## ANALISA TRANSFER MASSA DISERTAI REAKSI KIMIA PADA ABSORPSI CO2 DENGAN LARUTAN POTASIUM KARBONAT DALAM PACKED COLUMN
Ali Altway, Kusnaryo, Radya Purna Wijaya Laboratorium Perpindahan Panas dan Massa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri ITS Email: alimohad@chem-eng.its.ac.id

## Abstrak
Tujuan  penelitian  ini  adalah  mempelajari  proses  perpindahan  massa  pada  absorpsi  CO2  dalam packed  column  untuk  reaksi  reversible  pada  kondisi  non  isothermal.  Penelitian  dilaksanakan  secara eksperimen dan simulasi. Penelitian secara eksperimen dilaksanakan untuk validasi hasil simulasi. Bahan yang  digunakan  adalah  campuran  CO 2 dan  udara  serta  larutan  potasium  karbonat.  Larutan  potasium karbonat  dialirkan  kedalam  packed  column  dari  atas  dan  dikontakkan  secara  berlawanan  arah  dengan aliran  campuran  CO 2 -udara  dari  bawah.  Cairan  keluar  kolom  dianalisa  dengan  titrasi.  Sedangkan percobaan  simulasi  dilaksanakan  dengan  mengembangkan  model  neraca  massa  dan  energy  mikroskopik pada  kolom.  Solusi  model  ini  memerlukan  informasi  mengenai  laja  transfer  massa  antar  fasa  gas-liquid yang dalam hal ini menggunakan model film. Data kelarutan CO 2 , data perpindahan massa, data kinetika dan kesetimbangan reaksi yang diperlukan pada penelitian ini diperoleh dari literatur (Danckwertz, 1970; Kohl and Riesenfeld,1985; Perry and Chilton, 1973;Treyball, 1981). Pada penelitian ini dipelajari pengaruh laju alir absorben dan konsentrasi K 2 CO 3 dalam larutan absorben masuk  terhadap  persen  penyisihan  gas  CO 2 .  Deviasi  antara  hasil  prediksi  simulasi  dan  data  percobaan pada penelitian  ini  dibawah 10%  untuk  laju alir  absorben  dari  3  sampai  dengan 5  liter/menit  dan  untuk laju alir 5 sampai dengan 7 liter menit deviasi nya antara 10-30%.
Kata kunci: perpindahan massa, absorpsi, non-isotermal, packed column

## Abstract
The aim of this research is to study  mass transfer in CO2 absorptions a packed column for non isothermal  reversible  reactions.  The  study  was  developed  experimental  and  simulation  co2  with  air  and potassium carbonate solution is the matter used in this research.
The arrangement counter current packed column to which a CO2 – air mixture flow is feed from the bottom and potassium carbon from the top of column.
The work of simulation developed with microscopic mass and energy balance in column. The effect of flow absorbent and K2CO3 concentration is study do to percent CO2 removal.  The results is; in range flow 3-5 l/mm have 10 % diviasi and range flow : 5-7 l/mnt was have deviasi in range 10-30 %
Key words :mass transfer, absorption, non-isothermal, packed column

## Pendahuluan
Fenomena  absorpsi  gas  disertai  reaksi nimia  seringkali  dijumpai  didalam  industri. Dalam  hal  ini  statu  gas  diserap  oleh  absorben dengan  mana  gas  yang  terlarut  bereaksi.  Tujuan dari  penerapan  fenomena  ini  di  industri  adalah untuk  menghilangkan  suatu  componen  dari campuran  gas  atau  untuk  menghasilkan  suatu produk  reaksi.  Desulfurisasi  gas  menggunakan proses  Koppers,  absorpsi  CO 2 didalam  larutan potasium karbonat panas adalah beberapa contoh dari  proses  ini.  Improvisasi  dan  efisiensi  proses absorpsi selalu diminati untuk diteliti. Proses ini secara  umum  dipelajari  dalam  media  air  atau larutan alkali atau larutan buffer karbonat/bikarbonat  (Sanyal  dkk,  1988;  Linek and Vaclav,1990; Xu dkk,1992;Xu dkk,1993) Salah satu aplikasi dalam industri Petrokimia adalah penyerapan CO 2 atau menghilangkan  CO 2 dari  raw  synthesis  gas sebagai hasil reaksi dengan larutan benfield. Gas CO 2 yang  terkandung  dalam  raw  synthesis  gas adalah  racun  terhadap  katalis  untuk  sintesa ammonia,  oleh  sebab  itu  sebelum  raw  synthesis gas dialirkan ke unit sintesa ammonia, CO 2 harus dipisahkan.
Sebagian besar penelitian-penelitian terdahulu  tentang  absorpsi  gas  disertai  reaksi kimia berdasarkan pada asumsi kondisi isotermal (Astarita, 1963; Huang and Kuo, 1965;Danckwertz, 1970; Glasscock and Rochell,1993;  Altway  dkk,  1995;  Altway  dan Yuyun, 1999; Huang dan Kuo, 1965; Savitri dkk, 2001 ) walaupun pada kondisi sebenarnya reaksi gas-liquid  yang  penting  dalam  industri  disertai dengan  efek  panas  yang  besar.  Efek  panas  ini disebabkan  oleh  panas  reaksi  dan  panas pelarutan  dan  menimbulkan  kenaikan  suhu  yang berdampak  pada  dua  hal  yang  berlawanan. Kenaikan suhu akan menaikkan kecepatan reaksi dan  diffusi  namun  menurunkan  kelarutan  gas dalam liquid. Secara keseluruhan, kenaikan suhu akan menyebabkan kenaikan atau penurunan laju absorpsi  tergantung  pada  besar  relatif  dari pengaruh  kenaikan  suhu  terhadap  konstanta kecepatan  reaksi,  diffusivitas  dan  kelarutan  gas dalam  liquid  dimana  faktor  faktor  tersebut tercakup dalam enhancement factor pada kondisi non-isotermal.    Beberapa  penelitian  telah dilakukan untuk menentukan enhancement factor untuk  absorpsi  disertai  reaksi  irreversible  dan reversible  dalam  kondisi  non-isotermal  (Al- Ubaidi dkk, 1990, Vas Bhat, 1997;
Bhattacharyya  dkk,1997;  Effendi  dan  Ikhlas, 2000;Yunita  dkk,  2008).  Walaupun  demikian belum
banyak penelitian yang
mengimplementasikan  teori  absorpsi  disertai reaksi  kimia  dalam  kondisi  non-isotermal  ini untuk memprediksi kinerja packed column untuk operasi  ini.  Tujuan  penelitian  ini  untuk mempelajari  secara  teoritis  kinerja  packed column untuk absorpsi gas CO 2 kedalam larutan K 2 CO 3 dengan  memperhitungkan  efek  panas reaksi dan panas pelarutan.

## Dasar Teori
Absorpsi adalah proses perpindahan massa`dari  fasa  gas  ke  fasa  cair  dimana  gas tersebut dapat larut dalam fasa cair nya. Absorpsi akan  terjadi  jika  campuran  gas  dikontakkan dengan  liquid  yang  kemudian  satu  atau  lebih komponen  gas  akan  diserap  oleh  liquid.  Selain absorpsi  secara  fisik,  absorpsi  disertai  reaksi telah banyak dikembangkan. Keuntungan absorpsi dengan reaksi adalah meningkatkan laju transfer massanya yang dinyatakan dengan faktor peningkatan  (enhancement  factor).  Salah  satu contoh absorpsi disertai kimia yang diapilkasikan didalam  industri  adalah  absorpsi  CO 2 kedalam larutan  potassium  karbonat  dengan  reaksi stoichiometri sebagai berikut, ) ( 2 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 3 2 3 2 2 2 2 aq KHCO l O H aq CO K aq CO aq CO g CO ⇔ + + ⇔ (1)
Reaksi  yang  menentukan  kecepatan  reaksi adalah:
− − ⇔ + 3 2 ) ( HCO OH aq CO (2)
Didalam  larutan  juga  terjadi  reaksi-reaksi kesetimbangan berikut,
− + + ⇔ + 3 2 2 HCO H O H CO
(3)
= + − + ⇔ 3 3 CO H HCO (4)
Konstanta  kesetimbangan  untuk  reaksi  (3)  dan (4) pada suhu 20 0 C berturut-turut adalah K 1 =4.16 x  10 -7 gion/liter    dan  K 2 =4.2  x  10 -11 g  ion/liter. Konsentrasi  ion  OH - didalam  larutan  dapat diperoleh sebagai berikut,
] [ ] [ ] [ 3 2 3 − = − = HCO K CO K OH W (5)
Dimana W K adalah  konstanta  air  yang  nilainya pada suhu 20 0 C adalah 0.68 x 10 -14 (g ion/liter) 2 . Reaksi yang menentukan kecepatan reaksi adalah reaksi yang ditunjukkan pada persamaan (2) dan dapat dibuktikan bahwa konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini adalah . / 1 W K K K =
Sehingga laju reaksi netto untuk
reaksi ini ditunjukkan berikut ini,
[ ] [ ] [
]       − = − − 1 3 2 K HCO K OH CO k r W OH (6)
Dari persamaan (5) dan (6) diperoleh,
[ ] [ ] [ ] [ ]       − = − = − 1 3 2 3 2 3 2 K HCO K CO CO HCO K K k r W OH (7)
Laju  absorpsi  gas  disertai  reaksi  kimia pada umumnya diperoleh dengan
memperhitungkan pengaruh reaksi menggunakan faktor peningkatan E , yaitu,
( ) Ab Ai L C C k E R − = (8)
dimana Ai C adalah  konsentrasi  gas  dalam  fasa liquid  pada  interface  yang  dianggap  terjadi kesetimbangan gas-liquid. Ai C diestimasi dengan  menggunakan  hukum  Henry  yang dimodifikasi  akibat  adanya  ion-ion  elektrolit
dalam  larutan  (Danckwertz,  1970).  Sedang L k adalah  koefisien  transfer  massa  sisi  liquid. Estimasi  harga E didasarkan  pada  asumsi model  perpindahan  massa  antarfasa  untuk absorpsi  gas  kedalam  liquida  bergolak    yang pada  dasarnya  meliputi  penyelesaian  persamaan diffusi  yang  berlaku.  Untuk  kondisi  isotermal pengembangan  model  untuk  estimasi  harga E telah  banyak  diuraikan  di  literatur  (Danckwertz, 1970;  Astarita,G.,1967;  Brian  dkk,1961,  Hikita dan  Asai,  1964  ).  Pengembangan  model matematik  untuk  estimasi  harga E dalam kondisi non-isotermal baru dilakukan orang pada sekitar  tahun  1990.  Dalam  hal  ini  persamaan yang  berlaku  adalah  persamaan  diffusi  dan persamaan  energy  pada  lapisan  batas  pada  fasa liquid  disekitar  interface.  Bila  tahanan  sisi  gas tidak  signifikan,  maka  tekanan  parsial  gas  A pada  interface Ai P sama  dengan  tekanan  parsial gas  A  didalam  badan  gas A P ,  namun  bila tahanan  sisi  gas  tak  dapat  diabaikan,  maka
Ai P diperoleh dari A P dari persamaan berikut,
( ) Ai A G P P a k a R − = (9)
Terdapat  banyak  tipe  peralatan  untuk absorpsi  gas  disertai  reaksi  kimia.  Untuk  proses yang dikendalikan oleh pepindahan massa (regim reaksi  cepat),  tipe  peralatan  yang  cocok  adalah packed  column.  Pemodelan  absorpsi  disertai reaksi  kimia  didalam  packed  column  pada kondisi  non-isotermal  dapat  dikembangkan dengan membuat neraca bahan komponen A dan B  dalam  fasa  liquid,  neraca  bahan  komponen  A dalam  fasa  gas,  serta  neraca  energi  untuk  fasa gas dan liquid pada elemen kolom setebal dz.

## Metode
Penelitian  dilakukan  secara  simulasi  dan eksperimen.  Penelitian  eksperimen  dilakukan untuk  validasi  hasil  prediksi  simulasi.  Penelitian eksperimen  dilakukan  dengan  sistim  peralatan yang  ditunjukkan  pada  Gambar-1.  Kolom  yang digunakan  adalah  berdiameter  10  cm,  dan  diisi packing  Raschig  ring  1cm  setinggi  1.75  m. Campuran  CO 2 dan  udara  dialirkan  dari  bawah dan  dikontakkan  dengan  aliran  larutan  1.5  M K 2 CO 3 yang  mengalir  dari  atas.  Terjadi penyerapan  CO 2 disertai  reaksi  didalam  larutan.
Cairan  keluar  dianalisa  untuk  menentukan  kadar K 2 CO 3 sisa  dan  KHCO 3 dengan  cara  titrasi. Aliran gas masuk terdiri dari CO 2 dengan laju 10 liter/menit, dan udara dengan laju 42 liter/menit. Laju alir larutan K 2 CO 3 divariasi 3, 4, 5, 6, dan 7 liter/menit.
Gambar-1, Skema peralatan percobaan
Untuk  penelitian  simulasi  dikembangkan model  absorpsi  CO 2 kedalam  larutan  K 2 CO 3 didalam  packed  column.  Model  ini  terdiri  dari dua  bagian  yaitu  neraca  mikroskopik  dalam packed  column  dan  model  perpindahan  massa antar  massa  untuk  prediksi  laju  absorpsi.  Model kinetika reaksi yang digunakan adalah ditunjukkan pada persamaan (7) dimana parameter-parameternya diperoleh dari Danckwertz (1970).
Model  neraca  mikroskopik  dalam  packed column  meliputi  neraca  massa  komponen  A (CO 2 ) , B (K 2 CO 3 ), dan P (KHCO 3 ) sistim liquid, neraca massa kompoen A sistim gas, serta neraca energi  sistim  gas  dan  liquid  masing-masig  pada elemen kolom setebal dz.
P V-1 V-2 T-3 T-1 T-4 V-4 F
( ) ( )                 − − − = K x x x P He R NTG x x j slope R NTG E d dx Pb Bb Ab L Ab A non Ab / * * * * * ) ( * * * ψ ε ξ (10)
( )      
      − − = K x x x P He R NTG d dx Pb Bb Ab L Bb / * * * * ψ ε ξ (11) ( )   
         − = K x x x P He R NTG d dx Pb Bb Ab L Pb / * * * * ψ ε ξ (12) ( ) ( ) * / * * A Ab t e Ab y y P H NTG d dy − = γ ξ (13) ( ) ( )             − + − − = K x x x P H NTG T T R d dT Pb Bb Ab t e L G L L * * / * * * ω ψ σ ξ
(14)
( ) L G G G T T d dT − = σ ξ (15)
Dimana,
( ) PG v G C S G a h / λ σ = (16) ξ λ λ ξ d dz z = = ; (17) ( )( ) PL R t v x v x PL v L C H P He S G a k NTG a k C k L G R C G a h ∆ = = = = = ϖ λ ψ λ σ ; / / ; ; ; 2 2

## (18)
Sistim  persamaan  differensial  (10)  sampai dengan  (15)  diselesaiakn  secara  numerik menggunakan  metoda  Runge  Kutta  order  empat untuk mendapatkan profil konsentrasi A,B, dan P dalam  fasa  liquid,  profil  mole  fraksi  A  dalam fasa gas, serta profil suhu gas dan liquid didalan kolom.  Dari  hasil  prediksi  ini  maka  persen recovery CO 2 diperoleh dari persamaan (19),
% 100 Re % x y y y c Ain Aout Ain − =
(19)
Laju  absorpsi  atau  faktor  enhancement
non E yang  terdapat  pada  persamaan  diatas diprediksi dengan mengembangkan model perpindahan massa antar fasa yang dalam hal ini digunakan  model  film  dengan  asumsi  tebal  film perpindahan  massa  sama  dengan  tebal  film perpindahan  panas  ( δ H = δ M ).  Dalam  hal  ini persamaan  yang  berlaku  adalah  persamaan diffusi non-isotermal untuk komponen A, B, dan P  dan  juga  persamaan  energi  pada  film  stagnan disekitar interface dan ditunjukkan pada persamaan  (20)  sampai  dengan  (23)  mengikuti pendekatan  yang  dilakukan  oleh  Al-Ubaidi  dkk
(1990) namun dimodifikasi untuk reaksi reversible.  Pada  pendekatan  ini  pengaruh  suhu terhadap koefisien diffusi dan kelarutan mengikuti  hubungan  yang  serupa  dengan persamaan Arhenius.
( ) 0 1 1 1 2 2 1 1 2 =       − − +
+       +       +       + Aib DA KC P AB Me dX A d e dX dA dX d e R DA DA θ θ ε θ θ ε θ θ ε θ θ ε
(20)
( ) 0 1 1 1 2 2 1 1 2 =       − − + +
      +       +       + Aib R DB KC P AB e MS dX B d e dX dB dX d e R DB DB θ θ ε θ θ ε θ θ ε θ θ ε (21)
( ) 0 2 1 1 1 2 2 1 1 2 =       − + + +
      +       +       + Aib R R DP KC P AB e T MS dX P d e dX dP dX d e R DB DB θ θ ε θ θ ε θ θ ε θ θ ε (22) 0 1 2 2 =       −
+       + Aib R KC P AB Me dX d R θ θ ε β θ (23)
Kondisi  batas  untuk  sistim  persamaan- persamaan ini dinyatakan sebagai berikut, Pada x = 0 (bidang batas antara film gas dengan fim liquid)
      +       + = = = = θ θ ε θ θ ε 1 1 , S S e e C C C C A C C Aib Aib Aib Ai Ai A 0 , 0 = = dx dP dx dB karena B dan P  tidak volatile dx d dx dA e DA S θ β θ θ ε =       + 1
Pada  x  =  1  (bidang  batas  antara  film  liquid dengan badan liquid)
Bb Pb e C C P B A A = = = , 1 ,
θ = 0   ( dengan anggapan δ H = δ M )
Sistim persamaan diatas diselesaikan secara numerik menggunakan metoda kolokasi ortogonal  untuk  memperoleh  profil  konsentrasi A,B,  dan  P  dan  juga`profil  suhu  didalam film.Selanjutnya non E diperoleh  dari  persamaan
(24) Aib L A Ai non C k dx dC e D E DA       + = θ θ ε 1
(24)
Untuk  penelitian  simulasi,    konsentrasi larutan K 2 CO 3 divariasi 1 M dan 1.5 M, laju alir larutan  K 2 CO 3 divariasi  3,  4,  5,  6  dan  7 liter/menit,  sedang  campuran  gas  masuk  kolom terdiri  dari  CO 2 dengan  laju  10  liter/menit  dan udara dengan laju 42 liter/menit.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  prediksi  simulasi  dari  penelitian  ini ditunjukkan  pada  Gambar-2  sampai  dengan Gambar-4  yang  berturut-turut  memperlihatkan profil  mole  fraksi  CO 2 dalam  fasa  gas,  serta profil mole fraksi K 2 CO 3 dan KHCO 3 dalam fasa cair.  Gambar  gambar  ini  menunjukkan  bahwa menaikkan  laju  alir  aborben  dari  3  sampai  7 liter/menit  masik  meningkatkan  kinerja  kolom untuk  menyerap  gas  CO 2 .    Hasil  prediksi simulasi  juga  dinyatakan  sebagai  pengaruh  laju alir  larutan  K 2 CO 3 dan  konsentrasi  K 2 CO 3 terhadap  persen  recovery  CO 2 yang  ditunjukkan pada  Gambar-5  dan  Gambar-6.  Pada  Gambar-5, parameter R menyatakan rasio molar laju alir gas terhadap laju alir liquid. Nilai R yang lebih kecil menunjukkan laju alir absorben yang lebih besar. Terlihat  bahwa,  menaikkan  laju  alir  absorben sebesar dua kalinya dapat menaikkan % recovery CO 2 sebesar  sekitar  35%  nya.  Menaikkan  laju alir absorben dapat menaikkan koefisien transfer massa  sisi  liquid  atau  menurunkan  tahanan transfer  massa  sisi  liquid  akibat  kenaikan turbulensi  aliran  liquid.  Menaikkan  laju  alir absorben juga akan menurunkan konsentrasi CO 2 dalam  badan  liquid  dan  akibatnya  akan memperbesar driving force untuk transfer massa. Kedua  dampak  ini  akan  memperbesar  laju transfer  massa  atau  laju  absorpsi  gas  CO 2 kedalam liquid.
0.15000 0.15500 0.16000 0.16500 0.17000 0.17500 0.18000 0.18500 0 0.5 1 Z F ra k s i Y A b Laju K2CO3 3 L/mnt Laju K2CO3 4 L/mnt Laju K2CO3 5 L/mnt Laju K2CO3 6 L/mnt Laju K2CO3 7 L/mnt
Gambar-2, Profil mole fraksi CO 2 dalam fasa gas pada packed column
0.11000 0.11200 0.11400 0.11600 0.11800 0.12000 0.12200 0 0.5 1 Z F ra k s i X B b
Laju K2CO3 3 L/mnt
Laju K2CO3 4 L/mnt Laju K2CO3 5 L/mnt
Laju K2CO3 6 L/mnt
Laju K2CO3 7 L/mnt
Gambar-3, Profil mole fraksi K 2 CO 3 dalam fasa cair pada packed column 0.00000 0.00500 0.01000 0.01500 0.02000 0.02500 0 0.5 1 Z F ra k s i X P B
Laju K2CO3 3 L/mnt Laju K2CO3 4 L/mnt
Laju K2CO3 5 L/mnt Laju K2CO3 6 L/mnt Laju K2CO3 7 L/mnt
Gambar-4, Profil mole fraksi KHCO 3 dalam fasa cair pada packed column 12 14 16 18 20 22 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 X Bbin % r e c o v e ry R= 0.1 R=0.2
Gambar-5, Pengaruh X Bin dan R terhadap % recovery
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 Laju K2CO3 L/mnt % R e c o v e ry K2CO3 1 M K2CO3 1.5 M Eks K2CO3 1.5 M Gambar-6, Perbandingan hasil prediksi simulasi dan data eksperimen
299.99000 300.00000 300.01000 300.02000 300.03000 300.04000 300.05000 300.06000 0 0.5 1 Z T e m p e ra tu r L iq u id (T L ) Laju K2CO3 3 L/mnt Laju K2CO3 4 L/mnt
Laju K2CO3 5 L/mnt Laju K2CO3 6 L/mnt Laju K2CO3 7 L/mnt
Gambar-7 Profil suhu liquid didalam kolom
Hasil prediksi simulasi pada penelitian ini dibandingkan  dengan  data  eksperimen  yang ditunjukkan  pada  Gambar-6.  Terlihat  bahwa hasil  prediksi  cukup  dekat  dengan  data eksperimen  untuk  laju  alir  absorben  yang  kecil. Namun  untuk  laju  alir  absorben  yang  makin besar,  deviasi  antara  hasil  prediksi  simulasi  dan data  eksperimen  makin  besar.  Data  eksperimen menunjukkan  bahwa  menaikkan  laju  alir absorben  dari  3  sampai  6  liter/menit  akan menyababkan  persen  recovery  CO 2 yang  makin besar  namun  kenaikan  laju  alir  lebih  dari  6  liter menit  tak  menyebabkan  kenaikan  persen recovery CO 2 yang berarti. Tak demikian halnya dengan hasil prediksi simulasi, kenaikan laju alir absorben  dari  3  sampai  dengan  7  liter/menit menyebabkan  kenaikan  persen  recovery  CO 2 yang cukup berarti. Deviasi antara hasil prediksi dan  data  eksperimen  lebih  kecil  dari  10%  untuk laju  alir  absorben  dibawah  5  liter/menit,  sedang untuk  laju  alir  absorben  antara  5  sampai  dengan 7  liter/menit  deviasi  nya  antara  10-30%.  Salah satu  penyebab  deviasi  ini  disebabkan  karena
dalam  simulasi  ini  belum  diperhitungkan perubahan  pola  alir  cairan  didalam  kolom dengan perubahan laju alir absorben.
Hasil  prediksi  simulasi  ini  juga  disajikan sebagai  distribusi  suhu  cairan  didalam  kolom yang  ditunjukkan  pada  Gambar-7.  Gambar  ini menunjukkan bahwa suhu cairan didalam  kolom hampir  seragam. Hal ini disebabkan karena efek panas  yang  diakibatkan  oleh  panas  reaksi  dan panas  pelarutan  sangat  kecil  sehingga  tak menyebankan kenaikan suhu cairan yang berarti.

## Kesimpulan dan saran
Penelitian  ini  telah  memprediksi  secara teoritis  kinerja  packed  column  untuk  absorpsi gas  CO 2 kedalam  larutan  K 2 CO 3 dalam  packed column  dengan  memperhitungkan  efek  panas. Dipelajari  pengaruh  laju  alir  absorben  dan konsentrasi  K 2 CO 3 terhadap  persen  penyisihan CO 2 .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa menaikkan  laju  alir  absorben  dari  3  sampai dengan  7  liter  menit  masih  bisa  memperbesar persen penyisihan CO 2 . Demikian pula menaikkan  kadar  K 2 CO 3 dalam  absorben  masuk dari 1 sampai dengan 1.5 M masih efektif dalam menaikkan  persen  penyisihan  CO 2 .  Dari  profil suhu  yang  diprediksi  pada  penelitian  ini menunjukkan  bahwa  efek  panas  tidak  terlalu berpengaruh  terhadap  hasil  simulasi.  Hasil prediksi  simulasi  pada  penelitian  ini  bila dibandingkan dengan data eksperimen menunjukkan  penyimpangan  dibawah  10% untuk  laju  absorben  dari  1  sampai  dengan  5 liter/menit  dan  penyimpangan  nya  sebesar  10- 30% untuk laju absorben antara 5 sampai dengan 7 liter/menit.
Walaupun  penelitian  ini  menyimpulkan bahwa  pengaruh  panas  tak  terlalu  penting, namun  efek  panas  tetap  perlu  diperhitungkan untuk  pengembangan  simulasi  proses  absorpsi gas  CO 2 kedalam  larutan  K 2 CO 3 pada  packed column  didalam  industri,  karena  kondisi  suhu masuk gas dan liquid didalam industri tidak sama dan  diatas  suhu  kamar  demikian  pula  kondisi tekanan operasi adalah  sekitar 30 bar. Penelitian ini  perlu  dilanjutkan  untuk  mengembangkan model simulasi kolom absorpsi komersial.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  ingin  mengucapkan  terima  kasih pada  Eko  Cahyo  K  dan  Abdullah  Saad  B.S  atas kontribusinya dalam pelaksanaan studi eksperimental  penelitian,  demikian  pula  pada jurusan  teknik  kimia  ITS  yang  memberikan fasilitas yang diperlukan.

## Daftar Notasi
a v A B
BM C C Ai b C Bb C Pb C PG C PL D A D B D P E E non G Gm h He K k2 k G k L k x k y L L R M N
NT
G
P
Pt Ra r R S S R Tb T L T G T R x Ab x Bb x Pb
Z
Luas permukaan interface per satuan volume Konsentrasi A tak berdimensi pada film, A=C A /C Aib Konsentrasi B tak berdimensi pada film, B=C B /C Bb Berat  molekul Konsentrasi larutan Konsentrasi spesies A diinterface pada temperatur bulk Konsentrasi spesies B di badan liquid Konsentrasi spesies P di badan liquid Kapasitas panas fase gas Kapasitas panas fase liquid Koefisien difusivitas spesies A Koefisien difusivitas spesies B Koefisien difusivitas spesies P Faktor Enhancement Faktor Enhancement non isothermal Laju Molar gas Laju Molar gas per satuan luas Koefisien transfer panas Konstanta Henry Konstanta Kesetimbangan Konstanta reaksi orde 2 Koefisien perpindahan massa fase gas Koefisien perpindahan massa fase liquida Koefisien perpindahan massa fase liquida Koefisien perpindahan massa fase gas Laju molar fase liquid Didefinisikan L R = C Bb /C Aib Bilangan Hatta Jumlah titik kolokasi Number Transfer Unit Konsentrasi P tak berdimensi pada film, P=C P /C Bb Tekanan Laju Abosrbsi Laju reaksi komponen Perbandingan laju molar gas terhadap laju molar liquid
Luas Permukaan kolom Didefinisikan S R =D B C Bb / (D A C Aib ) Temperatur bulk Temperatur liquid Temperatur gas Didefinisikan T R = D P /D A Fraksi mol spesies A di badan liquid Fraksi mol spesies B di badan liquid Fraksi mol spesies P di badan liquid Jarak aksial
cm 2 /cm 3 -
- gram/gmol mol/cm 3 mol/cm 3 mol/cm3 mol/cm3 cal/mol C cal/mol C cm 2 /s cm 2 /s cm 2 /s - - mol/s mol/cm 2 .s cal/cm 2 .K.s atm - cm 3 /mol.s gmol/cm 2 atm.s cm/s mol/cm 2 .fraksimol.s mol/cm 2 .fraksimol.s mol/s - - - - - atm mol/cm 3 .s gmol/cm 3 .s
-
cm 2
- K K K - - - - cm

## Daftar Pustaka
Al-Ubaidi, B.S, M.S.Salim, and A.A.Shaikh,”Non Isothermal Gas Absorpsion              Accompanied  by  a Second  Order  Irreversible  Reaction”, AIChE J., 36, 141-146, 1990 Altway,A.,”Pengaruh Volatilitas Reaktan
Terlarut  Terhadap  Harga  Faktor Peningkatan Absorpsi Disertai Reaksi Kimia  Irreversible  Umum”,  IPTEK, Vol.6,No. 2, 130-137,1995 Altway,A.,Yuyun,L.W.  “Simulation  of  Carbon
Dioxide Absorption into Diethanolamine  Solution  in  Packed Column Using Combination of Orthogonal  Collocation  and  Finite Difference Method”, Proceeding ITB, Vol.31, No.2, 1999
Altway, A., Suwarno, N., Andhini, P. dan Astuti, Y.,”Penyelesaian  Numerik  Model Penetrasi untuk Absorpsi Gas disertai Reaksi  Kimia  Irreversible  Umum”, IPTEK, Vol.6,No.2, 1995 Astarita,G.,”Absorption  of  Carbon  Dioxide  into
Alkaline Solutions in Packed Tower”,I&EC Fundamentals,Vol.2,No.4,1963 Astarita,G.,”Mass Transfer with Chemical Reaction”,Elsevier Publishing Company, Amsterdam,1967 Bhattacharya,A, R.V. Gholap and R.V. Chaudari,”Gas Absorption with
Exothermic  Bimolecular  (1,1  Order) Reacton”,AIChE  J.,  33,  1507-1513, 1997 Brian, P.L.T., J.F. Hurley
and
E.H.Hasseltine,”Penetration Theory for  Gas  Absorption  Accompanied  by a  Second  Order  Chemical  Reaction”, AIChE J, vol.7,226, 1961 Danckwertz,  “Gas  Liquid  Reaction” . McGraw Hill Book Company, 1970 Effendi,M  dan  M.Ikhlas,”Simulasi  Absorpsi  Gas
Disertai  Reaksi  Kimia  Irreversible Order Dua Pada Kondisi NonIsothermal”, Skripsi, Laboratorium  Perpindahan  Panas dan  Massa,  Jurusan  Teknik  Kimia,
FTI, ITS, 2001
Glasscock,D.A.  and  G.T.Rochelle,”Approximate Simulation of CO 2 and H 2 S Absorption into Aqueous Alkalinolamine “, AIChE Journal,Vol.39,No.8,1993
β R β s δ M , δ H ε D ε R φ L λ ξ θ ψ
Bentuk tak berdemensi dari panas reaksi Bentuk tak berdemensi dari panas pelarutan Ketebalan film untuk perpindahan massa dan panas
Bentuk tak berdimensi dari energi aktivasi untuk difusi Bentuk tak berdimensi dari energi aktivasi untuk reaksi fase liquid
Hold up liquid Tinggi kolom Bentuk tak berdimensi dari jarak Bentuk tak berdimensi dari Temperatur, θ = (T-T b )/T b Bilangan tak berdimensi, k 2 C/kx.a v
- - cm - - cm 3 /cm 3
cm - - -
Hikita,  H.  and  S.Asai,”  Gas  Absorption  with (m,n)-th  Order  Irreversible  Chemical Reaction”,  Int.  Chem.  Eng.,  4,  332,
1964 Huang,  C.J  dan  Kuo,  C.H.  “Mathematical Models for Mass Transfer Accompanied  Reversible Chemical Reaction. AIChE Journal.Vol 11. 901- 910,1965 Kohl, A.L. and F.C. Riesenfeld,”Gas Purification”,
Gulf Publishing Company, Houston, Texas, 1985 Linek  and  Vaclav,”Verification  of  The  Design Methods for Industrial Carbon Dioxide-Triethanolamine Absorbers:Laboratory Differential Simulation and Computational Methods”,Ind.Eng.Res.,Vol.29,No.9, 1990 Perry, R.H, and C.H.Chilton,”Chemical
Engineers’ Handbook”, 5 th ed.,
McGraw-Hill, 1973 Sanyal,D.,N.Vasishtha,
and
D.N.Saraf,”Modeling of Carbon Dioxide Absorber Using Hot Carbonate Process”,Ind.Eng.Chem.Res.,Vol.27, No.11,1988 Savitri, Y.,E. Sepfitri, dan Ali Altway,”Simulasi Absorpsi  Gas  Disertai  Reaksi  Kimia Irreversible  Order  Dua  pada  Packed Column dalam Kondisi
NonIsotermal”,  Seminar  Nasional Rekayasa Kimia dan Proses,2001 Treybal.  R.E.,  “Mass  Transfer  Operation”.
McGraw Hill Book Company, 1981.
Vas  Bhat,R.D.,  W.P.  van  Swaaij,  N.E.  Benes,
J.A.M.Kuipers and G.F. Versteeg,”Non-isothermal gas Absorption  with  reversible  chemical reaction”, Chemical Engineering Science, Vol.52, 4079-4094, 1997 Xu,  G.W.,  Cheng-Fang  Zhang,  Shu-Jun  Qin,
and  Yi-Wei  Wang,”  Kinetics  Study on Absorption of Carbon Dioxide into Solution of Activated Methyldiethanolamine’, Ind.Eng.Chem. ,Vol 31,921-927, 1992. Xu,S.,Yi-Wei Wang,F.D.Otto and A.E.Mather,”Kinetics of The Reaction  of  Carbon  Dioxide  With Aqueous 2-Piperidineethanol Solutions”,AIChI Journal,Vol.39,No.10,1993 Yunita  D.  Indrasari,  Koatlely  A.  Serpara,  Ali Altway, Susianto,” Simulasi Enhancement  Factor  untuk  Absorpsi Gas disertai Reaksi Kimia  Reversible Order  Dua  Kondisi  Non-Isothermal dengan Model Difusifitas Eddy”,Seminar Nasional “Kejuangan” UPN Yogyakarta, 2008