Upload
buncit-suligiyanto
View
224
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kimling yoga
Citation preview
ABSORBSI CO2 PADA BOILER MELALUI KONTAKTOR MEMBRAN
SERAT BERONGGA
Yoga Adi Pranata (4311413053)
Kimia, Universitas Negeri Semarang
Abstrak
Boiler adalah perlatan industri yang menghasilkan emisi gas buang
SO2, NO2, CO,dan CO2. Proses penghilangan gas CO2 dilakukan
dengan metode baru yaitu dengan penggunaan kontaktor gas cair
membran serat berongga atau gas liquid PVC hollow fiber
membrane modules. Metode ini dilakukan dengan penambahan zat
pelarut yakni CH4, N2, amina DEA. Hasil penyerapan CO2 terefisien
di peroleh dengan penggunaan amina DEA sebagai pelarut. Dengan
penggunaan amina DEA di dapat hasil perpindahan masa sebesar
1,66 E-6 cm/s pada laju alir 150 ml/min dan fluks = 0.025 mol/cm2.s
pada laju alir 1400 ml/min.
Kata kunci: absorpsi CO2, hollow fiber membrane modules. boiler
Abstract
Boiler are industrial tools that produce gas emission SO2, NO2,
CO, and CO2. CO2 removal process performed by a new method
with gas liquid PVC hollow fiber membrane modules. This
method performed with adding solvent which is CH4, N2, amine
DEA. Most efficient CO2 absorption results obtained with amine
DEA as the solvent. With amine DEA solvent it produce mass
movement 1,66 E-6 cm/s at flow rate 150 ml/min and fluks 0.025
mol/cm2.s at flow rate 1400 ml/min.
Key word: CO2 absorption, hollow fiber membrane modules,
boiler
Pendahuluan
Boiler adalah salah satu peralatan di industri yang pada operasionalnya selain
menghasilkan steam juga di emisikan gas buang yang mengandung gas-gas SO2, NO2,
CO, co2, hidrokarbon dan fly ash. Kandungan tertinggi dalam gas tersebut adalah gas
karbon monoksida (CO2). Gas ini sangat berpengaruh dalam pembentukan gas Rumah
kaca (GHG) yang berkontribusi pada terjadinya pemanasan global dan perubahan
iklim.(harihastuti, 2010)
Secara konvensional, proses penghilangan CO2 di industri dilakukan dengan
proses gas absorbsi yang berskala besar. Campuran gas tersebut dikontakkan dengan
pelarut absorben didalam alat seperti packed towers, spray towers, venture towers, dan
sieve-tray towers. Sedangkan tipe dari alat scrubber yang lain seperti buble dan foam
coloumn. Pada kolom konvensional ini, kontak antara fasa gas dan fasa cair terjadi
secara langsung sehingga memungkinkan terjadinya dispersi antar fasa. Kelemahan
yang terjadi pada packed towers, buble dan foam coloumn adalah memiliki laju alir
yang satu arah (cocurrent) sehingga laju perpindahan massa yang terjadi tidak lebih
baik dari kondisi kesetimbangan. Sedangkan untuk laju alir yang berlawanan
(countercurrent) seperti yang terjadi pada packed towers dan juga sieve-tray towers
dapat terjadi peluapan (flooding) jika laju alir gas terlalu besar dan juga akan terjadi
proses penumpukan (loading) jika laju alir terlalu kecil.(D.O, 1987)
Suatu metode baru yang sekarang banyak diteliti sebagai penyerap CO2 adalah
penggunaan kontaktor gas cair membran serat berongga atau gas liquid PVC hollow
fiber membrane modules (HFMM). Banyak studi yang telah dilakukan yang
menggunakan modul membran serat berongga sebagai kontaktor gas cair untuk proses
penyerapan gas CO2 ke dalam berbagai pelarut. Mereka telah mempublikasikan bahwa
modul membran serat berongga dapat menghasilkan gas/liquid interfacialarea per unit
volume yang lebih besar dibandingkan dengan mengggunakan packed coloumn. Ini
terjadi karena fluida yang mengalir didalam membran serat berongga selalu memenuhi
rongga-rongga yang tersedia di dalam membran tersebut sehingga tidak akan ada
penurunan interfacial areajika fluida yang mengalir sedikit dan juga flooding
phenomenajika ada peningkatan laju alir gas yang besar.(Kartohardjono,2007)
Gambar 1. Struktur kimia liquid PVC hollow fiber membrane
modules
Pembahasan
Membran serat berongga yang digunakan pada penelitian ini diproduksi oleh
AKZO Noble Australia berdiameter luar 2,7 mm dengan ukuran pori 0,2 µm. Ada 3
buah kontaktor membran yang digunakan dengan diameter selongsongnya sekitar 1.9
cm dan panjang 40 cm dengan jumlah serat 10, 15 dan 20 buah.
Untuk uji perpindahan massa, pertama kali reservoir diisi air distilasi (pH≈7)
hingga penuh. Kemudian, ke dalam modul dialirkan campuran gas CO2-CH4 atau CO2-
N2 (CO2= 31%) terlebih dahulu selama ± 30 detik agar serat terisi campuran gas.
Setelah itu, pelarut dialirkan ke dalam modul dengan kecepatan yang diinginkan dan
perubahan konsentrasi pelarut yang melewati kontaktor membran diukur melalui
perubahan pH yang terjadi. Kecepatan aliran air divariasikan dari 100 hingga 350
liter/jam. Sementara itu, untuk uji hidrodinamika, aliran masuk dan keluar modul
dihubungkan dengan manometer digital untuk mengukur penurunaan tekanan air yang
terjadi selama melewati kontaktor membran serat berongga.
Penggunaan CO2-CH4 dan CO2-N2 di atas hanya berfungsi sebagai pelarut
dalam proses kerja ini. Dari penelitian yang telah di lakukan oleh Sutrasno
Kartohardjono terlihat bahwa koefisien perpindahan massa bertambah besar dengan
naiknya laju alir pelarut yang mengalir di dalam kontaktor. Hal ini dikarenakan
peningkatan laju alir akan meningkatkan turbulensi aliran sehingga arus Eddy yang
terjadi juga akan semakin besar. Arus Eddy ini akan memperkecil hambatan yang
terjadi di sekitar aliran dan memperbesar koefisien perpindahan massa. Koefisien
perpindahan massa CO2 ke dalam air dapat mencapai sekitar 1,23 x 10-7
m/det.(Kartohardjono 2007: 100)
Proses absorpsi CO2 dengan pelarut amina berlangsung secara kimiawi
dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
Reaksi antara amina yang berfasa cair dengan CO2 yang berfasa gas
menyebabkan reaksi ini termasuk reaksi heterogenous. Akibat perbedaan fasa ini,
kedua senyawa akan sulit untuk berkontak sehingga reaksi yang terjadi tidak
sebanyak yang diharapkan. Untuk itulah diperlukan suatu kontaktor yang akan
meningkatkan kontak antara pelarut dan gas, dalam hal ini adalah membran serat
berongga. Namun konsekuensinya adalah timbulnya penghalang yang menimbulkan
tahanan yang cukup signifikan. Tahanan ini diakibatkan adanya lapisan film fasa
cair, lapisan film fasa gas, serta membran itu sendiri. .(Naibaho 2013: 48)
Untuk studi perpindahan massa, dapat juga dilihat melalui fluks gas CO2. Fluks
gas CO2 yang diserap oleh pelarut melalui kontaktor membran serat berongga, seperti
halnya pada koefisien perpindahan massa, bertambah besar dengan naiknya laju alir
pelarut dan turun dengan bertambahnya jumlah serat yang terdapat di dalam kontaktor
pada laju alir pelarut yang sama. Fluks perpindahan CO2 dari sistem gas CH4-CO2 ke
dalam air dapat mencapai sekitar 1,4x10-9 mol CO2/m2.det. .(Kartohardjono 2007: 100)
Pada penelitian lain, di temukan bahwa ada pelarut lain yang mempunyai daya
serap lebih tinggi di bandingkan dengan CH4 dan N2. Pelarut tesebut ialah amina DEA.
Nilai perpindahan masa optimum dari pelarut air didapat sebesar 1.66E-6 cm/s pada
laju alir 150 ml/min, sedangkan untuk pelarut amina DEA 5% nilai optimum
perpindahan masa didapat sebesar 0.0086 cm/s pada laju alir 1400 ml/min. Sedangkan
nilai fluks optimum dari pelarut air didapat sebesar 2.12E-09 mol/cm2.s pada laju alir
150 ml/min, sedangkan untuk pelarut amina DEA 5% nilai fluks optimum didapat
sebesar 0.025 mol/cm2.s pada laju alir 1400 ml/min.(Naibaho 2013: 48)
Penutup
Absorpsi CO2 pada boiler di lakukan dengan menggunakan kontaktor
membrane serat berongga. Dalam penggunaan alat ini digunakan berbagai pelarut
sebagai bahan yang dapat mengoptimalkan hasil penyerapan emisi CO2. Pelarut yang
di gunakan dalam hal ini adalah CH4, N2, amina DEA. Hasil penyerapan CO2 terbaik
adalah proses yang menggunakan pelarut amina DEA, dengan hasil perpindahan masa
= 1.66E-6 cm/s pada laju alir 150 ml/min, dan fluks = 0.025 mol/cm2.s pada laju alir
1400 ml/min.
Dari penjelasan di atas dapat di simpulkan bahwa penggunaan amina DEA
dalam kontaktor membrane serat berongga lebih efektif di bandingkan dengan CH4 dan
N2. Bagi pengusaha ataupun pihak yang menggunakan boiler sebagai alat produksi
sebaiknya menggunakan kontaktor membrane serat berongga dengan amina DEA
sebagai pelarutnya.
Daftar Rujukan
D.O. Cooney, and C.C. Jackson.1987. “Gas Absorption in a hollow fibre device”.
Chemical Engineering Communication.
Harihastuti, Nani. 2010.”Pengurangan Emisi CO2 Pada Gas Buang Boiler dengan
Teknologi Absorpsi Melalui Membrane Serat Berpori” Jurnal Riset Industri.
Vol IV No. 1: hlm 57
Kartohardjono Sutrasno.2007. “ABSORBSI CO2DARI CAMPURANNYA DENGAN
CH4ATAU N2MELALUI KONTAKTOR MEMBRAN SERAT BERONGGA
MENGGUNAKAN PELARUT AIR”. MAKARA, TEKNOLOGI. VOL. 11 NO.
2: hlm 97
Naibaho, Antonius Eriek Afindo 2013. “ABSORPSI CO2 MELALUI KONTAKTOR
MEMBRAN SERAT BERONGGA MENGGUNAKAN LARUTAN
PENYERAP CAMPURAN SENYAWA AMINA (MEA/DEA) : VARIASI
KOMPOSISI AMINA” Skripsi. UNIVERSITAS INDONESIA