PendahuluanRasio nilai Nasikin: Misri = 1:1Penilaian Saya = UA : Test : PR = X : Y : ZDimana X > Y > ZJam bicara = Selasa, 13.00 16.00 WIBBuku acuan: Buku Absorpsi, Leaching ., MGTransport Process & Unit Operation 3rd ed., Geankoplis, C.J.Mass-Transfer Operations, Treybal, R.E.Chemical Engineering Vol 2, Coulson, JM & Richardson, J.F.

AbsorpsiDissolusi (pelarutan) ke dalam fasa liquid;Pemanfaatan difusivitas tinggi dari molekul gas; Koefisien partisi Henry's law (tek. uap/kelarutan)

PendahuluanPemisahan atau pemindahan satu atau lebih komponen dari campuran gas ke dalam cairan yang sesuaiPerpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri (setelah Distilasi)Dikontrol oleh laju difusi dan kontak antara 2 fasaFisika: acetone-udara via absorpsi airKimia: NOx-udara via absorpsi air Peralatan: mirip dgn distilasiPerbedaan operasi dgn distilasi:Feed = gas yg masuk dr bagian bawahSolvent = liquid yg masuk dr bagian atas di bawah titik didihDifusi dari gas ke liquid yang irreversible (pada Distilasi equimolar counter-diffusion)Rasio laju alir Liquid:Gas > DPacked Column lebih banyak dipakaiFeedUnabsorbed gasSolvent

Prinsip dasarKontak 2 phasa mencapai kesetimbangannyaSampai P ~ 5 atm, Kelarutan (S) tidak berubahSuhu maka Kelarutan Hukum Henry:the concentration of a solute gas in a solution is directly proportional to the partial pressure of that gas above the solution PA = H CAPA = tekanan parsial komponen A pada fasa gasH = konstanta Henry CA = konsentrasi komponen pada fasa liquid

Mekanisme AbsorpsiPAG = Tek. Parsial pada fasa bulkPAi = Tek. Parsial pada interfaceCAL = Konsentrasi pada fasa liquidCAi = Konsentrasi pada fasa interface Bulk gasFilm gasFilm LiquidBulk LiquidPAGPAiCAiCALABDE Batasan film gas Batasan film liquidInterface Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Tekanan parsial gas A

Difusi melalui gas stagnantAbsorpsi gas yang mengandung komponen dapat-larut A dan tak-dapat-larut B melalui gas stagnant menurut hukum Stephan:NA = total perpindahan massa (mol/luas.waktu) , z = jarak pada arah perpindahan massaCA,CB,CT = konsentrasi komponen A, B dan total gas, DV = difusivitas fasa gas(untuk gas ideal)Jika PBM = (PB2- PB1)/ ln (PB2/ PB1), makakG adalah koefisien transfer film gas

Difusi pada fasa liquidDL= difusivitas fasa liquidz = jarak pada arah perpindahan massaCA, CT = konsentrasi molar komponen A, B dan total gaskL adalah koefisien transfer film liquid

Laju Absorpsi dan koefisien menyeluruhCAiABDEInterface Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Tekanan parsial gas AFCAeCALPAiPAGPAePada kondisi tunak:

Laju Absorpsi dan koefisien menyeluruhCAiABDEInterface Konsentrasi zat A di dlm fasa cair Tekanan parsial gas AFCAeCALPAiPAGPAePada kondisi tunak:kG dan kL sulit diukur, maka digunakanKG dan KL adalah koefisien transfer menyeluruh gas dan liquid

Hubungan antara koefisien-koefisienDengan asumsi bahwa larutan mengikuti hukum Henry, maka dansehinggaValiditas persamaan-persamaan di atas bersyarat:Harga H tidak bergantung pada jenis alatTak ada resistansi interface yang signifikan Tak ada keterkaitan antara koefisien 2 lapisan filmPR 1 J : Tunjukkan bagaimana mendapatkan 3 persamaan di atas dari laju absorpsi.

Laju Absorpsi dalam fraksi molLaju perpindahan massa dapat ditulis: danJika m adalah gradien kurva kesetimbangan, maka

Faktor berpengaruh thdp KTipe gas:Sangat mudah larut (ammonia)Mudah larut (SO2)Sedikit (hampir tidak) larut (O2)PR 2 JBagaimana hubungan antara koefisien (kG dan KG serta kL dan KL

Kolom dinding basahCAiABDEInterface Tekanan parsial gas AFCAeCALPAiPAGPAeMengingat kurva kesetimbangan bukan garis lurus, maka Konsentrasi zat A di dlm fasa cairdandandan

PR 3 J

Komponen A terabsorb dari campuran A dan B dalam suatu menara yang liquidnya berarah menuruni dinding. Pada suatu titik bulk gas berkonsentrasi (mol fraksi ) 0,38 dan liquid 0,1. Menara beroperasi pada suhu 298 K dan 101,3 kPa dan data kesetimbangan spt pd tabel.Gas A berdifusi melalui gas B yang stagnan kemudian melalui liquid yang non difusiv. Koefisien perpindahan massa diketahui sbb: kG = 1,465x10-3 kmol A/s.m2 kL = 1,967x10-3 kmol A/s.m2. Hitunglah konsentrasi A pada kedua interface dan flux yang terjadi.

Pendekatan lainBeberapa penelitian thdp penguapan cairan ke arus udara dalam tabung menunjukkan hubungan sbb:d = diameter tabungzG = ketebalan filmB = konstantaRe = Bilangan ReynoldDari slide sebelumnya, diketahui bahwamakamakaDan beberapa pendekatan lainnya

Perhitungan peralatanAbsorpsiPlate Packed Towers

Jenis-jenis Plate (Tray)Kontak uap dan liquid efisienSieve trayPaling banyak dipakai,Bentuk mirip dgn yg dipakai pada distilasi,lubang sederhana, 3-12 mm, 5-15% luas trayValve trayModifikasi sieve tray dgn valve untuk mencegah kebocoran liquid pada saat tekanan uap rendahMulai banyak dipakaiSieve tray

Spray tower and Venturi

Buble cap tray

Packed Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah dan efisiensi kontak gas-liquidUkuran 3 -75mmBahan:Inert dan murah spt tanah liat, porselin, grafit, plastik, etc.Packing baik: 60-90% volume total

Desain Menara Absorpsi PiringanVN+1, yN+1Ln, xnLN, xNVn+1, yn+1N -1Nn+1nL0, x0V1, y112L dan V = laju alir total L dan V = laju alir komponen inert Untuk memudahkan perhitungan, maka neraca massa dihitung berdasarkan laju alir inert, bukan laju alir totalJumlah mol komponen absorbent = L.xn ,L = L L.xnL = L (1 .xn)

Desain Menara Absorpsi Piringanpada kotak putus-putus berlaku sbb:Dan pada keseluruhan berlaku neraca massa sbb:Neraca massaKedua pers. terakhir disebut Persamaan garis operasi

Contoh SoalSO2 akan diabsorbsi dari udara oleh air murni pada suhu 20 oC. Gas masuk mengandung 20% mol SO2 dan keluar diharapkan tinggal 2% fraksi mol pada tekanan 1 atm. Udara dan air masuk dengan laju inert 5,18 dan 333 kmol/jam.m2. Jika efisiensi tray adalah 25%, maka hitunglah berapa jumlah tray teoritis dan aktual yang diperlukan.

Desain Menara Absorpsi PackingPersamaan garis operasi keseluruhan:

Untuk titik tetentu:

Jika komponen A sangat kecil konsentrasinya (dilute):

Ini adalah gradien garis operasiL/V = D y/D xJika garis operasi berada di bawah garis kesetimbangan maka akan terjadi transfer dari L ke V, atau peristiwanya disebut sebagai StrippingdZL1, x1V1, y1L2, x2V2, y2Penampang iris S

Disain menara packingJika dA = a S dz, dan d(Vy) = d(Lx)Maka

Dan V=V(1-yAG)

dan

A = luas interface, m2a = luas interface packing, m2/m3 S = luas penampang menara, m2z = tinggi menara

Disain menara packingIntegrasi menghasilkan:Untuk dilute gas mixture (x dan y < 0.1), maka selisih-selisih pada V, L, y dan x dpt dianggap konstan.

Lokasi garis operasi(a) Absorpsi komponen A dari V ke L(b) Stripping komponen A dari L ke V

Minimum L/GxyPada (L/G)min nilai y2 yang diinginkan hanya dapat dicapai dengan tinggi kolom tak terbatasSemakin tinggi kolom diperlukan

Pertimbangan EkonomiNilai optimum L/V bergantung pada neraca ekonomiL/V besar, maka L besar, sehingga (H kolom tetap, D besar) recovery L mahal/besarL/V kecil, maka L kecil, sehingga tinggi besar, harga kolom besar