Ir.H.Muhammad Yerizam, M.TPertemuan: 6

Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya

Perpindahan Massa Difusional

Minggu ke : 6

LAMA PERKULIAHAN = 16 MINGGU

Minggu ke 1 : Pengantar perpindahan Massa Minggu ke 2-3 : Difusi

Minggu ke 4 : Perpindahan Massa Antar Fasa

Minggu ke 5 : Koefisien Perpindahan Massa

Minggu ke 6-7 : Absorbsi

Minggu ke 8 : UTS

Minggu ke 9-12 : Ekstraksi Cair-cair

Minggu ke 13-15 : Ekstraksi Padat-Cair (Leaching)

Minggu ke 16 : SEMESTER

1. Pengertian Absorpsi2. Fungsi Absorpsi Pada Industri3. Kolom Absorpsi4. Gambar Kolom Absorpsi5. Struktur Dalam Absorber6. Gambar Kolom Absorber7. Prinsip Kerja Kolom Absorpsi8. Perpindahan Massa Pada Aliran Arus

Searah9. Perpindahan Massa Pada Aliran Arus

Berlawanan arah

1. Pengertian

adalah peristiwa perpindahan massa dengan cara penyerapan suatu komponen dalam suatu campuran gas atau cairan oleh suatu larutan penyerap.

ABSORBSI

ABSORBAT

ABSORBENT

ABSORBERadalah Suatu Peralatan/kolom yang digunakan untuk proses penyerapan (Absorbsi).

adalah larutan yang digunakan untuk menyerap Absorbat (solute).

adalah Zat atau komponen yang terlarut di dalam campuran gas.

Fungsi Absorpsi Pada Industri

• Meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya

• Contoh :

Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi.

Kolom Absorpsi

• Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut.

• Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Gambar Kolom Absorpsi

Struktur Dalam Absorber

• Bagian atas:Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.

• Bagian tengah:Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi

• Bagian bawah:Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Gambar Kolom Absorber

Keterangan :• (a) input gas• (b) gas keluaran• (c) pelarut• (d) hasil absorbsi• (e) disperser• (f) packed column

Packed Tower

• Packed towers hampir selalu memiliki tekanan yang rendah dibandingkan tower yang lain.

• Packing terdiri dari keping-keping yang jumlahnya banyak untuk meningkatkan kapasitas absorbsinya.

• Aliran gasnya sekitar 500 ft3/min (14.2 m3/min) digunakan 1 in (2.5 cm) packing, untuk aliran gasnya atau 2000 ft3/min (56.6 m3/min) or more, use 2 in (5 cm) packing

Perbandingan Bahan Pembuat Packed Tower

• Bahan plastik :

– Harganya murah

– Daya tahannya lemah

• Bahan keramik

– Harganya mahal

– Daya tahannya lebih lama

Prinsip Kerja Kolom Absorpsi

• Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorbsi gas, destilasi, pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

• Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan ke bawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Gambar Prinsip Kerja Kolom Absorbsi

Keterangan:• (a) gas keluaran• (b) gas input• (c) pelarut• (d) gas output

Gambar Proses Kolom Absorbsi

Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber

• Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut yang digunakan

• Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut), Volalitas pelarut, dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas, toxisitas, juga termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan.

• Ketika volalitas pelarut sangat rendah ,contohnya pelarut tidak muncul pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni dengan memanaskannya .

• Berikut akan dijelaskan beberapa contoh dari proses diatas:

Contoh Pertama

• Cairan absorbent yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom pengolahan dari bagian atasnya dan akan dicampur /dikontakan dengan stripping vapor. Gas ini bisa uap atau gas mulia, dengan kondisi termodinamika yang telah disesuaikan.dengan pelarut yang terpolusi. Absorber yang bersih lalu digunakan kembali di absorbsi kolom.

Contoh Kedua

• Absorbent yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping column. The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri. Bagian yang telah didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absorbent.

Contoh Ketiga

• Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang. Absorbent yang terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya, pelarut dikumpulkan dan dikirim kembali ke absorber.

Aplikasi Kolom Absorbsi

• Teknologi Refrigerasi

• Teknologi proses pembuatan formalin

• Proses pembuatan asam nitrat

Teknologi Refrigerasi

Refrigerasi absorpsi merupakan siklus yang digerakkan oleh energi termal. Berbeda dengan sistem refrigerasi konvensional, energi mekanik yang diperlukan oleh refrigerasi absorpsi sangat kecil. Diagram refrigerasi absorbsi efek tunggal dapat dilihat pada Gambar 1 berikut ini:

Gambar 1 Diagram siklus refrigerasi absorpsi efek tunggal

Teknologi Proses Pembuatan Formalin

Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 182 0C didinginkan pada kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

Proses Pembuatan Asam Nitrat

Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO2 dan reaksi absorpsi NO2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.

2. Perpindahan Massa Pada Aliran Arus Searah

Packing

Gas Cairan

G1

GsY1

y1

G2

GsY2

y2

L1

LsX1

x1

L2

LsX2

x2

Keterangan :

G = Fase GasL = Fase Cairx,y = mol fraksi zat terlarut dalam fase cair dan gs1,2 = notasi indikator

1

11 x1

xX

1

11 y1

yY

2

22 x1

xX

2

22 y1

yY

:

:

2. Perpindahan Massa Pada Aliran Arus Searah

Packing

Gas Cairan

G1

GsY1

y1

G2

GsY2

y2

L1

LsX1

x1

L2

LsX2

x2

Neraca massa Komponen :

22221111 xLyGxLyG

atau

2s2s1s1s XLYGXLYG

)X(XL)Y(YG 12s21s

12

21

S

S

XXYY

GL

Garis OperasiSlope =-Ls/Gs

ArahKoefisien

12

12

S

S

XXYY

GL

X1