UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

43
UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA UNTUK PROSES ABSORPSI-DESORPSI CO 2 SECARA SIMULTAN MENGUNAKAN PELARUT DIETANOLAMINA (DEA) Disusun oleh: Toto Iswanto (2311100026) Muhammad Rifa’i (2311100187) Dosen Pembimbing: Dr. Yeni Rahmawati, S.T., M.T. Dr. Ir. Susianto, DEA LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA SENIN, 22 JUNI 2015

Transcript of UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Page 1: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA UNTUK PROSES ABSORPSI-DESORPSI CO2 SECARA SIMULTAN MENGUNAKAN

PELARUT DIETANOLAMINA (DEA)

Disusun oleh:

Toto Iswanto (2311100026)

Muhammad Rifa’i (2311100187)

Dosen Pembimbing:

Dr. Yeni Rahmawati, S.T., M.T.

Dr. Ir. Susianto, DEA

LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA

SENIN, 22 JUNI 2015

Page 2: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

PENDAHULUANPENELITIAN TERDAHULU

METODE PENELITIAN

HASIL PENELITIAN

KESIMPULAN

OUTLINE

2

Page 3: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

3

PENDAHULUAN

CO2

• PENGOTOR

• KOROSIFCO2 korosif jika di dalam gas alam terkandung uap air:

H2O + CO2H2CO3

• MENYEBABKAN PENURUNAN NILAI PANASCO2 tidak memiliki nilai panas sehingga menyebabkanterjadinya penurunan nilai panas (heating value) danberkurangnya tegangan listrik yang dihasikan oleh turbin gas(Tolage, 2009).

• MENYEBABKAN SUMBATAN PADA SALURAN PERPIPAANProses pencairan gas alam berjalan pada suhu sangat rendah,yaitu -161oC, sedangkan titik beku CO2 sekitar -78,4oC (Perry &Green, 2008).

CO2 dalam gas alamharus dihilangkan!

Page 4: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

PROSES PEMISAHAN CO2

ABSORPSI SECARA FISIK DAN KIMIA

CRYOGENIC

PERMEASI MEMBRAN

ADSORPSI

PENDAHULUAN

4

Page 5: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Teknologi Kontaktor Membran

Teknologi Konvensional (Packed Column)

PENDAHULUAN

Absorpsi Desorpsi5

Page 6: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Kontak langsung gas dan liquid dapat

menyebabkan channeling, flooding, foaming,

dan entrainment

Resiko kehilangan pelarut saat regenerasi besar

Membutuhkan energi yang besar

6

Memiliki luas kontak yang relatif kecil dengan

ukuran alat yang besar(Simioni dkk., 2011)

PENDAHULUAN

Teknologi Konvensional(Kolom Absorpsi-Desorpsi)

Rentan terhadap korosi

Page 7: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

7

Teknologi Penyerapan Kontaktor Membran

Mudah untuk di scale up, ukurannya 10 kali lebih kecil

dari pada packed tower

(Gabelman & Hwang, 1999)

Luas area kontak 4-30 kali lebih besar dibanding luas

area kontak kolom konvensional

(Simioni dkk., 2011)

PENDAHULUAN

Dapat melakukan absorpsi dan desorpsi secara

simultan dalam satu unit

(Kumazawa, 2000)

Laju alir salah satu komponen independen terhadap

laju alir komponen lain sehingga bebas dari masalah

flooding, foaming, dan entrainment

(Hedayat dkk., 2011 ; Simioni dkk., 2011)

Page 8: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Material/Proses Penelitian Hasil Referensi

PP(Polipropilena)/

simultan dalam satumodul

Memodelkan dan mengukur permeabilitasdan faktor pemisahan melalui membrancair untuk sistem CO2-N2 melalui berbagaitekanan parsial CO2.Mereka menggunakan pendekatanimmobilized liquid membrane denganpelarut dietanolamina (DEA). Dalam sistemini, DEA diamobilisasi dalam pori-porimembran PP mikro hidrofobik, dan gashelium digunakan sebagai sweep gas.

Hasilnya model initidak membutuhkanenergi eksternal.

Guha dkk. (1990)

PENELITIAN TERDAHULU

8

Page 9: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Material/Proses Penelitian Hasil Referensi

PTFE(Politetrafluoroetilena)/

simultan dalam satumodul

Proses absorpsi-desorpsi secara simultandalam satu unit kontaktor membran denganpelarut AMP (Amino Methyl Propanol) danMAE (Methyl Amino Ethanol).Percobaan dilakukan dalam satu tangki yangberisi pelarut dengan pengadukan untukhomogenitas pelarut.

Proses absorpsi-desorpsi secarasimultan dapat berlangsung stabilhingga 20 jam.

Kumazawa (2000) dan Shimada dkk. (2006)

PVDF (Polivinildenefluorid)/simultan beda modul

Mempelajari proses absorpsi dan desorpsimenggunakan modul membrane PVDF denganCO2 murni sebagai feed gas dan N2 sebagaisweep gas serta NMP (N-Methyl Pyrrolidone)sebagai pelarut.Percobaan dilakukan dalam 2 modul berbeda,yaitu modul untuk absorpsi dan untukdesorpsi. Pelarut yang digunakan di modulabsorpsi dikirim ke modul desorpsi untukdiregenerasi.

Fluks absorpsi lebih besar 10xdibanding fluks desorpsi. Untukmenaikkan fluks desorpsi, modulharus diperpanjang atau lajusweep gas diperkecil agar waktukontak gas-liquid dapat lebihlama.

Mansourizadeh dkk. (2011)

PENELITIAN TERDAHULU

9

Page 10: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

10

PENELITIAN TERDAHULU

Proses Membran Pelarut Gas UmpanQl

(ml/min)Desorpsi

Pemisahan

(%)

Fluks

(mol/m2.s)Pustaka

Hibrid PVDF

PZ: 2-10%CO2:

10-40%20

T: 80 –

110oC

absorpsi:

> 95

absorpsi:

2,5.10-4 –

2.10-3

Yeon dkk. (2004)TEA: 5-15%

PZ + TEA

HibridPVDF

MEA: 5%CO2: 11% 600-1.800

T: 80 –

105oC

absorpsi:

95- Yeon dkk. (2005)

(skala pilot) TEA: 5%

Simultan dalam

satu modulPTFE

MAE:

0,5-2 M

CO2:

5-20%batch

aliran N2

T: 30oC

P: 1 atm

-

laju absorpsi

10,9-12,9 >

laju desorpsi

Shimada dkk.

(2006)

Simultan dalam

satu modulPTFE

AMP:

0,5-2 M

CO2:

5-20%batch

aliran N2

T: 30oC

P: 1 atm

-

absorpsi-

desorpsi:

10-5 – 10-7

Kumazawa (2000)

Variabel dan Hasil Penelitian Proses Absorpsi-Desorpsi dengan Kontaktor Membran

Page 11: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

11

Proses Membran Pelarut Gas masukQl

(ml/min)Desorpsi

Pemisahan

(%)

Fluks

(mol/m2.s)Pustaka

Hibrid PPCORAL:

2 M

CO2:

0,05-10%

8-300T: 105oC -

absorpsi:

0,22 mol/m2.s

Feron dkk.

(2002)

Hibrid PPMEA & MDEA:

0,5-3 M-

0,025-0,1

m/s-

absorpsi:

90

absorpsi:

8,89.10-4 mol/m2.sYan dkk. (2007)

Simultan

beda modulPVDF Air CO2 murni 50-200

aliran N2

T:

26-60oC

desorpsi:

< 30

absorpsi: 8,5.10-4

desorpsi: 3,0.10-8

Mansourizadeh

dkk. (2011)

(lanjutan)

PENELITIAN TERDAHULU

Page 12: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

RUMUSAN MASALAH

1. Penelitian proses absorpsi-desorpsi CO2 secara simultan

menggunakan satu modul kontaktor membran menyilang ganda

belum banyak.

2. Kandungan gas CO2 pada gas alam ada yang mencapai 30-60%

volume (seperti gas alam Natuna), sedangkan penelitian pada

kontaktor membran sebelumnya menggunakan konsentrasi CO2

0,05-30%.

12

Page 13: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

TUJUAN

1. Mempelajari pengaruh parameter operasi seperti konsentrasi CO2,

laju alir gas CO2 (gas umpan), dan laju alir gas N2 (sweep gas)

terhadap laju perpindahan massa dan efisiensi pemisahan CO2 dalam

modul kontaktor membran menyilang ganda dengan konsentrasi gas

CO2 yang tinggi.

2. Melakukan uji kinerja kontaktor membran secara kontinyu selama 8

jam untuk mengetahui besar fluks absorpsi dan desorpsi CO2 serta

efisiensi pemisahannya.

13

Page 14: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

14

KONSEP KONTAKTOR MEMBRAN

POLYPROPILENE, SERAT BERONGGA

Gas umpan

Sweep Gas, N2

N2 kaya CO2

Sales Gas

Larutan DEA (diam)

Modul Kontaktor Membran Tampak Samping(Konsep)

Sales GasSweep Gas, N2

N2 kaya CO2

Gas umpan

Larutan DEA (diam)

Modul Kontaktor Membran Tampak Samping(Riil)

Page 15: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Sales Gas

Sweep Gas, N2

N2 kaya CO2

Modul Kontaktor Membran Tampak Atas(Konsep)

Gas umpan Sales Gas

Sweep Gas, N2

N2 kaya CO2

Modul Kontaktor Membran Tampak Atas(Riil)

KONSEP KONTAKTOR MEMBRAN

15

Gas umpan

Page 16: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

BATASAN MASALAH

1. Membran kontaktor di dalam modul membran yang disusun

menyilang ganda terbuat dari fiber polipropilena (PP).

2. Pelarut yang digunakan untuk proses absorpsi CO2 adalah

dietanolamina (DEA) yang dioperasikan secara diam/batch, sedangkan

untuk proses desorpsi CO2 menggunakan N2 sebagai sweep gas.

3. Gas umpan terdiri dari gas CO2 dan gas N2 yang komposisinya

disesuaikan variabel penelitian.

16

Page 17: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

MANFAAT

Hasil penelitian ini diharapkan mampu untuk mengetahui pengaruh

parameter operasi terhadap laju perpindahan massa dan efisiensi

pemisahan CO2 dalam modul kontaktor membran secara simultan

sehingga dapat dijadikan referensi atau rujukan dalam pengaplikasian

kontaktor membran simultan menyilang ganda di industri yang

berkaitan dengan gas alam.

17

Page 18: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Bahan yang Digunakan:1. Gas umpan dengan konsentrasi CO2 40% dan

99,5% volume, balance N2.2. Gas N2 dengan konsentrasi 99,95% volume

balance O2.3. Fiber membran polipropilena (PP).4. Pelarut dietanolamina (DEA) 30% berat.

METODOLOGI PENELITIANVariabelVariabel tetap:1. Konsentrasi pelarut DEA (30% berat).

Variabel berubah:1. Konsentrasi CO2 dalam gas umpan: 40% dan

99,5% volume.2. Laju alir gas umpan : 400 – 800 ml/min.3. Laju alir gas N2 (sweep gas): 400, 600, dan 800

ml/min.

Variabel respon:1. Laju perpindahan massa (fluks) absorpsi CO2.2. Laju perpindahan massa (fluks) desorpsi CO2.3. Efisiensi absorpsi CO2.4. Efisiensi desorpsi CO2.5. CO2 loading pelarut.

Parameter Nilai

Diameter dalam (di) (mm)

Diameter luar (do) (mm)

Diameter pori (dp) (μm)

Panjang fiber (mm)

Jumlah fiber

Jumlah lapisan

Luas kontak gas-cairan (m2)

Porositas

0,35

0,5

0,2

83

2.500

25

21,195

0,65

Data Karakteristik Membran Polipropilena

18

Page 19: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Memasukkan pelarut DEA 30% berat ke dalam modul hingga

membran tercelup sempuna

Mulai

Modul membran, gas CO2, gas N2, pelarut DEA

Mengalirkan gas umpan sesuai variabel

Mengalirkan gas N2 sebagai sweep gas sesuai variabel

Membiarkan proses absorpsi-desorpsi berlangsung selama 30 menit

Mengulangi prosedur di atas dengan variabel lainnya

Menghitung CO2 loading pelarut DEA, laju absorpsi dan desorpsi

CO2, serta efisiensi absorpsi dan desorpsi CO2

Membuat larutan DEA 30% berat

Melakukan analisa pada gas keluar dengan Gas Chromatography

(GC)

Mengambil sampel gas yang keluar modul membran

Variabel Optimal

Selesai

Selesai

Menjalankan proses absorpsi-desorpsi secara kontinyu selama 8 jam

dengan variabel optimal yang diperoleh dari percobaan uji pengaruh

parameter operasi

Membuat plot laju absorpsi dan desorpsi CO2 serta efisiensi absorpsi

dan desorpsi CO2 per satu jam uji kinerja

Menganalisa morfologi permukaan membran dengan SEM

Menganalisa morfologi permukaan membran dengan SEM

Mulai

Variabel Optimal

19

Page 20: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

20

RANGKAIAN ALAT PENELITIAN

Page 21: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

ANALISA HASIL

SxTx

xCxQCxQJg

outoutininabsorpsiCO

0224,0

15,273)(2

SxTx

xKxVJ

g

outoutCO

0224,0

15,273'

2

%100' xCxQCxQ

KxV

outoutinin

outout

%100xCxQ

CxQCxQ

inin

outoutinin

21

001,0)(

2 xn

KxVCxQCxQloadingCO

DEA

outoutoutoutinin

di mana di mana JCO2 adalah fluks absorpsi (mol/m2.s), J’CO2 adalah fluks desorpsi (mol/m2.s), adalah efisiensi absorpsi

(%), ’ adalah efisiensi desorpsi (%), Qin dan Qout adalah laju alir gas umpan dan laju alir sales gas (m3/jam), Vout adalah laju

alir gas N2 (sweep gas) keluar (m3/jam), Cin dan Cout adalah konsentrasi CO2 dalam gas umpan dan sales gas (%), Kout

adalah konsentrasi CO2 dalam sweep gas keluar (%), Tg adalah temperatur gas (K), S adalah luas kontak gas-cair pada

permukaan membran (m2), dan nDEA adalah jumlah mol pelarut DEA 30% berat.

Fluks Absorpsi

Fluks Desorpsi

Efisiensi Absorpsi

Efisiensi Desorpsi

CO2 Loading

Page 22: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

HASIL PENELITIAN

22

Page 23: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

23

Konsentrasi Gas CO2 40% Konsentrasi Gas CO2 99,9%

1.8

2.2

2.6

3.0

3.4

3.8

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksA

bso

rpsi

x 1

04

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

R2 = 0,9968

9

11

13

15

17

19

21

23

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksA

bso

rpsi

x 1

04

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

R2 = 0,9968

Page 24: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) Hasil Percobaan Eksperimental

24

Konsentrasi Gas CO2 40%

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksA

bso

rpsi

x 1

04

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Page 25: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

25

• Konsentrasi CO2 semakin besar, fluksabsorpsi semakin besar.

• Laju alir gas umpan semakin besar, fluksabsorpsi semakin besar.

• Laju alir sweep gas tidak berpengaruhterhadap besar fluks absorpsi.

Response Surface Fluks Absorpsi

MXG (Mixed Gas) = Gas Umpan

SGI (Sweep Gas In)

Page 26: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

26

Konsentrasi Gas CO2 40% Konsentrasi Gas CO2 99,9%

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

0

2

4

6

8

10

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksD

eso

rpsi

x 1

06

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

R2 = 0,6818

0

10

20

30

40

50

60

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksD

eso

rpsi

x 1

06

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

R2 = 0,6818

Page 27: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Fluks Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) Hasil Percobaan Eksperimental

27

Konsentrasi Gas CO2 40%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Flu

ksD

eso

rpsi

x 1

04

(mo

l/m

2.s

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Page 28: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

28

• Semakin besar konsentrasi gas CO2,semakin besar fluks desorpsi.

• Semakin besar laju alir gas umpan,semakin kecil fluks desorpsi.

• Semakin besar laju alir sweep gas,semakin besar fluks desorpsi.

Response Surface Fluks Desorpsi

MXG (Mixed Gas) = Gas Umpan

SGI (Sweep Gas In)

Page 29: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

29

Konsentrasi Gas CO2 40%

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

20

25

30

35

40

45

50

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

siA

bso

rpsi

(%)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

R2 = 0,9969

76

78

80

82

84

86

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

si A

bso

rpsi

(%

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Konsentrasi Gas CO2 99,9%

R2 = 0,9969

Page 30: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Absorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) Hasil Percobaan Eksperimental

30

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

si A

bso

rpsi

(%

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Konsentrasi Gas CO2 40%

Page 31: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

31

• Semakin besar konsentrasi gas CO2,semakin besar efisiensi absorpsi.

• Semakin besar laju alir gas umpan,semakin rendah efisiensi absorpsi.

• Semakin besar laju alir sweep gas,efisiensi absorpsi cenderungsemakin kecil.

Response Surface Efisiensi Absorpsi

MXG (Mixed Gas) = Gas Umpan

SGI (Sweep Gas In)

Page 32: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

32

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

si D

eso

rpsi

(%

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

0

1

2

3

4

5

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

si D

eso

rpsi

(%

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

Konsentrasi Gas CO2 99,9%Konsentrasi Gas CO2 40%

R2 = 0,7213 R2 = 0,7213

Page 33: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap Efisiensi Desorpsi CO2 pada

Berbagai Laju Alir Sweep Gas In (SGI) Hasil Percobaan Eksperimental

33

Konsentrasi Gas CO2 40%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Efis

ien

si D

eso

rpsi

(%

)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Page 34: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

34

• Konsentrasi gas CO2 cenderung tidakberpengaruh terhadap efisiensi desorpsi.

• Semakin besar laju alir gas CO2 (gasumpan), efisiensi desorpsi turun kemudiannaik.

• Semakin besar laju alir sweep gas, efisiensidesorpsi naik kemudian turun.

Response Surface Efisiensi Desorpsi

MXG (Mixed Gas) = Gas Umpan

SGI (Sweep Gas In)

Page 35: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap CO2 Loading pada Berbagai

Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

35

R2 = 0,9956

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap CO2 Loading pada Berbagai

Laju Alir Sweep Gas In (SGI) dengan Pendekatan Statistik

0.02

0.022

0.024

0.026

0.028

0.03

0.032

0.034

0.036

0.038

0.04

400 500 600 700 800 900 1000 1100

CO

2Lo

ad

ing

(m

olC

O2/m

olD

EA)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0.22

0.24

400 500 600 700 800 900 1000 1100

CO

2Lo

ad

ing

(m

olC

O2/m

olD

EA)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Konsentrasi Gas CO2 99,9%Konsentrasi Gas CO2 40%

R2 = 0,9974 R2 = 0,9974

Page 36: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

36

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

400 500 600 700 800 900 1000 1100

CO

2Lo

ad

ing

(m

olC

O2/m

olD

EA)

Laju Alir Gas Umpan (ml/min)

SGI 400 ml/min

SGI 600 ml/min

SGI 800 ml/min

Pengaruh Laju Alir Gas Umpan terhadap CO2 Loading pada Berbagai

Laju Alir Sweep Gas In (SGI) Hasil Percobaan Eksperimental

Konsentrasi Gas CO2 40%

Page 37: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

• Semakin besar konsentrasi gas CO2,semakin besar CO2 loading.

• Semakin besar laju alir gas umpan,semakin besar CO2 loading.

• Laju alir sweep gas tidakberpengaruh terhadap besar CO2

loading.

37

Response Surface CO2 Loading

MXG (Mixed Gas) = Gas Umpan

SGI (Sweep Gas In)

Page 38: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Flu

ksD

eso

rpsi

x 1

06

(mo

l/m

2.s

)

Jam ke-

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1 2 3

Flu

ksA

bso

rpsi

x 1

04

(mo

l/m

2.s

)

Jam ke-

Fluks Absorpsi Setiap Jam untuk Laju Alir Gas Umpan 800 ml/min dan

Laju Alir Sweep Gas In 400 ml/min pada Konsentrasi Gas CO2 40%

Fluks Desorpsi Setiap Jam untuk Laju Alir Gas Umpan 800 ml/min dan

Laju Alir Sweep Gas In 400 ml/min pada Konsentrasi Gas CO2 40%

38

Page 39: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

30

32

34

36

38

40

42

44

1 2 3 4 5 6 7 8

Ko

nse

ntr

asi S

ales

Gas

(%

Vo

lum

e)

Jam ke-

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5

Efis

ien

si (

%)

Jam ke-

Efisiensi Absorpsi

Efisiensi Desorpsi

Efisiensi Absorpsi dan Desorpsi Setiap Jam untuk Laju Alir Gas Umpan 800 ml/min

dan Laju Alir Sweep Gas In 400 ml/min pada Konsentrasi Gas CO2 40%

Konsentrasi CO2 dalam Sales Gas Setiap Jam untuk Laju Alir Gas Umpan 800 ml/min

dan Laju Alir Sweep Gas In 400 ml/min pada Konsentrasi Gas CO2 Masuk 40%

39

Page 40: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

Pembasahan pada Permukaan Membran

(a)

Hasil SEM Permukaan Membran PP (a) sebelum perendaman; (b) setelah perendaman

40

(b)

Page 41: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

KESIMPULAN

1. Fluks absorpsi tertinggi mencapai 2,306x10-3 mol/m2.s.

• fluks absorpsi semakin besar jika konsentrasi gas CO2 semakin besar dan laju alirgas CO2 (gas umpan) semakin besar,

• laju alir sweep gas cenderung tidak berpengaruh terhadap besar fluks absorpsi.

2. Fluks desorpsi tertinggi mencapai 4,536x10-5 mol/m2.s. Fluks desorpsi semakinbesar jika konsentrasi gas CO2 semakin besar, laju alir gas CO2 (gas umpan) semakinkecil, dan laju alir sweep gas semakin besar.

3. Efisiensi absorpsi tertinggi mencapai 83,747%. Efisiensi absorpsi semakin besar jikakonsentrasi gas CO2 semakin besar, laju alir gas CO2 (gas umpan) semakin kecil, danlaju alir sweep gas semakin kecil.

41

Page 42: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

4. Efisiensi desorpsi tertinggi 4,873%. Pengaruh parameter operasi terhadap efisiensi desorpsi:

• konsentrasi gas CO2 cenderung tidak berpengaruh terhadap besar efisiensi desorpsi,

• semakin besar laju alir gas CO2 (gas umpan), efisiensi desorpsi turun kemudian naik,

• semakin besar laju alir sweep gas, efisiensi desorpsi naik kemudian turun.

5. Uji kinerja:

• Selama tiga jam pertama, fluks absorpsi semakin turun hingga 2,63x10-5 mol/m2.s. Lebih dari tigajam, fungsi absorpsi dari membran sudah tidak bekerja dengan baik.

• Fluks desorpsi semakin naik setiap jam uji kinerja hingga mencapai 6,202x10-5.

• Selama tiga jam pertama, efisiensi absorpsi semakin turun hingga 5,181%, sedangkan efisiensidesorpsi semakin naik hingga mencapai 92,437%. Lebih dari tiga jam, baik efisiensi absorpsimaupun efisiensi desorpsi sudah tidak berjalan dengan baik.

• Secara keseluruhan, kontaktor membran mampu menjalankan fungsi absorpsi dan desorpsi selamatiga jam uji kinerja.

KESIMPULAN

42

Page 43: UJI KINERJA KONTAKTOR MEMBRAN MENYILANG GANDA …

TERIMA KASIH

43