Laporan Praktikum Otk 2 (Absorbsi) [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM OTK 2 PRAKTIKUM ABSORBSI KONTINYU Tanggal 30 April 2019



Oleh Kelompok 1 : Anisa Tri Sudarmaji



1741420027



DIV TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018/2019



I.



TUJUAN PRAKTIKUM 1. Menentukan kelarutan CO2 dan NaOH 2. Menentukan jumlah CO2 yang terserap dengan alat HEMPL 3. Menentukan jumlah CO2 yang terserap dengan metode titrasi 4. Menentukan jumlah plate ideal



II.



DASAR TEORI Absorbsi merupakan salah satu proses separasi dalam industry kimia dimana suatu campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap tertentu sehingga satu atau lebih komponen gas tersebut larut dalam cairannya. Absorbsi dapat terjadi melalui dua mekanisme, yaitu absorbs fisik dan absorbs kimia. Proses absorbs dapat dilakukan dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan sparger,kolom gelembung (bubble column) atau dengan kolom yanb berisi packing yang inert (Packed column) atau piringan (tray column). Pemilihan peralatan proses absorbs biasanya didasarkan pada reaktifitas reaktan (gas dan cairan), suhu, tekanan, kapasitas, dan ekonomi. Secara umum,proses absorbsi gas CO2 ke dalam larutan NaOH yang disertai reaksi kimia berlangsung melalui empat tahap, yaitu perpindahan massa CO2 melalui lapisan gas menuju lapisan antar fase gas-cairan,kesetimbangan antara CO2 dalam fase gas dan fase larutan,perpindahan massa CO2 dari lapisan gas ke badan utama larutan NaOH dan reaksi antara CO2 terlarut dengan gugus hidroksil (OH). Adanya packing (bahan isian) didalam kolom absorbsi akan menyebabkan terjadinya hambatan terhadap aliran fluida yang melewati kolom. Akibatnya gas maupun cairan yang melewati akan mengalami pressure drop atau penurunan tekanan. Persyaratan pokok yang diperlukan untuk packing: a. Harus tidak bereaksi (kimia) dengan fluida didalam menara b. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat c. Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi. d. Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dan gas



e. Harus tidak terlalu mahal Penurunan tekanan akan menjadi lebih besar jika bahan isian yang digunakan tidak beraturan (random packing). Selain itu,penurunan tekanan juga dipengaruhi oleh laju alir gas maupun cairan. Pada laju alir tetap, penurunan tekanan gas sebanding dengan kenaikan laju alir cairan. Hal ini disebabkan karena ruang antara bahan pengisis yang semula dilewati gas menjadi lebih banyak dilewati cairan. Sehingga akan menyebabkan hold up (cairan yang terkait dalam ruangan) bertambah. Akibatnya peningkatan laju alir cairan lebih lanjut akan menyebabkan terjadinya pengumpulan cairan dibagian atas kolom. Keadaan ini biasa disebut flooding. Titik terjadinya peristiwa tersebut disebut flooding point. Banyak hal yang mempengaruhi absorbs gas ke dalam cairan, antara lain: -



Temperature operasi



-



Tekanan operasi



-



Konsentrasi komponen dalam cairan



-



Konsentrasi komponen didalam aliran gas



-



Luas bidang kontak



-



Lama waktu kontak Karena itu dalam operasi harus dipilih kondisi yang tepat sehingga diperoleh hasil yang maksimal. Karakteristik suatu cairan dalam menyerap komponen didalam aliran gas ditunjukkan oleh harga koefisien perpindahan massa antara gas-cairan,yaitu banyaknya mol gas yang berpindah



persatuan



luas



serta



tiap



fraksi



mol



(gram



mol)/



(detik)(cm2)(fraksi mol). Untuk menentukan harga koefisien perpindahan massa suatu kolom absorbsi dapat digunakan perhitungan berdasarkan neraca massa. Gas CO2 akan bersifat korosif jika di dalam gas terkandung uap air yang dapat mengasamkan CO2 menjadi H2CO3.



III.



METODOLOGI PERCOBAAN A. Alat dan Bahan yang digunakan Alat : a. Beaker glass b. Pengaduk c. Corong d. Seperangkat alat absorbs e. Pipet Bahan : a. NaOH teknis 0,1 N 120 gr dalam 15 liter b. NaOH teknis 0,1 N 40 gr dalam 2 liter c. Air B. Cara kerja 1. Mengisi labu hempl dari peralatan analisis gas pada sisi sebuah kiri peralatan absorbs dengan NaOH 1 M. Mengatur ketinggian cairan pada labu pada posisi ‘0’ pada tabung pengamatan 2. Mengisi tangki dengan air kran hingga kurang lebih ¾ bagian tangki 3. Menutup valve udara (C2) dan valve gas (C3) 4. Menyalakan pompa cairan dan atur laju alir (C1), amati melalui flowmeter F1 5. Menyalakan compressor dan atur laju alir udara, amati melalui flowmeter F2 6. Membuka dengan perlahan regulator gas CO2 pada tabung, dan atur laju alirnya melalui valve C3 sesuai petunjuk pembimbing. Atur laju alir cairan dari kolom ke tangki dengan valve C4 7. Setelah 15 menit, atau kondidi steady ,ambil sampel gas secara bersamaan dari titik pengambulan sampel S1 dan s2, dan analisa kandungan CO2 sebagai berikut: a. Mengaliri tempat sampel dengan gas, dengan cara menekan dan mendorong piston beberapa kali untuk mengeluarkan gas ke udara b. Dengan posisi Labu absorbs tertutup dan saluran ke luar tertutup, isi pipa dengan gas dengan cara menarik piston secara perlahan. Catat volume yang terambil ke dalam silinder V1. Tunggu kurang lebih dua menit agar gas sesuai dengan suhu dalam silinder. c. Menutup /isolasi silinder dari kolom dan labu absorbs, dan keluaran silinder ke udara. Tutup setelah 10 detik d. Menghubungkan silinder dengan labu absorbs dengan cara membuka valve yang menuju ke labu absorbs. Seharusnya ketinggian cairan tidak berubah. Jika berubah, segera buka ke udara lagu e. Tunggu hingga ketinggian pada tabung indicator pada posisi nol yang menunjukkan tekanan pada silinder adalah atmosferik



f. Tutp secara perlahan piston untuk mengosongkan silinder ke dalam labu absorbs. Tarik secara perlahan piston. Catat ketinggian cairan pada tabung indicator. IV. HASIL PERCOBAAN a. Laju alir udara (F2) = 30 L/jam b. Laju alir CO2 (F3) = 4 L/jam c. Laju alir air (F1) = 2 L/jam dan 3 L/jam Laju alir air 2 L/jam t Inlet/Yi (ml) (menit) 10 7.8 5 3.8 5 4.1 Laju alir air 3 L/jam t Inlet/Yi (ml) (menit) 10 7.8 5 3.8 5 4.1 V.



ANALISIS DATA Menghitung nilai 𝐹3



4



= 4+30 = 0.117647058 liter 𝐹3+𝐹2 a. Laju alir air 2 L/jam Menghitung nilai Yi 7.8 =0.078 100 3.8 100 4.1 100



=0.038 =0.041



Menghitung Yo 6.4 = 0.064 100



Outlet/Yo (ml) 6.4 2.5 2.2



Outlet/Yo (ml) 5.4 3.2 2



2.5 100 2.2 100



=0.025 =0.022



b. Laju alir air 3 L/jam Menghitung Yi 7.8 =0.078 100 3.8 100 4.1 100



=0.038 =0.041



Menghitung Yo 5.4 =0.054 100 3.2 100



=0.032



2.0 = 0.002 100 Menghitung nilai Fa (𝑌𝑖 − 𝑌𝑜) 𝐹3 𝐹𝑎 = 𝑥 (1 − 𝑌𝑜) 𝐹3 + 𝐹2 Fa=



0.078−0.064 𝑥 1−0.064



0.117647058 = 0.04451510303



Menghitung nilai Ga 𝐹𝑎 ∆𝑃 𝑚𝑚𝐻𝑔 273 𝐺𝑎 = ( )𝑥 𝑥 22.42 760 𝑇°𝐾 𝐺𝑎 = (



0.04451510303 22.42



0.28



273



) 𝑥 760 𝑥 304(𝐾) = 6.569090985𝑥10-7



VI.



PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini kami akan melakukan praktikum abrorbsi kontinyu untuk menentukan jumlah CO2 yang terserap dengan alat HEMPL. Absorbsi sendiri yaitu penyerapan komponen-komponen yang terdapat didalam gas dengan menggunakan cairan, dimana suatu campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap yang sesuai, sehingga satu atau lebih komponen dalam campuran gas larut dalam cairan penyerap. Dalam praktikum ini, digunakan gas CO2 sebagai absorbat dan larutan NaOH 0,1 N sebagai absorben. Praktikum absorbsi yang dilakukan yaitu secara kontinyu dengan menggunakan variabel waktu proses yaitu mulai t = 0 menit sampai t = 40 menit. Adapun hasil dari percobaan yang kami lakukan yaitu data nilai Yi/Yo yang didapat pada laju alir 2 L/jam dengan t=10 menit Yi =0.078 Yo=0.064, t= 15 menit Yi=.0.038 Yo=0.025, t=20 menit Yi=.0.41 Yo=0.22, sedangkan data laju alir 3 L/jam dengan t=10 ,menit Yi=0.0078 Yo= 0.054, t=15 menit Yi=0.038 Yo= 0.032 , t=20 menit Yi=0.041 Yo=0.002. Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahawa, laju alir CO2 yang masuk mempengaruhi koefisien perpindahan massa antara gas dan cairan,dimana semakin besar laju alir CO2 yang masuk maka koefisien perpindahan massa antara gas dan cairan akan semakin besar pula. Koefisien perpindahan massa ini kemudian akan sangat mempengaruhi daya serap cairan terhadap komponen yang terdapat pada aliran gas CO2. Dimana hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin besar koefisien perpindahan massa antara gas dan cairan maka kadar CO2 yang diserap akan semakin banyak pula.



VII.



KESIMPULAN 1. Udara pada inlet (Yi) mengandung fraksi gas CO2 yang lebih besar dibandingkan udara pada outlet (Yo) 2. Perubahan laju alir CO2 yang masuk akan mempengaruhi koefisien perpindahan massa antara gas dan cairan CO2 yang di serap.