PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c....

106
VI-1 PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

Transcript of PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c....

Page 1: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

PENUNTUN PRAKTIKUM

ILMU TEKNIK KIMIA I

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2017

Page 2: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

KATA PENGANTAR

Puji syukur disampaikan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, berkat rahmat

dan karunia-Nya, Penuntun Praktikum Ilmu Teknik Kimia I untuk program S-1 dapat

diselesaikan dengan baik. Buku Penuntun Praktikum ini dibuat sebagai panduan

untuk melaksanakan praktikum di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Medan.

Selain berisi panduan praktikum, penuntun praktikum ini juga dilengkapi

dengan teori singkat yang bertujuan membantu mahasisiwa untuk memahami

percobaan yang akan dilakukan. Namun, kepada mahasisiwa yang akan

melaksanakan praktikum disarankan untuk lebih mendalami teori percobaan dari

buku-buku teks yang berkenaan dengan percobaan.

Akhir kata, saran dan kritik sangat diharapkan demi kesempurnaan

Penuntun Praktikum ini di masa yang akan datang. Semoga Penuntun ini bermanfaat

bagi praktikan Ilmu Teknik Kimia I.

Medan, Februari 2017

Laboratorium Operasi Teknik Kimia

Fakultas Teknik USU

Tim Penyusun

Dr. Ir. Iriany, M.Si

Dr. Ir. Taslim, M.Si

DAFTAR ISI

Page 3: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Halaman

KATA PENGANTAR i

DAFTAR ISI ii

TATA TERTIB PRAKTIKUM iii

MODUL I SALURAN DENGAN PENAMPANG BERUBAH I-1

MODUL II PEMECAH DAN PENGAYAKAN II-1

SEDIMENTASI II-10

MODUL III PERALATAN PENCAMPURAN FLUIDA III-1

MODUL IV ALAT PENUKAR PANAS IV-1

MODUL V PENGERING BAKI V-1

MODUL VI KOLOM ABSORPSI GAS VI-1

MODUL VII EKSTRAKSI PADAT-CAIR VII-1

DAFTAR PUSTAKA D-1

TATA TERTIB PRAKTIKUM

1. Praktikum

Page 4: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

a. Sebelum melakukan percobaan, semua hal yang berhubungan dengan teori,

peralatan, bahan, dan pelaksanaan percobaan harus sudah dipahami benar-

benar.

b. Pengujian lisan atau responsi akan dilakukan oleh pembimbing/asisten

praktikum, setiap kali percobaan akan dilakukan. Sebelum melaksanakan

percobaan, praktikan harus menjumpai pembimbing/asisten sesuai dengan

modul percobaan.

c. Pembimbing/asisten akan memberi tugas kepada kelompok praktikan pada

Lembar Penugasan. Tanpa lembar penugasan yang telah ditandatangani oleh

pembimbing/asisten kelompok praktikan tidak diizinkan melakukan

praktikum. Apabila pembimbing/asisten telah mengizinkan, maka praktikum

dapat dilaksanakan.

d. Data yang diperoleh dari pangamatan harus dituliskan pada Lembar Data.

e. Segera setelah praktikum, Lembar penugasan dan Lembar Data diserahkan

kepada asisten, dan akan ditandatangani oleh asisten.

f. Selama berada di laboratorium, patuhilah aturan-aturan keselamatan, seperti:

Dilarang merokok di dalam laboratorium.

Diwajibkan memakai jas praktikum, dan perlengkapan lainnya sesuai

arahan asisten.

Melaporkan secepat mungkin segala hal/kejadian di laboratorium yang

cenderung membahayakan kepada pembimbing/asisten yang terdekat.

Dilarang membuang sampah atau bahan kimia secara sembarangan.

g. Setelah selesai melaksanakan praktikum, praktikan diwajibkan untuk

mematikan semua sarana pendukung yang dipergunakan dan memutuskan

aliran dari sumbernya.

2. Alat

a. Peminjaman serta pemakaian alat laboratorium dilaksanakan oleh praktikan,

dengan menggunakan bon peminjaman yang telah dibubuhi tanda tangan

pembimbing/asisten masing-masing percobaan,

Page 5: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

b. Dalam bon peminjaman alat tersebut harus dicantumkan jumlah serta

spesifikasi/kualitas yang diminta dengan jelas dan seksama.

c. Semua alat (baik instrument maupun alat gelas) yang dipinjam menjadi

tanggung jawab praktikan yang bersangkutan dan harus dikembalikan dalam

keadaan bersih dan baik.

d. Jika barang yang dikembalikan telah sedemikian kotor sehingga tidak dapat

dibersihkan lagi dianggap sebagai alat rusak dan harus diganti sesuai dengan

aturan penggatian alat laboratorium.

e. Jika alat yang dipinjam merupakan satu set lengkap harus dikembalikan

dalam keadaan satu set lengkap pula.

f. Penggunaan alat yang tersedia di laboratorium seperti timbangan, oven,

ataupun, perkakas reparasi harus sesuai dengan petunjuk masing-masing alat

serta seizing asisten yang sedang bertugas.

g. Semua alat yang dipinjam tidak boleh dipindahtangankan.

h. Penyelesaian peminjaman dan/atau penggantian harus diselesaikan dalam

jangka waktu 2 minggu setelah selesai praktikum terakhir selesai serta

menyerahkan surat keterangan surat keterangan penyelesaian alat-alat dari

laboratorium.

3. Laporan

a. Hasil percobaan harus diserahkan dalam bentuk laporan sesuai dengan format

yang telah ditentukan.

b. Laporan terdiri dari 2 jenis yaitu laporan singkat dan laporan lengkap.

Kelompok praktikan hanya perlu menyerahkan satu jenis laporan saja untuk

satu modul percobaan. Jenis laporan yang harus diserahkan ditentukan oleh

Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan.

c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan

laporan lengkap oleh kelompok praktikan.

d. Bila suatu percobaan diselesaikan tanggal n, maka laporan singkat diserahkan

selambat-lambatnya tanggal (n+4) jam 12.00 WIB dan laporan lengkap

diserahkan selambat-lambatnya tanggal (n+7) jam 12.00 WIB.

e. Setiap kali menerima laporan singkat atau lengkap, pembimbing/asisten harus

membubuhkan tanggal dan paraf pada Lembar Bukti Penyerahan

Page 6: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

f. Keterlambatan atas penyerahan laporan akan diperhitungkan sebagai

pengurangan nilai laporan dengan pengaturan sbb:

g. Laporan yang diserahkan dalam jangka waktu 24 jam setelah saat penyerahan

yang ditentukan, akan dipotong nilainya sebesar 10%.

h. Untuk setiap 24 jam berikutnya akan dikenakan potongan 10%

i. Bila laporan diserahkan setelah 5 x 24 jam dari saat penyerahan, maka diberi

nilai nol dan kepada praktikan/kelompok praktikan akan diberi surat

peringatan.

4. Format Laporan

a. Laporan disusun dengan urutan dan isi sbb :

Lembar Penugasan

Abstrak [Maksimum 1 Halaman]

Daftar Isi

Daftar Tabel

Datar Gambar/Grafik

Daftar Notasi/Simbol

Bab I Pendahuluan

Bab II Tinjauan Pustaka

(Memuat teori yang berhubungan dengan percobaan yang dilakukan, dapat

berupa tabel atau grafik, disusun padat dan ringkas. Sumber kutipan harus

disebutkan. Maksimum 8 halaman).

Bab III Peralatan dan Prosedur Kerja

(Peralatan utama harus digambarkan. Panjang maksimum 8 halaman).

Bab IV Hasil dan Pembahasan

(Hasil ditampilkan bukan berupa data mentah, sebaiknya dalam bentuk

grafik dan langsung pembahasan. Hasil dan pembahasan merupakan suatu

kesatuan yang tak dapat dipisahkan. Maksimum 10 halaman).

Bab V Kesimpulan dan Saran [Maksimum 1 Halaman]

Daftar Pustaka

Page 7: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Lampiran A Data percobaan yang disetujui asisten.

B Contoh Perhitungan

b. Format laporan lengkap disusun sesuai dengan susunan di atas sedangkan

laporan singkat dimulai dari Bab IV, Bab I, II dan III tidak perlu.

c. Laporan lengkap harus diketik sedangkan laporan singkat dapat diketik

maupun ditulis tangan.

d. Laporan diketik 11/2 spasi dengan margin kiri 4 cm, margin kanan 2,5 cm,

margin atas 3 cm dan margin bawah 2,5 cm. ukuran kertas A4.

e. Keterangan tabel dibuat di atas tabel yang bersangkutan, sedangkan

keterangan gambar/grafik dibuat di bawah gambar/grafik yang bersangkutan.

5. Hukuman

a. Praktikan akan dikenakan sanksi atas setiap pelanggaran terhadap ketentuan-

ketentuan yang ada.

b. Sanksi dapat diberikan oleh setiap pembimbing dan atau Koordinator Lab

ataupun atas usul asisten.

c. Sanksi-sanksi dapat berupa:

Pengurangan nilai

Pemberian surat peringatan.

6. Lain-lain

a. Hal-hal lain yang belum diatur dalam tata tertib ini akan diatur kemudian.

b. Segala perubahan dan atau perbaikan tata tertib ini hanya dapat dilakukan atas

persetujuan Koordinator Laboratorium.

c. Isi tata tertib ini berlaku sejak tanggal ditertibkan.

MODUL I

SALURAN DENGAN PENAMPANG BERUBAH

(ADJUSTABLE BED FLOW CHANNEL)

1.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengukur kecepatan dengan pitot tube.

2. Mengukur profil kecepatan.

3. Memperlihatkan aplikasi persamaan kontinuitas.

Page 8: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

4. Menukur kecepatan dengan suatu kontraksi.

1.2 TEORI

Persamaan Kontinuitas

Dalam dinamika fluida, fluida adalah sedang bergerak. Umumnya, fluida

dipindahkan dari suatu tempat Dalam dinamika fluida, fluida adalah sedang

bergerak. Umumnya, fluida dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lainnya dengan

menggunakan peralatan mekanik seperti pompa atau blower, head gravitasi, atau

tekanan, dan mengalir melalui sistem perpipaan dan/atau peralatan proses. Langkah

pertama dalam menyelesaikan masalah masalah aliran adalah menggunakan prinsip-

prinsip kekekalan massa pada seluruh sistem tersebut. Neraca massa atau bahan yang

sederhana tanpa reaksi kimia dapat ditulis sbb.:

masuk = keluar + akumulasi

(1)

Pada aliran fluida, biasanya yang ditinjau adalah laju alir pada keadaan mantap,

sehingga laju akumulasi = 0, pers. (1) menjadi :

laju masuk = laju keluar

(2)

Gambar 1.1 menunjukkan suatu sistem aliran sederhana di mana fluida masuk ke

bagian (section) 1 dengan kecepatan rata-rata u1 m/s dan densitas ρ1 kg/m3. Luas

penampang A1 m2 . Fluida meninggalkan bagian (section) 2 dengan kecepatan rata-rata u2

m/s. Neraca massa, pers. (2) menjadi :

m = ρ1 A1 u1 = ρ2 A2 u2 = ρ A u (3)

dimana m = kg/detik. Seringkali ρu dinyatakan sebagai G = ρu = kecepatan massa

atau fluks massa kg/det.m2. Persamaan (3) disebut persamaaan kontinuitas.

Persamaan Neraca Energi

Energi E dalam suatu sistem dapat diklasifikasikan:

Page 9: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

1. Energi potensial suatu satuan massa fluida zg yaitu energi yang dimiliki karena

posisi masa tersebut di dalam medan gravitasi g, dimana z adalah tinggi relatif

terhadap suatu bidang acuan.

2. Energi kinetik suatu satuan massa fluida u2/2 yaitu energi yang dimiliki karena

gerakan translasi atau rotasi masa tersebut, di mana u adalah kecepatan pada suatu

titik tertentu relatif terhadap batas sistem.

3. Energi dalam , ya itu semua energi yang lain seperti energi rotasi dan vibrasi di

dalam ikatan kimia.

Jadi energi total fluida per satuan massa:

E = U + u2/2 + zg

Massa yang ditambahkan atau dipindahkan dari sistem membawa energi dalam,

kinetik dan potensial. Selain itu, energi akan ditransfer ketika masa mengalir

kedalam dan keluar dari sistem. Kerja netto dilakukan oleh fluida ketika mengalir

masuk ke dan keluar dari sistem. Kerja tekanan volume per satuan massa fluida

adalah PV. Suku PV dan U digabungkan menjadi suatu besaran lain entalpi, H.

H = U +PV

Dengan demikian energi total yang dibawa oleh suatu satuan massa adalah:

(H = u2/2 + zg)

Neraca energi menyeluruh sistem aliran keadaan mantap seperti yang ditunjukkan

dalam gambar 1.2:

𝑯𝟐 −𝑯𝟏 + 1

2𝛼(𝑢2

2 − 𝑢12) + g (𝑧2 − 𝑧1) = 𝑄 −𝑊𝑠 (4)

suku akumulasi dapat diabaikan karena aliran mantap. Harga α = ½ untuk aliran

laminar di dalam pipa, sedangkan untuk aliran turbulen, α = 1.

Page 10: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 1.2 Sistem aliran keadaan mantap untuk suatu fluida

Neraca Energi Mekanik

Neraca energi yang lebih bermanfaat terutama untuk cairan yang mengalir adalah

neraca energi total yang berhubungan dengan energi mekanik. Energi mekanik

adalah suatu bentuk energi yang dapat dikonversi langsung menjadi kerja.

1

2𝛼(𝑢2

2 − 𝑢12) + g (𝑧2 − 𝑧1) +

𝑃2 − 𝑃1

𝜌= 𝛴 𝐹 +𝑊𝑆 = 0

(5)

Persamaan (5) adalah neraca energi mekanik yang berlaku untuk cairan yang tak

termampatkan. Pada kasus khusus di mana tidak ada energi mekanik yang

ditambahkan (WS = 0) dan tidak ada friksi (ΣF = 0) maka pers. (5) menjadi

persamaan Bernoulli, yaitu pers. (6) yang berlaku untuk aliran turbulen:

𝑧1 g + 𝑢12

2+

𝑃1

𝜌= 𝑧2 g +

𝑢22

2+

𝑃1

𝜌 (6)

Pengukuran Aliran Fluida

Mengukur dan mengendalikan jumlah bahan yang masuk ke dan keluar dari pabrik

kimia atau pabrik pemprosesan lain merupakan suatu hal yang penting. Kebanyakan

bahan berupa fluida yang dialirkan melalui pipa-pipa atau saluran-saluran ke

peralatan pabrik. Terdapat berbagai jenis peralatan yang digunakan untuk mengukur

aliran fluida. Peralatan yang paling sederhana adalah peralatan yang mengukur

langsung volume fluida seperti meter gas, meter air dan pompa anjakan positif. Alat

ukur yang sering digunakan adalah tabung pitot (pitot tube), venture meter dan orifis

meter. Dalam percobaan ini digunakan tabung pitot sebagai alat ukur kecepatan

Page 11: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

fluida. Kecepatan yang diukur tabung pitot adalah kecepatan lokal pada suatu titik

tertentu bukan kecepatan rata-rata dalam pipa atau saluran. Hal ini ditunjukkan

dalam percobaan B.

I.3 TATA KERJA

Saluran Aliran Tertutup

A. Pengukuran Kecepatan Dengan Pitot Tube

Gambar 1.3 Aliran dalam saluran tertutup

Gambar 1.3 menunjukkan suatu saluran yang telah terisi sepenuhnya dengan aliran

air yang akan diukur kecepatannya. Piezometer, sebuah tabung vertikal yang

dihubungkan ke suatu lubang pada sebelah atas saluran yang licin, menunjukkan

bahwa air tersebut tekanan. Jika lubang tersebut tidak berubah pola aliran kolom air,

P/ρg, di dalam piezometer menunjukkan head tekanan statik dari (stream tube) yang

berbatasan dengan dinding. Selain itu, jika seluruh alur aliran stream tube dalam

saluran mengalir sejajar dengan dinding, maka aliran tidak akan mengalami gaya

sentripental dan distribusi tekanan seluruhnya adalah hidrostatik. Dengan demikian

head tekanan statistic, P1/ρg , sepanjang aliran setinggi y dari atas unggun dapat

dihubungkan dengan kolom piezometer oleh persamaan:

𝑃1

𝜌g=

𝑃

𝜌g+ (𝑦 − 𝑦1)

Page 12: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Energi terkait adalah jumlah energi tekanan, potensial dan kinetik dari fluida di

dalam aliran persamaan Bernoulli menyatakan jumlah tersebut dalam bentuk energy,

H per satuan berat fluida, yaitu:

𝐻 = 𝑃1

𝜌g+ (𝑦1 − 𝑧) +

𝑢2

2g (7)

Masing-masing suku dianggap sebagai suatu bentuk head karena mempunyai

dimensi panjang. Dengan demikian H dikenal sebagai head total, P1/ρg head tekanan,

(𝑦1 − 𝑧) head potensial dan u2/2g head kecepatan. Jumlah head tekanan dan head

potensial dikenal sebagai head piezometer.

Di sekitar ujung bagian horizontal tabung pitot aliran di sepanjang alur aliran

tertahan sebentar yang mana dikenal sebagai titik stagnasi. Tekanan statistik lokal

disebut tekanan stagnasi, Ps dan head total yang diukur oleh tabung pitot dinyatakan

dalam bentuk:

𝑃𝑠𝜌g

+ (𝑦1 − 𝑧)

Dengan menganggap tidak ada kehilangan head total sepanjang alur aliran,

persamaan Bernoulli menyatakan bahwa:

𝑃1

𝜌g+ (𝑦1 − 𝑧) +

𝑢2

2g=𝑃𝑆𝜌g

+ (𝑦1 − 𝑧)

atau ℎ +𝑢2

2g= 𝐻

dan 𝑢 = √2 g (𝐻 − ℎ)

(8)

Untuk aliran nyata (real) kecepatan dan head total tidak konstan ketika melewati

suatu bagian dari saluran tetapi tabung pitot masih dapat digunakan dengan

memuaskan untuk mengukur kecepatan dimana distribusi tekanan adalah hidrostatik.

Prosedur kerja percobaan ini :

I. Kalibrasi laju Alir

1. Bak penampung diisi air hingga batas yang telah ditentukan.

2. Dihidupkan pompa aliran.

3. Diatur laju alir dengan menggunakan valve inlet, sehingga diperoleh harga Q.

4. Buka valve outlet sampai keadaan penuh hingga air keluar melalui pipa outlet.

Page 13: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

5. Air yang keluar ditampung dengan menggunakan ember selama 3 detik.

6. Kemudian ukur volume air yang tertampung menggunakan gelas ukur.

7. Kemudian laju alir dikonversikan ke dalam satuan L/menit.

8. Percobaan diulang 3 kali dan diambil nilai rata-ratanya.

9. Percobaan diulangi untuk variasi harga Q yang lain.

Gambar 1.4 Batasan-batasan aliran dan bagian-bagian pengukuran

II. Pengukuran Kecepatan Fluida dengan Menggunakan tabung Pitot

1. Bak penampung diisi air hingga batas yang telah ditentukan.

2. Dihidupkan pompa aliran.

3. Diatur laju alir dengan menggunakan valve inlet, sehingga diperoleh harga Q.

4. Diatur ketinggian y0 agar konstan pada 250 mm dengan menggunakan valve

outlet.

5. Diatur ketinggian bed section (z) pada ketinggian tertentu.

6. Diukur tinggi fluida pada piezometer (h) dan pitot tube (H) untuk section 2.

7. Percobaan diulangi untuk variasi nilai z yang lain.

8. Percobaan diulangi untuk variasi nilai Q yang lain.

B. Pengukuran Profil Kecepatan

Prosedur kerja percobaan ini :

1. Bak penampung diisi air hingga batas yang telah ditentukan.

2. Dihidupkan pompa aliran.

Page 14: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

3. Diatur laju alir dengan menggunakan valve inlet, sehingga diperoleh harga Q.

4. Diatur ketinggian y0 agar konstan pada 250 mm dengan menggunakan valve

outlet.

5. Diatur ketinggian bed section (z) pada ketinggian z2.

6. Diatur ketinggian pitot tube pada section 1, 2 dan 3.

7. Diukur tinggi fluida pada piezometer (h) dan pitot tube (H) untuk y3’ = y1’ =

y2’ = 0.

8. Diulangi prosedur no. 3-5 untuk y3’ = y1’ dan y2’ yang lain.

9. Diulangi prosedur no. 3-6 untuk laju alir Q yang lain.

10. Dimatikan pompa aliran.

11. Alat dibersihkan.

C. Aplikasi Persamaan Kontinuitas

Prosedur kerja percobaan ini :

1. Bak penampung diisi air hingga batas yang telah ditentukan.

2. Dihidupkan pompa aliran.

3. Diatur laju alir dengan menggunakan valve inlet, sehingga diperoleh harga Q.

4. Diatur ketinggian y0 agar konstan pada 250 mm dengan menggunakan valve

outlet.

5. Diatur ketinggian bed section (z) pada ketinggian tertentu.

6. Diatur tinggi pitot tube pada section 1 dan 2.

7. Diukur tinggi fluida pada piezometer (h) dan pitot tube (H) untuk section 1

dan 2.

8. Diulangi prosedur no. 3-7 untuk nilai z yang berbeda.

9. Diulangi prosedur no. 3-8 untuk laju alir Q yang berbeda.

10. Aplikasikan persamaan kontinuitas pada section 1 dan 2 dan buktikan secara

teoritik bahwa:

1

2

2

1

)(

)(

hH

hH

y

y

untuk aliran satu dimensi yang tidak terjadi kehilangan head total.

11. Bandingkan prediksi secara teoritik dengan hasil pengukuran.

Page 15: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

D. Penggunaan Suatu Kontraksi sebagai Alat Ukur Aliran

Kehilangan sedikit head total yang dialami oleh aliran yang menguncup

mengizinkan digunakannya kontraksi dalam aliran sebagai alat ukur aliran.

Contohnya adalah pipa venturi dan plat orifis yang dapat memprediksi keluaran

(discharge) dalam bentuk selisih tekanan statik yang diukur dan geometri saluran.

Keluaran diramalkan berdasarkan asumsi bahwa aliran tidak mengalami

kehilangan head total antara 1 dan 2.

g

uh

g

uh

22

2

22

2

11 (9)

untuk satu dimensi aliran tak termampatkan :

u1 = V1, u2 = V2 dan Q = V1y1b = V2y2b, setelah disubstitusi, pers. (9) menjadi:

22

2

2

222

1

2

122 bgy

Qh

bgy

Qh

Setelah disederhanakan,

)

1

(2

2

2

1

211

y

y

hhgbyQ

(10)

Nilai prediksi dari discharge, Q pada persamaan (10) mengabaikan retardasi aliran

yang berdekatan dengan batas-batas akibat pengaruh gesekan. Discharge yang

sebenarnya dapat dihubungkan dengan discharge prediksi oleh suatu koefisien Cv

yang harganya dapat ditentukan dari kalibrasi alat ukur aliran, sbb.:

)

1

(2

2

2

1

211

y

y

hhgbyCQ

v

(11)

harga koefisien biasanya sekitar 0,9 < Cv < 0,99

Prosedur kerja percobaan ini

1. Dihidupkan pompa aliran.

2. Diatur laju alir dengan menggunakan valve inlet, sehingga diperoleh harga Q.

3. Diatur ketinggian y0 agar konstan pada 250 mm dengan menggunakan valve

outlet.

4. Diatur ketinggian bed section (z) pada ketinggian z2.

Page 16: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

5. Diukur tinggi fluida pada piezometer (h) dan pitot tube (H) untuk setion 1 dan

2.

6. Diulangi prosedur no. 2-5 untuk nilai Q yang berbeda.

7. Dimatikan pompa aliran.

I.4 HASIL PERCOBAAN

Pengukuran kecepatan dengan pitot tube\

y0 = 250 mm

y1 = y/2

Q z2 (mm) y (mm) V2 H2 h2 u2/2g

Pengukuran kecepatan dengan pitot tube

z2 = 100 mm

y =

Q V2 y1 (mm) H2 (mm) h2 (mm) u2/2g (mm)

Aplikasi persamaan kontonuitas

y0 =

Q z2

(mm)

y

(mm)

H1

(mm)

h1

(mm)

u12/2g

(mm)

H2

(mm)

h2

(mm)

u22/2g

(mm)

Page 17: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Page 18: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL II

PEMECAHAN DAN PENGAYAKAN

(CRUSHING AND SCREENING)

II.1. TUJUAN PERCOBAAN

I. Melaksanakan proses pemecahan dengan menggunakan ball mill.

2. Memperlihatkan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja ball mill.

3. Melaksanakan proses pemisahan butiran/serbuk menurut ukuran partikel.

II.2. TEORI

Pemecahan

Pemecahan atau pengecilan ukuran berarti membagi-bagi suatu bahan padat menjadi

bagian-bagian yang lebih kecil dengan menggunakan gaya-gaya mekanik. Pengubahan

bentuk atau ukuran bahan padat sering dilakukan di industri kimia baik sebagai proses

pendahuluan atau proses akhir. Tujuan operasi ini adalah:

1. memperluas permukaan kontak (misalnya pada pembuatan katalis).

2. memudahkan pemisahan (misalnya pada uji hasil tambang).

3. mendapatkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu (misalnya pada industri

permata).

4. memudahkan pencampuran, baik padat-padat atau padat-cair sehingga

diperoleh hasil seseragam mungkin.

Bahan padat dapat dipecahkan dengan berbagai cara yang berbeda, tetapi hanya 4

metoda yang biasa digunakan pada mesin pemecah:

1. tekanan (kompresi),

2. pukulan (impak),

3. gesekan (atrisi) dan

4. pemotongan.

Peralatan pemecah bahan padat dapat dibedakan atas:

Page 19: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

1. mesin pemecah (crusher). Mesin ini bertugas melakukan kerja berat

memecah bongkahan besar menjadi kepingan kecil. Mesin pemecah

primer digunakan untuk memecahkan bahan mentah hasil tambang dan

dapat memecahkannya menjadi kepingan berukuran 6 -10 inci. Mesin

pemecah sekunder memecahkan lagi kepingan-kepingan menjadi partikel-

partikel berukuran ¼ inci. Contoh mesin pemecah: jaw crusher, gyratory crusher,

dan crushing roll.

2. mesin giling (grinder). Mesin giling memperkecil umpan menjadi serbuk. Hasil

pemecah antara (intermediate grinder) berukuran kira-kira 40 mesh. Contoh

mesin giling: hammer mill, impactor, attrition mill, bowl mill, roll mill, rod mill, ball

mill dan tube mill.

3. mesin giling ultrahalus (ultrafine grinder). Mesin giling jenis ini dapat

menghaluskan umpan berukuran > ¼ inci menjadi 1-50 µm. Contoh mesin giling

ultrahalus: fluid-energy mill, agitated mill dan hammer mill.

4. mesin pemotong. Mesin pemotong menghasilkan partikel yang ukuran dan

bentuknya tertentu, dengan panjang 2-10 mm. Contoh mesin pemotong: knife-

cutter dan slitter.

Contoh-contoh peralatan pengubah bentuk dan ukuran tersebut ditunjukkan dalam

gambar 2.1.

Page 20: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Page 21: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Pemilihan mesin untuk tugas pemecahan yang tertentu dipengaruhi oleh sifat produk

yang diperlukan, kuantitas dan ukuran bahan yang akan ditangani. Selain ukuran,

sifat-sifat umpan yang penting adalah:

Kekerasan (hardness). Kekerasan bahan mempengaruhi konsumsi daya dan

keausan mesin. Untuk bahan yang keras dan abrasif harus menggunakan mesin

dengan kecepatan rendah. Bearing harus dilindungi dari debu abrasif yang

digunakan. Dalam skala Mohr, bahan disusun berdasarkan kekerasan yang

semakin meningkat sebagai berikut:

1. talc 6. feldspar

2. gipsum 7. kuartz

3. kalsit 8. topaz

4. flourit 9. korundum, sapphire

5. apatit 10. Berlian

Struktur. Bahan-bahan berbentuk bijih-bijihan seperti batu bara, batuan dapat

dipecahkan dengan gaya kompresi, impak dan sebagainya. Bahan berserat

memerlukan aksi sobek (tearing).

Kandungan uap lembab. Bahan yang mengandung 5 - 50% uap lembab tidak

akan mengalir dengan baik. Pada kondisi ini bahan cenderung menggumpal

dalam bentuk bola-bola. Pada umumnya, penggilingan dapat dilakukan dengan

memuaskan di luar batasan ini.

Kekuatan pemecahan. Daya yang diperlukan untuk pemecahan hampir

sebanding dengan kekuatan pemecahan bahan.

Kerapuhan (friability). Kerapuhan bahan adalah kecenderungannya untuk retak

selama penanganan normal.

Stickiness. Bahan yang lengket akan menyumbat peralatan giling oleh karena itu

bahan demikian harus digiling dalam alat yang mudah dibersihkan.

Soapiness. Sifat ini adalah ukuran koefisien friksi permukaan bahan. Jika

koefisien friksi rendah, pemecahan menjadi lebih sukar.

Bahan yang mudah meledak hams digiling dalam keadaan basah atau dalam

lingkungan beratmosfir inert.

Bahan yang menghasilkan debu yang berbahaya harus digiling pada kondisi

dimana debu tidak dapat keluar dari mesin.

Ball Mill

Page 22: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Ball mill digunakan untuk menggiling berbagai jenis bahan, mencakup batu bara,

pigmen, dan felspar, Ball mill dapat menangani umpan dengan ukuran hingga 50 mm.

Efisiensi penggilingan meningkat dengan kuantitas bahan hingga ruang-ruang kosong

antar bola terisi. Penambahan umpan lebih lanjut akan merendahkan efisiensi.

Bola-bola terbuat dari baja atau porselen dan menempati ruang antara 30 - 50%

volume mill. Diamater bola yang digunakan berkisar 12 - 125 mm dan diameter

optimumnya kira-kira sebanding dengan pangkat dua ukuran umpan

Faktor-faktor yang mempengaruhi ukuran produk:

Laju umpan. Laju umpan yang tinggi akan mengurangi keefektifan

penggilingan.

Sifat-sifat bahan umpan.

Berat bola. Bola-bola yang berat akan menghasilkan produk yang halus.

Diameter bola. Bola yang kecil akan menghasilkan produk yang halus. Untuk

operasi yang ekonomis maka harus menggunakan bola dengan ukuran sekecil

mungkin.

Kemiringan mill. Peningkatan kemiringan mill akan menambah kapasitas.

Kecepatan rotasi mill. Kecepatan optimum sekitar ½ - ¾ kecepatan kritis.

Kecepatan kritis adalah kecepatan minimum dimana bola-bola akan berputar

bersama-sama dengan mill.

Level bahan di dalam mill. Konsumsi daya akan berkurang jika level bahan di dalam

mill rendah.

Keunggulan - keunggulan ball mill:

Dapat digunakan untuk penggilingan basah maupun kering,

Biaya instalasi dan daya murah,

Dapat digunakan pada atmosfir inert sehingga sesuai untuk menggiling bahan yang

mudah meledak,

Medium gilingan murah,

Sesuai untuk bahan dengan berbagai ukuran kekerasan,

Dapat digunakan untuk operasi batch atau kontinu.

Dapat digunakan pada sirkuit tertutup atau terbuka.

Page 23: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Pengayakan

Pengayakan dimaksudkan untuk menghasilkan campuran butiran dengan ukuran

tertentu, agar dapat diolah lebih lanjut atau agar diperoleh penampilan/bentuk

komersial yang diinginkan.

Pada proses pengayakan, bahan dibagi menjadi bahan kasar yang tertinggal (aliran

atas) dan bahan lebih halus yang lolos melalui ayakan (aliran bawah). Bahan yang

tertinggal hanyalah partikel-partikel yang berukuran lebih besar daripada lubang

ayakan, sedangkan bahan yang lolos berukuran lebih kecil daripada lubang-lubang

tersebut. Dalam praktek seringkali terjadi penyimpangan keadaan ideal ini.

Penyimpangan dapat dinyatakan dengan efisiensi yaitu perbandingan antara jumlah

bahan lolos sesungguhnya dan bahan lolos secara teoritik. Faktor-faktor yang

mempengaruhi efisiensi pengayakan:

Bentuk butir. Bahan padat berupa butiran tak beraturan lebih mudah lolos

daripada bahan-bahan berbentuk bola, jarum atau sisik yang dapat menyumbat

atau menutup lubang ayakan.

Gerakan dan waktu tinggal. Efisiensi akan turun jika bahan yang diayak

membentuk lapisan yang terlalu tebal atau bergerak terlalu cepat.. gerakan

yang terlalu kuat dapat menyebabkan pengecilan ukuran akibat pengikisan

terutama pada bahan yang lunak.

Kelembaban. Umpan yang lembab akan menyebabkan penggumpalan dan

menutup lubang ayakan.

Muatan listrik statik. Bahan-bahan organik khusus yang halus akan

mempunyai kecendrungan membentuk gumpalan karena adanya muatan listrik

statik. Karena itu alat-alat yang digunakan untuk mengayak bahan-bahan

organik harus dibumikan.

Lubang ayakan. Semakin halus bahan yang diayak semakin cepat terdapatnya

kecendrungan penyumbatan lubang ayakan.

Ayakan

Ayakan biasanya berupa anyaman dengan mata jala (mesh) yang berbentuk bujur

sangkar atau empat persegi panjang, berupa pelat yang berlubang-lubang bulat atau

bulat panjang atau juga berupa kisi.

Page 24: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Ayakan terbuat dari bahan yang dapat berupa paduan baja, nikel, tembaga, kuningan,

perunggu, sutera dan bahan-bahan sintetik. Material ini hams dipilih agar ayakan tidak

mudah rusak baik karena korosi atau karena gesekan. Selain itu selama pengayakan

ukuran lubang ayakan harus tetap.

Yang menjadi ciri ayakan antara lain:

Ukuran mata jala.

Jumlah mata jala per satuan panjang misalnya per inci (sering sama dengan

nomor ayakan).

Jumlah matajala per satuan luas.

Dalam pengayakan, ayakan dengan nomor mesh paling kecil disusun paling atas dan

nomor mesh yang lebih besar disusun di bawahnya, demikian seterusnya. Terdapat 2

bilangan yang diperlukan untuk mencirikan kisaran ukuran partikel, misalnya notasi

14/20 berarti "lolos pada mesh 14, tertahan pada mesh 20". Ayakan standar digunakan

untuk mengukur ukuran dan distribusi ukuran partikel pada kisaran ukuran antara

76 mm dan 38 µm. Standar Tyler (Tyler standard screen series) sering digunakan

untuk tugas pencirian ini. Perangkat ayakan ini didasarkan atas lubang (bukaan)

ayakan ukuran 200 mesh, yang ditetapkan sebesar 0,074 mm. Luas bukaan pada setiap

ayakan tertentu adalah persis dua kali bukaan pada ayakan ukuran berikutnya yang

lebih kecil. Standar Tyler yang lengkap dapat dilihat pada Lampiran.

Dari hasil ayakan dapat ditentukan: ukuran partikel, Dp, permukaan spesifik

campuran, Aw, ukuran partikel rata-rata dan persentase berdasarkan bahan baku atau

produk. Ukuran partikel didasarkan pada ayakan yang berhasil dilewatinya (sesuai

dengan ukuran mesh ayakan), sedangkan luas perrnukaan total partikel, A dan luas

perrnukaan spesifik, Aw:

A = 6𝑚

ɸ𝑠𝜌𝑝𝐷𝑝 (1)

Aw = 6𝑥1

ɸ𝑠𝜌𝑝𝐷̅ 𝑝𝐼 +

6𝑥2

ɸ𝑠𝜌𝑝𝐷 𝑝2 + … +

6𝑥𝑛

ɸ𝑠𝜌𝑝𝐷 𝑝𝑚 =

6

ɸ𝑠𝜌𝑝 ∑

𝑥𝑖

𝐷 𝑝𝑖

𝑛𝑖=1 (2)

dengan: m = total massa sampel 𝜌𝑝 = densitas partikel

ɸ𝑠 = sphericity,

partikel bola ɸ𝑠 = 1

partikel bulat ɸ𝑠 = 0,83

Page 25: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

debu batu bara ɸ𝑠 = 0,73

𝐷𝑃 = diameter partikel atau diameter ekivalen

𝑥𝑖 = fraksi massa dalam increment tertentu

n = jumlah increment

𝐷 𝑝𝑖 = diameter partikel rata-rata

II.3. TATA KERJA

Prosedur kerja percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Bahan baku yang akan digunakan disiapkan

2. Ukuran bahan baku diperkecil sebelum dimasukkan ke dalam ballmill

3. Peralatan ballmill diperiksa apakah dalam keadaan baik

4. Bola-bola dan bahan dimasukkan ke dalam alat ballmill kemudian ballmill ditutup

5. Ballmill dihidupkan selama beberapa waktu tertentu

6. Ballmill dihentikan dan bahan yang telah digiling dikeluarkan

7. Bahan dibagi atas beberapa bagian

8. Bahan diayak dengan ayakan yang tersedia

9. Hasil ayakan ditimbang

10. Percobaan diulangi untuk variasi jumlah bola, waktu penggilingan dan berat

bahan baku yang berbeda-beda.

II.4 HASIL PERCOBAAN

Variasi jumlah bola

Jenis bahan =

Berat bahan/umpan = gram

Waktu penggilingan = menit

No. Mesh Bukaan ayak (mm)

Massa yang lolos ayakan (gr)

Massa yang tertahan ayakan (gr)

Fraksi massa yang tertahan, xi

4 4,699 x1

16 0,991 x2

32 0,495 x3

50 0,287 x4

70 0,198 x5

100 0,147 x6

140 0,109 x7

∑mi

Page 26: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Jumlah bola Fraksi I x1 (gr)

Fraksi II x2 (gr)

Fraksi III x3 (gr)

Fraksi VI x4 (gr)

…..

Fraksi massa yang dapat dihitung dari:

xi =mi

∑ mii

Variasi waktu penggilingan

Jenis bahan =

Berat bahan = gram

Jumlah bola = buah

Waktu

(menit)

Fraksi I x1 (gr)

Fraksi II x2 (gr)

Fraksi III x3 (gr)

Fraksi IV x4 (gr)

……

Variasi berat bahan

Jenis bahan =

Jumlah bola =

Waktu penggilingan = menit

Berat umpan (gr)

Fraksi I x1 (gr)

Fraksi II x2 (gr)

Fraksi III x3 (gr)

Fraksi IV x4 (gr)

……

II. 5 LAMPIRAN

Page 27: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL II

SEDIMENTASI

(SEDIMENTATION)

II.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Melaksanakan proses pemisahan secara mekanik.

2. Memperlihatkan faktor-faktor yang mempengaruhi sedimentasi.

3. Mengestimasi kecepatan settling partikel.

Page 28: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

II.2. TEORI

Sedimentasi adalah pengendapan (settling) partikel-partikel dari suspensi. Pada

sedimentasi partikel-partikel dipisahkan dari fluida akibat gaya gravitasi yang bekerja pada

partikel-partikel tersebut. Kebanyakan proses sedimentasi komersial dilang- sungkan

secara kontinu. Suspensi diumpankan ke satu atau lebih tangki atau kolam

pengendapan. Ketika suspensi dilewatkan, padatan-padatan akan mengendap. Padatan

ini kemudian dipisahkan bersama-sama dengan sejumlah fluida sebagai aliran bawah

yang kental (thickened underflow). Fluida sisa akan mengalir secara overflow bersama-

sama dengan padatan yang tidak mengendap.

Tujuan proses sedimentasi adalah:

untuk memisahkan partikel-partikel dari alur fluida sehingga fluida tersebut

bebas dari kontaminan partikel.

Untuk memulihkan partikel-partikel sebagai produk (seperti pemulihan fasa

terdispersi pada ekstraksi cair-cair).

Untuk memisahkan partikel-partikel menjadi fraksi-fraksi dengan ukuran atau

densitas yang berbeda dengan cara menyuspensikan partikel-partikel tersebut ke

dalam sesuatu fluida.

Aplikasi sedimentasi mencakup penyisihan padatan dari limbah cair, pengendapan

kristal-kristal dari larutan induk, pemisahan campuran cair-cair dari suatu tahapan ekstraksi

di dalam settler, pengendapan partikel-partikel pangan padat dari pangan cair dan

pengendapan campuran kental dari proses leaching kacang kedelai. Partikel- partikel

tersebut dapat berupa partikel-partikel padat atau tetesan-tetesan cairan. Fluida yang

dimaksud dapat berupa cairan atau gas yang sedang bergerak atau dalam keadaan

diam.

Jika pengendapan sesuatu partikel tidak dipengaruhi oleh dinding wadah dan partikel­

partikel lain maka proses ini disebut free settling. Proses ini dapat tercapai jika rasio

diameter partikel terhadap diameter wadah < 1 : 200 atau konsentrasi partikel <

0,2% volum di dalam campuran. Jika partikel sangat banyak, mereka akan

mengendap dengan laju yang lebih lambat dan proses ini disebut hindered settling.

Pemisahan lumpur encer atau suspensi oleh gravity settling (pengendapan karena

gravitasi) menjadi fluida jernih dan lumpur pekat disebut sedimentasi.

Page 29: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Peralatan sedimentasi sangat bervariasi, tetapi pada umumnya terdiri dari:

1. Suatu tangki atau kolam sebagai tempat terjadinya sedimentasi.

2. Suatu sistem pengumpanan yang efektif.

3. Sistem overflow untuk mengumpulkan keluaran yang jernih.

4. Suatu (biasanya suatu mekanisme) untuk mengangkut padatan yang

mengendap ke tempat penampungan/pembuangan.

Gambar 2.2 menunjukkan beberapa peralatan untuk sedimentasi.

Page 30: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Mekanisme Sedimentasi

Page 31: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Garnbar 2.3.

rnenunjukkan hasil pengujian sedirnentasi secara batch. Pada Garnbar 2.3.(a) sernua

partikel rnengendap secara bebas di zona suspensi B. Pada mulanya partikel-partikel

di zona B rnengendap dengan laju yang seragarn dan rnuncul suatu zona jernih A di

Gambar 2.3.(b). Ketinggian z menurun dengan laju yang konstan. Zona D juga rnulai

muncul, zona ini mengandung partikel-partikel yang telah mengendap di dasar

silinder. Zona· C adalah lapisan transisi yang kandungan padatannya berada diantara zona

B dan zona D. Setelah settling lebih jauh zona B dan C menghilang seperti ditunjukkan

dalarn Garnbar 2.3.(c). Kernudian muncul kompresi (pemadatan) I; saat ini disebut

critical point. Selama kompresi, cairan keluar menuju ke atas dari zona D dan ketebalan

zona D berkurang.

Gambar 2.3. Hasil-hasil sedimentasi secara

batch

Penentuan Kecepatan Settling

Pada Garnbar 2.4 tinggi antarmuka

cairan jemih, z diplot terhadap waktu. Titik

C adalah critical point. Kecepatan settling

Page 32: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

adalah gradien dari kurva z vs t. Kecepatan ini ditentukan dengan menggambar suatu

garis singgung pada kurva dititik tertentu dengan gradien

-dz/dt = v1. (4)

pada titik ini ketinggian adalah z1

Konsentrasi rata-rata suspensi, c, jika tinggi suspensi z, dapat dihitung dari:

Cizi = cozo atau c1 = zoco/zi (5)

dengan c0 konsentrasi suspensi mula-rnula, kg/m3 pada ketinggian z, dan t=0.

Perhitungan ini diulangi untuk t lain.

II.3. TATA KERJA

Prosedur kerja percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. ditimbang sejumlah tertentu bahan padat yang berwujud bubuk.

2. bahan yang telah ditimbang disuspensikan dalam gelas beaker yang berisi liter

air dan diaduk hingga tercampur seragam.

3. campuran dibiarkan tenang dan perhitungan waktu dimulai.

4. pada interval waktu tertentu, dicatat tinggi antarmuka antara cairan jemih dan

suspensi keruh.

5. pengambilan data dihentikan jika telah tercapai waktu percobaan yang

diinginkan atau tinggi antarmuka telah konstan.

6. percobaan diulangi untuk konsentrasi padatan atau jenis padatan yang berbeda.

II.4. HASIL PERCOBAAN

Variasi konsentrasi padatan

Konsentrasi awal = Konsentrasi awal = Konsentrasi awal =

waktu z waktu z waktu z

Page 33: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Variasi jenis padatan

co =

Sampel uji = Sampel uji = Sampel uji=

waktu z waktu z waktu z

Plot grafik z versus t, kemudian hitung kecepatan settling partikel.

Page 34: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL III

PERALATAN PENCAMPURAN FLUIDA

(FLUID MIXING APPARATUS)

III.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengamati berbagai pola aliran yang dapat diperoleh melalui penggunaan

impeller yang berbeda-beda dan dilengkapi dengan sekat atau tanpa sekat.

2. Mengamati pengaruh jenis impeller dan sekat terhadap kecepatan disperse

padatan di dalam cairan.

3. Mengamati pengaruh jenis impeller dan sekat terhadap keefektifan

pencampuran cairan yang tidak saling melarut.

III.2. TEORI

Dalam pabrik, banyak operasi bergantung kepada keefektifan agitasi dan

pencampuran fluida. Umumnya agitasi merujuk kepada pemaksaan terhadap suatu

fluida untuk mengalir dengan pola sirkulasi atau pola lain menggunakan peralatan

mekanik di dalam suatu bejana. Pencampuran didefinisikan sebagai bercampur

baurnya dua atau lebih bahan yang tidak sama untuk menghasilkan produk akhir

dengan tingkat keseragaman yang diinginkan baik secara fisik maupun kimia.

Tujuan agitasi fluida dapat diringkaskan sebagai berikut :

1. Mencampur dua fluida yang saling melarut seperti etil alkohol dan air.

2. Melarutkan padatan ke dalam cairan seperti garam dalam air.

3. Mendispersikan gas ke cairan sebagai gelembung-gelembung kecil seperti

oksigen dari udara ke suspense mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk

proses lumpur aktif di dalam pengolahan air limbah.

4. Munsuspensikan padatan-padatan halus.

Peralatan Agitasi

Umumnya, cairan diaduk dalam satu bejana silinder yang dapat ditutup atau terbuka

ke udara. Tinggi cairan kira-kira sama dengan diameter tangki. Suatu impeller

dipasang pada poros (shaft) yang digerakkan oleh motor listrik. Gambar 3.1

menunjukkan suatu tangki/bejana berpengaduk mekanik.

Page 35: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

(a) (b)

Gambar 3.1 Tangki Bersekat dan Agitator Propeller 3 Bilah dengan Pola Aliran

Aksial (a) Tampak Samping, (b) Tampak Dasar

Komponen-kompenen tangki berpengaduk :

1. Bejana

Tangki silinder yang dipasang tegak, biasanya diisi hingga setinggi

diameter tangki.

Diameter bejana bervariasi dari 0,1 m – 10 m.

Dasar tangki mungkin berbentuk datar, bulat atau kerucut tergantung

kepada kemudahan pengosongan.

2. Sekat

Sekat (baffles) sering dipasang pada dinding bejana untuk mencegah

pembentukan vorteks pada cairan yang encer ketika diaduk.

Biasanya dipasang 4 sekat.

Sekat tidak diperlukan jika cairan yang diaduk bersifat kental.

3. Impeller

Gambar 3.2. memperlihatkan beberapa jenis impeller yang umum

digunakan :

Gambar 3.2 Beberapa Jenis Impeller

Page 36: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.2 Beberapa Jenis Impeller

Propeller, turbin, paddle, anchor, helical ribbon dan helical screw

biasanya dipasang di tengah-tengah poros vertikal di dalam tangki

silinder tegak.

Penggunaan jenis-jenis impeller tersebut tergantung pada viskositas

cairan :

o Propeller < 2 kg/m.s

o Turbin < 50 kg/m.s

o Paddle < 1000 kg/m.s

Pemilihan pengaduk/agitator

o Propeller

o Turbin

o Paddle

o Anchor

o Helical Ribbon

o Helical Screw

Pola Aliran

Kecepatan rotasi tinggi

Pencampuran viskositas rendah, disperse gas ke

dalam cairan berviskositas rendah, pengontakan

cair-cair dan suspense padatan ke dalam cairan

dengan viskositas rendah.

Pencampuran viskositas tinggi

Page 37: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.3 Pola Aliran yang Dihasilkan oleh Agitator Jenis (a) Propeller dan (b)

Turbin di dalam tangki bersekat

Pola aliran di dalam suatu tangki berpengaduk tergantung kepada sifat-sifat fluida,

geometri tangki, jenis dekat di dalam tangki dan agitator yang digunakan. Gambar

3.3 menunjukkan pola aliran yang dibangkitkan oleh agitator propeller dan turbin.

Agitator propeller menghasilkan pola aksial sedangkan turbin menghasilkan pola

aliran radial.

Keperluan Daya

Dalam merancang tangki berpengaduk, keperluan daya merupakan suatu factor yang

penting. Konsumsi daya dihubungkan dengan densitas fluida ρ, viskositas fluida µ,

kecepatan rotasi N dan diameter impeller oleh suatu plot bilangan daya Np vs NRe.

Bilangan daya :

Np = P

ρ N3Da5

Dimana :

P = daya, J/detik atau W

NRe = bilangan Reynold = Da2Nρ/μ

Gambar 3.4 adalah suatu korelasi untuk impeller yang sering digunakan untuk cairan

Newtonian yang terdapat dalam tangki silinder yang bersekat. Kurva-kurva dalam

gambar 3.4 dapat digunakan untuk impeller yang sama dalam tangki tanpa sekat jika

NRe ≤ 300. Jika NRe > 300, konsumsi daya untuk tangki tanpa sekat adalah lebih kecil

dari tangki bersekat.

Page 38: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.4 Bilangan Daya vs Bilangan Reynold

Keterangan :

H = tinggi cairan

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

J = lebar sekat

C = jarak dasar agitator dari dasr tangki

W = tinggi bilah agitator

L = lebar bilah agitator

Kurva 1 : turbin datar 6 bilah dengan disk, (lihat gambar 3.2) Da/W = 5; 4 sekat, Dt/J

= 12.

Kurva 2`: turbin datar terbuka 6 bilah, Da/W = 8; 4 sekat, Dt/J = 12.

Kurva 3 : turbin terbuka 6 bilah miring 45o, Da/W = 8; 4 sekat, Dt/J = 12.

Kurva 4 : propeller (lihat gambar 3.2), pitch = 2Da; 4 sekat, Dt/J = 10.

Kurva 5 : propeller ; pitch = Da; 4 sekat, Dt/J = 10.

Scale Up

Page 39: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Pada industri proses, data percobaan system agitasi seringkali tersedia dalam skala

laboratorium atau skala pilot. Biasanya diinginkan untuk memperbesar hasil yang

diperoleh agar dapat merancang unit dengan skala penuh. Karena proses-proses yang

akan diperbesar (scale-up) sangat beragam, maka tidak ada metoda tunggal yang

dapat menangani semua masalah scale-up sehingga terdapat berbagai pendekatn

scale-up. Beberapa diantaranya :

1. Menyamakan kecepatan ujung untuk mendapatkan laju geser sama.

N1Da1 = N2Da2

2. Menyamakan bilangan Reynolds untuk mendapatkan pola aliran dan

kualitas pencampuran yang sama

Da12 N1ρ1µ1

= Da22 N2ρ2µ2

Untuk cairan yang sama, kecepatan pencampur besar :

N2= Da22 N2ρ2µ2

3. Menyamakan bilanagn Froude untik mendapatkan gelombang-gelombang

permukaan yang sama

N12Da1g

= N22Da2g

Daya untuk pencampur besar :

P2 = P1 x Da23

Da13

III.3. TATA KERJA

Pola Aliran

Prosedur kerja percobaan ini adalah :

1. Bejana diisi dengan air hingga ketinggian tertentu.

2. Salah satu impeller dipasang pada ujung poros.

3. Ditambahkan sejumlah kecil pellet plastik.

4. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang kecil misalnya 25 rpm

hingga pelet plastik terlihat mulai berputar-putar dalam air.

5. Ditambahkan sedikit air zat warna untuk melihat pola lairan yang terbentuk.

Ketika kecepatan ditingkatkan, udara akan terseret dan gelembung-

gelembung menjadi terdispersi di dalam air.

Page 40: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

6. Percobaan diulangi dengan jenis impeller lain dan pemasangan sekat di

dalam bejana.

7. Gerakkan zat warna dan pelet untuk tiap variasi diamati.

Dispersi Padatan

Prosedur kerja percobaan ini adalah :

1. Bejana diisi dengan air hingga ketinggian tertentu.

2. Ke dalam bejana dimasukkan 25 gr pasir halus.

3. Impeller bilah datar dipasang pada ujung poros. Jarak pusat impeller ke

datar bejana 2 cm.

4. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang kecil misalnya 25 rpm

dan kemampuan pengangkatan, kawasan mati dan gerakan partikel pasir

diamati.

5. Percobaan diulangi untuk variasi jarak impeller dari dasar bejana, jenis

impeller dan pemasangan sekat.

6. Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan seragam pada berbagai

variasi percobaan dicatat.

Pencampuran Cairan Yang Tidak Saling Melarut

Prosedur kerja percobaan ini adalah:

1. Bejana diisi dengan air hingga setinggi 10 cm dan minyak setinggi 2 cm.

2. Impeller bilah datar dipasang pada ujung poros. Jarak pusat impeller ke

dasar bejana 2 cm.

3. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang kecil misalnya 25 rpm

dan laju pencampuran dari kedua cairan. Diamati

4. Percobaan diulangi untuk variasi jarak impeller dari dasar bejana, 3 dan 4

cm.

5. Percobaan diulangi untuk jenis impeller yang lain dan pemasangan sekat di

dalam bejana.

6. Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan seragam pada berbagai

variasi percobaan dicatat.

Page 41: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.5. Susunan peralatan percobaan pencampuran fluida

(RW20 digital laboratory stirrer)

Keterangan:

1. Motor

2. Klem

3. Pengunci impeller

4. Impeller

5. Bejana/Beaker gelas

6. Statif

III.4. HASIL PERCOBAAN

Pola Aliran

Hasil percobaan berupa gambar pola aliran yang terbentuk untuk berbagai variasi

jenis impeller, ada atau tanpa sekat dalam bejana.

Dispersi Padatan

Kecepatan N Jenis Jarak Impeller Sekat Waktu pencampuran

Page 42: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

(rpm) Impeller C (m) (ada/tanpa) (menit)

Kesimpulan:

Konfigurasi terbaik =

Kecepatan yang direkomendasi =

Pencampuran Cairan Yang Tidak Saling Melarut

Kecepatan

N (rpm)

Jenis

Impeller

Jarak Impeller

C (m)

Sekat

(ada/tanpa)

Waktu pencampuran

(menit)

Kesimpulan:

Konfigurasi terbaik =

Rentang kecepatan untuk tiap konfigurasi =

Page 43: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL III

PERALATAN PENCAMPURAN FLUIDA

(FLUID MIXING APPARATUS)

III.1. TUJUAN PERCOBAAN

4. Mengamati berbagai pola aliran yang dapat diperoleh melalui penggunaan

impeller yang berbeda-beda dan dilengkapi dengan sekat atau tanpa sekat.

5. Mengamati pengaruh jenis impeller dan sekat terhadap kecepatan disperse

padatan di dalam cairan.

6. Mengamati pengaruh jenis impeller dan sekat terhadap keefektifan

pencampuran cairan yang tidak saling melarut.

III.2. TEORI

Dalam pabrik, banyak operasi bergantung kepada keefektifan agitasi dan

pencampuran fluida. Umumnya agitasi merujuk kepada pemaksaan terhadap suatu

fluida untuk mengalir dengan pola sirkulasi atau pola lain menggunakan peralatan

mekanik di dalam suatu bejana. Pencampuran didefinisikan sebagai bercampur

baurnya dua atau lebih bahan yang tidak sama untuk menghasilkan produk akhir

dengan tingkat keseragaman yang diinginkan baik secara fisik maupun kimia.

Tujuan agitasi fluida dapat diringkaskan sebagai berikut :

5. Mencampur dua fluida yang saling melarut seperti etil alkohol dan air.

6. Melarutkan padatan ke dalam cairan seperti garam dalam air.

7. Mendispersikan gas ke cairan sebagai gelembung-gelembung kecil seperti

oksigen dari udara ke suspense mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk

proses lumpur aktif di dalam pengolahan air limbah.

8. Munsuspensikan padatan-padatan halus.

Peralatan Agitasi

Umumnya, cairan diaduk dalam satu bejana silinder yang dapat ditutup atau terbuka

ke udara. Tinggi cairan kira-kira sama dengan diameter tangki. Suatu impeller

dipasang pada poros (shaft) yang digerakkan oleh motor listrik. Gambar 3.1

menunjukkan suatu tangki/bejana berpengaduk mekanik.

Page 44: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

(b) (b)

Gambar 3.1 Tangki Bersekat dan Agitator Propeller 3 Bilah dengan Pola Aliran

Aksial (a) Tampak Samping, (b) Tampak Dasar

Komponen-kompenen tangki berpengaduk :

4. Bejana

Tangki silinder yang dipasang tegak, biasanya diisi hingga setinggi

diameter tangki.

Diameter bejana bervariasi dari 0,1 m – 10 m.

Dasar tangki mungkin berbentuk datar, bulat atau kerucut tergantung

kepada kemudahan pengosongan.

5. Sekat

Sekat (baffles) sering dipasang pada dinding bejana untuk mencegah

pembentukan vorteks pada cairan yang encer ketika diaduk.

Biasanya dipasang 4 sekat.

Sekat tidak diperlukan jika cairan yang diaduk bersifat kental.

6. Impeller

Gambar 3.2. memperlihatkan beberapa jenis impeller yang umum

digunakan :

Gambar 3.2 Beberapa Jenis Impeller

Page 45: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.2 Beberapa Jenis Impeller

Propeller, turbin, paddle, anchor, helical ribbon dan helical screw

biasanya dipasang di tengah-tengah poros vertikal di dalam tangki

silinder tegak.

Penggunaan jenis-jenis impeller tersebut tergantung pada viskositas

cairan :

o Propeller < 2 kg/m.s

o Turbin < 50 kg/m.s

o Paddle < 1000 kg/m.s

Pemilihan pengaduk/agitator

o Propeller

o Turbin

o Paddle

o Anchor

o Helical Ribbon

o Helical Screw

Pola Aliran

Kecepatan rotasi tinggi

Pencampuran viskositas rendah,

disperse gas ke dalam cairan

berviskositas rendah, pengontakan cair-

cair dan suspense padatan ke dalam

cairan dengan viskositas rendah.

Pencampuran viskositas

tinggi

Page 46: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.3 Pola Aliran yang Dihasilkan oleh Agitator Jenis (a) Propeller dan (b)

Turbin di dalam tangki bersekat

Pola aliran di dalam suatu tangki berpengaduk tergantung kepada sifat-sifat fluida,

geometri tangki, jenis dekat di dalam tangki dan agitator yang digunakan. Gambar

3.3 menunjukkan pola aliran yang dibangkitkan oleh agitator propeller dan turbin.

Agitator propeller menghasilkan pola aksial sedangkan turbin menghasilkan pola

aliran radial.

Keperluan Daya

Dalam merancang tangki berpengaduk, keperluan daya merupakan suatu factor yang

penting. Konsumsi daya dihubungkan dengan densitas fluida ρ, viskositas fluida µ,

kecepatan rotasi N dan diameter impeller oleh suatu plot bilangan daya Np vs NRe.

Bilangan daya :

Np = P

ρ N3Da5

Dimana :

P = daya, J/detik atau W

NRe = bilangan Reynold = Da2Nρ/μ

Gambar 3.4 adalah suatu korelasi untuk impeller yang sering digunakan untuk cairan

Newtonian yang terdapat dalam tangki silinder yang bersekat. Kurva-kurva dalam

gambar 3.4 dapat digunakan untuk impeller yang sama dalam tangki tanpa sekat jika

NRe ≤ 300. Jika NRe > 300, konsumsi daya untuk tangki tanpa sekat adalah lebih kecil

dari tangki bersekat.

Page 47: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.4 Bilangan Daya vs Bilangan Reynold

Keterangan :

H = tinggi cairan

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

J = lebar sekat

C = jarak dasar agitator dari dasr tangki

W = tinggi bilah agitator

L = lebar bilah agitator

Kurva 1 : turbin datar 6 bilah dengan disk, (lihat gambar 3.2) Da/W = 5; 4 sekat, Dt/J

= 12.

Kurva 2`: turbin datar terbuka 6 bilah, Da/W = 8; 4 sekat, Dt/J = 12.

Kurva 3 : turbin terbuka 6 bilah miring 45o, Da/W = 8; 4 sekat, Dt/J = 12.

Kurva 4 : propeller (lihat gambar 3.2), pitch = 2Da; 4 sekat, Dt/J = 10.

Kurva 5 : propeller ; pitch = Da; 4 sekat, Dt/J = 10.

Scale Up

Page 48: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Pada industri proses, data percobaan system agitasi seringkali tersedia dalam skala

laboratorium atau skala pilot. Biasanya diinginkan untuk memperbesar hasil yang

diperoleh agar dapat merancang unit dengan skala penuh. Karena proses-proses yang

akan diperbesar (scale-up) sangat beragam, maka tidak ada metoda tunggal yang

dapat menangani semua masalah scale-up sehingga terdapat berbagai pendekatn

scale-up. Beberapa diantaranya :

4. Menyamakan kecepatan ujung untuk mendapatkan laju geser sama.

N1Da1 = N2Da2

5. Menyamakan bilangan Reynolds untuk mendapatkan pola aliran dan

kualitas pencampuran yang sama

Da12 N1ρ1µ1

= Da22 N2ρ2µ2

Untuk cairan yang sama, kecepatan pencampur besar :

N2= Da22 N2ρ2µ2

6. Menyamakan bilanagn Froude untik mendapatkan gelombang-gelombang

permukaan yang sama

N12Da1g

= N22Da2g

Daya untuk pencampur besar :

P2 = P1 x Da23

Da13

III.3. TATA KERJA

Pola Aliran

Prosedur kerja percobaan ini adalah :

8. Bejana diisi dengan air hingga ketinggian tertentu.

9. Salah satu impeller dipasang pada ujung poros.

10. Ditambahkan sejumlah kecil pellet plastik.

11. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang

kecil misalnya 25 rpm hingga pelet plastik terlihat mulai berputar-putar

dalam air.

Page 49: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

12. Ditambahkan sedikit air zat warna untuk melihat pola

lairan yang terbentuk. Ketika kecepatan ditingkatkan, udara akan terseret

dan gelembung-gelembung menjadi terdispersi di dalam air.

13. Percobaan diulangi dengan jenis impeller lain dan

pemasangan sekat di dalam bejana.

14. Gerakkan zat warna dan pelet untuk tiap variasi diamati.

Dispersi Padatan

Prosedur kerja percobaan ini adalah :

7. Bejana diisi dengan air hingga ketinggian tertentu.

8. Ke dalam bejana dimasukkan 25 gr pasir halus.

9. Impeller bilah datar dipasang pada ujung poros. Jarak pusat impeller ke

datar bejana 2 cm.

10. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang

kecil misalnya 25 rpm dan kemampuan pengangkatan, kawasan mati dan

gerakan partikel pasir diamati.

11. Percobaan diulangi untuk variasi jarak impeller dari

dasar bejana, jenis impeller dan pemasangan sekat.

12. Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan

seragam pada berbagai variasi percobaan dicatat.

Pencampuran Cairan Yang Tidak Saling Melarut

Prosedur kerja percobaan ini adalah:

7. Bejana diisi dengan air hingga setinggi 10 cm dan minyak setinggi 2 cm.

8. Impeller bilah datar dipasang pada ujung poros. Jarak pusat impeller ke

dasar bejana 2 cm.

9. Kecepatan impeller dinaikkan dengan tambahan yang kecil misalnya 25 rpm

dan laju pencampuran dari kedua cairan. Diamati

10. Percobaan diulangi untuk variasi jarak impeller dari

dasar bejana, 3 dan 4 cm.

11. Percobaan diulangi untuk jenis impeller yang lain dan

pemasangan sekat di dalam bejana.

12. Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan

seragam pada berbagai variasi percobaan dicatat.

Page 50: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 3.5. Susunan peralatan percobaan pencampuran fluida

(RW20 digital laboratory stirrer)

Keterangan:

7. Motor

8. Klem

9. Pengunci impeller

10. Impeller

11. Bejana/Beaker gelas

12. Statif

III.4. HASIL PERCOBAAN

Pola Aliran

Hasil percobaan berupa gambar pola aliran yang terbentuk untuk berbagai variasi

jenis impeller, ada atau tanpa sekat dalam bejana.

Dispersi Padatan

Kecepatan N Jenis Jarak Impeller Sekat Waktu pencampuran

Page 51: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

(rpm) Impeller C (m) (ada/tanpa) (menit)

Kesimpulan:

Konfigurasi terbaik =

Kecepatan yang direkomendasi =

Pencampuran Cairan Yang Tidak Saling Melarut

Kecepatan

N (rpm)

Jenis

Impeller

Jarak Impeller

C (m)

Sekat

(ada/tanpa)

Waktu pencampuran

(menit)

Kesimpulan:

Konfigurasi terbaik =

Rentang kecepatan untuk tiap konfigurasi =

MODUL IV

ALAT PENUKAR PANAS PIPA SEPUSAT

(CONCENTRIC TUBE HEAT EXCHANGER)

IV.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Melaksanakan percobaan pertukaran panas dengan mengoperasikan alat

penukar panas secara searah dan berlawanan arah.

2. Melaksanakan percobaan pertukaran panas dengan memvariasikan suhu

aliran.

Page 52: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

3. Melaksanakan percobaan pertukaran panas dengan memvariasikan laju

aliran.

IV.2 TEORI

Dalam industri proses perpindahan panas memlalui dua fluida umumnya dilakukan

di dalam alat penukar panas (APP). Jenis APP yang paling umum adalah yang kedua

fluidanya tidak mengalami kontak langsung tetapi dipisahkan oleh dinding pipa atau

permukaan datar atau permukaan yang melengkung. Perpindahan panas dari fluida

panas ke dinding atau permukaan pipa adalah secara konveksi, melalui dinding pipa

atau plat secara konduksi dan kemudian secara konveksi ke fluida dingin.

Dilihat dari fungsinya, sebutan untuk alat perpindahan panas berbeda-beda:

Exchanger, APP yang memanfaatkan kembali panas diantara fluida proses.

Steam dan air tidak termasuk fluida proses tetapi sebgai utilitas

Heater, APP yang digunakan untuk memanaskan fluida proses. Steam

biasanya digunakan sebagai media panas.

Cooler, APP yang digunakan untuk mendinginkan fluida proses, biasanya

digunakan air.

Condensor, cooler yang bertugas untuk mengambil panas laten uap bukan

panas sensibel atau merubah fasa fluida proses.

Desuperheater, condensor yang berfungsi untuk menghilangkan panas

sensibel uap lewat panas.

Condensor sucooler, APP yang digunakan untuk mengembunkan uap jenuh

sekaligus menurunkan suhu cairan hingga dibawah suhu jenunhnya.

Reboiler, APP yang digunakan untuk menyediakan panas berupa panas laten

yang diperlukan fluida proses.

Evaporator, APP yang digunakan untuk memakatkan larutan dengan cara

menguapkan kandungan air umpan.

Vaporizer, sama dengan evaporator tetapi yang diuapkan adalah fluida selain

air.

Page 53: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 4.1 Aliran di dalam alat penukar panas pipa sepusat/ganda

Alat penukar panas yang paling sederhana adakah alat penukar panas pipa sepusat

atau pipa ganda seperti yang ditunjukkan dalam gambar 4.1. Satu fluida mengalir di

dalam pipa dan fluida lainnya mengalir di dalam ruang diantara pipa luar dan pipa

dalam. Arah aliran fluida pada penukar panas pipa ganda dapat divariasikan sbb :

1. Aliran searah/paralel (cocurrent)

2. Aliran berlawanan arah (countercurrent

Gambar 4.2 Profil suhu dalam APP untuk (a) aliran searah dan (b) aliran berlawanan

arah.

Gambar 4.2 (a) dan (b) menunjukkan profil suhu dalam APP pipa ganda untuk aliran

searah dan berlawanan arah. Notasi tH dan tC masing-masing adalah suhu fluida

panas dan suhu fluida dingin.

Alat penukar panas jenis pipa ganda digunakan terutama untuk laju alir fluida yang

kecil dengan luas permukaan perpindahan panas sekitar 100 – 200 ft2. APP pipa

ganda merupakan salah satu contoh APP jenis selongsong dan tabung (shell and

tube). Selain shell and tube, terdapat APP:

Jenis plat rata (flat-plate), APP jenis ini efentif untuk fluida yang kental

dengan viskositas hingga 300 Poise. Temperatur operasi maksimum sekitar

Page 54: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

150oC dan tekanan di bawah 20 atm dengan luas permukaan perpindahan

panas 500 m2 (5400 ft2).

Aliran silang (crossflow), APP ini biasanya digunakan untuk mendinginkan

atau memanaskan gas seperti udara.

Penentuan Efesiensi APP

Dalam APP, besaran-besarab energi mekanik, energi potensial dan energi kinetik

kecil sekali dan dapat diabaikan. Fluida panas dengan suhu tHi akan melepaskan

panas sehingga suhunya turun menjadi tHo. Energi yang dilepaskan bentuk panas

sebesar :

WE = QH H CpH (tHi – tHo)

Panas yang dilepaskan ini akan diserap oleh fluida dingin, sehingga suhunya naik

dari tCi menjadi tCo. Besarnya energi yang diserap :

WC = QC C CpC (tCo – tCi)

Dengan QH, QC = laju alir volumnetrik fluida panas, fluida dingin, cc/detik, H C =

densitas fluida panas, fluida dingin, gr/cc dan CpH, CpC = kapasitas panas fluida

panas, fluida dingin, J/gr.oC

Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka banyak energi yang diserap akan sama

dengan banyaknya energi yang dilepaskan. Tetapi kenyataannya, terdapat sebagian

energi yang hilang, yaitu sebesar :

Wloss = WE - WA

Efesiensi APP berdasarkan energi yang dilepas dan diserap:

100E

A

W

W

Efesiensi APP juga dpat dihitung berdasrakan suhu fluida :

1. Medium dingin

100

CiHi

CiCo

Ctt

tt

2. Medium panas

100

CiHi

HoHi

Htt

tt

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Page 55: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

3. Efesiensi suhu rata-rata :

1002

HC

mean

Beda Suhu Rata-Rata Logaritmik

Persamaan umum untuk perpindahan panas melalui suatu permukaan:

Q = U A ( T )

Dengan U= koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m2.oC), A= luas

permukaan perpindahan panas (m2), T = beda suhu (oC), dan q = laju perpindahan

panas (W), digunakan hanya jika penurunan suhu ( T ) adalah konstan diseluruh

bagian permukaan pemanasan. Oleh karena itu, pers (8) hanya berlaku pada suatu

titik tertentu di dalam alat ketika fluida didiginkan atau dipanaskan. Namun, ketka

fluida mengalir sepanjang APP, fluida menjadi panas/dingin sehingga T berubah-

ubah terhadap posisi. Denan demikian diperlukan mT yang dapat digunakan untuk

keseluruhan APP, pers (8) menjadi :

Q = U A ( T m)

Dimana T m = beda suhu rata-

rata logaritmatik (LMTD) yang

didefinisikan sbb :

Besaran 1t dan 2t dapat dilihat oada gambar 4.2. LMTD tidak boleh

digunakan jika: U berubah cukup besar dan pola perubahnnya tidak beraturan serta

ada panas yang dibangkitkan pada salah satu sisi permukaan perpindahan panas.

Dalam percobaan ini, koefisien perpindahan panas menyeluruh, U dapat dihitung

dengan persamaan berikut :

AT

diserapyangdayaU

m

IV.3 TATA KERJA

Deskripsi Alat

2

1

21

lnt

t

ttTm

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

Page 56: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 4.3 Tampak depan APP pipa ganda

Page 57: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 4.4 Tampak belakang APP pipa ganda

Keterangan:

1. Tangki 9. Pengendali suhu 17. Termometer

2. Elemen pemanas 10. Termometer 18. Katup

3. Sekat 11. Katup 19. Flowmeter

4. Sensor 12. Termometer 20. Katup

5. Keluaran tangki 13. Pipa 21. Saluran masuk

6. Pompa 14. Termometer 22. Saluran keluar

7. Tutup tangki 15. Termometer 23. Flowmeter

8. Knop penyuplai listrik 16. Susunan katup 23. Katup buang

Page 58: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 4.5 Pengaturan bukaan katup untuk mendapatkan aliran searah dan

berlawanan arah.

Spesifikasi APP yang digunakan:

Diameter luar pipa dalam (tube) : 15 (tebal dinding 0,7 mm)

Diamter luar pipa luar (shell) : 22 (tebal dinding 0,9 mm)

Ketebalan insulasi : 20 mm

Panjang perpindahan panas : 1,5 m

Luas permukaan perpindahan panas : 0,067 m2

Tata Kerja

Prosedur kerja percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Air ditampung dalam bak penampung air dan pemanas dihidupkan.

2. Arah aliran diatur apakah aliran searah atau berlawanan arah.

3. Pompa dihidupkan.

4. Air pendingin dari kran dialirkan melalui pipa air dingin masuk.

5. Setelah keadaan mantap tercapai, susu yang tertera pada keenam termometer

dan laju alir fluida panas dan dingin dicatat.

Page 59: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

6. Percobaan diulangi dengan memvariasikan laju air dan suhu air.

Gambar 4.6 Susunan peralatan untuk aliran berlawanan arah

IV.4 HASIL PERCOBAAN

Variasi suhu air panas/dingin

QH= cc/min

QC= cc/min

tHi

(oC)

tHm

(oC)

tHo

(oC)

tCi

(oC)

tCm

(oC)

tCo

(oC)

W

E

W

A

W

loss

mT

U

mean

Page 60: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

(

W)

(

W)

(

W)

(

%)

(

oC)

(W/

m2.oC)

(

%)

(

%)

(

%)

Variasi laju alir air panas

QC= cc/min

Q

H

(c

c/min)

tHi

(oC)

tHm

(oC

)

tH

o

(o

C)

tC

i

(o

C)

tCm

(oC)

tCo

(oC

)

Q

H

(c

c/min)

W

E

(

W)

W

A

(

W)

W

loss

(

W)

(

%)

mT

(

oC)

U

(W/

m2.oC)

(

%)

(

%)

mean

(

%)

Variasi laju alir air dingin

QC= cc/min

Q

C

(c

c/min)

tHi

(oC)

tHm

(oC

)

tH

o

(o

C)

tC

i

(o

C)

tCm

(oC)

tCo

(oC

)

Page 61: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Q

C

(c

c/min)

W

E

(

W)

W

A

(

W)

W

loss

(

W)

(

%)

mT

(

oC)

U

(W/

m2.oC)

(

%)

(

%)

mean

(

%)

Page 62: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL V

PENGERING BAKI

(TRAY DRYER)

V.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Membuat kurva pengeringan dan kurva laju pengeringan untuk sautu padatan

basah yang dikeringkan dengan udara yang mmpunyai suhu dan kelembaban

tetap.

2. memperlihatkan pengaruh kecepatan udara terhadap laju pengeringan suatu

padatan basah didalam udara yang mempunyai suhu dan kelembaban tetap.

3. memperlihatkan pengaruh suhu udara terhadap laju pengeringan suatu padatan

basah dalam udara yang berkecepatan tetap.

V.2 TEORI

Tujuan Pengeringan

Pengeringan (drying) biasanya berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain

dari bahan. Evaporasi merujuk kepada pemisahan sejumlah besar air dari bahan.

Pada evaporasi air dipisahkan sebagai uap pada titik didihnya sedangkan pada

pengeringan air dipisahkan sebagai uap oleh udara.

Air yang terdapat dalam bahan padat dapat juga dipisahkan secara mekanik dengan

menggunakan penekan/pemeras, pemisah sentrifugal atau metoda lainnya.

Pemisahan air secara mekanik memerlukan biaya yang murah daripada pemisahan

secara termal. Oleh karena itu, biasanya kandungan air bahan diturunkan sebanyak-

banyaknya ecara mekanik sebelum diumpankan ke pengering termal.

Kandungan air di dalam bahan berbeda-beda dari satu bahan ke bahan lainnya.

Bahan yang sama sekali tidak mengandung air disebut kering tulang (bone-dry).

Pada umumnya bahan padat masih mengandung sedikit air. Garam meja yang telah

dikeringkan, misalnya ± 0,5 % air, batu kering ± 4 % dan kasein kering ± 8 %.

Page 63: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Biasanya pengeringan adalah tahapan akhir pemosesan sebelum pengemasan dan

membuat bahan seperti bubuk sabun menjadi lebih mudah ditangani.

Pengeringan atau dehidrasi bahan biologi terutama pangan digunakan sebagai teknik

pengawetan. Mikroorganisme yang menyebabkan makanan menjadi basi dan rusak

tidak dapat tumbuh dan berkembang biak tanpa adanya air. Banyak enzim yang dapat

enyebabkan perubahan kimia dalam makanan dan bahan biolgi lainnya jufa tidak

berfungsi baik jika tidak ada air. Mikroorganise biasanya tidak aktif pada kadar air <

10 %. Makanan kering dapat disimpan untuk jangka waktu yang lama.

Metoda Umum Pengeringan

Metoda umum pengeringan dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara yang berbeda.

Proses pengeringan dapat dikelompokkan sebagai:

1. Batch, dimasukkan ke dalam peralatan pengering dan pengeringan

berlangsung selama periode waktu yang tertentu.

2. Kontunu, bahan ditambahkan secara terus menerus ke dalam pengering dan

bahan kering dipindahkan secara terus menerus.

Proses pengeringan dapat juga diklasifikasikan berdasarkan kondisi fisik yang

digunakan untuk menambahkan panas dan memindahkan uap air:

1. Bahan dikontakkan langsung dengan udara panas pada tekanan atmosfir dan

uap air terbentuk dipindahkan oleh udara. Pengering yang menggunakan cara

pengontakan seperti ini disebut pengering adiabatic atau pengering langsung.

2. Air diuapkan pada tekanan vakum dan panas ditambahkan secara tidak

langsung yaitu melalui pengontakan dengan dinding logam atau radiasi (suhu

rendah dapat juga digunakan pada tekanan vakum untuk bahan yang mudah

berubah warna atau terdekomposisi). Pengering jenis ini disebut pengering

nonadiabatik atau pengering tidak langsung.

3. Air disublimasi dari bahan beku pada freeze drying.

Peralatan Pengeringan

Page 64: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

1. Tray dryer (pengering baki): pengering jenis ini disebut juga shelf, cabinet

atau compartment dryers. Pada pengering ini, bahan yang berupa padatan

kental, padatan pasta dihamparkan secara seragam di atas suatu baki logam

dengan kedalaman 10-100 mm. baki-baki yang dapat dipindahkan tersebut

diletakkan dalam suatu cabinet.

Udara yang dpanaskan dengan steam disirkulasi di atas dan parallel dengan

permukaan baki oleh suatu kipas. Selain steam dapat juga digunaan panas

listrik terutama untuk beban pemanasan rendah.

Setelah pengeringan selesai, cabinet dibua dan baki-baki ditukarkan dengan

baki-baki yang brisi bahan baru. Jika bahan yang dikeringkan berupa biji-

bijian, maka dapat digunakan ayakan yang merupakan dasar baki. Dengan

demikia udara dapat menembus unggun/hamparan padatan sehingga waktu

pengeringan menjadi lebih singkat.

2. Vacuum-shelf indirect dryer, pengerng ini mirip pengering baki, hanya asja

alat ini dilengkapi dengan pitu yang tertutup rapat sehingga dapat

dioperasikan pada tekanan vakum. Untuk operasi sushu rendah, air hangat

yang digunakan sebagai medium pemanasan. Pengering jenis ini biasanya

digunakan untuk engeringkan bahan yang mahal. Sensitive terhadap suhu,

atau mudah teroksidasi. Pengering ini sesui untuk menangani bahan dengan

pelarut yang mahal atau beracun.

3. Continuous tunne dryer, pengering ini seringkali merupakan truk atau ruang

baki yang dioperasikan secara seri. Padatan ditempatkan dalam truk atau baki

yang bergerak terus-menerus melalui suatu terowongan dimana udara panas

yang mengalir melalui permukaan tiap baki secara searah atau berlawanan

arah. Kebanyakan makanan dkeringkan dengan cara seperti ini. Jika padatan

yang dikeringkan berbentuk biji-bijian, maka dapat digunakan konveyor

kontinu yang berlubang-lubang. Bahan basah disebarkan membentuk lapisan

Page 65: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

tebal 25-15- mm diatas ayakan sementara udara panas dihembuskan ke atas

menembus unggun padatan basah. Alat ini dilengkai dengan kipas dank oil

pemanas.

4. Rotary dryer, alat ni terdiri dari suatu silinder berongga yang berotasi dan

biasanya dipasang agak mirng. Padatan diumpankan pada ujung yang lebih

tinggi dan bergerak sepanjang selongsong ketika ia berotasi. Pemanasan

terjadi melalui pengontakan secara langsung gas panas dengan bahan baah.

Pemanasan dapat uga dilakukan secara tidak langsung yaitu melalui dinding

silinder/silinder yang dipanaskan.

5. Drum dryer, pengerngan ini terdiri dari suatu rol logam yang dipanaskan.

Pada sebela luar rol terdapat selapisan tipis cairan atau slurry yang

berevaporasi hingga kering. Drum dryer sesuai untuk mengeringkan bubur

atau pasta dengan padatan halus yang tersuspensi.

6. Spray dryer, pada alat ini bubur disemburkan sebagai tetesan-tetesan halus ke

alur gas panas. Air akan menguap cepat dari tetesan meninggalkan padatan

Page 66: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

kering. Padatan yang dihasilkan biasanaya ringan dan aga berpori-pori.

Bubuk susu kering diperoleh dengan cara ini.

Defenisi-defenisi

1. Kadar uap lembap (moisture content), basis basah. Biasanya dinyatakan

dalam % berat uap lembap, yaitu:

𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟

𝑘𝑔 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ− 100 =

𝑋

1+𝑋100

(

1)

2. Kadar uap lembap, basis kering, dinyatakan:

𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟

𝑘𝑔 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔− 100 = 100𝑋 (2)

3. Kandungan uap lembap kesetimbangan, X*, yaitu kandungan uap lembap zat

ketika berada pada kesetimbangan dengan tekanan parsial uap tertentu.

4. Air terikat, uap lembap yang terkandung dalam zat yang mana tekanan uap

kesetimbangan lebih kecil dari tekanan uap cairan murn pada suhu yang

sama.

5. Air tak terikat, uap lembap yang terkandung dalam zat yang mana tekanan

uap kesetimbangan sama dengan tekanan uap cairan murni pada suhu yang

sama.

6. Air bebas yaitu uap lembap yang dikandung oleh suatu zat melebihi uap

lembap kesetimbangan: X-X*. hanya air bebas yang dapat diuapkan, dan

kandungan air bebas suatu padatan tergantung pada konsentrasi uap didalam

gas.

Gambar 5.1 menunjukkan hubungan-hubungan di atas dengan grafi untuk suatu

padatan dengan kandungan uaplembap X yang dikontakkan langsung dengan udara

berkelembaban relatif A.

Page 67: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Laju Pengeringan Batch

Agar dapat menyusun rencana pengeringan dan menentukan ukuran peralatan, maka

perlu diketahui waktu yang diperlukan untuk mengeringkan suatu bahan dengan

kadar uap lembab tertent pada kondisi yang ditetapkan. Percobaan-percobaan

pengukuran perlu dilakukan untuk tujuan-tujuan tersebut.

Laju pengeringan dapat ditentukan untuk suatu sampel bahan dengan

memasukkannya k dalam alat/kabinet yang dilalui oleh alur udara. Kemudian berat

sampel diukur sebagai fungsi dari waktu. Dari data yang diperoleh selama percobaan

tersebut dapat digambar kurva kandungan uap lembap sebagai fungsi waktu seperti

yang ditunjukkan dalam gambar 5.2 (a) Kurva ini bermanfaat untuk menentukan

waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan dengan kuantitas yang lebih besar pada

kondisi yang sama.

Page 68: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Gambar 5.2 (b) menunjukkan kurva laju pengeringan untuk kondisi pengeringan

konstan. Pada saat t=0, kandungan ai bebas awal ditunjukkan pada titik A. pada

mulanya padatan biasanya bersuhu lebih endah daripada suhu akhir dan laju

penguapan akan meningkat. Pada titik B, suhu permukaan naik hingga ke harga

kesetimbangan. Sebaliknya jika padatan agak panas pada awalnya, maka laju akan

dimulai pada titik A’. periode tak mantap ini biasanya agak singkat dan seringkali

diabaikan dalam analisis waktu pengeringan. Dari titik B ke C kurva adalah lurus ini

berarti selama periode ini, slope dan laju pengeingan adalah konstan. Periode ini

disebut periode laju pengeringan konstan. Pada titik C, laju pengeringan mulai

berkurang hingga mencapai titik D. Periode laju pengeringan menurun ini seringkali

linear. Pada titik D, aju pengeringan menurun semakin cepat, hingga mencapa titik E

dimana kandungan uap lembap kesetimbangan adalah X*.

Kurva laju pengeringan dapat diperoleh dengan menentukan gradien-gradien dari

garis-garis singgung pada kurva kandungan uap lembap vs waktu yang akan

memberikan harga-harga dX/dt pada t tertentu. Laju pengeringan, R dihitung untuk

tiap titik:

𝑅 = −𝐿𝑠𝐴

𝑑𝑋

𝑑𝑡

Dengan Ls = kg padatan kering yang digunakan dan A = luas permukaan padatan

yang berkontak langsung dengan gas pengering. Kemudian kurva laju pengeringan

diperoleh dengan memplot R vs kandungan uap lembap.

Pengeringan bahan-bahan padat yang berlainan pada kondisi konstan yang berbeda-

beda akan memberikan kurva-kurva dengan bentuk yang berbeda-beda pula, tetapi

pada umumnya terdapat dua kurva laju pengeringan yang utama yaitu periode laju

konstan dan laju menurun.

Pengaruh Variabel Proses Terhadap Periode Laju Pengeringan Konstan

1. Kecepatan udara, jika tidak terdapat perpindahan panas secara konduksi dan

radiasi, maka laju pengeringan sebanding dengan koefisien perpindahan

panas (W/m2.K), h dan G0,8 untuk udara yang mengalir paralel permukaan

bahan.

h = 0,0204 G0,8

Page 69: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

dengan G = kecepatan massa, kg/jam.m2. persamaan (4) berlaku untuk suhu

udara 45-150 oC dan G = 2450-29300 kg/jam.m2 atau kecepatan 0,61-7,6 m/s.

2. Kelembapan gas, jika kelembapan gas kurang, maka laju pengeringan akan

meningkat.

3. Suhu gas, jika suhu gas meningkat maka laju pengeringan juga meningkat.

4. Ketebalan padatan yang dikeringkan, jika perpindahan hanya oleh konveksi

daja, maka laju pengeringan tidak bergantung pada ketebalan padatan.

Namun, waktu untuk mengeringkan kandungan uap lembap bahan dari X1 ke

X2 berbanding langsung dengan ketebalan bahan.

V.3 TATA KERJA

Deskripsi Alat

Gambar 5.3 Tray Dryer

Keterangan:

1. Psychrometer

2. Siku-siku

3. Steker

4. Tombol on/off kipas

5. Tombol pengendali kecepatan

6. Tombol on/off pemanas

7. Tombol pengendali daya

8. Kipas

9. Celah hulu

10. Tombol on/off timabgan

11. Timbangan

12. Digital anemometer

13. Pintu dryer

14. Baki-baki sampel

15. Celah hilir

Spesifikasi pengering yang digunakan:

Page 70: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Kecepatan udara maksimum : 1,5 m/s

Suhu udara maksimum : 80 oC

Tata Kerja

Prosedur kerja percobaan ini adalah:

1. Sejumlah tertentu bahan basah diisi ke dalam baki-baki dengan kedalaman

mesing-masing sekitar 10 mm. Jika pasir kering digunakan sebagai bahan

percobaan, maka terlebih dahuu timbang pasi kering tersebut, kemudian

rendam dalam ember berisi air. Pasir ditiriskan sebelu dimasukkan ke dalam

baki. Berat pasir basah harus dicatat ketika pengeringan dimulai.

2. Tombol kipas dihidupkan dan kecepatan kipas diatur pada posisi tengan dan

pengendali pemanas pada posisi maksimum ketika perhitungan

waktu/pengamatan dimulai.

3. Berat sampel di dalam baki dicatat pada interval waktu tertentu hingga

percobaan selesai, yaitu ketika berat sampel telah konstan.

4. Percobaan diulangi untuk variasi yang lain, yaitu ukuran partikel, kecepatan

udara atau suhu udara.

V.4 HASIL PERCOBAAN

Kurva-kurva pengeringan

Berat bahan kering = kg

Waktu (menit)

Berat Sampel Basah (kg)

Kandungan uap lembap, X

𝑋 = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛

𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔=𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ − 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

Plot kandungan uap lembap, X terhadap waktu dari hasil-hasil percobaan dan

perhitungan. Kemudian kurva ini dideferensiasi pada titik-titik tertentu untuk

mendapatkan plot laju pengeringan vs kandungan uap lembap.

Page 71: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Efek Ukuran Partikel

Ukuran Sampel µm µm

Berat sampel kering

(kg)

Waktu (menit) 0 0

Berat bahan basah

(kg)

Kandungan uap

lembap, X

Dari hasil percobaan, plot kurva pengeringan yang menghubungkan kandungan uap

lembap dengan waktu untuk tiap run. Kurva yang telah diperoleh dideferensiasikan

untuk membuat kurva laju pengeringan vs kandungan uap lembap. Berilah komentar

terhadap hasil yang diperoleh.

Efek Kecepatan Udara

Kecepatan udara

(m/s)

V1 = V2 =

Berat sampel kering

(kg)

Waktu (menit) 0 0

Berat bahan basah

(kg)

Kandungan uap

lembap, X

Page 72: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Dari hasil percobaan, plot kurva pengeringan yang menghubungkan kandungan uap

lembap dengan waktu untuk tiap run. Kurva yang telah diperoleh dideferensiasikan

untuk membuat kurva laju pengeringan vs kandungan uap lembap. Berilah komentar

terhadap hasil yang diperoleh. Apakah kecepatan udara mempunyai pengaruh

langsung terhadap periode aju menurun?

Efek Suhu Udara

Kecepatan udara = m/s

Berat sampel kering = kg

Suhu bola kering (Tv)

oC

Suhu bola basah (Ti)

oC

Tv – Ti

Waktu (menit) 0 0

Berat bahan basah

(kg)

Kandungan uap

lembap, X

Dari hasil percobaan, plot kurva pengeringan yang menghubungkan kandungan uap

lembap dengan waktu untuk tiap run. Kurva yang telah diperoleh dideferensiasikan

untuk membuat kurva laju pengeringan vs kandungan uap lembap. Berilah komentar

terhadap hasil yang diperoleh.

Pada laju pengeringan konstan:

𝑅𝑐 ∝ ℎ𝑣(𝑇𝑣 − 𝑇𝑖)

Dimana, Rc = laju pengeringan selama periode laju pengeringan konstan, hv =

koefisien perpindahan panas total (terutama konvektif), Tv = suhu gas pengering dan

Ti = suhu antarmuka cair/gas = suhu bola basah udara pengering. Temperatur bola

Page 73: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

basah adalah suhu keadaan tunak dan tak kesetimbangan yang dicapai oleh sejumlah

kecil massa zat cair yang dicelupkan pada keadaan adabatik di dalam suatu arus gas

dengan sumbu yang jenuh air. Laju pengeringan sebanding dengan selisih suhu bola

kering dan bola basah dari udara.

V.5 LAMPIRAN

Hubungan suhu dan kecepatan pada penyetelan daya maksimum

Page 74: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

MODUL VI

KOLOM ABSORPSI GAS

(GAS ABSORPTION COLUMN)

VI.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengukur absorpsi CO2 ke dalam air yang mengalir menuruni kolom,

menggunakan peralatan analisis gas yang tersedia.

2. Menghitung laju absorpsi CO2 ke dalam air dari analisis larutan cair yang

mengalir menuruni kolom absorpsi.

3. Mengitung laju absorpsi CO2 ke dalam larutan NaOH dari analisis larutan

cair yang mengalir menuruni kolom absorpsi.

4. Menunjukkan bahwa jumlah CO2 yang dipindahkan dari alur udara sama

dengan jumlah yang diserap oleh alur larutan NaOH.

5. Menentukan koefisien perpindahan massa menyeluruh.

VI.2. TEORI

Banyak bahan proses kimia dan zat biologi merupakan campuran dari berbagai

komponen di dalam fasa gas, cair atau padat. Untuk memisahkan satu atau lebih

komponen dari campuran asal, maka bahan tersebut harus dikontakkan dengan fasa

lain. Akibat pengontakan ini, zat terlarut dapat berdifusi, dari satu fasa ke fasa

lainnya. Biasanya kedua fasa ini tidak saling melarut atau hanya saling melarut

sedikit saja. Pasangan dua fasa ini dapat berupa gas-cair, gas-padat, cair-cair, atau

cair-padat. Jika kedua fasa yang berkontak ini adalah pasangan gas-cair, maka unit

operasi ini disebut absorpsi.

Pada absorpsi, zat terlarut A atau beberapa zat terlarut diserap dari fasa gas ke dalam

fasa cair. Proses ini melibatkan difusi atau perpindahan massa secara molekul dan

turbulen zat terlarut A melalui B yang stagnant masuk ke dalam cairan C yang

stagnant. Sebagai contoh : absorpsi NH3 (A) dari udara (B) oleh air (C). Biasanya

larutan NH3 – air yangkeluar dari kolom absorpsi didistilasi untuk memulihkan NH3.

Peralatan Absorpsi

Page 75: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-1

Untuk mengontakkan gas/uap dan cairan yang digunakan berbagai jenis peralatan,

diantaranya

Page 76: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-2

1. Sieve tray tower. Pada sieve tray, gelembung uap mengalir ke atas melalui

lubang-lubang yang terdapat pada tray. Ukuran lubang sekitar 3 – 12 mm.

Luas lubang uap bervariasi sekitar 5 – 15% dari luas tray. Cairan

dipertahankan di atas permukaan tray dan dicegah oleh energi kinetik gas/uap

untuk mengalir ke bawah melalui lubang-lubang uap. Kedalaman cairan

diatas tray dipertahankan oleh suatu over flow wair (tanggul). Cairan

limpahan mengalir ke bawah melalui downspout.

2. Valve tray tower. Jenis ini merupakan modifikasi dari sieve tray. Tray ini

terdiri dari bukaan-bukaan yang diberi penutup yang dapat terangkat. Luas

bukaan bervariasi tergantung pada aliran uap.

3. Bubble cap tray tower. Saat ini sudah jarang digunakan karena harganya yang

mahal. Pada tray ini, uap atau gas mengalir ke atas melalui bukaan tray

menuju bubble cap. Kemudian uap mengalir melalui slots (celah-celah) yang

terdapat pada cap dan bergelembung menembus cairan menuju ke atas.

4. Packed tower. Menara ini terdiri dari suatu kolom silinder yang diisi dengan

packings (isian). Packing ini berfungsi untuk memperluas bidang

pengontakan cairan dan gas. Kebanyakan packings terbuat dari bahan yang

inert dan murah seperti plastik, porselen, grafit dan sebagainya.

Gambar 6.1. menunjukkan sieve tray dan bubble cap, sedangkan gambar 6.2.

menunjukkan beberapa jenis packing.

(a) (b)

Gambar 6.1. (a) Sieve tray dan (b) Bubble cap tower tray

Page 77: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-2

Page 78: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-3

Gambar 6.2. Jenis-jenis packing

Beberapa perbandingan antara menara isian dengan menara tray:

Menara isian sesuai untuk perbandingan cairan terhadap gas yang tinggi,

Penurunan tekanan di dalam menara isian > menara tray untuk laju gas yang

sama,

Kapasitas menara isian < menara tray,

Sistem utilitas lebih mudah dipasang dalam menara tray

Menara isian lebih sukar dibersihkan daripada menara tray

Page 79: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-3

Page 80: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-4

VI.2. TATA KERJA DAN HASIL

Deskripsi alat

Gambar 6.3. Kolom absorpsi gas

Page 81: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-4

Page 82: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-5

Keterangan:

1. tangki air (penampung)

2. kran/katup

3. manometer air raksasa

4. flowmeter

5. peralatan Hempl

6. katup pengendali aliran udara

7. kran pengambilan sampel gas

8. katup pengendali aliran air

9. flowmeter

10. katup pengendali aliran gas

11. kran pengambilan sampel gas

12. kompresor udara

13. pompa air

14. kran pembuangan

C2 katup pengendali airan

udara

C4 katup keluaran air

Spesifikasi kolom absorpsi gas yang digunakan:

Diameter kolom = 75 mm

Jenis packing = Raschig ring

Jumlah packing = 7 liter

Gambar 6.4. Susunan peralatan percobaan

Absorpsi CO2 ke dalam Air – Penggunaan Peralatan Analisis Gas

Page 83: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-5

Peralatan yang dibutuhkan:

1. Tabung CO2 yang dilengkapi dengan regulator tekanan, dihubungkan dengan

regulator R pada tempat masuk gas di peralatan percobaan.

2. Larutan NaOH 1 M sebanyak 300 ml. Corong dan pipa kecil untuk pengisian

NaOH ke peralatan pengisian analisis gas (Hempl).

Page 84: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-6

Prosedur Percobaan:

1. kedua bola pada peralatan Hempl diisi dengan larutan NaOH 0,1 M.

Sementara itu, level pada bola diatur hingga tepat pada tanda ‘0’ dengan

menggunakan katup buang Cv (lihat langkah A pada gambar 6.5). gunakan

suatu beaker untuk menampung larutan yang dibuang.

2. tangki air diisi dengan air kran sebanyak ¾ volum tangki.

3. katup pengendali aliran gas C2 dan C3 ditutup. Pompa air dihidupkan dan laju

air diatur sebesar 6 liter/menit pada flowmeter F1 dengan mengatur katup

pengendali F1.

4. kompresor dihidupkan dan katup pengendali C2 diatur untuk mendapatkan

aliran udara sekitar 30 liter/menit dalam flowmeter F2.

5. katup pengendali tekanan pada tabung CO2 dibuka dengan hati-hati dan katup

C3 diatur sehingga diperoleh harga pada flowmeter F3 kira-kira ½ dari aliran

udara F2. Katup pengendali C4 diatur untuk mempertahankan permukaan

cairan pada dasar kolom absorpsi.

6. sampel gas diambil secara simultan dari S1 dan S2 setelah 15 menit operasi

tunak. Kandungan CO2 dalam sampel dianalisis secara berturutan seperti

yang telah ditunjukkan dalam gambar 6.5.

7. saluran sampel dibilas dengan menyedot berulang-ulang dari saluran

menggunakan piston gas dan membuang isi silinder ke atmosfir. Volume

silinder sekitae 100 cc. Volume pipa yang berhubungan dengan peralatan

diestimasi. Kemudian diputuskan perlu berapa kali untuk mengisap dan

membuang (Langkah B dan C).

8. setelah bola absorpsi dan bukaan atmosfir ditutup, silinder diisi dengan

sampel dari saluran tertentu dengan menarik piston secara perlahan (Langkah

B). Volume yang harus dimasukkan ke dalam V1 kira-kira 20 ml untuk

percobaan ini. Kemudian ditunggu sekitar 2 menit agar suhu gas sama dengan

suhu silinder.

9. sambungan silinder dengan kolom dan bola absorpsi ditutup. Isi silinder

dibuang ke udara. Tutup setelah 10 detik (Langkah D).

10. silinder dengan bola absorpsi dihubungkan. Level cairan tidak boleh berubah.

Jika telah berubah, maka hubungkan ke atmosfir lagi.

Page 85: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-6

Page 86: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-7

11. level di dalam pipa ditunggu hingga penunjuk berada pada ‘0’ yang

menunjukkan bahwa tekanan di dalam silinder adalah tekanan atmosfir.

12. piston ditutup dengan hati-hati untuk mengosongkan silinder ke bola

absorpsi. Kemudian tarik piston lagi. (Langkah E dan F). Langkah E dan F

dilakukan berulang kali hingga tidak terjadi perubahan level. Kemudian baca

penunjuk tanda pipa = V2. Angka ini merupakan volum gas yang diambil.

Gambar 6.5. Peralatan Hempl untuk analisis gas

Page 87: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-7

Page 88: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-8

Perhitungan:

1. Kadar CO2 dalam sampel gas

Dari penggunaan peralatan Hempl, didapat fraksi volum CO2 = V2/V1.

Untuk gas ideal, fraksi volume = fraksi mol = Y. Periksa apakah sampel yang

diambil dari inlet ke kolom absorpsi sama dengan harga fraksi CO2 seperti

yang ditunjukkan oleh inlet flowmeter.

yaitu: (V2

V1)

i = Yi =

F3

F2+ F3

Bacaan pada inlet Perhitungan

F3

(CO2)

liter/

detik

F2

(udara)

liter

/detik

V1

ml

V2

ml F3

F2+ F3

(V2

V1)

i

= Yi

Dari flowmeter Dari alat

Hempl dan

Titik sampel F3

2. Perhitungan jumlah CO2 yang diserap dalam kolom dari analisis sample pada

inlet dan outlet.

Dari analisis peralatan Hempl, fraksi volum CO2 dalam alur gas pada inlet =

(V2

V1)

i = Yi dan pada oulet Yo = (

V2

V1)

o

Jika Fa adalah jumlah CO2 liter/detik yang diserap antara puncak dan dasar,

maka [ F2 + F3 ] Yi – [ F2 + (F3 – Fa) ] Yo = Fa (2)

CO2 masuk CO2 keluar CO2 yang diserap

maka: Fa = (Yi – Y o)(F2 – F 3)

1 – Yo =

(Yi – Y o)

1 – Yox (total gas masuk)

Kondisi inlet Outlet CO2

yang

diserap

Fa

l/detik

Aliran gas liter/detik Sampe

l gas

Yi =

Sampel

gas

Yo =

(V2

V1)

o

U

dara

F

CO

2

F3

Tot

al

F2

(1)

Page 89: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-8

2

+ F3

(V2

V1)

i

Catatan: liter/detik dapat dikonversi menjadi gmol/det sbb.:

Ga = Fa

22,42 x(

tekanan kolom rata-rata mmHg

760)x(

273

suhu kolom rata-rata C+273o )

Page 90: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-9

Absorpsi CO2 ke dalam Air – Analisis Larutan

Prosedur percobaan:

1. tangki air diisi dengan air sebanyak ¾ volume tangki (VT liter).

2. katup pengendali aliran gas C2, dan C3

ditutup. Pompa air dihidupkan dan laju alir

diatur sebesar 6 liter/menit pada flowmeter F1

dengan mengatur katup pengendali C1.

3. kompresor dihidupkan dan katup

pengendali C2 diatur untuk mendapatkan aliran

udara sekitar 10% pada skala penus flowsheet

F2.

4. katup pengendali tekanan pada tabung

CO2 dibuka dengan hati-hati dan katup C3

diatur sehingga diperoleh harga pada flowsheet

F3 kira-kira ½ dari aliran udara F2. Katup

pengendali C4 diatur untuk mempertahankan permukaan cairan pada dasar

kolom absorpsi.

5. sampel diambil dengan interval waktu 10 menit dari S4 dan S5 setelah 15

menit operasi tunak.

Analisis CO2 yang larut dalam air

Air yang digunakan untuk absorpsi harus di-deonisasi karena garam-garam yang

larut dapat mempengaruhi hasil analisis. Jika air kran yang digunakan, maka ion

logam yang terdapat dalam air < 1,0 mg/liter dan pH harus: 7,1 – 7,8.

Larutan kimia yang diperlukan:

1. indikator fenolftalen, grade A.R. dengan pelarut air yang bebas CO2.

2. larutan standar NaOH 0,02777 M, dibuat dengan melarutkan NaOH 1 M

sebanyak 27,7 ml ke dalam 1 liter air suling bebas CO2.

3. larutan NaHCO3 0,01 M, dibuat dengan melarutkan 0,1 gram natrium

bikarbonat anhidrat ke dalam 100 ml air suling bebas CO2.

Page 91: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-9

Page 92: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-10

Prosedur:

1. sampel cairan S5 diambil dari tangki air atau tempat aliran keluar S4 kira-

kira 150 ml.

2. sampel dituang ke dalam gelas ukur 100 ml hingga mencapai tanda

100 ml,

3. ditambahkan 5 – 10 tetes larutan indikator fenolftalen; jika larutan segera

berubah menjadi warna merah, berarti tidak ada CO2 bebas. Jika sampel

tetap tak berwarna titrasi dengan larutan staandar NaOH 0,0277 M. Aduk

dengan perlahan hingga larutan berubah menjadi warna merah jambu

selama sekitar 30 detik. Perubahan warna ini adalah titik akhir. Volume

larutan NaOH yang ditambahkan dicatat, VB.

Untuk hasil yang terbaik, gunakan suatu pembanding warna standar,

disiapkan dengan menambah sejumlah volume larutan fenolftalen yang

sama ke dalam 100 ml larutan NaHCO3 0,01 M di dalam suatu gelas ukur

yang sama.

Perhitungan

Jumlah CO2 bebas di dalam sampel air dihitung dari:

gmol/liter CO2 bebas = VBx 0,0277

ml sampel = Cd

Kelarutan CO2 dalam air merupakan fungsi dari suhu.

Bacaan yang harus diambil:

F1 = liter/detik

VT = volum air dalam sistem (liter)

Wakt

u

(meni

t)

Dari S5 (sama dengan

kondisi pada puncak kolom)

Dari titik keluaran cairan,

S4

VB

(ml)

Cd di dalam

tangki [Cdi]

gmol/liter

VB

(ml)

Cd di dalam

tangki [Cdi]

gmol/liter

10

20

30

40

50

Page 93: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-10

60

Page 94: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-11

Perhitungan:

1. CO2 yang diserap dalam waktu tertentu (misal 30 menit):

Laju rata-rata = [Cdi (t = 40)− Cdi (t = 10)]xVT

30x60 gmol/liter

2. CO2 yang diserap sepanjang kolom pada waktu tertentu:

CO2 terlarut dalam aliran masuk = F1.Cdi gmol/detik

CO2 terlarut dalam aliran keluar = F1.Cdo gmol/detik

Maka laju absorpsi = F1 [Cdi – Cdo] gmol/detik

Absorpsi CO2 ke dalam Larutan Encer NaOH – Analisis Larutan

Prosedur percobaan:

1. tangki air diisi sebanyak ¾ volum tangki dengan larutan NaOH 0,2 M.

2. katup pengendali aliran gas C2 dan C3 ditutup. Pompa cairan dihidupkan dan

laju alir NaOH diatur kira-kira 3 liter/min pada flowmeter F1 dengan

mengatur katup pengendali C1.

3. kompresor dihidupkan dan katup pengendali C2 diatur untuk mendapatkan

aliran udara sekitar 30 liter/min pada flowmeter F2.

4. katup pengendali tekanan pada tabung CO2 dibuka dengan hati-hati dan katup

C3 diatur sehingga diperoleh harga pada flowmeter F3 kira-kira 3 liter/min.

Katup pengendali C4 diatur untuk mempertahankan permukaan cairan pada

dasar kolom absorpsi.

5. sampel diambil dengan interval waktu 20 menit dari S4 dan S5 secara

simultan setelah 15 menit operasi tunak. Sampel diambil sebanyak 250 ml

pada waktu yang diketahui. Kedua sampel dianalisis berdasarkan prosedur

berikut.

Analisis CO2 yang larut dalam larutan NaOH

Absorpsi CO2 dari campuran CO2 dan udara ke dalam larutan NaOH dicirikan

oleh reaksi berikut :

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O

Dibawah kondisi yang dipilih untuk percobaan absorpsi, jumlah CO2 yang

berpindah dari alur udara dapat diestimasi dari jumlah NaOH dan Na2CO3 di

dalam

Page 95: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-12

dalam sampel larutan dengan anggapan tidak ada CO2 bebas yang tersisa di dalam

cairan.

Dalam menggunakan teknik titrasi, pertama-tamaasam digunakan untuk

menetralkan NaOH dan pada saat yang sama mengubah semua Na karbonat

menjadi bikarbonat. Titrasi seterusnya dengan asam akan menetralkan semua

bikarbonat. Dengan demikian konsentrasi total karbonat dapat diestimasi, yang

berarti jumlah CO2 yang diserap dapat ditentukan.

Larutan yang diperlukan:

1. indikator fenolftalen, grade A.R. dengan pelarut air yang bebas CO2.

2. Indikator metil jingga disediakan dengan cara yang sama.

3. Satu liter asam klorida 0,2 M yang telah dibakukan.

4. Satu liter larutan barium klorida 5% berat.

Prosedur:

1. 250 ml sampel diambil dari keluaran cairan kolom absorpsi atau tangki

penampung dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Ke dalam 2 erlenmeyer

lain diisi dengan sampel tersebut masing-masing 50 ml.

2. erlenmeyer 1: tambahkan satu tetes fenolftalen dan titrasi dengan larutan

standar HCl hingga warna merah jambu tepat hilang. Catat volum asam yang

digunakan, T1 yaitu yang dibutuhkan untuk menetralkan semua hidroksida

dan mengubah karbonat menjadi bikarbonat. Kemudian tambahkan satu tetes

metil jingga ke dalam erlenmeyer dan lanjutkan titrasi dengan HCl standar

hingga tercapai titik akhir. Total asam yang ditambahkanhingga tercapai titik

akhir kedua ini, T2 mewakili netralisasi semua bikarbonat adalah (T2 – T1).

3. erlenmeyer 2: tambahkan sekita 10% atau lebih dari harga (T2 – T1) larutan

barium klorida ke dalam erlenmeyer dan goyang. Larutan barium klorida

yang ditambahkan ini akan mengendapkan seluruh karbonat yang terdapat

dalam sampel sebagai barium karbonat. Kemudian tambahkan 2 tetes

fenolftalen dan titrasi dengan asam hingga titik akhir. Volum asam yang

ditambahkan, T3 mewakili jumlah yang dibutuhkan untuk menetralkan hanya

NaOH mula-mula saja

Page 96: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-13

(T2 – T3) mewakili selisih antara tital asam yang dibutuhkan untuk karbonat

dan hidroksida dan yang dibutuhkan untuk hidroksida saja.

Keseluruhan: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2

Perhitungan:

1. konsentrasi NaOH dalam sampel asal

Cc = T3

50 x 0,2 M (gmol / liter)

2. konsentrasi Na2CO3 dalam sampel asal:

CN = (T2- T3)

50 x 0,2 M x 0,5

3. jumlah CO2 yang disisihkan dari campuran udara:

selama interval waktu atau antara puncak dan dasar kolom, CN akan

bertambah karena CO2 diserap sebanyak ekimolar, sedangkan Cc berkurang

sebanyak 2x molar.

Bacaan:

Volum larutan dalam sistem: liter (VT)

Laju larutan (F1) : liter/detik

W

aktu

(

min)

Analisis sampel cair

Dari tangki penampung Dari keluaran cairan, S4

T

1

m

l

T

2

m

l

T

3

m

l

C

c

C

N

T

1

T

2

T

3

C

c

C

N

0

2

0

4

0

6

0

Page 97: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-13

Perhitungan:

Jumlah CO2 yang diserap sepanjang kolom seperti yang diukur dari sampel yang

diambil secara simultan dari tangki pengumpan ke puncak kolom dan pada

keluaran di dasar kolom diberikan oleh:

CO2 yang diserap = laju aliran cairan x [(CN)o – (CN)i]

(gmol/detik) (liter/detik) (gmol/liter)

= laju alir cairan x ½ [(Cc)i – (Cc)o]

dengan cara yang sama, selama periode waktu θ detik setelah sampel I diambil

dari S5;

Page 98: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-14

CO2 yang diseap = volum cairan total x [(Cc)t = θ– (Cc)t = 0]

Ket.: o = outlet; I = inlet

Absorpsi CO2 ke dalam Larutan Encer NaOH – Neraca Massa dalam Kolom

Pada keadaan tunak, perpindahan gas yang

diserap dari alur gas akan sama dengan yang

dipindahkan ke cairan.

Misalkan:

Li dan Lo = volum cairan yang masuk dan

meninggalkan kolom

Gi dan Go = total molal gas yang masuk dan

meninggalkan kolom.

Yi dan Yo = fraksi mol CO2 yang masuk dan

meninggalkan kolom

Gi – Go (gmol/detik) (1)

karena tidak ada udara yang larut dalam larutan

Berdasarkan percobaan sebelumnya jumlah CO2 yang dipindahkan dari alur cairan

sama dengan jumlah ion karbonat yang dihasilkan:

LoCNO – LiCNi (gmol/detik)

Tujuan percobaan ini adalah membuktikan bahwa pers. (1) = (2). Dalam percobaan

ini aliran cairan yang masuk dan meninggalkan kolom adalah sama (Li = Lo), aliran

gas adalah tidak sama karena terjadinya perpindahan CO2 dan juga karena penurunan

tekanan di sepanjang kolom.

Go dapat dihitung dari neraca molar alur udara

Go (1 – Yo) = Gi (1 – Yi)

Gi dapat dihitung dari kenyataan bahwa satu gram mol akan menempati volum

sebesar 22,43 liter pada 273 K dan 760 mmHg:

Gi = (F2+ F3)

22,42 x

760+ ∆P kolom

760 x

273

suhu kolom K

dan Yi dan Yo diestimasi dengan cara penyampelan seperti percobaan sebelumnya

(percobaan 1).

Page 99: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-14

Page 100: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-15

Prosedur:

Sama seperti percobaan 3 kecuali bahwa sampel gas pada inlet dan outlet harus

diambil seperti yang dijelaskan pada percobaan 1.

Karena komposisi cairan berubah secara perlahan akibat penyerapan CO2 secara

progresif, keadaan tunak hanya dapat didekati dengan mengambil sampel pada waktu

yang hampir bersamaan.

Oleh karena itu, setelah cairan dan gas disirkulasi dengan laju tertentu selama 5

menit, diambil:

1. sampel outlet gas, untuk mendapatkan Yo

2. sampel outlet cairan dari titik S4 segera setelah langkah 1.

3. Sampel cairan dari tangki penampung S5 pada waktu yang sama.

4. Sampel gas masuk, yang seharusnya konstan dan oleh karena itu dapat

diambil terakhir.

Bacaan yang harus diambil:

Kuantitas Unit Simbo

l

Keterangan

Laju alir udara Liter/m

in

Dari flowmeter

laju alir udara Liter/de

tik

F2 (dibagi 60)

Laju alir CO2 Liter/m

in

Dari flowmeter

Laju alir CO2 Liter/de

tik

F3

Laju alir NaOH Liter/m

in

Dari flowmeter

Laju alir NaOH Liter/de

tik

Li =

Lo

Konsentrasi keluar

CO2

Fraksi

volum

Yo Dari analisis

Hempl

Konsentrasi masuk

CO2

Fraksi

volum

Yi Dari analisis

Hempl (harus sama dg;

Page 101: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-15

F2/F3+F4)

Sampel cairan: outlet

Titrasi dengan HCl ml T1(o) Dari prosedur

percobaan

Titrasi dengan HCl ml T2(o) 3

Titrasi dengan HCl ml T3(o)

Sampel cairan: inlet =

tangki

Titrasi dengan HCl ml T1(i) Dari prosedur

percobaan

Titrasi dengan HCl ml T2(i) 3

Titrasi dengan HCl ml T3(i)

Tekanan barometrik mmHg P Diasumsikan sama

dengan tekanan outlet

Penurunan tekanan

kolom

mmH2

O

∆P Dari manometer

Tekanan dasar pada

kolom

mmHg P +

∆P/13,6

Suhu gas umpan oC θi

Suhu gas umpan K θi +

273

Page 102: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-16

Perhitungan:

Bacaan: Keterangan:

F2 = 0,40 liter/detik Bacaan flowmeter dibagi 60

F3 = 0,052 liter/detik

L = 0,051 liter/detik

Yo = 0,032 Dari bacaan peralatan Hempl

Yi = 0,111 (gunakan 0,111 untuk Yi)

dan Yi = F3

F2+F3 =

0,052

0,40 + 0,052 =

0,015

T1 = 33,2 ml Seperti di percobaan 3, HCl 0,20 M

yang

T2 = 50,9 ml Digunakan untuk titrasi 50 ml

sampel

T3 = 35,0 ml

T1 (i) = 48,4 ml Seperti di percobaan 3, HCl 0,20 M

yang

T2 (i) = 47,2 ml Digunakan untuk titrasi 50 ml

sampel

T3 (i) = 45,0 ml

P = 759 mmHg Barometer lab

∆P = 100 mm H2O = 100/13,6 = 7,35 ≈ 7 mmHg

θi = 19 oC = 292 K

Perhitungan:

1. Aliran gas

G1 (mol/detik campuran gas yang masuk kolom)

= 0,40 + 0,052

22,42 x

759 + 7

759 x

273

292 = 0,0190 gmol/detik

Page 103: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-16

Dan Go = G1 (1- Yi)

(1- Yo) = 0,0190x

1 – 0,111

1 – 0,032 = 0,0175 gmol/detik

Jumlah CO2 yang disisihkan = 0,015 gmol/detik

2. Aliran cairan

a. NaOH: konsentrasi CO2 yang berhubungan dengan konsumsi hidroksida

di dalam cairan:

Pada inlet = T3 (𝑖)

50x0,20 =

45

50x0,20 = 0,18 M = Cci

Pada outlet = T3 (𝑜)

50x0,20 =

30

50x0,20 = 0,12 M = Cci

NaOH yang digunakan ekivalen dengan CO2 yang diserap:

= L x ½ (Cci – Cco) = 0,051

2 (0,18 – 0,12) = 0,0015 gmol/detik

Page 104: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-18

b. Na2CO3

dari percobaan 3, konsentrasi Na2CO3:

CN = T2-T3x0,20x0,50

50

CN inlet = (47,2 – 45,0)x0,20x0,50

50 = 0,0044 M

dan CN outlet = (50,9 – 35,0)x0,20x0,50

50 = 0,0318 M

karbonat yang dihasilkan (oleh absorpsi CO2)

= L (CN out – CN in) = 0,051 (0,0318 – 0,0044) = 0,0014 gmol/detik

Absorpsi CO2 ke dalam Larutan Encer NaOH – Penentuan Kog

Persamaan untuk absorpsi menara isian:

H = ∫d (GY)

Kog.a.A(Y*- Y)

Yo

Yi

dimana

Y* = fraksi mol gas yang seimbang dengan cairan pada temoat sembarang di dalam

kolom dan

Y = fraksi mol curah

A = luas permukaan menara

H = tinggi isian

a = luas spesifik isian/unit volum isian

Untuk gas encer di dalam alur gas inert, persamaan di atas menjadlur gas inert,

persamaan di atas menjadlur gas inert, persamaan di atas menjadi

HaAKog

G = ∫

dY

Y*- Y

Yo

Yi

suku sebelah kana dari persamaan di atas sulit untuk diintegrasi dan Kog lebih

mudah dievaluasi (kurang akurat) dari definisi Kog :

N = Kog x aAH x log rata-rata

Laju absorpsi luas untuk perpindahan gaya penggerak

(gmol/detik) massa (m2) (tekanan dalam atm)

Page 105: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-18

Kog = N

aAH x

ln(Pi Po)⁄

Pi – Po

Page 106: PENUNTUN PRAKTIKUM ILMU TEKNIK KIMIA I...Koordinator Laboratorium ketika praktikum dilaksanakan. c. Laporan singkat harus dibuat oleh masing-masing praktikan sedangkan laporan lengkap

Modul VI: Kolom Absorpsi Gas

VI-18

Prosedur:

Percobaan ini disebut percobaan 4 kecuali bahwa analisi cairan dapat diabaikan

karena dengan analisis gas saja dapat ditentukan laju absorpsi (sama seperti

percobaan 1).

Hasil dan Perhitungan:

1. N dihitung sama dengan percobaan 1 dan 4

2. a adalah luas spesifik isian/volum menara yang mana untuk isian Raschig

ring 9 mm = 440 m2/m3

3. A.H adalah volum kolom = π/4 x (0,075)2 x 1,4 = 0,0062 m3

4. tekanan parsial (CO2):

tekanan parsial = fraksi mol x tekanan total

tekanan parsial = fraksi volum x tekanan total

menggunakan hasil percobaan 3

inlet : Pi = 0,111x 759,17

760 = 0,111 atm

outlet : Po = 0,032x 759

760 = 0,032 atm

log rata-rata gaya penggerak = Pi – Po

ln(Pi Po)⁄ =

0,111 – 0,032

ln(0,111 0,032)⁄ atm

5. koefisian perpindahan massa:

Kog = 0,0015 (gmol / detik)

0,062x440x0,064 = 0,0086 gmol / atm.m2detik