Bab I Dan Ii Abs.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Absorpsi adalah operasi penyerapan komponen-komponen yang terdapat di dalam gas dengan menggunakan cairan, sehingga tingkat absorpsi gas akan sabanding dengan daya kelarutan kelarutan gas tersebut dalam cairan. Adapun tujuan dari proses absorpsi adalah pertama untuk mendapatkan senyawa yang bernilai tinggi dari campuran gas atau uap; kedua, untuk mengeluarkan senyawa yang tidak diinginkan dari produk; ketiga, pembentukkan persenyawaan kimia dari absorben dengan salah satu senyawa dalam campuran gas. Keadaan setimbang yaitu ketika kecepatan pelarutan dan pelepasan sama besar. Keadaan ini juga disebut tekanan setimbang pada temperatur tertentu. Daya larut gas dalam cairan bergantung dari suhu dan tekanannya, semakin tinggi suhunya semakin rendah daya larutnya, sedangkan semakin tinggi tekanannya, semakin tinggi daya larutnya. Dalam industri, proses ini banyak digunakan dalam proses pengambilan amonia yang ada dalam gas kota yang berasal dari pembakaran batu bara dengan menggunakan air. Atau penghilangan gas H2S yang dikandung dalam gas alam dengan menggunakan larutan alkali.

1.2 Tujuan Praktikum 1) Memahami proses absorpsi dan prinsip kerjanya 2) Menghitung laju kecepatan absorpsi CO2 ke dalam air 3) Menghitung jumlah CO2 bebas dalam air

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Absorbsi Absorbsi adalah operasi penyerapan komponen-komponen yang terdapat di dalam gas dengan menggunakan cairan, sehingga tingkat absorbsi gas akan sebanding dengan daya kelarutan gas tersebut dalam cairan. Proses ini melibatkan difusi molekuler dan turbulen atau perpindahan massa solute A melalui gas B diam menembus cairan C diam. Peristiwa ini mengikuti prinsip kecenderungan kelarutan solute A di dalam cairan (pelarut). Tujuan dari proses absorbsi adalah : 1) Untuk mendapatkan senyawa yang bernilai tinggi dari campuran gas atau uap. 2) Untuk mengeluarkan senyawa yang tidak diinginkan dari produk. 3) Pembentukan persenyawaan kimia dari absorben dengan salah satu senyawa dalam campuran gas. Bila gas dikontakkan dengan zat cair, maka sejumlah molekul gas akan meresap dalam zat cair dan juga terjadi sebaliknya, sejumlah molekul gas meninggalkan zat cair yang melarutkannya. Dengan bertambahnya waktu, pada suatu ketika akan terjadi dimana kecepatan pelarutan gas sama besar dengan kecepatan pelepasan gas. Keadaan ini disebut keadaan setimbang. Tekanan yang diukur pada keadaan ini juga disebut tekanan setimbang pada temperature tertentu. Zat cair yang masuk bisa berupa pelarut murni atau larutan encer zat terlarut di dalam pelarut didistribusikan di atas isian itu dengan distributor, sehingga pada operasi yang ideal, membasahi permukaan isian itu secara seragam. Beberapa hal yang mempengaruhi absorbsi gas ke dalam cairan : 1. Temperature operasi. 2. Tekanan operasi. 3. Konsentrasi komponen di dalam cairan. 4. konsentrasi komponen di dalam aliran gas. 5. Luas bidang kontak. 6. Lama waktu kontak. Untuk itu dalam operasi absorbsi harus dipilih kondisi yang tepat sehingga dapat diperoleh hasil optimum. Untuk menentukan harga koefisien perpindahan massa suatu zat absorbs dapat digunakan perhitungan berdasarkan neraca massa. Persamaan untuk kolom absorbs isian adalah : 𝑌0

𝐻=∫ 𝑦1

𝑑. 𝐺. 𝑌 𝐾𝑜𝑔. 𝑎𝐴. (𝑌 ′ − 𝑌)

y ialah fraks mol gas yang berada dalam kesetimbangan dengan calran disetiap titik dalam kolom, /adalah fraksi mol ruah "bulk", A adalah luas penampang kolom, H adalah tinggi isian dan a adalah luas spesifik isian/satuan volum isian. Untuk gas encer terkecuali aliran gas

inert, persamaan diatas dapat disederhanakan : 𝑌0 𝐻. 𝑎𝐴. 𝐾𝑜𝑔 𝑑. 𝑌 =∫ ′ 𝐺 𝑦1 (𝑌 − 𝑌)

Ruas kanan dari persamaan di atas sulit diintegrasi. Perhitungan Kog dapat disederhanakan (tetapi kurang teliti) dengan menggunakan definisi kog N = Kog x aAH x log gaya penggerak rata-rata

Kog =

1.

2.

3.

4.

𝑵 𝒂𝑨.𝑯

𝑷𝒊

𝒙

𝒍𝒐𝒈 𝑷𝒐 (𝑷𝒊−𝑷𝒐)

Beberapa jenis menara absorbsi : Menara absorbsi dengan benda isi (packing column). Alat ini memakai metoda pengabsorpsian gas yang paling umum. Alat ini mirip dengan alat yang dipergunakan untuk distilasi atau eksraksi pelarut dan dapat dipaking dengan cincin Raschig, pelana Berl atau tipe-tipe paking lainnya. Paking disini gunanya untuk memperbesar permukaan kontak dengan jala penyebaran zat cair dan penyebaran gas. Cairan disemprotkan ke bagian puncak kolom dan secara vertical ke bawah akan bertemu dengan aliran gas-gas yang berlawanan arah yang melalui kolom tersebut. Cairan yang berisi gas-gas terlarut akan meninggalkan dasar kolom dan gas yang tak larut akan keluar melalui puncak kolom. Cairan tersebut dapat dipergunakan kembali (recycle) seperti proses semula sampai tidak terdapat lagi gas atau gas-gas terlarutnya dihilangkan dan cairan dapat digunakan kembali. Menara absorbsi dengan pelat atau piringan. Bentuk dari pelat/piringan ayak atau piring berlubang (sieve tray) dan pelat golakan (bubble cup). Pelat ayakan terdiri dari pelat yang berlobang yang dipasang horizontal dalam kolom dengan diameter lobang berkisar sekitar 6-25 mm, sedangkan pada sisi tepian diberi tepian limpahan. Zat cair mengalir melalui tepian ke dalam ruang limpahan, zat cair dari atas mengalir ke bawah dengan gravitasi dengan pola berliku-liku melalui pelat. Gas mengalir naik ke atas melalui lubang yang ada pada piring (perforasi) dan kontak dengan cairan membentuk gelembung-gelembung gas yang kecil-kecil. Pelat golakan (bubble cup) berupa lubang-lubang bulat dengan ditambahkan cup dan aluran atau cerebong kecil diatasnya. Gas yang akan diabsorpsi mengalir lewat lubang dan cerobong dan berkontak dengan cairan. Menara absorbsi dengan penyemprot. Tipe ini berukuran pendek berupa menara yang tidak dilengkapi dengan paking. Ke dalam menara ini cairan diisikan dari puncak berupa semprotan yang sangat halus. Proses penyemprotan ini dilakukan untuk memperbanyak luasmukaan dengan bantuan penyemprotan. Pembagian zat cair ini diatur agar menjadi percikan kecil yang banyak. Pembersih Pancar (Jet Scrubber) Cairan pengabsorpsi ditarik oleh gaya tekan melalui pipa dan masuk ke dalam lubang. Kemudian cairan disemprotkan ke ruangan dimana gas-gas yang terdapat diserap dan diisap.

Laju Penyerapan CO2 dapat dihitung dengan rumus 𝒚𝟏 =

(𝒚𝟏 − 𝒚𝟎)(𝑭𝟐 + 𝑭𝟑) (𝟏 − 𝒚𝟎)

Percobaan Analisa Karbon yang Larut dalam air 𝒚𝟏 =

𝑭𝟐 (𝑭𝟐 + 𝑭𝟑)

Jika M adalah konsentrasi penitran, vs adalah volume sampel yang digunakan untuk titrasi, maka penentuan jumlah CO2 bebas (CCO2) pada suatu tangki dengan volume (Vt volume penitran) adalah : 𝑪𝑪𝒐𝟐 =

𝑴. 𝑽𝒕 𝑽𝒔

Naraca massa total dalam kolom absorber dapat ditulis sebagai berikit : G(Yn+1 – Y1) = L(Xn –X0) Pada absorbsi sendiri ada dua macam proses yaitu : 1. Absorbsi fisik Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan gas ke fase cair. Dari asborbsi fisik ini ada beberapa teori untuk menyatakan model mekanismenya, yaitu :  teori model film  teori penetrasi  teori permukaan yang diperbaharui 2. Absorbsi kimia Absorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya. Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas CO2 pada pabrik amoniak. Penggunaan absorbsi kimia pada fase kering sering digunakan untuk mengeluarkan zat terlarut secara lebih sempurna dari campuran gasnya. Keuntungan absorbsi kimia adalah meningkatnya koefisien perpindahan massa gas, sebagian dari perubahan ini disebabkan makin besarnya luas efektif permukaan. Absorbsi kimia dapat juga berlangsung di daerah yang hampir stagnan disamping penangkapan dinamik.

Aplikasi Absorbsi Absorbsi dalam dunia industri digunakan untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. 1. Proses Pembuatan Formalin Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi.Teknologi proses pembuatan formalin Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 1820C didinginkan pada kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber.Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandunglarutan 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. 2. Proses Pembuatan Asam Nitrat Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO2).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. Aplikasi absorbsi lainnya seperti proses pembuatan urea,produksi ethanol, minuman berkarbonasi, fire extinguisher,dry ice,supercritical carbon dioxide dan masih banyak lagi aplikasi absorbsi dalam industri.