MAKALAH ALAT INDUSTRI KIMIA ABSORPSI
Disusun Oleh : Kelompok II
Salam Ali
09220140004
Sri Dewi Anggrayani
09220140010
Andi Nabilla Musriah
09220140014
Syahrizal Sukara
09220140015
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA MAKASSAR 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan berkah-Nya hingga penyusunan makalah ini dapat diselesaikan dengan baik. Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis telah berusaha dengan segenap kemampuan, namun penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Tak lupa pula mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampu, orang tua yang telah memberi dukungan berupa moril maupun material, kepada teman dan pihak yang telah membantu dan membimbing penulis, dan juga pihakpihak lain yang ikut membantu penulis Penulis mohon maaf dengan segala kekurangan tersebut. Tak lupa kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Wallahu Taufik Wal Hidayah, Wassalamualaikum Wr. Wb.
Makassar,
Mei 2017
Kelompok 2
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................... 2 DAFTAR ISI ...................................................................................................... 3 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 4 1.2 Tujuan ............................................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses Pemisahan .............................................................................. 5 2.2 Absorpsi dan Absorben ..................................................................... 5 2.3 Alat Industri Absorpsi ....................................................................... 6 2.4 Contoh Absorpsi Dalam Industri ...................................................... 9 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ....................................................................................... 10 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 11
3
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dalam unit operasi kita melihat berbagai cara proses pemisahan suatu campuran. Dalam proses pemisahan tersebut menggunakan dasar transfer massa antar fase. Salah satu contoh proses pemisahan menggunakan prinsip transfer massa adalah absorpsi (Distantina, 1988). Absorpsi terjadi akibat adanya transfer massa solut dari fase gas ke fase cair. Sangat penting bagi mahasiswa teknik kimia untuk mempelajari proses pemisahan secara absorpsi karena banyak sekali dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, maupun dalam industri
1.2 Tujuan Mempelajari prisnsip dasar, alat industri yang digunakan, serta contoh aplikasi proses absorpsi dalam industri.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Proses Pemisahan Di industri kimia maupun dalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai operasi pemisahan suatu bahan atau lebih dari campurannya menggunakan dasar transfer massa antar fase (difusi antar fase), misalnya (Distantina, 1988) : 1. transfer
solut
dari
fase
gas
ke
fase
cair,
dijumpai
pada
absorpsi,dehumidifikasi, distilasi, 2. transfer solut dari fase cair ke fase gas, dijumpai pada desorpsi,humidifikasi, 3. transfer solut dari cairan satu ke cairan lain yang tidak saling larut, dijumpai pada ekstraksi cair-cair, 4. transfer solut dari padatan ke fase cair, dijumpai pada drying dan leaching, 5. transfer solut dari cairan ke permukaan padatan, dijumpai pada adsorpsi dan ion exchange. 2.2 Absorpsi dan Absorben Absorbsi adalah operasi pemisahan solut dari fase gas ke fase cair, yaitu dengan mengontakkan gas yang berisi solut dengan pelarut cair (solven / absorben ) yang tidak menguap. 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) (Redjeki, 2013). Tujuan proses absorpsi dalam dunia industri adalah meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. Dalam proses absorpsi yang sering kita jumpai, terdapat dua macam proses, yaitu secara fisik dan kimiawi. Berikut di bawah ini adalah penjelasannya :
5
1. Absorbsi fisik merupakan absorbsi dimana gas terlarut dalam cairan penyerap tidak disertai dengan reaksi kimia. Contoh absorbsi ini adalah absorbsi gas H2S dengan air. Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik, difusi gas ke dalam air, atau pelarutan gas ke fase cair. 2. Absorbsi kimia merupakan absorbsi dimana gas terlarut di dalam larutan penyerap disertai dengan adanya reaksi kimia.. Aplikasi dari absorbsi kimia dapat dijumpai pada proses penyerapan gas NO2 dalam air untuk menjadi larutan asam nitrat. Absorben atau pelarut 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. Agar cairan tersebut dapat menjadi absorben, kita harus memerhatikan syarat-syarat absorben yang baik, antara lain (Redjeki, 2013) : 1. Volatilitas yang rendah 2. Stabil (mengurangi kebutuhan penggantian pelarut) 3. Tidak korosif (mengurangi perawatan dan penggunaan alat anti korosi) 4. Viskositas rendah 5. Tidak berbusa bila berkontak dengan gas 6. Tidak beracun dan nonflammable (safety) 7. Layak digunakan (untuk mengurangi biaya/cost)
2.3 Alat Industri Absorpsi Alat industri untuk proses absorpsi dinamakan absorber, dan bagian paling penting dalam absorber adalah kolom absorpsi. Kolom absorpsi adalah 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 dari komponen tersebut.
6
Gambar 2.1 Kolom Absorpsi (Redjeki, 2013) Berikut ini adalah bagian-bagian dari kolom absorpsi. a. Input gas biasanya berupa spray untuk megubah gas input menjadi fase cair. b. Output gas c. Input pelarut d. Output pelarut dan gas terserap keluar e. Tempat pencampuran pelarut dan umpan f. Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi. Di dalam mengevaluasi absorber, sesorang harus mengetahui dan menentukan (Distantina, 1988) : 1. Kondisi bahan yang akan dipisahkan (umpan), yaitu kecepatan arus fluida umpan, komposisi, dan tekanan. 2. Banyak solut yang harus dipisahkan. 3. Jenis solven yang akan digunakan. 4. Suhu dan tekanan alat. 5. Kecepatan arus solven. 7
6. Diameter absorber. 7. Jenis absorber. 8. Jumlah stage ideal dan tinggi menara. Cara kerja kolom absorpsi adalah 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. Kemudian 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 atau plate dengan tingkat sesuai kebutuhan. Kolom absorpsi pun terdapat beberapa jenis, diantaranya adalah (Samsudin, 2015) 1. Tray Tower : Berbentuk seperti rak-rak yang tersusun. Tiap tray akan terjadi proses transfer massa. Pemilihan tray tower dipengaruhi oleh kecepatan gas. Efisiensi pemisahan akan tinggi bila kecepatan gas yang mengalir juga tinggi 2. Packed Tower : Dalam tower (menara) ini berisi packing, liquida didistribusi di atas packing dan mengalir ke bawah membentuk lapisan tipis di permukaan packing. Kedua fasa (liquid & gas) akan teraduk sempurna. Tower/kolom berpacking ini digunakan bila perpindahan massa dikendalikan oleh kedua tahanan baik gas maupun liquid 3. Spray Tower : Cairan masuk dispraykan dan jatuh karena gravitasi, aliran gas naik berlawanan arah. Nozzle (lubang) spray berfungsi untuk memperkecil ukuran liquida. Spray Tower digunakan untuk perpindahan massa gas-gas yang sangat mudah larut dimana tahanan fasa gas yang menjadi kendali dalam fenomena ini 8
4. Bubble Tower : Bubble Tower pada prinsipnya merupakan kebalikan dari spray tower. Dalam tower ini gas terdispersi kedalam fasa liquid membentuk gelembung kecil. Gelembung yang kecil ini menjadikan kontak antar fasa menjadi besar. Bubble Tower digunakan bila laju perpindahan massa dikendalikan oleh tahanan fasa gas.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2 (a) Tray Tower, (b) Packed Tower, (c) Spray Tower (Samsudin, 2015)
2.4 Contoh Absorpsi Dalam Industri Berikut adalah beberapa contoh proses absorpsi dalam industri kimia (Redjeki, 2013). 1. Pembuatan Formalin : Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas (Formalin adalah larutan formaldehida dalam air, dengan kadar antara 10%-40%) dapat dihasilkan melalui proses absorbsi. 2. Pembuatan Asam Nitrat (absorpsi gas NO dan NO2). 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
9
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan Proses absorpsi menggunakan prinsip transfer massa gas ke cairan. Alat untuk absorpsi dinamakan absorber dan tempat terjadinya absorpsi berada di dalam kolom absorpsi, pelarut cair yang digunakan disebut absorben. Proses absorpsi banyak digunakan dalam industri, salah satunya industri formalin, asam nitrat, ammonia, dll.
10
DAFTAR PUSTAKA
Distantina, S. (1988). Bahan Ajar Absorpsi dan Stripping D3. Surakarta. Retrieved from distantina.staff.uns.ac.id Redjeki, S. (2013). Bahan Ajar Materi Absorpsi Gas. Universitas Pembangunan Negara. Retrieved from elearning.upnjatim.ac.id Samsudin, A. M. (2015). Materi Perancangan Alat Proses. Bandung. Retrieved from www.itb.ac.id
11
