Nama: Virta Puspita SariNim: 0613 3040 0336Tugas PMDKelas: 4-KB

1. Arus masukan amonia-udara dimasukkan secara searah dengan arus air bebas-amonia. Konsentrasi amonia akan dikurangi volumenya dari 3,52 menjadi 1,29% dengan menggunakan arus air 1,37 kali nilai minimumnya. Tentukan :a) Rasio minimum Ls/Gsb) Laju alir aktualc) Konsentrasi dalam arus mengandung air yang keluar.Mol G dengan basis bebas zat-terlarut diketahui sebesar Penyelesaian :0,01640,02520,03490,04550,0722

0,0210,0320,0420,0530,08

Komposisi dari arus-arus yang diketahui, dihitung dari fraksi mol yang diketahui : a) Rasio minimum Ls/Gs

b) Laju alir aktual

Komposisi arus yang keluar dapat dihitung dari kemiringan garis operasi aktual dengan :

Sehingga

c) Konsentrasi dalam arus mengandung air yang keluarMol air bebas-NH3 yang dimasukkan ke menara, Ls, juga dihitung dengan menggunakan nilai : Jadi

2. An air-NH3 mixture containing 5% NH3 by volume is absorbed in water using a packed tower at 20C and 1 atm pressure to recover 98% NH3. Gas flow rate is 1200 kg/h m2. Calculate a. Minimum liquid flow rate of liquidb. NTU using 1.25 times the minimum liquid flow ratec. Height of packed column using KGa = 128 kg/h m2 atm. The equilibrium relation is y = 1.154 x where , x, y are expressed in mole fraction units.

(sumber : https://books.google.co.id/books) Mass Transfer : Theory and Practice

Penyelesaian:

3. 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(Sumber : https://anthonyy.wordpress.com/82-2/)Penyelesaian1. 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 Gay-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:

2. 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:

3. 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:

4. Pada proses pembuatan silicon tetraklorida ultra murni untuk deposisi uap kimia dari silicon. HCl dihasilkan dari proses eliminasi triklorosilana, SiHCl3 dan HCl dipisahkan dari cairan silicon tetraklorida ke dalam arus gas pembawa N2. a. Jika konsentrasi HCL dikurangi dari 1,8% menjadi 0,2% mol dengan cara mentransfer HCl ke dalam arus pembawa gas nitrogen 298 K dan 1,013 x 105 Pa, tentukan rasio (Ls/Gs)minimum. Pada level-level konsentrasi rendah yang terlibat, system HCl-H2 mematuhi hukum henry dengan konstanta henry, H = 47,5 atm/fraksi mol HCl dalam cairan.b. Tentukan konsentrasi HCL dalam arus N2 yang keluar saat 40 kali Gs minimum digunakan dalam pemisah. Komposisi arus-arus yang diketahui L2,L1, dan G1, berbasis bebas zat terlarut dihitung dari fraksi-fraksi mol yang diketahui sebagai :