PERANCANGAN ALAT PROSES
ABSORBER Oleh : KELOMPOK 17
M Riska Juliansyah P
(03121403010)
Abraham Otkapian
(03121403044)
Christian King Halim
(03121403054)
TERMINOLOGI • Absorber adalah suatu alat yang digunakan pada 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). • Pada umumnya, absorber dibedakan menjadi 2 jenis rancangan, yaitu : • Rancangan Absorber Hidrokarbon • Rancangan Absorber Inorganik
RANCANGAN ABSORBER HIDROKARBON •
• •
Metode Edmister (1947). Secara singkat, metode penyerapan Edmister (1947) dengan gas yang kaya diketahui pergi ke menara yang tetap adalah sebagai berikut: 01. Asumsikan tahap teoritis dan suhu operasi dan tekanan. 02. Diperlukan mengetahui pemulihan komponen penting Ea Ae n + 1 − Ae Ea = Ae n + 1 − 1 Es =
Se
M+1
− Se M+1 Se −1
•
03.
Asumsikan
a. Jumlah mol yang diserap b. Kenaikan suhu minyak ramping (biasanya 20 - 40 °F) mols hr Gunakan hubungan Horton dan Franklin untuk keseimbangan menara mols yang di . hr
c. Laju alir minyak ramping, •
04.
•
05.
•
06.
•
07.
L L Hitung 1 dan n . V1 Vn Gunakan metode Horton/Franklin untuk memperkirakan suhu menara. Hal ini ditunjukkan pada Tabel 2. Memperoleh nilai K atas dan bawah.
•
8. Hitung faktor penyerapan untuk setiap komponen i pada bagian atas dan bawah
L1 ATi = Kli V1 Ln ABi = Kni Vn •
Untuk faktor stripping V K STi = 1 li L1
SBi =
Vn Kli L1
•
9.
Diperoleh Aei dari 1 Ae = AB AT + 1 + 0.25 2 – 0.5
•
Demikian pula 1 Se = ST SB + 1 + 0.25 2 – 0.5
•
10.
Baca nilai Eai
•
11. Hitung mol masing-masing komponen yang diserap.
•
12. Bandingkan dengan jumlah mol diasumsikan diserap dan kerjakan kembali tingkat minyak ramping jika diperlukan.
•
Metode Edmister (1957).
penyerapan hidrokarbon menggunakan komponen minyak ramping yang memiliki hidrokarbon jauh lebih berat daripada komponen diserap dari aliran gas. Untuk merancang ini, kita menggunakan konstanta kesetimbangan penguapan (K nilai-nilai) mirip dengan distilasi.
Edmister telah mengembangkan suatu prosedur perbaikan yang memiliki persamaan menggabungkan penyerapan dan stripping dengan fungsi sebagai berikut: • V1 = ϕa Vn + 1 + (1 – ϕs) Lo
(Bagian Penyerapan)
• L1 = ϕs Lm + 1 + (1 – ϕa) Vo
(Bagian Stripping)
Dimana : • L
1
= Cairan yang dari dasar bak stripping
• Lm+1
= Cairan yang ke atas bak stripping
• ϕa
= 1 - Ea, fraksi tidak yang diserap
• ϕs
= 1 - Es, fraksi tidak dilucuti
• Vo
= Uap yang ke bawah bak stripping
PENGOPTIMALAN PENYERAP HIDROKARBON •
Bagian ini merupakan pendamping ke bagian yang berjudul Teknik Fractionators-Optimization. Pada bagian
•
Untuk absorber sederhana persamaan Smith-Brinkley adalah untuk komponen i:
bahwa metode Smith-Brinkley direkomendasikan untuk perhitungan optimalisasi dan penggunaannya secara rinci. Bagian ini memberikan persamaan yang sama untuk absorber sederhana dan reboiled.
f= •
1−S
N
+ qs SN − S N+1 1−S
dimana
BXB fi = FXF •
i
KV Sni = i L
′ ′ KiV Smi = ′ L
Untuk absorber reboiled: N−M N−M 1 − Sn + qs S n − Sn f= N−M N−M M+1 1 − Sn + hSn 1 − Sm
RANCANGAN ABSORBER INORGANIK • Desain absorber anorganik seringkali melibatkan sistem parameter utama yang didefinisikan dengan baik, seperti System Film kontrol , persamaan koefisien perpindahan massa, dll . • Ludwig memberikan data desain yang terkenal, seperti sistem NH3-Air-H2O, Cl2-H2O, CO2 dalam alkali larutan, dll . Demikian juga, data yang tersedia secara komersial kemasan didokumentasikan dengan baik seperti faktor kemasan, HETP, HTU, dll
Faktor Yang Mempengaruhi •
Koefisien Perpindahan Massa. Persamaan umum untuk koefisien Transfer massa yang diberikan dalam berbagai referensi jika nilai spesifik sistem iidak tersedia. Pabrikan kemasan 'data atau
Ludwig dapat memberikan spesifik Sistem KGA atau data KLA. KGA (unknown) = K GA (known) •
D𝑉 UNKNOWN 0.56 D𝑉 KNOWN 0.56
Difusivitas. Yang paling sederhana dari hubungan difusivitas gas adalah hubungan Gilliland. DV = 0.0069
•
T3 2 (1 M𝐴 + 1 M𝐵 )1 2 P(V𝐴 1 3 + V𝐵 1 3 )2
Jumlah Transfer Unit. Untuk larutan encer jumlah unit transfer NOG, diperoleh dengan :
Y1 − Y2 ∗ N𝑂𝐺 = (Y − Y ∗ )1 −(Y − Y ∗ )2 (Y − Y ∗ )1 𝑙𝑛 (Y − Y ∗ )2
referensi, seperti
PRINSIP KERJA SIKLUS ABSORBSI •
Dasar siklus absorbsi disajikan pada gambar 2. Pada gambar ditunjukkan adanya dua tingkat tekanan yang bekerja pada sistem, yaitu tekanan rendah yang meliputi proses penguapan (di evaporator) dan penyerapan (di absorber), dan tekanan tinggi yang meliputi proses pembentukan uap (di generator) dan pengembunan (di kondensor).
•
Siklus absorbsi juga menggunakan dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama disebut penyerap sedangkan yang kedua disebut refrigeran. Selanjutnya, efek pendinginan yang terjadi merupakan akibat dari kombinasi proses pengembunan dan penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut. Proses yang terjadi di evaporator dan kondensor sama dengan pada siklus kompresi uap
CONTOH PERHITUNGAN ABSORBER Treat 500 SCFM of air containing 14%mol acetone to remove 95% of the acetone by absorption in liquid water in a packed bed operating at 80°F and 1 atm, with 1 in rasching rings. The feed water contains 0.02% acetone and the flowrate is 1.1 times the minimum. The partial pressure of acetone over an aqueous solution at 80°F can be calculated from pA = PA°μAxA where ln μA = 1.95(1-x)^2 where PA° = 0.33 atm at 80°F. As designer, you must select the following:
• flowrate of water • diameter of tower • height of packing
PENYELESAISAN G = 500 SCFM
Recover = 0.95
•
2. Menentukan Laju alir minimum
x1 = 0.0810
y1 = 0.14
•
y2 = 0.0081
x2 = 0.0002
2.1 Menggambar kurva kesetimbangan
•
Dalam bentuk rasio mol
L = 1.1 Lmin pA = PA°μAxA , where ln μA = 1.95(1-x)^2
x
μA
pA
y*=pA/P
PA°= 0.33 atm P = 1atm •
1. Merubah SCFM menjadi lbmol/min
V (STP) 22.4 ltr/gmol
359 ft3/lbmol V1 = 1.39 lbmol/min
0
7.0287
0.0000
0.0000
0.01
6.7612
0.0223
0.0223
0.02
6.5064
0.0429
0.0429
0.03
6.2636
0.0620
0.0620
0.04
6.0322
0.0796
0.0796
0.05
5.8117
0.0959
0.0959
X1 = 0.081 y2 = 0.008074 1-y2 0.991926 (L'/V')min =(Y1-Y2)/(X1-X2)
X
Y*
Y
0.0000
0.0000
0.0081
0.0101
0.0228
0.0274
0.0204
0.0449
0.0471
0.0309
0.0661
0.0672
0.0417
0.0865
0.0877
0.0526
0.1061
0.1087
0.0638
0.1247
0.1301
0.0753
0.1425
0.1519
maka Lmin 2.666 lbmol/min Atau 18 lbmol/min 8.330 lb/gal 5.76 gal/min
2.2 Membuat garis operasi •
Merubah dalam bentuk rasio mol X = x / (1-x) Y = (L/V) X + Y2 = 1.91 X + 0.00814
x2 0.0002 --> X2 0.0002 V1 y1 + L x = V y + L1 x1 y1 0.1400 --> Y1 0.1628 V' (y1/(1-y1)) + L' (x/(1-x)) = V'(y/(1-y)) + L'(x1/(1-x1))
Y2 0.00814
•
Kurva kesetimbangan (EC) berada di bawah garis operasi (OL)
0.0870
0.1595
0.1742
•
Selanjutnya, minimum slope tercapai ketika OL menyinggung EC. V' = V(1-y2)
0.0989
0.1755
0.1970
•
Akhirnya, X1 bisa dibaca pada OL. L' = L(1-x2)
0.1111
0.1907
0.2204
