1,2x10-4 mol/detik.



-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)

Tray 2Tray 4ProductBottom

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol

CO

2T

erab

sorp

si (

mol/s)

Waktu (mnt)


IV-13



Surabaya


terabsorpsi CO2 pada produk, tray 2, tray 4, dan bottom pada Flow Rate NaOH 61 ml/s


CO2 yang terabsorpsi masing-masing sebesar 0,0023; -1,5x10-5; 1,5x10-5 9x10-5; -

1,05x10-4 mol/detik, untuk tray 1 sebesar 0,00234; -1,2x10-4; 7,5x10-5; 3x10-5 dan -

1,5x10-5 mol/detik, untuk tray 2 sebesar 0,00233; -7,5x10-5; 1,8x10-4; -1,8x10-4; dan 0

mol/detik, dan untuk bottom sebesar 0,00234; 6x10-5; 1,5x10-4; -1,8x10-4 dan -1,2x10-4

mol/detik.






CO2 yang terabsorpsi masing-masing sebesar 0,00275; 1,5x10-4; -3x10-5; -6x10-5; -9x10-

5 mol/detik, untuk tray 1 sebesar 0,00286; -3x10-5; 1,35x10-4; -3,3x10-4 dan 1,2x10-4

mol/detik, untuk tray 2 sebesar 0,00277; 1,2x10-4; 7,5x10-5; -1,95x10-4; dan -7,5x10-5

mol/detik, dan untuk bottom sebesar 0,00293; -3x10-5; -9x10-5; 4,5x10-5 dan -2,1x10-4

mol/detik.

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/s)

Waktu (mnt)


IV-14



Surabaya






CO2 yang terabsorpsi masing-masing sebesar 0,00269; 6x10-5; 9x10-5; 3x10-5; -2,4x10-4

mol/detik, untuk tray 1 sebesar 0,00275; 0; -9x10-5; 2,85x10-4 dan 1,5x10-5 mol/detik,

untuk tray 2 sebesar 0,0029; -1,5x10-4; -1,5x10-5; 1,65x10-4; dan -4,5x10-5 mol/detik,

dan untuk bottom sebesar 0,00283; -1,5x10-4; 2,25x10-4; -1,5x10-4 dan 1,65x10-4

mol/detik.

Pada Grafik IV.2.9 hingga Grafik IV.2.12 menunjukkan grafik yg fluktuatif,

sehingga tidak dapat disimpulkan mana dari keempat grafik tersebut variabel-variabel

yang sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin lama waktu operasi

maka kontak antara cairan dengan CO2 akan semakin lama, sehingga reaksi berjalan

lebih sempurna. Pada awalnya akan terjadi peningkatan jumlah CO2 yang terserap

kemudian pada suatu waktu jumlah CO2 yang terserap akan konstan. Adapun beberapa

alasan yang mengakibatkan terjadinya penyimpangan, yaitu ketinggian cairan di dalam

packing yang selalu berubah sehingga kontak cairan dengan gas dan udara selalu

berubah dan waktu pengambilan sampel cairan yang kurang tepat serta bercampurnya

cairan yang keluar dengan cairan yang ada di bak air (Putra, 2015).

Pada Grafik IV.2.1 hingga Grafik IV.2.12, terdapat nilai mol terabsorpsi CO2

yang bereaksi yang bertanda negatif, hal ini disebabkan oleh semakin pekat larutan

NaOH maka kandungan CO2 yang terserap akan semakin banyak. Sedangkan waktu

tidak berpengaruh terhadap mol CO2 yang terserap karena proses absorpsi berlangsung

secara kontinyu. Ketidaksesuaian ini disebabkan karena penampung untuk feed dan

untuk produk berada dalam satu tangki. Hal ini menyebabkan feed yang masuk tidak

lagi murni sebagai NaOH, namun kemungkinan hasil dari proses absorbsi yaitu Na2CO3

-0.0010000

0.0000000

0.0010000

0.0020000

0.0030000

0.0040000

0.0050000

0.0060000

0 2 4 6 8 10 12

Mol C

O2

Ter

abso

rpsi

(m

ol/

s)

Waktu (mnt)


IV-15



Surabaya

juga ikut bercampur dengan feed yang masuk pada kolom absorber sehingga proses

penyerapan tidak berjalan dengan maksimal

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1. Konsentrasi CO2 yang terabsorpsi pada flow rate NaOH 51 ml/detik dan flow rate

CO2 6 l/menit selama 11 menit dalam produk, tray 1, tray 2, dan bottom berturut-turut

adalah 2,25x10-4; 1,35x10-4; 6x10-5; dan 1,2x10-4 mol/detik.



adalah -1,05x10-4; -1,5x10-5; 0; dan -1,2x10-4 mol/detik.



adalah -9x10-5; 1,2x10-4; -7,5x10-5; dan -2,1x10-4 mol/detik.



adalah -2,4x10-4; 1,5x10-5; -4,5x10-5; dan 1,65x10-4 mol/detik.

Proses Industri Asam Nitrat PT. Dahana

Penggunaan dan Ekonomi

Kegunaan utama dari asam nitrat digunakan untuk produksi pupuk sintetis. Sekitar

70% dari asam nitrat yang diproduksi digunakan untuk produksi ammonium nitrat, yang

kemudian digunakan untuk produksi pupuk. Sisa produksi asam nitrat digunakan untuk

pembuatan bahan peledak, senyawa organik, pemisaahan emas dan perak, dan

pembuatan asam adipat yang digunakan untuk produksi nilon. Asam nitrat merupakan

bahan kimia yang banyak diproduksi di Amerika Serikat. Ukuran plan bervariasi dari

6000 sampai 700000 ton (5500 sampai 635000 ton) tiap tahun. Saat ini beragam tipe

plant produksi asam nitrat di seluruh dunia. Terdapat tiga tipe yang biasa digunakan

plant antara lain plant asam nitrat atmosfer, plant tekanan sedang, dan plant tekanan

tinggi. Pada proses produksi asam nitrat, beragam produk yang tidak diinginkan juga

dihasilkan. Tiga polutan utama yang dilepaskan adalah nitrous oksida (N2O), oksida

nitrat (NO), dan nitrogen dioksida (NO2).

Bahan Baku

Bahan baku yang terpenting untuk pembuatan asam nitrat adalah amonia, udara,

air, dan katalis kasa platina10% rhodium. Lokasi pabrik biasanya diusahakan agar tidak

jauh dari pabrik amonia. Oleh karena 1 kg atom nitrogen terkandung dalam hanya 17 kg

amonia, tetapi memerlukan 105 kg asam nitrat 60%, maka biasanya lebih murah bagi

para pemakai besar untuk mengangkut amonia daripada asam nitrat.

Pembuatan Asam Nitrat Komersial

Hampir semua pembuatan asam nitrat secara komersial diperoleh dengan cara

oksidasi amonia. Tiga tahap dasar pembuatan asam nitrat adalah:

Oksidasi amonia menjadi nitrogen monoksida (NO)

4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O

Reaksi cepat, eksotermik dan menghasilkan reaksi samping

2 NH3 + 1,5 O2 N2 + 3 H2O

Oksidasi nitrogen monoksida menjadi nitrogen dioksida (NO2)

2 NO + O2 2 NO3

Pada temperatur dibawah 150oC, hampir semua nitrogen monoksida akan bereaksi

dengan oksigen yang ada. Selain temperatur, perlu diperhatikan juga tekanan. Karena

pada temperatur yang rendah, dengan menaikkan tekanan dapat mengakibatkan

terjadinya reaksi dimerisasi nitrogen dioksida menjadi dinitrogen tetraoksida dengan

persamaan reaksi sebagai berikut:

2 NO2 N2O4

Absorpsi nitrogen oksida menjadi asam nitrat terjadi absorpsi nitrogen oksida

dalam air menghasilkan asam nitrat dan melepaskan tambahan nitrogen monoksida.

Reaksi keseluruhan absorpsi gas nitrogen dioksida dalam air adalah sebagai berikut:

3 NO2(g) + H2O(g) 2 HNO3(aq) + NO(g)

Teknologi Proses HNO3

Seluruh proses produksi asam nitrat komersial mempunyai kesamaan dalam proses

utama kecuali pada tekanan operasinya. Tekanan operasi ini dibagi menjadi tekanan

atmosferik, tekanan sedang (2,55 atm), dan tekanan tinggi (712 atm). Tekanan operasi

ini adalah sistem tekanan ganda. Sistem tekanan ganda memanfaatkan sistem kompresi

diantara oksidasi amonia dan absorpsi nitrogen monooksida. Kombinasi yang mungkin

antara lain sistem tekanan tunggal pada tekanan atmosfer, sedang, atau tinggi. Sistem

tekanan ganda pada tekanan atmosfer sedang, tekanan atmosfer tinggi, atau tekanan

sedang tinggi. Secara sederhana skema produksi asam nitrat dapat digambarkan sebagai

berikut:

Diagram alir produksi asam nitrat dapat dijelaskan sebagai berikut:

1) Udara ditekan hingga 0.86 MP dan dipanaskan hingga 250oC

2) Amonia (NH3) dicampur dengan udara – campuran adalah 10% amonia (vol)

3) Campuran mengalir melawati pack of flat gauzes, memghasilkan nitrogen oksida

(NO) – efisiensi 95%, 930oC

4) Gas nitrogen oksida didinginkan tail-gas heater menuju nitrogen dioksida (NO2)

5) Gas yang telah didinginkan mengalir melewati kondensor, dimana sebagian dari gas

dikondensasi menjadi asam lemah

6) Gas yang tidak terkondensasi mengalir dari bawah menara absorpsi

7) Asam lemah dipompa menuju intermediate bubblecap tray dalam menara absorpsi

8) Air dingin disirkulasikan melewati bagian atas menara absorpsi

9) Gas yang tidak terkondensasi mengalir ke atas melewati menara dan diserap oleh air,

menghasilkan asam nitrat

10) Oksida nitrat bereaksi dengan oksigen berlebih menghasilkan nitrogen dioksida

yang kemudian menjadi asam nitrat

11) Asam nitrat mengalir dari bawah menara absorpsi menuju bleacher, dimana nitrogen

oksida tak terlarut

12) Gas sisa meninggalkan menara absorpsi dipanaskan kembali melalui interaksi

dengan proses gas pada tahap (4)

13) Gas sisa panas digunakan kembali untuk memanaskan air yang masuk pada tahap

(1)

14) Produk akhir, asam nitrat, diperoleh setelah proses bleaching

Proses dua tekanan, biaya katalisnya lebih rendah karena menggunakan kecepatan

yang lebih rendah, diameter unggun katalis lebih besar dan lapisan kasa lebih tipis

(hanya empat lapisan), serta beroperasi pada tekanan lebih rendah, yaitu 240 kPa, di

dalam konverter. Gas dilewatkan melalui sistem pemulihan kalor dan dikompresi

sampai 990 kPa untuk absorpsi dan pemutihan.

Sistem ini dapat banyak menurunkan biaya katalis sampai kira-kira $1,50 per ton

metrik HNO3 100% yang dihasilkan. Kebutuhan tenaganya berkurang 2 persen, tetapi

pemulihan tenaganya juga berkurang 5 persen, dan uap hasil sampingan yang dihasilkan

pun lebih sedikit dibandingkan dengan sistem tekanan tunggal. Bobot katalis per satuan

produksi harian untuk kedua proses itu tidak banyak berbeda.


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.

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 antara lain:

Bagian atas

Spray untuk mengubah gas input menjadi fase cair.

Bagian tengah

Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk

diabsorbsi.

Bagian bawah

Inpuut gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor

viii

APPENDIKS

1. Perhitungan Pembuatan Larutan HCl 0,1 N sebanyak 1000 ml.

Kemurnian = 32%

Densitas = 1,19 g/ml

BM HCl = 36,5 g/mol

N = 10 × % × ρ

BM

N = 10 × 32 × 1,19

36,5

N = 10, 4 N

N1 × V1 = N2 × V2

0,1 × 1000 = 10,4 × V2

V2 = 0,1 × 1000

10,4

V2 = 28,8 ml

Jadi, HCl sebanyak 28,8 ml dilarutkan dalam aquadest hingga volumenya 1000 ml.

2. Perhitungan Pembuatan Larutan NaOH 0,1 N sebanyak 57 liter.

BM NaOH = 40 g/mol

N = Massa NaOH

BM ×

1000

V

0,1 = Massa NaOH

40 ×

1000

57000

Massa NaOH= 228 gram

Jadi, NaOH sebanyak 200 gram dilarutkan dalam aquadest hingga volumenya 57 liter.

3. Standarisasi Larutan NaOH 0,1 N.

V1 = 5,1 ml

V2 = 5,4 ml

Vrata-rata = 5,25 ml

N1 × V1 = N2 × V2

0,1 × 10 = N2 × 5,25

N2 = 0,1 × 10

5,25

N2 = 0,19 N

ix

4. Perhitungan Massa Jenis CO2 pada T = 20oC

Pada tabel 2-199 dalam buku “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”

Temperature Density oK mol/dm3

290 3,9074

293 X

295 4,7654

293 – 290

295 – 290 =

x – 3,9074

4,7654 – 3,9074

x = 4,4222 mol/dm3

5. Perhitungan Penyerapan CO2

n CO2 = ρ × Volume CO2

=4,4222mol/dm3× 7 l/menit

= 0,5159 mol/detik

6. Perhitungan mol NaOH mula-mula dan sesudah di absorpsi dengan flow rate 51 ml/detik

n NaOH mula-mula

N NaOH = gram

BM x

1000

flow rate

0,19 = n NaOH x 1000

51

n NaOH = 0,0097 mol/detik

n NaOH setelah diabsorpsi pada t = 3 menit pada produk (asumsi volume hasil

absorpsi adalah 20 ml)

N NaOH = gram

BM x

1000

V

0,19 = n NaOH x 1000

20


n NaOH yang mengabsorpsi CO2

= n NaOH mula-mula __ n NaOH sisa

= (0,0097 __ 0,0038) mol/detik

= 0,0059 mol/detik

n CO2 terabsorpsi

= n NaOH yang bereaksi

2

= 0,0059

2 mol/detik

x

= 0,00295 mol/detik

n CO2 sisa

= n CO2 mula-mula __ n CO2 terabsorpsi

= (0,5159 __ 0,00295) mol/detik

= 0,51295 mol/detik

n Na2CO3 = n CO2 = n H2O

= 0,00295 mol/detik

2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

M 0,0097 0,5159 - -

R 0,0059 0,00295 0,00295 0,00295

S 0,0038 0,51295 0,00295 0,00295



N NaOH = gram

BM x

1000

v

0,148 = n NaOH x 1000

20



M 0,0097 0,5159 - -

R 0,0067 0,0034 0,0034 0,0034

S 0,00296 0,5125 0,0034 0,0034



N NaOH = gram

BM x

1000

V

0,17 = n NaOH x 1000

20



M 0,0097 0,5159 - -

R 0,0063 0,00315 0,00315 0,00315

S 0,0034 0,5128 0,00315 0,00315



xi

N NaOH = gram

BM x

1000

V

0,158 = n NaOH x 1000

20



M 0,0097 0,5159 - -

R 0,00654 0,0033 0,0033 0,0033

S 0,00316 0,5126 0,0033 0,0033



N NaOH = gram

BM x

1000

V

0,165 = n NaOH x 1000

20



M 0,0097 0,5159 - -

R 0,0064 0,0032 0,0032 0,0032

S 0,0033 0,5127 0,0032 0,0032

laboratorium proses pemisahan dengan perpindahan panas dan massa absorpsi

Documents