Ukuran Packing.docx

Ukuran Packing Ukuran packing yang digunakan sesuai dengan ukuran kolom yang digunakan, sampai ukuran 50 mm. Harga packing yang berukuran kecil lebih mahal dibanding ukuran yang lebih besar. Ketika ukuran packing lebih besar dari 50 mm harga yang murah tetapi membuat efisiensi transfer massa yang lebih rendah. Menggunakan packing yang terlalu besar akan membuat distribusi cairan yang sangat kurang. Pemilihan ukuran packing dapat dilihat dari tabel dibawah ini Tabel 1. Tabel pemilihan packing sesuai ukuran kolom Diameter kolom < 0.3 m (1ft) 0.3 – 0.9 m (1-3 ft) >0.9 m

Ukuran packing < 25mm (1 in.) 25 – 38 mm (1 - 1.5 in.) 50 – 75 mm (2 to 3 in.) (Towler, 2008)

Struktur packing Struktur packing merupakan elemen packing yang biasa terbuat dari jala kawat atau lembaran logam berlubang. Material ini dapat ditekuk dan diatur untuk membuat luas permukaan yang besar dan fraksi kosong yang tinggi. Packing biasa terbuat dari logam, plastik dan batu. Packing yang tersusun rapih memiliki kelebihan dibanding packing yang random karena penurunan tekanan akibat packing yang lebih rendah.

Gambar 1 Struktur Packing Butcher (1999) dalam Towler (2008) Penggunaan struktur packing yang teratur sering digunakan dalam : 1. Untuk pemisahan yang sulit, memiliki banyak stage, seperti pemisahan isomer 2. Destilasi vakum tinggi 3. Untuk meningkatkan kapasitas dan mengurangi ratio reflux pada perombakan column. Packing yang terstruktur biasa diaplikasikan dalam destilasi tapi dapat juga digunakan dalam absorption jika membutuhkan efisiensi tinggi dan hilang tekan yang rendah.

11.14.2 Tinggi packed bed Destilasi Untuk kolom destilasi, lebih mudah untuk menganggap bahwa proses separasi sebagai proses bertingkat dan menggunakan konsep tinggi ekivalen stage seimbang untuk mengkonversi jumlah stage ideal yang dibutuhkan untuk kebutuhan tinggi packing. Tinggi ekivalen stage ideal ( height equivalent to a theoritical plate / HETP), adalah tinggi packing yang akan memberikan separasi yang sama dengan stage kesetimbangan. Untuk destilasi biasa digunakan packing berjenis pall rings dengan ketentuan sebagai berikut : Size, mm 25 (1 in.) 38 (1.5 in.) 50 (2 in.)

HETP, m 0.4-0.5 0.6-0.75 0.75-1.0 (Towler, 2008)

Penggunaan pall rings karena pressure drop yang dihasilkan 17 mm air / meter tinggi packing, untuk packing jenis saddle pressure drop yang dihasilkan 29 mm/ m dan yang paling menghasilkan pressure drop tertinggi adalah jenis raschig rings yang mencapai 42 mm / m. Hubungan antara transfer unit dengan HETP pada destilasi dapat dilihat dibawah :

Slope dari garis operasi m akan sangat bervariasi tergantung kolom destilasi, yang dibutuhkan untuk menghitung HETP setiap platenya. Absorpsi Packing absorpsi dan kolom stripper dapat didesain dengan asumsi proses bertingkat, namun proses ini lebih baik menggunakan rumus terintegrasi dari persamaan diferensial dengan mempertimbangkan kecepatan transfer massa pada suatu titik di kolom. Penurunan rumus ini didapatkan di Richardson et al. (2002). Jika konsentrasi solute kecil ( <10 %), aliran gas dan cairan akan dianggap kosntan sepanjang kolom, dan tinggi packing (Z) yang dibutuhkan didapat dengan rumus :

Dimana Kg adalah koefisien overall perpindahan massa gas dan komposisi gas atau

Dimana KL adalah koefisien overall perpindahan massa cairan dan komposisi cairan

Dimana Gm

= aliran gas molar per unit area

Lm

= aliran cairan molar per unit area

A

= luas antarmuka tiap volume

P

= tekanan total

Ct

= total konsentrasi molar

y1 dan y2 = mol fraksi solute dalam fasa gas pada bagian bawah dan atas kolom x1 dan x2 = mol fraksi solute dalam fasa cairan pada bagian bawah dan atas kolom xe

= konsentrasi pada cairan saat kesetimbangan dengan konsentrasi gas pada titik manapun

ye

= konsentrasi pada gas saat kesetimbangan dengan konsentrasi cairan pada titik manapun

hubungan konsentrasi kesetimbangan dengan konsentrasi aktual dapat dilihat pada grafik dibawah ini :

11.14.3 prediksi tinggi transfer unit (HTU/ height of transfer unit) Tidak ada metode yang cukup memuaskan untuk menghitung ketinggian transfer unit. Pada praktisnya nilai dari suatu packing akan bergantung tidak saja terhadap properti fisik dan juga laju alir gas dan cairan, tetapi juga terbentuknya distribusi cairan sepanjang kolom, dimana tergantung tinggi kolom dan diameter. Hal ini yang membuat sulit untuk mengolah data yang didapat dari percobaan skala laboratorium dan pilot plant kolom menjadi kolom pada industri. Ketika melakukan perhitungan dimana kolom yang dioperasikan ukurannya harus sama dengan yang didesain. Banyak metode yang sudah dipublikasikan untuk memprediksi tinggi dari transfer unit dan koefisien transfer massa, saat mendapatkan hasil yang lebih akurat maka perhitungan dilakukan dengan berbagai metode lalu dibandingkan hasilnya. Metode Cornell

Persamaan cornell digunakan untuk packing untuk range ukuran Raschig ring dan berl saddles. Ketika pemilihan berl saddle, maka raschig rings tidak direkomendasikan untuk kolom yang baru. Meskipun pall rings dan intalox saddles memiliki koefisien trasnfer massa lebih efisien, tetapi metode ini juga dapat digunakan untuk menghitung jenis packing tersebut.

Persamaan cornell adalah :

Dimana Hg

= tinggi trasnfer unit fasa gas

HL

= tinggi transfer unit fasa cair

(Sc)v

= bilangan schmidt gas

(Sc)L = bilangan schmidt cairan Dc

= diameter kolom

Z

= tinggi kolom

K3

= faktor koreksi flooding

Ψh

= faktor Hg

Фh

= faktor HL

Lw

= laju alir cairan per satuan luas cross section kolom

f1

= faktor koreksi viskositas cairan

f2

= faktor koreksi densitas cairan

f3

= faktor koreksi tegangan muka

dimana kondisi sesuai kolom yang digunakan.