Gas (95%-mol udara dan 5%-mol benzen) ingin dibersihkan dari benzen dengan cara absorpsi oleh minyak (99,75%-berat minyak dan 0,25%-berat benzen) di dalam suatu kolom packing. Operasi absorpsi dilaksanakan secara isotermal pada 35C dan tekanan 1 atm. Laju udara gas adalah 0,75 m3/s (STP) dan kolom absorpsi dirancang dengan laju superfisial gas sebesar 1 kg/m2.s. Minyak yang digunakan sebagai penyerap memiliki berat molekul(Mr) 250 g/mol dan laju aliran minyak tersebut adalah 1,25 kali laju minimumnya. Dalam operasi ini, 90%-mol benzen dalam gas ingin diserap oleh minyak.Nb: Komposisi kesetimbangan benzen dalam udara dan minyak dianggap mengikuti hukum Henry dengan menggunakan konstanta Henry(H) sebesar 90 mmHg/fraksi mol.Pi(tekanan parsialzat) = Hi. xi(fraksi mol zat)Pertanyaan :1. Tentukan luas penampang kolom2. Tentukan tinggi kolom packing bila harga konstanta perpindahan massa keseluruhan atas dasar fasa uap (Kya= 2,68 . 10-3kmol/m3.s)3. Tentukan harga HETP (Height Equivalent to Theoritical Plate) kolom absorpsi tersebut Luas Penampang KolomLaju udara yang dibersihkan adalah 0,75 m3/s pada keadaan STP (1atm, 0C), sedangkan operasi absorpsi dilaksanakan pada tekanan 1 atm dan temperatur 35C. Karena itu perlu penyesuaian volume dengan menggunakan Hukum Guy-Lussac:

Sehingga didapat laju udara yang dibersihkan pada keadaan absorpsi = 0,8461 m3/s. Kemudian laju molar gas total (G) dicari dengan Hukum

Gas Ideal:

Laju molar gas total (G) = 0,0335 kmol/s. Laju molar gas inert (G) dapat dicari dengan mengalikan fraksi gas inert (udara) dengan laju molar gas total:

Kolom dirancang untuk menahan laju superfisial gas sebesar 1 kg/m2.s maka laju molar superfisial (Gs) dan laju molar gas inert superfisial (Gs) dapat dicari:

Luas penampang kolom absorpsi:

Tinggi Kolom PackingDi dalam perhitungan absorpsi digunakan perbandingan mol, bukan fraksi mol. Misalkan di dalam suatu wadah terdapat zat cair A dan B, perbandingan mol A (XA) adalah A/B, sedangkan fraksi mol A (xA) adalah A/(A+B). Karena di dalam gas terdapat 5%-mol benzen maka perbandingan mol benzen pada gas masukan kolom adalah:

Benzen izin diserap 90% sehingga sisa benzen dalam gas menjadi 0,5%-mol sehingga perbandingan mol benzen pada gas keluaran kolom adalah:

Perbandingan mol benzen pada aliran minyak masukan kolom adalah:

Perbandingan mol benzen pada aliran minyak keluaran kolom diperoleh dari kurva kesetimbangan benzen-udara dengan bantuan Hukum Henry. Dalam kasus ini, diambil beberapa nilai Y secara acak, dari nilai Y ini dihitung nilai y, x, dan X sehingga kurva X terhadap Y dapat dibuat.

Sehingga didapat data sebagai berikut:YyxX

0,060,05660,47800,9157

0,050,04760,40210,6726

0,040,03850,32480,4810

0,030,02910,24600,3262

0,020,01960,16560,1984

0,010,00990,08360,0912

0,00010,00010,00080,0008

Untuk mendapatkan nilai X1, ditarik sebuah garis dari titik (X2,Y2) sehingga garis tersebut menyinggung kurva kesetimbangan benzen-udara sampai garis tersebut memotong garis Y = Y1maka titik potong itu adalah koordinat (X1,Y1). Dari pembacaan kurva, diketahui bahwa nilai X1= 0,61

Kemudian nilai slope minimum dicari untuk menentukan slope baru dari garis operasi absorpsi. Dari data soal diketahui bahwa laju minyak adalah 1,25 kali laju minimumnya sehingga:

Buat garis operasi baru dengan menghubungkan titik X1baru,Y1dengan titik X2,Y2.

Dengan garis operasi baru ini, nilai NTU (Number of Transfer Unit) dapat ditentukan yaitu dengan rumus:

Nilai Yi* didapat dengan cara menarik garis vertikal dari titik Yi (pada garis operasi baru) ke bawah sampai menyentuh kurva kesetimbangan benzen-udara, jadi nilai Y pada titik perpotongan pada kurva kesetimbangan tersebut adalah Yi*

Dalam kasus ini nilai Yi yang diambil meliputi Y1(0,0526) dan Y2(0,00526) serta beberapa nilai Y yang diambil secara sembarang yaitu 0,5 ; 0,4 ; 0,3 ; 0,2 ; 0,1. Selanjutnya NTU dicari dengan mencari luas area di bawah kurva 1/(Y-Y*) dengan menggunakan pendekatan luas trapesium:Sehingga diperoleh:YXY*1/(Y-Y*)L

0,05260,4959180,04059383,28372

0,050,4693880,03908591,621130,227376

0,040,3673470,032737137,67741,146493

0,030,2653060,025369215,92061,76799

0,020,1632650,01679311,55682,637387

0,010,0612240,00681313,5123,125344

0,005260,0128570,001535268,46211,379279

10,28387

Maka didapat nilai NTU = 10,2839Nilai HTU (Height of a Transfer Unit) ditentukan dengan rumus:

Tinggi kolom (Z) diperoleh dengan cara:

Nilai HETPHETP (Height Equivalent to Theoritical Plate) dapat dicari dengan cara membagi tinggi kolom (Z) dengan jumlah tahap yang diperlukan (N). Nilai N didapat dengan cara menarik garis secara kontinu antara kurva kesetimbangan benzen-udara dengan garis operasi baru dari titik Y = 0.0526 sampai titik Y = 0,00526 yang menyerupai anak tangga

Dari gambar didapat bahwa nilai N = 9 (jumlah daerah bewarna hijau) sehingga: