Disetujui: 3 Januari 2018
Kompleks PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk., Jl. Veteran Gresik
© 2018 Politeknik Negeri Malang
E-mail: yuni.kurniati@uisi.ac.id
Prediksi Solubilitas (Absorpsi) Gas CO 2 dalam Larutan Potasium Karbonat (K 2 CO 3 ) dan MDEA Menggunakan Simulasi ASPEN
Yuni Kurniati 1,* , Lailatul Qomariyah 2
1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri dan Agroindustri,  Unversitas Internasional Semen Indonesia (UISI), Kompleks PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk., Jl. Veteran, Gresik, 61122
2 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS, Jl. Teknik Kimia, Sukolilo, Surabaya 60111
*E-mail: yuni.kurniati@uisi.ac.id

## ABSTRAK
Gas karbon dioksida (CO 2 )  merupakan  gas asam ( acid gas ), karena sifatnya  yang asam. Karena sifat asamnya ini,  CO 2 tergolong  gas impurities yang  sangat  merugikan.  Kecenderungan  proses removal gas  CO 2 dari  gas proses yang banyak diaplikasikan di industri kimia adalah absorpsi CO 2 dalam larutan yang disertai reaksi kimia dengan menggunakan pelarut potasium  karbonat (K 2 CO 3 ) dengan penambahan amine sebagai promotor. Salah satu amine yang umum digunakan dalam industri kimia yaitu MDEA, dimana dikenal dengan proses Benfield . Data kesetimbangan fase uap-cair sistem CO 2 -K 2 CO 3 -MDEA-H 2 O dibutuhkan untuk perancangan yang rasional dan operasi yang optimal dari unit CO 2 removal . Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi data solubilitas gas CO 2 di dalam larutan potasium  karbonat dengan promotor MDEA pada tekanan 1 atm  serta komposisi K 2 CO 3 - MDEA  yaitu  30%  massa  K 2 CO 3 –2%  massa  MDEA  pada  temperatur  30,  50  dan  70 o C  dengan  menggunakan model  elektrolit-NRTL.  Perhitungan  ini  menggunakan  program  ASPEN  PLUS  V7.3,  kemudian  selanjutnya digunakan  untuk  membandingkan  hasilnya  dengan  penelitian  terdahulu  secara  eksperimen  dan    simulasi menggunakan  MATLAB.  Hasil  prediksi  dibandingkan  dengan  data  eksperimen  dengan  ARD  tekanan  parsial CO 2 22,5%.  Pada  penelitian  ini,  kenaikan CO 2 loading pada  rentang  0,0117-0,0187  menyebabkan  kenaikan kelarutan  CO 2 dan  tekanan  parsial  CO 2 sebesar  2-3%.  Selain  itu,  dengan  adanya  kenaikan  temperatur  dari  30- 70°C  menyebabkan kenaikan tekanan parsial CO 2 sebesar 2-3%.
Kata kunci : Absorpsi, kesetimbangan uap-cair, model elektrolit-NRTL, solubilitas CO 2

## ABSTRACT
Carbon  dioxide  gas  (CO 2 )  is  an  acid  gas,  because  of  its  acidic  nature.  CO 2 is  classified  as  a  very  harmful impurities  gas.  The  tendency  of  CO 2 removal  process  from  process  gas  which  is  widely  applied  in  chemical industry is chemical absorption using K 2 CO 3 as solvent and amine as promoter. One of the amines that can be used  is  MDEA,  which  is  known  as Benfield process.  The  vapor-liquid  phase  data  of  the  CO 2 -K 2 CO 3 -MDEA- H 2 O  system  are  required  for  the  rational  design  and  optimal  operation  of  the  CO 2 removal  unit.  This  study aimed  to  predict  solubility  data  of  CO 2 gas  in potassium  carbonate solution  with  MDEA  promoter  at  30% K 2 CO 3 -2% MDEA with various temperatures of 30, 50, and 70 o C and 1 atm using the Electrolyte Non-Random Two  Liquid  (ENRTL)  model.  This  calculation  used  ASPEN  PLUS  V7.3  program,  then  subsequently  used  to compare  the  results  with  previous  experimental  and  simulated  studies  using  MATLAB.  The  predicted  results were compared with experimental data with ARD mole fraction CO 2 22.5% by CO 2 loading 0,0117-0.0187 . In this study, the increase of CO 2 loading led to increased CO 2 solubility and CO 2 partial pressures . The increase in CO 2 loading results in increased CO 2 solubility and CO 2 partial pressure 2-3%. Besides, in temperature rise causes an increase in CO 2 partial pressure.
Keywords : Absorption, CO 2 -K 2 CO 3 -MDEA-H 2 O system, electrolyte NRTL model, vapor-liquid equilibrium

## 1.  PENDAHULUAN
Salah  satu  limbah  gas  industri  adalah  gas karbondioksida  (CO 2 )  yang  dihasilkan  dari pembakaran bahan bakar fosil. Gas CO 2 dari hasil pembakaran tersebut dapat menyebabkan  udara  pada  daerah  padat industri memiliki tingkat  polusi  yang  cukup tinggi.  Gas  CO 2 berlebih  dalam udara dapat menyebabkan  meningkatnya  suhu  atmosfir yang  dapat  menimbulkan  efek  pemanasan global.  Selain  itu,  Gas  CO 2 berlebih  dalam udara  dapat  mengganggu  sistem  lingkungan disekitarnya. Gas CO 2 tidak hanya dihasilkan  dari  dari  pembakaran,  Gas  CO 2 juga  dapat  kita  jumpai  dalam  beberapa industri,  seperti  industri  gas  alam,  industri pupuk,  industri  biogas  dan  lain  sebagainya. Sehingga  diperlukan  suatu  metode  untuk menangkap atau menyerap Gas CO 2 [1]. Berbagai  macam  metode  pemisahan  CO 2 secara  luas  telah  banyak  dikembangkan, diantaranya yaitu metode membran, kriogenik,  adsorpsi,  dan  yang  paling  umum digunakan  adalah  metode  absorpsi  dengan larutan  kimia.  Membran  merupakan  metode pemisahan  dengan  menggunakan  sistem semacam  selaput/membran,  dimana feed dilewatkan  melalui  membran  tersebut.  Pada proses  pemisahan  ini  tidak  memerlukan  zat kimia  tambahan,  tidak  ada  limbah  buangan by-product yang dihasilkan, serta memerlukan  tekanan  operasi  yang  rendah dan umumnya bisa beroperasi pada temperatur lingkungan. Sementara kriogenik dapat  dipakai  untuk  tekanan  parsial  CO 2 yang  besar,  namun  dengan  adanya  proses pendinginan,  biaya  yang  dikeluarkan  tidak sedikit. Bila digunakan untuk kandungan gas CO 2 yang  rendah  metode  ini  tidak  efektif dari  segi  ekonomi,  metode  ini  biasanya hanya  digunakan  pada  aliran  gas  dengan kandungan CO 2 yang sangat besar. Sedangkan  adsorpsi  merupakan  metode pemisahan  CO 2 dengan  menggunakan  suatu adsorben  yang  dapat  menyerap  CO 2 .  Proses adsorpsi  telah  diterapkan  namun  kapasitas dan selektivitas yang rendah tidak
berpotensi  untuk  pengambilan  CO 2 dari aliran gas dengan baik [2].
Metode  absorpsi  adalah  metode  pemisahan CO 2 dari  aliran  gas  yang  paling  ekonomis. Absorpsi  CO 2 dengan  larutan  kimia  atau fisika  adalah  teknologi  yang  dikembangkan dengan  baik  dan  telah  diaplikasikan  pada berbagai proses komersial, termasuk pemurnian  gas  dan  produksi  Ammonia. Salah  satu  proses  absorpsi/stripping  yang banyak  dipakai  dan  dikembangkan  adalah dengan  sirkulasi  larutan  kimia.  Proses semacam  ini  banyak  dipakai  pada  produksi ammonia dan pemurnian gas alam. Sedangkan  untuk  proses  absorpsi  fisika biasanya  diaplikasikan  pada  tekanan  yang tinggi.  Beberapa  pelarut  yang  umum digunakan  yaitu  Selexol,  Rectisol,  dan Purisol. Karena pelarut  fisika tidak bereaksi dengan CO 2 , maka pelarut tidak terkonsumsi (tidak  berkurang).  Sebagai  tambahan,  panas absorpsi  dibatasi  pada enthalpy absorpsi fisika, yang mana nilainya jauh lebih rendah dibandingkan  dengan  menggunakan  pelarut yang reaktif. Proses dibatasi oleh selektivitas dan laju absorpsi yang rendah [2].
Sebelumnya  Cullinane  and  Rochelle  [3] telah  melakukan  penelitian  mengenai  data termodinamika  dan  kinetik  untuk aqueous potassium  carbonate dengan  promotor piperazine. Penelitian  ditunjukkan  pada kondisi  tipe  absorber  untuk  penghilangan CO 2 dari flue  gas . Piperazine digunakan sebagai  additif  dengan  konsentrasi  20-30% berat potassium  carbonate, diteliti  pada wetted wall column menggunakan konsentrasi  0,6  m  pada  40-80 ⁰ C.  kenaikan konsentrasi  CO 2 dalam  gas  umpan  pada temperatur  konstan  akan  menyebabkan kenaikan CO 2 loading ,  penurunan  kadar CO 3 2- ,  kenaikan  kadar  HCO 3 - ,  kenaikan kadar  CO 2 dalam  larutan,  kenaikan  tekanan parsial  kesetimbangan  CO 2 dan  penurunan tekanan  parsial  kesetimbangan  H 2 O.  Hasil eksperimen  juga  dikorelasikan  dengan model Electrolyte  Non-Random  Two  Liquid (ENRTL) dengan deviasi absolut 3,5%
Selain itu, Winarno [4] juga telah melakukan  penelitian  mengenai  proses absorbsi  disertai  reaksi  kimia  gas  CO 2 menggunakan larutan K 2 CO 3 dengan promotor Diethanolamine (DEA  digunakan untuk menentukan data kesetimbangan Fase Uap-Cair  sistem  larutan  elektrolit  CO 2 - K 2 CO 3 - Diethanolamine- H 2 O memakai kolom  absorpsi  tipe wetted  wall  column (WWC)  pada  tekanan  atmosfer.  Penenlitian dilakukan dengan konsentrasi larutan K 2 CO 3 30%  dan  DEA  2%  dengan  variabel temperatur  30 ⁰ C,  50 ⁰ C,  dan  70 ⁰ C  dan  gas umpan CO 2 antara 1-7%.
Penelitian-penelitian  terdahulu  mengindika- sikan  bahwa potassium  carbonate (K 2 CO 3 ) mempunyai  panas  regenerasi  yang  rendah tetapi laju reaksinya lambat bila dibandingkan dengan amine [5,6]. Beberapa penelitian  [5-7]  telah  menunjukkan  bahwa penambahan promotor amine dapat mempercepat proses absorpsi. Dari uraian di atas  maka  pada  penelitian  ini  digunakan MDEA  sebagai  promotor.  Penelitian  ini bertujuan untuk mendapatkan data solublitas CO 2 dalam  larutan  K 2 CO 3 -MDEA  untuk berbagai  temperatur  pada  tekanan  atmosfer menggunakan model elektrolit NRTL dengan ASPEN PLUS V7.3.

## 2.  METODE PENELITIAN
Secara  garis  besar,  penelitian  ini  dilakukan untuk mendapatkan data solubilitas gas CO 2 di  dalam  larutan  potasium  karbonat  dengan promotor MDEA, di mana dalam perhitungan  menggunakan  model  elektrolit- NRTL  dengan  simulasi  ASPEN  V7.3. Metode yang dilakukan terdiri dari beberapa tahap.  Pertama,  studi  literatur  yaitu  mencari data, serta persamaan yang digunakan dalam perhitungan.  Tahap  kedua,  yaitu  membuat program  simulasi  proses  absorpsi  CO 2 menggunakan  persamaan  Elektrolit-NRTL dan  validasi  program  dengan  menggunakan data  eksperimen  dan  simulasi  MATLAB. Selanjutnya,  estimasi  tekanan  parsial  CO 2 dan CO 2 loading perhitungan,  disesuaikan dengan  eksperimen  hingga error  kecil .
Simulasi  dilakukan  dengan  menggunakan software  ASPEN  V7.3.  Mengestimasi  nilai tekanan  parsial  CO 2 dan CO 2 loading berdasarkan  perhitungan  dan  disesuaikan dengan  eksperimen  [5]  dan  perhitungan pada penelitian sebelumnya [6] hingga error kecil  dengan  fitting  p arameter–  parameter ENRTL.

## 2.1.  ABSORBEN CO 2
Proses Benfield telah  banyak  digunakan untuk  menghilangkan acid  gas dari  aliran gas.  Proses  ini  tidak  dapat  digunakan  jika tidak  ada  kandungan  CO 2 dalam  campuran gas.  Absorben  yang  digunakan  adalah larutan  potasium  karbonat  (K 2 CO 3 )  30% dengan  katalis  (aktivator)  sebagai  aditif lainnya.  Katalis  yang  digunakan  dalam teknologi  penyerapan  CO 2 bisa  diklasifi- kasikan  menurut  reaktivitas  dengan  CO 2, secara  umum  dapat  digolongkan  dalam alkanolamine. Alkanolamine biasanya digunakan  dalam  bentuk  campuran  larutan dalam  proses  penyerapan  CO 2 .  Berdasarkan gugus  fungsinya,  alkanolamine  terbagi dalam  tiga  kelas  yaitu  amine  primer, sekunder  dan  tersier.  Amine  primer  yang sering  digunakan  dalam  proses  absorpsi adalah Methyldiethanolamine (MDEA). Dalam  hal  ini,  MDEA  tahan  degradasi produk,  tahan  korosi, fouling ,  dan foaming . Selain  itu,  MDEA  juga  mempunyai  panas regenerasi  dan  tekanan  uap  yang  paling rendah dibanding amine yang lain [5,6].
Reaksi  yang  terjadi  antara alkanolamine dengan acid  gas (CO 2 dan  H 2 S)  pada tekanan parsial acid gas yang rendah :
2RNH 2 + CO 2 + H 2 O (RNH 3 ) 2 CO 3
Salah  satu  proses  pembersihan  gas  alam adalah  dengan  menggunakan  garam  alkalin, yaitu  larutan  potasium  karbonat.  Proses dengan menggunakan potasium karbonat ini pada mulanya dikembangkan untuk penghilangan CO 2 dari aliran gas. Proses ini juga  dapat  digunakan  untuk  penghilangan H 2 S  dari  gas.  Prinsip  utama  dari  proses  ini
adalah  dengan  reaksi  kimia  antara  potasium karbonat dengan acid gas , yaitu:
K 2 CO 3 + H 2 S  KHS + KHCO 3 K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2KHCO 3
Gambar 1. Blok diagram proses pemisahan CO 2 cara absorpsi
2.2.  PROSES ABSORPSI CO 2 Proses Benfield telah  banyak  digunakan untuk  menghilangkan acid  gas dari  aliran gas.  Proses  ini  tidak  dapat  digunakan  jika tidak  ada  kandungan  CO 2 dalam  campuran gas.  Absorben  yang  digunakan  adalah larutan  potasium  karbonat  25–35%  dengan katalis  (aktivator)  Methyld iethanolamine (MDEA),  ditambah  aditif  lainnya.  Laju absorpsi relatif antara CO 2 dan H 2 S berbeda dalam solvent ,  sehingga  dapat  didesain selektivitas  absorpsinya.  Ada  beberapa macam  skema  proses  yang  ditawarkan  oleh proses Benfield .  Konfigurasi  proses  yang
menggunakan  nama Benfield umumnya memakai packed  tower atau trayed  tower untuk  tempat  mengontakkan  liquid  dengan gas secara berlawanan arah dan dapat diatur untuk  mendapatkan  derajat  pemurnian  gas yang berbeda-beda [4] seperti yang digambarkan dalam Gambar 1.

## 2.3.  MODEL ELEKTROLIT-NRTL
Secara  umum,  energi  Gibbs  ekses  pada model  E-NRTL  merupakan  gabungan  dari dua faktor  yaitu long range (LR) forces dan short  range  (SR)  forces.  Total  kontribusi terhadap energi Gibbs ekses adalah:
(1)
Energi  Gibbs  ekses  dari  local  interaction  dapat  diprediksi  dari  teori  NRTL  sebagai  berikut [7,8]:
(2) RT g RT g RT g RT g RT g RT g ex i lc ex i Born ex i PDH ex i SR ex i LR ex i * * * * * * , , , , ,                                    
  
      
                                 a c c a c ka k k c j ca ja a c ja c a c a a c a kc k k a j c a jc c a jc a c m k km k j jm jm j m ex lc G X X G X X G X X G X X G X G X X RT G ' '' ' , '' , ' , ' ' '' ' , '' ' , ' , '    Stripper Gas Proses masuk Produk CO 2 Rich solution Semi Lean solution Lean  solution Gas Proses keluar Absorber
(3) (5) (4) (6) (7)
Koefisien aktivitas untuk masing-masing komponen dapat dihitung sebagai berikut [9,10]:
(8)
Untuk spesies kation [9,10]:
(9)
Untuk spesies anion [9,10]:
(10)
) exp( im im jm G     a c m j x C X j j j , , ;     j j j j n n x ) exp( ' , ' , ' , c a jc c a jc c a jc G     ) exp( ' , ' , ' , a c ja a c ja a c ja G                                                        k ca ka k k ca ka ca ka k a c k ca ka k ca m a a c k ac kc k k ac kc ac kc k ac m c c a k ac kc k ac m c c a k km k k km km k m m m k km k m m m k km k j jm jm j lc m G X G X
G X G X Y G X G X
G X G X Y G X G X G X G X G X G X ca ma , , , , , , , , , , , ' ' ' ' ' ' ' ' , ln                                             k a c km k k a c km a c km k a c ca a c k ac c ka k a c ca a c k km k k km km k cm m k km k cm m k ac kc k k ac kc ac kc k a a lc c c G X G X G X G X Y G X G X G X G X G X G X Y z ' ' ' , ' , ' , ' ' , ' , ' , , , ln 1                  
                        k c a kc k k c a kc c a ka k c a ac c a k cc a kc k c a ac c a k km k k km km k am m k km k am m k ca ka k k ca ka ca ka k c aca lc a a G X G X
G X G X Y
G X G X
G X G X
G X G X Y z ' , ' , ' , ' , ' ' , ' , ' , , , ln 1      

## 2.4.  SIMULASI SOFTWARE ASPEN
Perhitungan koefisien aktifitas sangat diperlukan  untuk  menentukan  parameter interaksi.  Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan fitting  parameter  menggunakan  parameter yang  digunakan  dalam  data  eksperimen kesetimbangan
uap-cair penelitian sebelumnya.  Pada  umumnya,  solubilitas CO 2 dalam  pelarut  K 2 CO 3 dengan  promotor amine dinyatakan sebagai CO 2 loading (mol CO 2 /mol  pelarut)  terhadap  tekanan  parsial CO 2 (P CO 2 ) pada temperatur dan konsentrasi pelarut  (K 2 CO 3 dan  Amine)  tertentu. Tahapan  dalam  simulasi  proses  dalam penelitian  ini  dimulai  dengan  membuat simulasi  proses  dengan  mengkombinasikan beberapa  parameter  operasi  seperti  flowrate dari gas CO 2 , konsentrasi larutan K 2 CO 3 dan amine ,    temperatur  absorpsi  dan  temperatur kolom  regenerasi  dan  lain-lain.  Setiap kondisi  absorpsi  CO 2 harus  mempertim- bangkan energi yang digunakan. Setelah menyusun rangkaian proses simulasi proses  absorpsi  CO 2 ,  melakukan fitting parameter  interaksi  dengan  menggunakan beberapa  parameter  penelitian  sebelumnya hingga  diperoleh  hasil  yang  cukup  akurat. Setelah fitting parameter, dilakukan validasi program  untuk  memperoleh  eror  yang  kecil yaitu membandingkan hasil penelitian berupa  jumlah  CO 2 yang  terabsorp  dengan larutan benfield dengan penelitian terdahulu [5,6].
Simulasi dilakukan dengan langkah-langkah berikut seperti Gambar 2:
Gambar  2. Diagram  alir  proses  simulasi dengan program Aspen Plus v.7.3 [11,12]
Mulai
Pembuatan flowsheet proses dengan model elektrolit NRTL Input data komponen Penentuan properties analisis data aspen plus, menentukan variabel dependen dan independen
Menentukan data output ( properti termodinamika ) Run Analisi hasil Selesai
Terdapat  2  parameter, τ ca,m (parameter garam/parameter molekul) yang harus diestimasi  dengan  menggunakan  koefisien aktifitas dari literatur [5]. Untuk menyelesaikan  penelitian  ini  digunakan objective function sebagai berikut:
(11)
Persamaan tersebut adalah objective function yang  digunakan  oleh  penelitian  sebelumnya [13].
Dalam penelitian ini menggunakan persamaan ARD ( Average Relative Deviation ) dalam menghitung deviasi. ARD
dihitung berdasarkan persamaan: (12)

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.  VALIDASI PROGRAM
Validasi  program  dilakukan  untuk  menguji keakuratan  program  yang  telah  dibuat.  Hal ini dilakukan dengan membandingkan fraksi mol CO 2 dan CO 2 loading hasil perhitungan program  yang  telah  dibuat  dengan  hasil perhitungan  fraksi  mol  CO 2 dan CO 2 loading pada  berbagai  kondisi  yaitu  pada temperatur  30ºC,  tekanan  1  atm,  dan  30% massa  K 2 CO 3 – 2% massa MDEA [5]. CO 2 loading diperoleh  dari  jumlah  mol  yang terabsorb per jumlah larutan yang digunakan.  Hasil-hasil  perhitungan  ini  juga dibandingkan dengan data hasil perhitungan dengan program MATLAB [6].
Untuk data hasil eksperimen dan perhitungan  validasi  berbagai  kondisi  dapat ditunjukkan  kesamaan  profil  grafik  pada Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan antara fraksi uap CO 2 terhadap CO 2 loading pada temperatur 30ºC, tekanan 1 atm, dan 30% K 2 CO 3 –2% MDEA
Dari  Gambar  3  menunjukkan  bahwa terdapat  kesamaan  profil  grafik  perhitungan program  pada  penelitian  ini  dengan  hasil eksperimen  [5]  dan  program  perhitungan MATLAB  [6]  dengan  penelitian  ini.  Selain itu,  simulasi  ini  cukup  akurat  digunakan dengan  adanya  perbandingan  deviasi CO 2 loading hasil  perhitungan  program  pada penelitian ini dengan CO 2 loading dari hasil eksperimen  [5]  dan  MATLAB  [6]  yang dinyatakan  dalam  persen Average  Relative Deviation (ARD).  Perbandingan  ini  dapat ditunjukkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan fraksi uap CO 2 dan CO 2 loading CO 2 loading Fraksi uap CO 2 ARD CO 2 loading (%) Eksperimen MATLAB ASPEN V7.3 Eksperimen MATLAB ASPEN V7.3 Eksperimen MATLAB 0,011 0,.0113 0,0123 0,05 0,0477 0,068 11,82% 8,85% 0,015 0,0148 0,0135 0,09 0,0831 0,073 10,00% 8,78% 0,019 0,0193 0,0195 0,14 0,1436 0,161 2,63% 1,04%
      2 * *exp , , ln ln ) , (      i i cal m i m ca m m ca      exp 1 exp 2 2 2 / ) ( 1 CO cal CO n i CO P P P n ARD     0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
0
0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
Fr aksi u ap CO 2 CO 2 Loading
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 Fr aksi u ap CO 2 CO 2 Loading EKSPERIMEN [5] MATLAB [6] ASPEN (Penelitian ini)

## 3.2.  HASIL PERHITUNGAN
Pada  penelitian  ini  dipelajari  pengaruh CO 2 loading ,  penambahan  promotor  MDEA terhadap  tekanan  parsial  CO 2 .  Hasil  dari perbandingan simulasi ASPEN V7.3 disajikan dalam Tabel 2.
Tabel  2. Tekanan  parsial  CO 2 pada  tempe- ratur 30-70 °C CO 2 loading
ASPEN V7.3 P CO 2 (Pa) 30°C 50°C 70°C 0,0117 4878 6078 10878 0,0121 5028 6228 11028 0,0125 5178 6378 11178 0,0132 5328 6528 11328 0,0143 5478 6678 11478 0,0150 5628 6828 11628 0,0168 5778 6978 11778 0,0175 5928 7128 11928 0,0180 6078 7278 12078 0,0181 6228 7428 12228 0,0187 6378 7578 12378
Data-data  hasil  perhitungan  yang  tercantum Tabel  2  dapat  digambarkan  secara  grafis pada Gambar 4.
Gambar 4. Hubungan antara tekanan parsial CO 2 terhadap CO 2 loading pada  temperatur 30,  50,  dan  70ºC,  tekanan  1  atm,  dan  30% K 2 CO 3 –2% MDEA
Berdasarkan  Gambar  3 , terlihat  bahwa semakin  besar CO 2 loading maka  tekanan parsial  kesetimbangan  CO 2 juga  semakin besar.  Hal  ini  disebabkan  karena  terjadinya
kenaikan  konsentrasi  CO 2 di  dalam  larutan yang pada dasarnya akan selalu berkesetimbangan  dengan  tekanan  parsial CO 2 dalam  fase  gas.  Dapat  dilihat  pula bahwa semakin tinggi temperatur menyebabkan meningkatnya tekanan parsial CO 2 .  Dengan  menggunakan  persen  berat MDEA yang tetap pula, semakin meningkatnya CO 2 loading dan  temperatur maka  parsial  CO 2 juga  semakin  naik. Dengan semakin besarnya temperatur sistem,  maka  fraksi  mol  CO 2 di  fase  uap semakin  besar,  karena  dengan  semakin naiknya  temperatur,  maka  CO 2 yang terabsorp  di  larutan  semakin  sedikit, sehingga  fraksi  mol  uap  CO 2 semakin banyak. Selain itu, pada tekanan parsial CO 2 yang  sama,  temperatur  yang  lebih  rendah mempunyai CO 2 loading yang  lebih  besar. Hal  ini  dikarenakan  pada  temperatur  yang lebih rendah, CO 2 lebih banyak terabsorb di larutan.
Pada  penelitian  ini,  kenaikan CO 2 loading pada  rentang  0,0117-0,0187  menyebabkan kenaikan  kelarutan  CO 2 dan  tekanan  parsial CO 2 sebesar  2-3%. Namun  apabila  hasil prediksi dibandingkan dengan data eksperimen, dihasilkan ARD tekanan parsial CO 2 sebesar  22,5%  dengan  menggunakan CO 2 loading 0,0117-0.0187. Deviasi tersebut  merupakan  nilai  yang  cukup signifikan,  hal  ini  disebabkan  karena parameter  yang  digunakan  masih  kurang sesuai  pada  kondisi  operasi  yang  digunakan dalam penelitian ini.

## 4.  KESIMPULAN
1. Validasi  program  untuk  tekanan  rendah (1  atm)  dilakukan  dengan  menggunakan Aspen  versi  7.3  dan  model  elektrolit- NRTL  dengan  membandingkan  data eksperimen  pada  literatur  dengan  ARD 22,5%.
2. Telah  dikembangkan  program  untuk memprediksi kelarutan CO 2 dalam larutan  K 2 CO 3 dengan  promotor  MDEA pada  tekanan  1  atm  yaitu  dalam  sistem 30% K 2 CO 3 –2% MDEA pada temperatur
4000 6000 8000 10000 12000 0.01 0.013 0.016 0.019 PCO 2 ( P a) CO 2 loading T = 30 C T = 50 C T = 70 C
30,  50  dan  70 o C  dengan  menggunakan model elektrolit-NRTL.
3. Kenaikan CO 2 loading pada  rentang 0,0117-0,0187  menyebabkan  kenaikan kelarutan CO 2 sebesar 2-3%.
4. Parameter  model  elektrolit  NRTL  untuk sistem  CO 2 -K 2 CO 3 -MDEA-H 2 O  pada temperatur 30, 50 dan 70 o C  dan tekanan 1 atm diperoleh pada penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] E. Ningsih, A. Sato, M. A. Nafiuddin, W.  S.  Putranto,  Absorpsi  Gas  CO 2 Berpromotor  MSG  Dalam  Larutan K 2 CO 3, Seminar Nasional Inovasi dan
Aplikasi Teknologi di Industri, Malang , Indonesia, Februari 2017.
[2] Y.  Kurniati,  P.  S.  Utami,  K. Kuswandi,  W.  Winarsih,  Prediksi Solubilitas Gas CO 2 di dalam Larutan Potassium  Karbonat  dan  Amine (DEA,  MEA)  Menggunakan  Model Elektrolit  UNIQUAC, Jurnal  Teknik POMITS, vol. 2, no. 1, 2013.
[3] J.  T.  Cullinane,  G.  T.  Rochelle,
Carbon  dioxide  Absorption  with Aqueous Potassium Carbonate Promoted  by  Piperazine, Chemical Engineering  Science ,  vol.  59,  no.  17, hal. 3619-3630, 2004.
[4] H.  Winarno,  Eksperimental  dan Estimasi  Kesetimbangan  Fase  Uap- Cair  Sistem  Larutan  Elektrolit  CO 2 - K 2 CO 3 -Diethanolamine-H 2 O,  Thesis, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya,
Indonesia,
2008.
[5] S. Solichatun, E. R. Finalis, Pengaruh Penambahan  Aditif  MDEA  terhadap
Solubilitas CO 2 dalam Larutan K 2 CO 3 ,  Skripsi,  Institut  Teknologi
Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia, 2010.
[6] S.  Altway,  K.  D.  Marhetha,  Prediksi Solubilitas Gas CO 2 di Dalam Larutan
Potasium Karbonat dan MDEA Menggunakan Model Elektrolit UNIQUAC, Skripsi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia, 2010.
[7] K. Kuswandi, A. Altway, Y. Kurniati,
Experimental  and  Estimation  of Vapor-Liquid  Equilibria  in  Aqueous Electrolyte System: CO 2 -K 2 CO 3 - MDEA+DEA-H 2 O, Modern  Applied Science ,  vol.  9,  no.  7,  hal.  183-189, 2015.
[8] Y.  Liu,  L.  Zhang,  S.  Watanasiri, Representing
Vapor-Liquid Equilibrium  for  an  Aqueous  MEA- CO 2 System  Using  the  Electrolyte Nonrandom-Two-Liquid Model, Ind. Eng. Chem. , vol.  5, No. 5, hal.  2080- 2090, 1999.
[9] C.  C.  Chen,  L.  B.  Evan,  A  local Composition Model for Excess Gibbs Energy of Aqueous Electrolyte Systems, AICHE  Journal ,  vol.  32, hal. 444-454, 1986.
[10]  C.  C.  Chen,  Y.  Song,  Generalized Electrolyte  NRTL  Model  Mixed- Solvent  Electrolyte  Systems, AICHE Journal ,  vol.  50,  hal.  1928-1941, 2004
[11]  B.  Kurniadi,  D.  Rahmadan,  G.  R. Febriyanto,  A.  S.  Sanjaya,  Pengaruh Larutan Benfield ,  Laju  Alir  Gas Proses, Dan Beban Reboiler Terhadap Analisa Kinerja Kolom CO 2 Absorber
Dengan Menggunakan Simulator
Aspen  Plus V.  8.6, Konversi ,  vol.  6, no. 1, hal. 1-6, 2017.
[12]  O. Eisa, M. Shuhaimi, Thermodynamic Study of Hot Potassium  Carbonate  Solution  Using Aspen  Plus, International  Journal  of Chemical and Molecular Engineering, vol.  4,  no.  2,  hal.  221- 225, 2010.
[13]  C.  C.  Chen,  H.  I.  Britt,  J.  F.  Boston, L.  B.  Evans,  Local  Composition
Model  for  Excess  Gibbs  Energy  of Electrolyte  Systems.  Part  I:  Single Solvent, Single Completely Dissociated Electrolyte Systems, AIChE Journal , vol. 28, hal. 588-596, 1982.