MAKALAH PERALATAN INDUSTRI ALAT PEMISAH KONTAK FASA GAS CAIR
OLEH : NI MADE MAD E AYU AYU CANDRA WIDIYANTI WIDIYANTI (13614018) TEKIM D3/IIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
INSTRUKSI 1! P"#$%&''%# ! P"#*"+,-%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ 3! T'2'%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ 4! %&%# Y%#* D-*'#%%# ! K"*'#%%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ 6! S,+','+ A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ 5! P"#"7%+%# C%-+%# D%%. G% 8! P"#"7%+%# G% D%%. C%-+%# ! P+-#-9 K"+2% A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ 10! "#- M"#%+% A7+711! K. P%;-#* 1! K. P"%, 1! P"#$%&''%# Dalam industry proses banyak dilakukan operasi-operasi mempertemukan (kontak) gas
dengan cairan. Kontak antar fasa ini ditujukan untuk memindahkan zat dari fasa yang satu ke fasa lainnya. Bersamaan perpindahan zat panas juga turut pindah (perubahan fasa selalu melibatkan panas). Contoh-contoh operasi seperti ini adalah penyerapan (absorbs) stripping (desorbsi) rektifikasi pendinginan air dalam menara pendingin humidifikasi dsb.
A
A
C
C B
B A
A
Kontak
Kontak
B
B
C
C
A B Cai r A B
B
C
(%)
Gas
Cai r
Gas A
(7) A
C
B Kontak Kontak
A
A
B
B
Cai
uap
A Cai
C A Gas
(;)
($)
K","+%#*%# : %)
!triping "at # dikeluarkan dari larutannya dalam "at B dengan gas inert.
7)
#bsorbsi "at # diambil dari campuran gas dengan pelarut C (pencuci).
;)
$ektifikasi Cairan diperkaya dengan B dan uap diperkaya dengan #.
$)
%endinginan cairan sebagian # menguap (pindah ke fasa gas).
! P"#*"+,-%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ !1! A7+7#bsorbsi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen fluida dari campurannya
dengan menggunakan sol&en atau fluida lain. #bsorbsi dapat dilakukan pada fluida yang relati&e berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat konsentrat. Dengan demikian bahan yang memiliki koefisien partisi hukum 'enry sangat disukai dalam op erasi ini.
!! R",-<-%$ektifikasi adalah sebuah aplikasi dari proses penyulingan. %roses ini menghasilkan
suatu proses peningkatan komponen tertentu dari masing-masing cairan maupun gas. %roses rektifikasi ini dapat diartikan secara sederhana sebagi proses destilasi yang berulang. !ehingga distilat baru diperoleh dengan konsentrasi zat &olatile yang lebih tinggi. !3! H'.-$-<-%'umidifikasi adalah proses perpindahan penguapan cairan (#) ke dalam campuran gas
(B) dan uap cairan (#)* karena adanya kontak antara cairan (#) (yang temperaturenya lebih tinggi) dengan campurannya. !4! S,+-99-#* !tripping adalah operasi pemisahan solute dari fasa cair ke fasa gas yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas (stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan.
3! T'2'%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ +ujuan dari pemisah kontak fasa gas dan cair umumnya untuk memisahkan gas tertentu dari campurannya. Biasanya campuran gas tersebut terdiri dari gas inert dan gas yang terlarut dalam cairan. Cairan yang digunakan juga umumnya tidak mudah menguap dan larut dalam gas. !ebagai contoh yang umum dipakai adalah absorbsi ammonia dari campuran udara-amonia oleh air. !etelah absorbs terjadi campuran gas akan di reco&ery dengan cara distilasi. #lat pemisah kontak fasa gas dan cair juga berfungsi untuk memurnikan produk.
4! %&%# Y%#* D-*'#%%# Cairan yang digunakan pada umumnya yang tidak mudah menguap dan larut dalam gas. !ebagai contoh umum dipakai adalah absorbs ammonia dari campuran udara-amonia oleh air dan aseton-udara-air. Contoh lainnya adalah pada aborbsi kimia dengan menggunakan , / udara- air dimana , akan bereaksi dengan air membentuk ',0.
! K"*'#%%# A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ Kegunaan alat pemisah kontak fasa gas dan cair yaitu untuk meningkatkan nilai guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya. Contohnya formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi.
6! S,+','+ A%, P".-%& K#,% F%% G%C%-+
%*-%# A,% !ebagai outlet dari gas yang telah mengalami kontak dengan absorben. • 1nlet dari absorben. • !pray untuk mengubah gas input menjadi fase cair. • %*-%# T"#*%& %acked to2er untuk memperluas bidang permukaan sentuh sehingga memudahkan •
proses absorbsi. Disini terjadi kontak antara absorben dengan fluida yang akan di absorbsi. • %*-%# %=%& 1nput gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reactor dan juga sebagai outlet dari • absorben untuk kemudian di regenerasi.
5! P"#"7%+%# C%-+%# D%%. G% %ada tipe ini cairan dalam bentuk percikan disebarkan dalam ruangan gas ( kolom hujan kolom kamarpercik menara percik sentrifugal) atau dalam bentuk lapisan tipis digembus gas (kolom dinding basah kolom dengan isian packing). %ada kolom jenis ini kontak antara uap dan cairan terjadi disepanjang kolom yang diisi. Cairan yang disebarkan di bagian atas akan menyebar turun membasahi (packing) kolom dalam bentuk lapisan yang tipis. %ermukaan benda isi packing yang besar membentuk lapisan yang besar pula sehingga kontak cairan dapat terjadi dalam daerah yang luas sekali seperti pada gambar di ba2ah ini 3
Benda isi (packing) diisikan dalam kolom secara teratur maupun sembarang 4packing5merupakan benda padat inert. %ada tipe kolom ini gas / cair hanya bersinggungan tidak ada gas menembus genangan cairan sehingga pembentuka busa tidak semudah pada kolom pelat packing dapat ditumpukkan secara teratur atau sembarang. %acking dapat berupa palang dari kayu.
%ersyaratan untuk packing 3 a) %erbandingan berat&olume kecil. b) %ermukaan luas. c) Disela-sela packing harus ada ruang kosong yang cukup besar agar tahan terhadap aliran rendah. d) !ecara mekanis kuat tidak mudah pecah. e) 1nert tidak bereaksi dengan fluida yang ditangani.
f) 6urah dan tidak menyimpan banyak cairan dalam pori-pori.
8! P"#"7%+%# G% D%%. C%-+%# %ada tipe alat ini gas disebarkan dalam bentuk gelembung-gelembung halus ke dalam cairan. Kolom berupa gelembung yang agak besar lalu gelembung pecah-pecah dengan pengadukan.
! P+-#-9 K"+2% A%, P".-%& K#,% F%% G% $%# C%-+ Kolom absorbsi adalah sebuah kolom dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berla2anan arah (counter current) yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase cairan ke fase lainnya terjadi hampir di setiap reactor kimia. %roses ini dapat berupa absorbsi gas distilasi pelarutan yang terjadi pada semua reaksi kimia. Campuran gas yang merupakan keluaran dari reactor diumpankan ke ba2ah menara absorber. Di dalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa diffusional dalam umpan gas dari ba2ah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. %eristi2a abosrbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang bersisi packing dengan dua tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat 1 mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi.
Keterangan 3
a. b. c. d.
7as keluaran 7as input %elarut 7as output
10! "#- M"#%+% A7+7%! S-">" T+%
Bentuknya mirip dengan peralatan distilasi. %ada !ie&e +ray uap menggelembung ke atas mele2ati lubang-lubang sederhana berdiameter 0-89 mm melalui cairan yang mengalir. :uas penguapan atau lubang-lubang ini biasanya sekitar ;-8;< luas tray. Dengan mengatur energi kinetik dari gas dan uap yang mengalir maka dapat diupayakan agar cairan tidak mengalir melaui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dapat dipertahankan dengan limpasan (o&erflo2) pada tanggul (outlet 2eir). 7! ?%>" T+%
!ie&e
=al&e
+ray
adalah modifikasi dari
+ray
dengan
penambahan katup-katup
untuk mencegah kebocoran atau mengalirnya cairan ke ba2ah pada saat tekanan uap rendah. Dengan demikian alat ini menjadi sedikit lebih mahal daripada !ie&e +ray yaitu sekitar 9><.
,amun demikian alat ini memiliki kelebihan yaitu rentang operasi laju alir yang lebih lebar ketimbang !ie&e +ray. ;! S9+% T="+
?enis ini tidak banyak
digunakan karena
efisiensinya yang rendah.
$! '77" C%9 T+%
?enis ini telah
digunakan
dari seratus tahun
lalu
penggunaannya
mulai
sejak
lebih namun
digantikan
oleh
jenis =al&e +ray sejak tahun 8@;>. #lasan utama berkurangnya penggunaan Bubble Cap +ray adalah alasan ekonomis dimana desain alatnya yang lebih rumit sehingga biayanya menjadi lebih mahal. ?enis ini digunakan jika diameter kolomnya sangat besar.
"! P%;"$ "$
?enis ini adalah yang paling banyak diterapkan pada menara absorpsi. %acked Column lebih banyak digunakan mengingat luas kontaknya dengan gas. %acked Bed berfungsi mirip dengan media filter dimana gas dan cairan akan tertahan dan berkontak lebih lama dalam kolom sehingga operasi absorpsi akan lebih optimal.
11! K. P"%, (P-+-#*) Kolom (6enara) %elat adalah menara yang secara luas telah digunakan dalam industry. 6enara ini mempunyai sejumlah pelat dan fasilitas yang ada pada setiap pelat maka akan diperoleh kontak yang sebaik-baiknya antara fasa cair dengan fasa gas. Aasilitas ini dapat berupa topi gelembung (bubble caps) atau lubang ayak ( sieve). %ada pelat topi gelembung dan lubang ayak gelembung-gelembung gas akan terbentuk. +ransfer massa antara fase akan terjadi pada 2aktu gelembung gas terbentuk dan pada 2aktu gelembung gas naik ke atas pada setiap pelat. Cairan akan mengalir dari atas ke ba2ah melintasi pelat di dalam kolom.
1! K. P%;-#* Kolom (menara) packing adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi. %acking itu sendiri adalah sebuah bahan isian berbentuk selang berukuran yang telah ditentukan. ?enis material packing ini bisa berupa kerikil pecahan keramik kaca besi tembaga atau apapun asal tidak berkarat dan bereaksi dengan alcohol. #lumunium dan bahan plastic sebaiknya tidak digunakan. %acking jangan sampai terlalu padat sehingga menyumbat aliran uap. 6aterial terbaik untuk packing adalah scrub stainless steeltembaga dan raschigpall ring (biasanya digunakan industry) tapi bahan ini sulit didapatkan di 1ndonesia. #dapun fungsi bahan pengisi ialah untuk memperluas bidang kontak antara kedia fasa. Aungsi kolom packing adalah untuk memperluas permukaan di dalam kolom. Cairan akan mudah menguap apabila bersentuhan dengan suatu permukaan yang bersuhu berbeda. !elain itu uap akan lebih mudah terkodensasi apabila bersentuhan dengan permukaan yang berbeda suhu. Karena itu sebagian besar ruang didalam kolom harus diisi dengan material yang bisa menyediakan permukaan yang lebih banyak untuk bersentuhan dengan uap. Didalam menara packing ini cairan akan mengalir ke ba2ah melalui permukan ba2ah pengisi sedangkan cairan akan mengalir ke atas secara arus berla2anan melalui ruang kosong yang ada diantara bahan pengisi.
