Packed Tower

  Nam Namaa NIM

: Yeni Yeni Kris Kristi tina na : 03071 07100306 3069

Kelompok : III PACKED TOWER 

Packed Tower digunakan untuk kontak secara continue liquid dan gas untuk  kedua aliran yaitu countercurr countercurrent ent dan cocurrent, kolom vertical vertical dimana dimana diisi dengan  packing atau dengan memperluas permukaan kontak. Packing yang digunakanpada  packed tower untuk memperbesar permukaan kontak antara gas dn likuid.

Berdasarkan kegunaan dari absorber, maka absorber dibagi menjadi : 1. Pack acked To Tower  Dipilih untuk menangani material yang sangat korosif, liquid yang berbuih, tower yang diameternya besar dan melibatkan pressure drop yang rendah.

2. Plate Tow Toweer  Diranc Dirancang ang untuk untuk operasi operasi absorp absorpsi si gas atau atau stripp stripping ing gas yang yang memili memiliki ki  banyak persamaan untuk menurunkan angka. Perbedaanya terletak pada pemisahan yang didasarkan pada pemdistribusian berbagai substansi antara fase gas dan liquid ketika seluruh komponen antara dua fase. 3. Stirre rred Tan Tank  k  Digunakan pada sistem reaksi kimia di mana gas akan diabsorpsi terlebih dahulu dan kemudian akan bereaksi dengan suatu komponen dengan larutan. Alat ini memiliki kelebihan ketika reaksi berjalan lambat, dalam hal ini pada fase liquid, sehingga sehingga membutuhkan membutuhkan residence time yang lama dibandingkan dibandingkan dengan waktu yang disediakan. 4. Spar Sparge ged d Towe Tower  r  Mempunyai efisien dan massanya lebih rendah dibandingkan stirred tank. 5. Spra Sprayy Cham Chambe ber  r  Digunakan untuk skala besar dengan sistem dasarnya untuk mengalirkan SO2 dari boiler gas buangan yang dikeluarkan dari stasiun pembakaran batubara. 6. Vent Ventur urii Scru Scrubb bber  er 

Umumnya digunakan untuk mengalirkan bahan-bahan partikel dari aliran gas ke penyerapan uap terlarut. 7. Falling Film Absorber  Tipe ini sangat cocok untuk skala besar atau komersil di mana panas yang diperbolehkan selama absorpsi sangat tinggi. Packed towers hampir selalu memiliki tekanan yang rendah dibandingkan tower yang lain. Packing terdiri dari keping-keping yang jumlahnya banyak untuk  meningkatkan kapasitas absorbsinya. Aliran gasnya sekitar 500 ft3/min (14.2 m3/min) digunakan di1 in (2.5 cm) packing, untuk aliran gasnya atau 2000 ft3/min (56.6 m3/min) or more, use 2 in (5 cm) packing Perbandingan Bahan Pembuat Packed Tower  •

•

Bahan plastik : o

Harganya murah

o

Daya tahannya lemah

Bahan keramik : -

Harganya mahal

-

Daya tahannya lebih lama

Packed tower merupakan tipe kolom absorbs yang banyak digunakan karena   pressure drop aliran gasnya rendah, cairan hold up kecil, lebih ekonomis dalam operasi cairan yang korosif, dan biaya kolomnya relative murah. PRESSURE DROP PREDICTION pada Packed Tower

Ketika packed tower awalnya diperkenalkan sebagai perangkat transfer massa, yang kering penurunan tekanan gas pada packed tower

adalah kriteria pertama yang

dievaluasi dan dikerjakan oleh Ergun dan leva menghasilkan korelasi penurunan tekanan dry bed dari rumus berikut:

Untuk packed tower menggunakan packing ukuran besar, umumnya aliran turbulen, yang menghasilkan "n" yang sama dengan 2. Persamaan 1 dengan demikian dapat disederhanakan menjadi :

C 2 mengkombinasikan konstanta dari Persamaan 1 dan karakteristik dimensi packing D  p. Packed tower biasanya memiliki fraksi terhindar 0,6-0,8, yang membuat fraksi yang dihindari yang sangat signifikan. G kecepatan gas dapat digantikan oleh pendekatan menara kosong kecepatan, V. Istilah V / tower V

a

gives the interstitial gas velocity in the

so that Equation 2 can be re-written as: memberikan kecepatan gas

interstisial dalam sebuah menara V sehingga Persamaan 2 dapat ditulis ulang sebagai:

Dimana Fs adalah Hasilnya adalah

Gambar menunjukkan penurunan tekanan dry bed kurva untuk berbagai packing. Kurva ini didasarkan pada kedua rencana, pengukuran dan data yang ada. Koreksi untuk data telah mengakibatkan kehilangan tekanan yang lebih tinggi secara signifikan untuk packing yang lebih besar. Hal ini terlihat bahwa setiap packing telah terus-menerus mempengaruhi hubungan antara penurunan tekanan dan kecepatan gas.

Merancang sebuah packed column adalah campuran halus seni dan sains. Packed kolom adalah yang paling sering digunakan untuk menghilangkan kontaminan atau pengotor dalam aliran gas ( proses absorbsi).  Namun, packed kolom juga dapat digunakan untuk menghilangkan komponen volatile dari aliran cairan dengan mengontakkan cair dengan gas inert (stripping). Packed column juga digunakan dalam penerapan proses distilasi saat pemisahan sangat sulit karena untuk menutupi komponen yang mendidih. Dalam packed colum ini lebih fokus pada proses penyerapan. Langkah pertama dalam merancang sebuah packed tower dibutuhkan ilmu  pengetahuan dan seni. Namun yang paling beperan adalah ilmu pengetahuan unrtuk  merancangnya. Data kesetimbangan antara kontaminan dan pelarut (atau komponen  penyulingan) sangat diperlukan untuk analisis rancangan packed tower ini. Jika tabel data untuk sistem tidak tersedia dan jumlah total dari kontaminan adalah kecil (pada umumnya demikian), Hukum Raoult dapat digunakan untuk memperkirakan data

kesetimbangan penyerapan atau proses stripping. Untuk distilasi, data kesetimbangan dapat diprediksi dengan memilih model termodinamika yang sesuai . Garis operasi tower ini dibangun berbeda tergantung pada proses yang akan dilakukan distilasi atau absorption / stripping. Dalam absorsi/ stripping, garis operasi dibangun berbeda tergantung pada apakah aliran bahan yang terkontaminasi dapat dianggap "encer" atau diperlakukan sebagai aliran pekat. Biasanya, aman untuk mengasumsikan aliran sebagai bahan encer, jika konsentrasi kontaminan kurang dari 10 persen dari aliran. Untuk aliran yang tidak dapat dianggap encer, koefisien transfer massa harus dievaluasi dalam bentuk gas dan aliran cairan. Mengencerkan aliran kolom memungkinkan untuk mengasumsikan massa konstan transfer dan garis operasi dapat dibangun dalam hal keseimbangan yang disederhanakan ditunjukkan di bawah ini. L out x out + G out y out = L in x in + G in y in L keluar x keluar + G keluar y keluar  = L di x di + G di y

Misalkan Anda ingin menghilangkan aseton dari aliran gas sebesar 10.000 mol / jam dalam packed column. Inlet gas yang mengandung 2,6 mol persen aseton dan aliran gas outlet dapat berisi tidak lebih dari 0,5 persen mol aseton. Asumsikan aliran air  murni masuk ke menara dikemas dengan laju sekitar 8.000 mol / h.

L out x out + G out y out = L in x in + G in y in L keluar x keluar + G keluar y keluar  = L di x di + G di y (8000) x out + (10000)(0.005) = (8000)(0)+(10000)(0.026) (8000) x out + (10000) (0.005) = (8000) (0) + (10000) (0,026) x out = 0.02625

x out = 0,02625

Kesetimbangan dan garis operasi dibangun sebagai berikut:

Seperti halnya dalam analisis McCabe-Thiele mengenai absorbsi, equilibrium stages diawali antara kedua garis tersebut. Perhatikan bahwa untuk pelucutannya garis operasi akan berada di sisi lain dari garis kesetimbangan. .

Langkah – Langkah Merancang Packed Column

1.

MEMILIH JENIS DAN UKURAN dari PACKING

Hal pertama yang dilakukan dalam merancang packed tower adalah memilih ukuran  packingnya. Beberapa orang percaya bahwa ada aturan ketat yang mempengaruhi  pilihan antara packing yang berstruktur dan packing yang acak. Packed berstructur   berasal dari desain yang rumit dibuat dalam pola tertentu. Dua "daerah pilihan" di mana packed yang terstruktur yang digunakan akan menghasilkan penurunan tekanan sangat rendah dan untuk meningkatkan kapasitas kolom yang ada. Karena kita sedang mempertimbangkan desain baru tanpa kendala penurunan tekanan maka random   packed lebih ekonomis. Di bawah ini adalah tabel yang menunjukkan satuan Inggris dan satuan Metrik faktor   packed. Yang paling umum adalah jenis random packing yang ditampilkan di sini:

Umumnya, diameter kolom ukuran rasio packing harus lebih besar dari 30 untuk  cincin Raschig , 15 untuk ceramic saddles, dan 10 untuk cincin atau plastic saddles.

Geometri packing biasanya akan menjadi fungsi yang diperlukan area permukaan dan / atau Penurunan tekanan yang diizinkan.

2. MENENTUKAN DIAMETER COLUMN Sebagian besar metode-metode untuk menentukan ukuran random packed tower berasal dari korelasi Sherwood. Sebuah desain tingkat gas, G, dapat ditentukan dengan bantuan gambar di bawah yang didasarkan pada korelasi dari persamaan Sherwood :

Setiap baris pada grafik ini ditandai dengan penurunan tekanan yang dapat diterima dalam inci air per kaki packing (angka dalam kurung adalah dalam mm air per meter   packing). Pedoman adalah sebagai berikut: -

untuk distilasi tekanan tinggi = 0,4-0,75 dalam air / ft packing = 32-63 mm air / m packing

-

Vacuum

Distillation

=

0,1-0,2

dalam

air

/

ft

packing

= 8-16 mm air / m packing -

Absorber

dan

Strippers

= 16-48 mm air / m packing

=

0,2-0,6

dalam

air

/

ft

packing

Garis pedoman ini dirancang untuk " flooding pressure drops " ditetapkan dalam literatur. Dengan kata lain, untuk kebanyakan kasus, merancang dengan penurunan tekanan ini akan membantu menghindari flooding pada packing.

3. MENENTUKAN TINGGI KOLOM

Mungkin langkah yang paling menarik dalam mendesain packed tower adalah memutuskan berapa tinggi untuk membangunnya. Untuk tahap awal harus ditentukan dahulu desain proses apa yang akan dikerjakan. Jika desain awal, HETP umum (Tinggi Setara dengan sebuah teoretis Plate) akan bekerja dengan baik. Desain distilasi memiliki daftar dari nilai-nilai HETP berdasarkan komponen-komponen sistem dan jenis kemasan yang digunakan .Sedangkan untuk perkiraan awal, nilainilai HETP berikut harus digunakan:

HETP expressed as ft

SETUP SETUP   Packing  Method  Metode

(in)

 Packing dinyatakan

HETP

sebagai

 Size (in)

(meter)

1.0 1,0

1.5 (0.46) 1,5 (0,46)

1.5 1,5

2.2 (0.67) 2,2 (0,67)

2.0 2,0

3.0 (0.91) 3,0 (0,91)

1.0 1,0

2.0 (0.67) 2,0 (0,67)

1.5 1,5

2.7 (0.82) 2,7 (0,82)

2.0 2,0

3.5 (1.06) 3,5 (1,06)

Distillation Penyulingan Vacuum Distillation Vacuum Distillation

Size(meters)

Absorption/Stripping All Sizes Semua Absorpsi / Stripping Ukuran

6.0 (1.83) 6,0 (1,83)

ft

GAMBAR

PACKED

TOWER

DAN

PENJELASAN

MEKANISME

KERJANYA

li q

Alat ini terdiri dari suatu kolom silinder atau tower yang dilengkapi dengan: gas inlet dan distributing space pada bagian bawah, liquid inlet dan distributor pada  bagian atas, gas dan liquid outlet pada bagian atas dan bawah, supported mass of inert

solid shapes yang disebut tower packing. Inlet liquid, yang merupakan pelarut murni atau dilute solution terlarut dalam pelarut, disebut weak liquor . Liquid yang mengandung gas mengalir ke bagian bawah tower, disebut strong liquor .

TEORI FILM

Teori film bersifat elementer, semua aliran di dalam aliran fluida turbulen terkonsentrasi dalam suatu stagnant film. Berikutnya terhadap dinding atau batas stasioner fluida, menurut model ini semua driving forerce atau garad konsentrasi untuk mengurangi stagnant film serta konsentrasi di dalam bulk fluida adalah konstan, hal ini dikarenakan oleh adanya turbulen yang tinggi. Turbulen yang tinggi mengurangi stagnant fluida. Tebal dari film hayalan yang digunakan untuk masa pada kecepatan aliran yang sebanding adalah tidak sama kecuali pada kondisi batas. Dari Reynold analogi, koefisien dari transfer massa

banyak digunakan, akan tetapi lebih sedikit

dibandingkan dengan koefisien transfer atau juga apabila dibandingkan dengan koefisien permukan. Dalam teori film ketebalan film efektif ditentukan oleh   bagaimana

kondisi

laminer

dan

turbulen.

Gradien

konsentrasi

merupakan

karakteristik steady state. Operasi penyerapan gas melibatkan perpindahan massa dari fase gas ke fase cair. Itu berarti molekul gas harus berdifusi dari bagian utama untuk fase gas-gas antarmuka cair, melalui interface ini ke dalam cairan sisi, dan akhirnya berdifusi dari interface kedalam bagian utama dari cairan. Proses transfer massa ditandai dengan adanya:

1. Sebuah zona transisi dengan beberapa turbulensi 2. Sebuah film laminar difusi molecular. Konsep yang paling banyak digunakan dalam proses absorbsi diberikan oleh teori dua film dari Whiteman (1923). Menurut teori ini, material dipisahkan dari fase (bulk fase) oleh aliran konveksi (convection currents) dan perbedaan konsentrasi dapat disebabkan dalam batas antara fase. Di samping itu dari batas dapat dianggap   bahwa arah alirannya keluar dan keberadaan dari lapisan tipis (film) fluida yang mempengaruhi perpindahan dipengaruhi oleh difusi molekuler satu film sedikit lebih tebal dibandingkan sub layer laminer. Karena film memberikan tahanan ekivalen daripada seluruh lapisan batas. Menururt hukum Fick (1855), laju alir perpindahan massa oleh difusi adalah sebanding dengan gradien konsentrasi dan luas penampang lapisan batas tempat difusi itu terjadi. Arah perpindahan material tegak lurus dengan   bidang batas perpindahan massa, bagaimanapun tidak tergantung pada perbedaan konsentrasi tetapi berhubungan dengan kesetimbangan fase komponen yang bereaksi. Faktor pengendali merupakan faktor yang berpengaruh perpindahan massa difusi yang paling lambat, yakni disaat semua hambatan diabaikan. Dua teori film dan Whitman Lewis mendefinisikan resistensi ini secara terpisah, film gas cair resistensi dan resistensi film. Hal tersebut dibuat sangat mirip dengan koefisien panas permukaan dan resistensi dari dua film dapat dikombinasikan dalam resistensi secara keseluruhan sama dengan koefisien perpindahan panas keseluruhan. Driving force melalui masing-masing film dianggap sebagai perbedaan konsentrasi antara material pada cair atau gas dan bahan dalam cairan atau gas pada permukaan. Dalam praktek, jarang antarmuka mungkin untuk mengukur kondisi dan koefisien yang digunakan secara keseluruhan memberikan persamaan : dw / dt

= K 1 A ( x* - x ) = K g A ( y – y* )

dw /dt

= K1 A   ( x* - x ) = K g A ( y – y* )

di mana d w / d t adalah jumlah gas yang lewat di antarmuka dalam satuan waktu, K 1 adalah cairan keseluruhan koefisien transfer massa,  K 

g

adalah gas keseluruhan

koefisien transfer massa, A adalah daerah antarmuka dan x, y adalah konsentrasi gas yang ditransfer, di aliran cair dan gas masing-masing. Kuantitas dari x * dan y * yang diperkenalkan ke dalam persamaan karena biasanya untuk menyatakan konsentrasi dalam cairan dan gas di berbagai unit. Dengan ,  x * mewakili konsentrasi dalam cairan yang akan berada dalam kesetimbangan dengan konsentrasi gas y dan  y * konsentrasi dalam aliran gas yang akan berada dalam kesetimbangan.