Pendahuluan Rasio nilai Nasikin: Misri = 1:1 Penilaian Saya = UA : ∑ Test : ∑ PR = X : Y : Z Dimana X > Y > Z Jam bicara = Selasa, 13.00 – 16.00 WIB Buku acuan: Buku “Absorpsi, Leaching ….”, MG Transport Process & Unit Operation 3rd ed., Geankoplis, C.J. Mass-Transfer Operations, Treybal, R.E. Chemical Engineering Vol 2, Coulson, JM & Richardson, J.F.

Absorpsi Dissolusi (pelarutan) ke dalam fasa liquid; Pemanfaatan difusivitas tinggi dari molekul gas; Koefisien partisi Henry's law » (tek. uap/kelarutan)

Pendahuluan Unabsorbed gas Solvent Pemisahan atau pemindahan satu atau lebih komponen dari campuran gas ke dalam cairan yang sesuai Perpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri (setelah Distilasi) Dikontrol oleh laju difusi dan kontak antara 2 fasa Fisika: acetone-udara via absorpsi air Kimia: NOx-udara via absorpsi air Peralatan: mirip dgn distilasi Perbedaan operasi dgn distilasi: Feed = gas yg masuk dr bagian bawah Solvent = liquid yg masuk dr bagian atas di bawah titik didih Difusi dari gas ke liquid yang “irreversible” (pada Distilasi equimolar counter-diffusion) Rasio laju alir Liquid:Gas > D Packed Column lebih banyak dipakai Feed

Prinsip dasar Kontak 2 phasa mencapai kesetimbangannya Sampai P ~ 5 atm, Kelarutan (S) tidak berubah Suhu  maka Kelarutan  Hukum Henry: the concentration of a solute gas in a solution is directly proportional to the partial pressure of that gas above the solution PA = H CA PA = tekanan parsial komponen A pada fasa gas H = konstanta Henry CA = konsentrasi komponen pada fasa liquid

Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Mekanisme Absorpsi Interface A PAG Film Liquid Bulk Liquid Batasan film liquid B Konsentrasi zat A di dlm fasa cair PAi Tekanan parsial gas A D CAi Bulk gas Film gas Batasan film gas CAL E PAG = Tek. Parsial pada fasa bulk PAi = Tek. Parsial pada interface CAL = Konsentrasi pada fasa liquid CAi = Konsentrasi pada fasa interface

Difusi melalui gas stagnant Absorpsi gas yang mengandung komponen dapat-larut A dan tak-dapat-larut B melalui gas stagnant menurut hukum Stephan: N’A = total perpindahan massa (mol/luas.waktu) , z = jarak pada arah perpindahan massa CA,CB,CT = konsentrasi komponen A, B dan total gas, DV = difusivitas fasa gas (untuk gas ideal) Jika PBM = (PB2- PB1)/ ln (PB2/ PB1), maka kG adalah koefisien transfer film gas

Difusi pada fasa liquid DL = difusivitas fasa liquid z = jarak pada arah perpindahan massa CA, CT = konsentrasi molar komponen A, B dan total gas kL adalah koefisien transfer film liquid

Laju Absorpsi dan koefisien menyeluruh Tekanan parsial gas A Interface D A PAG E PAi B F PAe Konsentrasi zat A di dlm fasa cair CAL CAi CAe Pada kondisi tunak:

Laju Absorpsi dan koefisien menyeluruh Tekanan parsial gas A Interface D A PAG Pada kondisi tunak: E PAi B F PAe Konsentrasi zat A di dlm fasa cair CAL CAi CAe kG dan kL sulit diukur, maka digunakan KG dan KL adalah koefisien transfer menyeluruh gas dan liquid

Hubungan antara koefisien-koefisien Dengan asumsi bahwa larutan mengikuti hukum Henry, maka dan sehingga Validitas persamaan-persamaan di atas bersyarat: Harga H tidak bergantung pada jenis alat Tak ada resistansi interface yang signifikan Tak ada keterkaitan antara koefisien 2 lapisan film PR 1 J : Tunjukkan bagaimana mendapatkan 3 persamaan di atas dari laju absorpsi.

Laju Absorpsi dalam fraksi mol Laju perpindahan massa dapat ditulis: dan Jika m adalah gradien kurva kesetimbangan, maka

Faktor berpengaruh thdp K Tipe gas: Sangat mudah larut (ammonia) Mudah larut (SO2) Sedikit (hampir tidak) larut (O2) PR 2 J Bagaimana hubungan antara koefisien (kG dan KG serta kL dan KL

Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Kolom dinding basah Mengingat kurva kesetimbangan bukan garis lurus, maka Tekanan parsial gas A Interface D A PAG dan E PAi B F PAe Konsentrasi zat A di dlm fasa cair CAL CAi CAe dan dan

PR 3 J Komponen A terabsorb dari campuran A dan B dalam suatu menara yang liquidnya berarah menuruni dinding. Pada suatu titik bulk gas berkonsentrasi (mol fraksi ) 0,38 dan liquid 0,1. Menara beroperasi pada suhu 298 K dan 101,3 kPa dan data kesetimbangan spt pd tabel. Gas A berdifusi melalui gas B yang stagnan kemudian melalui liquid yang non difusiv. Koefisien perpindahan massa diketahui sbb: kG = 1,465x10-3 kmol A/s.m2 kL = 1,967x10-3 kmol A/s.m2. Hitunglah konsentrasi A pada kedua interface dan flux yang terjadi. xA yA 0,05 0,022 0,10 0,052 0,15 0,087 0,20 0,131 0,25 0,187 0,30 0,265 0,35 0,385

Pendekatan lain Beberapa penelitian thdp penguapan cairan ke arus udara dalam tabung menunjukkan hubungan sbb: d = diameter tabung zG = ketebalan film B = konstanta Re = Bilangan Reynold Dari slide sebelumnya, diketahui bahwa maka maka Dan beberapa pendekatan lainnya

Perhitungan peralatan Absorpsi Plate Packed Towers

Jenis-jenis Plate (Tray) Kontak uap dan liquid efisien Sieve tray Paling banyak dipakai, Bentuk mirip dgn yg dipakai pada distilasi, lubang sederhana, Æ 3-12 mm, 5-15% luas tray Valve tray Modifikasi sieve tray dgn valve untuk mencegah kebocoran liquid pada saat tekanan uap rendah Mulai banyak dipakai Sieve tray

Spray tower and Venturi

Buble cap tray

Packed Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah dan efisiensi kontak gas-liquid Ukuran 3 -75mm Bahan:Inert dan murah spt tanah liat, porselin, grafit, plastik, etc. Packing baik: 60-90% volume total

Desain Menara Absorpsi Piringan V1, y1 L0, x0 L dan V = laju alir total L’ dan V’ = laju alir komponen inert Untuk memudahkan perhitungan, maka neraca massa dihitung berdasarkan laju alir inert, bukan laju alir total Jumlah mol komponen absorbent = L.xn , L’ = L – L.xn L’ = L (1 – .xn) 1 2 n Vn+1, yn+1 Ln, xn n+1 N -1 N VN+1, yN+1 LN, xN

Desain Menara Absorpsi Piringan Neraca massa pada kotak putus-putus berlaku sbb: Dan pada keseluruhan berlaku neraca massa sbb: Kedua pers. terakhir disebut Persamaan garis operasi

Contoh Soal SO2 akan diabsorbsi dari udara oleh air murni pada suhu 20 oC. Gas masuk mengandung 20% mol SO2 dan keluar diharapkan tinggal 2% fraksi mol pada tekanan 1 atm. Udara dan air masuk dengan laju inert 5,18 dan 333 kmol/jam.m2. Jika efisiensi tray adalah 25%, maka hitunglah berapa jumlah tray teoritis dan aktual yang diperlukan.

Desain Menara Absorpsi Packing V2, y2 L2, x2 Persamaan garis operasi keseluruhan: Untuk titik tetentu: Jika komponen A sangat kecil konsentrasinya (dilute): Ini adalah gradien garis operasi L’/V’ = D y/D x Jika garis operasi berada di bawah garis kesetimbangan maka akan terjadi transfer dari L ke V, atau peristiwanya disebut sebagai Stripping dZ Penampang iris S V1, y1 L1, x1

Disain menara packing L1, x1 V1, y1 L2, x2 V2, y2 Jika dZ L1, x1 V1, y1 L2, x2 V2, y2 Penampang iris S Jika dA = a S dz, dan d(Vy) = d(Lx) Maka Dan V’=V(1-yAG) dan A = luas interface, m2 a = luas interface packing, m2/m3 S = luas penampang menara, m2 z = tinggi menara

Disain menara packing Integrasi menghasilkan: Untuk dilute gas mixture (x dan y < 0.1), maka selisih-selisih pada V, L, y dan x dpt dianggap konstan.

Lokasi garis operasi (a) Absorpsi komponen A dari V ke L Fraksi mol, x Bawah kolom y y2 garis operasi Atas kolom Fraksi mol, y garis kesetimbangan x2 x1 Fraksi mol, x Bawah kolom y y2 garis operasi Atas kolom Fraksi mol, y garis kesetimbangan x2 x1 (a) Absorpsi komponen A dari V ke L (b) Stripping komponen A dari L ke V

Minimum L/G y x Semakin tinggi kolom diperlukan Pada (L/G)min nilai y2 yang diinginkan hanya dapat dicapai dengan tinggi kolom tak terbatas x

Pertimbangan Ekonomi Nilai optimum L’/V’ bergantung pada neraca ekonomi L’/V’ besar, maka L besar, sehingga (H kolom tetap, D besar) recovery L mahal/besar L’/V’ kecil, maka L kecil, sehingga tinggi besar, harga kolom besar