KOLOM SEMBUR (SPRAY COLOUM)

Oleh :

Kelompok 3

Nama : 1. Handoko Pratama P (0611 3040 0297)

2. Indah Dwi Astuti (0611 3040 0298)

3. Novi Retno Sari (0611 3040 0304)

Kelas : 3 KA

Dosen Pembimbing : Ir. Jaksen. M. Amin, M.Si

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

TAHUN AKADEMIK 2012/2013

TEKNIK KIMIA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Peralatan kontak antar fasa dan pemisah fasa saat ini telah banyak digunakan dalam industri

terutama fasa gas-cair. Alat ini digunakan dalam industri dengan tujuan untuk meningkatkan nilai

guna zat dengan cara merubah fasanya. Ketika suatu zat mengalami transisi fase (perubahan dari

satu keadaan materi lain) biasanya baik mengambil atau melepaskan energi.

Absorber dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau

lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan kelarutan. Solut adalah komponen yang

dipisahkan dari campurannya sedangkan pelarut (solvent; sebagai separating agent) adalah cairan

atau gas yang melarutkan solute. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase

satu ke fase yang lain dapat terjadi.

Berdasarkan cara kontak antar fase, alat transfer massa difusional dibagi menjadi 2 jenis,

yaitu :1) proses keseimbangan dimana operasi dengan keseimbangan antar fase, yaitu alat dengan

kontak bertingkat (stage wise contact / discreet ), misalnya menara menggunakan plat atau tray. 2)

proses dikontrol kecepatan transfer massa, yaitu alat dengan kontak kontinyu (continuous contact),

misalnya menara sembur, gelembung atau menggunakan bahan isian (packing). Dalam makalah ini

akan dijelaskan bagaimana proses kontak antar fasa dan pemisah fasa dengan menggunakan menara

semprot. Makalah ini dibuat berdasarkan tugas mata kuliah “Peralatan Industri Proses II” yang telah

diberikan kepada kelompok kami. Dan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembacanya.

1.2 RUMUSAN MASALAH

- Apa yang dimaksud dengan menara sembur (spray coloum)?

- Apa saja peralatan pada spray coloum?

- Bagaimana cara kerja dari spray coloum?

1.3 TUJUAN PENULISAN

- Mengetahui pengertian dari menara sembur (spray coloum).

- Mengetahui peralatan pada spray coloum.

- Mengetahui cara kerja dari spray coloum.

1.4 MANFAAT PENULISAN

- Dapat mengetahui pengertian dari menara sembur (spray coloum).

- Dapat mengetahui peralatan pada spray coloum.

- Dapat mengetahui cara kerja dari spray coloum.

1.5 METODE PENULISAN

- Makalah ini dibuat berdasarkan dari sumber-sumber tertulis dan media elektronik

sebagai pelengkap materi.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Jenis- Jenis Peralatan Transfer Massa

Sebagian besar bahan yang digunakan dalam proses kimia berada dalam bentuk campuran

dari beberapa komponen dan fasa yang berbeda-beda. Untuk memisahkan atau mengeluarkan satu

atau beberapa komponen dari suatu campuran, maka campuran tersebut harus dikontakkan terlebih

dahulu dengan fasa lain. Selama kontak antara kedua fasa terjadi, komponen-komponen yang

terdapat dalam campuran terdistribusi diantara kedua fasa. Ketika fasa-fasa yang saling berkontak

tersebut terpisah dengan metoda fisik sederhana, dalam kondisi operasi yang tepat, salah satu fasa

akan menjadi fasa yang kaya akan komponen A sedangkan kandungan komponen A dalam fasa yang

lain akan berkurang.

Operasi transfer massa umumnya dilakukan dengan menggunakan menara yang dirancang

sedemikian sehingga diperoleh kontak yang baik antara kedua fase. Alat transfer massa yang berupa

menara secara umum dapat dibagi ke dalam 4 golongan, yaitu : menara sembur, menara gelembung,

menara pelat dan menara paking.

Menara sembur terdiri dari sebuah menara, dimana dari puncak menara cairan disemburkan

dengan menggunakan nosel semburan. Tetes - tetes cairan akan bergerak ke bawah karena gravitasi,

dan akan berkontak dengan arus gas yang naik ke atas. Nosel semburan dirancang untuk membagi

cairan kecil - kecil. Makin kecil ukuran tetes cairan, makin besar kecepatan transfer massa. Tetapi

apabila ukuran tetes cairan terlalu kecil, tetes cairan dapat terikut arus gas keluar. Menara sembur

biasanya digunakan untuk transfer massa gas yang sangat mudah larut dimana resistansi fasa gas

biasanya akan menghambat laju transfer massa. Kebanyakan tipe ini di aplikasi pada peralatan

humidifikasi, absorbsi, pengering semprot dan pengumpul debu.

2.2 Pengertian Menara Sembur (Spray Tower)

Menara semprot atau sembur ini merupakan suatu menara di mana di dalam

menara tersebut akan berlangsung kontak diferensial,yang berlangsung secara serentak dan

sinambung.

Dalam menara ini zat cair yang lebih ringan di masukan di bawah dan di sebarkan

dalam bentuk tetesan-tetesan kecil dengan bantuan nosel A. Tetesan-tetesan zat cair ringan

itu naik melalui massa zat cair berat yang mengalir ke bawah sebagai suatu arus kontinu.

Tetesan-tetesan itu lalu mengumpul di atas dan menjadi arus zat cair ringan yang keluar dari

puncak menara sedangkan zat cair berat keluar dari dasar menara.

Pada menara ini pase ringan terdispersi sedangkan pase berat kontinu. Keadaan ini

bisa terbalik,di mana fase berat di semprotkan ke dalam fase ringan di puncak kolom,dan

jatuh sebagai fase terdispesi di dalam fase ringan yang kontinu. Pilihan mengenai fase mana

yang di dispersikan begantung pada laju aliran,viskositias dan karakteristik pembasahan

kedua fase dan biasanya di dasarkan atas pengalaman. Fase yang mana pun yang terdispersi

gerakan tetesan melalui kolom itu akan selalu membawa zat cair di dalam fase terdispersi ke

dalam kontak baru dengan fase yang satu lagi sehinga menghasilkan sesuatu yang ekivalen

dengan sederetan pencampur-pengendap.

Dalam keadaan sebenarnya di dalam menara ini kontak antara tetesan-tetesan

dengan fase kontinu sering tampak sangat efektif pada daerah di mana tetesan itu di

bentuk. Hal ini mungkin di sebabkan oleh laju perpindahan masa yang lebih tinggi pada

tetesan yang baru terbentuk atau karena pencampuran balik dari fase kontinu.

Spray tower terdiri dari ruang terbuka dan luas pada tempat gas mengalir dan ke

dalam ruang tersebut disemprotkan cairan dengan spray nozzles atau alat yang dapat

membuat butir-butir cairan. Cairan yang akan disemprotkan akan jatuh karena gaya

gravitasinya dengan arah aliran cairan dan gas yang berlawanan arah. Karena cairan dalam

bentuk butir-butir (tetes-tetes cairan), maka luas permukaan bidang kontak antar fase akan

semakin besar. Jika ukuran butir semakin kecil, maka luas bidang kontaknya akan semakin

besar. Tetapi ukuran butir cairan tidak boleh terlalu kecil karena butir akan terbawa aliran

gas keatas (keluar). Spray tower pada umumnya digunakan untuk proses perpindahan

massa gas yang mudah larut dalam cairan atau perpindahan massanya dikontrol oleh

tahanan fasa gasnya.

2.3Peralatan pada menara sembur

a. Spray chamber

Alat ini terdiri dari bejana (vessel) yang dilalui uap yang lewat, umumnya dari dasar

ke puncak atau dari sisi ke sisi, dimana likuidnya disembur (disemprot) melalui nozzel atau

sparger yang diinstal pada bagian atas atau samping. Setelah itu likuid kontak dengan uap

pada dasar chamber. Kebanyakan spray chamber ini di gunakan dalam aplikasi untuk proses

humidifikasi, absorbsi, scrubber tower, air conditioning, pengering semprot (spray dryer)dan

pengumpul debu (dust collection).

Nozzle

Gambar 2. Macam - macam jenis nozzle

Spray Chamber

Gambar 3. Jenis – jenis Spray Chamber

b. Kolom Absorbsi

Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikaan bahan tersebut pada permukaan sorben cair yang diikuti dengan pelarutan.

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

fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada 8bsorbs kimia juga disebut

sorbsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih

dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorbs kimia lebih unggul

dari pada 8bsorbs fisik.

Kegunaan utama dari absorbs adalah pembersihan gas (misalnya gas buang) dan

pemisahan campuran gas (yang bertujuan untuk memperoleh kembali komponen tertentu).

Absorbsi juga berperan penting dalam kaitannya dengan proses-proses kimia, misalnya pada

pembuatan asam sulfat (absorbs SO3) dan asam nitrat (absorbs NO dan NO2). Pada

umumnya pada absorber akan dilepaskan sejumlah panas absorbs (terutama pada ikatan

fisik), yang dapat menghambat daya kelarutan. Pada beban proses yang rendah, dapat

dilakukan sirkulasi absorben untuk mengeluarkan panas absorbs dengan cara penguapan.

Tetapi pada pembebanan yang tinggi, penguapan seperti itu seringkali tidak dapat

diterapkan untuk menghindari peningkatan suhu. Dalam kasus seperti itu, misalnya pada

8bsorbs NH3 atau HCl dengan air, harus dipasang suatu pendingin antara dalam sistem

sirkulasi absorben. Kecepatan absorbs merupakan ukuran perpindahan massa antara fasa

gas dan fasa cair.

Gambar 4. Kolom Absorbsi

c. Absorbent

Pada absorbsi digunakan suatu absorben, yaitu cairan yang dapat melarutkan bahan

yang akan diabsorbsi pada permukaannya, baik secara fisik ataupun secara kimia. Pada

absorben ini yang harus dibuat seluas mungkin adalah permukaana luar. Hal ini dapat

dilakukan dengan cara mencerai-beraikan cairan, misalnya menjadi tetesan-tetesan.

Absorben juga sering disebut cairan pencuc, dan harus dapat memenuhi persyaratan yang

sangat beragam, antara lain :

- Mempunyai daya melarutkan bahan yang akan diabsorbsi sebesar mungkin

( dengan kebutuhan cairan pencuci lebih sedikitdan volume alat lebih kecil ).

- Sangat selektif (sedapat mungkin)

- Memiliki tekanan uap yang rendah

- Sedapat mungkin tidak korosif

- Mempunyai viskositas yang rendah

- Secara termis sifatnya stabil

- Harganya relative murah

Absorben yang sering digunakan 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 basa ). Berdasarkan alas an ekonomi dan pelestarian

lingkungan, absorben kebanyakan dikembalikan ke dalam alat absorbsi dengan sirkulasi

sehingga bahan tersebut terbebani secara penuh. Kemudian absorben diolah lebih lanjut

untuk keperluan lain, menjadi tidak berbahaya atau diregenerasi.

d. Absorber

Absorber atau alat tempat terjadinya absorbsi adalah tempat campuran gas dan absorben

dikontakkan satu sama lain secara intensif, yang biasanya secara berlawanan (countercurrent).

Untuk maksud tersebut, absorben didistribusikan sebaik mungkin (yaitu permukaannya dibuat luas),

dengan bantuan perlengkapan yang khusus (misalnya benda pengisi, penyemprot, benda rotasi, atau

pelat).

Gas dialirkan melalui tirai cairan yang terbentuk. Agar terjadi perpindahan massa dan panas

yang baik, umumnya lebih menguntungkan jika operasi dilakukan dengan laju alir

gas dan cairan yang setinggi mungkin. Namun seperti juga pada kolom rektifikasi, operasi harus

tetap dibawah batas peluapan.

Besarnya kolom absorber dan juga kuantitas absorben yang digunakan, tidak hanya

ditentukan oleh jumlah gas yang akan diolah, melainkan juga oleh daya melarutkan dari absorben

dan kecepatan pelarutan. Absorpsi kimia misalnya, sering berlangsung secara begitu cepatnya,

sehingga diperlukan jumlah tahap yang lebih sedikit (alat menjadi lebih kecil) dibandingkan absorbsi

fisik.

Pada proses absorbsi, sering diperlukan perlengkapan pendingin yang dapat dijadikan satu

dengan absorber atau dipasang dalam sistem sirkulasi absorber. Pada operasi yang kontinu, harus

tersedia dua absorber. Secara bergantian, alat yang satu digunakan untuk absorbsi sedangkan alat

yang lainnya regenerasi absorben yang telah terbebani. Terkadang proses absorbs yang berlangsung

satu tahap belum cukup untuk memisahkan campuran multikomponen. Dalam kasus seperti ini dua

buah atau lebih absorber harus dipasang secara seri. Dengan cara tersebut dapat dimungkinkan

misalnya untuk membersihkan gas buang yang berasal dari berbagai reactor. Gas tersebut dapat

berupa campuran yang mengandung gas yang bersifat netral, asam atau basa.

Pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan tiga absorber yang dihubungkan secara

seri ( dengan air, NaOH, dan asam sulfat ). Selain itu absorber sering kali digunakan untuk melakukan

presipitasi bahan-bahan padat (debu) dalam kuantitas kecil yang ikut terbawa dalam campuran gas.

Gambar 5. Perlengkapan distribusi pada kolom absorber

e. Menara scrubber

Menara pencuci (srcubber) yang paling sederhana terdiri atas sebuah bejana kosong yang

berbentuk silinder. Air disemprotkan kedalamnya dengan alat penyembur. Alat scrubber ini

mempunyai prinsip seperti pembersihan udara secara alamiah oleh air hujan, dimana alat ini akan

memisahkan partikel-partikel padat (berupa debu dan bahan inert lainnya) dari gas, sehingga produk

yang dihasilkan adalah gas yang bersih. Hal yang harus diperhatikan adalah cairan pencuci haruslah

mempunyai kontak yang sangat baik dengan partikel-partikel bahan padat yang akan dipisahkan.

Keadaan ini dapat dicapai bila cairan pencuci didistribusikan secara halus sekali dengan

perlengkapan penghambur (spray) khusus. Semakin halus tetesan cairan pencuci, semakin besar

kemungkinan terpisahnya partikel debu yang sangat halus. Berdasarkan alas an ekonomi, seringkali

cairan pencuci disirkulasi melalui sebuah bejana pegendap. Alat ini juga dapat membersihkan

komponen yang berbentuk gas dari gas lainnya, dengan menggunakan cairan pencuci tertentu.

Menara pencuci (scrubber) yang paling sederhana terdiri dari sebuah bejana kosong yang

berbentuk silinder. Air disemprotkan kedalamnya dengan alat penyembur. Dengan

perkembangannya, menara ini disempurnakan dan diisi dengan benda-benda jejal (packing). Benda

isian diperciki air dari atas, sedangkan gas yang membawa debu mengalir dari bawah.

Gambar 6. Menara Pencuci (scrubber)

f. Humidifier

Humidifikasi atau pelembaban merupakan proses yang melibatkan perpindahan massa

antara fasa cair yang murni dengan gas yang tidak dapat larut dalam zat cair itu. Pada umumnya,

bila zat panas dikontakkan dengan gas tak jenuh, sebagian zat cair itu akan menguap dan suhu zat

cair itu akan turun. Kontak antara zat cair-gas ini bukan saja untuk pendinginan zat cair, tetapi juga

untuk humidifikasi atau dehumifikasi gas. Dalam humidifikator (humidifier), zat cair itu

disemprotkan kedalam gas tak jenuh, dimana gas itu dilembabkan dan didinginkan secara adiabatik.

Suhu keseimbangan akhir tidak perlu tercapai, dan gas itu dapat saja keluar dari kolom semprot pada

kondisi tidak jenuh. Gas jenuh panas dapat dihumidifikasi dengan cara mengkontakkannya dengan

zat cair dingin. Suhu gas menjadi turun sampai dibawah titik embun dan zat cair terkondensasi.

g. Pengering Semprot (Spray Dryer)

Didalam sebuah menara berbentuk silinder, bahan yang dapat mengalir (suspense atau

pasta), disemprotkan secara kontinu kedalam aliran udara panas. Cairan yang akan dipisahkan

segera menguap, sedangkan udara dan bahan yang dikeringkan harus dipisahkan satu sama lain.

Pada alat tipe ini, penting sekali untuk mendapatkan kabut-kabut cairan, suspense atau pasata yang

semohogen mungkin. Ini dapat dicapai dengan menggunakan perlengkapan hambur (sembur atau

semprot) yang dibuat khusus dan disesuaikan dengan produk yang diinginkan. Tipe yang banyak

digunakan adalah alat sembur cakram (disk atomizer) dan tipe nozel.

Pada alat tipe cakram, produk yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam cakram

berdiameter 50-350 mm yang berputar dengan kecepatan tinggi. Frekuensi putaran disesuaikan

dengan produk yang akan dihamburkan. Alat hambur cakram ini sangat sesuai untuk suspense dan

pasta, yang akan mengikis atau menyumbat nozel. Pasta – pasta yang kental dapat juga ditangani

dengan cara yang serupa, yaitu pasta tersebut disalurkan kedalam cakram dengan perantara pompa

spiral dan penghamburannya ditunjang oleh pancaran udara yang tajam pada sekeliling cakram.

Pada alat hambur nozel, produk yang akan dikeringkan dihamburkan menjadi kabut. Pada nozel

tunggal, penghamburan diakibatkan hanya oleh tekanan cairan, sedangkan pada nozel ganda,

penghamburan terjadi dengan bantuan udara tekan. Alat hambur nozel ini hanya cocok digunakan

untuk emulsi dan suspense-suspensi halus.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Spray coloum pada umumnya digunakan untuk proses perpindahan massa gas yang

mudah larut dalam cairan atau perpindahan massanya dikontrol oleh tahanan fasa

gasnya.

Spray coloum bekerja berdasarkan adanya kontak antara fase gas (uap) dengan liquid yang

disemprotkan dari atas secara berlawanan.

Peralatan pada Spray coloum meliputi Spray chamber, nozzle / sparger, kolom absorbsi (absorbent,

absorber), dll.

Spray coloum dapat diaplikasikan dalam berbagai hal seperti dalam humidifikasi,

absorbsi, pengering semprot dan pengumpul debu.

3.2 Saran

Penggunaan Spray coloum pada proses pemisahan antara fasa cair-gas kurang

baik karena tingkat efisiennya yang rendah dan perpindahan transfer massa

dan panas yang kurang sempurna untuk itu sebaiknya digunakan alat pemisah

lain misalnya seperti bubble coloumn, atau packing coloumn.