ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj...

22
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Peristiwa penyerapan fluida (gas dan likuid) dengan menggunakan suatu penyerap berupa likuid yang berlangsung di dalam suatu kolom disebut absorpsi. Di dalam kolom absorber gas yang akan diserap dialirkan ke bagian bottom kolom sedangkan pelarut dialirkan ke bagian top kolom. Peristiwa ini disebabkan karena gas lebih ringan dan mudah menyebar daripada likuid. Sehingga kontak antara likuid dan gas akan berlangsung dengan baik dan mempengaruhi banyaknya gas yang diserap oleh pelarut. Proses absorpsi dapat dibedakan menjadi 2 bagian, antara lain: 1) Proses absorpsi secara fisika yang terdiri dari absorpsi dan deskripsi. 2) Proses absorpsi secara kimia yang biasanya disertai oleh reaksi kimia. Pada absorpsi fisika terjadi karena adanya gaya Van der Waals pada permukaan absorben. Panas absorpsi fisika rendah dan lapisan molekul pada permukaan absorben biasanya lebih dari satu molekul. Sedangkan pada absorpsi kimia terjadi reaksi antara absorbat dan

description

ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgv

Transcript of ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj...

Page 1: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Peristiwa penyerapan fluida (gas dan likuid) dengan menggunakan suatu

penyerap berupa likuid yang berlangsung di dalam suatu kolom disebut absorpsi.

Di dalam kolom absorber gas yang akan diserap dialirkan ke bagian bottom

kolom sedangkan pelarut dialirkan ke bagian top kolom.

Peristiwa ini disebabkan karena gas lebih ringan dan mudah menyebar

daripada likuid. Sehingga kontak antara likuid dan gas akan berlangsung dengan

baik dan mempengaruhi banyaknya gas yang diserap oleh pelarut. Proses absorpsi

dapat dibedakan menjadi 2 bagian, antara lain:

1) Proses absorpsi secara fisika yang terdiri dari absorpsi dan deskripsi.

2) Proses absorpsi secara kimia yang biasanya disertai oleh reaksi kimia.

Pada absorpsi fisika terjadi karena adanya gaya Van der Waals pada

permukaan absorben. Panas absorpsi fisika rendah dan lapisan molekul pada

permukaan absorben biasanya lebih dari satu molekul. Sedangkan pada absorpsi

kimia terjadi reaksi antara absorbat dan absorben. Panas absorbs kimia tinggi dan

Lapisan molekul pada permukaan absorben hanya satu lapis.

1.2. Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1) Mengetahui prinsip dan cara kerja Weted Wall Absorpsion Column.

2) Mengetahui aplikasi Wetted Wall Absorpsion Column.

3) Mengetahui cara menghitung koefisien perpindahan massa dalam likuid (kL)

1.3. Permasalahan

Masalah yang akan dibahas dalam percobaan ini adalah:

1) Bagaimanakah pengaruh laju aliran air pada Watted Wall Adsorbtion Column

terhadap Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re) dan

Sherwood Number (Sh).

Page 2: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

2

2) Bagaimanakah pengaruh laju aliran udara pada Watted Wall Adsorbtion

Column terhadap Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re)

dan Sherwood Number (Sh).

1.4. Hipotesa

1) Semakin besar laju aliran air pada Watted Wall Adsorbtion Column maka

semakin besar pula Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re)

dan Sherwood Number (Sh).

2) Semakin besar laju aliran udara pada Watted Wall Adsorbtion Column maka

semakin besar pula Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re)

dan Sherwood Number (Sh).

I.5. Manfaat

Manfaat dari percobaan ini adalah dapat mengetahui dan membandingkan

pemakaian laju aliran udara dan air yang berbeda pada watted Wall Adsorbtion

Column serta besarnya Koefisien Perpindahan Massa (KL),, Reynold Number

(Re), dan Sherwood Number (Sh).

Page 3: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Absorpsi gas merupakan suatu proses di mana campuran gas dikontakkan

dengan likuid yang bertujuan untuk memisahkan satu atau lebih komponen dari

gas. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari fase gas ke likuid.

Kecepatan larut gas dalam absorben tergantung pada kesetimbangan yang ada,

karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan sistem gas-likuid. Laju absorpsi

dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda, yaitu:

1) Menggunakan koefisien individual

2) Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair.

3) Menggunakan koefisien volumetrik.

4) Menggunakan koefisien persatuan luas.

2.1. Type-Type Absorber

Absorber digolongkan menjadi beberapa bagian berdasarkan klasifikasi

dan pemakaian pada operasinya. Pemakaiannya harus disesuaikan dengan kondisi

yang diinginkan. Absorber diklasifikasi ke dalam 4 type utama yang metodenya

digunakan untuk menghasilkan kontak interphase.

2.1.1. Spray Tower

Spray tower terdiri dari chamber-chamber besar di mana phase gas

mengalir dan masuk serta kontak dengan likuid terjadi di dalam spray nozzles.

Aliran phase di dalam spray tower di mulai dari likuid masuk ke dalam spray dan

jatuh karena gaya gravitasi, serta kontak secara countercurrent dengan aliran gas

yang masuk. Untuk ketinggian yang rendah, efisiensi ruang spray kira-kira

mendekati packed powder, tetapi untuk ketinggian yang melebihi 4 ft efisiensi

spray turun dengan cepat. Kemungkinan terjadinya interphase aktif yang sangat

besar pada saat terjadinya sedikit penurunan, ternyata pada prakteknya ditemukan

ketidakmungkinan untuk mencegah terjadinya hubungan ini.

Spray nozzles didesain untuk aliran likuid yang mempunyai bilangan

presure drop yang besar maupun kecil, untuk aliran likuid yang mempunyai flow

rate kecil, maka cross area kontaknya harus besar. Laju aliran yang mempunyai

Page 4: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

4

drop fals menentukan waktu kontak dan sirkulasinya disertai dengan influensasi

perpindahan massa antara dua phase dan harus kontak secara kontinu. Hambatan

pada transfer yaitu pada phase gas dikurangi dengan gerakan swirling dari falling

likuid droplets. Spray tower digunakan untuk perpindahan massa larutan gas yang

tinggi dengan dikontrol laju perpindahan masa secara normal pada phase gas.

2.1.2. Bubble Tower

Pada Bubble tower, gas terdispersi menjadi phase likuid di dalam fine

bubble. Small gas bubble merupakan bagian untuk menentukan luas area. Kontak

perpindahan massa terjadi di dalam bubble formation dan buble rise up melalui

likuid. Arah aliran countercurrent di mana gas terdispersi di bottom tower.

Gerakan bubble mengurangi hambatan likuid-phase. Penggunaan bubble tower

dengan sistem di mana pengontrol laju dari perpindahan masa pada phase likuid

yang absorpsinya adalah relatif phase gas. Mekanisme dasar perpindahan massa

terjadi di dalam bubble tower dan demikian juga dengan aliran counter di dalam

tank bubble batch di mana gas itu terdispersi di dalam botom tank.

2.1.3. Packed Tower

Packed tower merupakan type absorber yang digunakan untuk

memperbesar luas permukaan kontak antara gas dan liquid. Keuntungan dari

penggunaan packed tower, antara lain:

1) Presure drop aliran gas rendah.

2) Lebih ekonomis di dalam operasi cairan korosif karena ditahan untuk packing

keramik.

3) Biaya kolom dapat lebih murah dari plate column pada ukuran diameter yang

sama.

4) Cairan hold up kecil.

2.1.4. Plate Column

Plate column merupakan type absorber yang digunakan lebih luas

dibandingkan dengan packed column terutama untuk destilasi. Keuntungan dari

penggunaan plate column, antara lain:

1) Menyiapkan kontak lebih positif antara dua phase likuid.

2) Dapat menghandle cairan lebih besar tanpa terjadi floading.

Page 5: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

5

3) Lebih mudah dibersihkan.

2.1.5. Wetted Wall Column

Wetted wall column digunakan pada laboratorium

Dalam laboratorium, wetted wall telah digunakan oleh sejumlah pekerja

dan mereka telah membuktikan pentingnya menentukan berbagai faktor, dan

mengadakan basis dari hubungan yang telah dikembangkan untuk packed tower.

2.2 Kriteria Pemilihan Solvent

Apabila tujuan terpenting dalam absorpsi tersebut adalah untuk

menghasilkan larutan yang spesifik, misalnya dalam pembuatan asam klorida,

solven dispesifikasikan sebagai produk alamiah. Tetapi apabila tujuan terpenting

dari proses absorpsi tersebut adalah untuk mengembalikan beberapa unsur pokok

dari gas, beberapa pilihan sangatlah memungkinkan. Air, tentunya dapat

digunakan sebagai solven termurah dan terbanyak. Tetapi, ada juga karakteristik-

karakteristik yang harus diperhatikan antara lain :

1. Gas solubility (kelarutan gas) , Kelarutan gas haruslah tinggi, karena selain

dapat meningkatkan laju absorpsi juga dapat menurunkan kuantitas solven

yang dibutuhkan.

2. Volatility Solven, haruslah mempunyai tekanan uap yang rendah, sehingga

jika telah keluar dari proses absorpsinya solven tersebut masih merupakan

saturated solven. Semakin kecil volatility, maka make up solven akan

semakin kecil.

3. Corrosiveness (tidak korosif), Konstruksi material yang digunakan untuk

peralatan tidak terlalu mahal.

4. Cost (harga), Harga dari solven tersebut murah dan selalu tersedia di pasaran.

5. Viskosity, Penggunaan solven dengan viskositas rendah lebih menguntungkan

karena :

a) Mempercepat laju absorpsi

b) Memperbaiki flooding pada kolom absorpsi

c) Pressure dropnya rendah

d) Transfer panas berlangsung dengan baik

Page 6: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

6

6. Miscellaneous Solven haruslah tidak beracun, tidak mudah terbakar,

mengandung bahan kimia yang stabil, dan mempunyai freezing point yang

rendah. Type kolom absorber digolongkan ke dalam beberapa bagian yang

masing-masing memiliki klasifikasi dan pemakaian yang berbeda pada

operasinya. Dimana pemakaian harus disesuaikan dengan kondisi yang

diinginkan.

2.3 Perpindahan Massa di dalam Weted-Wall Columns

Data yang paling baik mass-transfer antara luas permukaan pipa dan

aliran fluida sebaiknya digunakan wetted wall column, alasan prinsip penggunaan

column ini adalah pengamatan perpindahan massa yaitu kontak luas permukaan

antara dua phase yang hasilnya bisa akurat. Persamaan dasar panda wetted wall

column ada 2, yaitu :

1.3.1 Koefisien perpindahan massa untuk aliran gas

Koefisien perpindahan massa untuk aliran gas dapat ditunjukkan oleh

persamaan :

KC . D . ρB . I M

DAB . ρ=0 ,23 . R

e0 , 83 . Sc0 , 44

.................... (1)

Dimana :

B = densitas likuid B

Re = Reynold Number

DAB = massa difusivitas komponen A yang menjadi likuid

Sc = bilangan number Schmidt.

1.3.2 Koefisien perpindahan massa untuk lapisan film (persamaan Vivian dan

Peaceman)

Koefisien perpindahan massa untuk lapisan film ditunjukkan oleh

persamaan Vivian dan Peaceman :

K I . Z

DAB

= 0 , 433 . Sc0,5 .( 2 gz 3

μ2)

1 6. Re0,4

.................... (2)

Dimana :

z = panjang kotak

g = gravitasi

Page 7: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

7

Re = Reynold Number

DAB = massa difusivitas komponen A yang menjadi likuid

μ = viskositas likuid B

Sc = bilangan number Schmidt.

4r/μ dimana r adalah massa flowrate likuid per unit wetted parameter. Koefisien

film likuid terletak antara 10 – 20 % lebih rendah daripada persamaan teoritis

untuk absorpsi di dalam aliran laminar film.

2.4 Aliran di dalam Pipa

Korelasi untuk perpindahan massa pada dinding dalam haruslah

mempunyai bentuk yang sama dengan korelasi untuk perpindahan kalor, karena

persamaan dasar untuk difusi dan konduksi itu serupa. Persamaan ini merupakan

persamaan yang paling sederhana yang cukup cocok dengan data publikasi dalam

jangkauan angka reynolds dan angka Schmidt yang cukup luas. Bentuk alternatif

dari bentuk korelasi itu didapat dengan membagi persamaan diatas dengan NR e x

NSc sehingga menghasilkan faktor jM yang sebagaimana ditunjukkan oleh Chilton

dan Colbum sama dengan jH dan juga f/2. Suku (µ/µw) 0,14 biasa 1,0 untuk

perpindahan massa karena itu ditinggalkan. Analogi untuk persamaan ini berlaku

umum untuk perpindahan kalor dan perpindahan massa dengan pelarutan yang

sama.

Perluasan analogi ini sehingga menutupi rugi gesek yang dilakukan untuk

pipa saja karena semua rugi disini berasal dari gesek kulit saja. Analogi ini tidak

berlaku untuk rugi gesek dimana tidak terdapat seret bentuk dari pemisahan aliran,

sebagaimana terdapat pada aliran seputar benda. Korelasi yang telah disajikan

untuk berbagai kisaran angka Schmidt. Data untuk penguapan beberapa macam

zat cair didalam menara didnding basah dikorelasi dengan eksponen yang agak

lebih tinggi baik untuk angka Reynold maupun untuk angka Schmidt. Angka

Schmidt berkisar antara 0,60 dan 0,25 dan dalam jangkau yang sempit. Perbedaan

antara eksponen itu mungkin mempunyai makna fundamental, karena perpindahan

ke permukaan zat cair, yang mungkin mempunyai riak dan kegombang mesti

berbeda dari permukaan perpindahan padat yang licin. Korelasi untuk

perpindahan massa dan angka schmidt yang tinggi (antara 430 – 100.000) didapat

Page 8: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

8

dengan mengukur laju kelarutan didalam tabung asam benzoat didalam air dan zat

cair viscous. Perbedaan antara eksponen angka Schmidt dan nilai 1/3 yang biasa

mungkin tidak banyak, tapi eksponen angka Reynold jelas lebih besar dari 0,80.

2.5 Teori-Teori Pada Absorber

2.5.1 Teori Film

Teori film bersifat elementer, semua aliran di dalam aliran fluida turbulen

terkonsentrasi dalam suatu stagnant film. Berikutnya terhadap dinding atau batas

stasioner fluida, menurut model ini semua driving forerce atau garad konsentrasi

untuk mengurangi stagnant film serta konsentrasi di dalam bulk fluida adalah

konstan, hal ini dikarenakan oleh adanya turbulen yang tingi. Turbulen yang tingi

mengurangi stagnant fluida.

Tebal dari film hayalan yang digunakan untuk masa pada kecepatan aliran

yang sebanding adalah tidak sama kecuali pada kondisi batas. Dari Reynold

analogi, koefisien dari transfer massa banyak digunakan, akan tetapi lebih sedikit

dibandingkan dengan koefisien transfer atau juga apabila dibandingkan dengan

koefisien permukan. Dalam teori film ketebalan film efektif ditentukan oleh

bagaimana kondisi laminer dan turbulen. Gradien konsentrasi merupakan

karakteristik steady state.

Persyaratan kontak antara liquid dan gas merupakan persyaratan yang

paling sulit dicapai, terutama pada tower yang besar. Secara ideal, terdistribusi

dari top packing, mengalir dalam bentuk film tipis dari seluruh permukaan

packing turun ke bawah tower. Sebenarnya film tersebut, cenderung menebal pada

beberapa tempat dan menipis di tempat lain, sehingga liquid itu mengumpul

menjadi arus-arus kecil dan mengalir melalui lintas-lintas tertentu dalam packing.

Lebih-lebih pada laju aliran rendah, sebagian besar permukaan mungkin kering

atau sedikitnya diliputi oleh film stagnant liquid. Efek ini disebut sebagai

chanelling dan merupakan penyebab utama dari unjuk kerja yang kurang

memuaskan pada menara berukuran besar.

2.5.2 Teori Penetrasi

Suatu gelembung gas yang berada pada likuid yang bergerak ke luar dari

likuid, dituliskan dalam persamaan menjadi :

Page 9: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

9

∂C A

∂θ= DAB .

∂C A

∂ t2.................... (3)

Rumus di atas digunakan berdasarkan teori penetrasi. Dimana θ

merupakan waktu yang diperlukan oleh gelembung gas untuk naik dengan jarak

tempuh sama dengan jarak gelembung. Teori penetrasi digunakan oleh Higbie

untuk menganalisa fase cair. Dalam absorpsi gas dimana cairan diasumsikan

sebagai aliran laminer atau stasioner. Higbie mempertimbangkan bahwa transfer

di dalam cairan dengan transport molekul unsteady state.

Konsep yang dikemukakan oleh Higbie ini menghasilkan suatu persamaan

untuk fluks masa pada titik yang berada pada permukan cairan yang diekspose

untuk absorpsi gas. Berbeda halnya dengan Danckwerte yang menggunakan

konsep unsteady state ini untuk absorpsi di dalam suatu cairan turbulen dengan

mengangap random surface renewal. Kemudian Marcello, yang melakukan

perbaikan terhadap model film penetrasi. Yaitu dengan kombinasi dari dua

model di atas pada Sc yang rendah model film steady state kelihatanya pada Sc

yang tinggi. Sedangkan pada model unsteady state surface renewal lebih

mengambarkan situasi yang menguntungkan .

2.6 Penggunaan Absorpsi

Absorpsi gas oleh zat padat digunakan pada gas masker. Alat berikut ini

berisi arang halus yang, yang berfungsi menyerap gas-gas yang tidak diinginkan,

misalnya gas yang beracun. Arang halus yang juga dipergunakan untuk membuat

vakum, dengan temperatur yang rendah dapat dibuat vakum sampai 10 -4 mm.

Grafit yang juga dipergunakan sebagai pelumas karena molekulnya yang pipih

sehingga mudah bergeser terhadap satu sama lain.

Grafit memang sangat menguntungkan, akan tetapi ternyata bahwa pada

temperatur yang tinggi sifat pelumas grafit sangat berkurang dan kembali lagi

apabila temperatus direndahkan (dikurangi). Dengan analisis kimia kadang-

kadang diperoleh kesulitan, hal ini disebabkan oleh karena adanya daya serap dari

beberapa endapan terhadap ion-ion dalam larutan.

Berdasarkan kegunaan dari absorber, maka absorber dibagi menjadi :

Page 10: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

10

1. Packed Tower Dipilih untuk menangani material yang sangat korosif, liquid

yang berbuih, tower yang diameternya besar dan melibatkan pressure drop

yang rendah.

2. Plate Tower Dirancang untuk operasi absorpsi gas atau stripping gas yang

memiliki banyak persamaan untuk menurunkan angka. Perbedaanya terletak

pada pemisahan yang didasarkan pada pemdistribusian berbagai substansi

antara fase gas dan liquid ketika seluruh komponen antara dua fase.

3. Stirred Tank Digunakan pada sistem reaksi kimia di mana gas akan

diabsorpsi terlebih dahulu dan kemudian akan bereaksi dengan suatu

komponen dengan larutan. Alat ini memiliki kelebihan ketika reaksi berjalan

lambat, dalam hal ini pada fase liquid, sehingga membutuhkan residence time

yang lama dibandingkan dengan waktu yang disediakan.

4. Sparged Tower Mempunyai efisien dan massanya lebih rendah dibandingkan

stirred tank.

5. Spray Chamber Digunakan untuk skala besar dengan sistem dasarnya untuk

mengalirkan SO2 dari boiler gas buangan yang dikeluarkan dari stasiun

pembakaran batubara.

6. Venturi Scrubber Umumnya digunakan untuk mengalirkan bahan-bahan

partikel dari aliran gas ke penyerapan uap terlarut.

7. Falling Film Absorber Tipe ini sangat cocok untuk skala besar atau komersil

di mana panas yang diperbolehkan selama absorpsi sangat tinggi.

Absorpsi gas adalah operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan

liquid untuk tujuan melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan

larutan gas dalam liguid. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari

fase gas ke liquid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada

kesetimbangan yang ada, karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan

sistem gas-liquid.

2.6.1 Sistem Dua Komponen

Bila sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan liquid yang tidak mudah

menguap, yang akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas

yang larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada.

Page 11: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

11

Pada T tetap, kelarutan gas akan bertambah bila P dinaikkan pada absorben yang

sama. Gas yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda. Pada umumnya

kelarutan gas akan menurun bila T dinaikkan.

2.6.2 Sistem Multikomponen

Bila campuran gas dikontakkan dengan liquid pada kondisi tertentu,

kelarutan setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas, yang

dinyatakan dalam tekanan parsiil dalam campuran gas. Bila dalam campuran gas

ada gas yang sukar larut maka kelarutan gas ini tidak mempengaruhi kelarutan gas

yang mudah larut. Pada beberapa komponen dalam campuran gas mudah larut

dalam liquid, kelarutan masing-masing gas tidak saling mempengaruhi bila gas

tidak dipengaruhi oleh sifat liquid. Ini hanya terjadi pada larutan ideal.

Karakteristik larutan ideal yaitu:

1. Gaya rata-rata tolak menolak dan tarik menarik dalam larutan tidak berubah,

dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear.

2. Pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang

dilepaskan.

3. Tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi.

Suatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa

operasi lain ialah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk

sekunder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi

pada bagian bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas,

sedang pengeluaran gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian

bawah serta tower packing. Penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka

yang cukup besar untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga

itu. Zat cair yang masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan

encer zat terlarut di dalam pelarut, didistribusikan di atas isian itu dengan

distributor, sehingga pada operasi yang ideal membebaskan permukaan isian

secara seragam. Gas yang mengandung zat terlarut disebut fat gas, masuk ke

ruang pendistribusian yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui

celah-celah antara isian berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu

Page 12: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

12

memberikan permukaan yang luas untuk kontak zatcair dan gas serta membantu

terjadinya kontak antara kedua fase.

Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara ialah:

1. Harus tidak bereaksi kimia dengan fluida di dalam menara

2. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat.

3. Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu

banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan

terlalu tinggi.

4. Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair

dengan gas.

5. Harus tidak terlalu mahal.

Prinsip-prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang

akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan

konsentrasi dan pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju

optimum zat cair untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya

operasi untuk kedua unit dan baiaya tetap untuk peralatan. Bila gas hanya

diumpankan ke dalam menara absorpsi, suhu di dalam menara itu berubah secara

menyolok dari dasar menara ke puncaknya. Kalor absorpsi zat terlarut

menyebabkan naiknya suhu larutan, penguapan pelarut cenderung menyebabkan

suhu turun. Efeknya secara menyeluruh ialah peningkatan suhu larutan, tetapi di

dekat dasar kolom suhu itu bisa sampai melewati maksimum. Bentuk profil suhu

bergantung pada laju penyerapan zat terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut,

serta perpindahan kalor antara kedua fase.

Laju absorpsi dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda yaitu:

5) Menggunakan koefisien individual

6) Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair.

7) Menggunakan koefisien volumetrik.

8) Menggunakan koefisien persatuan luas.

Page 13: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

13

BAB III

METODOLOGI

3.1 Bahan yang Digunakan

1. Air

2. Udara

3.2 Alat-alat yang digunakan

Wetted Wall Absorption Column terdiri dari :

Page 14: ndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj bjcvbuuyufgvndiwdjiwdfjowdjowdjowdfefjecdknvfvbdfvdvvbzdj

14

1. Tabung 1 berupa kolom Deoksigenator merupakan tabung bebas O2.

2. Pompa 1 berfungsi untuk mengalirkan ke kolom deoksigenator.

3. Pompa 2 berfungsi untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmeter air.

4. Kompressor berfungsi untuk menyedot udara.

5. Tabung 2 berupa wetted wall yang merupakan tempat terjadinya absorpsi dan

adanya aliran film.

6. Sensor probe inlet dan outlet berfungsi untuk mendeteksi O2 yang terserap.

3.3 Prosedur Percobaan

1. Tekan tombol power lalu tekan tombol supply

2. Tekan tombol pump 1untuk mengalirkan air dari bak penampung ke kolom

deoksigenator

3. Atur flowmetter untuk air sesuai dengan laju alir yang ditetapkan

4. Bila kolom deoksigenator penuh dengan air, hidupkan pump 2 yang berfungsi

untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmetter dan sensor probe dimana alat

ini digunakan untuk menghitung laju alir air dan O2 yang terserap dari inlet.

5. Kemudian air akan mengalir ke puncak Wetted Wall Absorption Colomn dan

selanjutnya akan turun dari puncak ke dasar kolom secara laminer yang

berupa lapisan tipis (film)

6. Bersamaan dengan itu, O2 mengalir dari dasar kolom setelah terlebih dahulu

dipompakan udara oleh Komperessor melalui cakram yang mendistribusi

udara ke kolom sehingga O2 naik ke atas dan sebaliknya film turun ke bawah

secara counter current. Udara yang dialirkan oleh kompressor sebelumnya

masuk dalam flowmeter udara untuk menghitung laju alir udara.

7. Kemudian air yang sudah bebas O2 masuk ke sensor probe untuk menghitung

O2 outlet. Dimana kedua alat ini dihubungkan dengan DO meter.