LAPORAN PRAKTIKUM ABSORBSI KELOMPOK 9KP Fauzan Nazi f (1306370 392) Rauina (1306370!9") S#$%i# (1306392903) FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNI&ERSITAS IN'ONESIA 'EPOK 2016 'AFTAR ISI 'AFTAR ISI................................................................................................................ BAB I PEN'AULUAN ............................................................................................
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
BAB II LAN'ASAN TEORI .....................................................................................71 Definisi Absorpsi............................................................................................7
Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu ampuran $as den$an ara pen$i!atan bahan tersebut pada permu!aan absorben air #an$ dii!uti den$an pelarutan. Absorpsi dapat dila!u!an
pada $as"$as atau airan #an$ relatif ber!onsentrasi rendah maupun !onsentrat. Prinsip absorpsi adalah
den$an memanfaat!an besarn#a difusi(itas mole!ul"mole!ul $as pada larutan tertentu. Den$an
demi!ian bahan #an$ memili!i !oefisien partisi hu!um /enr# te!anan uap:!elarutan5 rendah san$at
disu!ai dalam proses absorpsi. Pada proses absorpsi ampuran $as tersebut biasan#a terdiri dari $as
inert dan $as #an$ larut dalam airan. +airan #an$ di$una!an ju$a umumn#a ntida! mudah men$uap
dan larut dalam $as.
Kelarutan $as #an$ a!an diserap dapat disebab!an han#a oleh $a#a"$a#a fisi! pada absorpsi
fisi!5 atau selain $a#a tersebut ju$a oleh i!atan !imia pada absorpsi !imia5. Komponen $as #an$ dapat
men$ada!an i!atan !imia a!an dilarut!an lebih dahulu dan ju$a den$an !e epatan #an$ lebih tin$$i.
Karena itu absorpsi !imia men$un$$uli absorpsi fisi!. Tujuan dari operasi absorpsi dalam industri
adalah untu! menin$!at!an nilai $una dari suatu 9at den$an ara merubah fasen#a men$uran$i
impurities pemurnian5.
K- -4 A./-$./i
Kolom absorpsi adalah suatu !olom atau (essel tempat terjadin#a proses pen$absorpsipen#erapan:pen$$umpalan5 dari 9at #an$ dile8at!an di !olom:tabun$ tersebut. Proses ini dila!u!an
den$an mele8at!an 9at #an$ ter!ontaminasi oleh !omponen lain dan 9at tersebut dile8at!an !e !olom
ini dimana terdapat fase air dari !omponen tersebut.
-ambar 2.1 Kolom Absorpsi.
Kolom absorpsi adalah sebuah !olom dimana ada 9at #an$ berbeda fase men$alir berla8anan
arah ounter urrent5 #an$ dapat men#ebab!an !omponen !imia ditransfer dari satu fase airan !e fase
lainn#a terjadi hampir pada setiap rea!tor !imia. Proses ini dapat berupa absorpsi $as distilasi
Temperatur pelarut han#a sedi!it berpen$aruh terhadap laju absorpsi.
• Kelembaban -as
Kelembaban #an$ tin$$i a!an membatasi !apasitas $as untu! men$ambil !alor laten hal ini tida!
disenan$i dalam proses absorpsi. Den$an demi!ian proses dehumidifi ation $as sebelum masu!
!e dalam !olom absorber san$at dianjur!an.
2*! K$i #$ia P#4i i an S- #nPemilihan sol(en pada umumn#a disesuai!an den$an tujuan absorpsi antara lain
• i!a tujuan utama operasi untu! men$hasil!an larutan #an$ spesifi! ma!a sol(en ditentu!an
berdasar!an sifat dari produ!. +ontoh produ!si asam hidro!lorida.• i!a tujuan utama adalah men$hilan$!an !andun$an tertentu dari $as ma!a ada ban#a! pilihan
#an$ mun$!in. +ontoh air adalah sol(en #an$ palin$ murah dan san$at !uat untu! sen#a8a
Beberapa hal #an$ menjadi pertimban$an dalam pemilihan sol(en
• Kelarutan $as
Kelarutan $as #an$ tin$$i a!an menin$!at!an laju absorpsi dan menurun!an !uantitas sol(en
#an$ diperlu!an. Pelarut sol(ent5 #an$ memili!i sifat #an$ sama den$an bahan terlarut a!an
mudah dilarut!an. i!a $as larut den$an bai! dalam fra!si mol #an$ sama pada beberapa jenissol(en ma!a harus dipilih sol(en #an$ memili!i berat mole!ul ter!e il. 'ehin$$a a!an
diperoleh fra!si mol $as terlarut lebih besar.
i!a terjadi rea!si !imia dalam absorpsi ma!a !elarutan a!an san$at besar. amun ji!a pelarut
a!an di" recovery ma!a rea!si tersebut harus reversible . +ontoh etanolamina di$una!an untu!
men$absorpsi hidro$en sulfida dari ampuran $as !arena sulfida tersebut san$at mudah
diserap pada suhu rendah dan den$an mudh dile ut stripped 5 pada suhu tin$$i. 'ebali!n#a
soda !austi! tida! dapat di$una!an 8alaupun san$at mudah men#erap sulfida namun tida!
dapat dile ut den$an operasi stripping .
• olatilitas
Pelarut harus memili!i te!anan uap #an$ rendah !arena ji!a $as #an$ menin$$al!an !olom
absorpsi jenuh den$an pelarut ma!a a!an ada ban#a! sol(en #an$ terbuan$. Bila diperlu!an
dapat di$una!an airan pelarut !edua #aitu pelarut #an$ (olatilitasn#a lebih rendah untu!
menan$!ap porsi $as #an$ teruap!an. Apli!asi ba$ian recovery ini umumn#a pada proses
pen$ilan$an min#a! dimana terdapat menara absorpsi hidro!arbon #an$ men$$una!an pelarut
hidro!arbon #an$ u!up (olatil dan di ba$ian atas di$una!an min#a! tida! (olatil untu! me"
%aterial ban$unan menara absorpsi sebisa mun$!in tida! dipen$aruhi oleh sifat sol(en.
'ol(en atau pelarut #an$ !orosif dapat merusa! menara sehin$$a diperlu!an material menara
#an$ mahal atau tida! mudah dijumpai.
• /ar$a dan Ketersediaan
Pen$$unaan sol(en #an$ mahal dan tida! mudah di" recovery a!an menin$!at!an bia#aoperasi menara absorber. 'ementara itu !etersediaan pelarut di dalam ne$eri a!an san$at
mempen$aruhi stabilitas har$a pelarut dan bia#a operasi se ara !eseluruhan.
• is!ositas
is!ositas pelarut #an$ san$at rendah amat disu!ai !arena a!an terjadi laju absorpsi #an$
tin$$i menin$!at!an !ara!ter floodin$ dalam menara jatuh"te!an #an$ !e il dan sifat
)ntu! memahami persamaan nera a massa #an$ berla!u pada !olom absorber perhati!an
$ambar beri!ut
-ambar 2.7 '!ema nera a massa pada !olom absorber.
Dimana
- m1 C 0aju alir molar inlet $as- m2 C 0aju alir molar outlet $as0 m1 C 0aju alir molar outlet li uid0 m2 C 0aju alir molar inlet li uidE C ra!si mol $as terlarut dalam li uid murni# C ra!si mol $as terlarut dalam inert $as
K-#fi/i#n T$an/f#$ Ma//a :a/ M#n8# u$uKoefisien transfer massa $as men#eluruh Overall Mass Transfer Coefficient, gas
concentration 5 merupa!an parameter #an$ erat !aitann#a den$an laju difusi atau perpindahan
massa $as !e li uid. 'ema!in besar nilai !oefisien sema!in besar pula laju difusi $as.
Persamaan #an$ di$una!an untu! menentu!an K O adalah seba$ai beri!ut
Dimana
K O C !oefisien transfer massa $as men#eluruh $r.mol:atm.m 2.se!on5a C jumlah $as terlarut dalam li uid
a C luas spesifi! 44* m 2:m 35 !" C (olume !olom P i C ra!si mol inlet te!anan total P o C ra!si mol outlet te!anan total
Persamaan tersebut menunju!!an bah8a sema!in besar nilai !oefisien transfer massa $as
ma!a jumlah $as #an$ terlarut dalam li uid a!an lebih ban#a!. 'elain itu persamaan tersebut
menunju!!an adan#a pen$aruh te!anan !olom dalam menentu!an nilai !oefisien transfer
massa $as. /al ini !arena pen$aruh adan#a isian pada !olom #an$ men#ebab!an pressure
drop #an$ selalu harus diperhitun$!an dalam !olom isian. 'ema!in besar pressure drop ma!a
perpindahan massa $as !e li uid a!an sema!in !e il.
2*7 A i5a/i P$-/#/ A./-$./i• P$-/#/ P#n%- a an :a/ A a4
Pada proses pen$hilan$an sen#a8a asam pada $as alam s#eetening 5 dapat di$una!an proses
absorbpsi den$an pelarut. enis pelarut #an$ serin$ di$una!an dalam industri pen$olahan $as
alam adalah pelarut amine. Tujuan proses absorpsi pada gas s#eetening adalah untu!
1 %en e$ah pembentu!an sen#a8a asam2 %enin$!at!an nilai !alor $as alam3 %en e$ah !orosi selama transportasi dan distribusin#a4 %en e$ah polusi udara oleh ',2 #an$ dihasil!an selama pemba!aran /2' dalam $as alam
dan& %en e$ah pembe!uan air dalam jalur pipa pada pendistribusian $as alam.
Pada $ambar di atas dapat dilihat bah8a feed #an$ dimasu!!an berupa $as alam #an$
masih men$andun$ sen#a8a asam #aitu +, 2 dan / 2'. eed masu! melalui ba$ian ba8ah
!olom absoprsi pa !ed bed. Pelarut amine dimasu!!an !e dalam !olom melalui ba$ian atas
sehin$$a terjadi !onta! antara feed den$an pelarut. Dalam proses perpindahan massa ini
sen#a8a asam a!an terlarut !e dalam pelarut amine. Pelarut amine #an$ telah jenuh den$an
sen#a8a asam a!an di!eluar!an dari ba$ian ba8ah !olom absorber dan !emudian melalui
proses re$enerasi untu! mendapat!an pelarut amine #an$ murni !embali. 'edan$!an $as alam#an$ telah murni dari $as asam dialir!an melalui ba$ian atas !olom absorber #an$ !emudian
a!an masu! !e dalam proses gas de$ydration . Dalam proses ini liquid dessicant de$ydrator
berfun$si untu! men$absorpsi uap air dari aliran $as. -li!ol a$en utama dalam proses ini
memili!i afinitas !imia untu! air. ni berarti bah8a !eti!a $li!ol !onta! den$an aliran $as alam
#an$ men$andun$ air $li!ol a!an berfun$si untu! men$ambil air dari aliran $as.
Pada dasarn#a dehidrasi $li!ol ini melibat!an pen$$unaan larutan $li!ol biasan#a bai!
dieth#lene $l# ol D<-5 atau trieth#lene $l# ol T<-5 #an$ diba8a !e dalam !onta! den$an
aliran #et gas #an$ disebut den$an !onta!tor. 0aruan $li!ol a!an men$absorpsi air dari #et gas .
'etelah air diabsorpsi parti!el $li!ol menjadi lebih berat dan ten$$elam !e ba$ian ba8ah
!onta!tor di mana air dimana mere!a di"remo(e. -as alam #an$ telah !ehilan$an seba$ian
besar !adar air !emudian diba8a !eluar dari de$ydrator tersebut. 0arutan $li!ol #an$
menan$$un$ semua air #an$ diambil dari $as alam dimasu!!an !e boiler #an$ !husus
diran an$ han#a untu! men$uap!an air dari larutan . 'ementara air memili!i titi! didih 212 o
1**o+5 $li!ol tida! mendidih sampai 4** o 2*4.4o+5. Perbedaan titi! didih ini membuatn#a
relatif mudah untu! men$hilan$!an air dari larutan $li!ol dan memun$!in!an di$una!an
!embali dalam proses dehidrasi.
• P$-/#/ P#4.ua an F-$4a inormaldehid seba$ai $as input dimasu!!an !e dalam rea!tor. ,utput dari rea!tor #an$
berupa $as #an$ mempun#ai suhu 1 2 *+ didin$in!an pada !ondensor hin$$a suhu &&*+ dimasu!!an !e dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tin$!at men$andun$ larutan
formalin den$an !adar formaldehid se!itar 37 ; 4*>. Ba$ian terbesar dari metanol air dan
formaldehid di!ondensasi di ba8ah air pendin$in ba$ian dari menara dan hampir semua
removal dari sisa metanol dan formaldehid dari $as terjadi diba$ian atas absorber den$ancounter current con ta t den$an air proses. '!ema proses absorpsi #an$ terjadi dapat dilihat
pada -ambar 2. .
-ambar 2.= Proses Absorpsi.
• P$-/#/ P#4.ua an A/a4 Ni $aTahap a!hir dari proses pembuatan asam nitrat berlan$sun$ dalam !olom absorpsi. Pada
setiap tin$!at !olom terjadi rea!si o!sidasi , menjadi ,2 dan rea!si absorpsi ,2 oleh air
menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempun#ai empat flu!s masu! dan dua flu!s !eluar.
<mpat flu!s masu! #aitu air umpan absorber udara pemutih $as proses dan asam lemah. Dua
flu!s !eluar #aitu asam nitrat produ! dan $as buan$. Kolom absorpsi diran an$ untu!
3*1 P#$,-.aan III A./-$ /i O2 #n%an Ai$ M#n%%una5an Ana i/i/ :a/
3*1*1 'a a P#n%a4a an
Data pen$amatan #an$ diambil pada per obaan ini adalah1 C 3 liter:menit C * *& liter:se!on2 C 3* liter:menit C * & liter:se!on3 C 3 liter:menit C * *& liter:se!on
Sa4 # -in
&1 (4 ) 4* ml
&2 (4 ) * 4 mlKeteran$an
1 0aju alir air masu! packed column2 0aju alir udara masu! packed column3 0aju alir +, 2 masu! packed column1 olume +, 2 dan udara pada analisis sample !eluaran $as sisa absorpsi diu!ur di
dalam piston52 olume +, 2 #an$ terlarut dalam a,/ pada analisis sample !eluaran $as sisa
absorpsi diu!ur di dalam tabun$ liquid overspill 5.
3*1*2 P#n%- a an 'a a
• Kan un%an O 2 a a /a4 # %a/
%en$hitun$ fra!si (olume +, 2 F5
X =V 2V 1 ..... 15
Asumsi #an$ di$una!an pada perhitun$an ini adalah $as +, 2 bersifat ideal sehin$$a
fra!si (olume $as +, 2 tersebut a!an sama den$an fra!si moln#a fra!si (olume +, 2 C
fra!si mol +, 25.
%en$hitun$ G 1
..... 25
Dimana G 1 merupa!an fra!si mol $as +, 2 pada aliran $as masu! inlet5
Asumsi #an$ dipa!ai pada perhitun$an ini adalah bah8a aliran (olume tida!
dipen$aruhi oleh pressure drop sepanjan$ !olom.
3*2 P#$,-.aan I& A./-$./i O2 a a4 a$u an NaO 4#n%%una5an ana i/i/ a$u an ,ai$
3*2*1 'a a #$,-.aan
1 C laju alir air masu! pa !ed olumn C 3 lt:menit C *.*& lt:se!on2 C laju alir udara masu! pa !ed olumn C 3* lt:menit C *.& lt:se!on3 C laju alir +, 2 masu! pa !ed olumn C 3 lt:menit C *.*& lt:se!on
Konsentrasi a,/ C * 2 %Konsentrasi /+l C * 2 %Ba+l 2 C 1* $r
olume sampel &* ml
T 5#S" (!0 4 ) S! (!0 4 )
/+l ml5 Ba+l 2 ml5 /+l ml5 Ba+l 2 ml5
T1 1 " 1.& "
T2 1.& " 1.7 "
T3 1 *.33 1.2 *.44
Hdata #an$ !oson$ pada !olom (olume Ba+l 2 disebab!an !arena Ba+l 2 baru
ditambah!an pada saat titrasi !e 3.Keteran$anT1 C olume /+l #an$ dibutuh!an untu! menetralisir a,/ dan men$ubah !arbonat
menjadi bi!arbonat. Pada titrasi ini di$una!an /+l seba$ai 9at penitrasi dan '4 atau '&
seba$ai 9at #an$ dititrasi hasil proses absorpsi. Proses titrasi men$$una!an indi!ator pp.T2 C Total (olume /+l #an$ ditambah!an hin$$a men apai end point !edua atau
(olume /+l #an$ di$una!an untu! menetral!an basa a,/ dan a 2+, 3 dalam ml.
Pada titrasi ini ju$a di$una!an /+l seba$ai 9at penitrasi dan '4 atau '& dari hasil titrasi pertama seba$ai 9at #an$ dititrasi. Proses titrasi men$$una!an indi!ator metil oran$e.T3 C (olume asam #an$ ditambah!an untu! menetral!an a,/ dalam ml5 Pada
titrasi ini ju$a di$una!an /+l seba$ai 9at penitrasi dan '4 atau '& sejumlah selisih dari
(olume T1 dan T2 IT5 ditambah Ba+02 sejumlah 11*> IT seba$ai 9at #an$ dititrasi.
Proses titrasi men$$una!an indi!ator pp.'4 C 'ampel !eluaran dari !olom absorspsi setelah terjadin#a proses absoprsi5'& C 'ampel masu!an menuju !olom absorpsi sebelum terjadin#a proses absoprsi5
3*2*2 P#n%- a an 'a a
Persamaan #an$ di$una!an dalam perhitun$an per obaan & adalahIn # (S!)
Mol Ekuivalen Basa = Mol Ekuivalen Asam
N Basa xV Basa = N Asam xV Asam
(n Basa xC Basa ) xV Basa = (n Asam xC Asam) xV Asam
alir air bernilai lebih rendah dari laju alir udara dan +, 2 a$ar air dapat berada lebih lama di
dalam !olom dan membuat 8a!tu !onta! lebih lama dan lebih ban#a! men$absorpsi +, 2.+, 2 diabsorpsi !e dalam air den$an tujuan men$hitun$ besarn#a absorpsi #an$ terjadi
den$an memperhati!an !ondisi $as #an$ masu! dan !eluar. +, 2 dan udara a!an men$alami
!onta! den$an air sehin$$a udara dan $as +, 2 den$an !onsentrasi #an$ lebih tin$$i dapat
terabsorpsi den$an air den$an !onsentrasi #an$ lebih rendah. 'elanjutn#a menutup valve a$ar
sampel $as masu! dan !emudian men$ubah valve dan mendoron$ piston untu! dapat
memasu!!an sampel $as !e dalam absorption globes #an$ berisi larutan a,/ 1 % #an$ a!an
men$absorpsi +, 2. Data #an$ diambil adalah 1 #an$ merupa!an olume +, 2 dan udara pada
analisis sample !eluaran $as sisa absorpsi diu!ur di dalam piston5 dan 2 #an$ merupa!an
olume +, 2 #an$ terlarut dalam a,/ pada analisis sample !eluaran $as sisa absorpsi diu!ur
di dalam tabun$ liquid overspill 5. 'elanjutn#a piston ditari! !embali hal ini di!alu!an untu!
men$hilan$!an udara #an$ tida! terabsorpsi oleh a,/ !e atmosfer di!arena!an a,/ han#amen$absorpsi +, 2 dan tida! men$absorpsi udara.
"*1*2* P#$,-.aan A./-$./i O 2 a a4 La$u an NaO M#n%%una5an Ana i/i/ ai$Per obaan ini bertujuan untu! men$etahui dan mempelajari laju absorpsi +, 2 dalam
larutan a,/ den$an proses analisis air. Dalam per obaan hal pertama #an$ dila!u!an adalah
men$isi tan$!i penampun$ den$an larutan a,/ 22 liter air bersih dan 3.7& liter a,/5 #an$
berfun$si seba$ai absorben. 'elanjutn#a men#ala!an !ompresor untu! men$alir!an udara
sebesar 3* l:menit men#ala!an pompa untu! men$alir!an larutan a,/ sebesar 3 l:menit dan
membu!a valve pada tabun$ +, 2 untu! men$alir!an +, 2 sebesar 3 l:menit. 0aju alir larutan a,/ bernilai lebih rendah dari laju alir udara dan +, 2 a$ar air dapat berada lebih lama di
dalam !olom dan membuat 8a!tu !onta! lebih lama dan dapat lebih ban#a! men$absorpsi
+, 2.Dalam peristi8a absorpsi ini terjadi rea!si antara +, 2 dan a,/ pada !olom absorpsi
#aitu seba$ai beri!ut
2 NaOH +CO 2 →Na 2 CO 3 + H 2 O
'elanjutn#a men$ambil sampel pada dua titi! #aitu dari ba8ah !olom absorpsi '45 dan dari
masin$"masin$ seban#a! 6* ml be$itu pula den$an '& '&1 dan '&25. Tabun$ '41 dan '&1
a!an men$alami proses titrasi pertama dan !edua dan tabun$ '42 dan '&2 a!an men$alami
proses titrasi !eti$a. Proses titrasi ini bertujuan untu! men$etahui jumlah a,/ dan a 2+, 3
#an$ dapat di$una!an untu! men$hitun$ jumlah +, 2 #an$ terabsorpsi pada larutan a,/.
Pada titrasi pertama dan !edua bertujuan untu! mendapat!an jumlah Ba+l 2 #an$ harusditambah!an pada titrasi !edua a$ar a 2+, 3 men$endap dan didapat!an jumlah a,/ pada
tabun$ '42 dan '&2. Titrasi pertama dila!u!an den$an '41 dan '&1 seba$ai titrat dan /+l
seba$ai titran. 0arutan #an$ di$una!an untu! titrasi adalah /+l !arena bersifat asam. /al ini
di!arena!an a,/ dan a 2+, 3 bersifat basa sehin$$a untu! menetral!an sifat basa tersebut
saat larutan berubah 8arna menjadi benin$. Didapat!an hasil berupa (olume /+l T35 #an$
menanda!an jumlah a,/ #an$ terdapat di dalam larutan. Perbedaan jumlah a 2+, 3 pada
!edua titi! sampel a!an menanda!an jumlah +, 2 #an$ terabsorpsi sehin$$a didapat!an hasil
berupa laju absorpsi.
"*2* Ana i/i/ P#n%- a an 'a a an a/i P#n%a4a an
"*2*1* A./-$ /i O 2 #n%an Ai$ M#n%%una5an Ana i/i/ :a/%elalui per obaan ini didapat!an (olume +, 2 dan udara pada analisis sample !eluaran
$as sisa absorpsi 15 dan (olume +, 2 #an$ terlarut dalam a,/ pada analisis sample
!eluaran $as sisa absorpsi 25. 0an$!ah pertama #an$ harus dila!u!an adalah men$hitun$
fra!si (olume +, 2 pada aliran $as. ra!si (olume +, 2 dihitun$ pada aliran $as masu! inlet5
dan aliran $as !eluar outlet5. Didapat!an fra!si mol $as +, 2 inlet sebesar *.*=*= sedan$!an
fra!si mol $as +, 2 outlet adalah sebesar *.*1. 'etelah men$etahui fra!si pada inlet dan outlet
men$$una!an nera a massa pada packed to#er di!etahui (olume +, 2 #an$ diabsorpsi #an$
setelah di!on(ersi!an didapat!an dalam unit $mol:se!on - a5 #aitu sebesar *.**2*&$mol:se!on. /al ini menunju!!an bah8a $as +, 2 terabsorpsi !e dalam a,/ #an$ ditandai