APLIKASI ABSORPSI DI PABRIK PT PUSRI
5. Sistem Multikomponen
Bila campuran gas dikontakkan dengan liquid pada kondisi tertentu, kelarutan setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas, yang dinyatakan dalam tekanan parsiil dalam campuran gas. Bila dalam campuran gas ada gas yang sukar larut maka kelarutan gas ini tidak mempengaruhi kelarutan gas yang mudah larut. Pada beberapa komponen dalam campuran gas mudah larut dalam liquid, kelarutan masing-masing gas tidak saling mempengaruhi bila gas tidak dipengaruhi oleh sifat liquid. Ini hanya terjadi pada larutan ideal.
Karakteristik larutan ideal yaitu:
1) Gaya rata-rata tolak menolak dan tarik-menarik dalam larutan tidak berubah, dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear.
2) Pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang dilepaskan.
3) Tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi.
Suatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa operasi lain ialah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk sekunder atau menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedang pengeluaran gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian bawah serta tower packing. Penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup besar untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga itu. Zat cair yang masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan encer zat terlarut di dalam pelarut, didistribusikan di atas isian itu dengan distributor, sehingga pada operasi yang ideal membebaskan permukaan isian secara seragam. Gas yang mengandung zat terlarut disebut fat gas, masuk ke ruang pendistribusian yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang luas untuk kontak zatcair dan gas serta membantu terjadinya kontak antara kedua fase. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara ialah:
1) Harus tidak bereaksi kimia dengan fluida di dalam menara 2) Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat
3) Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi
4) Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dengan gas.
5) Harus tidak terlalu mahal.
Prinsip-prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan konsentrasi dan pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju optimum zat cair untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya operasi untuk kedua unit dan baiaya tetap untuk peralatan. Bila gas hanya diumpankan ke dalam menara absorpsi, suhu di dalam menara itu berubah secara menyolok dari dasar menara ke puncaknya. Kalor absorpsi zat terlarut menyebabkan naiknya suhu larutan, penguapan pelarut cenderung menyebabkan suhu turun. Efeknya secara menyeluruh ialah peningkatan suhu larutan, tetapi di dekat dasar kolom suhu itu bisa sampai melewati maksimum. Bentuk profil suhu bergantung pada laju penyerapan zat terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut, serta perpindahan kalor antara kedua fase.
Laju absorpsi dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda yaitu: 1. Menggunakan koefisien individual
2. Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair. 3. Menggunakan koefisien volumetrik.
Daftar Pustaka
Yudi, Anggi. (2013). Absorpsi. Diperoleh 2 Maret 2014, dari http://chemeng2301.blogspot.com/2013/05/absorpsi.html
Alex. (2013). Laporan Operasi Teknik Kimia Absorpsi. Diperoleh 2 Maret 2014, dari http://alexschemistry.blogspot.com/2013/03/laporan-operasi-teknik-kimia-absorbsi.html
Kolom Stripper
Stripping adalah proses pemisahan fisik di mana satu atau lebih komponen yang dihapus dari aliran cair dengan aliran uap. Dalam aplikasi industri aliran cairan dan uap bisa berupa co-current atau aliran counter-current. Stripping biasanya dilakukan dalam packed column atau tray column. Stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan titik didih dari campuran yang akan dipisahkan. Pada operasi yang ideal disetiap stage akan terjadi kontak fase antara fase cair dengan fase uap yang diikuti perpindahan panas.
Ada banyak variabel dan pertimbangan desain untuk pemilihan strippers. Diantaranya adalah kondisi masuk, tingkat pemulihan dari zat terlarut yang dibutuhkan, pemilihan agen strippers dan alirannya, kondisi operasi, jumlah tahap, efek panas, jenis dan ukuran peralatan. Steam, udara, gas inert, dan gas hidrokarbon sering digunakan sebagai agen stripping. Hal ini didasarkan pada kelarutan, stabilitas, tingkat korosif, dan ketersediaan.
Gambar 1. Kolom Absorbsi dan Kolom Stripper
Pada suatu stripper biasanya dilengkapi dengan suatu compressor atau pompa vakum yang berfungsi untuk mengalirkan gas atau udara sehingga aliran gas tersebut menyerap gas yang terdapat diliquid yang akan dipisahkan dari aliran gasnya. Outlet dari stripper ini merupakan suatu liquid yang sudah mengandung
Tugas Khusus Dwi Sunu Permatahati
sedikit atau bisa dikatakan bebas dari gas yang akan dipisahkan, sebagai contoh bila kita akan memisahkan oksigen dan air maka outletnya merupakan air yang kandungan oksigen atau nilai DO nya sudah rendah atau dapat dikatakan oksigen yang terkandung di dalam air sudah sedikit. Maka inilah salah satu peristiwa yang dapat dikatakan sebagai pemisahan dengan menggunakan stripper.
Dalam perhitungan ukuran stripper, satu faktor yang sangat penting adalah nilai koefisien transfer atau tinggi unit transfer. Sementara itu kecepatan aliran total gas dan cairan akan ditentukan oleh proses, hal ini penting untuk menentukan aliran yang cocok per unit area yang melalui column. Aliran gas dibatasi dengan tidak boleh melebihi kecepatan pemisahan, dan akan ada hasil drop jika kecepatan cairan sangat rendah. Hal ini sangat cocok untuk menguji pengaruh kecepatan aliran gas dan cairan pada koefisien transfer. Pada kenyataannya proses stripper juga dipengaruhi oleh beberapa variabel lain, seperti temperature, tekanan dan diffusivity.
Stripping terutama dilakukan di tray towers (plate columns) dan packed columns, dan jarang sekali di spray towers, bubble columns, dan centrifugal contactors. Tray towers terdiri dari kolom vertikal dengan cairan yang mengalir di bagian atas dan keluar bagian bawah dimana cairan dan gas dikontakan melalui piringan-piringan yang disebut tray. Fasa uap masuk di bagian bawah kolom dan keluar dari atas. Tray atau piringan membuat cairan mengalir bolak-balik horizontal sedangkan gelembung uap mengalir ke atas melalui lubang di piringan. Fungsi dari plate itu sendiri adalah untuk memperbesar kontak antara cairan dan gas sehingga komponen dapat dipisahkan sesuai dengan rapat jenisnya, dalam bentuk cairan ataupun gas. Jumlah tray dalam suatu kolom tergantung pada tingginya kesulitan pemisahan zat yang akan dilakukan dan juga ditentukan berdasarkan perhitungan neraca massa dan kesetimbangan.
A. Jenis-jenis Tray a. Bubble Cup Tray
Bubble cup tray merupakan jenis tray yang paling tua dibandingkan dengan jenis tray yang lain. Pada bubble cup tray cairan (feed) akan turun ke bawah kolom melalui tray-tray, dengan adanya weir pada setiap tray maka cairan
yang turun akan mengisi tray dengan ketinggian tertentu dan cairan yang melebihi weir ini akan tuurun melalui downcomer ke tray dibawahnya. Downcomer terdapat pada semua aquilibrium stage-tray, yang berfungsi sebagai media untuk mengalirkan cairan dari tray atas ke tray di bawahnya.
Uap naik ke atas melalui riser kemudian oleh bubble cup dibelokkan melalui slot-slot dan menembus cairan. Aliran uap berfungsi untuk menurunkan tekanan parsial senyawa hidrokarbon. Kelebihan bubble cup tray ini yaitu pada penggunaan riser yang memastikan banyaknya cairan yang tertahan di tray adalah tetap, berapapun kecepatan aliran uapnya.
b. Sieve Tray
Sieve ini merupakan tray yang paling sederhana. Terdiri dari plate datar yang berlubang-lubang di tray dan cairan tertahan pada tray sehingga terjadi kontak antara uap dan cairan. Kekurangan dari sieve tray adalah kurang fleksible karena perubahan kecepatan akan mengurangi efisiensi tray. Lubang yang dilalui uap dan cairan biasanya berupa lubang-lubang kecil, sering juga digunakan lubang-lubang besar dan slot.
c. Valve Tray
Valve tray mempunyai design yang khusus. valve tray sama seperti sieve tray tetapi diameter lubangnya lebih besar yang ditutupi oleh movable flaps yang bergerak jika aliran uap meningkat. Valve tray dapat beroperasi lebih efisien pada kecepatan aliran rendah daripada Sieve Tray.
Packed columns mirip dengan tray towers aliran cairan dan uap mengalir masuk dan keluar dengan cara yang sama. Perbedaannya adalah dalam packed columns tidak ada tray atau piringan. Sebaliknya, packing digunakan untuk meningkatkan daerah kontak antara cairan dan uap fase. Ada berbagai jenis packing yang digunakan dan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan.
Pada dasarnya prinsip kerja kolom stripper adalah proses penguapan biasa, pada temperatur tertentu fraksi ringan yang temperatur didihnya lebih rendah dari temperatur top kolom akan menguap dan keluar melalui top kolom. Secara umum untuk membantu penguapan dilakukan dengan injeksi steam atau dengan bantuan alat penukar panas reboiler untuk menaikkan temperatur.
Ada dua macam jenis stripper yaitu : Stripper dengan Injeksi Steam
Injeksi steam bertujuan untuk menurunkan tekanan partial diatas permukaan cairan, sehingga fraksi ringan yang terikut ke dasar kolom stripper akan lebih mudah menguap dan kembali ke kolom fraksinasi.
Stripper dengan Reboiler
Pemanasan kembali pada bottom solar stripper bertujuan agar terjadi penguapan. Uap dalam reboiler mempunyai Specific Gravity (SG) yang lebih rendah dari pada SG cairan di dasar stripper, cairan di dasar stripper akan mendorong uap kembali ke stripper dan seterusnya menguap kembali ke kolom fraksinasi. Stripper dengan reboiler ada dua macam :
1. Stripper dengan Dapur Reboiler
Reboiler jenis ini banyak digunakan. Bentuknya seperti dapur yang berfungsi untuk memanaskan fluida cair dari dasar stripper yang masih banyak mengandung fraksi – fraksi ringan yang tidak dikehendaki. Dengan bantuan pompa cairan dilewatkan melalui dapur dan dipanaskan sampai suhu tertentu, sehingga fraksi ringan yang tidak dikehendaki didalam produk akan teruapkan melalui puncak stripper. Dengan menguapkan fraksi ringan maka produk dari dasar stripper flash pointnya akan naik.
2. Stripper dengan Thermosiphon Reboiler
Reboiler jenis ini berbentuk seperti alat penukar panas yang terdiri dari shell and tube dan banyak digunakan pada unit yang mempunyai produk dengan temperatur yang masih tinggi sehingga panasnya dimanfaatkan sebagai reboiler stripper.
Prinsip kerja reboiler ini bekerja atas dasar perbedaan spesific Gravity yaitu dengan adanya pemanasan dari media pemanas cairan yang ada pada dasar stripper. Cairan yang lebih panas mempunyai Specific Gravity lebih kecil, sehingga cairan pada dasar stripper mendesak cairan yang berbeda pada alat penukar panas kembali ke stripper, sehingga terjadi aliran pada alat penukar panas tersebut. Dengan adanya aliran tersebut, fraksi ringan yang masih terkandung didasar stripper akan naik dan menguap melalui puncak stripper. Dengan
demikian produk yang diambil dari dasar stripper diharapkan sudah sesuai dengan spesifikasinya.
Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:
1. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas
2. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
3. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.
B. Tipe Packing