Total Tayangan Halaman

Jumat, 20 April 2012


ABSORBSI 1

A.    PERBEDAAN TEKANAN UDARA SEPANJANG KOLOM KERING

1.      Tujuan Percobaan
Menentukan perbedaan tekanan udara sepanjang kolom kering sebagai fungsi dan laju alir udara dan laju alir yang berbeda-beda.

2.      Alat dan Bahan yang digunakan
§  Satu unit peralatan absorbs
§  Udara tekan
§  Air

3.      Dasar Teori
Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik. Absorbsi gas atau penyerapan gas merupakan proses perpindahan massa.
Pada absorbsi gas, uap yang diserap dari campurannya dengan gas tidak aktif atau lembab (inert gas) dengan bantuan zat cair dimana gas terlarut (solute gas) dapat larut banyak atau sedikit. Fungsi Absorbsi dalam industri adalah meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya.
Alat yang banyak digunakan dalam absorbsi gas dan beberapa operasi lain adalah menara isian. Piranti ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah. Pemasukan zat cair dan distribusinya pada bagian atas. Sedangkan pengeluaran gas dan zat cair masing-masing diatas dan dibawah. Serta suatu massa bentukan zat padat (tidak aktif/inert) diatas penyangganya. Bentukan ini disebut isian menara atau tower packing.
Jenis-jenis isian menara yang diciptakan orang banyak sekali macamnya tetapi ada beberapa jenis yang lazim dipakai. Isian menara terbagi menjadi dua macam, yaitu yang di isikan dengan mencurahkan secara acak kedalam menara dan disusun kedalam menara dengan tangan.
Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara, yaitu:
§  Harus tidak bereaksi (kimia) dengan fluida didalam menara
§  Tidak terlau berat
§  Harus mengandung cukup banyak laluan untuk arus tanpa banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi
§  Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dan gas
§  Tidak terlalu mahal

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia. Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.
Persyaratan absorben :
§  Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).
§  Selektif
§  Memiliki tekanan uap yang rendah
§  Tidak korosif.
§  Mempunyai viskositas yang rendah
§  Stabil secara termis.
§  Murah
Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).

Kolom Absorbsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Struktur dalam absorber
1.         Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.
2.         Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi
3.         Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi
1.         Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.
2.         Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.
Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber
1.         Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut yang digunakan
2.         Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas pelarut,dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan.
3.         Ketika volalitas pelarut sangat rendah, contohnya pelarut tidak muncul pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni dengan memanaskannya
Aplikasi kolom absorbsi:
• Teknologi Refrigerasi
• Teknologi proses pembuatan formalin
• Proses pembuatan asam nitrat

4.      Langkah Kerja
1.      Harus mengeringkan kolom terlebih dahulu dengan menggunakan laju alir udara maksimum
2.      Menghubungkan bagian atas dan bawah kolom dengan manometer air dengan menggunakan katup S­1 dan S2
3.      Membaca perbedaan tekanan sepanjang kolom untuk beberapa range laju alir udara

5.      Data Pengamatan 1
Peningkatan Laju Alir
Laju Alir (L/min)
∆P (mmH₂O)
20
0,0732565
40
0,09523355
60
0,1465131
80
0,3662868
100
0,65930920
120
0,9523355
140
1,2453618
160
1,39187499

Penurunan Laju Alir
Laju Alir (L/min)
∆P (mmH₂O)
160
1,39187499
140
1,2453618
120
0,9523355
100
0,6593090
80
0,366282892
60
0,293026
40
0,14411130
20
0,0732565


Laju Alir (L/min)
∆P (mmH₂O)
Peningkatan
Penurunan
20
0,0732565
0,0732565
40
0,09523355
0.14411130
60
0,1465131
0,293026
80
0,3662868
0,366282892
100
0,65930920
0,6593090
120
0,9523355
0,9523355
140
1,2453618
1,2453618
160
1,39187499
1,39187499

6.      Perhitungan
Diketahui :      ρ = 1,22 kg/m3
                        g = 9,8 kg/ms2
a.       Kenaikan Laju Alir
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,001 m x 60 s
      = 0,71736 kg/ms
ΔP konversi
= 0,71736 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,073314192 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,0013 m x 60 s
      = 0,932568 kg/ms

ΔP konversi
= 0,932568 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,09530845 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,002 m x 60 s
      = 0,45472 kg/ms
ΔP konversi
= 0,45472 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,146628384 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,005 m x 60 s
      = 3,5868 kg/ms
ΔP konversi
= 3,5868 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,36657096 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,009 m x 60 s
      = 6,45624 kg/ms
ΔP konversi
= 6,45624 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,659827728 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,013 m x 60 s
      = 9,32568 kg/ms
ΔP konversi
= 9,32568 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,95084496 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,017 m x 60 s
      = 12,19512 kg/ms
ΔP konversi
= 12,19512 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 1,246341264 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,019 m x 60 s
      = 13,62984 kg/ms
ΔP konversi
= 13,62984 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 1,392969648 mm H2O

b.      Penurunan Laju Alir
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,019 m x 60 s
      = 13,62984 kg/ms
ΔP konversi
= 13,62984 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 1,392969648 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,017 m x 60 s
      = 12,19512 kg/ms
ΔP konversi
= 12,19512 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 1,246341264 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,013 m x 60 s
      = 9,32568 kg/ms
ΔP konversi
= 9,32568 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,95084496 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,009 m x 60 s
      = 6,45624 kg/ms
ΔP konversi
= 6,45624 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,659827728 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,005 m x 60 s
      = 3,5868 kg/ms
ΔP konversi
= 3,5868 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,36657096 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,004 m x 60 s
      = 2,86944 kg/ms
ΔP konversi
= 2,86944 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,293026 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,002 m x 60 s
      = 1,4112 kg/ms
ΔP konversi
= 1,4112 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,14411130 mm H2O
·         ΔP = ρ x g x h x t
      = 1,22 kg/m3 x 9,8 kg/ms2 x 0,001 m x 60 s
      = 0,71736 kg/ms
ΔP konversi
= 0,71736 kg/ms x 14,696 psia x 2,311 ft H2O x 304,8 mm H2O
1,01325 x 105 kg/ms x 1 psia x 1 ft H2O
            = 0,0732565 mm H2O


B.     PERBEDAAN TEKANAN UDARA SEPANJANG KOLOM DENGAN LAJU ALIR AIR
1.      Tujuan Percobaan
Menguji perbedaan tekanan udara sepanjang kolom sebagai fungsi laju alir udara untuk beberapa laju alir yang berbeda-beda sepanjang kolom

2.      Langkah Kerja
1.      Mengisi tanki penampung dengan air hingga ¾ penuh
2.      Menghidupkan pompa atau mengatur C1 sehingga didapat laju alir 1 L/min sepanjang kolom
3.      Mengalirkan udara dari bawah kolom dengan laju alir 30 L/min dan menunggu sekitar 2 menit hingga stabil
4.      Mencatat beda tekanan udara sepanjang kolom basah sebagai fungsi dan laju alir udara
5.      Mencatat perbedaan tekanan sepanjang kolom sebagai fungsi dan laju alir udara un tuk beberapa laju alir berbeda sehingga 1 L/min. memperhatikan perubahan kolom pada setiap pergantian laju alir.

3.      Data Pengamatan 2
Data pengamatan 2 . perbedaan tekanan udara sepanjang kolom dengan laju alir air
Tabel 1. Flow air 1.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P konversi
1,22
9,8
0,005
60
3,5868
0,36657096
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,014
60
10,04304
1,026398688
1,22
9,8
0,026
60
18,65136
1,906168992
1,22
9,8
0,044
60
31,56384
3,225824448
1,22
9,8
0,064
60
45,91104
4,692108288
1,22
9,8
0,104
60
74,60544
7,624675968
1,22
9,8
0,108
60
77,47488
7,917932736


Tabel 2. Flow air 2.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0,007
60
5,02152
0,513199344
1,22
9,8
0,02
60
14,3472
1,46628384
1,22
9,8
0,03
60
21,5208
2,19942576
1,22
9,8
0,05
60
35,868
3,6657096
1,22
9,8
0,08
60
57,3888
5,86513536
1,22
9,8
0,116
60
83,21376
8,504446272
1,22
9,8
0,122
60
87,51792
8,944331424
1,22
9,8
0,132
60
94,69152
9,677473344

Tabel 3. Flow air 3.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0,008
60
5,73888
0,586513536
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,005
60
3,5868
0,36657096
1,22
9,8
0,004
60
2,86944
0,293256768
1,22
9,8
0,044
60
31,56384
3,225824448
1,22
9,8
0,074
60
53,08464
5,425250208
1,22
9,8
0,104
60
74,60544
7,624675968
1,22
9,8
0,138
60
98,99568
10,1173585

Tabel 4. Flow air 4.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,004
60
2,86944
0,293256768
1,22
9,8
0,004
60
2,86944
0,293256768
1,22
9,8
0,028
60
20,08608
2,052797376
1,22
9,8
0,07
60
50,2152
5,13199344
1,22
9,8
0,344
60
246,7718
25,22008205
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0


Tabel 5. Flow air 5.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0,056
60
40,17216
4,105594752
1,22
9,8
0,056
60
40,17216
4,105594752
1,22
9,8
0,012
60
8,60832
0,879770304
1,22
9,8
0,01
60
7,1736
0,73314192
1,22
9,8
0,372
60
266,8579
27,27287942
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0

Tabel 6. Flow air 6.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,004
60
2,86944
0,293256768
1,22
9,8
0,392
60
281,2051
28,73916326
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0

Tabel 7. Flow air 7.0
ρ
g
h
t
∆P
∆P(konversi)
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,006
60
4,30416
0,439885152
1,22
9,8
0,27
60
193,6872
19,79483184
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
1,22
9,8
0
60
0
0
 

·         Peningkatan laju alir (L/min)

Laju alir udara (L/min)
v
20
40
60
80
100
120
140
160
ΔP 1
0,3665
0,5131
0,58651
0,4398
4,1055
0
0,4398
3,2258
ΔP 2
0,4398
1,4662
0,4398
0,2932
4,1055
0,4398
0,4398
15,0765
ΔP 3
1,0263
2,1994
0,3665
0,2932
0,87977
0,2932
19,794
0
ΔP 4
1,9061
3,6657
0,2932
2,0527
0,7331
28,7391
0
0
ΔP 5
3,2258
5,8651
3,2258
5,1319
27,272
0
0
0
ΔP 6
4,6921
8,50444
5,4252
25,220
0
0
0
0
ΔP 7
7,62467
8,94433
7,6246
0
0
0
0
0
ΔP 8
7,9179
9,67747
10,117
0
0
0
0
0

·         Penurunan Laju Alir (L/min)
Laju Alir Air (L/min)
Laju Alir Udara (L/min)
160
140
120
100
80
60
40
20
1
8,791
8,351
5,128
1,758
3,663
2,784
2,344
1,026
2
1,612
0,293
0,733
0,147
0,440
0,147
0,293
0,293
3

8,058
5,274
3,956
0,733
0,147
0,147
0,147
4



0,440
3,223
1,465
1,905
1,026
5




4,981
7,326
2,637
0,952
6





1,098
8,937
2,637
7






12,893
4,249

·         Grafik peningkatan dan penurunan laju alir
Laju alir (L/min)
Kenaikan tekanan (mmH2O)
Penurunan tekanan (mmH2O)
20
7,9179
4,249
40
9,6774
12,893
60
10,1173
7,326
80
25,220
4,981
100
27,2728
3,956
120
28,7391
5,274
140
19,79483
8,058
160
15,0765
13,989

4.      Analisa Percobaan
Proses pemisahan dengan metode absorbsi ini dapat dilakukan pada fluida yang relatif berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat konsentrat. Prinsipnya dengan memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-molekul gas pada larutan tertentu. Percobaan pertama ini menggunakan kolom kering yaitu suatu kolom yang hanya dialiri udara. Dari pengamatan pertama bahwa semakin meningkat laju alir udara maka ketinggianya atau pembaca manometernya akan semakin meningkat, demikian juga dengan penurunan laju alir udarnya. Secara logika, nilai atau angka ketinggian manometer antara kenaikan dan penurunan laju alir konstan atau tetap atau sama antara keduanya, namun pada praktikum kali ini terdapat perbedaan yang terletak pada laju alir 20 L/min, 40 L/min, dan 60 L/min yang masing-masing adalah 1 mm, 1,3 mm, dan 2 mm untuk kenaikanya dan untuk penurunanya adalah 1 mm, 2 mm, dan 4 mm. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor , yaitu kemungkinan dari faktor tekanan yang diberikan oleh gas, serta tinggi rendahnya laju alir yang diberikan oleh udara, dan faktor lain yang berperan.  Begitupun dengan beda tekan yang diperoleh dari perhitungan rumus tekanan hidrostatik dengan menggunakan densitas udara pada suhu ruang yaitu 1.22 kg/m3.
Sedangkan untuk percobaan kedua mengenai perbedaan tekanan udarasepanjang kolom dengan laju alir air. Berbeda dengan percobaan yang pertama, kali ini yang digunakan adalah kolom basah, kolom basah merupakan kolom yang dialiri air dan udara. Prinsipnya kontak antara air dan udara yang terjadi dikolom dimana air dialirkan dari kolom bagian atas, sedangkan gas dari kolom bagian bawah. Dimana akan terjadi kontak antara air dan udara didalam kolom yang dapat menimbulkan penurunan tekanan. Terdapat beberapa hal dapat dianalisa dari tabel yang telah ada bahwa ada beberapa dari perbedaan tekanan yang terjadi ((ada yang tidak stabil pada saat peningkatan dan penurunanya). Hal ini mungkin dapat disebabkan oleh tidak adanya ruang laluan untuk zat cair sehingga lajunya terhambat. Pada grafik yang ke - 4 mulai terjadi proses fluidisasi (flooding). Lebih meningkat pada tekanan yang ke – 6 (ΔP 6).
 
5.      Kesimpulan
Dari hasil percobaan dapat di tarik beberapa kesimpulan bahwa,
a.       Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan.
b.      Faktor yang mempengaruhi proses absorbsi diantaranya adalah tekanan, luas permukaan, waktu, dan zat yang diabsorbsi itu sendiri.
c.       Semakin tinggi laju alir maka semakin meningkat pula ketinggian manometernya.
 
6.      Daftar Pustaka
-          Effendy, sahrul. 2012. Petunjuk praktikum satuan operasi-2. Palembang. Teknik kimia POLSRI.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar