PACKED COLUMN

Sumber : “CHEMICAL ENGINEERING Vol. 6”, J.M.Coulson and J.F. Richardson

Packed Column digunakan pada proses distilasi, absorpsi, dan ekstraksi cair-

cair.

Kinerja sebuah packed column sangat bergantung pada kualitas distribusi gas

dan liquid yang melewati packed bed, dan berikut ini yang menjadi pertimbangan

utama dalam mendesain sebuah packed column.

Pemilihan Plate (Tray) atau Packing

Pemilihan antara kolom tray atau packing untuk proses tertentu, dapat ditentukan

dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan masing-masing desain,

seperti berikut ini :

1. Kolom tray dapat didesain untuk proses dengan rentang laju alir liquid dan

gas yang lebih besar dibandingkan dengan packed column.

2. Packed column tidak sesuai untuk laju alir liquid yang sangat rendah.

3. Efisiensi tray dapat diprediksi dengan lebih teliti dibandingkan dengan

perhitungan untuk packing (HETP).

4. Hasil desain kolom tray lebih terjamin daripada packed column. Pada

packed column selalu ada keraguan bahwa distribusi liquid dapat terjaga

dengan baik di sepanjang packed column pada semua kondisi operasi,

terutama pada kolom yang cukup besar.

5. Pada kolom tray lebih mudah membuat pendingin; coil dapat dipasang

pada tray.

6. Pada kolom tray lebih mudah untuk membuat side-streams.

7. Jika liquid menyebabkan fouling atau mengandung padatan, lebih mudah

membersihkannya pada kolom tray; man way dapat dipasang pada tray. Jika

diameter kolom cukup kecil, akan lebih murah menggunakan packing dan

mengganti packing jika terjadi fouling.

8. Untuk liquid yang bersifat korosif, lebih murah jika menggunakan packed

column daripada kolom tray.

9. Liquid hold-up jauh lebih rendah pada packed column dibandingkan kolom

tray. Hal ini sangat penting ketika inventory liquid yang mudah terbakar atau

beracun harus sekecil mungkin untuk alasan keselamatan.

10. Packed column lebih sesuai untuk menangani foaming system.

11. Pressure drop per tahap kesetimbangan (HETP) lebih rendah pada

packing daripada tray; dan pada kolom vakum sebaiknya menggunakan

packing.

12. Pada kolom dengan diameter kecil (kurang dari 0,6 m), sebaiknya

menggunakan packing; tray akan sulit dipasang dan cukup mahal.

Prosedur Desain Packed Column

1. Pilih jenis dan ukuran packing.

2. Tentukan tinggi kolom yang diperlukan untuk proses pemisahan yang

akan dilakukan.

3. Tentukan diameter kolom (kapasitas) untuk laju alir liquid dan gas

tertentu.

4. Pilih dan desain internal kolom: packing support, liquid distributor,

redistributor.

Packing

Syarat-syarat pemilihan packing :

Memiliki luas permukaan yang besar: luas interface yang tinggi antara gas

dan liquid

Memiliki struktur yang terbuka: resistansi yang rendah untuk aliran gas

Menghasilkan distribusi liquid yang seragam pada permukaan packing

Menghasilkan aliran gas yang seragam sepanjang penampang kolom

Penyusunan Packing

Stacked: Disusun secara manual dengan tenaga manusia dan relatif lebih mahal.

Biasanya digunakan untuk laju alir gas yang tinggi dan mengharuskan pressure

drop yang rendah. Contoh : cooling tower.

Dumped: Cara yang paling sering digunakan dalam menyusun packing. Tower

diisi dengan air dan packing dijatuhkan ke bagian dasar packing support.

Cara ini yang paling banyak digunakan di industri proses.

Jenis Packing

Raschig rings, Pall rings, Berl Saddle, Intalox saddle.

Ring dan Saddle tersedia dari bahan keramik, logam, plastik, dan karbon.

Ring yang terbuat dari logam dan plastik (polipropilen), lebih efisien

dibandingkan dengan ring yang terbuat dari keramik, karena dapat dibuat lebih

tipis.

Dibandingkan dengan pall ring dan saddle, Raschig ring per volume harganya

lebih murah namun efisiensinya lebih rendah, dan biasanya biaya total kolom

akan lebih mahal jika menggunakan raschig ring. Untuk kolom yang baru,

biasanya digunakan pall ring dan berl atau intalox saddle.

Pemilihan material packing bergantung pada jenis fluida dan temperatur operasi.

Packing keramik dipilih jika liquid yang digunakan bersifat korosif; namun

keramik tidak cocok untuk basa kuat.

Packing plastik lemah terhadap beberapa pelarut organik dan hanya dapat

digunakan sampai temperatur moderat (tidak terlalu tinggi), maka tidak cocok

untuk kolom distilasi.

Jika kondisi operasi kolom cendedrung tidak stabil, maka sebaiknya digunakan

packing logam, karena keramik akan mudah pecah.

Ukuran Packing

Secara umum, ukuran maksimum packing yang digunakan dalam kolom adalah

50 mm. Packing yang lebih kecil lebih mahal daripada packing yang lebih besar.

Jika digunakan packing dengan ukuran diatas 50 mm, maka biaya per meter

kubik (per volume) yang lebih rendah, efisiensi perpindahan masa yang lebih

rendah. Jika menggunakan packing yang terlalu besar dalam kolom yang kecil,

maka tidak akan diperoleh distribusi liquid yang baik.

Rentang ukuran packing yang direkomendasikan :

Diameter kolom Ukuran Packing yang digunakan

< 0,3 m (1 ft) < 25 mm (1 in)

0,3 – 0,9 m (1 – 3 ft) 25 – 38 mm (1 – 1,5 in)

> 0,9 m 50 – 75 mm (2 – 3 in)

Menentukan Tinggi Packing-bed

Penentuan tinggi packing-bed pada kolom distilasi, dapat menggunakan konsep

tinggi tahap kesetimbangan ekivalen (height of an equivalent equilibrium stage)

untuk mengkonversi jumlah tahap ideal yang diperlukan menjadi tinggi packing.

Tinggi tahap kesetimbangan ekivalen yang biasanya disebut tinggi plate teoritik

(height of a theoritical plate, HETP), adalah tinggi packing yang diperlukan untuk

menghasilkan proses pemisahan yang sama seperti pada tahap kesetimbangan.

Eckert (1975) sudah menunjukkan bahwa pada proses distilasi untuk jenis dan

ukuran packing tertentu, HETP akan konstan dan tidak dipengaruhi oleh sifat

fisik sistem.

Berikut ini nilai HETP untuk packing jenis Pall rings yang dapat digunakan untuk

memperkirakan tinggi packing bed yang diperlukan.

Ukuran, mm HETP, m

25 (1 in.) 0,4 - 0,5

38 (1 ½ in.) 0,6 – 0,75

50 (2 in.) 0,75 – 1,0

CONTOH PERHITUNGAN TINGGI PACKING-BED

(contoh soal desain plate kolom distilasi)

Diketahui jumlah tahap teoritik suatu proses distilasi adalah 14 tahap (termasuk

reboiler). Diameter kolom distilasi adalah 0,79 m. Tentukan tinggi packing bed

jika menggunakan Pall Rings.

Jawab:

Untuk diameter kolom 0,79 m, ukuran packing yang direkomendasikan adalah 25

mm – 38 mm.

Jika menggunakan packing dengan ukuran 25 mm, maka tinggi packing-

bed yang diperlukan adalah

= 0,5 m x 13 tahap = 6,5 m

Jika menggunakan packing dengan ukuran 38 mm, maka tinggi packing-

bed yang diperlukan adalah

= 0,75 m x 13 tahap = 9,75 m