Laporan Tetap OTK 1 Wetted Wall Absorption Column

LAPORAN TETAP

LABORATORIUM UNIT OPERASI

WETTED WALL ABSORPTION COLUMN

OLEH :

KELOMPOK 3

1. Chega Putri Pratiwi 03111003007

2. Rika Damayanti 03111003021

3. Elsagita Siagian 03111003038

4. Adi Kuncoro 03111003045

5. M. Sentot B.I 03111003083

6. Dwi Sunu Permatahati 03111003098

Nama Asisten : 1. Rizki Setiadi

2. Birman Firliansyah

3. Muhammad Fadlirijal

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perpindahan massa merupakan perpindahan satu unsur dari konsentrasi

yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Misalnya kita masukan gula

ke dalam secangkir kopi, di mana gula akan larut dan kemudian berdifusi secara

seragam ke dalam secangkir kopi tersebut.

Perpindahan massa merupakan proses penting dalam proses industri,

misalnya dalam penghilangan polutan dari suatu aliran keluaran pabrik dengan

absorpsi, pemisahan gas dari air limbah, difusi neutron dalam reaktor nuklir.

Absorpsi gas merupakan suatu proses penyerapan gas pada seluruh

permukaan zat cair (absorben). Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan

massa dari fase gas ke fase likuid. Kecepatan larut gas dalam absorben likuid

tergantung pada kesetimbangan yang ada, oleh karena itu diperlukan karakteristik

sistem gas likuid. Di dalam kolom absorber gas yang akan diserap dialirkan ke

bagian bottom kolom sedangkan pelarut dialirkan ke bagian atas kolom. Peristiwa

ini terjadi karena gas lebih ringan dan mudah menyebar daripada likuid. Sehingga

kontak antara likuid dan gas akan berlangsung dengan baik dan mempengaruhi

banyaknya gas yang diserap oleh pelarut.

Proses absorpsi dapat dibedakan menjadi 2 bagian, antara lain:

1) Proses absorpsi secara fisika.

2) Proses absorpsi secara kimia.

Absorpsi fisika dipengaruhi oleh gaya Van der Waals pada permukaan

absorben. Panas absorpsi fisika rendah dan lapisan molekul pada permukaan

absorben biasanya lebih dari satu molekul. Sedangkan pada absorpsi kimia terjadi

reaksi antara absorbat dan absorben. Panas absorpsi kimia tinggi dan lapisan

molekul pada permukaan absorben hanya satu lapis. Beberapa faktor yang

mempengaruhi proses absorpsi, yaitu:

1) kemampuan pelarut yang digunakan sebagai absorben

2) laju alir dari pelarut

3) jenis atau tipe kolom yang digunakan

4) kondisi operasi yang sesuai

Proses absorpsi yang terjadi di dalam wetted wall absorption column dapat

menggambarkan adanya perpindahan massa di dalam kolom tersebut.

Perpindahan massa ini terjadi akibat adanya proses absorpsi yang terjadi di dalam

kolom tersebut.

Dengan adanya perpindahan massa maka akan diperoleh suatu bilangan

yang merupakan koefisien perpindahan massa. Di mana koefisien perpindahan

massa itu merupakan besaran empiris yang diciptakan untuk memudahkan

persoalan-persoalan perpindahan massa antar fase.

1.2. Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Weted Wall Absorpsion Column.

2. Mengetahui aplikasi Wetted Wall Absorpsion Column.

3. Mengetahui cara menghitung koefisien perpindahan massa dalam likuid (kL)

1.3. Permasalahan

Masalah yang akan dibahas dalam percobaan ini adalah:

1. Faktor apa saja yang mempengaruhi banyaknya O2 yang terserap?

2. Bagaimana pengaruh volume air terhadap proses absorpsi?

3. Bagaimana pengaruh laju alir dengan besarnya perpindahan massa?

1.4. Hipotesa

1. Semakin banyak air yang disuplai maka semakin luas bidang penyerapan

sehingga memudahkan terjadinya penyerapan.

2. Semakin besar laju alir udara maka semakin baik kontak dengan pelarut dan

semakin banyak O2 yang terserap.

3. Semakin besar laju alir maka semakin besar perpindahan massa pada fase

likuid (k1).

1.5. Manfaat

Manfaat dari percobaan ini adalah:

1. Dapat mengetahui cara kerja alat wetted wall absorption secara lebih jelas.

2. Dapat menentukan nilai Sh dan nilai Re dari suatu senyawa dengan

menggunakan metode wetted wall absorption.

3. Dapat mengetahui hubungan antara nilai Sh dengan nilai Re dengan melihat

grafik.

4. Dapat mengetahui secara langsung proses terjadi absorpsi apabila suatu gas

dilewatkan pada suatu cairan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Absorpsi Gas

Absorpsi gas merupakan suatu proses di mana campuran gas dikontakkan

dengan likuid yang bertujuan untuk memisahkan satu atau lebih komponen dari

gas. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari fase gas ke likuid.

Kecepatan larut gas dalam absorben tergantung pada kesetimbangan yang ada,

karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan sistem gas-likuid. Laju absorpsi

dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda, yaitu:

1. Menggunakan koefisien individual

2. Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair.

3. Menggunakan koefisien volumetrik.

4. Menggunakan koefisien persatuan luas.

2.2. Tipe-Tipe Absorber

Absorber digolongkan menjadi beberapa bagian berdasarkan klasifikasi dan

pemakaian pada operasinya. Pemakaiannya harus disesuaikan dengan kondisi

yang diinginkan. Absorber diklasifikasi ke dalam 5 tipe utama yang metodenya

digunakan untuk menghasilkan kontak interfase.

2.2.1. Spray Tower

Spray tower terdiri dari chamber-chamber besar di mana fase gas mengalir

dan masuk serta kontak dengan likuid terjadi di dalam spray nozzles. Aliran fase

di dalam spray tower dimulai dari likuid masuk ke dalam spray dan jatuh karena

gaya gravitasi, serta kontak secara countercurrent dengan aliran gas yang masuk.

Untuk ketinggian yang rendah, efisiensi ruang spray kira-kira mendekati packed

powder, tetapi untuk ketinggian yang melebihi 4 ft efisiensi spray turun dengan

cepat. Adanya kemungkinan terjadinya interfase aktif yang sangat besar pada saat

terjadinya sedikit penurunan, ternyata pada prakteknya ditemukan

ketidakmungkinan untuk mencegah terjadinya hubungan ini.

Spray nozzles didesain untuk aliran likuid yang mempunyai bilangan

pressure drop yang besar maupun kecil, untuk aliran likuid yang mempunyai flow

rate kecil, maka cross area kontaknya harus besar. Laju aliran yang mempunyai

drop fals menentukan waktu kontak dan sirkulasinya disertai dengan influensasi

perpindahan massa antara dua fase dan harus kontak secara kontinu. Hambatan

pada transfer yaitu pada fase gas dikurangi dengan gerakan swirling dari falling

likuid droplets. Spray tower digunakan untuk perpindahan massa larutan gas yang

tinggi dengan dikontrol laju perpindahan masa secara normal pada fase gas.

2.2.2. Bubble Tower

Pada bubble tower, gas terdispersi menjadi fase likuid di dalam fine bubble.

Small gas bubble merupakan bagian untuk menentukan luas area. Kontak

perpindahan massa terjadi di dalam bubble formation dan buble rise up melalui

likuid. Arah aliran countercurrent di mana gas terdispersi di bottom tower.

Gerakan bubble mengurangi hambatan fase likuid. Penggunaan bubble tower

dengan sistem di mana pengontrol laju dari perpindahan masa pada fase likuid

yang absorpsinya adalah relatif fase gas. Mekanisme dasar perpindahan massa

terjadi di dalam bubble tower dan demikian juga dengan aliran counter di dalam

tank bubble batch di mana gas itu terdispersi di dalam bottom tank.

2.2.3. Packed Tower

Packed tower merupakan tipe absorber yang digunakan untuk memperbesar

luas permukaan kontak antara gas dan likuid. Keuntungan dari penggunaan

packed tower, antara lain:

1) Pressure drop aliran gas rendah.

2) Lebih ekonomis di dalam operasi cairan korosif karena ditahan untuk packing

keramik.

3) Biaya kolom dapat lebih murah dari plate column pada ukuran diameter yang

sama.

4) Cairan hold up kecil.

2.2.4. Plate Column

Plate column merupakan tipe absorber yang digunakan lebih luas

dibandingkan dengan packed column terutama untuk destilasi. Keuntungan dari

penggunaan plate column, antara lain:

1) Menyiapkan kontak lebih positif antara dua fase likuid.

2) Dapat meng-handle cairan lebih besar tanpa terjadi floading.

3) Lebih mudah dibersihkan.

2.2.5. Wetted Wall Column

Wetted wall column telah digunakan oleh sejumlah pekerja dan mereka telah

membuktikan pentingnya menentukan berbagai faktor dan mengadakan basis dari

hubungan yang telah dikembangkan untuk packed tower.

2.3. Kriteria Pemilihan Solven

Dalam absorpsi ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, seperti solven

yang akan digunakan. Ada beberapa kriteria yang perlu diperhatikan dalam

pemilihan solven, antara lain:

1) Gas solubility (kelarutan gas) di mana kelarutan gas haruslah tinggi karena

selain dapat meningkatkan laju absorpsi juga dapat menurunkan kuantitas

solven yang dibutuhkan.

2) Volatility, solven haruslah mempunyai tekanan uap yang rendah sehingga jika

telah keluar dari proses absorpsinya solven tersebut masih merupakan

saturated solvent. Semakin kecil volatility, maka make up solven akan

semakin kecil.

3) Corrosiveness (tidak korosif), konstruksi material yang digunakan untuk

peralatan tidak terlalu mahal.

4) Cost (harga), harga dari solven tersebut murah dan selalu tersedia di pasaran.

5) Viskosity, penggunaan solven dengan viskositas rendah lebih menguntungkan

karena :

a) Mempercepat laju absorpsi

b) Memperbaiki flooding pada kolom absorpsi

c) Pressure dropnya rendah

d) Transfer panas berlangsung dengan baik

6) Miscellaneous, solven haruslah tidak beracun, tidak mudah terbakar,

mengandung bahan kimia yang stabil, dan mempunyai freezing point yang

rendah. Tipe kolom absorber digolongkan ke dalam beberapa bagian yang

masing-masing memiliki klasifikasi dan pemakaian yang berbeda pada

operasinya. Di mana pemakaian harus disesuaikan dengan kondisi yang

diinginkan.

2.4. Perpindahan Massa dalam Weted Wall Column

Data yang paling baik untuk operasi perpindahan massa antara luas

permukaan pipa dan aliran fluida sebaiknya digunakan wetted wall column, alasan

penggunaan column ini adalah dalam pengamatan perpindahan massa yaitu

kontak luas permukaan antara dua fase yang hasilnya dapat akurat. Persamaan

dasar pada wetted wall column ada 2, yaitu:

2.4.1.Koefisien perpindahan massa untuk aliran gas

Koefisien perpindahan massa untuk aliran gas dapat ditunjukkan oleh

persamaan :

KC . D . ρB . IM

DAB . ρ=0 ,23 . R

e0 ,83 . Sc0 ,44

.................... (1)

di mana :

B = densitas likuid B

Re = Reynold Number

DAB = massa difusivitas komponen A yang menjadi likuid

Sc = bilangan number Schmidt.

2.4.2.Koefisien Perpindahan Massa untuk Lapisan Film (Persamaan Vivian

dan Peaceman)

Koefisien perpindahan massa untuk lapisan film ditunjukkan oleh

persamaan Vivian dan Peaceman:

K I . Z

DAB

= 0 , 433 . Sc0,5 .( 2 gz 3

μ2)

1 6. Re0,4

.................... (2)

di mana :

z = panjang kotak

g = gravitasi

Re = Reynold Number

DAB = massa difusivitas komponen A yang menjadi likuid

μ = viskositas likuid B

Sc = Schmidt Number.

4r/μ di mana r adalah massa flowrate likuid per unit wetted parameter. Koefisien

film likuid terletak antara 10–20% lebih rendah daripada persamaan teoritis untuk

absorpsi di dalam aliran laminar film.

2.5. Aliran dalam Pipa

Korelasi untuk perpindahan massa pada dinding dalam harus mempunyai

bentuk yang sama dengan korelasi untuk perpindahan kalor karena persamaan

dasar untuk difusi dan konduksi serupa. Persamaan ini merupakan persamaan

yang paling sederhana dan cocok dengan data publikasi dalam jangkauan

Reynolds Number dan Schmidt Number yang cukup luas. Bentuk alternatif dari

bentuk korelasi didapat dengan membagi persamaan di atas dengan NRe x NSc

sehingga menghasilkan faktor jM sebagaimana ditunjukkan oleh Chilton dan

Colbum sama dengan jH serta f/2. Suku (µ/µw) 0,14 biasanya 1,0 untuk

perpindahan massa oleh karena itu ditinggalkan. Analogi untuk persamaan ini

berlaku umum untuk perpindahan kalor dan perpindahan massa dengan pelarutan

yang sama.

Adanya perluasan analogi di atas dapat menutupi rugi gesek yang dilakukan

untuk pipa saja karena semua rugi disini berasal dari gesek kulit saja. Analogi ini

tidak berlaku untuk rugi gesek di mana tidak terdapat seret bentuk dari pemisahan

aliran, sebagaimana terdapat pada aliran seputar benda. Korelasi yang telah

disajikan untuk berbagai kisaran Schmidt Number. Data untuk penguapan

beberapa macam zat cair di dalam menara di dinding basah dikorelasi dengan

eksponen yang agak lebih tinggi baik untuk Reynold Number maupun untuk

Schmidt Number. Schmidt Number berkisar antara 0,60 dan 0,25 dan dalam

jangkau yang sempit. Perbedaan antara eksponen itu mungkin mempunyai makna

fundamental karena perpindahan ke permukaan zat cair yang mungkin

mempunyai gelombang yang harus berbeda dari permukaan perpindahan padat

yang licin. Korelasi untuk perpindahan massa dan Schmidt Number yang tinggi

(antara 430–100.000) didapat dengan mengukur laju kelarutan di dalam tabung

asam benzoat di dalam air dan zat cair viscous. Perbedaan antara eksponen

Schmidt Number dan nilai 1/3 yang biasa mungkin tidak banyak, tetapi eksponen

Reynold Number jelas lebih besar dari 0,80.

2.6. Teori-Teori Pada Absorber

2.6.1.Teori Film

Teori film bersifat elementer di mana semua aliran di dalam aliran fluida

turbulen terkonsentrasi dalam suatu stagnant film. Berikutnya terhadap dinding

atau batas stasioner fluida, menurut model ini semua driving force atau garad

konsentrasi untuk mengurangi stagnant film serta konsentrasi di dalam bulk fluida

adalah konstan, hal ini dikarenakan adanya turbulen yang tingi. Turbulen yang

tingi mengurangi stagnant fluida.

Tebal dari film hayalan yang digunakan untuk masa pada kecepatan aliran

yang sebanding adalah tidak sama kecuali pada kondisi batas. Dari Reynold

Number diketahui koefisien dari transfer massa banyak digunakan, tetapi lebih

sedikit dibandingkan dengan koefisien transfer atau juga apabila dibandingkan

dengan koefisien permukan. Dalam teori film ketebalan film efektif ditentukan

oleh bagaimana kondisi laminer dan turbulen. Gradien konsentrasi merupakan

karakteristik steady state.

Persyaratan kontak antara likuid dan gas merupakan persyaratan yang paling

sulit dicapai, terutama pada tower yang besar. Secara ideal, terdistribusi dari top

packing, mengalir dalam bentuk film tipis dari seluruh permukaan packing turun

ke bawah tower. Sebenarnya film tersebut, cenderung menebal pada beberapa

tempat dan menipis di tempat lain, sehingga likuid itu mengumpul menjadi arus-

arus kecil dan mengalir melalui lintas-lintas tertentu dalam packing. Begitu juga

pada laju aliran rendah, sebagian besar permukaan mungkin kering atau sedikitnya

diliputi oleh film stagnant liquid. Efek ini disebut sebagai chanelling dan

merupakan penyebab utama dari kerja yang kurang memuaskan pada menara

berukuran besar.

2.6.2.Teori Penetrasi

Suatu gelembung gas yang berada pada likuid yang bergerak ke luar dari

likuid, dituliskan dalam persamaan menjadi:

∂C A

∂θ= DAB .

∂C A

∂ t2.................... (3)

Rumus di atas digunakan berdasarkan teori penetrasi. Di mana θ merupakan

waktu yang diperlukan oleh gelembung gas untuk naik dengan jarak tempuh sama

dengan jarak gelembung, CA merupakan konsentrasi awal, t merupakan fungsi

waktu, dan D merupakan jarak gelembung.

Teori penetrasi digunakan oleh Higbie untuk menganalisa fase cair. Dalam

absorpsi gas di mana cairan diasumsikan sebagai aliran laminer atau stasioner.

Higbie mempertimbangkan bahwa transfer di dalam cairan dengan transport

molekul unsteady state.

Konsep yang dikemukakan oleh Higbie ini menghasilkan suatu persamaan

untuk fluks masa pada titik yang berada pada permukan cairan yang diekspos

untuk absorpsi gas. Berbeda ngan Danckwerte yang menggunakan konsep

unsteady state untuk absorpsi di dalam suatu cairan turbulen dengan mengangap

random surface renewal. Kemudian Marcello, melakukan perbaikan terhadap

model film penetrasi dengan kombinasi dari dua model di atas pada Sc yang

rendah model film steady state kelihatan pada Sc yang tinggi. Sedangkan pada

model unsteady state surface renewal lebih mengambarkan situasi yang

menguntungkan.

2.7. Penggunaan Absorpsi

Absorpsi gas oleh zat padat digunakan pada gas masker. Alat ini berisi

arang halus yang berfungsi menyerap gas-gas yang tidak diinginkan misalnya gas

yang beracun. Arang halus yang juga dipergunakan untuk membuat vakum

dengan temperatur yang rendah dapat dibuat vakum sampai 10-4 mm. Grafit yang

juga dipergunakan sebagai pelumas karena molekulnya yang pipih sehingga

mudah bergeser terhadap satu sama lain.

Grafit memang sangat menguntungkan akan tetapi ternyata pada temperatur

yang tinggi sifat pelumas grafit sangat berkurang dan kembali lagi apabila

temperatur direndahkan. Dengan analisis kimia sering diperoleh kesulitan, hal ini

disebabkan oleh karena daya serap dari beberapa endapan terhadap ion-ion dalam

larutan.

2.8. Sistem Absorpsi

2.8.1.Sistem Dua Komponen

Bila sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan likuid yang tidak mudah

menguap yang akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas

yang larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada.

Pada temperatur tetap, kelarutan gas akan bertambah bila tekanan dinaikkan pada

absorben yang sama. Gas yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda. Pada

umumnya kelarutan gas akan menurun apabila temperatur dinaikkan.

2.8.2.Sistem Multikomponen

Bila campuran gas dikontakkan dengan likuid pada kondisi tertentu,

kelarutan setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas, yang

dinyatakan dalam tekanan parsiil dalam campuran gas. Bila dalam campuran gas

ada gas yang sukar larut maka kelarutan gas ini tidak mempengaruhi kelarutan gas

yang mudah larut. Pada beberapa komponen dalam campuran gas mudah larut

dalam likuid, kelarutan masing-masing gas tidak saling mempengaruhi bila gas

tidak dipengaruhi oleh sifat likuid. Hal ini hanya terjadi pada larutan ideal.

Karakteristik larutan ideal yaitu:

1) Gaya rata-rata tolak menolak dan tarik menarik dalam larutan tidak berubah,

dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear.

2) Pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang

dilepaskan.

3) Tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi.

Dalam absorpsi gas dan beberapa operasi lain alat yang sering digunakan

adalah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk sekunder atau

menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian

bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedangkan

pengeluaran gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian bawah

serta tower packing. Penyangga harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang

cukup besar untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga itu.

Zat cair yang masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan

encer zat terlarut di dalam pelarut, didistribusikan di atas isian dengan distributor

sehingga pada operasi yang ideal membebaskan permukaan isian secara seragam.

Gas yang mengandung zat terlarut disebut fat gas, masuk ke ruang pendistribusian

yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian

berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang

luas untuk kontak zat cair dan gas serta membantu terjadinya kontak antara kedua

fase. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara ialah:

1) Tidak terjadi reaksi kimia dengan fluida di dalam menara

2) Harus kuat tetapi tidak terlalu berat.

3) Mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat

cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.

4) Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair

dengan gas.

5) Harus tidak terlalu mahal.

Prinsip-prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang

akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan

konsentrasi dan pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju

optimum zat cair untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya

operasi untuk kedua unit dan biaya tetap untuk peralatan.

Bila gas hanya diumpankan ke dalam menara absorpsi maka suhu di dalam

menara itu berubah secara menyolok dari dasar menara ke puncaknya. Kalor

absorpsi zat terlarut menyebabkan naiknya suhu larutan, penguapan pelarut

cenderung menyebabkan suhu turun. Efeknya secara menyeluruh ialah

peningkatan suhu larutan, tetapi di dekat dasar kolom suhu itu bisa sampai

melewati maksimum. Bentuk profil suhu bergantung pada laju penyerapan zat

terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut, serta perpindahan kalor antara kedua

fase.

BAB III

METODOLOGI

3.1. Bahan yang Digunakan

1) Air

2) Udara

3.2. Alat-alat yang digunakan

Wetted wall absorption column terdiri dari:

1) Tabung 1 berupa kolom Deoksigenator.

2) Pompa 1.

3) Pompa 2.

4) Kompressor.

5) Tabung 2 berupa kolom absorpsi.

6) Sensor probe inlet dan outlet.

3.3. Prosedur Percobaan

1) Tekan tombol power lalu tekan tombol supply

2) Tekan tombol pump 1untuk mengalirkan air dari bak penampung ke kolom

deoksigenator

3) Atur flowmeter untuk air sesuai dengan laju alir yang ditetapkan

4) Bila kolom deoksigenator penuh dengan air, hidupkan pump 2 yang berfungsi

untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmeter dan sensor probe dimana alat

ini digunakan untuk menghitung laju alir air dan O2 yang terserap dari inlet.

5) Kemudian air akan mengalir ke puncak wetted wall absorption column dan

selanjutnya akan turun dari puncak ke dasar kolom secara laminer yang

berupa lapisan tipis (film)

6) Bersamaan dengan itu, O2 mengalir dari dasar kolom setelah terlebih dahulu

dipompakan udara oleh kompresor melalui cakram yang mendistribusi udara

ke kolom sehingga O2 naik ke atas dan sebaliknya film turun ke bawah secara

countercurrent. Udara yang dialirkan oleh kompressor sebelumnya masuk

dalam flowmeter udara untuk menghitung laju alir udara.

7) Kemudian air yang sudah bebas O2 masuk ke sensor probe untuk menghitung

O2 outlet. Dimana kedua alat ini dihubungkan dengan DO meter.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Hasil Pengamatan

Laju Udara (cc/min)

Laju Air (cc/min) Konsentrasi O2 in (mg/l)

Konsentrasi O2

out (mg/l)1200 108,5

147,38176,52228,68

2,42,62,83

4,234,184,0263,77

2200 108,5147,38176,52228,68

3,73,94

4,1

4,374,164,034,17

4.2. Pengolahan Data

4.2.1.Konversi Laju Alir Udara dan Laju Alir Air dari cc/min menjadi

m3/sec

1) Laju alir udara 1200 cc/min:

1200 cc/min x 1 min/60 sec x 1 m3/106 cc = 2 x 10-5 m3/sec

2) Laju alir udara 2200 cc/min:

2200 cc/min x 1 min/60 sec x 1 m3/106 cc = 3,67 x 10-5 m3/sec

Pada laju alir udara 1200 cc/min

1) Laju alir air 108,5 cc/min:

108,5 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 1,81 x 10-6 m3/sec

2) Laju alir air 147,38 cc/min:

147,38 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,46 x 10-6 m3/sec

3) Laju alir air 176,52 cc/min:

176,52 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,94 x 10-6 m3/sec

4) Laju alir air 228,68 cc/min:

5) 228,68 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 3,81 x 10-6 m3/sec

Pada laju alir udara 2200 cc/min

1) Laju alir air 108,5 cc/min:

108,5 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 1,81 x 10-6 m3/sec

2) Laju alir air 147,38 cc/min:

147,38 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,46 x 10-6 m3/sec

3) Laju alir air 176,52 cc/min:

176,52 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,94 x 10-6 m3/sec

4) Laju alir air 228,68 cc/min:

228,68 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 3,81 x 10-6 m3/sec

4.2.2.Konversi Konsentrasi O2 dari mg/l menjadi kg/m3

Untuk mengkonversikan konsentrasi O2 dari mg/l menjadi kg/m3 cukup

dikalikan dengan 10-3

O2 input pada laju alir udara 1200 cc/min

1) (2,4 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,0024 kg/m3

2) (2,6 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,0026 kg/m3

3) (2,8 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,0028 kg/m3

4) (3 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,003 kg/m3

O2 output pada laju alir udara 1200 cc/min

1) (4,23 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,00423 kg/m3

2) (4,18 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,00418 kg/m3

3) (4,026 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,004026 kg/m3

4) (3,77 mg/l) (10-6 kg/mg) (103 l/m3) = 0,00377 kg/m3

O2 input pada laju alir udara 2200 cc/min

1) (3,7 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0037 kg/m3

2) (3,9 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0039 kg/m3

3) (4 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,004 kg/m3

4) (4,1 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0041 kg/m3

O2 output pada laju alir udara 2300 cc/min

1) (4,37 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00437 kg/m3

2) (4,16 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00416 kg/m3

3) (4,03 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00403 kg/m3

4) (4,17 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00417 kg/m3

4.2.3.Menghitung nilai Clm

Rumus: Clm =

C2−C1

lnC2

C1 kg/m3

Pada laju alir udara 1200 cc/min

1) Untuk C2 = 0,00423 kg/m3 dan C1 = 0,0024 kg/m3

Clm =

0 ,00423−0 , 0024

ln0 , 004230 , 0024

Clm = 0,00323 kg/m3

2) Untuk C2 = 0,00418 kg/m3 dan C1 = 0,0026 kg/m3

Clm =

0 ,00418−0 , 0026

ln0 ,004180 , 0026

Clm = 0,00333 kg/m3

3) Untuk C2 = 0,004026 kg/m3 dan C1 = 0,0028 kg/m3

Clm =

0 ,004026−0 ,0028

ln0 ,0040260 , 0028

Clm = 0,00338 kg/m3

4) Untuk C2 = 0,00377 kg/m3 dan C1 = 0,003 kg/m3

Clm =

0 ,00377−0 ,003

ln0 ,003770 ,003

Clm = 0,00337 kg/m3

Pada laju alir udara 2200 cc/min

1) Untuk C2 = 0,00437 kg/m3 dan C1 = 0,0037 kg/m3

Clm =

0 ,00437−0 ,0037

ln0 , 004370 , 0037

Clm = 0,00396 kg/m3

2) Untuk C2 = 0,00416 kg/m3 dan C1 = 0,0039 kg/m3

Clm =

0 ,00416−0 ,0039

ln0 ,004160 ,0039

Clm = 0,00403 kg/m3

3) Untuk C2 = 0,00403 kg/m3 dan C1 = 0,004 kg/m3

Clm =

0 ,00403−0 , 004

ln0 ,004030 , 004

Clm = 0,00402 kg/m3

4) Untuk C2 = 0,00417 kg/m3 dan C1 = 0,0041 kg/m3

Clm =

0 ,00417−0 ,0041

ln0 , 004170 , 0041

Clm = 0,00414 kg/m3

4.2.4.Menghitung Wp (Wetted meter)

Rumus: Wp = .d meter

Di mana:

d = diameter kolom = 3,16 cm = 3,16 x 10-2 m

Wp = (3,14) (3,16 x 10-2 m)

Wp = 0,0992 m

4.2.5.Menghitung Laju Volumetric Air ()

Rumus: = (laju alir air . ) / Wp kg/m.sec

Di mana:

= 1000 kg/m3

Wp = 0,0992 m

Pada laju alir udara 1200-2200 cc/min

1) Untuk laju alir air = 1,81 x 10-6

= (laju alir air . ) / Wp

= (1,81 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m

= 0,0182 kg/m.sec

2) Untuk laju alir air = 2,46 x 10-6

= (laju alir air . ) / Wp

= (2,46 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m

= 0,025 kg/m.sec

3) Untuk laju alir air = 2,94 x 10-6

= (laju alir air . ) / Wp

= (2,94 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m

= 0,03 kg/m.sec

4) Untuk laju alir air = 3,81 x 10-6

= (laju alir air . ) / Wp

= (3,81 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m

= 0,038 kg/m.sec

4.2.6.Menghitung Reynold Number (Re)

Rumus: Re = 4/ tak berdimensi

Di mana:

= 1,02 x 10-3 Ns/m2

Nilai Re untuk semua laju alir udara (1200-2200 cc/min)

1) Untuk = 0,0182 kg/m.sec

Re = 4/

Re = (4)( 0,0182) / (1,02 x 10-3)

Re = 71,37

2) Untuk = 0,025 kg/m.sec

Re = 4/

Re = (4)( 0,025) / (1,02 x 10-3)

Re = 98,04

3) Untuk = 0,03 kg/m.sec

Re = 4/

Re = (4)( 0,03) / (1,02 x 10-3)

Re = 117,65

4) Untuk = 0,038 kg/m.sec

Re = 4/

Re = (4)( 0,038) / (1,02 x 10-3)

Re = 149,02

4.2.7.Menghitung Flux Massa Oksigen

Rumus: j = (C2 – C1) . Laju alir air kg/s

Pada laju alir air 1200 cc/min

1) Untuk C2 = 0,00423 kg/m3 C1 = 0,0024 kg/m3

laju alir air = 1,81 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00423 - 0,0024) x 1,81 x 10-6

j = 3,31 x 10-9 kg/sec

2) Untuk C2 = 0,00418 kg/m3 C1 = 0,0026 kg/m3

laju air = 2,46 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00418 - 0,0026) x 2,46 x 10-6

j = 3,89 x 10-9 kg/sec

3) Untuk C2 = 0,004026 kg/m3 C1 = 0,0028 kg/m3

laju air = 2,94 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,004026 - 0,0028) x 2,94 x 10-6

j = 3,60 x 10-9 kg/sec

4) Untuk C2 = 0,00377 kg/m3 C1 = 0,003 kg/m3

laju air = 3,81 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00377 - 0,003) x 3,81 x 10-6

j = 2,93 x 10-9 kg/sec

Pada laju alir air 2200 cc/min

1) Untuk C2 = 0,00437 kg/m3 C1 = 0,0037 kg/m3

laju air = 1,81 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00437 - 0,0037) x 1,81 x 10-6

j = 1,21 x 10-9 kg/sec

2) Untuk C2 = 0,00416 kg/m3 C1 = 0,0039 kg/m3

laju air = 2,46 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00416 - 0,0039) x 2,46 x 10-6

j = 6,4 x 10-10 kg/sec

3) Untuk C2 = 0,00403 kg/m3 C1 = 0,004 kg/m3

laju air = 2,94 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00403 - 0,004) x 2,94 x 10-6

j = 8,82 x 10-11 kg/sec

4) Untuk C2 = 0,00417 kg/m3 C1 = 0,0041 kg/m3

laju air = 3,81 x 10-6 m3/sec

j = (C2 – C1) . Laju alir air

j = (0,00417 - 0,0041) x 3,81 x 10-6

j = 2.67 x 10-10 kg/sec

4.2.8.Menghitung Luas Area Perpindahan Massa (Luas Kontak)

Rumus: A = .d.z

Di mana:

= 3,14 A = (3,14)(3,16 x 10-2)(0,9)

d = 3,16 cm = 3,16 x 10-2 m A = 0,0893 m2

z = 90 cm = 0,9 m

4.2.9.Menghitung Koefisien Liquid (KL)

Rumus: KL =

jA . ΔC lm

Pada laju alir udara 1200 cc/min

1) Untuk j = 3,31 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00323 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 3,31 x 10-9 / (0,00323)(0,0893)

KL = 1,15 x 10-5 m/sec

2) Untuk j = 3,89 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00333 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 3,89 x 10-9 / (0,00333)(0,0893)

KL = 1,31 x 10-5 m/sec

3) Untuk j = 3,60 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00338 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 3,60 x 10-9 / (0,00338)(0,0893)

KL = 1,19 x 10-5 m/sec

4) Untuk j = 2,93 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00337 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 2,93 x 10-9 / (0,00337)(0,0893)

KL = 9,74 x 10-6 m/sec

Pada laju alir udara 2200 cc/min

1) Untuk j = 1,21 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00396 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 1,21 x 10-9 / (0,00396)(0,0893)

KL = 3,42 x 10-6 m/sec

2) Untuk j = 6,4 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00403 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 6,4 x 10-10 / (0,00403)(0,0893)

KL = 1,78 x 10-6 m/sec

3) Untuk j = 8,82 x 10-11 kg/sec Clm = 0,00402 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 8,82 x 10-11 / (0,00402)(0,0893)

KL = 2,46 x 10-7 m/sec

4) Untuk j = 2,67 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00414 kg/m3 dan A=0,0893 m2

KL =

jA . ΔC lm

KL = 2,67 x 10-10 / (0,00414)(0,0893)

KL = 7,22 x 10-7 m/sec

4.2.10. Menghitung Sherwood Number (Sh)

Rumus: Sh = KL

zDL tak berdimensi

Di mana:

Z = 90 cm = 0,9 m

DL= 2,5 x 10-9 m2/s

Pada laju alir udara 1200 cc/min

1) Untuk KL = 1,15 x 10-5 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (1,15 x 10-5 )(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 4140

2) Untuk KL = 1,31 x 10-5 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (1,31 x 10-5)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 4716

3) Untuk KL = 1,19 x 10-5 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (1,19 x 10-5)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 4284

4) Untuk KL = 9,74 x 10-6 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (9,74 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 3506,4

Pada laju alir udara 2200 cc/min

1) Untuk KL = 3,42 x 10-6 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (3,42 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 1231,2

2) Untuk KL = 1,78 x 10-6 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (1,78 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 640,8

3) Untuk KL = 2,46 x 10-7 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (2,46 x 10-7)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 88,56

4) Untuk KL = 7,22 x 10-7 m/sec

Sh = KL

zDL

Sh = (7,22 x 10-7)(0,9) / (2,5 x 10-9 )

Sh = 259,92

4.2.11. Data Untuk Membuat Grafik (log Sh vs log Re)

Sh = a Reb

ln Sh = ln a + b ln Re

persamaan ini analog dengan:

y = Ax + B

Di mana:

Ln Sh = y ln a = B (intersept)

Ln Re = x a = antiln B

b = slope

Untuk laju alir udara 1200 cc/min

Sh Y = ln Sh Re X = ln Re X2 XY

4140

4716

4284

3506,4

8,33

8,46

8,36

8,16

71,37

98,04

117,75

144,02

4,28

4,59

4,77

5

18,32

21,1

22,75

25

35,65

38,83

40

40,8

33,31 18,64 87,17 155,28

A = Slope =

n∑ XY−∑ X∑ Y

n∑ X2−(∑ X )2

=

(4 )(155 ,28 )−(18 , 64 )(33 ,31)( 4 )(87 ,17 )−(18 ,64 )2

Slope = 0,18

B = Intersep =

∑ Y∑ X2−∑ XY ∑ X

n∑ X 2−(∑ X )2

=

(33 , 31)(87 ,17 )−(155 ,28 )(18 ,64 )(4 )(87 ,17 )−(18 ,64 )2

Intersep = 7,5

Y = 0,18X + 7,5

Ln a = 7,5

a = 1808,04

b = 0,18

Jadi : Sh =1808,04Re 0,18

Untuk laju alir udara 2200 cc/min

Sh Y = ln Sh Re X = ln Re X2 XY

1231,2

640,8

88,56

259,92

7,12

6,46

4,48

5,56

71,37

98,04

117,65

144,02

4,28

4,59

4,77

5

18,32

21,1

22,75

25

30,47

29,65

21,37

27,8

23,62 18,64 87,17 109,29

A = Slope =

n∑ XY−∑ X∑ Y

n∑ X2−(∑ X )2

=

(4 )(109 , 29 )−(18 , 64 )(23 ,62)( 4 )(87 ,17 )−(18 , 64 )2

Slope = -2,53

B = Intersep =

∑ Y∑ X2−∑ XY ∑ X

n∑ X 2−(∑ X )2

=

(23 , 62)(87 , 17 )−(109 ,29 )(18 ,64 )(4 )(87 , 17 )−(18 ,64 )2

Intersep = 17,71

Y = -2,53X + 17,71

Ln a = 17,71

a = 49130962,75

b = -2,53

Jadi : Sh = 49130962,75Re-2,53

BAB V

PEMBAHASAN

Pada percobaan ini, kami hanya mendapat penjelasan tentang prinsip kerja

wetted wall absorption colomn dikarenakan alat yang tersedia tidak dapat

berfungsi. Dari penjelasan yang diberikan oleh asisten diketahui bahwa absorpsi

adalah suatu metode pemisahan campuran gas dengan absorben berupa likuid

dengan penyerapan pada seluruh permukaan absorben. Wetted wall absorption

column merupakan alat yang digunakan untuk mengamati terbentuknya lapisan

tipis dari fluida yang mengalir pada dinding wetted wall column dan terjadinya

kontak dengan udara di mana terjadi perpindahan massa dan perpindahan

momentum secara bersamaan.

Proses absorpsi yang terjadi pada percobaan ini adalah secara

countercurrent di mana air dan udara dikontakkan secara berlawanan. Air dari

basin dipompa ke dalam kolom deoksigenator dengan tujuan untuk mengurangi

kadar oksigen di dalam air. Pada kolom deoksigenator, air mengalir dari atas

kolom menuju ke bawah kolom dipengaruhi oleh tekanan yang semakin ke bawah

maka tekanan semakin besar sehingga menyebabkan aliran menjadi turbulen, serta

adanya gaya gravitasi.

Dari kolom deoksigenator air dipompakan ke dalam wetted wall column

melewati sensor probe 1, di dalam sensor probe 1 dapat dilihat suhu air, ppm

oksigen yang tersisa di dalam air, dan persen oksigen yang tercatat pada

deoksigenator meter. Aliran air dan udara dapat diatur pada flowmeter yang

terdapat pada control power.

Dari sensor probe, air terlebih dahulu masuk ke dalam clear wall di bagian

atas kolom absorber yang merupakan tempat penampungan air sementara

bertujuan agar air yang mengalir tidak langsung mengucur ke dalam wetted wall

column.

Di dalam wetted wall column air mengalir pada dinding, kemudian dari

bagian bawah kolom dialirkan udara dengan bantuan kompressor. Sebelum masuk

ke dalam wetted wall column, udara terlebih dahulu masuk ke dalam penyaring

yang bertujuan untuk menyaring udara sehingga hanya oksigen yang masuk ke

dalam wetted wall column. Proses absorpsi terjadi ketika air yang mengalir secara

laminer pada dinding kolom kontak dengan udara yang masuk ke dalam kolom.

Proses absorpsi yang baik terjadi pada saat kecepatan alir udara yang tinggi

kontak dengan kecepatan alir air yang rendah. Hal inilah yang terjadi pada wetted

wall column.

Setelah keluar dari wetted wall column, aliran campuran air dan udara

masuk ke dalam clear wall pada bagian bawah kolom dengan tujuan untuk

menampung sementara aliran air agar tidak langsung mengucur ke luar dari wetted

wall column. Selanjutnya aliran tersebut masuk ke dalam sensor probe 2 dengan

tujuan untuk mengukur kadar oksigen yang terkandung di dalam air outlet.

Diketahui bahwa kadar oksigen pada outlet lebih banyak dibandingkan dengan

inlet karena pada saat proses absorpsi terjadi penambahan oksigen pada air dari

udara yang dialirkan.

Dari sensor probe 2, air dialirkan kembali ke dalam basin. Untuk

dipompakan kembali ke dalam kolom deoksigenator. Proses absorpsi ini

berlangsung secara kontinu.

Dari percobaan ini diketahui bahwa yang membedakan proses absorpsi

dengan stripping ialah pada absorpsi proses terjadi pada tekanan yang tinggi dan

temperatur rendah, sedangkan stripping terjadi pada tekanan rendah dan

temperatur tinggi. Maka, apabila flowrate udara dinaikkan dan flowrate air tetap

maka proses absorpsi oksigen juga akan bertambah besar. Hal ini dikarenakan

luas permukaan air akan menjadi lebih besar sehingga kontak dengan udara akan

bertambah besar yang menyebabkan proses penyerapan oksigen menjadi lebih

besar.

Kemudian, kami juga diberikan data hasil pengamatan dari percobaan yang

pernah dilakukan sebelumnya diketahui bahwa nilai koefisien perpindahan massa

dalam likuid (kL) pada aliran udara 1200 cc/min adalah semakin kecil dengan laju

alir air yang berbeda-beda (dalam percobaan ini digunakan empat laju alir air),

yaitu dari 1,15 x 10-5 m/sec menjadi 9,47 x 10-6.m/sec, sedangkan pada aliran

udara 2200 cc/min adalah sebesar 3,42 x 10-6 m/sec menjadi 7,22 x 10-7 m/sec.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

1. Prinsip kerja wetted wall absorption column adalah beradasarkan air yang

dialirkan pada dinding wetted wall column yang kemudian kontak secara

countercurrent dengan udara yang dialirkan dari bawah kolom.

2. Kadar oksigen pada oulet lebih banyak dibandingkan dengan kadar oksigen

pada inlet.

3. Temperatur inlet pada sensor probe lebih tinggi dibandingkan dengan

temperature oulet pada sensor probe 2 karena terjadi penurunan temperature

akibat tekanan yang besar dari kontak udara dengan air.

4. Semakin tinggi laju alir udara maka semakin luas permukaan kontak antara

udara dengan air sehingga proses absorpsi akan berlangsung dengan baik.

5. Dari perhitungan hasil pengamatan diketahui bahwa semakin besar laju alir

air maka koefisien perpindahan massa semakin kecil.

6.2. Saran

Diharapkan ketersediaan alat yang dapat berfungsi dengan baik untuk

menunjang kegiatan praktikum agar berjalan dengan baik sehingga praktikan

dapat lebih memahami bagaimana prinsip kerja dari alat yang digunakan dengan

melihat dan mempraktekannya secara langsung.

Daftar Pustaka

Muhfari. (2011). Aliran dalam Pipa. Diperoleh 23 Februari 2014, dari

http://muhfari.wordpress.com/2011/11/16/aliran-pada-saluran-tertutup-

pipa/

Rahayu, Suparni Setyowati. (2009). Absorpsi. Diperoleh 23 Februari 2014, dari

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-

proses/absorbsi/

Subiono, Mardi. (2011). Absorber dan Stripper. Diperoleh 23 Februari 2014, dari

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/16/absorber-dan-

stripper/

Suryaputra, Wijaya. (2010). Wetted Wall Column. Diperoleh 23 Maret 2014, dari

http://wijayasuryaputra.blog.com/2010/12/08/wetted-wall-column/

Traybal, E, Robert. 1985. Mass-Transfer Operations third edition. McGraw-Hill

Book Company. Singapore

Warren, L. Mc Cabe, Julian C, Smith, and Peter Harriot. OperasiTteknik Kimia

Edisi Ketiga. Erlangga. Jakarta

Lampiran 1. Grafik Pengolahan Data

4.28 4.59 4.77 58

8.058.1

8.158.2

8.258.3

8.358.4

8.458.5

Data Laju Alir Udara 1200 cc/min

ln Re (Reynold Number)

ln S

h (S

herw

ood

Num

ber)

4.28 4.59 4.77 50

1

2

3

4

5

6

7

8

Data Laju Alir Udara 2200 cc/min

ln Re (Reynold Number)

ln S

h (S

herw

ood

Num

ber)

Lampiran 2. Wetted Wall Absorption Column tampak depan

Lampiran 3. Wetted Wall Absorption Column tampak samping

Pompa, Kompressor, Blower, dan Fan

1. POMPA

1.1. Pengertian Pompa

Pompa merupakan suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh tenaga

mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat

lain, di mana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan.

Selain digunakan untuk memindahkan cairan, pompa juga berfungsi untuk

meningkatkan kecepatan, tekanan dan ketinggian cairan.

1.2. Konstruksi Pompa

Konstruksi sebuah pompa agar dapat memindahkan cairan dari suatu tempat

ke tempat lain adalah sebagai berikut:

1.2.1.Mesin Penggerak (Motor)

Mesin penggerak merubah energi listrik menjadi energi mekanik yang

diperlukan untuk menggerakkan pompa. Energi ditransmisikan ke pompa oleh

suatu belt ke pully penggerak pompa.

1.2.2.Pompa

Pompa menerima energi mekanik dari mesin penggerak, kemudian

menggerakkan energi mekanik dengan prinsip:

a. Untuk menggerakkan atau mengalirkan cairan yang diproses melalui pompa

pada kapasitas cairan yang diperlukan.

b. Untuk memindahkan energi kedalam cairan yang di proses, yang terlihat

dengan bertambahnya tekanan cairan pada lubang keluar pompa.

1.2.3.Sistem Pipa Masuk dan Keluar Cairan

Sistem pipa masuk memindahkan cairan yang bersih dari bejana

penyimpanan pompa.

Tugas Umum

Gambar 1. Konstruksi Pompa

1.3. Klasifikasi Pompa

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa dapat diklasifikasikan menjadi 7

(tujuh) jenis pompa, antara lain:

1.3.1 Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump)

Sifat dari pompa ini adalah memindahkan energi pada daun/kipas pompa

dengan dasar pembelokan/pengubah aliran. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa

sentrifugal adalah sebanding dengan putaran, sedangkan total head (tekanan) yang

di hasilkan oleh pompa sentrifugal adalah sebanding dengan pangkat dua dari

kecepatan putaran.

Gambar 2. Bagian-bagian pompa sentrifugal

1.3.2.Pompa Desak (Positive Displacement Pumps) 

Sifat dari pompa desak adalah perubahan periodik pada isi dari ruangan

yang terpisah dari bagian hisap dan tekan yang dipisahkan oleh bagian dari

pompa. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa desak adalah sebanding dengan

kecepatan pergerakan atau kecepatan putaran, sedangkan total head (tekanan)

yang dihasilkan oleh pompa ini tidak tergantung dari kecepatan pergerakan atau

putaran.

Pompa desak dibedakan atas: oscilating pumps (pompa desak gerak bolak

balik) dengan rotary displecement pumps (pompa desak berputar). Contoh pompa

desak gerak bolak balik adalah piston/plunger pumps, diaphragm pumps. Contoh

pompa rotary displacement pumps adalah rotary pump, eccentric spiral pumps,

gear pumps, vane pumps, dan lain-lain.

1.3.3.Jet Pumps 

Sifat dari jets pump adalah sebagai pendorong untuk mengangkat cairan dari

tempat yang sangat dalam. Perubahan tekanan dari nozzle yang disebabkan oleh

aliran media yang digunakan untuk membawa cairan tersebut ke atas. Media yang

digunakan dapat berupa cairan maupun gas. Pompa ini tidak mempunyai bagian

yang bergerak dan konstruksinya sangat sederhana. Keefektifan dan efisiensi

pompa ini sangat terbatas.

1.3.4.Air Lift Pumps (Mammoth Pumps)

Cara kerja pompa ini sangat tergantung pada aksi dari campuran antara

cairan dan gas (two phase flow).

1.3.5.Hidraulic pumps

Pompa ini menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada

suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi

yang berbentuk lain (energi tekan).

1.3.6.Elevator Pump

Sifat dari pompa ini mengangkat cairan ke tempat yang lebih tinggi dengan

menggunakan roda timbah, archimedean screw dan peralatan sejenis.

1.3.7.Electromagnetic Pumps

Cara kerja pompa ini tergantung dari kerja langsung sebuah medan magnet

padi edia ferromagnetic yang dialirkan, oleh karena itu penggunaan dari pompa

ini sangat terbatas pada cairan metal.

2. KOMPRESSOR

2.1. Pengertian Kompresor

Kompresor merupakan mesin yang digunakan untuk menaikkan tekanan

udara dengan cara memampatkan gas atau udara yang kerjanya didapat dari poros.

Kompresor biasanya bekerja dengan menghisap udara atmosfir. Jika kompresor

bekerja pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir maka kompresor ini

disebut sebagai penguat (booster), dan jika kompresor bekerja di bawah tekanan

atmosfir maka disebut pompa vakum. Gas mempunyai kemampuan yang besar

untuk menyimpan energi persatuan volume dengan menaikkan tekanannya,

namun ada hal-hal yang harus diperhatikan, yaitu: kenaikan temperatur pada

pemampatan, pendinginan pada pemuaian, dan kebocoran yang mudah terjadi.

2.2. Klasifikasi Kompresor

Secara garis besar kompresor dapat dikasifikasikan menjadi dua bagian,

yaitu Positive Displacement Compressor dan Dynamic Compressor. Positive

displacement compressor terdiri atas reciprocating dan rotary sedangkan

Dynamic compressor terdiri atas centrifugal, axial dan ejector.

2.1.1.Kompresor Torak Resiprokal (Reciprocating Compressor)

Kompresor ini dikenal juga dengan kompresor torak karena dilengkapi

dengan torak yang bekerja bolak-balik atau gerak resiprokal. Pemasukan udara

diatur oleh katup masuk dan dihisap oleh torak yang gerakannya menjauhi katup.

Pada saat terjadi pengisapan, tekanan udara di dalam silinder mengecil, sehingga

udara luar akan masuk ke dalam silinder secara alami. Pada saat gerak kompresi

torak bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas sehingga udara di atas torak

bertekanan tinggi, selanjutnya dimasukkan ke dalam tabung penyimpan udara.

Tabung penyimpanan dilengkapi dengan katup satu arah sehingga udara yang ada

dalam tangki tidak akan kembali ke silinder. Proses tersebut berlangsung terus-

menerus hingga diperoleh tekanan udara yang diperlukan. Gerakan mengisap dan

mengkompresi ke tabung penampung ini berlangsung secara terus menerus, pada

umumnya bila tekanan dalam tabung telah melebihi kapasitas, maka katup

pengaman akan terbuka, atau mesin penggerak akan mati secara otomatis.

2.2.2.Kompresor Torak Dua Tingkat Sistem Pendingin Udara

Kompresor udara bertingkat digunakan untuk menghasilkan tekanan udara

yang lebih tinggi. Udara masuk akan dikompresi oleh torak pertama, kemudian

didinginkan, selanjutnya dimasukkan dalam silinder kedua untuk dikompresi oleh

torak kedua sampai pada tekanan yang diinginkan. Pemampatan

(pengkompresian) udara tahap kedua lebih besar, di mana temperatur udara akan

naik selama terjadi kompresi sehingga perlu mengalami proses pendinginan

dengan memasang sistem pendingin. Metode pendinginan yang sering digunakan

misalnya, dengan sistem udara atau dengan sistem air bersirkulasi. Batas tekanan

maksimum untuk jenis kompresor torak resiprokal antara lain, untuk kompresor

satu tingkat tekanan hingga 4 bar. Sedangkan dua tingkat atau lebih tekanannya

hingga 15 bar.

2.2.3.Kompresor Diafragma (Diaphragma Compressor)

Jenis kompresor ini termasuk dalam kelompok kompresor torak. Namun

letak torak dipisahkan melalui sebuah membran diafragma. Udara yang masuk

dan keluar tidak langsung berhubungan dengan bagian-bagian yang bergerak

secara resiprokal. Adanya pemisahan ruangan ini udara akan lebih terjaga dan

bebas dari uap air dan pelumas/oli. Oleh karena itu kompresor diafragma banyak

digunakan pada industri bahan makanan, farmasi, obat – obatan dan kimia.

Prinsip kerjanya hampir sama dengan kompresor torak. Perbedaannya

terdapat pada sistem kompresi udara yang akan masuk ke dalam tangki

penyimpanan udara bertekanan. Torak pada kompresor diafragma tidak secara

langsung menghisap dan menekan udara tetapi menggerakkan sebuah membran

(diafragma) dulu. Dari gerakan diafragma yang kembang kempis itulah yang akan

menghisap dan menekan udara ke tabung penyimpan.

2.2.4.Kompresor Putar (Rotary Compressor)

Kompresor putar ini memiliki sepasang rotor berbentuk sekrup. Pasangan

ini berputar serempak dalam arah yang berlawanan dan saling mengait seperti

roda gigi. Putaran serempak ini dapat berlangsung karena kaitan gigi-gigi rotor itu

sendiri atau dengan perantaraan sepasang roda gigi penyerempak putaran. Karena

gesekan antar rotor sangat kecil, kompresor ini mempunyai performansi yang baik

untuk umur kerja yang panjang. Perbedaan tekanan maksimum yang diizinkan

pada kompresor ini ditentukan oleh defleksi lentur rotor dan besarnya biasanya

adalah 30 kg/cm2 (2900 kPa). Mekanisme kerja kompresor rotary, udara masuk

dimampatkan melalui blade (Mata Pisau) yang berputar cepat. Blade tersebut

digerakkan untuk memampatkan udara yang masuk.

Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan

hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya

investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya,

sehingga kompresor ini sangat popular di industri.

2.2.5.Kompresor Sekrup (Screw)

Kompresor sekrup memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau

bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung sedangkan lainnya

berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan udara secara aksial ke sisi

lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigi helix yang saling

bertautan. Jika roda-roda gigi tersebut berbentuk lurus, maka kompresor ini dapat

digunakan sebagai pompa hidrolik pada pesawat-pesawat hidrolik. Roda-roda gigi

kompresor sekrup harus diletakkan pada rumah-rumah roda gigi dengan benar

sehingga betul-betul dapat menghisap dan menekan fluida.

2.2.6.Kompresor Root Blower (Sayap Kupu-Kupu)

Kompresor jenis ini akan mengisap udara luar dari satu sisi ke sisi yang lain

tanpa ada perubahan volume. Torak membuat penguncian pada bagian sisi yang

bertekanan. Prinsip kompresor ini ternyata dapat disamakan dengan pompa

pelumas model kupu-kupu pada sebuah motor bakar. Beberapa kelemahannya

adalah: tingkat kebocoran yang tinggi. Kebocoran terjadi karena antara baling-

baling dan rumahnya tidak dapat saling rapat betul. Berbeda jika dibandingkan

dengan pompa pelumas pada motor bakar, karena fluidanya adalah minyak

pelumas maka film-film minyak sendiri sudah menjadi bahan perapat antara

dinding rumah dan sayap-sayap kupu itu. Dilihat dari konstruksinya, Sayap kupu-

kupu di dalam rumah pompa digerakan oleh sepasang roda gigi yang saling

bertautan juga, sehingga dapat berputar tepat pada dinding.

2.2.7.Kompresor Aliran (Turbo Compressor)

Jenis kompresor ini cocok untuk menghasilkan volume udara yang besar.

Kompresor aliran udara ada yang dibuat dengan arah masuknya udara secara

aksial dan ada yang secara radial. Arah aliran udara dapat dirubah dalam satu roda

turbin atau lebih untuk menghasilkan kecepatan aliran udara yang diperlukan.

Energi kinetik yang ditimbulkan menjadi energi bentuk tekanan.

2.2.8.Kompresor Aliran Radial

Percepatan yang ditimbulkan oleh kompresor aliran radial berasal dari

ruangan ke ruangan berikutnya secara radial. Pada lubang masuk pertama udara

dilemparkan keluar menjauhi sumbu. Bila kompresornya bertingkat, maka dari

tingkat pertama udara akan dipantulkan kembali mendekati sumbu. Dari tingkat

pertama masuk lagi ke tingkat berikutnya, sampai beberapa tingkat sesuai yang

dibutuhkan. Semakin banyak tingkat dari susunan sudu- sudu tersebut maka akan

semakin tinggi tekanan udara yang dihasilkan. Prinsip kerja kompresor radial

akan menghisap udara luar melalui sudu-sudu rotor, udara akan terisap masuk ke

dalam ruangan hisap lalu dikompresi dan akan ditampung pada tangki

penyimpanan udara bertekanan hingga tekanannya sesuai dengan kebutuhan.

2.2.9.Kompresor Aliran Aksial

Pada kompresor aliran aksial, udara akan mendapatkan percepatan oleh sudu

yang terdapat pada rotor dan arah alirannya ke arah aksial yaitu searah (sejajar)

dengan sumbu rotor. Jadi pengisapan dan penekanan udara terjadi saat rangkaian

sudu-sudu pada rotor itu berputar secara cepat. Putaran cepat ini mutlak

diperlukan untuk mendapatkan aliran udara yang mempunyai tekanan yang

diinginkan. Teringat pula alat semacam ini adalah seperti kompresor pada sistem

turbin gas atau mesin-mesin pesawat terbang turbo propeller. perbedaannya, jika

pada turbin gas adalah menghasilkan mekanik putar pada porosnya. Tetapi, pada

kompresor ini tenaga mekanik dari mesin akan memutar rotor sehingga akan

menghasilkan udara bertekanan.

2.3. Penggerak Kompresor

Penggerak kompresor merupakan bagian dari compressor yang berfungsi

untuk memutar kompresor, sehingga kompresor dapat bekerja secara optiomal.

Kompresor berdaya rendah menggunakan motor listrik dua fase atau motor bensin

sedangkan kompresor berdaya besar memerlukan motor listrik 3 fase atau mesin

diesel. Penggunaan mesin bensin atau diesel biasanya digunakan bilamana lokasi

disekitarnya tidak terdapat aliran listrik atau cenderung non stasioner. Kompresor

yang digunakan di pabrik-pabrik kebanyakan digerakkan oleh motor listrik karena

biasanya terdapat instalasi listrik dan cenderung stasionar (tidak berpindah-

pindah). Kompresor yang baik dapat bergerak jika energi yang disuplay pada

kompresor tersebut stabil dan tidak terjadi lonjakan yang sewaktu-waktu bisa saja

membuat alat ini rusak. Kompresor yang bergerak optimal akan menghasilkan

kerja yang baik dan sangat bermanfaat untuk meningkatkan efisiensi dari proses

yang menggunakan alat ini. Kompresor yang biasanya digunakan adalah

kompresor yang menjadikan listrik sebagai sumber energinya sehingga kompresor

sangat tergantung pada isntalasi listrik.

2.4. Komponen Kompresor

Berikut ini adalah komponen penyusun compressor, antara lain:

1. Kerangka (Frame)

Fungsi utama adalah untuk mendukung seluruh beban dan berfungsi juga

sebagai tempat kedudukan bantalan, poros engkol, silinder dan tempat

penampungan minyak pelumas.

2. Poros Engkol (Crank Shaft)

Berfungsi mengubah gerak berputar (rotasi) menjadi gerak lurus bolak balik

(translasi) sehingga bisa menggerakkan kompresor.

3. Batang Penghubung (Connecting Rod)

Berfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala

silang, batang penghubung harus kuat dan tahan bengkok sehingga mampu

menahan beban pada saat kompresi.

4. Kepala Silang (Cross Head)

Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala

silang dapat meluncur pada bantalan luncurnya.

5. Silinder (Cylinder)

Berfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinder dan water jacket.

6. Liner Silinder (Cylinder Liner)

Berfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses

ekspansi, pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

7. Front and Rear Cylinder Cover

Adalah tutup silinder bagian head end/front cover dan bagian crank end/rear

cover yang berfungsi untuk menahan gas/udara supaya tidak keluar silinder.

8. Water Jacket

Weal jacket adalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasi air sebagai

pendingin.

9. Torak (Piston)

Sebagai elemen yang menghandel gas/udara pada proses pemasukan

(suction), kompresi (compression) dan pengeluaran (discharge).

10. Cincin Torak (Piston Rings)

Berfungsi mengurangi kebocoran gas/udara antara permukaan torak dengan

dinding liner silinder.

11. Batang Torak

Berfungsi meneruskan gaya dari kepala silang ke torak.

12. Cincin Penahan Gas (Packing Rod)

Berfungsi menahan kebocoran gas akibat adanya celah (clearance) antara

bagian yang bergerak (batang torak) dengan bagian yang diam (silinder). Cincin

penahan gas ini terdiri dari beberapa ring segment.

13. Ring Oil Scraper

Berfungsi untuk mencegah kebocoran minyak pelumas pada frame

14. Katup Kompresor (Compressor Valve)

Berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran gas/udara, kedalam

atau keluar silinder. Katup ini dapat bekerja membuka dan menutup sendiri akibat

adanya perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dengan bagian luar

silinder.

3. BLOWER

3.1. Pengertian Blower

Blower merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan angin yang

bervolume kencang yang dapat dimanfaatkan dalam bidang pekerjaan manusia.

Blower hampir menyerupai kipas angin, namun blower mampu menghasilkan

angin yang jauh lebih kencang daripada kipas angin. Di dalam blower terdapat

lubang kecil yang berfungsi untuk mengeluarkan angin yang dihasilkan oleh

blower itu sendiri. Meskipun blower merupakan salah satu jenis peralatan modern,

namun alat ini masih jarang dijumpai.

Pada dasarnya blower memiliki prinsip kerja yang mirip dengan kompresor.

Blower digerakkan oleh mesin penggerak yang berupa engine ataupun motor

listrik. Tekanan angin yang terdapat pada blower biasanya tidak terlalu besar dan

biasnya blower ini dimanfaatkan untuk membawa muatan produk berupa bubuk

atau biji yang ditiup oleh blower.

Blower dapat digunakan sebagai peniup, namun juga bisa digunakan sebagai

vakum. Blower mampu memberikan laju aliran volume transfer yang tinggi

dengan rasio tekanan yang relatif lebih besar. Rasio tekanan dari kipas angin di

bawah 1,1 sedangkan blower memiliki rasio tekanan 1,1-1,2. Fan menghasilkan

aliran gas dengan sedikit tekanan dan volume gas yang lebih besar, sementara

blower menghasilkan rasio tekanan yang relatif lebih tinggi dengan volume aliran

gas yang lebih besar.

Gambar 3. Perbedaan blower dan tradional fan

Sebagian besar blower berbentuk sentrifugal. Blower juga dapat digunakan

untuk memasok udara draft ke boiler dan tungku. Pengertian blower pada

dasarnya sama dengan fan, namun blower dapat menghasilkan tekanan statik yang

lebih tinggi. Kadang-kadang tekanan yang lebih tinggi dicapai melalui sebuah

susunan impeller multitahap. Dalam praktik keteknikan, fan dan blower

dikategorikan sebagai piranti yang menghasilkan tekanan relatif rendah,

sedangkan kompresor menghasilkan tekanan yang lebih tinggi. Batasan antara

blower dan kompresor ditetapkan pada 7% peningkatan densitas fluida (udara)

dari umpan blower ke keluaran blower.

3.2. Tipe-Tipe Blower

Berikut ini beberapa tipe blower, antara lain:

3.2.1.Blower Sentrifugal

Blower sentrifugal mengolah udara atau gas yang masuk dalam arah aksial

dan keluar dalam arah radial. Tipe blower ini mempunyai 3 bilah, yaitu: bilah

radial atau lurus, bilah bengkol maju (forward curved blade), dan bilah bengkol

mundur (backward curved blade). Blower bilah radial biasanya digunakan dalam

aplikasi yang mempunyai temperatur tinggi dan diameter yang besar. Bilah yang

dalam arah radial mempunyai tegangan (stress) yang sangat rendah dibandingkan

dengan bilah bengkol maju ataupun mundur. Rotor mempunyai 4-12 bilah dan

biasanya beropeasi pada kecepatan rendah. Blower ini digunakan dalam kerja

buangan (exhaust work), khususnya untuk gas-gas pada temperatur tinggi dan

dengan suspensi dalam alirannya.

3.2.2.Forward-Curved Blade Blower

Blower ini mengalirkan gas buang pada kecepatan yang sangat tinggi.

Tekanan yang dipasok oleh blower ini lebih rendah dibandingkan dengan tekanan

yang dihasilkan oleh dua bilah yang lain. Banyaknya bilah dalam rotor tersebut

dapat mencapai 50, sedangkan kecepatannya dapat mencapai 3600 rpm.

3.2.3.Backward-curved blade blower

Blower ini digunakan ketika dibutuhkan tekanan buang yang lebih tinggi.

Blower ini digunakan pada berbagai aplikasi. Blower jenis backward dan forward

curved mempunyai tegangan yang jauh lebih besar daripada blower radial. Blower

sentrifugal menghasilkan energi dalam aliran udara (gas) melalui gaya sentrifugal

dan memberikan sebuah kecepatan kecepatan pada udara (gas) tersebut. Bilah

bengkol maju memberikan sebagian besar kecepatan kepada udara (gas). Ikal

yang berbentuk gulungan (scroll shaped volute) mendifusikan udara dan

menciptakan kenaikan tekanan statik dengan cara penurunan kecepatan gas.

Perubahan tekanan total (biasanya kecil) terjadi di dalam impeller. Tekanan statik

meningkat, baik dalam impeler maupun bagian difusi. Efisiensi operasi fan

biasanya pada rentang 40-80%. Tekanan total buang adalah jumlah dari tekanan

statik dan velocity head.

4. FAN

4.1. Pengertian Fan

Pada industri, fan merupakan alat yang digunakan untuk pasokan ventilasi

atau udara pembakaran yang mana untuk mensirkulasi udara atau gas lainnya

melewati alat dan untuk mengeluarkan udara atau gas lainnya dari alat. Fan secara

luas digunakan di industri dan pengaplikasian komersial seperti ventilasi, material

handling, boiler, refrigerasi, dust collection, aplikasi pendingin dan lainnya.

4.2. Klasifikasi Fan

Secara umum, fan dibagi menjadi 2 (dua) jenis, yaitu:

4.2.1.Fan Sentrifugal

Fan sentrifugal meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeler

berputar. Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung blades dan kemudian

diubah ke tekanan. Fan ini mampu menghasilkan tekanan tinggi yang cocok

untuk kondisi operasi yang kasar, seperti sistim dengan suhu tinggi, aliran udara

kotor atau lembab, dan handling bahan. Fan sentrifugal dikategorikan

berdasarkan bentuk bladenya.

4.2.2.Fan Axial

Fan aliran aksial dirancang untuk menangani laju alir yang sangat tinggi

dan tekanan rendah. Fan aksial menggerakan aliran udara sepanjang sumbu fan.

Cara kerja fan seperti impeler pesawat terbang yaitu blades fan menghasilkan

pengangkatan aerodinamis yang menekan udara. Fan ini terkenal di industri

karena murah, bentuknya yang kompak dan ringan.

4.3. Komponen Sistem Fan

Sebuah system fan khusus terdiri dari sebuah fan, motor elektrik, system

penggerak, saluran atau pipa, perangkat control aliran, dan peralatan pendingin

udara (filter, koil pendingin, heat exchanger, dll).

1. Penggerak Utama

Kebanyakan fan di industri didorong oleh motor listrik arus bolak-balik (AC).

Kebanyakan motor induksi disediakan dengan 3 fase, 240 volt atau 280 volt

listrik. Komponen lain dari penggerak utama adalah pengontrol motor (motor

controller). Controller adalah mekanisme saklar yang menerima sinyal dari

rangkaian daya rendah (seperti saklar on/off) dan memberikan energi pada motor

dengan menghubungkan atau melepaskan gulungan motor ke tegangan listrik.

Soft starter adalah perangkat yang sering dipasang denga motor controller untuk

mengurangi tegangan listrik terkait dengan start-up pada motor besar.

2. Sistem Penggerak

System penggerak sering menawarkan peluang besar untuk meningkatkan

efisiensi energi dan menurunkan biaya sistem operasi secara keseluruhan. Ada 2

(dua) jenis utama dari system penggerak yaitu direct drive dan belt drive. Dalam

sistem direct drive, fan terpasang pada poros motor. Ini merupakan sistem

sederhana yang efisien tapi memiliki fleksibilitas kurang sehubungan dengan

penyesuaian kecepatan karena sebagian besar fan dioperasikan dengan motor

induksi, kecepatan rotasi dari fan direct drive dibatasi dalam beberapa persen dari

kecepatan motor sinkron (umumnya 1200, 1800 dan 3600 rpm).

Adjustable speed drive (ASD) biasa digunakan di dalam direct drive untuk

meningkatkan fleksibilitas kecapatan rotasi. ASD pada umumnya digunakan

untuk fan yang beroperasi pada berbagai kondisi. Aplikasi pada suhu rendah dan

sistem udara yang bersih sangat cocok untuk direct drive. Belt drive memberikan

fleksibilitas dalam pemilihan kecepatan kipas. Jika perkiraan awal salah atau

persyaratan sistem berubah, belt drive memungkinkan fleksibilitas dalam

mengubah kecepatan fan. Pada fan axial, belt drive menjadi keuntungan dalam

aplikasi pada suhu tinggi atau lingkungan yang korosif.

Ada beberapa jenis belt drive diantaranya standar belt, V-belt, cogged V-belt

dan synchronous belt. Secara umum, synchronous belt adalah yang paling efisien

karena menggunakan tipe mesh yang membatasi slip dan dapat menurunkan biaya

operasi. Synchronous belt biasanya menghasilkan kebisingan lebih dari belt

lainnya. Sedangkan, V-belt paling sering digunakan karena efisiensinya, biaya

operasinya yang rendah, fleksibilitas operasi dan operasi yang kuat. Cogged V-

belt pada umumnya memiliki efisiensi sekitar 70-80%. Tetapi sistem ini

cenderung lebih mahal daripada alternatif belt drive. Cogged belt ini cenderung

memerlukan pemeriksaan lebih sering dan lebaih baik dalam aplikasi dengan

akses yang sangat terbatas.

3. Ductwork dan Piping

Untuk kebanyakan sistem fan, udara diarahkan melalui saluran atau pipa.

Umumnya, saluran terbuat dari lembaran logam dan digunakan dalam sistem

tekanan rendah sedangkan pipa yang lebih kuat digunakan pada aplikasi tekanan

tinggi. Saluran yang lebih besar menciptakan resistensi aliran udara lebih rendah

dibandingkan saluran kecil. Meskipun biaya awal saluran besar lebih tinggi dalam

bahan dan pemasangan tetapi akan mengurangi biaya energi karena gesekan yang

rendah.

Pertimbangan lain dalam saluran adalah bentuk dan tingkat kebocoran.

Saluran bulat memiliki luas permukaan yang lebih kecil dibandingkan saluran

persegi panjang sehingga kebocoran yang terjadi akan berkurang. Dalam laju

udara panas atau dingin, luas permukaan ini juga mempengaruhi jumlah panas

yang ditransfer ke lingkungan.

4. Perangkat Control Aliran

Perangkat control aliran ini terdiri dari peredam di bagian inlet dan outlet fan

serta baling-baling di saluran masuk fan. Baling-baling inlet menyesuaikan output

fan ke dalam 2 (dua) cara utama yaitu dengan cara menciptakan pusaran dalam

aliran udara yang berdampak udara menabrak blade atau dengan memblokir udara

sekaligus yang membatasi jumlah udara masuk ke fan. Pusaran udara ini akan

membantu mengurangi tenaga fan.

Peredam dapat digunakan untuk memblokir udara masuk atau keluar fan dan

untuk mengontrol aliran udara di cabang sistem. Peredam mengontrol aliran udara

dan mengubah jumlah pembatas dalam suatu aliran udara. Meningkatkan

pembatasan menghasilkan penurunan tekanan yang lebih besar di seluruh

peredam, sedangkan penurunan pembatasan akan mengurangi perbedaan tekanan

dan memungkinkan aliran udara lebih.

Daftar Pustaka

Aditya. (2013.) Komponen-Komponen Kompresor. Diperoleh 1 Maret 2014, dari

http://adiezzzt.blogspot.com/2013/01/makalah-kompresor.html

Arasid, Harun. (2013). Sistem Kompresor. Diperoleh 1 Maret 2014, dari

http://haruna16.wordpress.com/makalah-sistem-kompresor-3/

Media proyek. (2013). Mengenal Jenis Pompa Berdasarkan Cara Kerjanya.

Diperoleh 2 Maret 2014, dari

http://www.mediaproyek.com/2013/06/mengenal-jenis-jenis-pompa-

berdasarkan.html

Mira, Diana. (2012). Teori Dasar Pompa. Diperoleh 2 Maret 2012, dari

http://beatifulminders.blogspot.com/2009/03/teori-dasar-pompa.html

Prihadisetyo. (2009), Prosedur yang Benar Start-Up Pompa dan Blower/Fan

Sentrifugal Berkapasitas Besar. Diperoleh 28 Sebruari 2014, dari

http://prihadisetyo.wordpress.com/2009/04/29/prosedur-yang-benar-start-

up-pompa-dan-blowerfan-sentrifugal-berkapasitas-besar/

Rahman, Jodi. (2012), Perbedaan Fan dan Blower. Diperoleh 28 Februari

2014, dari http://apaperbedaan.blogspot.com/2012/08/perbedaan-fan-dan-

blower.html

BUBBLE TOWER

Perbedaan dalam komposisi kesetimbangan antara fase likuid dan uap

dapat digunakan untuk memisahkan suatu komponen secara individu ataupun

campuran. Dalam peralatan industri untuk operasi transfer uap-likuid, uap dapat

berupa gelembung yang melalui (melintas) fase likuid secara kontinyu (droplet)

likuid yang jatuh kedalam fase uap secara kontinyu, ataupun kombinasi dari

beberapa metode lainnya.

Pengertian dari gelembung uap (bubbling vapor) yang melintasi likuid

adalah uap didistribusi melalui sparger atau pipa berlubang (perforated pipe) yang

terletak pada dasar tangki yang berisi likuid. Gelembung-gelembung uap tersebut

melintasi likuid selama masa lintasannya ke permukaan (ke bagian atas kolom),

dimana ia akan terpisah dan meninggalkan kolom melalui jalur uap bagian atas

(overhead) dari kolom.

Kolom gelembung (bubble coloum) dapat berupa piringan dengan

sejumlah lubang yang di las pada risers atau chimney, dimana uap akan  lewat

melintas dari bagian bawah kolom. Tiap risers dipenuhi oleh sejumlah cap

berbentuk bell (genta) untuk mempercepat uap melalui risers tersebut.

Menara-menara gelembung (bubble tower) terdiri dari ruang-ruang

terbuka berukuran besar yang dilalui oleh fasa cair yang mengalir ke dalam ruang-

ruang ini pula gas akan disebarkan ke dalam fasa cair dalam bentuk gelembung-

gelembung halus. Gelembung-gelembung gas kecil akan memberikan luas kontak

yang diinginkan. Transfer massa terjadi baik selama pembentukan gelembung

maupun saat gelembung naik melalui cairan. Gelembung-gelembung yang naik ini

Tugas KhususChega Putri Pratiwi

03111003007

menimbulkan aksi pencampuran di dalam fasa cair, sehingga mengurangi

resistansi fasa cair tersebut terhadap transfer massa.

Menara gelembung digunakan dengan sistem di mana fasa cair biasanya

mengontrol laju transfer massa, misalnya bubble tower digunakan untuk absorpsi

gas yang relative tidak dapat larut seperti dalam oksidasi udara di air. Gambar 1

memperlihatkan waktu kontak dan arah aliran fasa dalam suatu menara

gelembung. Waktu kontak demikian juga dengan luas kontak memegang peranan

penting dalam menentukan jumlah massa yang ditransfer antara kedua fasa.

Mekanisme transfer massa dasar yang terjadi di dalam menara gelembung juga

dijumpai dalam tangki-tangki atau kolom-kolom gelembung batch di mana gasnya

tersebar di dasar tangki. Peralatan seperti itu umumnya dijumpai dalam oksidasi

biologis dan dalam operasi pengolahan air limbah.

Dalam operasinya, uap (vapor) naik melalui chimney, menghasilkan

sejumlah gelembung dari slot dari bagian bawah cup didalam likuid, dimana level

(ketinggian) likuid dijaga pada plate oleh weir (dam) sehingga permukaan likuid

adalah 2-2,5 inch diatas slot dari bubble cap. Likuid diumpankan pada plate dan

turun melintasi downspout menuju bagian bawah plate dimana uap akan melintas

naik melalui plate bercampur dengan likuid pada plate karena disperse yang

dihasilkan oleh slot dalam bubble cap. Uap kemudian terpisah pada permukaan

likuid dan melintasi bagian atas piringan (plate). Hal ini dapat dicapai dengan

aliran berlawanan arah (countercurrent) dari likuid yang melintas turun dengan

uap yang melintas naik melalui kolom.

1. Peralatan pada bubble coloumn

a.Kolom Piring Gelembung (Bubble Plate Coloum) dengan tanggul dan saluran

limpah yang bundar

Kolom piring gelembung (bubble plate coloum), merupakan salah satu alat

yang digunakan pada kontak anatar fase dan pemisah fase dimana bentuk

pemisahannya dilakukan dengan cara destilasi. Alat ini terdiri dari tanggul (weit),

dan pipa saluran limpah (downcomers).

      Dalam kolom ini harus terjadi perpindahan massa dan panas antara uap yang

naik dan cairan yang mengalir turun. Sampel yang biasa digunakan alat ini adalah

yang berupa liquid, misalnya etanol dan air. Pada alat ini terdapat pelat-pelat yang

berfungsi sebagai perlengkapan dalam (internal fitting) berupa bidang yang

letaknya mendatar dan disusun satu diatas yang lain pada jarak-jarak tertentu di

dalam pipa kolom. Pada setiap plat terdapat lapisan cairan dengan ketinggian

tertentu. Cairan ini diterobos oleh uap yang naik melalui lubang-lubang pada

pelat.

b. Piring aliran melintang yang menunjukkan jalan masuk dan jalan keluar tanggul

Alat ini digunakan untuk cairan, dimana cairan masuk melewati piring

menuju ke piring berikut di bawahnya. Cairan di dalam kolom dipindahkan dari

pusat piring. Alat ini juga harus mempunyai cairan yang dapat menahan pada

piring yang lebih rendah untuk mencegah uap air mengalir dari atas alat ini.

Cairan pada piring yang lebih rendah ditahan oleh sebuah tanggul (weit). Tanggul

ini berfungsi untuk mendistribusikan cairan. Cairan yang masuk melalui tanggul

akan mengalir melintang sesuia dengan aliran pada piring untuk selanjutnya

mengalir ke jalan keluar tanggul.

c. Bubble Cap (Pelat Genta)

            Suatu bubble cap adalah suatu piringan yang dilebgkapi dengan sebuah

lubang yang menuju suatu pipa yang sesuai yaitu chimney, yang dilewati oleh uap

dari bagian bawah piringan. Tiap-tiap pipa arah naik ditutupi oleh sumbat

berbentuk bel (genta). Sumbat-sumbat tersebut diberi bingkai agar tersedia ruang

yang cukup antara riser (pipa naik) dan sumbat sebagai tempat keluarnya uap.

            Pada operasinya, uap naik melalui chimney dan dialihkan ke bawah oleh

sumbat. Keluarnya berupa gelembung-gelembung kecil dari celah pada bagian

bawah sumbat dibawah cairan. Level cairan diduga diatas pinggiran oleh suatu

alat yang berupa weit. Jadi, permukaan weit sekitar 2-2,5 in diatas puncak celah

dari bubble cap. Cairan memasuki piringan dan melewatinya dan turun melalui

pipa turun melalui piringan ke bagian bawah piringan (plate). Sementara uap

turun melalui piringan bercampur dengan cairan yang berada diatas piringan

karena hamburan dihasilkan dari celah bubble cap. Uap kemudian terpisah pada

permukaan cairan dan melewati bagian atas piringan, selanjutnya sejumlah aliran

balik dari likuid melewati bagian bawah dan uap melewati bagian atas, melewati

kolom penampang hasil.

Peralatan bubble coloum ini banyak diaplikasikan didalam proses yang

melibatkan pemisahn secara termal, seperti pada destilasi, rektifikasi, dan

fraksionasi.

2. Kolom Destilasi dan Rektifikasi

Destilasi dan rektifikasi adalah proses pemisahan termal yang digunakan secara

luas dibidang teknik untuk memisahkan campuran dalam jumlah yang besar.

Contoh:

Destilasi atau penyulingan larutan, untuk mengurangi volumenya, untuk

meningkatkan konsentrasi zat terlarut atau untuk mengkristalkan bahan padat

yang terlarut.

Destilasi produk antara atau produk akhir yang diperoleh pada reaksi kimia.

Rektifikasi pelarut organik yang telah tercemar, agar diperoleh cairan murni

yang dapat digunakan kembali.

Ketiga proses diatas adalah serupa, yaitu pemisahan terjadi oleh

penguapan salah satu komponen dari campuran, artinya dengan cara mengubah

bagian-bagian yang sama dari keadaan cair menjadi berbentuk uap.

Persyaratannya adalah kemudahan menguap (volatilitas) dari komponen yang

akan dipisahkan berbeda satu dengan lainnya.

            Bila suatu campuran yang terdiri atas dua jenis cairan yang saling larut

akan dipisahkan, sedangkan tekanan uap atau titik didih keduanya relative

berdekatan, maka pemisahan tidak cukup dilakukan dengan satu kali destilasi

sederhana. Hal ini karena selain mengandung zat yang lebih mudah menguap, uap

yang terbentuk (berarti pula destilatnya) juga banyak mengandung zat yang lebih

sukar menguap.

Rektifikasi berarti memisahkan komponen-komponen yang mudah

menguap dari suatu campuran cairan dengan cara penguapan dan kondensasi

berulang-ulang, dengan perpindahan massa serta panas melalui refluks yang

terkendali. Setelah itu uap dikondensasi dan kondensat ditampung.

3. Diameter bubble coloum

            Efisiensi kontak antara likuid dan uap pada plate tergantung pada besarnya

agitasi yang disebabkan suplai energi oleh uap yang melewati likuid pada

piringan. Pada kecepatan uap yang rendah, maka dihasilkan efisiensi panas yang

rendah pula. Hal ini disebabkan oleh turunnya level (ketinggian) likuid pada

piringan. Makin tinggi kecepatan uap, maka makin tinggi juga efisiensi plate

karena kontak yang panjang. Pada kecepatan uap yang sangat tinggi, pemsukan

likuid ke uap dimulai dan uap cenderung membentuk kerucut. Efisiensi

maksimum plate dicapai diatas interval kecepatan uap.

Diameter kolom bubble dapat ditentukan dengan prosedur kelebihan

kapasitas. Beban uap ini berbeda di beberapa tempat sehingga menyebabkan cross

sectional area harus di justifikasi. Daerah aktif pada piring pada bubble-cap

Diameter Kolom

(m)

Diameter Tutup

(mm)

Daerah (area) aktif

pada Bubble cap

0,9 75 0,60

1,2 100 0,57

1,8 100 0,66

2,4 100 0,70

13,0 150 0,74

Daftar Pustaka

Satir, Depi Oktari. (2012). Bubble Coloum. Diperoleh 2 Maret 2014, dari

(http://depisatir.blogspot.com /2012/10/bubble-coloum.html

Welty, James R. et al. 2004. Dasar-dasar Fenomena Transport. Erlangga : Jakarta

SPRAY TOWER

Spray tower merupakan tipe absorber dengan proses absorbesi terjadi

dengan cara penyemprotan cairan terhadap gas. Spray tower terdiri dari chamber-

chamber besar di mana fase gas mengalir dan masuk serta kontak dengan likuid

terjadi di dalam spray nozzles. Aliran fase di dalam spray tower dimulai dari

likuid masuk dari atas ke dalam spray dan jatuh karena gaya gravitasi, serta

kontak secara countercurrent dengan aliran gas yang masuk dari bawah.

Gambar 1. Spray tower countercurrent

Untuk ketinggian yang rendah, efisiensi ruang spray kira-kira mendekati

packed powder, tetapi untuk ketinggian yang melebihi 4 ft efisiensi spray turun

dengan cepat. Adanya kemungkinan terjadinya interfase aktif yang sangat besar

pada saat terjadinya sedikit penurunan, ternyata pada prakteknya ditemukan

ketidakmungkinan untuk mencegah terjadinya hubungan ini.

Spray nozzles didesain untuk aliran likuid yang mempunyai bilangan

pressure drop yang besar maupun kecil, untuk aliran likuid yang mempunyai flow

rate kecil, maka cross area kontaknya harus besar. Laju aliran yang mempunyai

drop fals menentukan waktu kontak dan sirkulasinya disertai dengan influensasi

perpindahan massa antara dua fase dan harus kontak secara kontinu. Hambatan

pada transfer yaitu pada fase gas dikurangi dengan gerakan swirling dari falling

likuid droplets. Spray tower digunakan untuk perpindahan massa larutan gas yang

tinggi dengan dikontrol laju perpindahan masa secara normal pada fase gas.

Tugas KhususRika Damayanti

03111003021

Spray tower biasanya diaplikasikan untuk pengendalian pencemaran udara.

Banyak faktor yang dapat menyebabkan terjadinya pencemaran udara, diantaranya

pencemaran yang ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan

manusia atau kombinasi keduanya. Pencemaran udara dapat mengakibatkan

dampak pencemaran udara bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global

atau tidak langsung dalam kurun waktu lama. Di kota-kota besar, kontribusi gas

buang kendaraan bermotor sebagai sumber polusi udara mencapai 60-70%.

Sedangkan kontribusi gas buang dari cerobong asap industri hanya berkisar 10-

15%, sisanya berasal dari sumber pembakaran lain,misalnya dari rumah tangga,

pembakaran sampah, kebakaran hutan, dll.

Jenis-jenis bahan pencemaran udara ialah Karbon monoksida (CO),

Nitrogen dioksida (N02), Sulfur Dioksida (S02), CFC, Karbon dioksida (CO2),

Ozon (03), Benda Partikulat (PM), Timah (Pb), HydroCarbon (HC), dan lain-lain.

Untuk penaggulangan pencemaran udara yang dilakukan oleh para pabrik-

pabrik besar, penggunaan Spray Tower diletakkan pada cerobong asap pabrik. Hal

ini merupakan satu bentuk teknologi pengendalian pencemaran udara secara

kolektif yang dapat disebut dengan wet scrubber. Aliran countercurrent

menghasilkan keluaran gas dengan konsentrasi polutan yang terendah pada fresh

scrubbing liquid.

Nozzel Banyak ditempatkan di menara pada ketinggian yang berbeda

untuk menyemprot semua gas ketika bergerak ke atas. Alasan menggunakan

nozzel yang banyak adalah untuk memaksimalkan jumlah tetesan halus pada

partikel polutan dan untuk menghasilkan luas permukaan yang besar dalam

penyerapan gas.

Secara teoritis, semakin kecil tetesan terbentuk maka semakin tinggi

efisiensi pengumpulan dicapai untuk gas dan partikulat polutan. Namun, tetesan

cairan harus cukup besar untuk tidak membawa scrubber dari scrubbed gas outlet

steam. Oleh karena itu, menara semprot menggunakan nozzel untuk menghasilkan

tetesan yang biasanya dengan diamater 500-1000 μm. Kecepatan gas dijaga tetap

rendah dari 0,3-1,2 m/s (1-4 ft/s) untuk mencegah kelebihan tetesan dari yang

terjadi di dalam tower. Untuk mempertahankan kecepatan gas yang rendah, spray

tower harus lebih besar dari scrubber yang mengatur tingkat aliran gas aliran

serupa.

Masalah lain yang terjadi di spray tower adalah setelah tetesan jatuh pada

jarak pendek, mereka cenderung menggumpal atau menabrak dinding tower.

Akibatnya, total luas permukaan cairan untuk kontak berkurang sehingga

mengurangi efisiensi pengumpulan scrubber.

Selain konfigutasi aliran countercurrent, aliran dalam spray tower juga

dapat berupa cocurrent atau crosscurrent. Dalam aliran cocurrent, gas dan aliran

cairan yang masuk dari arah yang sama. Hal ini disebabkan karena aliran gas tidak

mendorong terhadap semprotan cairan, kecepatan gas di dalam tower lebih tinggi

dibandingkan dengan aliran countercurrent. Akibatnya, spray tower cocurrent

dibandingkan dengan spray tower countercureent lebih kecil untuk

menghilangkan aliran gas buang dengan jumlah yang sama. Spray tower

coscurrent juga disebut horisontal spray scrubber di mana gas dan aliran cairan

yang masuk dalam arah yang tegak lurus satu sama lain.

Gambar 2. Spray tower cocurrent

Jumlah dan kualitas cairan disemprotkan di setiap bagian bisa bervariasi,

biasanya dengan cairan bersih (jika cairan daur ulang yang digunakan)

disemprotkan pada set terakhir dari semprotan.

Spray tower mampu digunakan hingga 3-4 tahun. Perawatannya pun tidak

rumit, yaitu cukup dengan melakukan pengecekan minimal 6 bulan sekali,

kemudian dilakukan platting jika ada tanda-tanda akan terjadi korosi.

Spray tower adalah perangkat pengendali yang murah terutama digunakan

untuk pengkondisian gas (cooling atau humadifying) atau untuk tahap pertama

dalam pembuangan partikel gas. Spray tower juga digunakan pada banyak sistem

desulfurisasi gas untuk mengurangi plugging oleh polutan.

Spray tower telah digunakan secara efektif untuk menghilangkan sebagian

besar partikel gas dengan kelarutan yang tinggi. Pressure drop di dalam tower

sangat rendah biasanya kurang dari 2,5 cm (1,0 dalam) dari air, dengan demikian

biaya operasi scrubber relatif rendah. Namun, biaya pemompaan cairan bisa

sangat tinggi. Karakteristik operasi dari spray tower, sebagai berikut:

Tabel 1. Karakteristik spray tower

Karakteristik Spray Tower

Polutan Penurunan

Tekanan

(Δp)

Cair ke Gas

rasio (L/G)

Cair ke

Inlet

tekanan

(PL)

Removal

efisiensi

Aplikasi

Gas 1,3-7,6 cm

air

0,07–2,70 l/m³ 70–2800 

kPa

50-90% +

(efisiensi tinggi

pada saat gas

sangat mudah

larut)

Pertambanga

n, Industri

Kimia,

Proses

industri

Boiler dan

Incinerator

Besi dan

Industri baja

Partikel 0.5-3.0 di

dalam air

5 gal/ 1.000 ft³

adalah

normal;> 10

saat

menggunakan

semprotan

tekanan

10–400

psig

2–8 µm

diameter

Spray tower dapat digunakan untuk penyerapan gas tetapi tidak seefektif

packed atau plate tower. Spray tower dapat sangat efektif dalam menghilangkan

polutan jika polutan memiliki kelarutan yang tinggi atau jika ditambahkan

sejumlah reagen kimia ke dalam cairan. Misalnya, spray tower digunakan untuk

menghilangkan gas HCl dari pembuangan gas dalam pembuatan asam klorida.

Dalam produksi superfosfat digunakan manufaktur fertilizer, gas SiF4 dan HF

yang dilepaskan dari berbagai titik dalam proses. Spray tower telah digunakan

untuk menghilangkan kandungan senyawa dengan kelarutan yang tinggi. Spray

tower juga digunakan untuk menghilangkan bau pada tulang dan pabrik industry

gemuk melalui scrbbing gas buang dengan larutan KMnO4.

Karena kemampuannya untuk menangani sebagian besar volume gas di

lingkungan yang korosif, spray tower juga digunakan dalam sejumlah gas sistem

desulfurisasi gas sebagai tahap pertama atau kedua dalam proses penghilangan

polutan. Dalam sebuah spray tower, proses absorpsi dapat ditingkatkan dengan

memperhatikan beberapa parameter, antara lain:

1) Kecepatan gas dan pressure drop

Meningkatkan kecepatan relatif antara gas dan droplet liquid dapat

meningkatkan momentum partikel sehingga menyebabkan partikel lebih kecil

untuk terkumpul oleh mekanisme impaction. Kecepatan relatif dapat

ditingkatkan dengan cara mempersempit throat, menginjeksikan

liquid countercurrent ke aliran gas, atau menyemprot liquid ke throat.

2) Liquid-to-gas (L/G) ratio

Liquid-to-gas ratio (L/G) adalah volume liquid yang diinjeksikan per volume

gas masuk. Secara umum, L/G ratio dapat meningkatkan efisiensi

pengumpulan karena densitas droplet di sepanjang area permukaan tertentu

pada scrubber lebih tinggi.

3) Droplet size

Terdapat ukuran droplet optimum untuk memaksimalkan pengumpulan

partikel. Droplet lebih kecil memiliki permukaan lebih besar terhadap rasio

volume, maka akan menangkap partikel lebih banyak per volume yang

diinjeksikan. Bagaimanapun juga, jika ukuran droplet terlalu kecil maka

momentum dari aliran gas dapat berpindah ke droplet yang akan menurunkan

kecepatan relatif antara droplet dan partikel. Sedangkan kecepatan relatif

rendah menghasilkan efisiensi pengumpulan yang rendah pula.

Daftar Pustaka

Fidaus, Muhammad Yusuf. (2011). Dasar-Dasar Absorpsi. Diperoleh 2 Maret

2014, dari

http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2011/10/23/dasar-dasar-

absorpsi/

Hasanah, Warda. (2012). Kawasan Daerah Simongan Menggunakan Metode

Spray Tower. Diperoleh 2 Maret 2014, dari

http://wardaadr.blogspot.com/2012/06/penanggulangan-polusi-udara-

yang.html

Putra, Febry Yusra. (2011). Wet Scrubber. Diperoleh 2 Maret 2014, dari http://el-

andalucy.blogspot.com/2011/06/wet-scrubber.html

PACKED TOWER

Packed tower digunakan pada proses destilasi, absorpsi, dan ekstraksi cair-

cair. Kinerja sebuah packed tower sangat bergantung pada kualitas distribusi gad

dan likuid yang melewati packed bed. Packed tower digunakan untuk kontak

secara kontinu likuid dan gas untuk kedua aliran yaitu counter current dan cross

current, column vertical dimana diisi dengan packing atau dengan memperluas

permukaan kintak. Packing yang digunakan pada packed tower untuk

memperbesar permukaan kontak antara gas dan lukid.

Packed towers hampir selalu memiliki tekanan yang rendah dibandingkan

tower yang lain. Packing terdiri dari keeping-keping yang jumlahnya banyak

untuk meningkatkan kapasitas absorpsinya. Aliran gasnya sekitar 500 ft3/min

(14,2 m3/min) digunakan 1 in (2,5 cm) packing, untuk aliran gasnya atau 2000

ft3/min (56,6 m3/min). Ada beberapa perbandingan bahan pembuat packed tower:

1) Bahan plastik:

a) Harganya murah

b) Daya tahannya lemah

2) Bahan keramik:

a) Harganya murah

b) Daya tahannya lemah

Packed tower merupakan tipe column absorbs yang banyak digunakan

karena pressure drop aliran gasnya rendah, cairan hold up kecil, lebih ekonomis

dalam cairan yang korosif, dan biaya columnnya relatif murah.

Pemilihan Packing

Pemilihan antara column tray atau packing untuk proses tertentu dapat ditentukan

dengan mempertimbangkan kelebihan atau kekurangan masing-masing desain

seperti berikut ini :

1. Column tray dapat didesain untuk proses dengan rentang laju alir likuid dan

gas yang lebih besar dibandingkan dengan packed column.

2. Packed column tidak sesuai dengan laju alir likuid yang sangat rendah

3. Efisiensi tray dapat diprediksi dengan lebih teliti dibandingkan dengan

perhitungan untuk packing (HETP).

Tugas KhususElsagita Siagian

03111003038

4. Hasil desain column tray lebih terjamin daripada packed column. Pada

packed column selalu ada keraguan bahwa distribusi likuid dapat terjaga

dengan baik di sepanjang packed column pada semua kondisi operasi

terutama pada column yang cukup besar.

5. Pada column tray lebih mudah membuat pendingin; coil dapat dipasang pada

tray.

6. Pada column tray lebih mudah untuk membuat side-streams.

7. Jika likuid menyebabkan fouling atau mengandung padatan, lebih mudah

membersihkannya pada column tray. Jika diameter column cukup kecil akan

lebih murah menggunakan packing dan mengganti packing jika terjadi

fouling.

8. Untuk likuid yang bersifat korosif, lebih murah jika menggunakan packed

column daripada column tray.

9. Likuid hold-up jauh lebih rendah pada packed column dibandingkan column

tray. Hal ini sangat penting ketika inventory liquid yang mudah terbakar atau

beracun harus sekecil mungkin untuk alasan keselamatan.

10. Packed column lebih sesuai untuk menangani foaming system.

11. Pressure drop per tahap kesetimbangan (HETP) lebih rendah pada packing

daripada tray dan pada column vakum sebaiknya menggunakan packing.

12. Pada column dengan diameter kecil (kurang dari 0,6 m) sebaiknya

menggunakan packing; tray akan sulit dipasang dan cukup mahal.

Menentukan Tinggi Packing Bed

Penentuan tinggi packing bed pada column destilasi dapat menggunakan

konsep Height of an equivalent equilibrium stage untuk mengkonversi jumlah

tahap ideal yang diperlukan menjadi tinggi packing. Tinggi tahap kesetimbangan

ekivalen yang biasanya disebut tinggi plate teoritik (height of a theoretical plate,

HETP) adalah tinggi packing yang diperlukan untuk menghasilkan proses

pemisahan yang sama seperti pada tahap kesetimbangan. Berikut ini nilai HETP

untuk packing jenis Pall rings yang dapat digunakan untuk memperkirakan tinggi

packing bed yang diperlukan.

Merancang

sebuah packed column adalah campuran halus seni dan sains. Packed column

adalah yang paling sering digunakan untuk menghilangkan kontaminan atau

pengotor dalam aliran gas (proses absorpsi). Namun packed column juga dapat

digunakan untuk menghilangkan komponen volatile dari aliran cairan dengan

mengontakkan cair dengan gas inert (stripping). Packed column juga digunakan

dalam penerapan proses destilasi saat pemisahan untuk menutupi komponen yang

mendidih. Dalam packed column ini lebih fokus pada proses penyerapan.

Langkah pertama dalam merancang sebuah packed tower dibutuhkan ilmu

pengetaahuan dan seni namun yang paling berperan adalah ilmu pengetahuan

untuk merancangnya. Data kesetimbangan antara kontak kontaminan dan pelarut

atau komponen penyulingan sangat diperlukan untuk analisis rancangan packed

tower ini. Jika tabel data untuk sistem tidak tersedia dan jumlah total dari

kontaminan adalah kecil (pada umumnya demikian), Hukum Raoult dapat

digunkaan untuk memperkirakan data kesetimbangan penyerapan atau proses

stripping. Untuk destilasi, data kesetimbangan dapat diprediksi dengan memilih

model termodinamika yang sesuai. Garis operasi tower dibagun berbeda

tergantung pada proses yang akan dilakukan destilasi atau stripping. Dalam

absorpsi/stripping, garis operasi dibangun berbeda tergantung apakah aliran bahan

terkontaminasi dapat dianggap “encer” atau diperlakukan sebagai aliran pekat.

Biasanya aman untuk mengasumsikan aliran sebagai bahan encer jika konsentrasi

kontaminan korang dari 10% dari aliran. Untuk aliran yang tidak dapat dianggap

encer maka koefisien transfer massa harus dievaluasi dalam bentuk gas dan aliran

cairan.

Langkah-Langkah Merancang Packed column

Ukuran, mm HETP, m

25 (1 in.) 0,4 – 0,5

38 (1 ½ in.) 0,6 – 0,75

50 (2 in.) 0,75 – 1,0

1. Memilih Jenis dan Ukuran dari Packing

Hal pertama yang dilakukan dalam merancang packed tower adalah memilih

ukuran packingnya. Beberapa orang percaya bahwa ada aturan ketat yang

mempengaruhi pilihan antara packing yang berstruktur dan packing yang acak.

Packed berstruktur berasal dari desain yang rumit dibuat dalam pola tertentu. Dua

‘daerah pilihan’ dimana packed yang terstruktur yang digunakan akan

menghasilkan penurunan tekanan sangat rendah dan untuk meningkatkan

kapasitas column yang ada. Karena kita sedang mempertimbangkan desain baru

tanpa kendala penurunan tekanan maka random packed lebih ekonomis.

Umumnya, diameter column ukuran rasio packing harus lebih besar dari 30 untuk

cincin Rasching, 15 untuk ceramic saddles, dan 10 untuk cincin atau plastic

saddles. Geometri packing biasanya akan menjadi fungsi yang diperlukan area

permukaan dan atau penurunan tekanan yang diizinkan.

2. Menentukan Diameter Column

Sebagian besar metode-metode untuk menentukan ukuran random packed

tower berasal dari korelasi Sherwood.

a. Untuk destilasi tekanan tinggi = 0,4-0,75 dalam air / ft packing = 32-63 mm

air / m packing.

b. Vacuum Distillation = 0,1-0,2 dalam air / ft packing = 8-16 mm air / m

packing.

c. Absorber dan Strippers = 0,2-0,6 dalam air / ft packing = 16-48 mm air / m

packing

3. Menentukan Tinggi Column

Mungkin langkah yang paling menarik dalam mendesain packed tower adalah

memutuskan beberapa tinggi untuk membangunnya. Untuk tahap awal harus

ditentukan dahulu desain proses apa yang akan dikerjakan. Jika desain awal,

HETP umum (tinggi setara dengan sebuah teoritis plate) akan bekerja dengan

baik. Desain destilasi memiliki daftar nilai-nilai HETP berdasarkan komponen-

komponen sistem dan jenis kemasan yang digunakan.

Syarat-Syarat Pemilihan Packing

1. Memiliki luas permukaan yang besar; luas interface yang tinggi antara gas

dan likuid

2. Memiliki struktur yang terbuka; resistansi yang rendah untuk aliran gas

3. Menghasilkan distribusi likuid yang seragam pada permukaan packing

4. Menghasilkan aliran gas yang seragam pada permukaan packing

5. Menghasilkan aliran gas yang seragam sepanjang penampang column.

Penyusunan Packing

1. Stacked

Disusun secara manual dengan tenaga manusia dan relatif lebih mahal.

Biasanya digunakan untuk laju alir gas yang tinggi dan mengharuskan pressure

drop yang redah. Contoh : cooling tower.

2. Dumped

Cara yang paling sering digunakan dalam menyusun packing. Tower diisi

dengan air dan packing dijatuhkan ke bagian dasar packing support. Cara ini yang

paling bayak digunakan di industri proses.

Jenis Packing

Jenis-jenis packing antara lain : Raschig rings, Pall rings, Berl saddle dan

intalox saddle. Ring dan saddle tersedia dari bahan keramik, logam, plastik, dan

akrbon. Ring yang terbuat dari logam dan plastik (polipropilen) lebih efisien

dibandingkan dengan ring yang terbuat dari keramik karena dapat dibuat lebih

tipis. Dibandingkan dengan pall ring dan saddle, raschig ring per volume

harganya lebih murah namun efisiensinya lebih rendah dan biasanya total column

akan lebih mahal jika menggunkaan raschig ring. Untuk column yang baru

biasanya digunakan pall ring dan berl atau intalox saddle.

Pemilihan material packing bergantung pada jenis fluida dan temperature

operasi. Packing keramik dipilih jika likuid yang digunakan bersifat korosif

namun keramik tidak cocok untuk basa kuat. Packing plastic lemah terhadap

beberapa pelarut organik dan hanya dapat digunakan sampai temperatur moderat

(tidak terlalu tinggi) maka tidak cocok untuk column destilasi. Jika kondisi operasi

column cenderung tidak stabil maka sebaiknya digunakan packing logam karena

keramik akan mudah pecah.

Ukuran Packing

Secara umum ukuran maksimum packing yang digunakan dalam column

adalah 50 mm. packing yang lebih kecil lebih mahal daripada packing yang lebih

besar. Jika digunakan packing dengan ukuran diatas 50 mm maka biaya per meter

kubik (per volume) yang lebih rendah maka efisiensi perpindahan massa yang

lebih rendah. Jika menggunakan packing yang terlalu besar dalam column yang

kecil maka tidak akan diperoleh distribusi likuid yang baik.

Rentang ukuran packing yang direkomendasikan:

Diameter column Ukuran packing yang digunakan

< 0,3 m (1 ft) < 25 mm (1 in)

0,3 – 0,9 m (1-3 ft) 25 – 38 mm (1-1,5 in)

>0,9 m 50 – 75 mm (2-3 in)

Daftar Pustaka

Rustamaji. Heri. (2011). Tinggi Packed Column. Diperoleh 28 februari 2014, dari

http://herirustamaji.files.wordpress.com/2011/12/pap_31.pdf

Verdian. Mart. (2011). Penyusunan Packing Tower. Diperoleh 28 februari 2014,

dari http://mvf-processengineer.blogspot.com/2011/02/packedtower.html

Yeni. (2010). Packing Tower. Diperoleh 28 februari 2014, dari

http://id.scribd.com/doc/55181922/Packed-Tower

APLIKASI ABSORPSI DI PABRIK PT PUSRI

1. Unit absorpsi di PT PUSRI

Urea diproduksi dari reaksi antara amoniak dan karbondioksida, di

kebanyakan reaksi kimia yang terjadi haruslah feed bahan baku mempunyai

kemurnian yang cukup tinggi agar reaksi berjalan sempurnan dan dengan menjadi

stabilisasi reaksi maka akan semakin banyak urea yang didapat dan sedikit by

product yang di hasilkan. Di PT PUSRI sendiri unit absorpsi itu khusus nya ada

pada pabrik amoniak, absorpsi digunakan untuk menghilangkan pengotor atau

untuk mencapai kemurnian zat yang tinggi. Berikut akan dijelaskan contoh proses

pembuatan amoniak di PT PUSRI, dimana ada proses absorpsi baik di feed

treating unit maupun di purification.

1.1. Pabrik pembuatan amoniak

Bahan baku pembuatan amoniak adalah gas bumi yang diperoleh dari

Pertamina dengan komposisi utama Methane (CH4) sekitar 70 % dan Carbon

Dioksida (CO2) sekitar 10 %.

Steam atau uap air diperoleh dari air sungai Musi setelah mengalami suatu

Proses Pengolahan tertentu di Pabrik Utility. Sedangkan udara diperoleh dari

lingkungan, dimana sebelum udara ini digunakan sebagai udara proses, ditekan

terlebih dahulu oleh kompressor udara.

Secara garis besar Proses dibagi menjadi 4 Unit, dengan urutan sebagai berikut:

1. Feed Treating Unit

2. Reforming Unit

3. Purification & Methanasi

4. Compression Synloop & Refrigeration Unit.

1.1.1.Feed Treating Unit

Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa

belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini,

agar tidak menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk

menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas

alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam

Tugas KhususAdi Kuncoro0311003045

yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. Reaktor

desulfurisasi ini termasuk jenis Packed Bed Reactor.

Biasanya reactor desulfurizer terdiri dari 2 bed catalyst , yaitu bed pertama

untuk chloride guard dan bed kedua untuk zinc oxide .Untuk kemudahan operasi,

biasanya terdapat 2 unit desulfurizer yang beropreasi secara lead-leg atau secara

seri.

Keuntungan operasi secara lead-leg adalah jika terjadi breakthrough

senyawa sulfur dari unit desulfurizer “lead”, maka masih dapat di absorbsi di unit

desulfurizer “leg”, sehingga senyawa sulfur tetap tidak meracuni katalis steam

reformer. Jika sudah terjadi breakthrough senyawa sulfur pada unit desulfurizer

“lead”, maka unit desulfurizer “leg” dapat di by pass untuk melakukan

penggantian absorbent zinc oxide tanpa menghentikan operasi HPU karena unit

desulfurizer “leg” dapat tetap di operasikan. Setelah selesai penggantian absorbent

zinc oxide tersebut maka unit desulfurizer “lead” tersebut kemudian dioperasikan

sebagai unit desulfurizer “leg”. Saat proses desulfurizer, zinc oxide diubah

menjadi zinc sulfide.

ZnO + H2S → ZnS + H2O

Absorbent zinc oxide dapat digunakan pada temperature ambient hingga

454 oC, namun operasi paling efektif adalah pada temperature 340 oC. Absorbent

zinc oxide dapat digunakan pada tekanan atmosfer hingga >50 kg/cm2.

1.1.2. Reforming Unit

Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air,

dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa

gas-gas Hydrogen dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan

direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas sebagai berikut:

a. Hidrogen

b. Nitrogen

c. Karbon Dioksida

Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk

dipisahkan gas karbon dioksidanya. Secondary Reformer adalah reaktor yang

terintegrasi pada reforming unit yang fungsinya memproduksi gas sintesa dari

reaksi steam dan Metana yang bersifat endotermis. Suplai panas untuk reaksi ini

berasal dari pembakaran udara dengan oksigen dari udara. Sebagai penghasil

bahan baku pembuatan Ammonia yaitu gas sintesa, kinerja Secondary Reformer

sangat mempengaruhi jumlah produk Ammonia yang dihasilkan di Ammonia

Plant.

Reaksi reformasi yang digunakan umumnya adalah steam reforming. Rasio

H2O:CH4 yang biasanya digunakan adalah 2-6. Konversi untuk menghasilkan H2

yang relatif tinggi dapat dicapai dengan meningkatkan rasio H2O:CH4 pada

temperature tinggi. Namun penggunaan rasio yang tinggi akan meningkatkan

kebutuhan H2O. Menurut hukum termodinamika untuk reaksi steam reforming,

semakin tinggi temperatur dan semakin rendah tekanan akan mengakibatkan

peningkatan konversi CH4. Pada nyatanya, penggunaan tekanan tinggi tetap

dilakukan dengan pertimbangan bahwa gas alam tersedia pada tekanan tinggi.

Tekanan umpan yang biasanya digunakan adalah 5 - 30 atm.Temperatur

umpan yang digunakan sangat bervariasi, diantaranya adalah 454 − 650 ˚C.

Sedangkan temperature reaksi yang digunakan adalah 727 – 927 oC. Simulasi

yang dilakukan bertujuan melihat pengaruh variabel-variabel di atas terhadap

konversi CH4, profil temperatur reaktor, dan komposisi campuran gas dengan

menggunakan model one dimensional pseudo homogeneous yang relatif

sederhana dan diturunkan dari neraca massa dan energi rektor unggun tetap

bertekanan konstan.

Dari reaksi yang ada dapat kita pastikan bahwa dalam reformer terjadi

reaksi yang sangat kompleks. Untuk itu komposisi keluaran proses reformer akan

bervariasi tergantung dari komposisi umpan, temperatur, tekanan operasi, dan

katalis yang digunakan. Katalis yang digunakan untuk reaksi steam reforming

umumnya memiliki pusat aktif yang menggunakan logam nikel. Dan reactor

untuk reformer ini termasuk dalam jenis fixed bed reactor dengan reaksi

endothermic.

1.1.3. Purification & Methanasi

Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit

dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan

dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa

dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator Ammonia Converter,

oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration

terlebih dahulu masuk ke Methanator.

Pada unit ini dibagi dalam dua bagian proses yaitu:

1. CO2 Absorber dan CO2 Stripper

Pada unit ini menggunakan reaktor yang berjenis Packed Bed Reactor.

Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan

vertical serta dioperasikan secara adiabatis. Gas yang keluar dari Low temperature

shift converter dimasukkan melalui CO2 absorber dengan menggunakan sparger

dibagian menara . Kondisi absorbsi adalah 47oC hingga 80oC dan tekanan sekitar

32,2 kg/cm2 . Sistem pengambilan CO2 menggunakan aMDea ( activated

methyldiethanolamine ) dengan konsentrasi 40 % berat. Gas yang keluar dari

bagian atas absorber masuk ke CO2 absorber overhead KO drum untuk

memisahkan cairan yang terbawa . Kelebihan gas sintesis dikirim ke fuel gas

preheater. Pada absorbsi CO2, mula-mula gas CO2 bereaksi dengan H2O.

Reaksi absorbsi CO2 dengan menggunakan aMDEA adalah sebagai berikut:

a + MDEA + H2O(l) + CO2(g) MDEAH+ + HCO3

Rich solution dari absorber bagian bawah dialirkan melalui hydraulic

turbine kemudian akan memompa larutan tersebut dari bawah LP flash section

melalui lean/semi lean solution exchanger ke bagian atas stripper section .

Larutan yang meninggalkan stripper section kemudian akan dipanaskan hingga

124oC di CO2 stripper reboiler dan dengan uap bertekanan rendah di CO2 stripper

steam reboiler . CO2 dan steam dari LP flash section didinginkan menjadi 38oC di

contact cooler section. CO2 yang diperoleh memiliki kemurnian minimal 99 %

volum dan kemudian dikirim ke pabrik urea . Reaksi yang terjadi adalah kebalikan

absorbsi CO2 yaitu:

MDEAH+ + HCO3 - a+ MDEA + H2O(l) + CO2 (g)

2. Pembentukkan methane (Methanator)

Pada unit ini menggunakan reaktor yang berjenis Throughwall-Cooled

Fixed Bed Reactor . Pada reaktor jenis ini konversinya secara isothermal dan

dalam prosesnya ada pendinginan. Gas keluaran metanator dibatasi kadar CO dan

CO2 maksimum 5 ppmv . Reaksi yang terjadi adalah kebalikan dari shift

converter dan reforming , reaksi dapat dituliskan sebagai berikut:

CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g)

CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)

Gas proses dari CO2 absorber overhead knock out drum dengan suhu 47oC

akan dipanaskan di methanator feed/effluent exchanger hingga temperatur 310oC

dan di methanator preheater hingga 316oC. Untuk aliran bypass dipasang

methanator effluent cooler sebagai kontrol temperatur . Gas kemudian melewati

methanator yang berisi katalis nikel sebanyak 19,8 m3 , reaksi akan berlangsung

eksotermis dengan kondisi temperatur operasi reaktor 316-345 oC . Keluaran

metanator akan didinginkan hingga 82 oC dan dengan air pendingin hingga 38oC .

Air yang terkondensasi dipisahkan di syn gas compressor suction drum kemudian

sejumlah kecil gas sintesis akan direcycle ke feed gas compressor sebagai

penyedia hidrogen untuk desulfurisasi.

1.1.4. Compression Synloop & Refrigeration Unit

Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen

dan Nitrogen = 3: 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang

diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini

kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amoniak dalam fasa

cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea.

Hasil/Produk pada proses  diatas adalah gas amonia cair serta karbon dioksida

yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea. Tahap-tahap proses

Synthesa Loop dan Amoniak Refrigerant adalah:

1. Synthesis Loop

Synthesis Loop disebut juga Haber – Bosch process. Gas synthesa yang akan

masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H2/N2 yaitu 2,5 –

3 : 1. Gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar

177.5 kg/cm2 atau dari 60 hingga 180 bar tergantung dari design yang digunakan,

tekanan gas synthesa dinaikkan oleh syn gas kompresor dan dipisahkan

kandungan airnya melalui sejumlah K.O. drum dan diumpankan ke ammonia

converter dengan katalis promoted iron. Persamaan reaksi:

3H2 + N2 → 2NH3

Kandungan amoniak yang keluar dari amoniak converter adalah sebesar 12.05 -

17.2 % mol

2. Amoniak Refrigerant

Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah

gas terlarut. Gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang

berfungsi untuk mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan

tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas terlarut, sebagai bagian

yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk

mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Synthesa dengan

memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkatan

refrigeration.

Daftar Pustaka

Anonim. (2013). Pembuatan Amonia. Diperoleh 28 Februari 2014, dari http://titi-

sindhuwati.blogspot.com/2012/01/pembuatan-amonia.html

Anonim. (2013). Unit Absorpsi di PT PUSRI. Diperoleh 1 Maret 2014, dari

http://www.pusri.co.id

WETTED WALL COLUMN

Absorber dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu

komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan

kelarutan. Solut adalah komponen yang dipisahkan dari campurannya sedangkan

pelarut (solvent ; sebagai separating agent) adalah cairan atau gas yang

melarutkan solut. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase

satu ke fase yang lain dapat terjadi.

Absorbsi adalah operasi pemisahan solut dari fase gas ke fase cair, yaitu

dengan mengontakkan gas yang berisi solut dengan pelarut cair (solven/absorben)

yang tidak menguap.

Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu

dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping

agent) yang tidak larut ke dalam cairan.

Ada 2 jenis absorbsi, yaitu kimia dan fisis. Absorbsi kimia melibatkan

reaksi kimia antara pelarut cair dengan arus gas dan solut tetap di fase cair. Dalam

absorbs fisis, solut dalam gas mempunyai kelarutan lebih besar dalam pelarut

cairan, sehingga solut berpindah ke fase cair.

Absorbsi dengan reaksi kimia lebih menguntungkan untuk pemisahan.

Meskipun demikian, absorbsi fisis menjadi penting jika pemisahan dengan reaksi

kimia tidak dapat dilakukan. Di dalam mengevaluasi absorber atau stripper,

sesorang harus mengetahui dan menentukan:

1) Kondisi bahan yang akan dipisahkan (umpan), yaitu kecepatan arus fluida

umpan,komposisi dan tekanan.

2) Banyak solut yang harus dipisahkan.

3) Jenis solven yang akan digunakan.

4) Suhu dan tekanan alat.

5) Kecepatan arus solven.

6) Diameter absorber.

7) Jenis absorber.

8) Jumlah stage ideal dan tinggi menara,

Tugas KhususM. Sentot B.I03111003083

Absorber dan stripper seringkali digunakan secara bersamaan. Absorber

digunakan untuk memisahkan suatu solut dari arus gas. Stripper digunakan untuk

memisahkan solut dari cairan sehingga diperoleh gas dengan kandungan solute

lebih pekat. Hubungan absorber dan stripper ditunjukkan dalam gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir proses absorbsi-stripping

1. Perpindahan Massa Pada Wetted Wall Column

Guna menelaah perpindahan massa dalam wetted wall column, perhatikan

gambar berikut ini:

Gambar 2. Penampang membujur dari watted wall column untuk bagian dimana

perpindahan massa fasa diukur/ditelaah.

Kita tinjau sistem setinggi dz. Neraca material komponen A yang dilakukan

terhadap segmen tersebut menghasilkan persamaan differensial sebagai berikut :

d(W . XA) / dz = JAy D ……………..(1)

dimana, W = laju alir massa gas dalam arah z (gr mole/det)

Dengan menggunakan kenyataan bahwa penambahan laju alir massa dalam

arah z hanyalah karena adanya fluks massa JAy maka dapat dituliskan hubungan

sebagai berikut:

dWdz

=JAY

. π . D……………………(2)

Persamaan 1 dan 2 akan menghasilkan hubungan

Wd X A

dz=(1−X A ) J AY . π . D

Dengan menggunakan (4) maka persamaan diatas dapat diubah menjadi

d X A

(1−X A )( X AO−X A)= kg . loc . π . D

Wdz

Dalam menyelesaikan persamaan diatas maka perlu penganggapan bahwa

XA rata-rata (lihat persamaan (7)), maka anggapan tersebut dapat

digunakan. Selanjutnya dengan mengabaikan perubahan total dari W sepanjang

kolom, mka integrasi persamaan diatas untuk Z = 0 sampai Z = L menghasilkan :

∫z=0

z=L

kg .loc . π . D .dz

π . D . L= W

D . L

∫z=0

z=L

d X A

( X AO−X A ) (1−X A)

Ruas kiri adalah definisi kg,l sedang ekspansi parsiil ruas kanan dapat dengan

mudah diintegrasikan

kg ,l= Wπ . D . L(1−X AO)

= ln( X AO−Z A )o(1−X A)

( X AO−Z A )1−(1−X A)

Dengan persamaan ini maka kg,l dapat ditentukan dari percobaan.

Korelasi impiiris dimensi dapat diketahui bahwa kg,l dipengaruhi oleh NRe

NSc dan factor geometris kolom (L/D). pengaruh factor tersebut dapat dinyatakan

sebagai berikut

NSh=kg ,l , DX

C DAB=f (N ℜ , NSc ,

LD

)

NRe = bilangan Reynold untuk aliran gas

NSc = bilangan Schmidt untuk fasa gas

L/D = perbandingan panjang kolom terhadap diameter kolom

Suatu porses dimana terjadi suatu perpindahan suatu unsur pokok dari

daerah yang berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dinamakan perpindahan

massa. Perpindahan massa yang terjadi dari suatu unsur yang berkonsentrasi

tinggi ke konsentrasi rendah dipengaruhi oleh ciri aliran liquid, seperti pada kasus

heat transfer, mekanisme perpindahan massa terjadi dengan cepat. Jika sejumlah

campuran gas yang terdiri dari dua jenis molekul atau lebih, di mana konsentrasi

masing-masing berbeda, maka masing-masing molekul ini cenderung menuju ke

komposisi yang sama. Proses ini terjadi secara alami. Perpindahan massa

makroskopis ini tidak tergantung pada konveksi dalam sistem. Proses ini

didefinisikan sebagai difusi molekul.

Pada persamaan perpindahan massa ditunjukkan hubungan antara flux dari

substant yang terdifusi dengan gradient konsentrasi.

JA,Z = -DAB

dτ A

dZ

Di mana JA,Z merupakan molar flux pada Z,

dτ A

dZ merupakan perubahan

konsentrasi serta DAB adalah difusitas massa atau koefisien difusitas komponen A

yang terdifusi melalui komponen B. Karena perpindahan massa atau difusi hanya

terjadi dalam campuran, maka pengaruh dari tiap komponen harus

diperhitungkan. Misalnya untuk mengetahui laju difusi dari setiap komponen

relatif terhadap kecepatan campuran. Kecepatan campuran harus dihitung dari

kecepatan rata-rata tiap komponen.

Persamaan di atas dikenal dengan persamaan Hukum Frek’s ,dimana DAB

adalah koefisien difusivitas. Koefisien Difusivitas. Koefisien Difusivitas

tergantung pada:

1) Tekanan

2) Temperatur

3) Komposisi sistem

Koefisien Difusivitas masing-masing fase berbeda-beda. Koefisien

difusivitas untuk gas lebih tinggi, yaitu antara 5.10-6 – 10-5 m2/s ; untuk liquid 10-10

– 10-9 m2/s dan untuk solid 10-14 – 10-10 m2/s.

Perpindahan massa konvektif termasuk perpindahan antara fluida yang

bergerak atau dua fluida yang bergerak yang tidak tercampur. Model ini

tergantung pada mekanisme perpindahan dan karakterisitk gerakan fluida.

Persamaan laju perpindahan massa konvektif sebagai berikut:

NA = k . A

Di mana, NA = Perpindahan massa molar zat A

A = Perbedaan konsentrasi antara permukaan dengan konsentrasi

rata-rata fluida.

k = Koefisien perpindahan massa konvektif

Mekanisme perpindahan massa antara permukaan dan fluida termasuk

perpindahan massa molekul melalui lapisan tipis fluida stagnan dan aliran

laminer.

Beberapa operasi perpindahan massa yang termasuk difusi suatu komponen

gas ke suatu komponen yang tidak berdifusi antara lain adalah absorpsi dan

humidifikasi. Persamaan yang digunakan untuk menggambarkan koefisien

perpindahan massa konvektif adalah:

N A ,Z=DAB .P

RT (Z2−Z1 )PA 1−PA 2

LnPB

Di mana:

NAZ = laju perpindahan molar

DAB = difusivitas

P = tekanan

R = konstanta gas

T = temperatur

Z = jarak

Persamaan ini diperoleh dari teori lapisan atau film theory, di mana gas

melewati permukaan liquid. Teori lapisan ini didasarkan pada model dimana

tahanan untuk berdifusi dari permukaan liquid ke aliran gas diasumsikan terjadi

dalam suatu stagnant film atau laminer film tebal .Dengan kata lain menunjukkan

tebal lapisan likuid.

1) Transfer Massa dari gas ke film falling liquid.

2) Transfer massa dalam wetted wall column

Kebanyakan data dari PM antara perm pipa dan aliran fluida telah

ditentukan dengan menggunakan wetted wall columns.Alasan mendasar untuk

menggunakan kolom-kolom ini untuk penyelidikan PM adalah untuk

mengkontakkan luas area antara 2 fase sehingga dapat dihitung dengan tepat.

Koefisien PM konvektif untuk jatuhnya liquid film dikorelasikan oleh

vivian dan peacemen dengan korelasi:

KL Z

DAB

=0 ,433 (sc )12 [ ρ2 gZ 3

μ2 ]16 ( Re )0,4

Di mana: Z = Panjang

DAB = Difusivitas massa antara komponen A dan B]

= Densitas liquid B

= Viskositas liquid B

g = Percepatan gravitasi

sc = Schmidt Number (dievaluasikan pada temp film liquid)

Re = Reynold number

Koefisien film liquid lebih rendah 10 sampai 20% daripada pers secara

teoritis untuk absorpsi dalam film laminer.

Pada wetted wall columns, liquid murni yang mudah menguap

dialirkan ke bawah di dalam permukaan pipa ciecular sementara itu gas

ditiupkan dari atas atau dari bawah melalui pusat inti pengukuran kelajuan

penguapan liquid ke dalam aliran gas diatas permukaan.

Untuk menghitung koefisien PM untuk fase gas, gunakan perbedaan

gas-gas dan liquid menghasilkan variasi untuk . Untuk itu, Sherwood dan

Gilland menetapkan nilai-nilai untuk Re dari 2000 sampai 35000, sc dari 0,6

sampai 2,5 dan tekanan gas 0,1 sampai 3 atm. Hubungan data-data tersebut

secara empirik adalah:

shav=0 ,023 Re0, 83 sc13

Di mana:

Sh = Sherwood number

Re = Reynold number

Sc = Schmidt number

Dalam beberapa operasi perpindahan massa, massa berubah antara dua

fase. Contohnya dalam peristiwa absorpsi. Salah satu alat yang digunakan

untuk mempelajari mekanisme yang terjadi dalam operasi perpindahan

massa adalah wetted wall column. Pada wettea-wall column, area kontak

antara dua fase dibuat sedemikian rupa. Dalam operasi ini aliran lapisan tipis

liquid ( Thin Liquid Film) sepanjang dinding kolom kontak dengan gas.

Dalam percobaan ini gas yang digunakan adalah udara biasa. Lama waktu

kontak dengan gas dan liquid ini relatif singkat selama operasinya normal.

Karena hanya sejumlah kecil massa yang terabsorpsi sedangkan liquid

diasumsikan konstant ( tidak berubah ). Kecepatan jatuhnya film

sebenarnya tidak dipengaruhi oleh proses difusi. Pada proses ini terjadi

perpindahan massa dan perpindahan momentum. Persamaan differensial

untuk perpindahan momentum:

dτ yx

dy+ρg=0

Di mana:

= shear stress

= density

g = gravitasi

y = jarak

Persamaan untuk profil kecepatan:

V x=ρgδ2

μ [ y6−1

2 ( yδ )

2 ]Di mana:

Vx = kecepatan arah x

= tebal film

= viskositas

Kecepatan maksimum;

V max=ρgδ 2

2 μDi mana:

Vmax = kecepatan maximum

Absorpsi gas adalah operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan

liquid untuk tujuan melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan

larutan gas dalam liguid. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari

fase gas ke liquid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada

kesetimbangan yang ada, karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan

sistem gas-liquid.

2. Teori Penetrasi

Teori penetrasi yang dinyatakan oleh Trey Ball menyatakan kontak 2 fluida.

Pada gambar (a) gelembung gas membesar melalui liquid yang mengabsorbsi gas.

Partikel liquid mula-mula berada di puncak gelembung dimana partikel liquid siap

sepanjang permukaan gelembung. Pada gambar (b) terlihat dimana liquid dengan

gerakan turbulen memperlihatkan arus eddy constant.

Mula-mula partikel gas terlarut tidak seragam dan mula-mula arus eddy

dianggap diam, jika arus eddy dibiarkan berkontak dengan gas pada

permukaannya, konsentrasi liquid permukaan gas Ca yang berada pada kelarutan

keseimbangan gas dari liquid selama partikel liquid menjadi penentu difusi

unsteady state atau penetrasi solute pada arah Z.

Untuk waktu yang pendek dan difusinya berlangsung pelan di dalam

molekul solute yang larut tidak pernah mencapai kedalaman Zp sesuai dengan

ketebalan arus eddy. Keadaan batas yang ada pada fenomena transfer massa

dalam dinding kolom yang dibasahi adalah:

CA0 pada 9 = 0 , untuk semua Z

CA pada Z = 0 , 9 > 0

CA0 pada Z = ∞ , untuk semua 9

3. Teori Film

Gambar di bawah ini memperlihatkan cairan yang sedang jatuh pada lapisan

(film) dengan aliran laminer ke bawah pada permukaan rotameter yang vertikal

berkontak dengan gas A yang larut ke dalam cairan dengan konsentrasi A yang

seragam C A0 dari pada A pada puncaknya.

Gambar 3. Teori Film

Pada permukaan cairan, konsentrasi gas terlarut CA , yang berada dalam

keseimbangan dengan tekanan A pada fase gas karena CA > C A0 gas terlarut ke

dalam cairan. Koefisien perpindahan massa Kgl dengan sejumlah gas terlarut

setelah liquid terjenuh sejauh L dan dihitung.

Masalah ini dapat dipecahkan dengan penyelesaian aimultan persamaan

kontinuitas. Untuk komponen A dengan persamaan yang menggambarkan liquid

yaitu persamaan laminer.

Persamaan simultan dan jumlah persamaan diferensial partikel menjadi

lebih mudah dengan beberapa asumsi:

1) Tidak ada reaksi kimia

2) Pada arah A kondisinya tidak berubah

3) Kondisinya steady state

4) Kecepatan adsorbsi gas sangat kecil

5) Difusi A pada arah yang diabaikan dibandingkan dengan gerakan ke bawah.

6) Sifat-sifat fisiknya konstan

4. Sistem Dua Komponen

Bila sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan liquid yang tidak mudah

menguap, yang akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas

yang larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada.

Pada T tetap, kelarutan gas akan bertambah bila P dinaikkan pada absorben yang

sama. Gas yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda. Pada umumnya

kelarutan gas akan menurun bila T dinaikkan.

5. Sistem Multikomponen

Bila campuran gas dikontakkan dengan liquid pada kondisi tertentu,

kelarutan setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas, yang

dinyatakan dalam tekanan parsiil dalam campuran gas. Bila dalam campuran gas

ada gas yang sukar larut maka kelarutan gas ini tidak mempengaruhi kelarutan gas

yang mudah larut. Pada beberapa komponen dalam campuran gas mudah larut

dalam liquid, kelarutan masing-masing gas tidak saling mempengaruhi bila gas

tidak dipengaruhi oleh sifat liquid. Ini hanya terjadi pada larutan ideal.

Karakteristik larutan ideal yaitu:

4) Gaya rata-rata tolak menolak dan tarik-menarik dalam larutan tidak berubah,

dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear.

5) Pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang

dilepaskan.

6) Tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi.

Suatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa operasi

lain ialah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk sekunder atau

menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian

bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedang

pengeluaran gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian bawah

serta tower packing. Penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang

cukup besar untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga itu.

Zat cair yang masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan encer

zat terlarut di dalam pelarut, didistribusikan di atas isian itu dengan distributor,

sehingga pada operasi yang ideal membebaskan permukaan isian secara seragam.

Gas yang mengandung zat terlarut disebut fat gas, masuk ke ruang pendistribusian

yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian

berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang

luas untuk kontak zatcair dan gas serta membantu terjadinya kontak antara kedua

fase. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara ialah:

6) Harus tidak bereaksi kimia dengan fluida di dalam menara

7) Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat

8) Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu

banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan

terlalu tinggi

9) Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair

dengan gas.

10) Harus tidak terlalu mahal.

Prinsip-prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang

akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan

konsentrasi dan pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju

optimum zat cair untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya

operasi untuk kedua unit dan baiaya tetap untuk peralatan. Bila gas hanya

diumpankan ke dalam menara absorpsi, suhu di dalam menara itu berubah secara

menyolok dari dasar menara ke puncaknya. Kalor absorpsi zat terlarut

menyebabkan naiknya suhu larutan, penguapan pelarut cenderung menyebabkan

suhu turun. Efeknya secara menyeluruh ialah peningkatan suhu larutan, tetapi di

dekat dasar kolom suhu itu bisa sampai melewati maksimum. Bentuk profil suhu

bergantung pada laju penyerapan zat terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut,

serta perpindahan kalor antara kedua fase.

Laju absorpsi dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda yaitu:

5. Menggunakan koefisien individual

6. Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair.

7. Menggunakan koefisien volumetrik.

8. Menggunakan koefisien persatuan luas.

Daftar Pustaka

Yudi, Anggi. (2013). Absorpsi. Diperoleh 2 Maret 2014, dari

http://chemeng2301.blogspot.com/2013/05/absorpsi.html

Alex. (2013). Laporan Operasi Teknik Kimia Absorpsi. Diperoleh 2 Maret 2014,

dari http://alexschemistry.blogspot.com/2013/03/laporan-operasi-teknik-

kimia-absorbsi.html

KOLOM STRIPPER

Stripping adalah proses pemisahan fisik di mana satu atau lebih komponen

yang dihapus dari aliran cair dengan aliran uap. Dalam aplikasi industri aliran

cairan dan uap bisa berupa co-current atau aliran counter-current. Stripping

biasanya dilakukan dalam packed column atau tray column. Stripper adalah alat

yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari campurannya

menggunakan prinsip perbedaan titik didih dari campuran yang akan dipisahkan.

Pada operasi yang ideal disetiap stage akan terjadi kontak fase antara fase cair

dengan fase uap yang diikuti perpindahan panas.

Ada banyak variabel dan pertimbangan desain untuk pemilihan strippers.

Diantaranya adalah kondisi masuk, tingkat pemulihan dari zat terlarut yang

dibutuhkan, pemilihan agen strippers dan alirannya, kondisi operasi, jumlah

tahap, efek panas, jenis dan ukuran peralatan. Steam, udara, gas inert, dan gas

hidrokarbon sering digunakan sebagai agen stripping. Hal ini didasarkan pada

kelarutan, stabilitas, tingkat korosif, dan ketersediaan.

Gambar 1. Kolom Absorbsi dan Kolom Stripper

Pada suatu stripper biasanya dilengkapi dengan suatu compressor atau

pompa vakum yang berfungsi untuk mengalirkan gas atau udara sehingga aliran

gas tersebut menyerap gas yang terdapat diliquid yang akan dipisahkan dari aliran

gasnya. Outlet dari stripper ini merupakan suatu liquid yang sudah mengandung

Tugas KhususDwi Sunu Permatahati

0311003098

sedikit atau bisa dikatakan bebas dari gas yang akan dipisahkan, sebagai contoh

bila kita akan memisahkan oksigen dan air maka outletnya merupakan air yang

kandungan oksigen atau nilai DO nya sudah rendah atau dapat dikatakan oksigen

yang terkandung di dalam air sudah sedikit. Maka inilah salah satu peristiwa yang

dapat dikatakan sebagai pemisahan dengan menggunakan stripper.

Dalam perhitungan ukuran stripper, satu faktor yang sangat penting adalah

nilai koefisien transfer atau tinggi unit transfer. Sementara itu kecepatan aliran

total gas dan cairan akan ditentukan oleh proses, hal ini penting untuk

menentukan aliran yang cocok per unit area yang melalui column. Aliran gas

dibatasi dengan tidak boleh melebihi kecepatan pemisahan, dan akan ada hasil

drop jika kecepatan cairan sangat rendah. Hal ini sangat cocok untuk menguji

pengaruh kecepatan aliran gas dan cairan pada koefisien transfer. Pada

kenyataannya proses stripper juga dipengaruhi oleh beberapa variabel lain, seperti

temperature, tekanan dan diffusivity.

Stripping terutama dilakukan di tray towers (plate columns) dan packed

columns, dan jarang sekali di spray towers, bubble columns, dan centrifugal

contactors. Tray towers terdiri dari kolom vertikal dengan cairan yang mengalir di

bagian atas dan keluar bagian bawah dimana cairan dan gas dikontakan melalui

piringan-piringan yang disebut tray. Fasa uap masuk di bagian bawah kolom dan

keluar dari atas. Tray atau piringan membuat cairan mengalir bolak-balik

horizontal sedangkan gelembung uap mengalir ke atas melalui lubang di piringan.

Fungsi dari plate itu sendiri adalah untuk memperbesar kontak antara cairan dan

gas sehingga komponen dapat dipisahkan sesuai dengan rapat jenisnya, dalam

bentuk cairan ataupun gas. Jumlah tray dalam suatu kolom tergantung pada

tingginya kesulitan pemisahan zat yang akan dilakukan dan juga ditentukan

berdasarkan perhitungan neraca massa dan kesetimbangan.

A. Jenis-jenis Tray

a. Bubble Cup Tray

Bubble cup tray merupakan jenis tray yang paling tua dibandingkan dengan

jenis tray yang lain. Pada bubble cup tray cairan (feed) akan turun ke bawah

kolom melalui tray-tray, dengan adanya weir pada setiap tray maka cairan yang

turun akan mengisi tray dengan ketinggian tertentu dan cairan yang melebihi weir

ini akan tuurun melalui downcomer ke tray dibawahnya. Downcomer terdapat

pada semua aquilibrium stage-tray, yang berfungsi sebagai media untuk

mengalirkan cairan dari tray atas ke tray di bawahnya.

Uap naik ke atas melalui riser kemudian oleh bubble cup dibelokkan melalui

slot-slot dan menembus cairan. Aliran uap berfungsi untuk menurunkan tekanan

parsial senyawa hidrokarbon. Kelebihan bubble cup tray ini yaitu pada

penggunaan riser yang memastikan banyaknya cairan yang tertahan di tray adalah

tetap, berapapun kecepatan aliran uapnya.

b. Sieve Tray

Sieve ini merupakan tray yang paling sederhana. Terdiri dari plate datar yang

berlubang-lubang di tray dan cairan tertahan pada tray sehingga terjadi kontak

antara uap dan cairan. Kekurangan dari sieve tray adalah kurang fleksible karena

perubahan kecepatan akan mengurangi efisiensi tray. Lubang yang dilalui uap dan

cairan biasanya berupa lubang-lubang kecil, sering juga digunakan lubang-lubang

besar dan slot.

c. Valve Tray

Valve tray mempunyai design yang khusus. valve tray sama seperti sieve tray

tetapi diameter lubangnya lebih besar yang ditutupi oleh movable flaps yang

bergerak jika aliran uap meningkat. Valve tray dapat beroperasi lebih efisien pada

kecepatan aliran rendah daripada Sieve Tray.

Packed columns mirip dengan tray towers aliran cairan dan uap mengalir

masuk dan keluar dengan cara yang sama. Perbedaannya adalah dalam packed

columns tidak ada tray atau piringan. Sebaliknya, packing digunakan untuk

meningkatkan daerah kontak antara cairan dan uap fase. Ada berbagai jenis

packing yang digunakan dan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan.

Pada dasarnya prinsip kerja kolom stripper adalah proses penguapan biasa,

pada temperatur tertentu fraksi ringan yang temperatur didihnya lebih rendah dari

temperatur top kolom akan menguap dan keluar melalui top kolom. Secara umum

untuk membantu penguapan dilakukan dengan injeksi steam atau dengan bantuan

alat penukar panas reboiler untuk menaikkan temperatur.

Ada dua macam jenis stripper yaitu:

1. Stripper dengan Injeksi Steam

Injeksi steam bertujuan untuk menurunkan tekanan partial diatas permukaan

cairan, sehingga fraksi ringan yang terikut ke dasar kolom stripper akan lebih

mudah menguap dan kembali ke kolom fraksinasi.

2. Stripper dengan Reboiler

Pemanasan kembali pada bottom solar stripper bertujuan agar terjadi

penguapan. Uap dalam reboiler mempunyai Specific Gravity (SG) yang lebih

rendah dari pada SG cairan di dasar stripper, cairan di dasar stripper akan

mendorong uap kembali ke stripper dan seterusnya menguap kembali ke kolom

fraksinasi. Stripper dengan reboiler ada dua macam:

1. Stripper dengan Dapur Reboiler

Reboiler jenis ini banyak digunakan. Bentuknya seperti dapur yang

berfungsi untuk memanaskan fluida cair dari dasar stripper yang masih banyak

mengandung fraksi – fraksi ringan yang tidak dikehendaki. Dengan bantuan

pompa cairan dilewatkan melalui dapur dan dipanaskan sampai suhu tertentu,

sehingga fraksi ringan yang tidak dikehendaki didalam produk akan teruapkan

melalui puncak stripper. Dengan menguapkan fraksi ringan maka produk dari

dasar stripper flash pointnya akan naik.

2. Stripper dengan Thermosiphon Reboiler

Reboiler jenis ini berbentuk seperti alat penukar panas yang terdiri dari

shell and tube dan banyak digunakan pada unit yang mempunyai produk dengan

temperatur yang masih tinggi sehingga panasnya dimanfaatkan sebagai reboiler

stripper.

Prinsip kerja reboiler ini bekerja atas dasar perbedaan spesific Gravity

yaitu dengan adanya pemanasan dari media pemanas cairan yang ada pada dasar

stripper. Cairan yang lebih panas mempunyai Specific Gravity lebih kecil,

sehingga cairan pada dasar stripper mendesak cairan yang berbeda pada alat

penukar panas kembali ke stripper, sehingga terjadi aliran pada alat penukar panas

tersebut. Dengan adanya aliran tersebut, fraksi ringan yang masih terkandung

didasar stripper akan naik dan menguap melalui puncak stripper. Dengan

demikian produk yang diambil dari dasar stripper diharapkan sudah sesuai dengan

spesifikasinya.

Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai

berikut:

1. Temperatur umpan masuk kolom

Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada

flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang

jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut

ke atas

2. Tekanan kolom

Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila

tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.

3. Sifat fisik umpan

Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih

besar untuk memisahkannya.

B. Tipe Packing

1. Random Packing

Di dalam cooling tower, random packing dijatuhkan atau ditempatkan secara

acak di dalam menara, menara diisi air untuk mengurangi kecepatan jatuhnya.

Random packing umumnya digunakan di dalam kilang minyak, proses gas, kimia

dan proses industri lingkungan. Random packing mempunyai densitas yang tinggi,

panas yang sangat baik, tahan terhadap asam dan dapat menahan korosi yang

disebabkan oleh berbagai macam asam anorganik, asam organik dan solven

organic, kecuali asam hydrofluoric. Adapun jenis-jenis dari random packing

antara lain:

1.1. Rasching Ring

Rasching ring, generasi pertama random packing, biasanya terbuat dari logam

seperti baja karbon atau dari non-logam karbon hitam. Hal ini biasanya lebih tebal

daripada jenis random packing yang lainnya. jenis packing ini menawarkan

duarbility korosi tinggi.

Raschig ring yang dibuat khusus dari karbon grafit atau digunakan dalam

aplikasi khusus menuntut korosi baik dan thermal shock resistance. Mereka

paling tahan terhadap asam, alkalis dan sebagai pembersih pada temperatur tinggi

Raching ring memiliki penggunaan yang luas karena harganya yang murah

dan disediakan oleh vendor dalam berbagai ukuran dan bahan. Namun demikian,

akhir-akhir ini penggunaan rasching ring secara bertahap mulai digantikan oleh

pall ring yang lebih efisien walaupun harganya lebih mahal.

1.2. Pall Ring

Pall ring merupakan tipe baru dari random packing. Pall ring mempunyai

efisiensi yang tinggi dan merupakan pengembangan dari raschig ring. Dohntec

pall ring menunjukkan bahwa pall ring mempunyai kapasitas yang lebih besar

dan pressure drop yang lebih kecil daripada random packing yang lain. Pada pall

ring mempunyai dinding silindris yang terbuka dan bagian dalam yang cenderung

menonjol keluar, sehingga pall ring dapat menerima kapasitas yang lebih besar

dan pressure drop yang lebih kecil daripada cylindrical rings. Desain cincin

terbuka pada pall ring dapat menjaga distribusi dan menahan tendensi saluran

dinding. Kontak pada permukaan bagian dalam dan bagian luar dari pall ring,

efektif untuk distribusi liquid dan gas, serta tahan terhadap penyumbatan.

1.3. Cascade Ring

Cascade ring adalah sebuah media packing yang didesain untuk memperbesar

kapasitas, meningkatkan efisiensi dan kekuatan mekanik lebih dari pall ring.

Rasio berat atau diameter packing adalah 0,5. karena aspek rasio ini, ketika

packing ini dimasukkan ke dalam tower, cascade ring cenderung untuk struktur

seperti bagian dalam yang lebih efisien. Semua ciri-ciri ini, mengurangi pressure

drop dan meningkatkan efisiensi transfer massa.

1.4. Berl Saddle

Berl saddle merupakan bentuk packing terbuka seperti sebuah saddle tanpa

bagian dalam dan bagian luar, bentuk dari berl saddle lebih baik bila

dibandingkan dengan raschig ring didalam aspek distribusi fluida dan tahanannya

rendah. Dan berl saddle membuat tekanan menjadi lebih rendah pada bagian

dalam tower.

1.5. Cross Partition Ring

Cross partition ring merupakan packing yang sangat tahan terhadap asam dan

panas. Cross partition packing juga tahan terhadap korosi yang disebabkan oleh

berbagai macam asam anorganik, asam organik, dan solven organic, kecuali asam

hydrofluoric. Oleh karena itu, cross partition ring digunakan secara luas. Jenis

packing ini digunakan pada dry tower, absorbing tower, cooling tower, scrubbing

tower dan actifier tower didalam industri kimia, industri metallurgi, industri coal

gas, dan industri yang memproduksi oksigen.

1.6. Intalox Saddle

Intalox saddle merupakan pengembangan dari saddle yang berbentuk

lengkung. Perubahan itu terdapat pada kedua permukaan lengkungan menjadi

permukaan persegi dan membuat jari-jari bagian dalam dan luar dari lengkungan

berbeda. Konstruksi ini menjadi dasar mengatasi masalah penyumbatan, ini

membuat porositas distribusi rata dan memperbaiki distribusi fluida, kapasitas

lebih besar dan pressure drop lebih rendah daripada rasching ring.

2. Regular Packing

Packing jenis ini menguntungkan karena pressure drop yang rendah dan laju

alir fluida yang makin lebih besar, namun packing jenis ini lebih mahal biaya

instalasinya dari packing yang jenis random. Regular Packing adalah elemen yang

dibentuk oleh lapisan yang condong deflecting element. The deflecting element

diatur dalam persimpangan berselang satu sama lain dan terus memberikan aliran

saluran yang buka di kedua berakhir. Jenis regular packing, yakni:

a. Rasching ring

b. Double spiral ring

c. Section through expanded metal lath packing

d. Wood grids

Daftar Pustaka

Anonim. (2014). Stripping (Chemistry). Diperoleh 28 Februari 2014, dari

http://en.wikipedia.org/wiki/Stripping_(chemistry)

Anonim. (2011). Stripper. Diakses 28 Februari 2014, dari

http://letslaern.blogspot.com/2011/07/stripper.html

Novanesk. (2010). Stripper. Diperoleh 28 Februari 2014, dari http://stripper-

novanesk.blogspot.com/