kolom-absorber

5/17/2018 kolom-absorber - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kolom-absorber-55b07ab1586f0 1/7

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 solute dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan

mengontakkan gas yang berisi solute 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 larutke dalam cairan.

Berdasarkan cara kontak antar fase, alat transfer massa difusional dibagi menjadi 2 jenis,

yaitu :

1. proses keseimbangan dimana operasi dengan keseimbangan antar fase, yaitu alat

dengan kontak bertingkat (stage wise contact / discreet ), misalnya menara

menggunakan plat atau tray.

2. proses dikontrol kecepatan transfer massa, yaitu alat dengan kontak kontinyu

(continuous contact ), misalnya menara sembur, gelembung atau menggunakan bahan

isian (packing).

Keseimbangan

Menurut teori lapisan film, jika dua fase dikontakkan, di batas antar fase terdapat

keseimbangan fase. Oleh karena itu, korelasi atau data-data di lapisan batas fase ini sangat

perlu diketahui. Data-data keseimbangan telah banyak tersedia, meskipun penelitian tentang

hal ini masih perlu dilakukan. Beberapa buku, terutama termodinamika telah menyajikan data

keseimbangan untuk sistem tertentu, misal data kelarutan gas di Perry ( 6th ed., pp. 3-101 –

3-103)

Kolom Absorpsi



Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi

(penyerapan/penggumpalan) dari zat yang dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Struktur

yang terdapat pada kolom absorber dibagi menjadi tiga bagian yaitu:

Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair

Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah

untuk diabsorbsi

Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

Prinsip Kerja Kolom Absorbsi

1. Kolom absorbsi adalah sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir

berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase

cairan ke fase lainnya, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia. Proses ini dapat

berupa absorpsi gas, destilasi,pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia.

2. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara

absorber. Didalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair

mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke

dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Peristiwa

absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat.

Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Proses Pengolahan Kembali Pelarut Dalam Proses Kolom Absorber

1. Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut

yang digunakan

2. Aspek Thermodynamic (suhu dekomposisi dari pelarut),Volalitas pelarut,dan aspek

kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas,toxisitas, juga termasuk biaya, semuanya

akan diperhitungkan ketika memilih pelarut untuk spesifik sesuai dengan proses yang

akan dilakukan.

3. Ketika volalitas pelarut sangat rendah, contohnya pelarut tidak muncul pada aliran

gas, proses untuk meregenerasinya cukup sederhana yakni dengan memanaskannya.



Absorpsi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen fluida dari campurannya

dengan menggunakan solven atau fluida lain. Absorpsi dapat dilakukan pada fluida yang

relatif berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat konsentrat. Prinsip operasi ini

adalah memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-molekul gas pada larutan tertentu.Dengan demikian bahan yang memiliki koefisien partisi hukum Henry rendah sangat

disukai dalam operasi ini.

Tujuan dari operasi ini umumnya adalah untuk memisahkan gas tertentu dari

campurannya. Biasanya campuran gas tersebut terdiri dari gas inert dan gas yang

terlarut dalam cairan. Cairan yang digunakan juga umumnya tidak mudah menguap dan

larut dalam gas. Sebagai contoh yang umum dipakai adalah absorpsi amonia dari

campuran udara-amonia oleh air. Setelah absorpsi terjadi, campuran gas akan di-

recovery dengan cara distilasi.

Peristiwa absorpsi adalah salah satu peristiwa perpindahan massa yang besar

peranannya dalam proses industri. Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi dan kontak

antara dua fasa. Operasi ini dapat terjadi secara fisika maupun kimia. Contoh dari

absorpsi fisika antara lain sistem amonia-udara-air dan aseton-udara-air. Sedangkan

contoh dari absorpsi kimia adalah NOx-udara-air, dimana NOx akan bereaksi dengan air

membentuk HNO3.

Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang digunakan dalam

operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan menonjol pada kedua

operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:

Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan pada distilasi

umpan masuk dari bagian tengah kolom.

Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di bawah titik didih,

sedangkan pada distilasi cairan solven masuk bersama-sama dari bagian tengah

kolom.

Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible, sedangkan pada

distilasi difusi yang terjadi adalah equimolar counter diffusion.

Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar dibandingkan pada

distilasi.



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 dipiluh 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:

Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka solven

ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

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:

a. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan menurunka

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.



b. 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 nonvolatil

untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan hidrogen sulfida yang

diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya di-recovery dengan air.

c. Korosivitas

Solven yang korosif dapat merusak kolom.

d. Harga

Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan meningkatkan biaya

operasi kolom.

e. Ketersediaan

Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas harga

pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.

f. 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.

g. Lain-lain

Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara kimiawi dan

memiliki titik beku yang rendah.

Aplikasi Absorpsi pada Industri



Saat ini dunia dihadapkan pada permasalahan lingkungan yang cukup besar

yang tingginya kandungan gas pencemar sebagai dampak dari kegiatan industri. gas

pencemar tersebut antara lain SO2, CO2 dan H2S. Teknologi absorpsi dapat digunakan

untuk mengurangi bahaya lingkungan yang ditimbulkan. Contohnya adalah absorpsipengotor Co2 dari gas alam dengan menggunakan absorben metil dietanol amina

(MDEA) yang telah ditambahkan aktivator (aMDEA).

kolom-absorber

Documents

Transcript of kolom-absorber