Post on 28-Jan-2016
description
Makalah Alat Industri Kimia
ABSORPSI
DI SUSUN OLEH :
KELOMPOK 11
HERLINA TAHIR (09220100020)
UPIK RAHMANIAH ESR (09220100043)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
MAKASSAR
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Secara umum materi dapat dibagi atas zat murni (tunggal) dan campuran
(majemuk). Zat murni ada dua, yaitu unsur dan senyawa, senyawa terbentuk
dari dua unsur atau lebih dengan komposisi tertentu sedangkan campuran
adalah gabungan dua zat murni dengan komposisi sembarangan dan masih
memiliki sifat-sifat asalnya. Sebagai contoh, air laut tersusun dari air, garam,
dan zat padat terlarut lainnya. Susu tersusun dari, lemak dan zat padat lain yang
terlarut.
Campuran dibagi menjadi 2 macam, yaitu :
1. Campuran Heterogen
Campuran heterogen adalah campuran yang tidak serba sama, membentuk
dua fasa atau lebih dan terdapat batas yang jelas diantara fasa-fasa.
Contohnya : Campuran tepung beras dengan air, campuran kapur dengan
pasir,dll Adapun tiga proses pemisahan campuran heterogen, yaitu :
a. Sedimentasi
b. Sentrifugasi
c. Filtrasi
2. Campuran Homogen
Campuran homogen adalah campuran homogen antara zat terlarut (solute)
dan zat pelarut (solvent) dan dapat berwujud cair, padat, dan gas. Adapun
beberapa metode yang digunakan untuk terjadinya suatu fasa baru sehingga
dapat dipisahkan adalah :
a. Absorpsi
b. Adsorpsi
c. Destilasi
d. Kromatografi
e. Evaporasi
f. Kristalisasi
g. Sublimasi
h. Ekstraksi
i. Pengeringan (Drying)
Metode pemisahan merupakan aspek penting dalam bidang kimia, karena
kebanyakan materi yang terdapat di alam berupa campuran. Contohnya, tanah
yang terdiri dari berbagai senyawa dan unsur baik dalam wujud padat, cair
maupun gas. Udara yang kita hirup, mengandung oksigen, nitrogen, dan
sebagainya. Melalui teknik pemisahan, ternyata menghasilkan materi yang
lebih penting dan lebih mahal harganya (BBM).
Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk
memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang
mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu bahan, baik dalam skala
laboratorium maupun skala industri. Metode pemisahan bertujuan untuk
mendapatkan zat murni atau beberapa zat murni dari suatu campuran, sering
disebut sebagai pemurnian dan juga untuk mengetahui keberadaan suatu zat
dalam suatu sampel (analisis laboratorium).
Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode pemisahan dapat dibedakan
menjadi dua golongan, yaitu metode pemisahan sederhana dan metode
pemisahan kompleks.
1. Metode Pemisahan Sederhana
Metode pemisahan sederhana adalah metode yang menggunakan cara satu
tahap. Proses ini terbatas untuk memisahkan campuran atau larutan yang
relatif sederhana.
2. Metode Pemisahan Kompleks
Metode pemisahan kompleks memerlukan beberapa tahapan kerja,
diantaranya penambahan bahan tertentu,pengaturan proses mekanik alat,
dan reaksi-reaksi kimia yang diperlukan. Metode ini biasanya
menggabungkan dua atau lebih metode sederhana. Contohnya, pengolahan
bijih dari pertambangan memerlukan proses pemisahan kompleks.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Absorbsi
Penyerapan gas-cair (a) Penyerapan cair-padat (b) mekanisme. Lingkaran biru
adalah molekul terlarut.
Absorbsi ialah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan
cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan sorben cair yang diikuti
dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya
oleh gaya-gaya fisik (pada absorbsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh
ikatan kimia (pada absorbsi kimia,juga disebut sorpsi kimia). Kecepatan
absorbsi merupakan ukuran perpindahan massa antara fasa gas dan fasa cair,
disamping pada perbedaan konsentrasi dan luas permukaan absorben.
Absorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan
campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan
menyerap setiap satu atau lebih komponen gas. Pada absorbsi sendiri ada dua
macam proses yaitu :
a. Absorbsi fisik
Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan
penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah
absorbsi gas H2S dengan air, metanol, propilen, dan karbonat. Penyerapan
terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan
gas ke fase cair. Dari asborbsi fisik ini ada beberapa teori untuk menyatakan
model mekanismenya, yaitu :
1. Teori model film
2. Teori penetrasi
3. Teori permukaan yang diperbaharui
b. Absorbsi kimia
Absorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut didalam larutan
penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah
absorbsi dengan adanya larutan MEA, NaOH, K2CO3, dan sebagainya.
Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas
CO2 pada pabrik amoniak. Penggunaan absorbsi kimia pada fase kering
sering digunakan untuk mengeluarkan zat terlarut secara lebih sempurna
dari campuran gasnya. Keuntungan absorbsi kimia adalah meningkatnya
koefisien perpindahan massa gas, sebagian dari perubahan ini disebabkan
makin besarnya luas efektif permukaan. Absorbsi kimia dapat juga
berlangsung di daerah yang hampir stagnan disamping penangkapan
dinamik.
2.2 Fungsi Absorbsi
Adapun fungsi absorbsi dalam industri yaitu untuk meningkatkan nilai
guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. Contoh :
1. Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat
dihasilkan melalui proses absorbsi. Teknologi proses pembuatan formalin
Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari
reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 1820C didinginkan pada
kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari
absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar
formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan
formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan
hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi
dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.
2. Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO2). Proses pembuatan asam
nitrat Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam
kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO
menjadi NO2 dan reaksi absorpsi NO2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom
absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks
masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam
lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom
absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60
% berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.
2.3 Absorben
Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan
diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.
Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.
Persyaratan absorben :
a. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar
mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil).
b. Selektif
c. Memiliki tekanan uap yang rendah
d. Tidak korosif.
e. Mempunyai viskositas yang rendah
f. Stabil secara termis.
g. Murah
Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air
(untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan
tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti
asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa).
Alat absorpsi disebut juga absorber, adalah tempat campuran gas dan
absorben dikontakkan satu sama lain secara intensif, biasanya dalam arah yang
berlawanan.
Besarnya absorber (juga kuantitas absorben yang diperlukan) tidak hanya
ditentukan oleh jumlah tahap yang lebih sedikit dari pada absorpsi fisik (alat
menjadi lebih kecil) alat ini dapat dijadikan satu dengan absorber, atau
dipasang dalam sistem sirkulasi absorber. Kadang-kadang satu kali absorpsi
tidak cukup untuk memisahkan campuran multi komponen dalam hal ini dua
atau lebih absorber harus dipasang secara seri. Selain itu absorber sring kali
digunakan untuk melakukan presipitasi bahan-bahan padat atau debu dalam
kuantitas kecil yang ikut terbawa dalam campuran gas.
Alat-alat absorpsi yang terpenting adalah alat pencuci, seperti :
1. Menara Pencuci Dan Menara Linang
Menara pencuci ini terdiri dari sebuah bejana kosong yang berbentuk
silinder. Air disemprotkan ke dalamnya dengan alat penyembur. Dalam
bentuknya yang disempurnakan, menara diisi dengan benda-benda jejal atau
packing. Benda-benda ini diperciki air dari atas. Sedangkan gas yang
membawa debu mengalir dari bawah.
2. Pencuci Pusaran
Pada pencuci pusaran gas yang mengandung debu mula-mula menumbuk
permukaan air sehingga terjadi pemisahan awal. Kemudian oleh pelat-pelat
penyalur, gas dibelokkan masuk kedalam air pencuci. Di dalam air pencuci
terdapat perkakas pemusar air. Pencuci pusaran terutama sesuai untuk
memisahkan debu-debu berukuran menengah dan kasar seperti debu, yang
terdapat pada instalasi penggilingan, pencampuran dan pengeringan.
3. Pencuci Pancaran
Pencuci pancar pada prinsipnya adalah pompa pancar yang besar. Cairan
pencuci disemburkan dalam gas melalui suatu alat yang disemprotkan
dengan tekanan. Udara kotor dihisap dari samping dan bercampur secara
intensif dengan cairan pencuci di dalam pipa pancar. Pencuci pancar sesuai
untuk memisahkan debu-debu yang berukuran cukup halus.
4. Pencuci Rotasi
Cairan pencuci didistribusikan ke dalam suatu ruangan oleh sebuah cakran
atau sikat yang berputar (pencuci sikat). Dengan cara ini terbentuk lapisan
tetesan air, dan gas mengandung debu harus melewati lapisan tersebut,
sehingga terjadi pemisahan debu yang intensif. Pencuci rotasi sesuai untuk
memisahkan debu-debu yang cukup halus dan yang kasar.
5. Pencuci Venturi
Udara yang mengandung debu yang masuk ke dalam pencuci dipertinggi
kecepatannya oleh penyempitan pipa venturi. Cairan pencuci dipisahkan
kembali dari aliran gas oleh belokan yang tajam dan oleh tumbukan.
6. Alat Pemisah Loncatan Tekanan
Pada alat pemisah loncatan tekanan,tekanan gas yang akan dibersihkan
dilwatkan pada sejumlah besar cincin yangberbentuk khusus.Diantara cincin
yang satu dengan yang lain terdapat lubang yang menyerupai celah.Pada saat
gas menerobos celah,gas dibelokkan mengikuti lntasan yang berbentuk.
2.4 Kolom Absorbsi
Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi
(penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung
tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi oleh
komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana terdapat fase
cair dari komponen tersebut.
Struktur dalam absorber
1. Bagian atas : Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.
2. Bagian tengah : Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh
sehingga mudah untuk diabsorbsi
3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.
Keterangan :
(a) input gas
(b) gas keluaran
(c) pelarut
(d) hasil absorbsi
(e) disperser
(f) packed column
Prinsip Kerja Kolom Absorbsi
1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase
mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia
ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap
reaktor kimia. Proses ini dapat berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan
yang terjadi pada semua reaksi kimia.
2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan
kebawah menara absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa
yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional
dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang
diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada
sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.
Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang
dimasukkan tadi.
Keterangan:
(a) gas keluaran
(b) gas input
(c) pelarut
(d) gas output
Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber
a. Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari
pelarut yang digunakan.
b. Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas
pelarut,dan aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga
termasuk biaya, semuanya akan diperhitungkan ketika memilih pelarut
untuk spesifik sesuai dengan proses yang akan dilakukan.
c. Ketika volalitas pelarut sangat rendah, contohnya pelarut tidak muncul
pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni
dengan memanaskannya.
Contoh Pertama
Cairan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom
pengolahan dari bagian atasnya dan akan dicampur / dikontakan dengan
stripping vapor. Gas ini bisa uap atau gas mulia, dengan kondisi
termodinamika yang telah disesuaikan dengan pelarut yang terpolusi. Absorber
yang bersih lalu digunakan kembali di absorpsi kolom.
Contoh Kedua
Absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping
column.The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri.Bagian yang
telah didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absorber.
Contoh ketiga
Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang.
Absorber yang terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya,
pelarut dikumpulkan dan dikirim kembali ke absorber.
Jenis Menara Absorpsi
a. Sieve Tray
Bentuknya mirip dengan peralatan distilasi. Pada Sieve Tray, uap
menggelembung ke atas melewati lubang-lubang sederhana berdiameter 3-
12 mm melalui cairan yang mengalir. Luas penguapan atau lubang-lubang
ini biasanya sekitar 5-15% luas tray. Dengan mengatur energi kinetik dari
gas dan uap yang mengalir, maka dapat diupayakan agar cairan tidak
mengalir melaui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dapat
dipertahankan dengan limpasan (overflow) pada tanggul (outlet weir).
b. Valve Tray
Valve Tray adalah modifikasi dari Sieve Tray dengan penambahan
katup-katup untuk mencegah kebocoran atau mengalirnya cairan ke bawah
pada saat tekanan uap rendah. Dengan demikian alat ini menjadi sedikit
lebih mahal daripada Sieve Tray, yaitu sekitar 20%. Namun demikian alat
ini memiliki kelebihan yaitu rentang operasi laju alir yang lebih lebar
ketimbang Sieve Tray.
c. Spray Tower
Jenis ini tidak banyak digunakan karena efisiensinya yang rendah.
d. Bubble Cap Tray
Jenis ini telah digunakan sejak lebih dari seratus tahun lalu, namun
penggunaannya mulai digantikan oleh jenis Valve Tray sejak tahun 1950.
Alasan utama berkurangnya penggunaan Bubble Cap Tray adalah alasan
ekonomis, dimana desain alatnya yang lebih rumit sehingga biayanya
menjadi lebih mahal. Jenis ini digunakan jika diameter kolomnya sangat
besar.
e. Packed Bed
Jenis ini adalah yang paling banyak diterapkan pada menara absorpsi.
Packed Column lebih banyak digunakan mengingat luas kontaknya dengan
gas. Packed Bed berfungsi mirip dengan media filter, dimana gas dan
cairan akan tertahan dan berkontak lebih lama dalam kolom sehingga
operasi absorpsi akan lebih optimal.
Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah
dan efisiensi kontak gas-cairan. Ukuran packing yang umum digunakan
adalah 3-75 mm. Bahan yang digunakan dipilih berdasarkan sifat inert
terhadap komponen gas maupun cairan solven dan pertimbangan
ekonomis, antara lain tanah liat, porselin, grafit dan plastik. Packing yang
baik biasanya memenuhi 60-90% dari volume kolom.
Pemilihan Solven
Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi,
antara lain:
a. Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka
solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk.
b. Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari
gas, maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana
merupakan solven yang paling murah dan sangat kuat untuk senyawa
polar.
Terdapat beberapa hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan
solven, yaitu:
1. Kelarutan Gas
Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan
menurunkan kuantitas solven yang diperlukan. Umumnya solven yang
memiliki sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah
dilarutkan. Jika gas larut dengan baik ddalam fraksi mol yang sama pada
beberapa jenis solven, maka dipilih solven yang memiliki berat molekul
paling kecil agar didapatkan fraksi mol gas terlarut yang lebih besar. Jika
terjadi reaksi kimia dalam operasi absorpsi maka umumnya kelarutan akan
sangat besar. Namun bila solven akan di-recovery maka reaksi tersebut
harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat digunakan untuk
mengabsorpsi hidrogen sulfida dari campuran gas karena sulfida tersebut
sangat mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah dilucut
pada suhu tinggi. Sebaliknya, soda kostik tidak digunakan dalam kasus ini
karena walaupun sangat mudah menyerap sulfida tapi tidak dapat dilucuti
dengan operasi stripping.
2. Volatilitas
Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang
meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada
banyak solven yang terbuang. Jika diperlukan dapat digunakan cairan
pelarut kedua yang volatilitasnya lebih rendah untuk menangkap porsi gas
yang teruapkan. Aplikasi ini umumnya digunakan pada kilang minyak
dimana terdapat menara absorpsi hidrokarbon yang menggunakan pelarut
hidrokarbon yang cukup volatil dan di bagian atas digunakan minyak non
volatil untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan
hidrogen sulfida yang diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya
di-recovery dengan air.
3. Korosivitas
Solven yang korosif dapat merusak kolom.
4. Harga
Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan
meningkatkan biaya operasi kolom.
5. Ketersediaan
Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas
harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.
6. Viskositas
Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju
absorpsi yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-
tekan yang kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.
7. Pelarut
Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara
kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk
memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang
mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu bahan, baik dalam skala
laboratorium maupun skala industri. Metode pemisahan bertujuan untuk
mendapatkan zat murni atau beberapa zat murni dari suatu campuran, sering
disebut sebagai pemurnian dan juga untuk mengetahui keberadaan suatu zat
dalam suatu sampel (analisis laboratorium).
Berdasarkan tahap proses pemisahan, metode pemisahan dapat dibedakan
menjadi dua golongan, yaitu metode pemisahan sederhana dan metode
pemisahan kompleks.
Absorbsi merupakan salah satu proses pemisahan dengan mengontakkan
campuran gas dengan cairan sebagai penyerapnya. Penyerap tertentu akan
menyerap setiap satu atau lebih komponen gas.
Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan
diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia.
Kolom Absorbsi adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya
proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di
kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang
terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini
dimana terdapat fase cair dari komponen tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Perry, R.H abd Green, D., “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6th ed.”,1984,
McGraw-Hill Book Co., Singapore.
http://angghajuner.blogspot.com/2011/10/absorbsi.html diakses 22 Mei 2013
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/absorbsi/
Diakses 22 Mei 2013
http://fatysahinknowledge.wordpress.com/2011/11/15/absorber/ diakses 22 Mei 2013
http://id.wikipedia.org/wiki/Absorpsi diakses 22 Mei 2013
http://kimiabisa.blogspot.com/2012/12/pemisahan-campuran.html diakses 22 Mei
2013
http://lab.tekim.undip.ac.id/proses/2010/03/04/absorbsi-co2-dengan-menggunakan-
larutan-naoh/ diakses 22 Mei 2013
http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2011/10/23/dasar-dasar-absorpsi/
diakses 22 Mei 2013
http://mvf-processengineer.blogspot.com/2011/02/absorpsi.html diakses 22 Mei 2013