pik absorpsi.doc

Upload: andi-raju

Post on 27-Feb-2018

240 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    1/25

    MAKALAH

    PROSES INDUSTRI KIMIA

    ABSORPSI

    Di susun oleh :

    Dwi Ayuni Hardiana !!!"#$%

    Andi Ra&u A'us(in !!!"#)*

    +ahyudin !!!"!#"

    Dahlani !!!"#$,

    -AKULTAS TEKNIK

    TEKNIK KIMIA

    .alan Raya Seran'/ 0ile'on KM1 , Ta2an Dran'on' Seran'/ Ke31

    Seran'/ Ban(en 4!!)/ Indonesia

    SOALPEMBAHASAN

    Men'enai :

    !1 Pen'er(ian A5sor6si

    1 Prinsi6 7er&a

    "1 Ti6e a(au &enis ala(

    41 Ko26onen u(a2a ala( dan 8un'sinya

    1

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    2/25

    PEMBAHASAN

    ABSORPSI

    II1! 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. Karena itu

    absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik. Stripping adalah proses pemisahan

    yang cara kerjanya sama dengan proses absorbsi hanya solute yang akan

    dipisahkan berupa fase liquid sedangkan pelarutnya fase gas.

    II1 -un'si dari Proses A5sor6si dari Dilu(e Mi9(ures

    Absorpsi merupakan metode umum untuk : a) enghilangkan impuritis dari

    gas (absorpsi) atau b) enghilangkan impuritis dari liquid (stripping).

    !al ini dilakukan dengan mengalirkan absorben liquid (pelarut) secara

    countercurrent terhadap campuran uap"gas (absorpsi) atau suatu #apor

    countercurrentterhadap campuran liquid (stripping).

    II1" -un'si A5sor5si dala2 indus(ri

    $ujuan proses Absorpsi dalam dunia %ndustri adalah :

    eningkatkan nilai guna dari suatu &at dengan cara merubah fasenya

    'ontoh : ormalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas

    (-or2alinadalah larutan formaldehida dalam air dengan kadar antara *+,-+,)

    dapat dihasilkan melalui proses absorbsi. ormaldehid sebagai gas input

    dimasukkan ke dalam reaktor dimana di dalam air formaldehid akan mengalami

    proses polimerisasi.. utput dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu

    */0+' didinginkan pada kondensor hingga suhu 11+' dimasukkan ke dalam

    absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat % mengandung larutan formalin

    dengan kadar formaldehid sekitar 23 4 +,. 5agian terbesar laiinnya terdiri dari

    metanol air dan formaldehid dikondensasi di ba6ah air pendingin bagian dari

    menara dan hampir semua remo#al dari sisa metanol dan formaldehid dari gas

    terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

    2

    http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/cairan_dan_larutan/larutan/http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/cairan_dan_larutan/larutan/
  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    3/25

    a25ar !1 0on(oh Penyera6an 0O

    II14 Kolo2 A5sor6si

    Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi

    (penyerapan"penggumpalan) dari &at yang dile6atkan di kolom"tabung tersebut.

    7roses ini dilakukan dengan mele6atkan &at yang terkontaminasi oleh komponenlain dan &at tersebut dile6atkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari

    komponen tersebut.

    II141! S(ru7(ur dala2 a5sor5er ;Kolo2 A5sor6si6elaru(

    *.) 7elarut minimum)

    0.) @olatility yang rendah (meningkatkan reco#ery 3eacto dan menurunkan loses

    pelarut)

    2.) Stabil (mengurangi kebutuhan penggantian pelarut)

    .) $idak korosif (mengurangi pera6atan dan penggunaan alat anti korosi)

    1.) @iscositas rendah (menurunkan pressure drop dan kebutuhan pompa

    menaikkan aliran massa)

    .) $idak berbusa bila berkontak dengan gas (mengurangi ukuran alat)

    3.) $idak beracun dan nonflammable (safety)

    /.) Kelayakan proses (mengurangi cost menurunkan kebutuhan untuk e

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    8/25

    2. Ketika #olalitas pelarut sangat rendah contohnya pelarut tidak muncul pada

    aliran gas proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni dengan

    memanaskannya.

    II1!#1! 0on(oh 6er(a2a

    'airan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom pengolahan dari

    bagian atasnya dan akan dicampur "dikontakan dengan stripping #apor.9as 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.

    a25ar !!1 0on(oh 6er(a2a

    II1!#1 0on(oh 7edua

    Absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping column. Eappada stripping dibuat dari cairan pelarut itu sendiri.5agian yang telah didaur ulang

    lalu digunakan lagi untuk menjadi absorber.

    a25ar !1 0on(oh 7edua

    II1!#1" 0on(oh 7e(i'a

    Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang. Absorber yang

    terpolusi dile6atkan kedalam destilasi kolom. 8iba6ahnya pelarut dikumpulkan dan

    dikirim kembali ke absorber.

    8

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    9/25

    a25ar !" 0on(oh 7e(i'a

    II1!! Hu5un'an Kese(i25an'an dian(ara 8ase

    a1 Hu7u2 -ase ;Tin'7a(an< dan Kese(i25an'anEntuk memprediksi konsentrasi dari sebuah solute dalam setiap dari dua fase dalam

    keadaan kesetimbangan data kesetimbangan percobaan harus tersedia. 5ila dua

    fase tidak berada pada kesetimbangan laju perpindahan massa proposional

    terhadap dri#ing force (gaya dorong) adalah bagian dari kesetimbangan. 8alam hal

    kesetimbangan dua fase adalah seperti : gas-liquid atau liquid-liquid1 @ariabel yang

    mempengaruhi kesetimbangan dari suatu solute adalah : temperatut tekanan dan

    konsentrasi.

    Kesetimbangan diantara dua fase dalam suatu kondisi dibatasi oleh !ukum ase :

    - ? 0 = P @ (*)

    8engan : 7 F jumlah fase pada kesetimbangan

    ' F jumlah total komponen dalam dua fase bila tidak ada reaksi kimia

    F derajad kebebasan system (jumlah dari #ariant)

    'ontoh : untuk sistem gas-liquid dari '+0-udara-air berarti ada 0 fase dan tiga

    komponen dengan persamaan (*) :

    F 2 4 0 G0 F 2

    II1!1 Kese(i25an'an as Liuid

    1. 8ari data kesetimbangan gas-liquid dapat dilihat pada Appendi< A (9eankoplis)

    dari A.2-*C s"d A.2-01.

    2. 8ari data kelarutan

    'ontoh : 8ata Kelarutan ?!2 terhadap !0 yang diukur pada temperatur 0++' 7 F

    3+ mm!g

    lbm ?!2 " *++ lbm !0 31 *+ *1 0+ 01

    $ekanan 7arsial ?!2 mm!g 1++ C ** * 003

    9

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    10/25

    a1 Pe25ua(an KurCa didasar7an 2ol 8ra7si

    < F 18/5,92

    17/5,7

    0/0

    /

    22

    33

    =BMHMHBMNHMNH

    (0)

    y FP

    p F

    760

    0,50 (2)

    $abelkan < @s y dan buat grafiknya

    51 Pe25ua(an KurCa didasar7an 2ol Ra(io

    < F18/5,92

    17/5,7

    0/0

    /

    22

    33 =BMHMH

    BMNHMNH ()

    (1)

    $abelkan < @s y dan buat grafiknya

    "1 Pe25ua(an KurCa 5erdasar7an hu5un'an 7ese(i25an'an /den'an 2en''una7an

    Hu7u2 Henry

    Hu7u2 Henry

    !ubungan kesetimbangan antarapA pada fase gas dan

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    11/25

    Artinya /+ < *+-mol 0terlarut dalam *+ mol air G oksigen atau ++++/12 bagian

    0"*++ bagian air.

    II1!" Kese(i25an'an 7on(a7 sa(u

    !1 Kon(a7 7ese(i25an'an sa(u s(a'e

    8alam beberapa operasi kimia dan proses0 industri lainnya perpindahan massa dari

    satu fase ke fase lainnya akan terjadi biasanya diikuti dengan pemisahan dari

    komponen0 suatu campuran satu komponen akan di transfer ke suatu tingkatan

    yang lebih besar dari component satunya.

    !

    L# L!

    a25ar !41 Proses 7ese(i25an'an Sa(u s(a'e

    Kesetimbangan masa total : >+ G @0 F >* G @* F (/)

    > F kg(lbm) @ F kg dan F total kg

    isal komponent A5 dan ' berada pada aliran dan membuat kesetimbangan A dan '

    >+ JA+G @0 A0 F >* JA*G @* A*F JA (C)

    >+ J'+ G @0 '0F >* J'*G @* '*F J' (*+)

    7ersamaan untuk komponen 5 tdk diperlukan karena :

    iquid masuk terdiri : A solute dan ' inert

    Entuk komponent A diperoleh pers sbb:

    +

    =

    +

    1

    1

    1

    1

    2

    2

    0

    0

    1

    '

    1

    '

    1

    '

    1

    '

    A

    A

    A

    A

    A

    A

    A

    A

    y

    yV

    x

    xL

    y

    yV

    x

    xL (**)

    Entuk menyelesaikan persamaan diatas yA* dan < A* berada pada

    kesetimbangan yang diberikan oleh pers.DyA* F !Hiquid masuk 2++

    11

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    12/25

    kg"jam. !itung jumlah dan komposisi dari kedua fase aliran yang keluar. Asumsi

    air tidak menguap ke fase gas.

    Penyelesaian :

    8iagram seperti gambar *. aliran inert air adalah : >HF>o F 2++ kg mol"j. Aliran udara

    @H : @H F @(* 4 yA) (*0)

    8iperoleh : @H F @0(* 4 yA0) F *++(* 4 +0+) F /+ kg mol"j

    SubstituLs ke pers.** untuk membuat kesetimbangan '+0(A)

    +

    =

    +

    11

    1

    1

    180

    1300

    20,01

    20,080

    01

    0300

    A

    A

    A

    A

    y

    y

    x

    x (*2)

    7ada 0C2+K konstanta !ukum !enryHs A.2 ! F +*0 < *+atm"mol frak. !H F!"7

    !H F +*0 < *+mol frak gas"mol frak liquid. Substitusi ke pers.3

    yA* F +*0 < *++?

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    13/25

    Un(u7 sua(u 7ese(i25an'an 7o26onen(

    >+J+ G @nG*nG* F >nJn G @** (*3)

    Penyelesaian un(u7 Fn@! dari 6ersa2aan dia(as:

    (*/)

    %ni merupakan suatu persamaan garis operasi dengan slope F >n"@nG*

    1 Kon(a7 3oun(er3urren( den'an aliran (ida7 salin' laru(

    Solute A berpindah terjadi bila aliran @ mengandung komponent A dan 5 tanpa '

    dan aliran > mengandung A dan ' tanpa 5. Kedua aliran > dan @ tidak saling

    larut satu sama lain hanya komponent A yang berpindah

    5ila > dan @ adalah aliran yang encer dengan komponent A maka aliran

    cenderung mengalir konstan dan slope >n"@nG* mendekati konstan sehingga

    diperoleh garis operasi merupakan garis lurus (gambar *).

    "1 S7e2a Kon(a7 3oun(er3urren( den'an aliran (ida7 salin' laru(

    y! 9# yN@!

    'aris o6erasis(a'e !

    y 9!

    y4 4

    y" 9 Mole -ra7si" y" " 'aris

    y4 9" y 7ese(i25an'an

    yN@! 9N y! !

    a25ar !)1 .u2lah s(a'es 6ada sua(u 6roses 7on(a7 Mul(i6el S(a'e

    Suatu persoalan penting dimana solute A akan terjadi perpindahan bila aliran @

    mengandung komponen A dan 5 tanpa ada ' dan aliran sol#en > mengandung A dan '

    tanpa ada 5. 8ua aliran > dan @ adalah tidak saling larut hanya A yang akan berpindah.

    5ila pers.*/ di plot pada

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    14/25

    =ika aliran > dan @ encer dalam componen A aliran mendekati keadaan constan dan

    slope >n"@nG*mendekati constan.

    0on(oh Soal "1

    8iinginkan mengabsorb C+, acetone dalam udara yang mengandung *, aceton dlm

    suatu menara countercurrent. Aliran gas masuk 2+ kg.mol"j dan total air murni masuk

    sebagai absorbent adalah C+ kg.mol !0+ "j. 7roses di operasikan pada keadaan

    isothermal 2+++K dan tekanan total *+*2 k7a. !ubungan kesetimbangan aceton dalam

    gas dan liquid : yAF 012 ?F C+03 dan @ dari 2++

    s"d 0C32 maka slope >n"@nG*pada garis operasi adalah konstan. 9aris operasi bersama

    dengan garis kesetimbangan yAF 012

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    15/25

    9aris kesetimbangan yA* 0 *

    + + +++ * +++0 +++2 +++

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    16/25

    Un(u7 6roses A5sor5si

    $ransfer solute A dari fase @ ke > :

    (0)

    (03)

    Bila A ?!/ (0/)

    Un(u7 6roses S(ri6in' :

    (0C)

    (2+)

    (2*)

    A ? L>2

    Ko26onen A ? L/mV m=Calue

    Air *3 ++2*

    Aseton *2/ 0+

    ksigen +++++ 1.+++

    ?itrogen +++++2 C+.+++ Argon +++++/ 21.+++

    0on(oh soal 41 ;sa2a se6er(i soal1"aju aliran udara

    inert adalah *1+ kg udara"j.m0dan aliran air masuk +++ kg air"j.m 0. isalkan effisiensi

    enara $ray 01, berapa banyak tray teoritikal dan dan sesungguhnya dibutuhkan pada

    proses tersebut diatas. AsumLs bah6a proses berjalan pada 0C2 +K (0++').

    Penyelesaian :

    8ihitung dahulu aliran dalam molar :

    @H F29

    150F 1*/ kg mol inert udara"j.m0

    >H F180

    6000F 222 kg mol inert air"j.m0

    enggunakan gambar .*/ y?G*F +0+ y*F ++0 dan

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    19/25

    ++/ 0 ++

    y* ++0 * + +++0 +++ +++ +++/

    ole raksi H"@H dan garis operasi biasanya garis lurus.

    1 Ra(io Li2i(in' dan LG>> o6(i2u2

    7ada proses absorpsi aliran gas masuk @*(gambar 0*) dan komposisi y*biasanya satu

    kesatuan. Konsentrasi y0keluar biasanya yang diatur dan konsentrasi 0atau >H terbuka

    untuk ditentukan.

    7ada gambar 00. aliran @*dan konsentrasi y0 H adalah minimum pada >Hmin. ?ilai dari

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    22/25

    ;aaju aliran gas masuk *++ kg mol"j dan

    mengandung 00 mol , alkohol. 8iinginkan untuk mengambil C+, alkohol. !ubungan

    garis kesetimbangan adalah Dy F m< F +/< untuk aliran cukup encer. enggunakan

    *1 < laju alir minimum tentukan jumlah $ray yang dibutuhkan. 9unakan penyelesaian

    secara grafik dan pers analitik.

    Penyelesaian :

    8ata yang diberikan : y*F ++00 Hmin F *1(1C0) F ///. 8engan

    menggunakan pers. 2 untuk >HminF/// dan menyelesaikan konsentrasi keluar

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    24/25

    y*

    ++0 7

    9aris operasi utk*1 >Hmin

    y++* garis operasi utk >Hmin

    9aris operasi kesetimbangan

    y0# ++* ++0 ++2

  • 7/25/2019 PIK absorpsi.doc

    25/25