Packed tower digunakan pada proses destilasi, absorpsi, dan ekstraksi cair-cair. Kinerja sebuah packed tower sangat bergantung pada kualitas distribusi gad dan likuid yang melewati packed bed. Packed tower digunakan untuk kontak secara kontinu likuid dan gas untuk kedua aliran yaitu counter current dan cross current, column vertical dimana diisi dengan packing atau dengan memperluas permukaan kintak. Packing yang digunakan pada packed tower untuk memperbesar permukaan kontak antara gas dan lukid.
Packed towers hampir selalu memiliki tekanan yang rendah dibandingkan tower yang lain. Packing terdiri dari keeping-keping yang jumlahnya banyak untuk meningkatkan kapasitas absorpsinya. Aliran gasnya sekitar 500 ft3/min (14,2 m3/min) digunakan 1 in (2,5 cm) packing, untuk aliran gasnya atau 2000 ft3/min (56,6 m3/min). Ada beberapa perbandingan bahan pembuat packed tower: 1) Bahan plastik:
a) Harganya murah b) Daya tahannya lemah 2) Bahan keramik:
a) Harganya murah b) Daya tahannya lemah
Packed tower merupakan tipe column absorbs yang banyak digunakan karena pressure drop aliran gasnya rendah, cairan hold up kecil, lebih ekonomis dalam cairan yang korosif, dan biaya columnnya relatif murah.
Pemilihan Packing
Pemilihan antara column tray atau packing untuk proses tertentu dapat ditentukan dengan mempertimbangkan kelebihan atau kekurangan masing-masing desain seperti berikut ini :
1. Column tray dapat didesain untuk proses dengan rentang laju alir likuid dan gas yang lebih besar dibandingkan dengan packed column.
2. Packed column tidak sesuai dengan laju alir likuid yang sangat rendah
3. Efisiensi tray dapat diprediksi dengan lebih teliti dibandingkan dengan perhitungan untuk packing (HETP).
Tugas Khusus Elsagita Siagian
4. Hasil desain column tray lebih terjamin daripada packed column. Pada packed column selalu ada keraguan bahwa distribusi likuid dapat terjaga dengan baik di sepanjang packed column pada semua kondisi operasi terutama pada column yang cukup besar.
5. Pada column tray lebih mudah membuat pendingin; coil dapat dipasang pada tray.
6. Pada column tray lebih mudah untuk membuat side-streams.
7. Jika likuid menyebabkan fouling atau mengandung padatan, lebih mudah membersihkannya pada column tray. Jika diameter column cukup kecil akan lebih murah menggunakan packing dan mengganti packing jika terjadi fouling.
8. Untuk likuid yang bersifat korosif, lebih murah jika menggunakan packed column daripada column tray.
9. Likuid hold-up jauh lebih rendah pada packed column dibandingkan column tray. Hal ini sangat penting ketika inventory liquid yang mudah terbakar atau beracun harus sekecil mungkin untuk alasan keselamatan.
10. Packed column lebih sesuai untuk menangani foaming system.
11. Pressure drop per tahap kesetimbangan (HETP) lebih rendah pada packing daripada tray dan pada column vakum sebaiknya menggunakan packing. 12. Pada column dengan diameter kecil (kurang dari 0,6 m) sebaiknya
menggunakan packing; tray akan sulit dipasang dan cukup mahal. Menentukan Tinggi Packing Bed
Ukuran, mm HETP, m
Ukuran, mm HETP, m
25 (1 in.) 0,4 – 0,5
38 (1 ½ in.) 0,6 – 0,75 50 (2 in.) 0,75 – 1,0
Penentuan tinggi packing bed pada column destilasi dapat menggunakan konsep Height of an equivalent equilibrium stage untuk mengkonversi jumlah tahap ideal yang diperlukan menjadi tinggi packing. Tinggi tahap kesetimbangan ekivalen yang biasanya disebut tinggi plate teoritik (height of a theoretical plate, HETP) adalah tinggi packing yang diperlukan untuk menghasilkan proses
pemisahan yang sama seperti pada tahap kesetimbangan. Berikut ini nilai HETP untuk packing jenis Pall rings yang dapat digunakan untuk memperkirakan tinggi packing bed yang diperlukan.
Merancang sebuah packed column adalah campuran halus seni dan sains. Packed column adalah yang paling sering digunakan untuk menghilangkan kontaminan atau pengotor dalam aliran gas (proses absorpsi). Namun packed column juga dapat digunakan untuk menghilangkan komponen volatile dari aliran cairan dengan mengontakkan cair dengan gas inert (stripping). Packed column juga digunakan dalam penerapan proses destilasi saat pemisahan untuk menutupi komponen yang mendidih. Dalam packed column ini lebih fokus pada proses penyerapan.
Langkah pertama dalam merancang sebuah packed tower dibutuhkan ilmu pengetaahuan dan seni namun yang paling berperan adalah ilmu pengetahuan untuk merancangnya. Data kesetimbangan antara kontak kontaminan dan pelarut atau komponen penyulingan sangat diperlukan untuk analisis rancangan packed tower ini. Jika tabel data untuk sistem tidak tersedia dan jumlah total dari kontaminan adalah kecil (pada umumnya demikian), Hukum Raoult dapat digunkaan untuk memperkirakan data kesetimbangan penyerapan atau proses stripping. Untuk destilasi, data kesetimbangan dapat diprediksi dengan memilih model termodinamika yang sesuai. Garis operasi tower dibagun berbeda tergantung pada proses yang akan dilakukan destilasi atau stripping. Dalam absorpsi/stripping, garis operasi dibangun berbeda tergantung apakah aliran bahan terkontaminasi dapat dianggap “encer” atau diperlakukan sebagai aliran pekat. Biasanya aman untuk mengasumsikan aliran sebagai bahan encer jika konsentrasi kontaminan korang dari 10% dari aliran. Untuk aliran yang tidak dapat dianggap encer maka koefisien transfer massa harus dievaluasi dalam bentuk gas dan aliran cairan.
Langkah-Langkah Merancang Packed column 1. Memilih Jenis dan Ukuran dari Packing
Hal pertama yang dilakukan dalam merancang packed tower adalah memilih ukuran packingnya. Beberapa orang percaya bahwa ada aturan ketat yang mempengaruhi pilihan antara packing yang berstruktur dan packing yang acak. Packed berstruktur berasal dari desain yang rumit dibuat dalam pola tertentu. Dua ‘daerah pilihan’ dimana packed yang terstruktur yang digunakan akan menghasilkan penurunan tekanan sangat rendah dan untuk meningkatkan kapasitas column yang ada. Karena kita sedang mempertimbangkan desain baru tanpa kendala penurunan tekanan maka random packed lebih ekonomis. Umumnya, diameter column ukuran rasio packing harus lebih besar dari 30 untuk cincin Rasching, 15 untuk ceramic saddles, dan 10 untuk cincin atau plastic saddles. Geometri packing biasanya akan menjadi fungsi yang diperlukan area permukaan dan atau penurunan tekanan yang diizinkan.
2. Menentukan Diameter Column
Sebagian besar metode-metode untuk menentukan ukuran random packed tower berasal dari korelasi Sherwood.
a. Untuk destilasi tekanan tinggi = 0,4-0,75 dalam air / ft packing = 32-63 mm air / m packing.
b. Vacuum Distillation = 0,1-0,2 dalam air / ft packing = 8-16 mm air / m packing.
c. Absorber dan Strippers = 0,2-0,6 dalam air / ft packing = 16-48 mm air / m packing
3. Menentukan Tinggi Column
Mungkin langkah yang paling menarik dalam mendesain packed tower adalah memutuskan beberapa tinggi untuk membangunnya. Untuk tahap awal harus ditentukan dahulu desain proses apa yang akan dikerjakan. Jika desain awal, HETP umum (tinggi setara dengan sebuah teoritis plate) akan bekerja dengan baik. Desain destilasi memiliki daftar nilai-nilai HETP berdasarkan komponen-komponen sistem dan jenis kemasan yang digunakan.
1. Memiliki luas permukaan yang besar; luas interface yang tinggi antara gas dan likuid
2. Memiliki struktur yang terbuka; resistansi yang rendah untuk aliran gas 3. Menghasilkan distribusi likuid yang seragam pada permukaan packing 4. Menghasilkan aliran gas yang seragam pada permukaan packing 5. Menghasilkan aliran gas yang seragam sepanjang penampang column. Penyusunan Packing
1. Stacked
Disusun secara manual dengan tenaga manusia dan relatif lebih mahal. Biasanya digunakan untuk laju alir gas yang tinggi dan mengharuskan pressure drop yang redah. Contoh : cooling tower.
2. Dumped
Cara yang paling sering digunakan dalam menyusun packing. Tower diisi dengan air dan packing dijatuhkan ke bagian dasar packing support. Cara ini yang paling bayak digunakan di industri proses.
Jenis Packing
Jenis-jenis packing antara lain : Raschig rings, Pall rings, Berl saddle dan intalox saddle. Ring dan saddle tersedia dari bahan keramik, logam, plastik, dan akrbon. Ring yang terbuat dari logam dan plastik (polipropilen) lebih efisien dibandingkan dengan ring yang terbuat dari keramik karena dapat dibuat lebih tipis. Dibandingkan dengan pall ring dan saddle, raschig ring per volume harganya lebih murah namun efisiensinya lebih rendah dan biasanya total column akan lebih mahal jika menggunkaan raschig ring. Untuk column yang baru biasanya digunakan pall ring dan berl atau intalox saddle.
Pemilihan material packing bergantung pada jenis fluida dan temperature operasi. Packing keramik dipilih jika likuid yang digunakan bersifat korosif namun keramik tidak cocok untuk basa kuat. Packing plastic lemah terhadap beberapa pelarut organik dan hanya dapat digunakan sampai temperatur moderat (tidak terlalu tinggi) maka tidak cocok untuk column destilasi. Jika kondisi operasi column cenderung tidak stabil maka sebaiknya digunakan packing logam karena keramik akan mudah pecah.
Ukuran Packing
Secara umum ukuran maksimum packing yang digunakan dalam column adalah 50 mm. packing yang lebih kecil lebih mahal daripada packing yang lebih besar. Jika digunakan packing dengan ukuran diatas 50 mm maka biaya per meter kubik (per volume) yang lebih rendah maka efisiensi perpindahan massa yang lebih rendah. Jika menggunakan packing yang terlalu besar dalam column yang kecil maka tidak akan diperoleh distribusi likuid yang baik.
Rentang ukuran packing yang direkomendasikan:
Diameter column Ukuran packing yang digunakan < 0,3 m (1 ft) < 25 mm (1 in)
0,3 – 0,9 m (1-3 ft) 25 – 38 mm (1-1,5 in) >0,9 m 50 – 75 mm (2-3 in)
Daftar Pustaka
Rustamaji. Heri. (2011). Tinggi Packed Column. Diperoleh 28 februari 2014, dari http://herirustamaji.files.wordpress.com/2011/12/pap_31.pdf
Verdian. Mart. (2011). Penyusunan Packing Tower. Diperoleh 28 februari 2014, dari http://mvf-processengineer.blogspot.com/2011/02/packedtower.html Yeni. (2010). Packing Tower. Diperoleh 28 februari 2014, dari