Pengertian Absorbsi

Absorpsi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen fluida dari campurannya dengan menggunakan solven atau fluida lain. Absorpsi dapat dilakukan pada fluida yang relatif berkonsentrasi rendah maupun yang bersifat konsentrat. Prinsip operasi ini adalah memanfaatkan besarnya difusivitas molekul-molekul gas pada larutan tertentu. Dengan demikian bahan yang memiliki koefisien partisi hukum Henry rendah sangat disukai dalam operasi ini.

            Tujuan dari operasi ini umumnya adalah untuk memisahkan gas tertentu dari campurannya. Biasanya campuran gas tersebut terdiri dari gas inert dan gas yang terlarut dalam cairan. Cairan yang digunakan juga umumnya tidak mudah menguap dan larut dalam gas. Sebagai contoh yang umum dipakai adalah absorpsi amonia dari campuran udara-amonia oleh air. Setelah absorpsi terjadi, campuran gas akan di-recovery dengan cara distilasi.

Peristiwa absorpsi adalah salah satu peristiwa perpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri. Operasi ini dikendalikan oleh laju difusi dan kontak antara dua fasa. Operasi ini dapat terjadi secara fisika maupun kimia. Contoh dari absorpsi fisika antara lain sistem amonia-udara-air dan aseton-udara-air. Sedangkan contoh dari absorpsi kimia adalah NOx-udara-air, dimana NOx akan bereaksi dengan air membentuk HNO3.

Peralatan yang digunakan dalam operasi absorpsi mirip dengan yang digunakan dalam operasi distilasi. Namun demikian terdapat beberapa perbedaan menonjol pada kedua operasi tersebut, yaitu sebagai berikut:

·         Umpan pada absorpsi masuk dari bagian bawah kolom, sedangkan pada distilasi umpan masuk dari bagian tengah kolom.

·         Pada absorpsi cairan solven masuk dari bagian atas kolom di bawah titik didih, sedangkan pada distilasi cairan solven masuk bersama-sama dari bagian tengah kolom.

·         Pada absorpsi difusi dari gas ke cairan bersifat irreversible, sedangkan pada distilasi difusi yang terjadi adalah equimolar counter diffusion.

·         Rasio laju alir cair terhadap gas pada absorpsi lebih besar dibandingkan pada distilasi.

Jenis Menara Absorpsi

a. Sieve Tray

Bentuknya mirip dengan peralatan distilasi. Pada Sieve Tray, uap menggelembung ke atas melewati lubang-lubang sederhana berdiameter 3-12 mm melalui cairan yang mengalir. Luas penguapan atau lubang-lubang ini biasanya sekitar 5-15% luas tray. Dengan mengatur energi kinetik dari gas dan uap yang mengalir, maka dapat diupayakan agar cairan tidak mengalir melaui lubang-lubang tersebut. Kedalaman cairan pada tray dapat dipertahankan dengan limpasan (overflow) pada tanggul (outlet weir).

b. Valve Tray

Valve Tray adalah modifikasi dari Sieve Tray dengan penambahan katup-katup untuk mencegah kebocoran atau mengalirnya cairan ke bawah pada saat tekanan uap rendah. Dengan demikian alat ini menjadi sedikit lebih mahal daripada Sieve Tray, yaitu sekitar 20%. Namun demikian alat ini memiliki kelebihan yaitu rentang operasi laju alir yang lebih lebar ketimbang Sieve Tray.

c. Spray Tower

Jenis ini tidak banyak digunakan karena efisiensinya yang rendah.

d. Bubble Cap Tray

Jenis ini telah digunakan sejak lebih dari seratus tahun lalu, namun penggunaannya mulai digantikan oleh jenis Valve Tray sejak tahun 1950. Alasan utama berkurangnya penggunaan Bubble Cap Tray adalah alasan ekonomis, dimana desain alatnya yang lebih rumit sehingga biayanya menjadi lebih mahal. Jenis ini digunakan jika diameter kolomnya sangat besar.

e. Packed Bed

Jenis ini adalah yang paling banyak diterapkan pada menara absorpsi. Packed Column lebih banyak digunakan mengingat luas kontaknya dengan gas. Packed Bed berfungsi mirip dengan media filter, dimana gas dan cairan akan tertahan dan berkontak lebih lama dalam kolom sehingga operasi absorpsi akan lebih optimal.

Beragam jenis packing telah dikembangkan untuk memperluas daerah dan efisiensi kontak gas-cairan. Ukuran packing yang umum digunakan adalah 3-75 mm. Bahan yang digunakan dipiluh berdasarkan sifat inert terhadap komponen gas maupun cairan solven dan pertimbangan ekonomis, antara lain tanah liat, porselin, grafit dan plastik. Packing yang baik biasanya memenuhi 60-90% dari volume kolom.

Pemilihan Solven

Pemilihan solven umumnya dilakukan sesuai dengan tujuan absorpsi, antara lain:

·         Jika tujuan utama adalah untuk menghasilkan larutan yang spesifik, maka solven ditentukan berdasarkan sifat dari produk.

·         Jika tujuan utama adalah untuk menghilangkan kandungan tertentu dari gas, maka ada banyak pilihan yang mungkin. Misalnya air, dimana merupakan solven yang paling murah dan sangat kuat untuk senyawa polar.

Terdapat beberapa hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan solven, yaitu:

a. Kelarutan Gas

Kelarutan gas harus tinggi sehingga meningkatkan laju absorpsi dan menurunka kuantitas solven yang diperlukan. Umumnya solven yang memiliki sifat yang sama dengan bahan terlarut akan lebih mudah dilarutkan. Jika gas larut dengan baik ddalam fraksi mol yang sama pada beberapa jenis solven, maka dipilih solven yang memiliki berat molekul paling kecil agar didapatkan fraksi mol gas terlarut yang lebih besar. Jika terjadi reaksi kimia dalam operasi absorpsi maka umumnya kelarutan akan sangat besar. Namun bila solven akan di-recovery maka reaksi tersebut harus reversible. Sebagai contoh, etanol amina dapat digunakan untuk mengabsorpsi hidrogen sulfida dari campuran gas karena sulfida tersebut sangat mudah diserap pada suhu rendah dan dapat dengan mudah dilucut pada suhu tinggi. Sebaliknya, soda kostik tidak digunakan dalam kasus ini karena walaupun sangat mudah menyerap sulfida tapi tidak dapat dilucuti dengan operasi stripping.

b. Volatilitas

Pelarut harus memiliki tekanan uap yang rendah, karena jika gas yang meninggalkan kolom absorpsi jenuh terhadap pelarut maka akan ada banyak solven yang terbuang. Jika diperlukan dapat digunakan cairan pelarut kedua yang volatilitasnya lebih rendah untuk menangkap porsi gas yang teruapkan. Aplikasi ini umumnya digunakan pada kilang minyak dimana terdapat menara absorpsi hidrokarbon yang menggunakan pelarut hidrokarbon yang cukup volatil dan di bagian atas digunakan minyak nonvolatil untuk me-recovery pelarut utama. Demikian juga halnya dengan hidrogen sulfida yang diabsorpsi dengan natrium fenolat lalu pelarutnya di-recovery dengan air.

c. Korosivitas

Solven yang korosif dapat merusak kolom.

d. Harga

Penggunaan solven yang mahal dan tidak mudah di-recovery akan meningkatkan biaya operasi kolom.

e. Ketersediaan

Ketersediaan pelarut di dalam negeri akan sangat mempengaruhi stabilitas harga pelarut dan biaya operasi secara keseluruhan.

f. Viskositas

Viskositas pelarut yang rendah amat disukai karena akan terjadi laju absorpsi yang tinggi, meningkatkan karakter flooding dalam kolom, jatuh-tekan yang kecil dan sifat perpindahan panas yang baik.

g. Lain-lain

Sebaiknya pelarut tidak memiliki sifat racun, mudah terbakar, stabil secara kimiawi dan memiliki titik beku yang rendah.

Aplikasi Absorpsi pada Industri

Saat ini dunia dihadapkan pada permasalahan lingkungan yang cukup besar yang tingginya kandungan gas pencemar sebagai dampak dari kegiatan industri.  gas pencemar tersebut antara lain SO2, CO2 dan H2S. Teknologi absorpsi dapat digunakan untuk mengurangi bahaya lingkungan yang ditimbulkan. Contohnya adalah absorpsi pengotor Co2 dari gas alam dengan menggunakan absorben metil dietanol amina (MDEA) yang telah ditambahkan aktivator (aMDEA).