ADSORPSI [PDF]

Citation preview

ADSORBSI REF III STEM – AKAMIGAS 2016



VARIABEL OPERASI • Kuantiti dari fluida yang di tangani per unit waktu (akan menentukan diameter dan kedalaman dari adsorbent bed) • Jumlah material yang akan diserap (akan menentukan volume dari adsorbent) • Kapasitas adsorbsi dari adsorbent (akan menentukan volume dari adsorbent) • Pressure drop yang diijinkan di Bed (akan menentukan diameter dan kedalaman dari adsorbent bed) • Durasi cycle adsorbsi (akan menentukan volume dari adsorbent) • Waktu yang diperlukan untuk reaktifasi, purging, dll



Keekonomian • Keekonomian dari suatu operasi proses adsorbsi ditentukan (umumnya) oleh : – Durasi per cycle dari proses adsorbsi dan desorbsi – Jumlah adsorber



Pengaruh Variabel Proses • Pengaruh variabel proses pressure drop dari suatu fluida yang menembus suatu bed adsorber (media berpori) ditentukan dari : – Tes data laboratorium – Persamaan aliran fluida melalui media berpori (Brown, Ch : 16)



• Waktu terbaik yang diperlukan untuk reaktivasi bergantung pada data experiment atau berdasarkan pengalaman



• Jika solid adsorbent terexpose (kontak) dengan fluida murni (biasanya uap) di bawah kondisi temperatur dan tekanan konstan tapi periode adsorbsi nya bervariasi, maka laju biasanya akan berkurang secara cepat dari kondisi awalnya. (figure 390, Brown Hal : 404)



• Laju adsorbsi ( laju difusi) sampai menuju ke titik setimbang adalah bervariasi, bergantung paa ukuran partikel adsorbent, temperatur, dan berat molekul adsorbate. • Semakin kecil ukuran adsorbent, semakin tinggi temperatur, dan semakin rendah berat molekul adsorbate, maka akan meningkatkan laju difusi. • Pengaruh temperatur dan tekanan terhadap massa fluida yang terserap oleh adsorbent pada kondisi berkesetimbangan dapat dilihat seperti pada figure 391a Brown Hal : 404 • Secara umum, jumlah fluida yang terserap oleh adsorbent meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan dan menurunnya temperatur (Brown Hal : 404)



• Proses adsorbsi biasanya selalu disertai dengan meningkatnya temperatur bed sehingga meningkatkan panas pada proses adsorbsi. • Pressure drop saat menembus Bed akan mempengaruhi kondisi kesetimbangan (Yaitu akan mengubah kondisi setimbang yang telah ada) • Penggunaan data kesetimbangan yang akurat memerlukan data properties fresh adsorbent dan fluida yang masuk, panas adsorbsi, pressure drop fluida saat menembus Bed, pengaruh regenerasi adsorbent, effisiensi proses adsorbsi yang mengacu pada kondisi kesetimbangan, karakteristik heat transfer antara bed dengan pendingin, serta adanya impurities baik di adsorbent maupun di fluidanya.



EQUILIBRIUM ADSORBTION ISOTHERM • KURVA KESETIMBANGAN HARUS DIDAPATKAN SAMPAI PADA TEMPERATUR AKHIR OPERASI • JIKA WAKTU KONTAK TIDAK MENCUKUPI MAKA KESETIMBANGAN TIDAK AKAN TERCAPAI • SAAT INI ADA 4 MACAM PERSAMAAN KESETIMBANGAN ISOTERMIS DARI PROSES adsorbsi



EQUILIBRIUM ADSORPTION ISOTHERM (lanjutan)



TERMINOLOGY • SOLVENT = pelarut • ADSORBENT = material padatan penyerap • UNADSORBED SUBSTANCE = bagian dari fluida yang tidak bisa diserap oleh adsorbent • ADSORBABLE SOLUTE = bagian dari larutan terlarut dari suatu fluida yang bisa diserap oleh adsorbent • MASS SOLUTE/MASS SOLVENT = massa larutan yang terlarut di solvent yang bisa diserap oleh adsorbent per massa solvent • ADSORBATE = larutan yang telah berada /menempel di permukaan adsorbent • MASS ADSORBATE FREE SOLID = massa adsorbate yang bebas solid, artinya perhitungan tidak menyertakan berat adsorbent, yang dihitung hanya keberadaan fluida yang nempel di permukaan adsorbent. • SOLUTE ADSORBATE = ADSORBATE = larutan yang telah berada /menempel di permukaan adsorbent • MASS SOLUTE / MASS ADSORBENT = massa fluida yang menempel di adsorbent per massa adsorbent • FRESH ADSORBENT = adsorbent murni tanpa ada fluida yang menempel sama sekali



METODE PERHITUNGAN OPERASI ADSORBSI



• SINGLE STAGE OPERATION • MULTI STAGE CROSS CURRENT OPERATION • MULTI STAGE COUNTER CURRENT OPERATION



SINGLE STAGE OPERATION



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI SINGLE STAGE



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI SINGLE STAGE (lanjutan)



MULTI STAGE CROSS CURRENT OPERATION



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTI STAGE CROSS CURRENT



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTI STAGE CROSS CURRENT (lanjutan)



MULTI STAGE COUNTER CURRENT OPERATION



MULTI STAGE COUNTER CURRENT OPERATION (lanjutan) • Untuk adsorbsi yang jumlah stagenya telah ditentukan, maka harus melakukan trial-error penempatan garis operasi sehingga adsorbent/solution rasio dapat dihitung. • Jika operasinya adalah DESORBSI (mirip proses stripping pada gas absorbsi) maka garis operasinya berada di bawah garis kesetimbangan (equlibrium curve)



MULTI STAGE COUNTER CURRENT OPERATION (lanjutan) • Penentuan minimum adsorbent/solvent rasio sebagai berikut :



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTI STAGE COUNTER CURRENT



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTI STAGE COUNTER CURRENT (lanjutan)



Figure : 11.22



• JIKA PERSAMAAN ISOTHERM EQUILIBRIUM FREUNDLICH DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTI STAGE COUNTER CURRENT (lanjutan)



JIKA PERSAMAAN GARIS EQUILIBRIUM ISOTHERM BERBENTUK GARIS LURUS (LINEAR) DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTISTAGE COUNTER CURRENT



• DIGUNAKAN PERSAMAAN KREMSER SBB :



JIKA PERSAMAAN GARIS EQUILIBRIUM ISOTHERM BERBENTUK GARIS LURUS (LINEAR) DI APLIKASIKAN DI OPERASI MULTISTAGE COUNTER CURRENT (lanjutan)



Grafik untuk persamaan (5.50) – (5.53) A analog dengan Desorbtion Factor