Perancangan Packed Bed Column

Materi Kuliah

• Tahap-tahap peracangan menara bahan isian• Jenis-jenis bahan isian dan pemilihannya• Penentuan tinggi packing• Perhitungan pressure drop• Perancangan internal kolom

Penggunaan Packed Column

• Distilasi• Absorbsi – Desorpsi (Stripping)• Ekstraksi cair-cair

Tipe kontak gas-cair: kontinyu, not stage-wise

Cairan mengalir ke bawah melewati permukaan paking, sedangkan gas atau uap mengalir ke atas secara counter-current. Kadang untuk absorpsi gas tipe aliran co-current

Performa packed column sangat tergantung pada baik buruknya distribusi gas dan cairan disepanjang kolom.

Pemilihan Plate atau PackingUmumnya yang dipilih adalah yang lebih murah.Keunggulan dan kekurangan masing-masing tipe dapat digunakan sebagai dasar pemilihan alat:1. Plate columns can be designed to handle a wider range of liquid and gas flow rates

than packed columns.2. Packed columns are not suitable for very low liquid flow rates.

3. The efficiency of a plate can be predicted more accurately than the equivalent terms of packings (HETP or HTU).

4. Plate columns can be designed with more assurance than packed columns. There is always some doubt that good liquid distribution can be maintaned througout a packed columns

5. It is easier for cooling in plate columns and withdrawal of side stream from plat columns 6. For corrosive liquids a packed column will usually be cheaper than the equivalent plate

column.7. The liquid hold-up is lower in a packed column than in a plate column. This can be important

when the hold-up of toxic or flammable liquids must be kept as small as possible for safety reasons.

8. Packed columns are more suitable for handling foaming systems.9. The pressure drop per equilibrium satge (HETP) can be lower in a packed column than the

equivalent plate column. 10. Packing should always be considered for small diameter columns, say less than 0.6 m, where

plates would be difficult to install and expensive

Prosedur perancangan Packed column

Jenis-jenis Packing

STRUCTURED PACKINGS

Jenis-jenis PackingRANDOM PACKINGS

Pemilihan ukuran packing• Ukuran kecil mahal, pressure drop tinggi, m2/m3 tinggi• Ukuran besar murah, pressure drop rendah, m2/m3 rendah• Menara berukuran besar packing ukuran besar• Menara berukuran kecil packing ukuran kecil• Jika menggunakan packing ukuran besar untuk menara berukuran kecil

distribusi cairan buruk

Rekomendasi ukuran random packing:Column diameter Packing size< 0,3 m (1 ft) < 25 mm (1 in)0,3 – 0,9 m (1 to 3 ft) 25 to 38 mm (1 to 1,5 in)> 0,9 m (3 ft) 50 to 75 mm (2 to 3 in)

Packed-bed Height for Distillation• Tinggi sebuah equivalent equilibrium stage, biasanya disebut dengan

Height Equivalent of a Theoretical Plate (HETP) adalah tinggi packing yang akan memberikan tingkat pemisahan yang sama dengan sebuah stage kesetimbangan.

• Menurut Eckert (1975) pada sistem distilasi, untuk tipe dan ukuran packing tertentu nilai HETP adalah konstan.

• Estimasi nilai HETP untuk Pall ring (pressure drop minimal 17 mmH2O/m):

Ukuran, mm (in) HETP, m25 (1) 0,4 – 0,538 (1,5) 0,6 – 0,7550 (2 in) 0,75 – 1,0

• Estimasi nilai HETP untuk Saddle packing sama dengan Pall ring namun pressure drop lebih tinggi (minimal 29 mmH2O/m).

• Estimasi nilai HETP untuk Raschig rings lebih tinggi daripada Saddle packing dan Pall ring. Jika digunakan Raschig rings nilai di atas hanya berlaku untuk pressure drop tinggi di atas 42 mmH2O/m.

Penentuan HETP dengan pers.empiris• Murch (1953) dengan diameter kolom 0,36; 0,46; 0,76 m

K1, K2 dan K3 adalah konstanta yang tergantung pada ukuran dan tipe packing

• Caldas and Lacerda (1988) Rule of thumbs untuk konvensional random packing: (hanya berlaku untuk diameter kolom kecil < 0,3 m lebih cocok jika < 0,2 m)

G = mass flow gas phaseD = column diameterZ = height of packing

Penentuan HETP dengan pers.empiris• Lockett (1998) untuk strudtured packing

Penentuan HETP dengan pers.empiris• Piche et.al. (2003) random packing

Penentuan HETP dengan pers.empiris• Wang et.al. (2005) berdasarkan double film theory

Pressure dropRecomended value:

Distillation, atmospheric and moderate pressure 40 to 80 mmH2O

Absorber and Stripper 15 to 50 mmH2O

Jika liquid membentuk foam maka nilai di atas dikalikan 0,5

TUGAS

Baca Coulson and Richardson (1989) Vol 6, hal. 484 – 505 untuk perancangan Packed Column untuk proses Absorbsi

susun langkah-langkah perancangan Packed Column untuk memperoleh: tinggi packing, diameter kolom, pressure drop, internal column design

Tgl 16 Desember 2013 salah satu kelompok menyampaikan hasil di depan kelas