SATUAN OPERASI - 2

ABSORPSI I

Disusun Oleh:

Kelas : 4 KB

Kelompok : II

Ari Revitasari (0609 3040 0337)

Eka Nurfitriani (0609 3040 0341)

Kartika Meilinda Krisna (0609 3040 0346)

M. Agus Budi Kusuma (0609 3040 0348)

Nyimas Nur Komala Dewi (0609 3040 0351)

Sampuspita Sari (0609 3040 0356)

Yolanda Desriani (0609 3040 0359)

Dosen Pembimbing : Ir. Nyayu Zubaidah, M.Si

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

2012

ABSORPSI I

I. Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat menentukan perbedaan tekanan udara sepanjang kolom kering

sebagai fungsi dan laju alir udara dengan laju alir yang berbeda-beda.

Mahasiswa dapat menguji perbadaan tekanan udara sepanjang kolom sebagai fungsi

laju alir udara untuk beberapa laju alir yang berbeda sepanjang kolom.

II. Alat dan bahan yang digunakan

Satu unit peralatan absorpsi

Udara tekan

Air

III. Gambar Alat ( terlampir )

IV. Dasar Teori

Absorpsi gas atau penyerapan gas merupakan proses perpindahan massa. Pada

absorpsi gas, uap yang diserap dari campurannya dengan gas tidak aktif atau lembab (inert

gas) dengan bantuan zat cair dimana gas terlarut (solute gas) dapat larut banyak atau

sedikit.

Alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa operasi lain adalah

menara isian. Piranti ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk silinder atau menara yang

dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah. Pemasukan zat

cair dan distribusinya pada bagian atas. Sedang pengeluaran gas dan cair masing-masing di

atas dan di bawah. Serta suatu zat padat diatas penyangga. Bentukan ini disubut isian

menara atau tower packing.

Jenis-jenis menara isian yang diciptakan orang banyak sekali macamnya. Tetapi ada

beberapa jenis yang lazim digunakan. Macam-macam menara isian terbagi menjadi 2 yaitu

yang diisikan dengan mencurahkan secara acak ke dalam menara dan disusun kedalam

menara dengan tangan.

Persyaratan pokok menara isian :

Harus tidak bereaksi dengan fluida didalam menara.

Tidak terlalu berat.

Harus mengandung cukup banyak laluan arus

Harus memungkinkan terjadinya kontak antara gas dan zat cair

Tidak teralu mahal.

Absorpsi

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara

pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan.

Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada

absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia).

Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga

dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Kegunaan utama dari absorpsi adalah pembersihan gas (misalnya gas buang) dan

pemisahan campuran gas (bertujuan untuk memperoleh kembali komponen tertentu).

Absorpsi juga berperan penting dalam kaitannya dengan proses-proses kimia, misalnya

pada pembuatan asam sulfat dan asam nitrat.

Absorben

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorpsi pada

permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia. Absorben sering juga disebut

sebagai cairan pencuci.

Persyaratan absorben :

Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang besar.

Memiliki tekanan uap yang rendah

Tidak korosif.

Mempunyai viskositas yang rendah

Stabil secara termis.

Murah

Absorber

Absorber atau alat tempat terjadinya absorbsi adalah tempat campuran gas dan

absorben yang dikontakkan satu sama lain secara intensif, yang biasanya berlawanan.

Absorben didistribusikan sebaik mungkin yaitu permukaannya dibuat luas dengan bantuan

perlengkapan yang khusus misalnya benda pengisi, penyemprot, benda rotasi atau pelat .

Fungsi absorpsi dalam Industri

Meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya.

Contoh :

Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan

melalui proses

Kolom Absorpsi

Adalah suatu kolom atau tabung tempat terjadinya proses pengabsorbsi dari zat yang

dilewatkan di kolom/tabung tersebut. Proses ini dilakukan dengan melewatkan zat yang

terkontaminasi oleh komponen lain dan zat tersebut dilewatkan ke kolom ini dimana

terdapat fase cair dari komponen tersebut.

Gambar Kolom Absorber

Struktur dalam absorber :

Bagian atas : Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.

Bagian tengah : Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh

sehingga mudah untuk diabsorbsi

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

Prinsip Kerja Kolom Absorpsi

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

berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan

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

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

Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan kebawah menara

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

mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke

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

terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber

pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.

Gambar Prinsip Kerja Kolom Absorpsi

Proses pengolahan kembali pelarut dalam kolom absorber

Konfigurasi reaktor akan berbeda dan disesuaikan dengan sifat alami dari pelarut yang

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

aspek kimia/fisika seperti korosivitas, viskositas, toxisitas, saat volalitas pelarut sangat

rendah ,contohnya pelarut tidak muncul pada aliran gas, proses untuk meregenerasinya

cukup sederhana yakni dengan memanaskannya .

Berikut beberapa contoh gambar dari proses diatas :

1. Contoh pertama

Cairan absorber yang akan didaur ulang masuk kedalam kolom pengolahan dari

bagian atasnya dan akan dicampur /dikontakan dengan stripping vapor.Gas ini bisa uap

atau gas mulia dengan kondisi termodinamika yang telah disesuaikan.dengan pelarut

yang terpolusi. Absorber yang bersih lalu digunakan kembali di absorpsi kolom.

2. Contoh kedua

Absorber yang akan didaur ulang masuk ke kolom pemanasan stripping

column.The stripping vapor dibuat dari cairan pelarut itu sendiri.Bagian yang telah

didaur ulang lalu digunakan lagi untuk menjadi absorber.

3. Contoh ketiga

Sebuah kolom destilasi juga dapat digunakan untuk mendaur ulang. Absorber yang

terpolusi dilewatkan kedalam destilasi kolom. Dibawahnya, pelarut dikumpulkan dan

dikirim kembali ke absorber.

Aplikasi kolom Absorber

Bidang utama penggunaan absorpsi adalah pembersihan gas dan pemisahan campuran

gas, teknologi Refrigerasi, teknologi proses pembuatan formalin dan Proses pembuatan

asam nitrat.

1) Teknologi Refrigerasi

Refrigerasi absorpsi merupakan siklus yang digerakkan oleh energi termal. Berbeda

dengan sistem refrigerasi konvensional, energi mekanik yang diperlukan oleh

refrigerasi absorpsi sangat kecil. Diagram refrigerasi absorpsi efek tunggal dapat dilihat

pada Gambar berikut ini:

Diagram siklus refrigerasi absorpsi efek tunggal

2) Teknologi Proses Pembuatan Formalin

Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor

yang berupa gas yang mempunyai suhu 182 0C didinginkan pada kondensor hingga

suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat I

mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 40%. Bagian

terbesar dari metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian

dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas

terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

3) Proses pembuatan asam nitrat

Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi.

Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO2 dan reaksi absorpsi

NO2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan

dua fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas

proses, dan asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang.

Kolom absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 %

berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm.

Peralatan Absorpsi Gas

1. Menara sembur

Menara sembur terdiri dari sebuah menara, dimana dari puncak menara cairan

disemburkan dengan menggunakan nosel semburan. Tetes tetes cairan akan bergerak ke

bawah karena gravitasi, dan akan berkontak dengan arus gas yang naik ke atas. Nosel

semburan dirancang untuk membagi cairan kecil kecil. Makin kecil ukuran tetes cairan,

makin besar kecepatan transfer massa. Tetapi apabila ukuran tetes cairan terlalu kecil,

tetes cairan dapat terikut arus gas keluar. Menara sembur biasanya digunakan umtuk

transfer massa gas yang sangat mudah larut.

2. Menara gelembung

Menara gelembung terdiri dari sebuah menara, dimana di dalam menara tersebut gas

didispersikan dalam fase cair dalam bentuk gelembung. Transfer massa terjadi pada

waktu gelembung terbentuk dan pada waktu gelembung naik ke atas melalui cairan

(gambar 2). Menara gelembung digunakan untuk transfer massa gas yang relatif sukar

larut. Gelembung dapat dibuat misalnya dengan pertolongan distributor pipa, yang

ditempatkan mendatar pada dasar menara.

3. Menara paking

Menara paking adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi, gambar 3. Zat cair

masuk lalu didistribusikan di atas isian itu dengan distributor, sehingga pada operasi

yang ideal membasahi permukaan isian secara seragam. Gas yang mengansung zat

terlarut masuk ke ruang pendistribusi yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas

melalui celah antar isian, berlawanan arah dengan aliran zat cair.

Jenis-jenis isian menara (packing)

Isian menara terbagi atas dua jenis yaitu yang diisikan dengan mencurahkan secara

acak ke dalam menara dan yang disusunkan ke dalam menara dengan tangan.

Persyaratan pokok yang diperlukan untuk packing yaitu :

Tidak bereaksi kimia dengan fluida di dalam menara

Tidak terlalu berat

Memungkinkan terjadinya kontak yang baik antara zat cair dan gas.

Mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair

yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.

Salah satu tipe distributor Liquid

4. Menara Pelat

Menara pelat adalah menara yang secara luas telah digunakan dalam industri.

Menara ini mempunyai sejumlah pelat dan fasilitas yang ada pada setiap pelat, maka

akan diperoleh kontak yang sebaik-baiknya antara fase cair dengan fase gas. Fasilitas

ini dapat berupa topi gelembung (bubble caps) atau lubang ayak (sieve). Pada pelat topi

gelembung dan lubang ayak, gelembung gelembung gas akan terbentuk. Transfer

massa antar fase akan

terjadi pada waktu gelembung gas terbentuk dan pada waktu gelembung gas naik ke

atas pada setiap pelat. Cairan akan mengalir dari atas ke bawah melintasi pelat di dalam

kolom.

V. Prosedur Kerja

A. Perbedaan Tekanan Udara Sepanjang Kolom Kering.

Mengeringkan kolom yang akan digunakan dengan menggunakan laju alir udara

maksimum.

Menghubungkan bagian atas dan bawah kolom dengan manometer air dengan

menggunakan katup S1 dan S2.

Membaca perbedaan tekanan sepanjang kolom untuk beberapa range laju alir

udara.

B. Perbedaan Tekanan Udara Sepanjang Kolom Dengan Laju Alir Air.

Mengisi tangki dengan air hingga penuh.

Menghidupkan pompa atau mengatur C1 sehingga didapat laju alir 1 L/min

sepanjang kolom.

Mengalirkan udara dari bawah kolom basah sebagai fungsi dan laju alir udara.

Mencatat beda tekanan udara sepanjang kolom sebagai fungsi dan laju alir udara.

Mencatat perbedaan tekanan sepanjang kolom sebagai fungsi dan laju alir udara

untuk beberapa laju alir berbeda sehingga 1 L/min. memperhatikan perubahan

kolom pada setiap pergantian laju alir.

VI. Data Pengamatan

A. Perbedaan Tekanan Udara Sepanjang Kolom Kering.

Laju alir udara (liter/menit) 40 60 80 100 120 140 160

Beda ketinggian pada amnometer (cm) 0 0,1 0,1 0,2 1 3 3,2

Beda tekanan (Pa) 0 9,8 9,8 19,6 98 294 313,6

B. Perbedaan Tekanan Udara Sepanjang Kolom Dengan Laju Alir Air.

Flow udara

(L/min)

Flow air (L/min)

20 40 60 80 100 120 140 160

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0

0,1

0,1

0,1

0

2,4

0

0,1

0,1

0,2

0,1

1,7

0

0,1

0,1

2,3

0,2

8

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

2,3

0,1

0,1

0,1

1

30

14

0,1

0,8

3

17

43

46

1

1,7

7

35

44

38

0,7

5

12

42

41

48

VII. Perhitungan

A. Perbedaan tekanan sepanjang kolom kering (P = . g . h)

Untuk laju alir udara 40 l/min ; h = 0 cm = 0 m

P = . g . h

= 1000 kg/m3 . 9,8 m/s

2 . 0 m

= 0 kg/ms2

= 0 Pa

Untuk laju alir udara 60 l/min ; h=0,1 cm = 0,001 m

P = . g . h

= 1000 kg/m3 . 9,8 m/s

2 . 0,001 m

= 9,8 kg/ms2

= 9,8 Pa

Laju alir udara

(liter/menit)

Beda Tekanan

(Pa)

80 9,8

100 19,6

120 9,8

140 294

160 313,6

B. Perbedaan Tekanan Udara Sepanjang Kolom Dengan Laju Alir Air

Untuk flow air 1,0 ; flow udara 20; h= 0 cm = 0 m

P = . g . h

= 1000 kg/m3 . 9,8 m/s

2 . 0 m

= 0 kg/ms2

= 0 Pa

Untuk flow air 2,0 ; flow udara 20 ; h = 0,1 cm = 0,001 m

P = . g . h

= 1000 kg/m3 . 9,8 m/s

2 . 0,001 m

= 9,8 kg/ms2

= 9,8 Pa

VIII. Analisa Percobaan

Dari praktikum Absorpsi 1 yang telah dilakukan dapat dianalisa bahwa pada

praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan perbedaan tekanan udara sepanjang kolom

kering dan kolom dengan laju alir sebagai fungsi dan laju alir yang berbeda-beda

menggunakan bahan berupa air dan udara tekan.

Pada praktikum ini dilakukan dua kali percobaan dengan parameter berbeda.

Percobaan pertama yang hanya ditinjau dari laju alir udara saja. Kemudian ditentukan

perbedaan ketinggian pada manometer yang terbaca dan dapat dilihat perbedaan tekanan

yang terjadi. Pada percobaan kedua ditinjau dari dua parameter yaitu laju alir air dan laju

alir udara. Kemudian diluhat perbedaan tekanan yang terjadi. Kedua percobaan ini

menggunakan alat yang sama yaitu menara isisan yang berupa potongan bulatan seperti

pipa plastik.

Dari percobaan dapat dilihat ternyata meningkatkan laju alir air akan mengakibatkan

penurunan tekanan. Ini dapat dianalisa bahwa pada kolom yang dilewati fluida (dalam hal

ini udara) sehingga tidak terdapat cukup ruang untuk dilewati oleh udara yang

menyebabkan penurunan tekanan. Hali ini dimungkinkan akibat pembesaran manometer

yang kurang akurat untuk pembacaan yang sangat kecil.

IX. Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :

Penurunan tekanan pada kolom basah lebih besar dibandingkan dengan penurunan

tekanan kering.

Semakin besar laju alir maka semakin besar pula penurunan tekanannya.

Menara isian akan bekerja sesuai dengan sample yang dipakai.

Semakin tinggi laju flow air pada kolom , maka semakin tinggi beda tekanan udara

pada kolom dan menyebabkan terjadinya fluiding.

X. Daftar Pustaka

Effendi, Sahrul.2012.Petunjuk Praktikum Satuan operasi 2.Palembang: POLSRI

Gambar Alat

Peralatan absorbsi

laju alir udara

(L/menit)

beda tekanan

(Pa)

40 0

60 9,8

80 9,8

100 19,6

120 98

140 294

160 313,6

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200

be

da

teka

nan

laju alir udara

grafik laju alir udara vs beda tekanan

Series1

Laju Alir

Air

(L/menit)

Beda Tekanan (Pa)

20 40 60 80 100 120 140 160

1 0 0 0 9,8 9,8 9,8 98 68,6

2 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 78,4 166,6 490

3 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 294 686 1176

4 9,8 19,6 225,4 9,8 98 1666 3430 4116

5 0 9,8 19,6 9,8 2940 4214 4312 4018

6 235,2 166,6 784 2254 1372 4508 3724 4704

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Be

da

teka

nan

(P

a)

Laju Alir Air

Grafik Beda Tekanan Vs Laju Alir Air

laju alir air 6,0

laju alir air 5,0

laju alir air 4,0

laju alir air 3,0

laju alir air 2,0

laju alir air 1,0