Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 1 Absorpsi BAB I PENDAHULUAN I.1. Tujuan -Mengetahui hubungan antara AP pada kolom kering dan laju alir udara -Menguji hubungan antara AP sebagai fungsi dari laju alir udara untuk variasi lau alir air. -MenentukandanmempelajaripolaabsorpsiCO2denganairmenggunakanalatanalisisgas yang tersedia. -Menentukan dan mempelajari pola absorpsi CO2 dengan air menggunakan alat analisis larutan yang tersedia. I.2. Teori I.2.1. Definisi dan Prinsip Dasar Absorbsi Gambar 1. Kolom absorberAbsorpsimerupakanprosesyangterjadiketikasuatukomponengas(absorbat)berdifusike dalamcairan(absorben)danmembentuksuatularutan.Prinsipdasardariabsorpsiadalah memanfaatkanbesarnyadifusivitasmolekul-molekulgaspadalarutantertentudandapatdilakukan padagas-gasataucairanyangrelatifberkonsentrasirendahmaupunyangberkonsentrasitinggi (konsentrat).Bilacampurangasdikontakkandengancairanyangmampumelarutkansalahsatu komponen dalam gas tersebut dan keduanya dikontakkan dalam jangka waktu yang cukup alam pada suhutetap,makaakanterjadisuatukesetimbangandimanatidakterdapatlagiperpindahanmassa. Drivingforcedalamperpindahanmassainiadalahtingkatkonsentrasigasterlarut(tekananparsial) dalam total gas melebihi konsentrasi kesetimbangan dengan cairan pada setiap waktu.Sebagaicontohadalahpenyerapanammoniadaricampuranammonia-udaraolehzatinert. Campuranamonia-udaradengankonsentrasitertentumemasukibagianbawahkolomabsorpsi, bergerakanik secara berlawanan arah (countercurrent) denganzat inert yang bergerak turun melalui bagianataskolom,gasamoniayangterlarutdalamudarayangkeluarakanturundansementara Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 2 Absorpsi konsentrasiamoniadalamzatinertakannaik.Setelahabsorspsiterjadi,makazatinertakan diregenerasi kembali dengan cara distilasi sehinggagas amonia yang terbawa dapat terlepas dari gas inert.Selanjutnyazatinertakandigunakankembaliuntukpenyerapanamoniayangmasihtersisadi campuran amonia-udara. Hal yang perlu diketahui dalam aplikasi absorpsi adalah bahwa laju absorpsi dapat ditingkatkan dengan cara memperluas permukaan kontak.Tabel 1. Perbedaan distilasi, absorpsi, ekstraksi, dan leaching DistilasiAbsorpsiEkstraksiLeaching Prinsip pemisahan Perbedaan titik didih dan tekanan uap Perbedaan difusivitas dan tekanan uap Perbedaan sifat fisika dan kimia - Fasa Cair - GasCair - GasCair - CairPadat Cair Kondisi operasi : -suhu -tekanan Suhu masuk dan keluar berbeda Suhu dan tekanan tetap Suhu dan tekanan tetap Suhu dan tekanan tetap Peralatan paling banyak dipakai Tray columnPacked column-- Berdasarkan interaksi antara absorbent dan absorbate, absorpsi dibedakan menjadi: Absorpsi Fisika komponenyangdiserappadaabsorpsiinimemilikikelarutanyanglebihtinggi(dibanding komponen gas lain) dengan pelarut (absorben) tanpa melibatkan reaksi kimia. Contoh:Absorpsimenggunakanpelarutshellsulfinol,SelexolTM,RectisolTM(LURGI),flour solvent (propylene carbonate). Absorpsi Kimia melibatkanreaksikimiasaatabsorbendanabsorbatberinteraksi.Reaksiyangterjadidapat mempercepat laju absorpsi, serta meningkatkan kapasitas pelarut untuk melarutkan komponen terlarut. Contoh: Absorpsi yang menggunakan pelarut MEA, DEA, MDEA, Benfield Process (Kalium Karbonat) I.2.2. Faktor yang Mempengaruhi Laju Absorpsi -Luas pemukaan kontak Semakin besar permukaan gas dan pelarut yang kontak, maka laju absorpsi yang terjadi juga akansemakinbesar.Halinidikarenakan,permukaankontakyangsemakinluasakan meningkatkan peluang gas untuk berdifusi ke pelarut. -Laju alir fluida Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 3 Absorpsi Jikalajualirfluidasemakinkecil,makawaktukontakantaragasdenganpelarutakan semakin lama. Dengan demikian, akan meningkatkan jumlah gas yang berdifusi. -Konsentrasi gas Perbedaan konsentrasi merupakan salah satu driving force dari proses difusi yang terjadi antar dua fluida. -Tekanan operasi Peningkatan tekanan akan meningkatkan efisiensi pemisahan. -Temperatur komponen terlarut dan pelarut Temperatur pelarut hanya sedikit berpengaruh terhadap laju absorpsi. -Kelembaban GasKelembaban yang tinggi akanmembatasi kapasitasgas untuk mengambil kalor laten,hal ini tidakdisenangidalamprosesabsorpsi.Dengandemikian,prosesdehumidificationgas sebelum masuk ke dalam kolom absorber sangat dianjurkan. I.2.3. Jenis-jenis Kolom Absorber -Sieve tray Padakolomabsorberjenisiniuapakanmengalirkeatasmelaluilubang-lubangberukuran diameter3-12mmdanmelaluicairanabsorbenyangmengalir.Luaspenguapanataulubang-lubanginibiasanyasekitar5-15%luastray.Denganmengaturenergikinetikadarigas-gasdan uapyangmengalirmelaluilubangini,makadapatdiupayakanagarcairantidakjatuhmengalir melalui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dipertahankan dengan overflow pada tanggul (outlet weir). -Valve tray Menaravalvetrayadalahbentukmodifikasidaribentukmenarasievetraydenganpenambahan katup-katup(valves)untukmencegahkebocoranataumengalirnyacairankebawahpadasaat tekananuap rendah.Oleh karena itu,valve traymenjadi sedikit lebih mahal daripadasieve tray. Kelebihanvalvetrayadalahmemillikirentangoperasilajualiryanglebihlebardaripadasieve tray. -Spray towerMenara jenis ini memiliki tingkat efisiensi yang rendah. -Bubble-cap tray Jenisinitelahdipakailebihdari100tahunlalu,namunpenggunaannyamulaidigantikanoleh jenis valve tray sejak tahun 1950. Alasan utama berkurangnya pemakaian bubble-cap tray adalah alasan ketidakekonomisan. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 4 Absorpsi -Packed Bed Menaraabsorpsiinipalingbanyakdigunakankarenaluaspermukaankontakdengangasyang cukup besar. Sementara itu, aliran fluida dalam kolom absorber dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: -Cross-flow-Counter-current-Co-current Gambar Aliran a) Cross-flow dan b) Countercurrent dalam Plate Column I.2.4. Aplikasi Absorbsi Absorpsi H2O dari gas alam Pada plantH2O removal, zat yang akan diabosrb adalah gas pengotor H2O yang terdapat padagasalam.AbsorbenyangumumdigunakanolehunitoperasiCO2removalplantadalah Trietilglygol(TEG).ProsesabsorpsimenggunakanTEGadalahsangatfleksibeldancocok untukpenghilangansenyawaCO2,H2S,dansulfurhinggamencapailevelyangdiinginkan. Spesifikasigasyangakandiprosesdapatbervariasimulaidari5%CO2untuksalesgasatau lebihrendahuntukspesifikasiLNG(kurangdari50ppmvCO2,kurangdari4ppmvH2S). aMDEA memiliki sifat tidak korosif sehingga membuat senyawa ini menjadi pelarut yang stabil secara kimia dan termal sehingga sebagian besar plant dapat terbuat dari karbon steel. Selain itu jugatidakdibutuhkanpasivatorlogamberatataukorosiinhibitor.Sistemaktivatortidak membentukprodukdegradasikorosiyangtinggi.Haltersebutakanmencegahmasalahseperti korosi, erosi, pembentukan scaling, dan foaming. I.2.5.Neraca Massa Absorbsi Untukmemahamipersamaanneracamassayangberlakupadakolomabsorber,perhatikan gambar berikut: Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 5 Absorpsi Gambar. Diagram neraca massa untuk packed column Neraca massa Pada menara absorpsi akan terjadi variasi komposisi secara kontinu dari suatu stage ke stage lain diatasnya.Neraca massa bagian atas kolomNeraca massa total : La + V = L + Va (1) Neraca massa komponen A:Laxa + Vy = Lx + Vaya(2) Neraca massa keseluruhanNeraca massa total : La + Vb = Lb + Va (3) Neraca massa komponen A: Laxa + Vbyb = Lbxb + Vaya (4) Persamaan garis operasinya: Vx L y VxVLya a a a+ = 5) Ket: V= laju alir molal fasa gas dan L adalah fasa liquid pada titik yang sama di menara. I.2.6. Koefisien Transfer Massa Gas MenyeluruhKoefisientransfermassagasmenyeluruh(OverallMassTransferCoefficient,gas concentration) merupakanparameter yangerat kaitannyadenganlaju difusi atau perpindahan massa gaskeliquid.Semakinbesarnilaikoefisien,semakinbesarpulalajudifusigas.Persamaanyang digunakan untuk menentukan KOG adalah sebagai berikut: o ioiaOGP PPPAH aGK|.|

\|=ln(6) Ket: Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 6 Absorpsi KOG = koefisien transfer massa gas menyeluruh (gr.mol/atm.m2.sekon) Ga= jumlah gas terlarut dalam liquid a= luas spesifik (440 m2/m3) AH= volume kolom Pi= Fraksi mol inlet tekanan totalPo = Fraksi mol outlet tekanan total Persamaan diatas menunjukkan bahwa semakin besar nilai koefisien transfer massa gas, maka jumlah gas yang terlarut dalam liquid akan lebih banyak. Selain itu, persamaan tersebut menunjukkan adanya pengaruh tekanan kolom dalam menentukan nilai koefisien transfer massa gas. Hal ini karena pengaruhadanyaisianpadakolomyangmenyebabkanpressuredropyangselaluharus diperhitungkandalamkolomisian.Semakinbesarpressuredropmakaperpindahanmassagaske liquid akan semakin kecil. I.2.7. Laju Absorpsi Gambar. Lokasi komposisi antar-muka (interface) Lajuabsorpsidapatdiketahuidenganmenggunakankoefisienindividualataukoefisien keseluruhan berdasarkan pada fasa gas atau liquid. Koefisien volumetrik biasa digunakan pada banyak perhitungan, karena akan lebih sulit untuk menentukan koefisien per unit area dan karena tujuan dari perhitungan desain secara umum adalah untuk menentukan volume absorber total.Laju absorpsi per unit volume packed column ditunjukkan dalam beberapa persamaan dimana x dan y adalah fraksi mol komponen yang diabsorp : r = kya (y yi) (7) r = kxa (xi x)(8) r = Kya (y y*)(9) r = Kxa (x* x)(10) Komposisiantar-muka(yi,xi)dapatdiperolehdaridiagramgarisoperasimenggunakan persamaan (7) dan (8) : Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 7 Absorpsi a ka kx xy yyxii= (11) Driving force keseluruhan dapat dengan mudah ditentukan sebagai garis vertikal atau horizontal pada diagramx-y.Koefisienkeseluruhandiperolehdarikya dankxamenggunakanslopelokalkurva kesetimbangan m. a kma k a Kx y y+ =1 1 (12) a mk a k a Ky x x1 1 1+ =(13) I.2.8. Faktor Pemilihan Solven Terdapatbeberapahalyangmenjadipertimbangandalampemilihansolven,terutamafaktor fisik : -Kelarutan gas Kelarutangasyangtinggiakanmeningkatkanlajuabsorpsidanmenurunkankuantitassolven yangdiperlukan.solvenyangmemilikisifatyangsamadenganbahanterlarutakanmudah dilarutkan.Jikagaslarutdenganbaikdalamfrkasimolyangsamapadabeberapajenissolven, makaharusdipilihsolvenyangmemilikiberatmolekulterkecil.Sehinggaakandiperolehfraksi mol gas terlarut lebih besar. Jika terjadi reaksi kimia dalam absorpsi, maka kelarutan akan sangat besar. Namun jika pelarut akan diregenerasi, maka reaksi tersebut harus reversible.-Volatilitas Pelarutharusmemilikitekananuapyangrendahkarenajikagasyangmeninggalkankolom absorpsijenuhdenganpelarut,makaakanadabanyaksolvenyangterbuang.Biladiperlukan, dapatdigunakancairanpelarutkedua,yaitupelarutyangvolatilitasnyalebihrendahuntuk menangkap porsi gas yang teruapkan.-Korosivitas Materialbangunanmenaraabsorpsisebisamungkintidakdipengaruhiolehsifatsolven.Solven ataupelarutyangkorosifdapatmerusakmenara,sehinggadiperlukanmaterialmenarayang mahal atau tidak mudah dijumpai. -Viskositas Viskositaspelarutyangsangatrendahamatdisukaikarenamemungkinkanlajuabsorpsiyang tinggi,meningkatkankarakterfloodingdalamkolom,pressuredropyangkecil,dansifat perpindahan panas yang baik. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 8 Absorpsi BAB II PROSEDUR PERCOBAAN 2.1. Hidrodinamika Packed Column (Pressure drop kolom kering) Tujuan: Mengetahui hubungan antara AP pada kolom kering dan laju alir udara 1.Mengeringkan kolom dengan cara melewatkan udara pada kelajuan maksimum hingga kolom benar-benar kering. 2.Menghubungkan bagian atas dan bawah kolom dengan manometer pada titik S1 dan S3. 3.Membaca manometer terhadap AP pada variasi laju udara. 2.2. Hidrodinamika Packed Column (Pressure drop udara dan aliran air) Tujuan : Menguji hubungan antara AP sebagai fungsi dari laju alir udara untuk variasi lau alir air. 1.Mengisi tangki (bak) air hingga penuh (30 liter). 2.Menyalakan pompa air dan set C1 untuk memberikan aliran air sebesar 3 liter/menit. 3.Setelah 30 detik, tutup C1 dan mematikan pompa dan biarkan air turun selama 5 menit. 4.Mengukur AP udara pada kolom basah sebagai fungsi dari laju alir udara. 5.Mengukur AP udara pada kolom sebagai fungsi dari laju alir udara pada variasi laju alir air. 2.3. Absorpsi CO2 dengan air (Menggunakan analisis gas) Tujuan:Menentukandanmempelajaripolaabsorpsi CO2denganairmenggunakanalatanalisis gas yang tersedia. 1.Mengisi tangki dengan air yang baru sebanyak 30 liter (3/4 penuh). 2.Mengalirkan air (6 liter/menit). 3.Mengalirkan udara (10 liter/menit). 4.Mengalirkan CO2 (15 liter/menit). 5.Menunggu hingga steady selama 15 menit. 6.Mengambil sampel gas (menunggu 1 menit). 2.4. Absorpsi CO2 dengan air (menggunakan analisis larutan) Tujuan:Menentukandanmempelajaripolaabsorpsi CO2denganairmenggunakanalatanalisis larutan yang tersedia. 1.Mengisi tangki dengan air yang baru sebanyak 30 liter (3/4 penuh). 2.Mengalirkan air (6 liter/menit). 3.Mengalirkan udara (10 liter/menit). 4.Mengalirkan CO2 (15 liter/menit). 5.Menunggu hingga steady selama 15 menit. 6.Mengambil sampel tiap 10 menit (setelah steady) dari S4 dan S5 minimal sebanyak 150 ml. Alat dan bahan untuk titrasi : Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 9 Absorpsi -Indikator PP -Larutan NaOH 0.0277 M (dengan melarutkan 27.7 ml NaOH 1 M ke dalam 1 liter aquades). -Larutan Na2CO3 0.01 M (dengan melarutkan 0.1 gr anhidrat Na2CO3 ke 100 ml aquades). -5 buah beaker glass 150 ml -Labu ukur 1000 ml + tutup (untuk larutan NaOH). -2 buah gelas ukur 100 ml. -4 labu erlenmeyer. -2 buret titrasi. Prosedur titrasi : 1.Mengambil S4 dan S3 masing-masing sebanyak 100 ml. 2.Meneteskan PP (5 tetes). Jika langsung berubah warna, berarti tidak ada kandungan CO2. 3.Menitrasi dengan NaOH 0.0277 M. Mencatat volume NaOH yang terpakai. 2.5. Absorpsi CO2 pada NaOH (menggunakan analisis larutan) 1.Mengisi tangki dengan 30 liter NaOH 0.1 M (3/4 penuh). 2.Mengalirkan larutan (3 liter/menit). 3.Mengalirkan udara (30 liter/menit). 4.Mengalirkan CO2 (3 liter/menit). 5.Menunggu hingga steady selama 15 menit. 6.Mengambil sampel gas tiap 20 menit setelah steady dari S4 dan S5 sebanyak250 ml. Prosedur titrasi : 1.Memisahkan larutan sampel S4 dan S5 pada 2 buah erlenmeyer @50 ml. 2.Erlenmeyer 1 :a)Teteskan PP (1 tetes) dan titrasi hingga warna pink hilang dengan larutan HCl. b)Teteskan MO (1 tetes) dan titrasi hingga berubah warna dengan HCl. 3.Erlenmeyer 2 : a)Tambahkan larutan BaCl2 sebanyak > 10% dari nilai T2 T1. b)Teteskan PP (2 tetes) dan titrasi hingga titik akhir dengan larutan HCl. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 10 Absorpsi BAB III PENGOLAHAN DATA 3.1.Hidrodinamika Packed Column Pressure Drop (P) Kolom Kering Data Percobaan Laju Alir Udara (L/Menit) delta P (mmH2O) 2010 4010 6010 8010 10010.4 12010.5 14012 16013.1 Pengolahan Data Log Laju alir udaraLog delta P 1.3010299961 1.6020599911 1.778151251 1.9030899871 21.017033 2.0791812461.021189 2.1461280361.079181 2.2041199831.117271 Adapun grafik yang terbentuk adalah sebagai berikut: Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 11 Absorpsi 1.Analisis Pressuredrop(P)sebandingdenganlajualirfluida(Udara:UGas)sesuaidengan persamaan Ergun: ( )( ) ( )75 . 1- 1150- 10320+|||.|

\|=||.|

\||.|

\|||.|

\| Accc GDLDGPvv dimana P adalah penurunan tekanan di dalam kolom dan G0 adalah kecepatan massa (mass velocity) yangmerupakan fungsi dari laju alir fluida. Data-dataPdanlajualirudarayangdiambildaripercobaandilogaritmakanuntuk mendapatkanpersamaanyanglinear.MunurutpersamaanErgunperbandinganantara penurunantekananterhadaplajualirfluidadihubungkandengankurvafungsiG0. Persamaan Ergun yang dimodifikasi menjadi pressure drop sebanding dengan laju alir fluida (v) adalah sebagai berikut: ( )32 21 75 . 1cc =DpvdxdP Berdasarkanpenjelasantersebutdapatdisimpulkanbahwaseharusnyaterdapat hubunganlinearantaradatapressuredrop(P)danlajualirudarayangdidapat.Namun kenyataannya, grafik yang dihasilkan tidak linear melainkan cenderung konstan di awal dan mengalami kenaikan tajam pada beberapa titik terakhir. 0.9811.021.041.061.081.11.121.140 0.5 1 1.5 2 2.5Log P (mmH2O) Log Laju Alir Udara (L/menit) Grafik Hubungan P terhadap Laju Alir Udara Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 12 Absorpsi Pada menit-menit awal, diketahui tidak ada perubahan tekanan. Padahal seharusnya seiring dengan bertambahnya laju alir udara yang melewatipacked columnmakapressure differential di dalam kolom juga semakin besar. Hal ini disebabkan oleh adanya aliran udara yang melewatipackingpada kolom dimana terjadi gesekan atau friksi antara fluida dengan packingtersebut maka laju alir dari fluida pun menjadi terhambat. Hal ini mungkin disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya: 1)Tidak meratanya aliran udara di seluruh bagian packed column.2) Kesulitan mengontrol laju alir udara yang masuk ke dalam kolom karena flowmeter sudah kurang akurat. 3) Sistem belum stabil namun sudah dilakukan pengambilan data. 4) Kesalahan dalam membaca skala manometer sehingga mempengaruhi hasil percobaan. 3.2. HidrodinamikaPackedColumn,Hubungan AntaraPressure DropUdara dengan Laju Alir Air pada Kolom Isian Pengolahan Data Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 1 2022.51.3010299961.352183 4023.51.6020599911.371068 6023.51.778151251.371068 8024.71.9030899871.392697 10027.521.439333 120322.0791812461.50515 14033.32.1461280361.522444 16037.32.2041199831.571709 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 2 2023.51.3010299961.371068 4024.51.6020599911.389166 6025.41.778151251.404834 8027.71.9030899871.44248 Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 13 Absorpsi 1003221.50515 12035.52.0791812461.550228 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 3 2024.51.3010299961.389166 4024.71.6020599911.392697 6026.31.778151251.419956 8032.51.9030899871.511883 10038.421.584331 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 4 2024.51.3010299961.389166 4025.51.6020599911.40654 6028.71.778151251.457882 80391.9030899871.591065 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 5 2026.51.3010299961.423246 4028.51.6020599911.454845 60361.778151251.556303 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 6 2028.51.3010299961.454845 4031.21.6020599911.494155 60441.778151251.643453 Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 7 20301.3010299961.477121 40441.6020599911.643453 Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 14 Absorpsi Laju Alir Air Laju Alir Udara P log Laju Alir Udara log delta P 820371.3010299961.568202 920451.3010299961.653213 Adapun grafik hubungan P terhadap laju alir yang terbentuk adalah sebagai berikut: 1.Analisis Padapercobaanini,dilakukankontakantaraairdenganudaradalamkolomisian. Adanyakolomisianakanmenyebabkantahananantaraaliranairdenganaliranudaradan mengakibatkanbidangsentuhantaraairdanudarajadisemakinbesar.Peristiwaabsorpsi padapercobaaniniberupaalirancounter-currentdimanaaliranudaramasukdibawah kolom dan aliran air masuk di atas kolom dengan laju alir masing-masing yang dapat diatur. Sehinggakitadapatmelihatbagaimanapengaruhlajualirudaramasukterhadaptekanan pada kolom yang terbasahi. Padasetiaplajualir,setelahdilakukansetlajualirairdanudara,terdapatjeda selamabeberapamenituntukmenunggukeadaankolommenjadisteady.Halinidilakukan agartejadikesetimbanganantaraairdanudaradalamkolomabsorpsidanuntuk meyakinkan telah terjadi absorpsi yang cukup merata pada semua titik. 1.21.31.41.51.61.71.81 1.5 2 2.5Log P (mmH2O) Log Laju Alir Udara (L/menit) Grafik Hubungan P terhadap Laju Alir Udara Air = 1Air = 2Air = 3Air = 4Air = 5Air = 6Air = 7Air = 8Air = 9Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 15 Absorpsi Berdasarkangrafikyangdibuat,terlihathubunganyanglinierdimanaperbedaan tekanan semakin besar dengan kenaikan laju alir udara pada saat laju alir air konstan. Hal ini sesuaidenganpersamaanErgunyangmenggambarkanbahwaperbedaantekananakan semakinbesardengannaiknyakecepatansuperficial.Fenomenainiterjadikarenalajualir udarayangsemakintinggimakatransfermassaudarakeairakansemakinsedikitkarena waktutinggalataupunwaktukontakakansemakincepatsehinggakomponenynag terabsorpsi ke air tidak merata. Jikadilihatdaripengaruhlajualirairdenganmenganggaplajualirudarakonstan, makapeningkatanlajualirairakanmeningkatkanpressuredrop.Selainitu,padakolom absorbsiterdapatpackedyangjugaakanmempengaruhibesarnyaabsorpsidanbesarnya perbedaantekananyangterdapatdikolom. Dengan lajualirairsemakinbesar makaruang kosongpadapackedkolomakansemakinterisiolehairsehinggadenganadanyaruang kosongyangterisi olehair,lajualirudaraharusditingkatkankarenahanya terdapatsedikit areauntukmengalir.Haltersebutdapatmeningkatkanpressuredropkarenafriksiyang ditimbulkan oleh udara dengan air yang mengisi ruang kosong. Jika dilihat dari partikel airnya, dengan laju alir air meningkat maka partikel air akan terpecahakibatadanyapackedsehinggatransfermassadariudarakeairakansemakin sedikit dan tidak merata sehingga perbedaan tekanan semakin besar. 3.3. Absorpsi CO2 ke dalam Air pada Packed Column Menggunakan Analisis Gas Data Percobaan F1 = 5 lt/menit = 0,092 lt/sekon F2 = 50 lt/menit = 0,833 lt/sekon F3 = 9 lt/menit = 0,15 lt/sekon Sample pointL1 V1 (ml)0,2 ml V2 (ml)2 ml Ket: F1 = Laju alir air masuk packed column F2 = Laju alir udara masuk packed column F3 = Laju alir CO2 masuk packed columnV1=VolumeCO2 danudarapadapadaanalisissamplekeluarangassisaabsorpsi(diukurdalam piston) V2= Volume CO2 yang terlarut dalam NaOH pada analisissample keluaran gas sisa absorpsi (diukur di dalam tabung liquid overspill). Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 16 Absorpsi Pengolahan Data a.Kandungan CO2 pada sample gas DenganmenggunakanperalatanHempl,didapatkanfraksivolumeCO2yaituV2/V1.Pada perhitunganini,gasdiasumsikanbersifatidealsehinggauntukgasidealsehinggadapatdianggap fraksi volume CO2 tersebut sama dengan fraksi molnya (fraksi volume CO2 = fraksi mol CO2). Pada percobaan ini jugadilakukanpengecekanterlebih dahulu padasampleyangmasukkedakamkolom absorpsi agar mempunyai nilai fraksi CO2 yang sama seperti yang diindikasikan oleh flowmeter pada aliran masuk. 153 , 015 , 0 833 . 015 , 03 23112=+=+= =||.|

\|sekonltsekonltsekonltF FFYVV 1 , 022 , 0120= =||.|

\|=mlmlVVYKet: Y1 : fraksi mol gas CO2 pada aliran gas masuk (inlet) Y0 : fraksi mol gas CO2 pada aliran gas keluar (outlet) DalammenentukankandunganCO2padasampelgasdipergunakanneracamassapada packed column absorber sebagai berikut : akumulasi ) ( ) (outlet outlet inlet inlet+ = Y F Y F terserap CO outlet CO outlet inlet CO inlet2 2 2) ( ) ( F Y F Y F + = BiladiumpamakanFadalamsatuanliter/sekonadalahCO2yangterserapdaripuncakkolomhingga dasar kolom, kemudian persamaannya menjadi: ( ) ( ) ( )a aF Y F F F Y F Fterserap CO outlet CO inlet CO2 2 20 3 2 1 3 2= + + sehingga, sekonltYF F Y YFa058 , 0) 1 , 0 1 () 15 , 0 833 , 0 )( 1 , 0 153 , 0 () 1 () )( (03 2 0 1=+ =+ =Hasil yang didapatkan dengan satuan liter/sekon selanjutnya dikonversikan menjadi g.mol/sekon (Ga), dengan persamaan dibawah: 273273760 42 . 220+=C TxmmHgmmHg PxFGcolumncolumn aa sementara itu, Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 17 Absorpsi 6 , 13760PPcolumn+ = dari data yang diperoleh P = 37 mmH2O, maka: mmHg Pcolumn72 , 7626 , 1337760 = + = T column = 210C Sehingga didapat: sekonmol gxmmHgx Ga.00241 , 0273 2127376072 . 76242 . 22058 , 0=+=b.Koefisien Transfer Massa Gas DimanaGamerupakanjumlahCO2terabsorbsididalamair.Untukmenghitungbesarnya koefisien transfer massa gas ini, dapat menggunakan persamaan di bawah ini: ( )0 101lnP PPPAH aGaKog ||.|

\|= Ket: Kog = Koefisien transfer massa gas (g.mol/atm.m2.sekon) AH = Volume kolom absorber 3 20062 , 0 4 , 1 ) 075 , 0 (4m AH = = t P1 = Fraksi mol inlet x tekanan total = Y1 x P column = 0,153 x 762,72 mmHg = 116,696 mmHg P0= Fraksi mol outlet x tekanan total = Y0 x P column = 0,1 x 762,72 mmHg = 76,272mmHg a= Luas spesifik (440 m2/m3) sehingga didapat: ( )sekon m atmmol gKog. ..10 294 , 9272 , 76 696 , 116272 , 76696 , 116ln0062 , 0 44000241 , 025 =|.|

\|=Asumsi yang dipakai pada perhitungan ini adalah bahwa aliran volume tidak dipengaruhi oleh penurunan tekanan sepanjang kolom. ANALISIS Analisis Percobaan dan Hasil Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 18 Absorpsi TujuandilakukannyapercobaaniniadalahuntukmengetahuiberapagasCO2yangdapat terabsorbsi oleh air dan menghitung besarnya koefisien transfer gas. Asumsi yang digunakan pada percobaan ini adalah gas CO2 dan udara merupakan gas ideal. Padapercobaanini,gasCO2yangdialirkantidakterbsorbsiseluruhnya,sehinggagasyang tidakterabsorsiakankeluarpadaCO2outlet.Gasyangtidakterabsorbsitersebutkemudian dialirkan menuju peralatan analisis gas melalui S3. Gas yang tidak tersisa akan didorong oleh pistonpadajumlahtertentu,sedangkangassisayangberadadisekitarabsorbtionglobe denganpistondibuangagarsemuagasyangberadadalamsystemkeluarsemuadansystem dalamkeadaanvakum.Halinidimaksudkanagartidakadagasyangtercampurdengangas yangakandianalisis.Kemudianpistonakanmenariksamplegasdalamjumlahtertentu. SampelinimerupakangasCO2 yangtidakterabsorbair.Akantetapigastersebutbukanlah gas CO2 murni melainkan campuran antara udara dan gas CO2. Selanjutnya, piston didorong untuk memasukkan sample gas ke dalam absorbtion globe yang sebelumnyatelahberisiNaOH1M.NaOHbergunauntukmengabsorbsiCO2Datayang diambilselanjutnyaadalahV2yangmerupakanvolumeCO2yangtelahterabsorbsioleh larutanNaOHyangditunjukkanolehskala,yangdalamperhitungandigunakansebagai jumlahCO2padaalirankeluarKemudianpistonditarikkembali,dengantujuanuntuk menghilangkanudarayangtidakterabsorbsiolehNaOHkeatmosfir,karenaNaOHhanya akan mengabsorbsi CO2. Daridatayangdidapat,volumeCO2yangtidakterabsorbsisebesar2ml,tetapiCO2yang terabsobsiolehNaOHhanyasebesar0,2ml.Halinimenunjukkanbahwagasyangterdapat pada V2 bukanlah gas CO2 murni karena adanya udara. Analisis Kesalahan Kesalahanyang terjadi pada percobaan ini adalah kesalahn paralaks dalam pembacaan skala pada V1 dan V2. Selain itu, pada pembuatan larutan NaOH 1M juga terjadi kesalahan dalam pembacaanskalajumlahairyangdibutuhkan.HalinimengakibatkanlarutanNaOHtidka tepat 1M. 3.4Absorbsi CO2 ke dalam Air pada Packed Bed Menggunakan Analisis Larutan Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 19 Absorpsi Data Percobaan Volume sampel : 50 ml F1 (air) : 5,5 liter/menit =0,092 liter/detik F2 (udara): 50 liter/menit= 0,833 liter/detik F3 (CO2): 9 liter/menit= 0,15 liter/detik Konsentrasi NaOH: 1 M waktu (menit)VB dari S4 (ml)VB dari S5 (ml) 5123,9 106,32,4 151,51,8 201,54,5 Ket:VB = volume penitrasi (NaOH) yang digunakan dalam titrasi S4 = saluran output yang terletak di bagian bawah kolom absorbsi S5 = saluran input yang terletak di tangki Pengolahan Data CO2 bebas, Cdi (mol/liter)= (VB dari S5 1 M ) / volume sampel (50mL) Cdo (mol/liter)= (VB dari S4 1 M) / volume sampel (50mL) Laju inlet (mol/detik)= Cdi F3 Laju outlet (mol/detik)= Cdo F3 VT= 30 mL Tabel hasil perhitungan: Waktu (menit) Vb (S4) CdoLaju Outlet Vb (S5) CdiLaju Inlet Laju Absorbsi 5120.240.0363.90.0780.0117-0.02430000 106.30.1260.01892.40.0480.0072-0.01170000 151.50.030.00451.80.0360.00540.00090000 201.50.030.00454.50.090.01350.00900000 Laju absorpsi CO2 rata-rata 0,0012 mol/detik ANALISIS Analisis Percobaan Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk mengetahui laju absorbsi CO2 ke dalam air denganmenggunakananalisislarutan.Larutanyangdipakaipadapercobaaniniadalahair yangdikontakkandengangasCO2padakolomabsorpsisehinggagasCO2terabsorsike dalamair.Padakolomabsorberterdapatsuatupotonganselangyangdipotongkecil-kecil. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 20 Absorpsi Tujuannyaadalahuntukmencegahairyangmasukdariataskolomabsorberlangsungturun dengan cepat. Apabila hal ini terjadi, kontak antara gas dengan air akan sangat kecil. Dengan adanyapotonganselangtersebut,lajuairpadakolomabsorsiakanterhambatsehinggaair akanberadapadakolomabsorpsiyangcukuplama,kontakantaragasCO2denganairakan lebih lama sehingga proses absorsi akan berlangsung efektif. Analisis dilakukan dengan menitrasi sampel larutan sebelum dan sesudah gas CO2 terabsorsi atausebelumdansesudahlarutanmasukkolomabsorbsi.Olehkarenaitu,diambil100ml sampel larutan dari valve S4 dan S5. Valve S5 merupakan valve untuk mendapatkan sampel yangberasaldaritangki,sedangkanvalveS4merupakanvalveuntukmendapatkansampel airyang baru keluar dari kolom absorber.Berikut ini adalah reaksiyang terjadi pada kolom absorber: CO2(g) + H2O(l) H2CO3(l) Berdasarkanpadapersamaanrekasitersebut,makalarutanyangterbentuksetelahgas terabsorpsimengakibatkanlarutanbersifatasam.Olehkarenaitu,diakukananalisislarutan dengan menitrasi sampel menggunakan larutan basa kuat NaOH 1M. Proses titrasi dilakukan untukmenganalistingkatkeasamanlarutan.Daridatatingkatkeasamannantinyaakan didapatkanlajuCO2yangterabsorpsi.Berikutiniadalahrekasiyangterjadiselamaproses titrasi berlangsung. H2CO3(l) + NaOH(l) Na2CO3(l) + H2O(l) Padaprosestitrasi,sampelsebelumnyaditetesidenganlarutanPPsebagaiindikatorbahwa larutanyang ditritasi sudah dalam keadaan netral. Setelah ditetesi PP sampel berubah warna daribeningdanjernihmenjadimerahmuda(pink).Selanjutnyasetelahkeadaansampel netral,warnalarutanakanberubahmejadibeningkembali.Padakeadaanyangnetralini, jumlah NaOH yang diperlukan untuk titrasi dicatat sebagai data percobaan. Analisis Hasil Daridatayangdidapatkanternyatajumlahbasayangdiperlukanmenitrasilarutanpada masukanadayanglebihbesardanlebihkecil.Berdasarkandatayangdidapat,jumlahCO2 bebasyangterkandungdidalamsampel(Cd)dapatdiketahui.Cddihitungdengan menggunakan rumus dasar untuk titrasi, yaitu: 2 2 1 1M V M V = Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 21 Absorpsi Subskrip 1 menunjukkan titran (NaOH) dan subskrip 2 menunjukkan sampel, sehingga: ( )21 12VM VCd M= LajualirCO2inletdanoutletmerupakanhasilkaliCdpadamasing-masingtempatdengan laju alir CO2 keseluruhan (F3). Dari hasil pengolahan data, laju absorpsi yang didapat tiap 5 menit cenderung semakin besar dengan lajuabsorpsi rata-rata 0,012 mol/detik. Pada keadaanyang seharusnya, untuk sistem tertutup akan didapatkan data kandungan CO2 inlet dan outlet yang semakin besar karena gas tersebutterakumulasi.SetelahgasCO2terakumulasi,lama-kelamaanakantercapaikondisi kesetimbangan.Padakondisiiniakandidapatbahwaairyangberasaldaritangkidan keluaranabsorberakanmemilikikandunganCO2yangsama.Halinidisebabkanairyang terdapatpadatangkimerupakanairyangkeluardarikolomabsorpsi.Olehkarenaitu, semakinmendekatikondisikesetimbanganperbedaananataoutletdaninletsemakinkecil. Perbedaan konsentrsi antara outlet dan inlet yang semakin kecil ini menunjukkan bahwa laju absorbsimengalamipenurunanmeskipunjumlahCO2yangterakumulasimengalami peningkatan.Namun,setelahmencapaikondisisetimbangnyajumlahCO2yangterkandung akan tetap. Analisis Kesalahan Kesalahan yang terjasi pada percobaan ini disebabkan oleh beberapa hal: Pengambilan sampel dilakukan pada kondisi operasi yang belum tunak. Pengambilan sampel S4 dan S5 tidak dilakukan secara bersamaan. PadapengambilansampelS5(daritangki)belumterjadikemerataanlarutandidalam tangki sehingga larutan yang berada pada tangki belum homogen. Kesalahan paralaks dalam penentuan larutan telah netral saat ditiritasi. Kesalahan paralaks dalam membaca skala kolom titrasi. Kesalahanparalaksdalammembuatlarutanyaknidalammenentukanjumlahairyang dibutuhkan untuk melarutkan NaOH. 3.5. Absorpsi CO2 dalam Larutan NaOH dengan Menggunakan Analisis Larutan CairData Percobaan F1 : laju alir air masuk packed column = 3 liter/menit = 0,05 liter/detik F2 : laju alir udara masuk packed column = 30 liter/menit = 0,5 liter/detik Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 22 Absorpsi F3 : laju alir CO2 masuk packed column = 3 liter/menit = 0,05 liter/detik Konsentrasi NaOH = 0,2 MKonsentrasi HCl = 0,2 M Volum sampel = 50 mL BaCl2 = larutan dengan 5% berat padatan BaCl2 pada 100 mL cairan waktuS5S4 (menit)T1T2T3T1T2T3 0353.834.62416.216.7 523.51319.82425.516.2 1017.518.521.510.831.332.2 1512.233.529.27.532.638 Ket : T1 :volumeHClyangdibutuhkanuntukmenetralisirNaOHdanmengubahkarbonatmenjadi bikarbonat T2 :total volume HClyang ditambahkan hingga mencapai end point kedua atau volume HCl yang digunakan untuk menetralkan basa NaOH dan Na2CO3 (dalam ml) T3 :volume asam yang ditambahkan untuk menetralkan NaOH (dalam ml) Pengolahan Data Saat t = 0 1.Inlet S5

(

) (

)

(

)(

)2.Outlet S4

(

) (

)

(

) (

) Jumlah NaOH yang digunakan untuk mengabsorpsi CO2 :

]

] Jumlah karbonat yang terbentuk dari absorpsi CO2:

(

] ] Dengan menerapkan cara perhitungan yang sama di setiap titik, diperoleh data sebagai berikut: WaktuCinlet (M)Coutlet (M)GA1GA2 Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 23 Absorpsi (menit)CNaOHCNa2CO3CNaOHCNa2CO3gr.mol/mengr.mol/men 00,1384 -0.06160.0668-0.0010.0032820.005555 5 0.0792-0.01360.06480.01860.000660.002952 10 0.086-0.0060.1288-0.0018-0.001960.000385 15 0.11680.00860.152-0.0108-0.00161-0.00178 Grafik hubungan laju absorpsi CO2 pada NaOH terhadap waktu yang terbentuk adalah sebagai berikut: ANALISIS PERCOBAAN 3 PercobaaninimemilikitujuanuntukmenghitunglajuabsorpsiCO2padaNaOH, denganmenggunakananalisislarutanyangmengalirdidalamkolomabsorpsipackedbed. Dalam percobaan ini, larutan yang mengalir pada sistem berupa NaOH. Selanjutnya, diambil duasampellarutandarisistemabsorber,yaitusampelS5berupalarutanyangberadadalam keadaan tunak dan sampel S4 berupa larutan yang telah melalui kolom absorpsi. Denganadanyapengambilanduasampelini,makaseharusnyadapatdibuktikan bahwa akan diperoleh senyawa Na2CO3, sebagai hasil reaksi dari NaOH dan CO2. 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O Tujuanpengambilanduasampeldenganwaktuberkalaadalahuntukmengontrol senyawaNa2CO3padalarutanS5.Denganalasanefisiensi,kolomabsorpsimenggunakan sistemtertutup,dimanalarutanyangmengalirbukanlahberupaNaOHmurni,melainkan telahbercampurdenganNa2CO3 hasilabsorpsi.Maka,dibutuhkansuatupengontrolan pengukuranNa2CO3,yaitudenganmenggunakanparameterwaktuyangberkalauntuk -0.003-0.002-0.00100.0010.0020.0030.0040.0050.0060 2 4 6 8 10 12 14 16Laju Absorpsi Waktu Laju Absorpsi CO2 pada NaOH vs Waktu Ga1Ga2Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 24 Absorpsi melakukanpengukuran.Padawaktuyangditentukan,sampeldiambilduakalisebanyak50 ml. 50 ml pertama digunakan untuk menentukanjumlah Na2CO3yang terbentuk, sedangkan 50mllaindigunakanuntukmenentukanjumlahNaOHyangtersisa.Dalamtitrasiini, digunakanHCluntukmenitrasiNaOHkarenaNaOHbersifatbasa,makadibutuhkanasam kuat seperti HCl untuk membuat pH menjadi normal. Titrasi Tahap Pertama Titrasi pertama dilakukan dengan menambahkan indikator phenolphthalein (PP) yang bekerjapadatrayekbasa.Tujuanpenambahaniniadalahuntukmembantupraktikan menemukantitikyangtepatuntukmenghentikantitrasi,karenalarutanyangditambahkan indikator PP akan mengalami perubahan warna, selanjutnya saat berada pada kesetimbangan, warna larutan akan berubah pada umumnya menjadi bening. Penambahan indikator PP akan menyebabkanlarutanmenjadipink.VolumHClyangdibutuhkan(T1)adalahjumlahHCl yang dibutuhkan untuk menetralkan NaOH. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut. NaOH + HCl NaCl + H2O Saatlarutantelahmenjadibening,ditambahkanindikatormetalorange(MO)ke dalam larutan. Indikator MO bekerja pada trayek asam. Larutan yang telah ditambahkan MO berwarnaorange,selanjutnyasaatmencapaikesetimbanganakibattitrasiakanmengalami perubahanwarnamenjadipinkkeunguan.Persamaanreaksiyangterbentukadalahsebagai berikut. Na2CO3 + HCl NaCl + H2CO3 VolumHClyangdibutuhkanadalahT2.Maka,T2-T1 adalahvolumHClyang digunakan untuk mengubah NaHCO3 menjadi H2CO3. Titrasi Tahap Kedua Titrasi tahap kedua dilakukan setelah sampel ditambahkan BaCl2.Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl Titrasi dilakukan dengan menggunakan HCl, sesuai dengan persamaan reaksi berikut. NaOH + HCl NaCl + H2O Dari titrasi ini, diperoleh volum HCl (T3) untuk menunjukkan konsentrasi NaOH sisa yangtidakbereaksimembentukNa2CO3.SeharusnyajumlahNaOHyangdigunakansama dengankonsentrasiNa2CO3yangterbentuk.Namun,grafikpadahasilpengolahandata menunjukkanterdapatnyasegenappenyimpangan.Perbedaanyangterjadidapatdisebabkan karenakesalahandalampercobaanantaralainpenentuantitikakhirtitrasiyangkurang akurat.Perubahanmenjadisuatutingkatwarnayangtepatsangatbersifatsubjektif, Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 25 Absorpsi tergantungpenilaianpraktikanyangmelakukantitrasi.Maka,halinimempengaruhihasil berupavolumHClyangdigunakanuntukmelakukantitrasi.Selainitu,indikatorPPyang digunakankurangmampumenunjukkansignifikansiperubahanwarnayangseharusnya dijadikan penanda utama dalam memulai dan menghentikan proses titrasi. KESIMPULAN 1.Absorpsi CO2 pada NaOH dapat dianalisis dengan menggunakan prinsip titrasi larutan. 2.Besarnya jumlah NaOH yang tersisa pada larutan menunjukkan kemampuan absorbsi CO2 yang kecil. 3.KecilnyajumlahNa2CO3yangterbentukpadalarutanmenunjukkankemampuan absorbsi CO2 yang kecil. BAB IV ANALISIS IV.1. Analisis Percobaan BAB V KESIMPULAN 1.Makin tinggi laju udara makin tinggi juga perbedaan tekanan dalam kolom absorbsi. 2.Jumlahkarbondioksidayangterabsorbsidapatdihitungsecaramatematisdengan mengurangkan CO2 inlet dengan CO2 outlet. 3.CO2adalahgasyangbersifatasamsehinggalajuabsorbsiCO2olehairdapatdilihat dengan banyaknya NaOH yang digunakan untuk menitrasi sampel. 4.Pada kolom kering, penurunan tekanan (P) sebanding dengan peningkatan laju alir udara. 5.Pada kolom basah (air dan udara dialirkan secara counter-current), penurunan tekanan (P) sebanding dengan peningkatan laju alir udara. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 26 Absorpsi 6.Absorbsiadalahsuatuperistiwaperpindahanmassayangmelibatkanpelarutan suatu bahan dari fasa gas ke fasa cair.7.Absorpsidapatpuladitingkatkandengancaramemperluaspermukaankontak, padapercobaaninidigunakanpackinguntukmemperbesarluaspermukaan kontak.Dapatjugadenganmeningkatkanlajualirdarifluidabaikgasmaupun cairan yang melewati kolom absorbsi. 8.Tujuan dari operasi absorpsi adalah memisahkan gas tertentu dari campuran gas-gas dengan menggunakan pelarut. 9.Feed bagian bawah kolom absorpsi adalah gas sedangkan feed bagian atas adalah umpan fasa cair. 10. Semakintinggilajuudaramakaperbedaantekananyangterjadipadakolom absorpsi akan semakin besar. 11. Jumlahkarbondioksidayangterabsorbsisecaramatematismerupakanselisih antara CO2 inlet dengan CO2 yang keluar menara absorpsi DAFTAR PUSTAKA Gozan, Misri, Absorpsi, Leaching dan Ekstraksi pada Industri Kimia. UI Press : Jakarta. 2006 Treyball, Robert. Mass Transfer Operation. McGraw-Hill : Malaysia. 1981 DepartemenTeknikGasdanPetrokimia.1995.PetunjukPraktikumProsesdanOperasiTeknikII. Depok: Universitas Indonesia. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 27 Absorpsi Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 28 Absorpsi LAMPIRAN Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 29 Absorpsi Gambar 1. Gambar 2. Praktikum Proses Operasi Teknik 22010 30 Absorpsi Gambar 3.Gambar 4.