BUBBLE COLOUM

URAIANOperasi pemisahan komponen dari suatu campuran ialah operasi yang didasarkan atas perpindahan bahan dari satu fase ke fase yang lain. Pada kontak antar fase dan pemisah fase teknik-teknik yang digunakan seperti distilasi (penyulingan), absorpsi (penyerapan) gas, dehumidifikasi (pengurangan kelembaban) dan ekstraksi zat cair. Misalnya saja fungsi daripada distilasi ialah untuk memisahkan, dengan jalan menguapkan suatu zat cair yang mampu campur dan mudah menguap. Pada absorpsi gas misalnya, uap yang dapat larut diserap dari campuran di mana uap itu terdapat bersama gas yang tak dapat larut dengan bantuan zat cair yang dapat melarutkan uap itu tetapi tidak melarutkan gas campurannya. Dehumidifikasi yaitu pembuangan kelembaban dua komponen diolah dengan suatu pelarut yang lebih banyak melarutkan salah satu atau beberapa komponen di dalam campuran itu. Campuran yang telah diolah dengan cara tersebut disebut rafinat dan fase yang kaya pelarut disebut ekstrak.

Pengertian Bubble coloum Perbedaan dalam komposisi kesetimbangan antara fase likuid dan uap dapat digunakan untuk memisahkan suatu komponen secara individu ataupun campuran. Dalam peralatan industri untuk operasi transfer uap-likuid, uap dapat berupa gelembung yang melalui (melintas) fase likuid secara kontinyu (droplet) likuid yang jatuh kedalam fase uap secara kontinyu, ataupun kombinasi dari beberapa metode lainnya. Pengertian dari gelembung uap (bubbling vapor) yang melintasi likuid adalah uap didistribusi melalui sparger atau pipa berlubang (perforated pipe) yang terletak pada dasar tangki yang berisi likuid. Gelembung-gelembung uap tersebut melintasi likuid selama masa lintasannya ke permukaan (ke bagian atas kolom), dimana ia akan terpisah dan meninggalkan kolom melalui jalur uap bagian atas (overhead) dari kolom. Kolom gelembung (bubble coloum) dapat berupa piringan dengan sejumlah lubang yang di las pada risers atau chimney, dimana uap akan lewat melintas dari bagian bawah kolom. Tiap risers dipenuhi oleh sejumlah cap berbentuk bell (genta) untuk mempercepat uap melalui risers tersebut. Dalam operasinya, uap (vapor) naik melalui chimney, menghasilkan sejumlah gelembung dari slot dari bagian bawah cup didalam likuid, dimana level (ketinggian) likuid dijaga pada plate oleh weir (dam) sehingga permukaan likuid adalah 2-2,5 inch diatas slot dari bubble cap. Likuid diumpankan pada plate dan turun melintasi downspout menuju bagian bawah plate dimana uap akan melintas naik melalui plate bercampur dengan likuid pada plate karena disperse yang dihasilkan oleh slot dalam bubble cap. Uap kemudian terpisah pada permukaan likuid dan melintasi bagian atas piringan (plate). Hal ini dapat dicapai dengan aliran berlawanan arah (countercurrent) dari likuid yang melintas turun dengan uap yang melintas naik melalui kolom.

Peralatan pada bubble coloumKolom Piring Gelembung (Bubble Plate Coloum)a. Dengan tanggul dan salauran limpah yang bundarKolom piring gelembung (bubble plate coloum), merupakan salah satu alat yang digunakan pada kontak anatar fase dan pemisah fase dimana bentuk pemisahannya dilakukan dengan cara destilasi. Alat ini terdiri dari tanggul (weir), dan pipa saluran limpah (downcomers). Dalam kolom ini harus terjadi perpindahan massa dan panas antara uap yang naik dan cairan yang mengalir turun. Sampel yang biasa digunakan alat ini adalah yang berupa liquid, misalnya etanol dan air. Pada alat ini terdapat pelat-pelat yang berfungsi sebagai perlengkapan dalam (internal fitting) berupa bidang yang letaknya mendatar dan disusun satu diatas yang lain pada jarak-jarak tertentu di dalam pipa kolom. Pada setiap plat terdapat lapisan cairan dengan ketinggian tertentu. Cairan ini diterobos oleh uap yang naik melalui lubang-lubang pada pelat.b. Piring aliran melintang yang menunjukkan jalan masuk dan jalan keluar tanggulAlat ini digunakan untuk cairan, dimana cairan masuk melewati piring menuju ke piring berikut di bawahnya. Cairan di dalam kolom dipindahkan dari pusat piring. Alat ini juga harus mempunyai cairan yang dapat menahan pada piring yang lebih rendah untuk mencegah uap air mengalir dari atas alat ini. Cairan pada piring yang lebih rendah ditahan oleh sebuah tanggul (weit). Tanggul ini berfungsi untuk mendistribusikan (menyalurkan) cairan. Cairan yang masuk melalui tanggul akan mengalir melintang sesuia dengan aliran pada piring untuk selanjutnya mengalir ke jalan keluar tanggul.

Bubble Cap (Pelat Genta) Suatu bubble cap adalah suatu piringan yang dilebgkapi dengan sebuah lubang yang menuju suatu pipa yang sesuai yaitu chimney, yang dilewati oleh uap dari bagian bawah piringan. Tiap-tiap pipa arah naik ditutupi oleh sumbat berbentuk bel (genta). Sumbat-sumbat tersebut diberi bingkai agar tersedia ruang yang cukup antara riser (pipa naik) dan sumbat sebagai tempat keluarnya uap. Pada operasinya, uap naik melalui chimney dan dialihkan ke bawah oleh sumbat. Keluarnya berupa gelembung-gelembung kecil dari celah pada bagian bawah sumbat dibawah cairan. Level cairan diduga diatas pinggiran oleh suatu alat yang berupa weit. Jadi, permukaan weit sekitar 2-2,5 in diatas puncak celah dari bubble cap. Cairan memasuki piringan dan melewatinya dan turun melalui pipa turun melalui piringan ke bagian bawah piringan (plate). Sementara uap turun melalui piringan bercampur dengan cairan yang berada diatas piringan karena hamburan dihasilkan dari celah bubble cap. Uap kemudian terpisah pada permukaan cairan dan melewati bagian atas piringan, selanjutnya sejumlah aliran balik dari likuid melewati bagian bawah dan uap melewati bagian atas, melewati kolom penampang hasil.

Peralatan bubble coloum ini banyak diaplikasikan didalam proses yang melibatkan pemisahn secara termal, seperti pada Destilasi, Rektifikasi, dan Fraksionasi.Kolom Destilasi dan RektifikasiDestilaasi dan rektifikasi adalah proses pemisahan termal yang digunakan secara luas dibidang teknik untuk memisahkan campuran dalam jumlah yang besar.Contoh: Destilasi atau penyulingan larutan, untuk mengurangi volumenya, untuk meningkatkan konsentrasi zat terlarut atau untuk mengkristalkan bahan padat yang terlarut Destilasi produk antara atau produk akhir yang diperoleh pada reaksi kimia Rektifikasi pelarut organik yang telah tercemar, agar diperoleh cairan murni yang dapat digunakan kembali.Kedua proses diatas adalah serupa, yaitu pemisahan terjadi oleh penguapan salah satu komponen dari campuran, artinya dengan cara mengubah bagian-bagian yang sama dari keadaan cair menjadi berbentuk uap. Persyaratannya adalah kemudahan menguap (volatilitas) dari komponen yang akan dipisahkan berbeda satu dengan lainnya. Bila suatu campuran yang terdiri atas dua jenis cairan yang saling larut akan dipisahkan, sedangkan tekanan uap atau titik didih keduanya relative berdekatan, maka pemisahan tidak cukup dilakukan dengan satu kali destilasi sederhana. Hal ini karena selain mengandung zat yang lebih mudah menguap, uap yang terbentuk (berarti pula destilatnya) juga banyak mengandung zat yang lebih sukar menguap. Rektifikasi berarti memisahkan komponen-komponen yang mudah menguap dari suatu campuran cairan dengan cara penguapan dan kondensasi berulang-ulang, dengan perpindahan massa serta panas melalui refluks yang terkendali. Setelah itu uap dikondensasi dan kondensat ditampung.

Diameter bubble coloum Efisiensi kontak antara likuid dan uap pada plate tergantung pada besarnya agitasi yang disebabkan suplai energi oleh uap yang melewati likuid pada piringan. Pada kecepatan uap yang rendah, maka dihasilkan efisiensi panas yang rendah pula. Hal ini disebabkan oleh turunnya level (ketinggian) likuid pada piringan. Makin tinggi kecepatan uap, maka makin tinggi juga efisiensi plate karena kontak yang panjang. Pada kecepatan uap yang sangat tinggi, pemsukan likuid ke uap dimulai dan uap cenderung membentuk kerucut. Efisiensi maksimum plate dicapai diatas interval kecepatan uap.Diameter kolom bubble dapat ditentukan dengan prosedur kelebihan kapasitas. Beban uap ini berbeda di beberapa tempat sehingga menyebabkan cross sectional area harus di justifikasi.Daerah aktif pada piring pada bubble-capDiameter Kolom(m)Diameter Tutup(mm)Daerah (area) aktif pada Bubble cap

0,9750,60

1,21000,57

1,81000,66

2,41000,70

13,01500,74

Untuk menghitung tinggi zat cair diatas tanggul, maka dapat digunakan persamaan:how = 30F(L1 W)2/3 F = (WW1 )2/3 Dimana: how = tinggi cairan diatas tanggul (in.) L = laju aliran (lb/sec) W = panjang tanggul (in.) W1 = effective length pada tanggul (in.) 1 = densitas cairan (lb/cuft)

Nampan tutup bubbleSebuah nampan tutup gelembung memiliki riser atau cerobong asap dipasang di setiap lubang, dan topi yang menutupi riser. Bubble capThe cap terpasang sehingga ada ruang antara riser dan topi untuk memungkinkan bagian uap. Uap naik melalui cerobong asap dan diarahkan ke bawah dengan tutup, akhirnya pemakaian melalui slot di tutup, dan akhirnya menggelegak melalui cairan di atas nampan.Pada katup nampan, perforasi ditutupi oleh topi liftable. Arus uap mengangkat topi, sehingga diri menciptakan area aliran untuk bagian uap. Pencabutan tutup mengarahkan uap bisa mengalir secara horizontal ke dalam cairan, sehingga memberikan pencampuran yang lebih baik daripada yang mungkin dalam nampan saringan.

nampan katup Valve trayIn katup nampan, perforasi ditutupi oleh topi liftable. Arus uap mengangkat topi, sehingga diri menciptakan area aliran untuk bagian uap. Pencabutan tutup mengarahkan uap bisa mengalir secara horizontal ke dalam cairan, sehingga memberikan pencampuran yang lebih baik daripada yang mungkin dalam nampan saringan.saringan nampanSaringan nampan hanya pelat logam dengan lubang di dalamnya. Uap melewati lurus ke atas melalui cairan di piring. Susunan, jumlah dan ukuran lubang adalah parameter desain.

Karena efisiensi mereka, jangkauan operasional yang luas, kemudahan pemeliharaan dan faktor biaya, saringan dan katup nampan telah menggantikan sekali sangat memikirkan nampan tutup gelembung dalam berbagai aplikasi.Cairan dan uap Arus di Kolom BakiBeberapa angka berikutnya menunjukkan arah uap dan aliran cairan di nampan, dan di kolom.

Setiap nampan memiliki 2 saluran, satu di setiap sisi, yang disebut 'downcomers'. Cairan yang jatuh melalui downcomers oleh gravitasi dari satu nampan untuk satu di bawah ini. activtra.gif (2090 bytes) Aliran di piring masing-masing ditunjukkan dalam diagram di atas di sebelah kanan.

Sebuah bendung di nampan memastikan bahwa selalu ada beberapa cairan (perampokan) di atas nampan dan dirancang sedemikian rupa sehingga perampokan berada pada ketinggian yang sesuai, misalnya sehingga topi gelembung ditutupi oleh cairan.

Menjadi ringan, uap mengalir ke atas kolom dan dipaksa untuk melewati cairan, melalui bukaan di setiap baki. Daerah diperbolehkan untuk lewatnya uap pada setiap baki disebut daerah baki aktif.Gambar di sebelah kiri adalah foto dari bagian skala kolom percontohan dilengkapi dengan gelembung nampan tertutup . Bagian atas dari 4 caps gelembung di atas nampan bisa hanya dilihat . The down-comer dalam hal ini adalah pipa , dan ditampilkan di sebelah kanan . The buih dari cairan pada daerah tray aktif karena kedua bagian uap dari baki bawah serta mendidih.

Sebagai panas uap melewati cairan di nampan di atas, transfer panas ke cairan . Dengan demikian , beberapa uap mengembun menambah cairan di atas nampan . Kondensat , bagaimanapun, adalah lebih kaya dalam komponen lebih stabil daripada dalam uap . Selain itu , karena input panas dari uap , cairan pada bisul nampan , menghasilkan lebih banyak uap . Uap ini , yang bergerak naik ke nampan berikutnya dalam kolom , lebih kaya dalam komponen yang lebih volatil . Ini terus menerus menghubungi antara uap dan cair terjadi pada setiap baki dalam kolom dan membawa tentang pemisahan antara komponen titik didih rendah dengan titik didih lebih tinggi .

Desain bakiSebuah nampan dasarnya bertindak sebagai - kolom Mini , masing-masing mencapai sebagian kecil dari tugas pemisahan . Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa semakin banyak nampan ada , semakin baik tingkat pemisahan dan bahwa efisiensi pemisahan keseluruhan akan tergantung secara signifikan pada desain baki. Nampan dirancang untuk memaksimalkan kontak uap -cair dengan mempertimbangkandistribusi cair dandistribusi uapdi atas nampan . Hal ini karena kontak yang lebih baik uap -cair berarti pemisahan yang lebih baik pada setiap baki , menerjemahkan kinerja kolom yang lebih baik . Kurang nampan akan diperlukan untuk mencapai tingkat yang sama pemisahan . Manfaat Attendant termasuk penggunaan energi yang lebih sedikit dan biaya konstruksi yang lebih rendah . kemasanAda kecenderungan yang jelas untuk meningkatkan pemisahan dengan menambah penggunaan nampan dengan penambahan kemasan. Kemasan adalah perangkat pasif yang dirancang untuk meningkatkan luas antarmuka untuk kontak uap-cair. Gambar-gambar berikut ini menunjukkan 3 jenis kemasan.

Potongan-potongan berbentuk aneh yang seharusnya untuk memberikan kontak yang baik uap-cair saat jenis tertentu ditempatkan bersama-sama dalam jumlah, tanpa menyebabkan berlebihan tekanan penurunan di bagian dikemas. Hal ini penting karena penurunan tekanan tinggi akan berarti bahwa lebih banyak energi yang diperlukan untuk mendorong uap sampai kolom distilasi.http://www.youtube.com/watch?v=BaBMXgVBQKkhttp://www.youtube.com/watch?v=xUO616IefFo

http://caesarvery.blogspot.com/2012/11/desain-kolom-pemisah-distilasi.htmlDesain Kolom Pemisah Distilasi Ada beberapa macam pemilihan kolom pemisah distilasi yaitu :1. Packed TowerSebuah kolom yang dilengkapi packing utk memperluas bidang kontak dan membuat turbulensi aliran shg kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya zat yg berbeda fase mengalir berlawanan arah yg dpt menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu phase ke phase lain. Zat berfase cair mengalir dari atas dan gas dari bawah sehingga terjadi kontak antara keduanya.Dipilih packed tower karena : Utk liquid korosif, karena alat lebih murah Membutuhkan tahanan liquid yg rendah karena densitasnya yg besar Memberikan pressure drop per tahap kesetimbangan yg rendah Utk diameter kolom yg kecil

Packed Tower

Syarat packing yang bagus adalah : Bulk density kecil (tdk terlalu membebani kolom) Luas yg terbasahi besar Volume rongga besar (mengurangi pressure drop) Sifat pembasahan baik Tahan korosi Memiliki struktur yg kuat utk menahan beban tumpukan MurahMacam - macam bentuk packing :

Rasching ring

Berl saddle

Pall ring

sederhana : rasching ring, harga lebih murah tapi efisiensi lebih rendah, sering chanelling sedang : pall ring, batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik tinggi : berl saddle, mahal, bed seragam, batas flooding tinggi dan pressure drop rendahPemilihan bahan packing : Keramik, utk liquid yg bersifat korosif Plastik, cocok utk temperatur sedang dan tidak cocok utk pelarut organik Logam, utk kondisi operasi yg tdk stabil 2. Tray / Plate ColumnBentuk sama dengan packed column tapi tidak mempunyai packing, sebagai gantinya ada plate-plate yang berfungsi memperbesar kontak antar komponen shg bisa dipisahkan menurut rapat jenisnya.Jumlah tahapan plate disusun berdasarkan :

Tray Tower

Tingginya kesulitan pemisahan zat yg akan dipisahkan Perhitungan neraca massa dan kesetimbanganDipilih jenis ini tdk packed tower karena : Bisa menangani laju alir liquid dan gas yang besar Pembersihan mudah karena bisa dipasang manhole Lebih mudah utk pengambilan produk melalui samping Desain plate lebih terjamin efisiensi kerjanya 2. Bubble CapSpesifikasinya adalah : Kapasitas sedang sampai tinggi Efisiensi sedang sampai tinggi Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal Laju alir rendah karena pressure drop tinggi Bubble Cap Tray

Korosi tinggi 3. Sieve TraySpesifikasinya adalah :

Kapasitas tinggi Efisiensi tinggi Pressure drop sedang Biaya instalasi dan perawatan murah Korosi rendahIstilah-istilah yg biasanya muncul adalah :

Downcomer : lubang tempat masuknya aliran dari atas berupa liquid (plate atas) ke plate bawah (kita memandang plate bawah ini sbg acuan) Downflow : lubang tempat keluaran liquid dari plate atas (kita memandang sbg acuan) ke plate di bawahnya Entrainment : peristiwa liquid terangkut ke plate atasnya karena dorongan gas dari bawah yg berlebihan, disebabkan laju alir gas terlalu besar Flooding : menggenangnya liquid di plate karena kiriman liquid yg berlebihan dr plate atasnya, bisa disebabkan karena adanya entrainment, shg plate atas menerima kelebihan liquid Weeping : liquid yg ada pada plate jatuh bebas ke plate bawahnya karena tekanan gas dari bawah kurang, disebabkan karena laju alir gas kecil. Cap : penghalang / pengkontak antara liquid dan uap yang dipasang di setiap tray, bentuk seperti topi yg pinggirnya ada slot utk mengatur besar kecilnya gas yg keluar keatas Tray / Plate: lapisan atau level disetiap kolom, biasanya terbuat dari besi baja yg kuat menahan beban liquid atau cap Slot : tempat bukaan pada cap yg mempunyai macam-macam bentuk (trapesium, persegi, segitiga dll) yg berfungsi mengatur bukaan gas yg keluar ke atas shg liquid dan gas berkontak secara normal Enriching : bagian plate yg berada diatas tempat masukan feed Exhausting / Stripping : bagian plate yg berada dibawah tempat masukan feed Baffle : penghalang yg berada di tengah-tengah tray utk membuat aliran lebih lama berada di tray (penerapan hanya di reverse flow) Weir : penghalang yg dipasang di pinggir dari downflow utk membuat agar volume liquid yg tertampung di tray banyak, sehingga efektif terjadinya kontak antara liquid dan gas Cross Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di sepanjang tray dan mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut cross flow karena letak downcomer dan downflow di sisi berseberangan. Jarak yg dilewati liquid panjang shg efisiensi tinggi Reverse Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di sepanjang tray dan berbelok ke bagian tray sebelahnya karena adanya baffle lalu mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut reverse flow karena letak downcomer dan downflow di sisi yg sama. Dapat digunakan utk menampung cap lebih banyak, L/V rendah, luas downcomer kecil Double Pass : aliran liquid datang dari atas dari 2 downcomer lalu mengumpul di tengah-tengah plate bawahnya dan aliran pecah menjadi 2 di 2 downfow (terletak di sisi kiri dan kanan). Digunakan utk beban liquid yg besar, L/V tinggi