Upload
liliana-comeriorensi-soemadi
View
39
Download
2
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN TETAP
LABORATORIUM UNIT OPERASI
WETTED WALL ABSORPTION COLUMN
Oleh:
Kelompok II
Oktarina Musdalipah (03111003022)
Pazza Patriansyah Putra (03111003046)
Liliana Comeriorensi (03111003061)
Gigih (03111003067)
Aufa Fauzan (03111003091)
Asisten: Stevani dan Risna
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam industri kimia terjadi proses perpindahan massa. Proses perpindahan
massa terjadi berdasarkan pada perbedaan konsentrasi. Proses perpindahan massa
yang sering terjadi antara lain absorbsi, adsorbsi, distilasi, leaching, ekstraksi, dan
lain-lain. Salah satu jenis operasi yang paling sering digunakan adalah absorbsi
dengan alat yang disebut absorber. Setiap absorber selalu bergandengan dengan
alat yang disebut stripper.
Absorbsi merupakan suatu proses penyerapan solut pada campuran gas
dengan mengontakkannya pada solven yang berupa cairan secara menyeluruh.
Peristiwa absorbsi adalah salah satu peristiwa perpindahan massa yang besar
peranannya dalam proses industri. Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi dan
kontak antara dua fasa.
Di dalam suatu kolom absorber, gas yang akan diserap dialirkan pada
bagian bottom kolom, sedangkan liquid atau pelarut dialirkan pada bagian top
kolom. Hal ini disebabkan karena gas lebih ringan dan mudah menyebar daripada
liquid, sehingga kontak antara liquid dan gas akan berlangsung dengan baik dan
juga mempengaruhi banyaknya gas yang diserap oleh pelarut atau liquid.
Secara umum absorpsi dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu
adsorbsi fisika dan adsorbsi kimia. Pada absorpsi fisika, absorpsi disebabkan oleh
gaya Van der Waals yang ada pada permukaan absorbent. Panas absorpsi fisika
biasanya rendah dan lapisan yang terjadi pada permukaan absorbent biasanya
lebih dari satu molekul.
Contoh aplikasi absorbsi dalam industri adalah pengolahan awal gas alam
pada PT PUSRI. Gas alam yang berasal dari PT PERTAMINA masih
mengandung gas CO2 yang sangat berbahaya pada tahap primary reformer karena
itu CO2 harus dihilangkan. Cara menghilangkannya adalah dengan mengasbsorbsi
gas CO2 dari gas alam dengan pelarut yang berupa larutan benfield. Aliran yang
terjadi dapat berupa aliran bersilangan ataupun berlawanan.
1
2
Jenis-jenis absorbsi adalah Packed Column, Wetted Wall Tower, Spray
Tower, Bubble Tower, dan Plate Tower. Liquid dengan lapisan film yang tipis
mengalir turun pada bagian dalam pipa vertikal dengan aliran gas co-current atau
countercurrent yang disebut dengan wetted wall tower. Seperti yang telah
digunakan pada studi teoritis perpindahan massa, karena permukaan interfacial
diantara fase dapat dikontrol dan mampu diukur. Di industri, alat ini digunakan
sebagai absorber hydrochloricacid, dimana absorbsi disertai oleh panas yang
sangat tinggi. Dalam keadaan ini wetted wall tower dikelilingi dengan aliran
cooling water.
Mengingat pentingnya perananan absorbsi dan penggunaan wetted wall
sebagai salah satu jenis absorbsi dalam suatu industri. Maka calon engineer
diwajibkan untuk memahami prinsip kerja dari alat secara nyata. Praktikum ini
sangat penting untuk dilakukan.
1.2. Tujuan
Tujuan dari percobaan ini yaitu:
1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Wetted Wall Absorption Column
2. Mengetahui cara menghitung koefisien perpindahan massa dalam cair (kL)
3. Mengetahui aplikasi dari Wetted Wall Absorption Column
1.3. Rumusan Permasalahan
Masalah yang akan terjawab melalui percobaan ini adalah:
1. Bagaimanakah pengaruh laju aliran udara pada Wetted Wall Absorbtion
Column terhadap Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re)
dan Sherwood Number (Sh).
2. Bagaimanakah pengaruh laju aliran air pada Wetted Wall Absorbtion Column
terhadap Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re) dan
Sherwood Number (Sh).
1.4. Manfaat
Manfaat dari percobaan ini adalah kita dapat mengetahui dan membandingkan
pemakaian laju aliran udara dan air yang berbeda pada Wetted Wall Absorbtion
Column dan besarnya Koefisien Perpindahan Massa (KL), Reynold Number (Re)
dan Sherwood Number (Sh).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Absorbsi
Absorbsi merupakan operasi perpindahan massa yang melibatkan dua fasa
yaitu gas dan liquid. Absorbsi merupakan proses penyerapan absorbat (solut) dari
campurannya dengan absorban (solven). Peristiwa absorpsi adalah salah satu
peristiwa perpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri.
Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi dan kontak antara dua fasa. Operasi ini
dapat terjadi secara fisika maupun kimia.
Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang
digunakan dalam operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan
menonjol pada kedua operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:
a. Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan pada
distilasi umpan masuk dari bagian tengah kolom.
b. Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di bawah titik didih,
sedangkan pada distilasi cairan solven masuk bersama-sama dari bagian tengah
kolom.
c. Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible, sedangkan pada
distilasi difusi yang terjadi adalah equimolar counter diffusion.
d. Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar dibandingkan pada
distilasi
Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi, antara lain:
a. Jika tujuan utama dari proses absorbsi adalah untuk menghasilkan larutan yang
spesifik atau khusus, maka solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk
yang dihasilkan.
b. Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari gas,
maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana merupakan
solven yang paling murah harganya. Air juga merupakan senyawa dengan
kepolaran yang sangat tinggi. Kepolaran secara teori dilihat dari kutub-kutub
dipol.
3
4
c. Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan
menurunka kuantitas solven yang diperlukan. Umumnya solven yang memiliki
sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah dilarutkan..
d. Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang
meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada banyak
solven yang terbuang.
e. Solven yang korosif dapat merusak kolom
f. Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan
meningkatkan biaya operasi kolom.
g. Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas
harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.
h. Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju absorpsi
yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-tekan yang
kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.
i. Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara
kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah
2.2. Absorber
Absober adalah alat yang digunakan untuk menyerap sebagian energi dari
suatu pertikel. Absorber dapat dibuat dari berbagai macam material, tergantung
kebutuhan dan bahan bakunya. Kolom absorpsi adalah suatu kolom atau tabung
tempat terjadinya proses pengabsorbsi (penyerapan/penggumpalan) 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 atau absorben yang dikontakkan bersamaan dengan
fluida yang terkontaminasi absorbat.
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
5
Proses absorbsi di berbagai industri diikuti dengan reaksi kimia. Reaksi
yang terjadi di dalam komponen absorbsi dengan reagent dalam cairan absorben
adalah reaksi secara umum. Terkadang reagent dan produk dari reaksi keduanya
dapat larut seperti absorbsi pada karbondioksida dalam pelarut etanol atau pelarut
alkalin yang lain. Sebaliknya pembakaran gas yang terdiri dari sulfur dioksin
dapat dikontakkan dengan batu kapur untuk membentuk kalsium sulfat yang tidak
dapat larut. Gas absorpsi merupakan operasi di mana campuran gas dikontakkan
dengan cair yang bertujuan untuk melarutkan satu atau lebih komponen gas
sehingga terbentuk larutan gas dalam liquid. Sebagai contoh, gas dari produk coke
dicuci dengan water untuk melepaskan amonia kemudian dengan oil untuk
melepaskan benzene dan toluen. Pada operasi ini memerlukan perpindahan massa
substans dari aliran gas ke likuid.
2.2.1. Struktur dalam Absorber
1. Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.
2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga
absorbat yang diabsorbsi lebih lama karena waktu kontak yang terjadi akibat
packed lebih lama terhadap absorbant.
3. Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.
Gambar 2.1 Alat absorbsi secara skematis
(Sumber: www.globalspec.com/reference/absorption-in-plate-columns&docid)
6
Keterangan:
(a) input gas
(b) gas keluaran
(c) pelarut
(d) hasil absorbsi
(e) disperser
(f) packed column
2.2.2. Prinsip Kerja Kolom Absorbsi
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 pertama mengandung larutan dari gas yang
dimasukkan tadi.
Gambar 2.2 Prinsip kerja kolom absorbsi (a) gas keluaran, (b) gas input, (c) pelarut, (d)gas
output
(Sumber: www.globalccsinstitute.com/advanced-aqueous-ammonia)
7
2.3 Tipe-tipe Kolom Absorpsi
Dalam perhitungan ukuran kolom absorpsi, 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 flooding, dan akan ada hasil drop
jika kecepatan cairan sangat rendah. Hal ini cocok untuk menguji pengaruh
kecepatan aliran gas dan cairan pada koefisien transfer, dan juga dalam
menyelidiki pengaruh variable, seperti: temperatur, tekanan, dan diffusitivitas.
Operasi perpindahan massa dilaksanakan di dalam tower yang di desain
untuk kotak dua phase peralatan ini diklasifikasi ke dalam 4 jenis utama yang
metodenya digunakan untuk menghasilkan kontak interfase.
1. Spray tower
Spray tower terdiri dari chamber-chamber besar dimana gas mengalir dan
masuk serta kontak dengan liquid di dalam spray nozzles. Spray nozzles didesain
untuk aliran liquid yang mempunyai bilangan pressure drop besar maupun kecil,
untuk aliran cair yang mempunyai laju alir yang kecil maka kontaknya harus
besar. Laju aliran yang mempunyai drop falls menentukan waktu kontak dan
sirkulasinya. Serta influensasi mass transfer antara dua phase dan harus kontak
terus-menerus. Hambatan pada transfer yaitu pada phase gas dikurangi dengan
gerakan swirling dari falling liquid droplets.
Spray tower digunakan untuk transfer massa larutan gas yang tinggi dimana
dikontrol laju perpindahan massa secara normal pada fase gas. Untuk ketinggian
yang rendah, efisiensi ruang spray kira-kira mendekati packed tower, tetapi untuk
ketinggian yang melebihi 4 ft efisiensi spray tower turun dengan cepat. Sedangkan
kemungkinan berlakunya interfase aktif yang sangat besar dengan terjadinya
sedikit penurunan, pada prakteknya ditemukan ketidakmungkinan untuk
mencegah hubungan ini dan selama permukaan interfase efektif berkurang dengan
ketinggian, dan spray tower tidak digunakan secara luas. Spray tower dalam
industri sangat jarang digunakan. Jenis tipe absorbsi yang paling banyak
digunakan adalah packed tower ataupun plate tower.
8
2. Bubble Tower
Pada bubble tower ini gas terdispersi menjadi fase cair didalam fine bubble.
Small gas bubble menentukan luas area. Kontak perpindahan massa terjadi
didalam bubble formation dan bubble rise up melalui cairan. Gerakan gelembung
mengurangi hambatan liquid-phase. Bubble tower digunakan dengan sistem
dimana pengontrolan laju dari perpindahan massa pada fase cair yang absorpsinya
adalah relatif fase gas. Gambar ini menunjukkan panjang kontak dan aliran phase
mengalir didalam bubble tower.
Mekanisme dasar perpindahan massa terjadi didalam bubble tower dan juga
alirannya berlawanan didalam tank bubble batch dimana gas ini terdispensi
didalam bottom tank.
Gambar 2.3. Buble Cap Tray pada diameter colom yang besar
(Sumber: http://www.google.co.id/imgres?client=opera&rls)
3. Packed Column
Keuntungan dari penggunaan packed column:
a. Pressure drop aliran gas rendah. Hal ini yang menyebabkan penggunaan
packed absorbtion tower paling banyak dalam aplikasi industri
dibandingkan dengan tipe kolom absorbsi yang lain.
b. Dapat lebih ekonomis dalam operasi cairan korosif karena ditahan untuk
packing keramik.
c. Biaya kolom dapat lebih murah dari fase kolom pada ukuran diameter yang
sama.
d. Cairan Hold up kecil.
9
4. Plate column
Penggunaan plate column lebih luas bila dibandingkan dengan packed column
secara special untuk destilasi. Keuntungan dari plate column adalah:
a. Menyiapkan kontak lebih positif antara dua fase cair.
b. Dapat menghandle cairan lebih besar tanpa terjadi floading.
c. Lebih mudah dibersihkan.
5. Wetted-Wall Coloumn
Liquid dengan lapisan film yang tipis mengalir turun pada bagian dalam
pipa vertikal dengan aliran gas cocurrent atau countercurrent yang disebut dengan
wetted wall tower. Seperti yang telah digunakan pada studi teoritis perpindahan
massa, karena permukaan interfacial diantara fase dapat dikontrol dan mampu
diukur.
Di industri, alat ini digunakan sebagai absorber hydrochloricacid, dimana
absorbsi disertai oleh panas yang sangat tinggi. Dalam keadaan ini wetted wall
tower dikelilingi dengan aliran cooling water. Multi tube alat yang digunakan
untuk distilasi dimana liquid film dihasilkan pada bagian atas oleh kondensasi
parsial dari kenaikan vapour. Penurunan tekanan gas dalam tower ini mungkin
lebih lambat dari pada alat kontak gas liquid lainnya, untuk memberi
perlengkapan kondisi operasi.
Data yang paling baik mass-tranfer antara luas permukaan pipa dan aliran
fluida sebaiknya digunakan wetted-wall column, alasan prinsip penggunaan
column ini adalah pengamatan perpindahan massa yaitu kontak luas permukaan
antara dua phase yang hasilnya bisa akurat.
Koefisien perpindahan massa untuk aliran gas ditunjukkan oleh persamaan :
(1)
Dan koefisien perpindahan massa untuk film ditunjukkan oleh persamaan Vivian
dan Peacemen:
(2)
dimana:
DAB = massa difusivitas komponen A yang menjadi liquid
10
Z = panjang kotak
P = densitas liquid B
g = gravitasi.
Re = Renold Numbers.
µ = viskositas liquid B
Sc = bilangan number Schmidt
4r/µ dimana r adalah massa flowrate liquid per unit wetted parameter. Koefisien
film liquid terlentak antara 10 – 20% lebih rendah dari persamaan teoristis untuk
absorpsi didalam aliran laminar film.
2.3. Persamaan Dasar Wetted Wall Absorption Column
1. Koefisien Perpindahan Massa Untuk Aliran Gas
= 0,23 Re0,83 Sc
0,44 (3)
2. Koefisien Perpindahan Massa Untuk Lapisan Film (Persamaan Vivian dan
Peaceman)
= (4)
Dimana:
Z = panjang.
DAB = difusivitas massa antara komponen A dan B.
= densitas liquid B.
= viskositas liquid B.
g = percepatan gravitasi.
Sc = schmidt number.
Re = reynold number.
Pada wetted wall columns, cairan murni yang mudah menguap dialirkan ke
bawah di dalam permukaan pipa sirkular sementara itu gas ditiupkan dari atas atau
dari bawah melalui pusat inti pengukuran kelajuan penguapan liquid ke dalam
aliran gas diatas permukaan. Untuk menghitung koefisien PM untuk fase gas,
gunakan perbedaan gas-gas dan liquid menghasilkan variasi untuk. Untuk itu,
11
Sherwood dan Gilland menetapkan nilai-nilai untuk Re dari 2000 sampai 35000,
sc dari 0,6 sampai 2,5 dan tekanan gas 0,1 sampai 3 atm.
Hubungan data-data tersebut secara empirik adalah :
(5)
dimana:
Sh = Sherwood number
Re = Reynold number
Sc = Schmidt number
Dalam beberapa operasi perpindahan massa, massa berubah antara dua fase.
Contohnya dalam peristiwa absorpsi. Salah satu alat yang digunakan untuk
mempelajari mekanisme yang terjadi dalam operasi perpindahan massa adalah
wetted wall column. Pada wettea-wall column, area kontak antara dua fase dibuat
sedemikian rupa. Dalam operasi ini aliran lapisan tipis liquid ( Thin Liquid Film)
sepanjang dinding kolom kontak dengan gas. Dalam percobaan ini gas yang
digunakan adalah udara biasa. Lama waktu kontak dengan gas dan liquid ini
relatif singkat selama operasinya normal. Karena hanya sejumlah kecil massa
yang terabsorpsi sedangkan liquid diasumsikan konstant (tidak berubah).
Kecepatan falling film sebenarnya tidak dipengaruhi oleh proses difusi. Pada
proses ini terjadi perpindahan massa dan perpindahan momentum. Perpindahan
massa terjadi akibat perbedaan konsentrasi sedangkan perpindahan momentum
terjadi karena adanya pergerakan fluida.
Persamaan differensial untuk perpindahan momentum;
(6)
dimana:
= shear stress
= density
g = gravitasi
y = jarak
12
Persamaan untuk profil kecepatan:
(7)
dimana:
Vx = kecepatan arah x
= tebal film
= viskositas
Kecepatan maksimum;
(8)
dimana:
Vmax = kecepatan maximum
Absorpsi gas adalah operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan
liquid untuk tujuan melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan
larutan gas dalam liguid. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari
fase gas ke liquid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada
kesetimbangan yang ada, karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan
sistem gas-liquid. Ada dua jenis absorbsi berdasarkan komponen fluida yaitu:
1. Sistem Dua Komponen
Bila sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan liquid yang tidak mudah
menguap, yang akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas
yang larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada.
Pada T tetap, kelarutan gas akan bertambah bila P dinaikkan pada absorben yang
sama. Gas yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda. Pada umumnya
kelarutan gas akan menurun bila T dinaikkan.
2. 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
13
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.
14
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.
4. Menggunakan koefisien persatuan luas
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Bahan yang Digunakan
1. Air
2. Udara
3.2. Alat-alat yang digunakan
Wetted Wall Absorption Column terdiri dari :
1. Tabung 1 berupa kolom deoksigenator merupakan tabung bebas O2.
2. Pompa 1 berfungsi untuk mengalirkan ke kolom deoksigenator.
3. Pompa 2 berfungsi untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmeter air.
4. Kompressor berfungsi untuk menyedot udara.
5. Tabung 2 berupa wetted wall yang merupakan tempat terjadinya absorpsi dan
adanya aliran film.
6. Sensor probe inlet dan outlet berfungsi untuk mendeteksi O2 yang terserap.
3.3. Prosedur Percobaan
1. Tekan tombol power lalu tekan tombol supply
2. Tekan tombol pompa 1 untuk mengalirkan air dari bak penampung ke kolom
deoksigenator
3. Atur flowmetter untuk air sesuai dengan laju alir yang ditetapkan
4. Bila kolom deoksigenator penuh dengan air, hidupkan pompa 2 yang berfungsi
untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmetter dan sensor probe dimana alat
ini digunakan untuk menghitung laju alir air dan O2 yang terserap dari inlet.
5. Kemudian air akan mengalir ke puncak Wetted Wall Absorption Colomn dan
selanjutnya akan turun dari puncak ke dasar kolom secara laminer yang berupa
lapisan tipis (film)
6. Bersamaan dengan itu, O2 mengalir dari dasar kolom setelah terlebih dahulu
dipompakan udara oleh Komperessor melalui cakram yang mendistribusi udara
ke kolom sehingga O2 naik ke atas dan sebaliknya film turun ke bawah secara
15
16
7. counter current. Udara yang dialirkan oleh kompressor sebelumnya masuk
dalam flowmeter udara untuk menghitung laju alir udara.
8. Kemudian air yang sudah bebas O2 masuk ke sensor probe untuk menghitung
O2 outlet. Dimana kedua alat ini dihubungkan dengan DO meter.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1. Hasil Pengamatan
Laju Udara (cc/min)
Laju Air (cc/min) Konsentrasi O2 in (mg/l)
Konsentrasi O2 out (mg/l)
1500 110,5149,38178,52230,68
2,72,93,13,3
4,234,184,0263,77
2500 110,5149,38178,52230,68
4,04,24,34,4
4,374,164,034,17
4000 110,5149,38178,52230,68
5,55,75,94,6
5,085,265,085,13
4.2. Pengolahan Data1. KONVERSI SATUAN
A. Konversi Laju Alir Udara dari cc/min menjadi m3/sec
a. Laju alir udara 1500 cc/min
1500 min x 1 min/60 sec x 1 m3/106 cc = 2,5 x 10-5 m3/sec
b. Laju alir udara 2500 cc/min
2500 min x 1 min/60 sec x 1 m3/106 cc = 4,167 x 10-5 m3/sec
c. Laju alir udara 2200 cc/min:
4000 cc/min x 1 min/60 sec x 1 m3/106 cc = 6,67 x 10-5 m3/sec
B. Konversi Laju Alir Air dari cc/min menjadi m3/sec
Pada laju udara 1500 cc/min
a. Laju alir air 110,5 cc/min
110,5 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 1,84 x 10-6 m3/sec
b. Laju alir air 149,38 cc/min
17
18
149,38 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,49 x 10-6 m3/sec
c. Laju alir air 178,52 cc/min
178,52 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,97 x 10-6 m3/sec
d. Laju alir air 230,68 cc/min
230,68 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 3,84 x 10-6 m3/sec
Pada laju udara 2500 cc/min
a. Laju alir air 110,5 cc/min
110,5 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 1,84 x 10-6 m3/sec
b. Laju alir air 149,38 cc/min
149,38 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,49 x 10-6 m3/sec
c. Laju alir air 178,52 cc/min
178,52 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,97 x 10-6 m3/sec
d. Laju alir air 230,68 cc/min
230,68 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 3,84 x 10-6 m3/sec
Pada laju udara 4000 cc/min
a. Laju alir air 110,5 cc/min
110,5 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 1,84 x 10-6 m3/sec
b. Laju alir air 149,38 cc/min
149,38 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,49 x 10-6 m3/sec
c. Laju alir air 178,52 cc/min
178,52 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 2,97 x 10-6 m3/sec
d. Laju alir air 230,68 cc/min
230,68 cc/min x 1 min/60sec x 1 m3/106 cc = 3,84 x 10-6 m3/sec
C. Konversi Konsentrasi O2 dari mg/l menjadi kg/m3
O2 input pada laju alir udara 1500 cc/min
a. (2,7 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0027 kg/m3
b. (2,9 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0029 kg/m3
19
c. (3,1 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0031 kg/m3
d. (3,3 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0033 kg/m3
O2 output pada laju alir udara 1500 cc/min
a. (4,23 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00423 kg/m3
b. (4,18 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00418 kg/m3
c. (4,026 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,004026 kg/m3
d. (3,77 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00377 kg/m3
O2 input pada laju alir udara 2500 cc/min
a. (4,0 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,004 kg/m3
b. (4,2 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0042 kg/m3
c. (4,3 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0043 kg/m3
d. (4,4 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0044 kg/m3
O2 output pada laju alir udara 2500 cc/min
a. (4,37 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00437 kg/m3
b. (4,16 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00416 kg/m3
c. (4,03 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00403 kg/m3
d. (4,17 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00417 kg/m3
O2 input pada laju alir udara 4000 cc/min
a. (5,5 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0055 kg/m3
b. (5,7 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0057 kg/m3
c. (5,9 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0059 kg/m3
d. (4,6 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,0046 kg/m3
O2 output pada laju alir udara 4000 cc/min
a. (5,08 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00508 kg/m3
b. (5,26 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00526 kg/m3
c. (5,08 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00508 kg/m3
20
d. (5,13 mg/l ) (10-6 kg/mg) (103 l/m3 ) = 0,00513 kg/m3
D. Menghitung nilai Clm (kg/m3) Rumus:
Clm =
Pada laju alir udara 1500 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00423 kg/m3 dan C1 = 0,0027 kg/m3
Clm =
Clm = 0,0034 kg/m3
b. Untuk C2 = 0,00418 kg/m3 dan C1 = 0,0029 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00350 kg/m3
c. Untuk C2 = 0,004026 kg/m3 dan C1 = 0,0031 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00354 kg/m3
d. Untuk C2 = 0,00377 kg/m3 dan C1 = 0,0033 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00352 kg/m3
Pada laju alir udara 2500 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00437 kg/m3 dan C1 = 0,004 kg/m3
Clm =
21
Clm = 0,00418 kg/m3
b. Untuk C2 = 0,00416 kg/m3 dan C1 = 0,0042 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00417 kg/m3
c. Untuk C2 = 0,00403 kg/m3 dan C1 = 0,0043 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00416 kg/m3
d. Untuk C2 = 0,00417 kg/m3 dan C1 = 0,0044 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00428 kg/m3
Pada laju alir udara 4000 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00508 kg/m3 dan C1 = 0,0055 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00528 kg/m3
b. Untuk C2 = 0,00526 kg/m3 dan C1 = 0,0057 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00547 kg/m3
c. Untuk C2 = 0,00508 kg/m3 dan C1 = 0,0059 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00547 kg/m3
22
d. Untuk C2 = 0,00513 kg/m3 dan C1 = 0,0046 kg/m3
Clm =
Clm = 0,00486 kg/m3
E. Menghitung Wp (Wetted meter)
Rumus:
Wp = .d
Dimana:
d = diameter kolom = 3,16 cm = 3,16 x 10-2 m
Wp = (3,14) (3,16 x 10-2 m)
Wp = 0,0992 m
F. Menghitung Laju Volumetric Air () dalam kg/m.sec
Rumus:
= (laju alir air . ) / Wp
Dimana:
= 1000 kg/m3
Wp = 0,0992 m
PADA ALIRAN UDARA 1500 – 4000 CC/MIN
a. Untuk laju alir air = 1,84 x 10-6
= (laju alir air . ) / Wp
= (1,84 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m
= 0,0185 kg/m.sec
b. Untuk laju alir air = 2,49 x 10-6
= (laju alir air . ) / Wp
= (2,49 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m
= 0,025 kg/m.sec
23
c. Untuk laju alir air = 2,97 x 10-6
= (laju alir air . ) / Wp
= (2,97 x 10-6m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m
= 0,0299 kg/m.sec
d. Untuk laju alir air = 3,84 x 10-6
= (laju alir air . ) / Wp
= (3,84 x 10-6 m3/s x 1000 kg/m3) / 0,0992 m
= 0,0387 kg/m.sec
G. Menghitung Reynold Number (Re)
Rumus:
Re = 4/
Dimana:
= 1,02 x 10-3 Ns/m2
PADA ALIRAN UDARA 1500 – 4000 CC/MIN
a. Untuk = 0,0185 kg/m.sec
Re = 4/
Re = (4)(0,0185) / (1,02 x 10-3)
Re = 72,54
b. Untuk = 0,025 kg/m.sec
Re = 4/
Re = (4)(0,025) / (1,02 x 10-3)
Re = 98,03
c. Untuk = 0,0299 kg/m.sec
Re = 4/
Re = (4)(0,0299) / (1,02 x 10-3)
Re = 117,25
d. Untuk = 0,0283 kg/m.sec
24
Re = 4/
Re = (4)(0,0387) / (1,02 x 10-3)
Re = 151,76
H. Menghitung Flux Massa Oksigen (kg/s)
Rumus:
j = (C2 – C1) . Laju alir air
Pada laju alir air 1500 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00423 kg/m3 C1 = 0,0027 kg/m3
laju air = 1,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00423 - 0,0027 ) x 1,84 x 10-6
j = 2,8152 x 10-9 kg/sec
b. Untuk C2 = 0,00418 kg/m3 C1 = 0,0029 kg/m3
laju air = 2,49 x 10-6m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00418 - 0,0029 ) x 2,49 x 10-6
j = 3,1872 x 10-9 kg/sec
c. Untuk C2 = 0,004026 kg/m3 C1 = 0,0031 kg/m3
laju air = 2,97 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,004026 - 0,0031 ) x 2,97 x 10-6
j = 2,75022 x 10-9 kg/sec
d. Untuk C2 = 0,00377 kg/m3 C1 = 0,0033 kg/m3
laju air = 3,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00377 - 0,0033 ) x 3,84 x 10-6
25
j = 1,8048 x 10-9 kg/sec
Pada laju alir air 2500 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00437 kg/m3 C1 = 0,004 kg/m3
laju air = 1,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00437 - 0,004 ) x 1,84 x 10-6
j = 6,808 x 10-10 kg/sec
b. Untuk C2 = 0,00416 kg/m3 C1 = 0,0042 kg/m3
laju air = 2,49 x 10-6m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00416 - 0,0042 ) x 2,49 x 10-6
j = -9,96 x 10-11 kg/sec
c. Untuk C2 = 0,00403 kg/m3 C1 = 0,0043 kg/m3
laju air = 2,97 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00403 - 0,0043 ) x 2,97 x 10-6
j = -8,019 x 10-10 kg/sec
d. Untuk C2 = 0,00417 kg/m3 C1 = 0,0044 kg/m3
laju air = 3,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00417 - 0,0044 ) x 3,84 x 10-6
j = -8,832 x 10-10 kg/sec
Pada laju alir air 4000 cc/min
a. Untuk C2 = 0,00508 kg/m3 C1 = 0,0055 kg/m3
laju air = 1,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
26
j = (0,00508 - 0,0055 ) x 1,84 x 10-6
j = -7,728 x 10-10 kg/sec
b. Untuk C2 = 0,00526 kg/m3 C1 = 0,0057 kg/m3
laju air = 2,49 x 10-6m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00526 - 0,0057 ) x 2,49 x 10-6
j = -1,0956 x 10-9 kg/sec
c. Untuk C2 = 0,00508 kg/m3 C1 = 0,0059 kg/m3
laju air = 2,97 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00508 - 0,0059 ) x 2,97 x 10-6
j = -2,4354 x 10-9 kg/sec
d. Untuk C2 = 0,00513 kg/m3 C1 = 0,0046 kg/m3
laju air = 3,84 x 10-6 m3/sec
j = (C2 – C1) . Laju alir air
j = (0,00513 - 0,0046 ) x 3,84 x 10-6
j = 2,0352 x 10-9 kg/sec
I. Menghitung Luas Area Perpindahan Massa (luas kontak)
Rumus:
A = .d.z
Dimana:
= 3,14 A = (3,14)(3,16 x 10-2)(0,9)
d = 3,16 cm = 3,16 x 10-2 m A = 0,0893 m2
z = 90 cm = 0,9 m
J. Menghitung Koefisien Liquid (KL)
Rumus:
27
KL =
Pada aliran udara 1500 cc/min
a. Untuk j = 2,8152 x 10-9 kg/sec Clm = 0,0034 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = 2,8152 x 10-9 / (0,0034)(0,0893)
KL = 9,272 x 10-6 m/sec
b. Untuk j = 3,1872 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00350 kg/m3 dan A = 0,0893
m2
KL = 3,1872 x 10-9 / (0,00350)(0,0893)
KL = 1,019 x 10-5 m/sec
c. Untuk j = 2,75022 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00354 kg/m3 dan A = 0,0893
m2
KL = 2,75022 x 10-9 / (0,00354)(0,0893)
KL = 8,699 x 10-6 m/sec
d. Untuk j = 1,8048 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00352 kg/m3 dan A=0,0893 m2
KL = 1,8048 x 10-9 / (0,00352)(0,0893)
KL = 5,74 x 10-6 m/sec
Pada aliran udara 2500 cc/min
a. Untuk j = 6,808 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00418 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = 6,808 x 10-10 / (0,00418)(0,0893)
KL = 1,823 x 10-6 m/sec
b. Untuk j = -9,96 x 10-11 kg/sec Clm = 0,00417 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = -9,96 x 10-11 / (0,00417)(0,0893)
KL = -2,674 x 10-7 m/sec
c. Untuk j = -8,019 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00416 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
28
KL = -8,019 x 10-10 / (0,00416)(0,0893)
KL = -2,158 x 10-6 m/sec
d. Untuk j = -8,832 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00428 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = -8,832 x 10-10 / (0,00428)(0,0893)
KL = -2,310 x 10-6 m/sec
Pada aliran udara 4000 cc/min
a. Untuk j = -7,728 x 10-10 kg/sec Clm = 0,00528 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = -7,728 x 10-10 / (0,00528)(0,0893)
KL = -1,639 x 10-6 m/sec
b. Untuk j = -1,0956 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00547 kg/m3 dan A = 0,0893
m2
KL = -1,0956 x 10-9 / (0,00547)(0,0893)
KL = -2,061 x 10-6 m/sec
c. Untuk j = -2,4354 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00547 kg/m3 dan A = 0,0893
m2
KL = -2,4354 x 10-9 / (0,00547)(0,0893)
KL = -4,985 x 10-6 m/sec
d. Untuk j = 2,0352 x 10-9 kg/sec Clm = 0,00486 kg/m3 dan A = 0,0893 m2
KL = 2,0352 x 10-9 / (0,00486)(0,0893)
KL = 4,68 x 10-6 m/sec
K. Menghitung Sherwood Number (Sh)
Rumus:
Sh = KL
Dimana:
29
Z = 90 cm = 0,9 m
DL= 2,5 x 10-9 m2/s
Pada Laju Udara 1500 cc/min
a. Untuk KL = 9,272 x 10-6 m/sec
Sh = (9,272 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 3337,92
b. Untuk KL = 1,019 x 10-5 m/sec
Sh = (1,019 x 10-5) (0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 3668,4
c. Untuk KL = 8,699 x 10-6 m/sec
Sh = (8,699 x 10-6) (0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 3131,64
d. Untuk KL = 5,74 x 10-6 m/sec
Sh = (5,74 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 2066,4
Pada Laju Udara 2500 cc/min
a. Untuk KL = 1,823 x 10-6 m/sec
Sh = (1,823 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 656,28
b. Untuk KL = -2,674 x 10-7 m/sec
Sh = (-2,674 x 10-7)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = -96,264
c. Untuk KL = -2,158 x 10-6 m/sec
Sh = (-2,158 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
30
Sh = -776,88
d. Untuk KL = -2,310 x 10-6 m/sec
Sh = (-2,310 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = -831,6
Pada Laju Udara 4000 cc/min
a. Untuk KL = -1,639 x 10-6 m/sec
Sh = (-1,639 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = -590,04
b. Untuk KL = -2,061 x 10-6 m/sec
Sh = (-2,061 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = -740,96
c. Untuk KL = -4,985 x 10-6 m/sec
Sh = (-4,985 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = -1794,6
d. Untuk KL = 4,68 x 10-6 m/sec
Sh = (4,68 x 10-6)(0,9) / (2,5 x 10-9 )
Sh = 1684,8
Data Untuk Membuat Grafik (log Sh vs log Re)
Sh = a Reb
ln Sh = ln a + b ln Re
persamaan ini analog dengan:
y = B + Ax
Dimana:
Ln Sh = y ln a = B (intersept)
Ln Re = x a = antiln B
31
b = slope
Untuk laju alir udara 1500 cc/min
Sh
Y = ln Sh Re X = ln Re X2 XY
3337,92
3668,4
3131,64
2066,4
8,113
8,207
8,049
7,633
72,54
98,03
117,25
151,76
4,284
4,585
4,764
5,022
18,35
21,02
22,69
25.22
34,756
37,629
38,345
38,33
32,002 18,655 87,28 149,06
A = Slope =
=
Slope = -0,681
B = Intersep =
=
Intersep = 11,179
Y = -0,681 X + 11,179
Ln a = -0,681 Jadi : Sh = 0,384 Re11,179
a = 0,384
32
b = 11,179
Untuk laju alir udara 2500 cc/min
Sh
Y = ln Sh Re X = ln Re X2 XY
656,28
-96,264
-776,88
-831,6
6,486
-4,567
-6,655
-6,723
72,54
98,03
117,25
151,76
4,284
4,585
4,764
5,022
18,35
21,02
22,69
25.22
27,786
-20,939
-31,704
-33,762
-11,495 18,655 87,28 -58,619
A = Slope =
=
Slope = -18,035
B = Intersep =
=
Intersep = 0,273
Y = -18,035 X + 0,273
Ln a = -18,035 Jadi : Sh = -2,892 Re0,273
a = -2,892
b = 0,273
33
Untuk laju alir udara 4000 cc/min
Sh
Y = ln Sh Re X = log Re X2 XY
-590,04
-740,96
-1794,6
1684,8
-6,38
-6,07
-7,492
7,492
72,54
98,03
117,25
151,76
4,284
4,585
4,764
5,022
18,35
21,02
22,69
25.22
-27,33
-30,29
-35,69
37,30
-13,05 18,655 87,28 -56,01
A = Slope =
=
Slope = 17,469
B = Intersep =
=
Intersep = -84,734
Y = 17,469X - 84,734
Ln a = 17,469 Jadi : Sh = 2,86 Re-84,734
a = 2,860
b = -84,734
BAB V
PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini yang berjudul wetted wall column yang akan
menguji kemampuan air dalam melarutkan oksigen di dalam kolom absorber.
Adapun fenomena yang terjadi pada kolom absorber adalah absorpsi, dimana
absorbsi adalah kemampuan suatu fluida untuk mengikat fluida lain yang terikat
pada solvent. Berlangsungnya proses absorpsi dipengaruhi oleh kemampuan dari
liquid absorbant (penyerap) untuk mengikat atau menyerap gas. Terjadi proses
penyerapan di dalam kolom absorber dapat dilakukan dengan berbagai cara,
sebagai contoh sieve and tray type dimana gas yang akan diserap dialirkan pada
bagian bottom kolom dan pelarut (absorbant) dialirkan dari bagian top kolom,
terjadi kontak antara gas dengan liquid terjadi pada permukaan sieve and tray,
sehingga gas yang mengalir akan diikat/diserap oleh pelarut. Pada percobaan ini
digunakan kolom absorber dengan tipe falling film dan dilakukan proses absorbsi
untuk penyerapan udara oleh air sebagai absorbant. Air yang dipompakan dengan
pompa 1 ke kolom deoksigenator. Setelah air memenuhi kolom deoksigenator
tersebut, selanjutnya air dipompakan ke puncak watted wall column dengan
pompa 2 yang sebelumnya melewati flow meter air dan sensor probe dimana alat
ini digunakan untuk menghitung laju alir air dan O2 yang terserap dari inlet. Pada
kolom deoksigenator terdapat flooding controler atau level controler yang
berfungsi untuk mengatur ketinggian air pada kolom deoksigenator. Setelah
keluar dari kolom deoksigenator air menuju ke sensor probe inlet dimana akan
dilihat kandungan oksigen pada inlet-nya. Setelah dihitung kandungan
oksigennya, air mengalir menuju clear well dimana air akan ditampung sementara
dan ketika clear well penuh maka air akan mulai mengalir kebawah secara
menempel pada dinding. Dengan metoda air mengalir pada dinding ini maka
aliran air tidak langsung cepat turun ke bagian bawah absorber tetapi tertahan
sejenak di dinding absorber sehingga kontak antara udara dan air semakin lama
yang menyebabkan naiknya efektivitas dari absorber tersebut
34
35
Selanjutnya dalam watted wall absorption column air akan turun dari
puncak ke dasar kolom secara laminer yang berupa lapisan tipis atau disebut
lapisan film. Bersamaan dengan itu udara mengalir dari dasar kolom karena
dipompakan oleh kompressor melalui cakram yang mendistribusi udara ke kolom
sehingga O2 naik ke atas dan sebaliknya film turun ke bawah secara counter
current. Counter current merupakan arah aliran yang paling efektif dalam bidang
teknik kimia. Hal ini disebabkan ketika air dan udara berkontak secara counter
current maka udara yang pertama berkontak dengan air akan berkontak lagi dan
terus menerus hingga pada ujung air tersebut, dengan demikian juga udara yang di
belakangnya. Udara yang dialirkan tersebut sebelumnya melewati flow meter
untuk menghitung laju alir udara.
Selanjutnya air yang sudah bebas O2 masuk kesensor probe untuk
menghitung O2 outlet. Alat ini dihubungkan dengan DO meter untuk menghitung
jumlah O2 yang terserap. Untuk menghitung mass flow rate air () maka laju alir
air dikalikan denagn massa jenis air (air) dan dibagi dengan wetted parameter
(WP), dimana wetted parameter ini didapat dengan mengalikan diameter kolom
dengan . Dari hasil perhitungan di dapat bilangan Reynold (Re) untuk masing-
masing laju alir udara dengan mengalikan mass flow rate air () dengan 4 dan
dibagi viskositas air (), dimana makin besar laju alir maka makin besar pula
bilangan renold tersebut. Dari data dan perhitungan dapat diketahui bahwa aliran
tersebut laminer. Bilangan number yang ada tergantung dari flowmetrik airnya,
hal ini pun terjadi pada fluksi massa (J) yang merupakan fungsi dari laju alir air
perubahan konsentrasi O2 yang terlarut dalam air.
Untuk menentukan berapa besar koefisien perpindahan massa (KL)pada
fase liquid maka harus diketahui hanya fluksi massanya dan besarnya konstanta
yang terlarut. Makin besar nilai fluksi massa maka koefisien perpindahan massa
juga makin besar dimana koefisien perpindahan massa ini digunakan untuk
menghitung bilangan Sherwood dengan mengalikan koefien perpindahan massa
(KL)dengan tinggi kolom (z) dan dibagi dengan difusivitas O2 dalam air (DL).
36
Grafik antara bilangan number (Re) dan Sherwood (Sh) masing-masing seharusnya
adalah merupakan garis lurus yang menunjukkan persamaan linier.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
1. Absorbsi adalah proses penyerapan pada seluruh permukaan bahan atau zat.
2. Dalam percobaan Weeted Wall Absorpsi Column alirannya adalah laminer
yaitu aliran yang mengalir secara beraturan.
3. Semakin besar kadar density dalam air maka akan semakin besar kadar
oksigen dalam larutan, begitu juga sebaliknya dan semakin besar density dari
udara maka semakin besar kadar oksigen dalam larutan, begitu juga
sebaliknya.
4. Semakin besar laju aliran udara, maka semakin besar pula koefisien
perpindahan massa (KL), Reynold Number (Re) dan Sherwood Number-nya
(Sh).
5. Semakin besar laju aliran air, maka semakin besar pula koefisien perpindahan
massa (KL), Reynold Number (Re) dan Sherwood Number-nya (Sh).
6.2 Saran
Didalam wetted absorpsi column seharusnya tidak terjadi gelembung air
sehingga dapat mengurangi jumlah udara yang masuk ke wetted wall absorpsi
collumn.
Kecepatan aliran air harus dijaga tetap (tidak terlalu cepat) karena aliran air
yang cepat dapat mengakibatkan alirannya menjadi turbulen, sehingga dapat
memperbesar luas permukaan film.
37
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 16 Desember 2011. Absorber dan Stripper.[online]. http://tentangte
knikkimia.wordpress.com/2011/12/16/absorber-dan-stripper/. (diakses pada
tanggal 6 Maret 2014)
Ifuqoha. 2010. Kolom Absorber.[online]. http://id.scribd.com/doc/91948982/kolo
m-absorber.html. (diakses pada tanggal 6 Maret 2014)
Putra, Rezhi Ramadhia . 2010. Laporan Praktikum Absorbsi. [online]. http://id.scr
ibd.com/doc/95722425/Laporan-praktikum-absorpsi. (diakses pada tanggal 6
Maret 2014)
Rahayu, Suparni Setyowati . 23 Oktober 2009. Absorbsi.[online]. http://www.che
m-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/absorbsi/. (diakses
pada tanggal 6 Maret 2014)
Robert H. Peery, Peery’s Chemical Engineering’s hand Book,.
Traybal, E, Robert, 1985, “Mass-Transfer Operations”’ third edition. McGraw-
Hill Book Company, Singapore.
Warren, L. Mc Cabe, Julian C, Smith, and Peter Harriot, “Operasi teknik Kimia”,
First edition, Erlangga, Jakarta.
38
LAMPIRAN
Grafik 1. Laju alir udara = 1500 cc/min
Grafik 2. Laju alir udara 2500 cc/min
39
40
Grafik 3. Laju alir udara 4000 cc/min