BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Absorpsi dan stripper adalah alat yang digunakan untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari campurannya menggunakan prinsip perbedaan kelarutan. Solut adalah komponen yang dipisahkan dari campurannya sedangkan pelarut (solvent ; sebagai separating agent) adalah cairan atau gas yang melarutkan solut. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase satu ke fase yang lain dapat terjadi. 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. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan. Ada 2 jenis absorbsi, yaitu kimia dan fisis. Absorbsi kimia melibatkan reaksi kimia antara pelarut cair dengan arus gas dan solut tetap di fase cair. Dalam absorbs fisis, solut dalam gas mempunyai kelarutan lebih besar dalam pelarut cairan, sehingga solut berpindah ke fase cair. Absorbsi dengan reaksi kimia lebih menguntungkan untuk pemisahan. Meskipun demikian, absorbsi fisis menjadi penting jika pemisahan dengan reaksi kimia tidak dapat dilakukan. Absorber dan stripper seringkali digunakan secara bersamaan. Absorber digunakan untuk memisahkan suatu solut dari arus gas. Stripper digunakan untuk memisahkan solut dari cairan sehingga diperoleh gas dengan kandungan solute lebih pekat. Karena perbedaan kelarutan inilah, transfer massa solut dari fase satu ke fase yang lain dapat terjadi. Stripper adalah operasi pemisahan solut dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solut dengan pelarut gas ( stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan. sedangkan Absorbsi adalah operasi pemisahan solut dari fase gas ke fase cair, yaitu 1

2 dengan mengontakkan gas yang berisi solut dengan pelarut cair (solven / absorben ) yang tidak menguap. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah : 1. Apa itu absorpsi? 2. Apa itu kolom absorpsi? 3. Bagaimana prinsip kerja dari kolom absorpsi? 4. Bagaimana aplikasi dari kolom absorpsi? 5. Apa itu stripper? 6. Apa itu kolom stripper? 7. Bagaimana prinsip kerja dari kolom stripper? 1.3 Tujuan Masalah Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk : 1. Mengetahui pengertian absorpsi. 2. Mengetahui bagaimana kolom absorpsi. 3. Mengetahui prinsip kerja dari kolom absorpsi. 4. Mengetahui aplikasi dari kolom absorpsi. 5. Mengetahui pengertian stripper. 6. Mengetahui bagaimana kolom stripper. 7. Mengetahui prinsip kerja dari kolom stripper ABSORPSI Pengertian Dari Absorpsi BAB II PEMBAHASAN 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 gayagaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia 2

3 (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi Absorben Absorben 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. Persyaratan absorben : 1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorpsi yang sebesar mungkin (kebutuhan akan cairan lebih sedikit, volume alat lebih kecil). 2. Selektif 3. Memiliki tekanan uap yang rendah 4. Tidak korosif 5. Mempunyai viskositas yang rendah 6. Stabil secara termis. 7. Murah Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan sebagai absorben adalah air (untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan tetesan cairan), natrium hidroksida (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti asam) dan asam sulfat (untuk gas-gas yang dapat bereaksi seperti basa) Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Daya Absorpsi Banyaknya absorbat yang teradsorp pada permukaan absorben dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : Jenis absorbat, dapat ditinjau dari : 1. Ukuran molekul absorbat Rongga tempat terjadinya absorpsi dapat dicapai melalui ukuran yang sesuai, sehingga molekul-molekul yang bisa diabsorpsi adalah molekulmolekul yang berdiameter sama atau lebih kecil dari diameter pori absorben. 2. Polaritas molekul absorbat Apabila diameter sama, molekul-molekul polar lebih kuat diabsorpsi daripada molekul-molekul yang kurang polar, sehingga molekul-molekul yang lebih polar bisa menggantikan molekul-molekul yang kurang polar yang telah diserap. 3

4 Sifat absorben, dapat ditinjau dari : 1. Kemurnian absorben Absorben yang lebih murni memiliki daya absorpsi yang lebih baik. 2. Luas permukaan absorben Semakin luas permukaan absorben maka jumlah absorbat yang terserap akan semakin banyak pula. Temperatur Absorpsi merupakan proses eksotermis sehingga jumlah absorbat akan bertambah dengan berkurangnya temperatur adsorbat. Absorpsi fisika yang substansial biasa terjadi pada temperatur di bawah titik didih absorbat, terutama dibawah 50 0 C. Tekanan Untuk absorpsi fisika, kenaikan tekanan absorbat mengakibatkan kenaikan jumlah zat yang diabsorpsi. Sebaliknya pada absorpsi kimia, jumlah yang diabsorpsi berkurang dengan naiknya temperatur absorbat Pengertian Kolom Absorpsi 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 dari komponen tersebut. 4

5 Gambar 1. Kolom Absorpsi Gambar 2. Alat Absorpsi Struktur Dalam Kolom Absorpsi Adapun struktur dalam kolom absorpsi yaitu terdiri dari : 1. Bagian atas: Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair. 2. Bagian tengah: Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi. 3.Bagian bawah: Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor. 5

6 Gambar 3. Alat Absorpsi Secara Skematis Keterangan : (a.) Input gas (c.) Pelarut (b.) Gas keluar (d.) Hasil absorbs (e.) Disperser (f.) Packed column Prinsip Kerja Kolom Absorpsi 1. 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. 2. 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 6

7 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 I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi. Gambar 4. Prinsip Kerja Kolom Absorpsi Keterangan : A B C : Gas Keluaran : Gas Input : Pelarut D : Gas Output Peralatan Absorbsi Gas 1. Menara Sembur Menara sembur terdiri dari sebuah menaram dimana terletak dari puncak menara cairan disemburkan dengan menggunakan nozel semburan. Tetes-tetes cairan akan bergerak ke bawah karena gravitasi dan akan berkontak dengan arus gas yang naik ke atas. Nozel semburan dirancang untuk membagi cairan kecilkecil. Makin kecil ukuran tetes cairan, makin besar kecepatan transfer massa. Tetapi apabila ukuran tetes cairan terlalu kecil, tetes cairan dapat terikut arus gas 7

8 keluar. Menara sembur biasanya digunakan untuk transfer massa gas yang sangat mudah larut. Gambar 5 Menara Sumbur 2. Menara Gelembung Menara gelembung terdiri dari sebuah menara, dimana didalam menara tersebut gas didispersikan dalam fase cair dalam bentuk gelembung. Transfer massa terjadi pada waktu gelembung terbentuk dan pada waktu gelembung naik ke atas melalui cairan (Gambar 2). Menara gelembung digunakan untuk transfer massa gas yang relative sukar larut. Gelembung dapat dibuat misalnya dengan pertolongan distributor pipa yang ditempatkan mendatar pada dasar menara. 8

9 Gambar 6 Menara Gelembung 3. Menara Packing Menara packing adalah menara yang diisi dengan bahan pengisi. Zat cair yang masuk lalu didistribusikan di atas isian itu dengan distributor,sehingga pada operasi yang ideal membasahi permukaan isian secara aseragam. Gas yang mengandung zat terlarut masuk ke ruang pendistribusi yang terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah antar isian, berlawanan arah dengan aliran zat cair. Gambar 7 Menara Packing 9

10 Jenis-jenis isian menara packing : Isian menara packing terbagi atas 2 jenis yaitu yang diisikan dengan mencurahkan secara acak ke dalam menara dan yang disusunkan ke dalam menara dengan tangan. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk packing yaitu : Tidak bereaksi dengan kimia dengan fluida di dalam menara Tidak terlalu berat Memungkinkan terjadinya kontak yang baik antara zat cair dan gas. Mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi. Gambar 8 Salah satu tipe distributor Liquid 10

11 4. Menara Pelat Menara pelat adalah menara yang secara luas telah digunakan dalam industry. Menara ini mempunyai sejumlah pelat dan fasilitas yang ada pada setiap pelat, maka akan diperoleh kontak yang sebaik-baiknya antara fase cair dengan fase gas. Fasilitas ini dapat berupa topi gelembung atau lubang ayak. Pada pelat topi gelembung dan lubang ayak, gelembung gelembung gas akan terbentuk. Transfer massa antar fase akan terjadi pada waktu gelembung gas terbentuk dan pada waktu gelembung gas naik ke atas pada setiap pelat. Cairan akan mengalir dari atas ke bawah melintasi pelat di dalam kolom Aplikasi Kolom Absorpsi Aplikasi dari kolom absorpsi di Industri adalah teknologi proses pembuatan formalin dan proses pembuatan asam nitrat. Yang dapat dilihat dari penjelasan berikut : 1. Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorpsi. Teknologi proses pembuatan formalin ialah Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang suhunya 182 o C didinginkan pada kondenser hingga suhunya menjadi 55 o C, kemudian dimasukkan ke dalam absorber. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 40%. Bagian terbesar dari metanol, air dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses. 2. Pembuatan asam nitrat (absorpsi NO dan NO 2 ). Proses pembuatan asam nitrat : Tahap akhir dari proses pembuatan asam nitrat berlangsung dalam kolom absorpsi. Pada setiap tingkat kolom terjadi reaksi oksidasi NO menjadi NO 2 dan reaksi absorpsi NO 2 oleh air menjadi asam nitrat. Kolom absorpsi mempunyai empat fluks masuk dan dua fluks keluar. Empat fluks masuk yaitu air umpan absorber, udara pemutih, gas proses, dan asam lemah. Dua fluks keluar yaitu asam nitrat produk dan gas buang. Kolom 11

12 absorpsi dirancang untuk menghasilkan asam nitrat dengan konsentrasi 60 % berat dan kandungan NOx gas buang tidak lebih dari 200 ppm STIPPER Pengertian Stripper Stripper adalah pemisah, sedangkan prosesnya disebut dengan stripping. Dalam Kimia dan teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa kimia. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan. Gambar 9 Bagian dari Stripper 12

13 Gambar 10 Unit Stripper Unit Stripper Alat dalam Unit Stripper terdiri dari tangki penampung limbah, pompa centrifugal, jalur suplay udara [dari kompressor] dan kolom yang dalamnya berisi packing (packing berguna untuk kontak antara aliran udara dengan aliran air limbah) Pengertian Kolom Stripper Kolom stripper merupakan salah satu peralatan utama dalam proses distilasi karena kolom ini berfungsi untuk mempertajam pemisahan komponen komponen, sehingga bisa memperbaiki mutu suatu produk dengan memisahkan fraksi ringan yang tidak dikehendaki dalam produk tersebut Prinsip Kerja Kolom Stripper Air limbah (nilai COD sekitar ppm) dari tangki penampung, dipompa ke bagian atas kolom melalui pipa distribusi, supaya air dapat disebar merata diatas permukaan packing. Dari bagian bawah kolom, udara masuk kemudian bergerak ke atas menebus tumpukan packing. Di dalam packing terjadi 13

14 kontak antara fasa gas & fasa cair akibat tubrukan antara aliran udara yg ke atas dgn aliran limbah yg ke bawah. Selama kontak fasa gas & air, terjadi difusi/perpindahan bahan organik limbah dari aliran air ke aliran udara. Aliran air keluar dari bagian bawah kolom sudah berkurang kandungan bahan organiknya [nilai COD sekitar 6500 ppm]. Aliran udara keluar dari bagian atas bersama dgn bahan bahan organik [bahan limbah yang mudah menguap]. Campuran udara & uap limbah ini dapat terbakar menghasilkan energi panas yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut didalam suatu INCINERATOR. Arah Aliran dalam Air Stripper Gambar 11 Arah Aliran Air Stripper Air stripper yang umum dijumpai adalah jenis air stripper dengan arah aliran udara dan air saling berlawanan arah (counter current). Air yang mengandung bahan berbahaya dipompakan dari bagian atas menara dengan cara disemprotkan, sedangkan udara dipompakan dari bagian bawah. Telah dijelaskan di atas bahwa packed material yang terdapat di dalam menar memungkinkan terjadinya kontak permukaan yang lebih luas Jenis Jenis Stripper 14

15 Ada dua macam jenis stripper yaitu : 1. 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. 2. 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 : 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. 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. 15

16 BAB III PENUTUP 16

17 3.1 Kesimpulan Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Dan Stripper adalah pemisah, sedangkan prosesnya disebut dengan stripping. Stripping adalah operasi pemisahan solute dari fase cair ke fase gas, yaitu dengan mengontakkan cairan yang berisi solute dengan pelarut gas ( stripping agent) yang tidak larut ke dalam cairan. DAFTAR PUSTAKA mardi-subiono.blogspot.com/2011/11/menara-absorber-dan-stripper.html 17

18 18