Campuran Gas Contoh Absorber [PDF]

Citation preview

Campuran gas Apabila dicampur dua atau lebih macam gas yang tidak saling bereaksi maka gas – gas tersebut akan saling terbagi rata – rata menjadikan campuran yang sederhana (homogen) dan terhadap gas – gas ini dapat dipakai hokum-hukum gas ideal. Hukum Dalton Jumlah tekanan dari campuran berbagai gas adalah sama dengan jumlah tekanan parsial masing – masing gas P total = PA + PB + PC + …………. PA, PB dan PC adalah tekanan parsial masing – masing gas Dan apabila untuk tiap gas dicampurkan memnuhi persamaan gas ideal maka berlakulah hokum gas ideal. Tekana parsial A PA = (nA) / (nA + nB + nC + ……)



x P total



PA = NA x P (Total) NA = Mol fraksi A Hukum Amagat Jumlah volume dari campuran berbagai gas adalah sama dengan jumlah volume parsial dari tiap-tiap gas tsb. Volume (total) = VA + VB + VC + ……….. VA = (nA) / (nA + nB + nC + ……) x V (total) NA = NA x P (Total) NA = Mol fraksi A



Density campuran gas Jika suatu campuran gas – gas susunannya dinyatakan dalam satuan mol atau satuan berat maka densitynya adalah berat jenisnya atau dapat juga ditentukan dengan memilih salah satu satuan molekul atau berat sebagai basis perhitugan volume pada sushu dan tekanan yang ditentukan dengan menggunakan hokum-hukum gas ideal Density = Berat seluruh gas / volume campuran Contoh Hitunglah density dalam satuan lbm/ft3 pada tekanan 29 in Hg dan 30ºC campuran hydrogen dan oksigen yang mengandung 11,1 % berat H2 Jawab Basis 1 lbm campuran Hidrogen = 0,111 x 1 lbm = 0,111 lbm atau



0,0555 lbmol



Oksigen = 0,889 x 1 lbm = 0,889 lbm atau



0,0278 lbmol



Total



0,0833 lbmol



Volume standar 0ºC = 0,0853 x 359 ft3 = 29,9 ft3 Volum pada 29 in Hg dan 30ºC = 29,9 x (29,92/29) x (303/273) = 34,2 ft3 Density pada 29 ini Hg dan 30ºC = 1/34,2 = 0,0292 lbm/ft3 Catatan Jika soal diatas sususnan gas – gas yang diketahui dalam % vol maka dikembalikan pada ketentuan untuk gas yaitu % vol = % moldan dibuat basis gram atau mol dan lbm atau lbmol. Sedangkan apabila susunannya gas – gas yang diketahui dalam % berat maka dengan mengambil basis dalam



satuan berat campuran dapat dihitung jumlah molekulnya untuk menentukan volume campuran dengan persamaan ideal. Perubahan volume disertai dengan perubahan sususnan Dalam beberapa perhitungan satuan operasi (langkah-langkah pengolahan) misalnya dalam hal absorbsi, pengeringan dan penguapan banyak dijumpai persoalan-persoalan mengenai perubahan volume yang disertai dengan perubahan sususnan dari suatu komponen campuran gas – gas. Sebagai contoh dalam operasi pengeringan seperti alur dibawah ini.



Gas kering (P1 T1)



zat yang akan dikeringkan



Gas kering



Gas keluar (P2dengan T2) uap air



Gas atau udara yang dimasukkan kedalam alat pengering biasanya harus kering (bebas atau hamper bebas air) karena zat yang akan dikeringkan mengandung air maka ketika dilewati udara kering air akan menguap sehingga gas yang keluar mengandung uap air. Jadi susunannya tidak sama dengan gas masuk, dalam penyelesaian soal semacam ini apabila tidak ada perubahan tekanan dan temperature maka dengan mudah diselesaikan yaitu menganggap bahwa vol gas yang keluar adalah sama dengan vol gas masuk ditambah vol uap air atau V keluar = V masuk + V uap air Tetapi apabila prosesnya menyangkut juga perubahan tekanan dan temperature maka pemecahannya dapat dilakukan atas dua langkah. 1. Menghitung volume pada P dan T semula (masuk) 2. Menghitung volume pada P dan T akhir (keluar)



Contoh Gas masuk kedalam alat pengering pada suhu 200ºC dan tekanan 743 mm Hg mempunyai susunan dalam % mol sbb : N2 = 79,2 % O2 = 7,2 % CO2 = 13,6 % Setelah menguapkan air gas keluar pada suhu 85ºC dan tekanan 740 mm Hg dengan sususnan dalam % mol sbb : N2 = 48,3 % O2 = 4,4 % CO2 = 8,3 % H2O = 39,0 % Hitunglah per m3 gas nasuk a. Volume gas keluar alatt pengering b. Beart air yang diuapkan Jawab Basis 1 mol gas masuk alat pengering N2 = 0,792 mol O2 = 0,072 mol CO2 = 0,136 mol P V = n RT dimana R = 0,08205 L. atm/mol K P1 = 743/760



x 1 atm = 0,978 atm



T1 = 200 + 273 = 473 K (0,978) (V) = (1) (0,08205) ( 473)



V = 39,75 L = 0,03975 m3



Gas masuk per mol merupakan = (48,3 + 4,4 + 8,3) = 61 % dari gas keluar



Jadi gas keluar = (100 / 61) x 1 mol = 1,64 mol Air keluar = (1,64 – 1) = 0,64 mol PV=nRT (743/760 ) (V) = (1,64) (0,08205) (273 + 85) V = 49,5 liter = 0,0495 m3 a. Volume gas keluar per 1 m3 gas masuk = (0,0495 / 0,03975) x 1 m3 = 1,25 m3 b. Berat air yang diuapkan per mol gas masuk = 0,64 x 18 = 11,5 gram Berat air yang diuapkan per m3 gas masuk = (1 / 0,03975 ) x 11,5 gram = 290 gram Metoda volume komponen murni Metode lain perhitungan yang melibatkan volume komponen murni adalah volume campuran ideal didapat dengan cara menambahkan bersama – sama volume komponen murni seperti mengambil suatu komponen dari suatu campuran volume totalnya akan berkurang oleh kehilangan komponen murni tersebut. Suatu proses yang melibatkan perubahan temperatur dan tekanan terhadap pengaruh komposisi ditempuh dengan dua cara yaitu pertama merubah komposisi dalam kondisi awal temperatur dan tekanan, kemudian memasukkan perhitungan sebagai basis komponen melaluii proses tanpa merubah massa. Contoh Sebuah industriasam klorida bentuk gas mengandung 25 % vol HCl dan 75 % vol udara. Gas ini dilewatkan sistem absorbsi yang mana 98 %



HCL terserap. Gas masuk sistem absorbsi pada suhu 120 F dan tekanan 748 mm Hg dan keluar pada suhu 80 F dan tekanan 738 mm Hg . a. Hitunglah volume gas keluar per 100 Cuft gas masuk peralatan absorbsi ? b. Hitunglah komposisi dalam persen vol gas keluar peralatan absorbsi ? c. Hitunglah berat HCl treserap per 100 Cuft gas masuk peralatan absorbsi ? Jawab Basis 100 Cuft gas masuk (743 mm Hg, 120 F) mengandung 75 Cuft udara dianggap tidak mengalami perubahan jumlah. Volume komponen murni HCl



= 25 Cuft



Volume komponen murni HCl terserap



= (0,98) (25) = 24,5 Cuft



Volume komponen murni HCl sisa



= 0,5 Cuft



Volume gas sisa



= 75 + 0,5 = 75,5 Cuft (748



mm Hg, 120 F) Volume gas keluar



= (75,5) (743/738) (540/580) =



70,8 Cuft (738 in Hg, 800F) Komposisi gas keluar



:



HCl



= 0,65 %



= 0,5/75,5



Udara



= 99,35 %



Volume HCl standar



= (24,5) (748/760) (492/580) = 20,3 Cuft



HCl terserap



= 20,3 / 359 = 2,07 lbmol



Contoh Kalsium hipoklorit diproduksi oleh penyerapam klor dalam bubur kapur. Gas diproduksi oleh proses klor Deacon, masuk peralatan abosrbsi pada tekanan 740 mm Hg dan suhu 75 F. Tekanan parsial klor 59 mm Hg. Gas keluar proses absorbsi pada suhu 80 F dan teknan 743 mm Hg dengan tekanan parsial klor 0,5 mm Hg. Hitunglah : a. Volume gas keluar peralatan per 100 Cuft gas masuk ? b. Berat klor terserap per 100 Cuft gas masuk ? Jawab Basis : 100 Cuft gas masuk (740 mmHg, 75 F) Tekanan parsial gas inert masuk



= 740 – 59 = 681 mmHg



Tekanan parsial gas inert keluar



= 743 – 0,5 = 742,5 mm g



Volume aktual gas inert masuk



= 100 Cuft



Volume aktual gas inert keluar



= (100) (681/742,5) (540/535) = 92,5 Cuft



Volume total gas keluar (743 mm Hg, 80 F) Volume aktual klor masuk dan keluar yaitu 100 dan 92,5 Cuft. Volume standar klor masuk



= 100 (59/760) (492/535) =



7,14 Cuft Volume standar klor keluar



= (92,5) (0,5/760) (492/540) =



0,055 Cuft Volume standar klor terserap



= 7,14 – 0,055 = 7,08 Cuft



Klor terserap = 7,08/359 = 0,0197 Lbmol = 1,4 lbm