Distilasi Dan Absorpsi Gas.pdf

PERANCANGAN ALAT BIOPROSES Dr.rer.nat. Ir. Yuswan Muharam, M.T. Ir. Rita Arbiati, MSc.

TUJUAN • Mahasiswa mampu merancang alat bioproses. • Mahasiswa mampu menentukan ukuran alat bioproses.

RUJUKAN

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

DISTILASI

ABSORPSI

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

Heat

Liquid solvent

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS Distilasi

Absorpsi

Pemisahan gas(uap)-cair

Pemisahan gas(uap)-cair

Komposisi fasa gas dan fasa cair pada kesetimbangan berbeda

Komposisi fasa gas dan fasa cair pada kesetimbangan berbeda

Fasa gas kaya akan komponen yang mudah menguap.

Fasa gas kaya akan komponen yang mudah menguap.

Menggunakan panas untuk penguapan dan pendingin untuk kondensasi.

Menggunakan cairan yang tidak mudah menguap dan mampu melarutkan komponen di fasa uap.

Perpindahan komponen dari gas ke cair dan dari cair ke gas

Perpindahan komponen dari gas ke cair

Alat dan persamaan desain sama dengan absorbsi.

Alat dan persamaan desain sama dengan distilasi.

Dilengkapi dengan reboiler dan kondenser.

Dilengkapi dengan kolom stripping dan reboiler.

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

DISTILASI DAN ABSORPSI GAS

Kesetimbangan Uap-Cair • Hubungan antara komposisi uap dan cairan pada berbagai suhu dan tekanan. 𝑦𝑖 = 𝑓 𝑇, 𝑃, 𝑥1 , 𝑥2 , … , 𝑥𝑛 𝑦𝑖 = 𝐾𝑖 𝑥𝑖 Ki atau vaporization equilibrium ratio (VER) = f(P, T, xi, yi) • Hukum Raoult:

𝑦𝑖 = 𝑃𝑖sat Τ𝑃 𝑥𝑖 𝐾𝑖

• Pada P < 5 atm:

ideal

= 𝑃𝑖sat Τ𝑃

Volatilitas Relatif • Volatilitas relatif: komposisi fasa uap dan cairan dari sistem biner pada kesetimbangan

(tidak konstan)

DISTILASI KOMPONEN JAMAK Dr.rer.nat. Ir. Yuswan Muharam, M.T. Ir. Rita Arbiati, MSc.

DISTILASI KOMPONEN JAMAK • Kolom distilasi: pemisahan di antara dua produk (atas dan bawah), atau komponen-komponen murni antara komponen kunci ringan dan berat. ✓ Bagian rectifying (di atas umpan) ✓ Bagian stripping (di bawah umpan)

• Komponen kunci ringan: komponen yang paling mudah menguap yang konsentrasinya dikendalikan di produk bawah (bottom). • Komponen kunci berat: komponen yang paling sedikit menguap yang konsentrasinya dikendalikan di produk atas (overhead). • Komponen terdistribusi: komponen yang volatilitasnya menengah yang terdistribusi di produk atas dan produk bawah. • Jika produk > 2, misalnya n produk atas dan bawah, jumlah kolom = n - 1.

DISTILASI KOMPONEN JAMAK • Produk samping diambil dari kolom dengan komposisi komponen antara. ✓ Kolom fraksionasi minyak bumi: aliran campuran komponen dengan rentang titik didih tertentu. ✓ Aliran dengan sedikit pengotor namun kritis yang konsentrasinya tinggi pada lokasi tertentu karena terjadi pembalikan volatilitas akibat gradien konsentrasi. ➢ 1-pentuna dengan kehadiran n-pentana di dalam campuran rengkahan C yang kaya akan isoprene. ➢ Rektifikasi alkohol fermentasi, ester dan alkohol tinggi yang tidak diinginkan menumpuk pada posisi tertentu karena kelarutannya di dalam etanol berkonsentrasi tinggi dan rendah dalam air sangat berbeda.

Normal

Anomali

RANGKAIAN KOLOM • n produk atas dan bawah dengan n - 1 kolom dapat disusun dengan beberapa cara. • Cara langsung: ✓ Komponen-komponen yang paling mudah menguap dipisahkan satu per satu sebagai produk atas kolom-kolom yang disusun seri dengan produk terberat sebagai produk bawah kolom terakhir.

• Jumlah cara naik tajam dengan jumlah produk ✓ 3 produk →2 susunan. ✓ 7 produk → > 100 susunan.

RANGKAIAN KOLOM • Panduan: • Lakukan pemisahan termudah terlebih dahulu, yaitu pemisahan yang paling sedikit memerlukan talam dan refluks. Pemisahan paling sulit dilakukan terakhir. • Apabila volatilitas relatif atau konsentrasi pada umpan tidak sangat variatif, singkirkan komponen-komponen itu satu per satu sebagai produk atas. • Apabila volatilitas relatif pada umpan sangat variatif, susun pemisahan dalam urutan volatilitas relatif yang menurun. • Apabila konsentrasi umpan sangat variatif tetapi volatilitas relatifnya tidak, urutkan pemisahan komponen-komponen umpan dalam urutan konsentrasi menurun.

JUMLAH VARIABEL BEBAS • Kinerja kolom distilasi diprediksi dengan menyelesaikan persamaan matematis: ✓ ✓ ✓ ✓

Neraca massa Neraca panas Kesetimbangan uap-cair Batasan fraksi mol (spesifikasi)

di setiap talam

• Pemisahan C komponen dengan n talam: ✓ Variabel-variable pada persamaan, ✓ C + 6 variabel.

atau komposisi produk atas atau komposisi produk bawah

TAHAP DESAIN KOLOM DISTILASI • Tentukan spesifikasi distribusi komponen ringan dan berat yang diinginkan. • Tentukan kondisi operasi spesifik. • Hitung ukuran alat (sizing)

• Hitung keekonomian atau tentukan berdasarkan pengalaman.

Parameter Desain • Jumlah minimum talam teoritis, • Distribusi komponen bukan kunci di produk atas dan bawah, • Rasio refluks minimum, • Rasio refluks operasi, • Jumlah talam teoritis, • Lokasi talam umpan, • Efisiensi talam.

Metode Desain • Metode pintas dan cepat (short cut). • Metode teliti (rigorous). • Menggunakan program komputer. • Menggunakan nilai-nilai parameter hasil perhitungan metode pintas sebagai nilai taksiran awal (dasar). • Proses iteratif yang bergantung pada konvergensi nilai taksiran awal.

Kolom Paking • Kondisi berubah secara kontinyu dari atas ke bawah. • Makroskopis (persamaan desain): ketinggian paking setara dengan talam teoretis (HETP) → menggunakan teori kolom talam. • Mikroskopis (persamaan perubahan): variasi kondisi secara kontinyu.

Metode Pintas (Metode FenskeUnderwood-Gilliland) • Asumsi luapan (overflow) molal konstan di zona rectifying dan stripping • Asumsi volatilitas relatif konstan • Pada kondisi talam umpan. • Pada kondisi rata-rata geometrik talam paling atas dan paling bawah. Karena kondisi pada talam paling atas dan paling bawah belum diketahui, maka evaluasi volatilitas relatif rata-rata adalah proses iteratif yang bisa dimulai dengan kondisi pada talam umpan.

• Metode Winn: rasio ekuilibrium penguapan (VER)

Skala industri:   1,05 •  dan  dari plot log–log untuk K • atau

 = 1 jika tidak ada informasi

Jumlah Talam Minimum (Refluks Total) • Underwood-Fenske:

• VER:

Distribusi Komponen Bukan Kunci

Rasio Refluks Minimum • Metode Underwood ( = parameter bantu)

• Jika hanya satu komponen terdistribusi (dk):

• q = kondisi termal umpan

Rasio Refluks Minimum • Underwood:

• Jika tidak ada komponen terdistribusi:

Rasio Refluks Operasi • Rasio refluks operasi: ✓ Lebih besar dari rasio refluks minimum. ✓ Penetapannya harus mempertimbangkan keekonomian (biaya operasi dan biaya capital). ✓ R = 1,2Rm (mendekati optimal).

Jumlah Talam Teoritis • Jumlah talam teoretis: jumlah talam dimana kesetimbangan uap-cair dicapai untuk semua komponen. • Gilliland (untuk q rendah):

Jumlah Talam Teoritis • Molokanov:

• Rusche:

Lokasi Talam Umpan • Underwood-Fenske termodifikasi:

• Akashah, Erbar dan Maddox:

✓ Kirkbride:

Contoh Soal: • Suatu campuran memiliki kondisi termal q = 0,8 dan tekanan 10 atm. Campuran ini akan difraksionasi sehingga 98% komponen C dan 1% komponen E muncul di produk atas. Hitung rasio refluks, jumlah talam teoritis, dan posisi talam umpan!

Jawab: • Jumlah talam minimum:

Jawab: • Distribusi komponen A:

• Distribusi komponen lainnya dihitung dengan cara yang sama.

Jawab: • Distribusi komponen

Jawab: • Refluks minimum:

Jawab: • Refluks minimum:

Jawab: • Refluks minimum: Substitusi 1 = 1,8817, 2 = 1,12403

Jawab: • Refluks operasi dan jumlah talam: Apabila R = 1,2 Rm = 1,2(2,3077) = 2,7692

Jawab: • Lokasi talam umpan:

Jawab: • Lokasi talam umpan:

Lebih akurat!

Jawab: • Distribusi komponen D:

 A B C D E F

f 3.1 2.6 2.2 1.3 1 0.8

0.03 0.07 0.15 0.33 0.3 0.12

d 0.0300 0.0698 0.1470 0.0930 0.0030 0.0001

b 0.0000 0.0002 0.0030 0.2370 0.2970 0.1199

Efisiensi Talam • Perhitungan sejauh ini adalah untuk jumlah talam teoretis. • Efisiensi talam aktual tergantung pada: • Jenis sistem, • Laju alir, • Konstruksi talam. • Rentang efisiensi talam: • < 10% hingga > 100%, • Ketidakpastian terbesar dalam perancangan kolom distilasi. • 60% (fraksionasi hidrokarbon)

PEMISAHAN DI DALAM KOLOM PAKING

PEMISAHAN DI DALAM KOLOM PAKING • Kontaktor: paking • Pemisahan kontinyu • Teori perpindahan massa antarfasa • Fluks perpindahan massa antarfasa: 𝑁 = 𝑘G 𝑦 − 𝑦 ∗ = 𝑘L 𝑥 ∗ − 𝑥 𝐴

• Dua kasus: ✓ Difusi dua arah sama-molar (distilasi) ✓ Difusi searah (absorpsi dan stipping)

𝑘G

effective

=

𝑘G 𝑦 − 𝑦∗

log mean

∗ 1 − 𝑦 − 1 − 𝑦 𝑦 − 𝑦∗ log mean = ln 1 − 𝑦 Τ 1 − 𝑦∗

𝑦∗ − 𝑦 = ln 1 − 𝑦 Τ 1 − 𝑦∗

Koefisien Perpindahan Massa • Koefisien perpindahan massa total (partikel bola):

Distilasi

Distilasi Satu Tahanan Perpindahan Massa: • Laju pada elemen dengan tinggi dz: 𝑑𝑁 = 𝑘G𝑎 𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑑𝑧 𝑑 𝐺𝑦 − = 𝑘G 𝑎 𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑑𝑧 𝐺𝑑𝑦 − = 𝑘G𝑎 𝑦 − 𝑦∗ 𝑑𝑧 𝐺 𝑑𝑦 𝑑𝑧 = − 𝑘G𝑎 𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑍 𝑦2 𝐺 𝑑𝑦 න 𝑑𝑧 = − න 𝑘G𝑎 𝑦1 𝑦 − 𝑦 ∗ 0 𝑦2 𝐺 𝑑𝑦 Tinggi kolom: 𝑍= න 𝑘G 𝑎 𝑦1 𝑦 ∗ − 𝑦 −

a = luas permukaan antarmuka per satuan volume unggun.

Distilasi Satu Tahanan Perpindahan Massa: • Laju pada elemen dengan tinggi dz: 𝑑𝑁 = 𝑘L 𝑎 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑑𝑧 𝑑 𝐿𝑥 − = 𝑘L 𝑎 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑑𝑧 𝐿𝑑𝑥 − = 𝑘L 𝑎 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑑𝑧 𝐿 𝑑𝑥 𝑑𝑧 = − 𝑘L 𝑎 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑍 𝑥2 𝐿 𝑑𝑥 න 𝑑𝑧 = − න 𝑘L 𝑎 𝑥1 𝑥 ∗ − 𝑥 0 𝑥2 𝐿 𝑑𝑥 𝑍= න 𝑘L 𝑎 𝑥1 𝑥 − 𝑥 ∗ −

Tinggi kolom:

Distilasi • Hubungan antara (x*, y*) dan (x, y): 𝑑𝑁 − = 𝑘G𝑎 𝑦 − 𝑦∗ 𝑑𝑧

𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑘L = 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑘G

𝑑𝑁 − = 𝑘L 𝑎 𝑥 ∗ − 𝑥 𝑑𝑧

𝑦∗ − 𝑦 𝑘L = − 𝑥∗ − 𝑥 𝑘G

(x, y) → neraca massa. (x*, y*) → kesetimbangan (grafik, tabel, persamaan). 𝑦∗ = 𝑓 𝑥 ∗ ∗ 𝛼𝑥 𝑦∗ = 1 + 𝛼 − 1 𝑥∗

Distilasi • Jumlah tray teoritis → jumlah unit perpindahan (distilasi biner):

• Tinggi unit perpindahan: 𝐺 𝐻𝑇𝑈G = 𝑘G𝑎

𝐿 𝐻𝑇𝑈L = 𝑘L 𝑎

• Tinggi unggun paking: 𝑍 = 𝐻𝑇𝑈G𝑁𝑇𝑈G = 𝐻𝑇𝑈L 𝑁𝑇𝑈L

Distilasi

Distilasi Dua tahanan perpindahan massa → HTU overall: 𝐻𝑇𝑈oG = 𝐻𝑇𝑈G + 𝜆𝐻𝑇𝑈L Faktor stripping: 𝜆 =

𝐾𝑖 𝐺 𝐿

Koefisien perpindahan massa overall:

1 1 𝐻𝑖 = + 𝑘𝑜G 𝑘G 𝑘L

Konstanta hokum Henry: 𝐻𝑖 = 𝐾𝑖 𝑃

𝑍 = 𝐻𝑇𝑈oG𝑁𝑇𝑈𝑜G

Distilasi Campuran Multikomponen • Height equivalent to a theoretical plate (HETP) komponen kunci: ln 𝜆 𝐻𝐸𝑇𝑃 = 𝐻𝑇𝑈𝑜G 𝜆−1 𝑁𝑇𝑈𝑜G ln 𝜆 𝜆−1

• Jumlah tahap teoritis:

𝑁t =

• Tinggi kolom:

𝑍 = 𝐻𝐸𝑇𝑃 𝑁t

• Jika kL/kG >>> → HETP = HTUOG

Contoh Soal • Sebuah campuran equimolal pada titik didihnya dipisahkan menjadi 95% dan 5% komponen ringan di produk atas dan produk bawah. Volatilitas relatif  = 2, refluks minimum = 1,714, dan refluks operasi = 50% lebih besar dari refluks minimum. Koefisien perpindahan massa pada film gas kG = 0,012 kmol/m2.jam, sedangkan tahanan perpindahan massa pada sisi cair sangat kecil. Paking yang digunakan adalah berl saddle. Jika laju alir umpan = 1 kmol/m2.jam, hitung tinggi kolom paking dan tentukan posisi umpan!

x2 = 0,95

xF = 0,5

x1 = 0,05

Jawab • Diketahui: F = 1 kmol/m2.jam xF = 0.5 q=1 x2 = 0.95 x1 = 0.05 =2 Rm = 1,714 R = 1,5Rm Berl saddle: kG = 0,012 kmol/m2.jam kL >>>> (tidak digunakan) a = 250 m2/m3

x2 = 0,95

xF= 0,5

x1 = 0,05

Jawab • Hitung fluks produk atas, produk bawah, uap di bagian rectifying dan uap di bagian stripping: ▪ Gunakan rumus untuk distilasi biner dengan kontaktor talam! D = 0,5 kmol/m2.jam B = 0,5 kmol/m2.jam Vr = 1,786 kmol/m2.jam Vs = 1,786 kmol/m2.jam • Hitung rasio refluks operasi: R = 1,5Rm = 2,571

Jawab 1

• Buat kurva kesetimbangan!

0.9 0.8

𝐾𝑖 𝛼= =2 𝐾𝑗

0.7

0.6 0.5 0.4

0.3 0.2

0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Jawab 1

• Buat garis operasi! 𝑦r = 𝑦s =

𝑅

𝑅+1

𝑥r +

𝑅𝐷+𝑞𝐹

1

𝑅+1

𝑥 𝑅𝐷+𝑞𝐹−𝐵 s

−

0.9 0.8

𝑥D

0.7

𝐵

𝑥 𝑅𝐷+𝑞𝐹−𝐵 B

0.6 0.5 0.4

0.3 0.2

0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Jawab 1

• Buat garis-garis tahanan perpindahan antarfasa:

0.9

0.8

𝑦∗ − 𝑦 𝑘L = − = ∗ 𝑥 −𝑥 𝑘G

0.7

0.6 0.5 0.4

0.3 0.2

0.1 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Jawab • Hitung pasangan nilai y dan y*, tabulasikan! Kemudian hitung nilai y* 0.093 0.178 0.257 0.331 0.399 0.462 0.520 0.573 0.623 0.669 0.712 0.751 0.788 0.823 0.856 0.887 0.916 0.945 0.973

1/(y*-y) 23.424 15.621 12.623 11.281 10.795 10.924 11.668 13.251 16.347 23.163 20.077 18.719 18.397 18.881 20.170 22.445 26.160 32.313 43.371

𝑦∗ −𝑦

50 45 40 35

1/(y*-y)

y 0.050 0.114 0.178 0.242 0.306 0.370 0.434 0.498 0.562 0.626 0.662 0.698 0.734 0.770 0.806 0.842 0.878 0.914 0.950

1

30 25 20 15 10 5 0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

y

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Jawab • Integrasikan! y* 0.093 0.178 0.257 0.331 0.399 0.462 0.520 0.573 0.623 0.669 0.712 0.751 0.788 0.823 0.856 0.887 0.916 0.945 0.973

1/(y*-y) 23.424 15.621 12.623 11.281 10.795 10.924 11.668 13.251 16.347 23.163 20.077 18.719 18.397 18.881 20.170 22.445 26.160 32.313 43.371

50 45 40 35

1/(y*-y)

y 0.050 0.114 0.178 0.242 0.306 0.370 0.434 0.498 0.562 0.626 0.662 0.698 0.734 0.770 0.806 0.842 0.878 0.914 0.950

30 25 20 15 10 5 0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

y

Luas area di bawah kurva → integrasi numeris!

Jawab • Hasil integrasi numeris: ✓ Luas area di bawah kurva = 15,627 (NTUG) ▪ Luas zona stripping = 8,052 (NTUGs) ▪ Luas zona rectifying = 7,575 (NTUGr) • Hitung HTUG ✓ 𝐻𝑇𝑈G =

𝐺 𝑘G 𝑎

▪ Zona stripping: 𝐻𝑇𝑈Gs = ▪ Zona rectifying: 𝐻𝑇𝑈Gr =

𝑉s 𝑘G 𝑎 𝑉r

𝑘G 𝑎

= 0,595 = 0,595

Jawab • Hitung tinggi unggung paking: ✓ Tinggi unggun paking zona stripping: ▪ 𝑍s = 𝐻𝑇𝑈Gs𝑁𝑇𝑈Gs = 4,792 m ✓ Tinggi unggun paking zona rectifying: ▪ 𝑍r = 𝐻𝑇𝑈Gr𝑁𝑇𝑈Gr = 4,508 m • Maka: • Tinggi unggun paking, Z = 9,3 m • Posisi umpan = 4,508 m dari atas

Absorpsi dan Stripping • Absorpsi: ✓ Gas → cair • Stripping ✓ Cair → gas • Laju alir massa atau molar tidak konstan. • Untuk 1 komponen berpindah → laju alir fasa bebas zat terlarut, G’ atau L’ G’ = G(1 – y) = G1(1 - y1) L’ = L(1 – x) = L1(1 - x1)

Absorpsi dan Stripping • Neraca massa di sekitar bagian bawah kolom: 𝐺𝑦 + 𝐿1 𝑥1 = 𝐺1 𝑦1 + 𝐿𝑥 Eliminasi G dan L: 𝐺′ 𝐿′ 𝐺′ 𝐿′ 𝑦+ 𝑥 = 𝑦 + 𝑥 1−𝑦 1 − 𝑥1 1 1 − 𝑦1 1 1 − 𝑥 𝑦 𝐿′ 𝑥 𝑦1 𝐿′ 𝑥1 = + − 1 − 𝑦 𝐺′ 1 − 𝑥 1 − 𝑦1 𝐺′ 1 − 𝑥1

Absorpsi dan Stripping • Neraca massa di sekitar bagian atas kolom: 𝐺𝑦 + 𝐿2 𝑥2 = 𝐺2 𝑦2 + 𝐿𝑥 Eliminasi G dan L: 𝐺′ 𝐿′ 𝐺′ 𝐿′ 𝑦+ 𝑥 = 𝑦 + 𝑥 1−𝑦 1 − 𝑥2 2 1 − 𝑦2 2 1 − 𝑥 𝑦 𝐿′ 𝑥 𝑦2 𝐿′ 𝑥2 = + − 1 − 𝑦 𝐺′ 1 − 𝑥 1 − 𝑦2 𝐺′ 1 − 𝑥2

Absorpsi dan Stripping • Neraca massa pada elemen dengan tinggi dz: 𝑑𝑁 = 𝑑 𝐺𝑦 = 𝑘G

eff 𝑎

𝑑𝑁 = 𝑑 𝐿𝑥 = 𝑘L

eff 𝑎

𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑑𝑧

𝑥 ∗ − 𝑥 𝑑𝑧

Absorpsi dan Stripping • Neraca massa di sekitar bagian bawah kolom: ✓ Fasa gas: 𝐺′ 𝑦 𝑦 ′ ′ 𝑑 𝐺𝑦 = 𝑑 𝑦 = 𝑑𝐺 𝑑𝑦 + 𝐺 𝑑 𝑑𝑦 1−𝑦 1−𝑦 1−𝑦 ′ ′ 𝐺 𝐺 𝐺 =0+ 𝑑𝑦 = 𝑑𝑦 = 𝑑𝑦 1−𝑦 2 1−𝑦 2 1−𝑦 ✓ Fasa cair: 𝐿′ 𝑥 ′ 𝑥 ′ 𝑑 𝐿𝑥 = 𝑑 𝑥 = 𝑑𝐿 𝑑𝑥 + 𝐿 𝑑 𝑑𝑥 1−𝑥 1−𝑥 1−𝑥 𝐿′ 𝐿′ 𝐿 =0+ 𝑑𝑥 = 𝑑𝑥 = 𝑑𝑥 1−𝑥 2 1−𝑥 2 1−𝑥

Absorpsi dan Stripping • Substitusi 𝑑 𝐺𝑦 =

𝐺

1−𝑦

𝑑𝑦 dan 𝑘G

𝑑 𝐺𝑦 = 𝑘G

effective

mean 𝑎

=

𝑘G 𝑦 − 𝑦∗

log mean

𝑦 − 𝑦 ∗ 𝑑𝑧

Menghasilkan 𝐺 𝑍= 𝑘G 𝑎 atau

𝐺 𝑍= 𝑘G 𝑎

𝑦2

𝑦 − 𝑦 ∗ log mean න 𝑑𝑦 1 − 𝑦 𝑦 − 𝑦∗

mean 𝑦

1

𝑦2

𝑑𝑦 න 1 − 𝑦 ln 1 − 𝑦 Τ 1 − 𝑦 ∗

mean 𝑦1

ke

Absorpsi dan Stripping • Tinggi unit perpindahan: 𝐺 𝐻𝑇𝑈G = 𝑘G 𝑎

𝐻𝑇𝑈L =

𝐿 𝑘L 𝑎

mean

mean

Absorpsi dan Stripping • Jumlah unit perpindahan: 𝑦2

𝑑𝑦 𝑁𝑇𝑈G = න 1 − 𝑦 ln 1 − 𝑦 Τ 1 − 𝑦 ∗ 𝑦1

𝑥2

𝑑𝑥 𝑁𝑇𝑈L = න 1 − 𝑥 ln 1 − 𝑥 Τ 1 − 𝑥 ∗ 𝑥1

Absorpsi dan Stripping • Jumlah unit perpindahan keseluruhan: 1 1 𝜆 = + 𝑁𝑇𝑈𝑜G 𝑁𝑇𝑈G 𝑁𝑇𝑈L

Absorpsi dan Stripping • Garis operasi dan kurva kesetimbangan lurus dan umpan pelarut bebas dari solut: 1 𝑁𝑇𝑈G = ln 𝑚𝐺 1− 𝐿

𝑚𝐺 𝑦1 𝑚𝐺 1− + 𝐿 𝑦2 𝐿

m = kemiringan kurva (garis kesetimbangan)

Absorpsi dan Stripping • Dua tahanan lapisan film: 1 𝐾oG 𝑎

=

1 𝑘G 𝑎

+

𝐻𝑖 𝑘L 𝑎

Hi = konstantan hukum Henry 𝑍=

atau

𝐺

𝐾oG 𝑎

𝑦2

𝑑𝑦 න 1 − 𝑦 ln 1 − 𝑦 Τ 1 − 𝑦 ∗

mean 𝑦1

𝑍 = 𝐻𝑇𝑈oG 𝑁𝑇𝑈oG

Absorpsi dan Stripping

Contoh Soal • Karbondioksida (CO2) di dalam gas bumi dipisahkan di acid removal gas unit (ARGU) dengan menggunakan kolom absorpsi jenis paking. CO2 ini akan digunakan untuk pertumbuhan mikroalga di industri biofuel. Pelarut yang digunakan adalah dietanolamina (DEA) 2 M. Kadar CO2 di dalam gas umpan adalah 50%. Kadar CO2 di dalam pelarut lean DEA adalah 10%, sedangkan kadarnya di dalam pelarut rich DEA yang keluar kolom adalah 35%. Apabila laju alir gas dan cairan yang bebas CO2 adalah 2 dan 4 kmol/m2.jam, hitung tinggi kolom!

Jawab • Diketahui: x2 = 0,1 (kadar CO2 di dalam larutan lean DEA ) x1 = 0,35 (kadar CO2 di dalam larutan rich DEA) y1 = 0,5 (kadar CO2 di dalam larutan umpan gas bumi) P = 2 atm (tekanan operasi) T = 323 K (temperatur operasi) L’ = 4 kmol/m2.jam (fluks larutan DEA bebas CO2) G’ = 2 kmol/m2.jam (fluks gas bumi bebas CO2) kG = 0,025 kmol/m2.jam.atm (koef perpindahan massa di film gas) -kL/kG = −0,94199 a = 250 m2/m3 (luas area spesifik) HCO2 = 0.50956 atm.m3/kmol (konstanta Henry)

Jawab • Buat kurva kesetimbangan: 0.6

0.5

y

0.4

0.3

0.2

0.1

0

0

0.1

0.2

0.3 x

0.4

0.5

Jawab • Buat garis operasi (neraca massa): 0.6

0.5

0.4

y

𝑦 1−𝑦 𝐿′ 𝑥 = 𝐺′ 1 − 𝑥 𝑦1 𝐿′ 𝑥1 + − 1 − 𝑦1 𝐺′ 1 − 𝑥1

0.3

0.2

0.1

0

0

0.1

0.2

0.3 x

0.4

0.5

Jawab • Buat garis-garis tahanan perpindahan antarfasa: 𝑘L − = −0,94199 𝑘G

0.6

0.5

y

0.4

0.3

0.2

0.1

0 0

0.1

0.2

0.3

x

0.4

0.5

Jawab • Hitung jumlah satuan perpindahan: 0.500 0.470 0.438 0.405 0.371 0.335 0.297 0.258 0.216 0.173 0.127 Luas =

Integran

0

0.0 0.53002 0.42646 0.36638 0.32838 0.30368 0.28832 0.28103 0.28343 0.30463 0.37180 3.484

0.1

0.2

0.3

-5 1/(1−𝑦)ln[(1−𝑦)∕(1−𝑦∗ ) ]

y

-10

-15

-20

NTUoG = 3,484

-25

y

0.4

0.5

0.6

Jawab • Hitung tinggi satuan perpindahan: 1 𝐾oG 𝑎

=

1 𝑘G 𝑎

+

𝐻𝑖 𝑘L 𝑎

𝐻𝑇𝑈oG =

= 0,330 m3 jam. atm/kmol 𝐺

𝐾oG 𝑎 mean

= 2,020 m

• Hitung tinggi kolom: 𝑍 = 𝐻𝑇𝑈oG𝑁𝑇𝑈oG = 7,038 m

Tugas Kelompok • Senyawa A di dalam gas dipisahkan dengan menggunakan kolom absorpsi jenis paking dengan pelarut B. Kadar A di dalam gas umpan adalah 75%. Kadar A di dalam pelarut lean adalah 2,5%, sedangkan kadarnya di dalam pelarut rich adalah 40%. Apabila fluks aliran gas dan cair yang bebas A adalah 4 dan 10 kmol/m2.jam, hitung tinggi kolom! Data lain: a = 250/m kG = 0,015 kmol/m2.hr.atm kL = 0,012 m/hr H = 0.5 atm.m3/kmol

 = 2,5 𝑦∗

𝛼𝑥 ∗ = 1 + 𝛼 − 1 𝑥∗

Distilasi Kolom Paking Komponen Jamak • Tinggi kolom: 𝑍 = 𝐻𝐸𝑇𝑃 𝑁t Nt = jumlah talam teoritis HETP = height equivalent to a theoretical plate (untuk komponen kunci) 𝐻𝐸𝑇𝑃 =

ln𝜆 𝐻𝑇𝑈oG 𝜆 −1

 = rasio kemiringan garus kesetimbangan terhadap kemiringan garis operasi = m/(L/G) m sangat bervariasi apabila volatilitas relatif tinggi.

ABSORPSI FISIK 𝑑𝐶𝐶CO ,G 𝑑 2 𝐶CO2,G 2 ∗ 𝑠G 𝜀P 𝐷𝑧,G −𝑈 −𝑘 𝑎 𝐶 − 𝐶CO2,L = 0 G L,CO CO 2 2 ,L 𝑑𝑧 2 𝑑𝑧 𝑑 2 𝐶CO2,L 𝑑𝐶CO2 ,L ∗ 𝑠L 𝜀P 𝐷𝑧,L −𝑈 +𝑘 𝑎 𝐶 − 𝐶CO2,L = 0 L L,CO CO 2 2 ,L 𝑑𝑧 2 𝑑𝑧

ABSORPSI KIMIA 𝑑𝐶𝐶CO ,G 𝑑 2 𝐶CO2,G 2 ∗ 𝑠G 𝜀G 𝐷𝑧,G −𝑈 −𝑘 𝑎 𝐶 − 𝐶CO2,L = 0 G L,CO CO 2 2 ,L 𝑑𝑧 2 𝑑𝑧 𝑑 2 𝐶CO2,L 𝑑𝐶CO2,L ∗ 𝑠L 𝜀L 𝐷𝑧,L −𝑈 +𝑘 𝑎 𝐶 − 𝐶CO2,L − 𝑅CO2 ,L = 0 L L,CO CO 2 2 ,L 𝑑𝑧 2 𝑑𝑧 𝑑 2 𝐶MEA,L 𝑑𝐶MEA,L 𝑠L 𝜀L 𝐷𝑧,L −𝑈 + 𝑅MEA,L = 0 L 2 𝑑𝑧 𝑑𝑧

ABSORPSI KIMIA • Reaksi kimia CO2-MEA: k

CO2 + 2RNH2 ⇋k−1 RNCOO− + RH2+ 2

𝑅 = 𝑘2 CO2 MEA 𝑙𝑜𝑔 𝑘2 = 10.99 −

2152 𝑇

Kondisi Batas • Fasa gas: ✓ Pada z = 0: CCO2,G = CCO2,G,inlet ✓ Pada z = L:

𝑑𝐶CO2,G =0 𝑑𝑧

• Fasa cair: ✓ Pada z = L → CCO2,L = CCO2,L,inlet CMEA,L = CMEA,L,inlet ✓ Pada z = 0:

𝑑𝐶CO2,L =0 𝑑𝑧 𝑑𝐶MEA, L =0 𝑑𝑧

CONTOH • CO2 di dalam aliran gas bumi ingin diturunkan kadarnya dari 20% hingga 5% dengan menggunakan pelarut kimia MEA. Apabila tinggi kolom 15 m dan diameter kolom 1,5 m, apakah desain dengan kondisi di bawah sudah sesuai? Data: mol CO2/mol MEA di dalam lean solven = 0,1 Konsentrasi MEA inlet = 1000 mol/m3 Kecepatan superfisial gas = 1 m/detik Kecepatan superfisial cair = 1 m/detik Tekanan gas = 10 bar Suhu = 323 K Paking berupa silinder berongga dengan jari-jari 1 cm.

JAWAB

JAWAB

Pengaruh UG

Pengaruh UG

Pengaruh UG

Pengaruh UL

Pengaruh UL

Pengaruh P

Pengaruh P

Pengaruh T

Pengaruh T

Pengaruh CMEA,inlet

Pengaruh CMEA,inlet

Pengaruh mol CO2/mol MEA lean

Pengaruh mol CO2/mol MEA lean

Pengaruh jari-jari paking

Pengaruh jari-jari paking

Pengaruh diameter kolom

Pengaruh tinggi kolom

5m

10 m

15 m

20 m

Pengaruh diameter kolom

0,5 m

1m

1,5 m

2m

Optimalisasi

rp = 100 mm

UL = 5 m/detik

rp = 20 mm, UL = 3 m/detik

Desain • CO2 di inlet gas bumi = 20% • CO2 di outlet gas bumi = 5% • Tinggi kolom =15 m • Diameter kolom = 1,5 m • Mol CO2/mol MEA di dalam lean solven = 0,1 • Konsentrasi MEA inlet = 1000 mol/m 3 • Kecepatan superfisial gas = 1 m/detik • Kecepatan superfisial cair = 3 m/detik • Tekanan gas = 10 bar • Suhu = 323 K • Paking berupa silinder berongga dengan jari-jari 2 cm.

Sizing Kolom Talam

Sizing Kolom Talam • Uap harus mengalir hanya melalui daerah terbuka pada talam di antara downcomer-downcomer. • Cairan harus mengalir hanya melalui downcomer-downcomer. • Cairan tidak boleh menetes melalui lubang-lubang talam. • Cairan tidak boleh terbawa naik ikut aliran uap (entrainment flooding). • Uap tidak boleh turun ikut aliran cair (downcomer flooding). • Uap tidak boleh menggelembung melalui downcomer.

Aliran Cairan dan Aliran Uap • VG <<< cairan menetes melalui lubang. • VG >>> entrainment flooding → efisiensi 

Aliran Cairan dan Aliran Uap • Beban gas minimum: • Pada kecepatan gas rendah, gas tidak lagi mengalir secara merata melalui semua lubang talam atau cairan menetes melalui lubang talam. • Kedua mode operasi itu harus dihindari karena efisiensi talam berkurang akibat tingkat pencampuran kedua fase tidak cukup. • Faktor utama yang mempengaruhi tetesan adalah diameter lubang (beban gas minimum meningkat dengan meningkatnya diameter lubang).

Aliran Cairan dan Aliran Uap • Beban gas maksimum: • Pada kecepatan gas tinggi, gas meniup cairan dari talam dalam bentuk droplet-droplet halus (entrainment, jet flood) • Cairan mengalir tidak lagi berlawanan arah dengan aliran gas. • Beban gas maksimum yang layak tergantung pada sistem (kadar gas dan cairan, tegangan permukaan) serta desain talam. • Entrainment flooding pada talam terjadi pada jarak talam z yang sangat besar. Untuk jarak talam yang lebih kecil tinggi buih pada talam menentukan batasan yang lebih rendah.

Aliran Cairan dan Aliran Uap • Beban cair minimum: • Pada beban cairan yang sangat rendah, aliran cairan tidak merata di atas talam (maldistribution) sehingga efisiensi perpindahan massa berkurang. • Tinggi minimum overflow weir hwo  5 mm • Nilai ini sama dengan beban weir cair minimum

𝑄L 𝑙w

z

lw

= 2 m3/(m/jam)

Aliran Cairan dan Aliran Uap • Beban cair maksimum: • Aliran cairan ke bawah melalui downcomer didesak oleh gaya gravitasi sehingga beban cairan maksimum terbatas. • Empat aturan empiris untuk menentukan laju alir cairan maksimum: 1. Beban weir, 𝑄L Τ𝑙w < 60 m3/(m.jam). 2. Kecepatan cairan di downcomer  0,1 m/s. 3. Volume downcomer memberikan waktu tinggal cairan  5 detik. 4. Tinggi cairan jernih di downcomer hld  ½ z.

Floading • Downcomer flooding terjadi apabila cairan tergenang di atas talam karena downcomer area terlalu kecil. • Entrainment flooding terjadi karena terlalu banyak cairan yang terbawa oleh aliran uap → masalah besar ✓ Kecepatan desain = 80%−85% kecepatan flooding. ✓ Kecepatan flooding, 𝑈f = 𝐾1 K1 = faktor kapasitas

𝜌L −𝜌G 𝜌G

Floading Faktor kapasitas: 𝐿m 𝜌G 𝐹LV = 𝐺m 𝜌L Lm = laju alir massa cairan [kg/detik] Gm = laju alir massa gas [kg/detik] • Persen flooding = UG/Uf

Kecepatan Penetesan (Weeping) • Kecepatan uap di lubang: 𝑄G 𝑈h = 𝑎h QG = laju alir volumetrik gas [m3/detik] ah = luas total lubang [m2] • Kecepatan weeping:

𝐾2 − 0,90 25,4 − 𝑑h 𝑈h = 𝜌G dh = diameter lubang [m], K2 dari chart

Efisiensi Talam dan Paking • Jumlah talam teoritis (kesetimbangan) dihitung dengan menggunakan data kesetimbangan. Namun kenyataannya kesetimbangan tidak tercapai sepenuhnya pada talam. • Tinggi paking dihitung dengan anggapan bahwa pencampuran komponen di fasa gas dan fasa cair berlangsung sempurna. Namun kenyataannya, untuk kolom berdiameter besar, penyebaran komponen di dalam kolom tidak berlangsung sempurna. • Jumlah talam atau tinggi paking yang dihitung dengan cara yang sudah dilakukan perlu dikoreksi sehingga jumlah talam dan tinggi paking aktual lebih besar dari yang dihitung sejauh ini.

Efisiensi Talam • Jumlah talam aktual: 𝑁teoritis 𝑁aktual = 𝐸oc Eoc = efisiensi kolom keseluruhan Dipengaruhi oleh: ✓ ✓ ✓ ✓

Geometri talam, Laju alir, Rasio kesetimbangan uap-cair, Sifat fisik uap dan cair.

Efisiensi Talam • Kolom distilasi (metode O’Connel):

 [cP]

Efisiensi Talam • Kolom absorpsi/stripping (metode O’Connel):

H [lb mol/(ft3)(atm)], P [atm], and  [cP]

Efisiensi Talam • Metode rigorous:

Jatuh Tekan • Jatuh tekan total pada talam: ℎt = ℎd + ℎL [mm cair] • Jatuh tekan melalui lubang (sieve tray): ℎd = 92,8 𝜌G Τ𝜌L 𝑈h2 Uh = kecepatan di lubang [m/detik]

Jatuh Tekan • Jatuh tekan melalui campuran teraerasi (holdup cairan): ℎL = 𝛽 ℎw + ℎow

 = faktor aerasi (=0,5); hw = tinggi weir • Crest di atas outlet weir: ℎow = 664 𝑄L Τ𝑙w

2Τ3

QL= laju alir volumetrik cairan [m3/detik] lw = panjang weir [m]

Koefisien Perpindahan Massa • Koefisien perpindahan massa volumetrik fasa uap: 𝑘G 𝑎 =

316𝐷G0,5 1030𝑓 − 867𝑓 2

1Τdetik

ℎ0,5 L

• Koefisien perpindahan massa volumetrik fasa cair: 𝑘L 𝑎 = 0,40𝐹va + 0,17 3,875E8𝐷L

0,5

DG, DL = koefisien difusi fasa uap dan cair [m2/detik] hL = holdup cairan [mm] f = fraksi flooding f Va = factor-F luas aktif = 𝑈𝑎 𝜌G0,5

1Τdetik

Waktu Tinggal • Fasa uap dalam campurannya di dalam talam: 𝑡G =

volume uap di dalam busa (𝑓𝑟𝑜𝑡ℎ) 𝐴a 𝜀𝑍f = laju alir volumetrik uap 𝑄G

• Fasa cair dalam campurannya di dalam talam: volume cairan di dalam busa (𝑓𝑟𝑜𝑡ℎ) 𝐴a 1 − 𝜀 𝑍f 𝑡L = = laju alir volumetrik cairan 𝑄L Zf = tinggi busa (froth); dari chart. Aa = luas talam aktif

 = fraksi kosong (uap) di dalam busa = 1 – hL/Zf

Waktu Tinggal

Satuan Perpindahan Massa • Fasa uap: 𝑁𝑇𝑈G = 𝑘G 𝑎𝑡G • Fasa cair:

𝑁𝑇𝑈L = 𝑘L 𝑎𝑡L

Efisiensi Lokal (Titik) 1 1 𝜆 = + 𝑁𝑇𝑈oG 𝑁𝑇𝑈G 𝑁𝑇𝑈L

𝐸oG = 1 − exp −𝑁𝑇𝑈oG

 = faktor stripping = m(L/G) EoG = efisiensi lokal (titik), [fraksi]

Efisiensi Talam Murphree • Pencampuran sempurna di talam: • Kolom kecil • Kolom vakum (G >>> L) 𝐸mv = 𝐸oG

• Aliran sumbat melalui talam: 𝐸mv =

1 exp 𝜆𝐸oG − 1 𝜆

Efisiensi Kolom Keseluruhan • Refluks total: 𝐸oc = 𝐸mv • Selain refluks total: 𝐸oc =

ln 1 + 𝐸mv 𝜆 − 1 ln𝜆

Koreksi Entrainment • Resirkulasi cairan sebagai entrainment antara talam-talam. • Mempengaruhu efisiensi. • Terutama terjadi pada kolom vakum. • Konversi dari efisiensi kering ke efisiensi basah (dengan entrainment) 𝐸wet

𝐸dry = 1 − 𝐸dry𝜓Τ 1 − 𝜓

Efisiensi Talam • Contoh: • Lihat Example 13.17 pada buku Couper dkk, 2005, Chemical Process Equipment – Selection and Design, Elsevier.

Sistem Multikomponen • Menggunakan komponen kunci sebagai sistem biner semu.

Diameter Kolom • Dikontrol oleh kecepatan uap. • Menggunakan kecepatan superfisial uap. • UG = 0,5−2,5 m/detik (3 − 6 m/s di kolom dengan bubble cup). • UL = 1x10-3−15x10-3 m/detik. • Diameter kolom: 𝐺max 𝑇 𝐷c = 102,89 [m] 𝑃𝑈G,allow 𝐺max = laju alir molar uap maksimum [kmol/detik]

Diameter Kolom • Kecepatan uap yang diperolehkan tergantung pada: • Jenis talam dan geometrinya, • Kecepatan cairan, • Sifat fisik fasa uap dan cair. 𝐴a 𝐴a 𝜌L − 𝜌G 𝑈G,allow = 𝑓 𝑈 =𝑓 𝐾 𝐴Q f 𝐴Q 1 𝜌G f = fraksi flooding AQ = luas penampang lintang kolom =

𝜋 2 𝐷 4 c

Aa = luas aktif talam [m²] 𝑀G = berat molekul rata-rata campuran gas

=

𝐺ሶ max 𝑀G 𝜌G 𝑈G

[m²]

Efisiensi Paking • Tinggi paking aktual: 𝑍 = 𝐻𝐸𝑇𝑃 𝑁teoritis Z = tinggi unggun paking untuk pemisahan yang ekuivalen dengan N tahap teoritis. HETP = height equivalent to a theoretical plate ✓ Tinggi unggun dimana satu tahap teoritis dilaksanakan. ✓ Istilah empiris yang hanya berhubungan dengan kecepatan transfer massa setelah dikonversi ke nilai HTU. ✓ Dipengaruhi oleh: ❑ Konfigurasi geometri paking, ❑ Laju alir, ❑ Rasio kesetimbangan uap-cair, ❑ Sifat fisik uap dan cair.

Paking Acak Cornell dkk (1960) • Fasa cair 𝐻𝑇𝑈

0,5 Τ = 𝜙Sc L L 𝐶 𝑍 10

0,15

• Fasa gas:

𝜓ScG0,5 𝑑cΤ12 𝑚 𝑍Τ10 𝐻𝑇𝑈 G = 𝐿m 𝑓1 𝑓2 𝑓3 0,6

1Τ3

Paking Acak HTUL, HTUG = tinggi satuan perpindahan, ft

 dan  = parameter ScL dan ScG = Bilangan Schmidt fasa cair dan gas (= 𝜇 Τ𝜌𝐷) C = faktor koreksi Z = tinggi bagian paking (di antara distributor-distributor), m dc = diameter kolom, in Lm = laju alir massa cair (lb/jam.ft 2) f 1 = koreksi viskositas cair (= L/1,005)0,16, L dalam cP f 2 = koreksi densitas cair (= 1/ L)0,16, L dalam g/cm3 f 3 = koreksi tegangan permukaan (= 72,8/ )0,8,  dalam dyn/cm m = eksponen = 1,24 (ring) dan 1,11 (saddle)

Paking Acak

Paking Acak

Paking Acak

C

Paking Acak Onda (1968) • Fasa cair:

• Fasa gas:

𝐿 𝐻𝑇𝑈 L = 𝑘L 𝑎w𝜌L

𝐺 𝐻𝑇𝑈 G = 𝑘G 𝑎w𝑃𝑀G

L = laju alir massa cairan G = laju alir massa uap aw = luas permukaan paking yang basah (m2/m3)

Paking Acak Onda (1968) 𝑘L

𝜌L 𝑔𝜇L

𝑘G

1Τ3

𝑅𝑇 𝑎p 𝐷G

= 0,0051

1Τ3

𝐿 𝑎w𝜇L

𝐺 =𝐶 𝑎p 𝜇G

2Τ3

0,7

ScL−0,5 𝑎p𝑑p

Τ ScG1 3

𝑎p𝑑p

DG = koefisien difusi uap [m2/detik] ap = luas permukaan spesifik paking (m2/m3) dp = ukuran nominal paking C = 5,23 (normal) atau 2 (Raschig ring atau Berl saddles)

−2

0,4

Paking Acak Onda (1968) −0,05 0,2 𝑎w = 𝑎p 1 − exp −1,45Re0,1 Fr We L L L

𝜎 𝜎c

−0,75

ReL = Bilangan Reynolds = (L/apL) FrL = Bilangan Froude = (𝑎p 𝐿2 Τ𝑔𝜌L2) WeL = Bilangan Weber = (𝐿2 ൗ𝑎p𝜎𝜌L) Berlaku untuk 0,04 < ReL < 500; 1,2x10-8 < WeL < 0,27; 2,5x10-9 < FrL < 1,8x10-2

0,3 < (c/) < 2.

Paking Terstruktur Metode pintas: 𝐻𝐸𝑇𝑃 = 𝐴1 + 𝐵1 𝐹s,80 [m] ✓ Berlaku pada refluks total dan  = m/(L/V) = 1,0 ✓ Fs,80 = faktor-F superfisial pada 80% flooding

𝐻𝐸𝑇𝑃 =

2450𝐹s,80 𝑎p0,5

[m]

Paking Terstruktur • Locket: 4,82 𝜌L − 𝜌G 𝐻𝐸𝑇𝑃 = 𝛼

𝛼 = 𝛼p

0,5 𝜇−0,006 r

1 + 0,78𝑒 0,00058𝑎p

𝜇𝑟 =

𝜇L 𝜇H2O pada 20 C

ap = luas area spesifik paking (m2/m3)

𝜌G 𝜌L

0,25 2

Paking Terstruktur Model mekanistik (Bravo dkk, 1985): • Fasa gas 0,333 ShG = 0,0338Re0,8 Sc G G

• Fasa cair

Paking Terstruktur ShG = Bilangan Sherwood = (kGdeq/DG) ReG = Bilangan Reynolds = (deqG/G)(UG,eff + UL,eff) ScG = Bilangan Schmidt = (G/GDG) S = Panjang sisi lekukan = diameter ekuicalen [m] 𝐷L dan 𝐷G = koefisien difusi fasa cair dan fasa gas [[m2/detik] 𝑈L,eff dan 𝑈G,eff = laju alir efektif cairan dan gas [m/detik] 𝑈G,eff =

𝑈G,s 𝜀 1 − ℎt sin𝜃

𝑈L,eff =

𝑈L,s 𝜀ℎt sin𝜃

Paking Terstruktur ht = holdup cairan total

 = sudut lekukan yand diukur dari bidang horisontal, deg UG,s dan UL,s = kecepatan superdisial gas dan cairan [m/detik]