Top Banner
Pengendalian Pencemar Udara Gas Dosen: Ir. Yenni Ruslinda, MT JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS
72

Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Dec 26, 2015

Download

Documents

vinalestari

Pemantauan dan Pengendalian Pencemaran Udara
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Pengendalian Pencemar Udara Gas

Dosen:

Ir. Yenni Ruslinda, MT

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

Page 2: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Mekanisme penyisihan pencemar gas:

Adsorpsi (perlekatan);

Absorpsi (penyerapan);

Insinerasi (pembakaran);

Kondensasi (pengembunan).

Alat PPU untuk pencemar gas:

Adsorption Unit (Adsorber);

Absorption Unit (Absorber);

Incinerator/Combustor;

Condenser.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 3: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Adsorber

Page 4: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

ADSORPSI

GAS PADATAN

DEFINISI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 5: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

ADSORBER

Adsorber adalah alat PPU yang berfungsi memindahkan massa polutan gas (adsorbat) dari udara pembawanya ke permukaan padatan yang berfungsi sebagai adsorban.

Gas akan terlekat pada material adsorban.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 6: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CARA KERJA ADSORBER

Cara kerja unit adalah penyerapan polutan di udara oleh material solid yang memiliki banyak pori-pori. Semakin luas permukaan solid, maka semakin banyak jumlah polutan yang diserap

.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 7: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CARA KERJA ADSORBER

.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Metode regenerasi : Injeksi udara panas ke dalam adsorber kemudian dikondensasi.

Page 8: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

JENIS ADSORPSI

Adsorpsi fisika (Physisorption) , terjadi karena adanya gaya van der waals antara adsorban dan adsorbat. Misalnya pengikatan air oleh silika gel, karbon aktif

Adsorpsi kimia (Chemisorption), terjadi karena adanya reaksi kimia antara adsorban dengan adsorbat. Misalnya Ion exchange

Keterangan: adsorpsi fisika bersifat reversible, artinya dapat dilakukan proses desorpsi untuk memurnikan kembali adsorban.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 9: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

JENIS ADSORBAN

Karbon aktif, memiliki luas permukaan 600 – 1600 m2/g, dan temperatur regenerasi 100 – 1400C;

Silika gel, memiliki luas permukaan 200 – 300 m2/g, dan temperatur regenerasi 120 – 2500C;

Molecular sieve, memiliki luas permukaan 600 – 700 m2/g, dan temperatur regenerasi 200 – 2500C;

Alumina aktif, memiliki luas permukaan 750 m2/g, dan temperatur regenerasi 100 – 3000C.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 10: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES ADSORPSI

Temperatur : semakin tinggi suhu semakin menurunkan adsorpsi gas Polutan

Tekanan : semakin tinggi tekanan, maka proses adsorpsi akan semakin tinggi

Kecepatan gas : semakin tinggi kecepatan akan menurunkan waktu kontak kontaminan dengan adsorban sehingga menurunkan tingkat adsorpsi

Kandungan partikulat : adanya partikulat akan menurunkan efisiensi proses adsorpsi.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 11: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN ADSORPSI

• Kelebihan:

Proses adsorpsi dapat digunakan untuk polutan dengan konsentrasi rendah dan tinggi;

Proses pelepasan polutan dari permukaan material solid lebih mudah yaitu dengan penguapan.

• Kekurangan:

Proses adsorpsi harus diikuti dengan proses lainnya;

Membutuhkan material solid yang besar, apabila polutan di udara semakin banyak.

Biaya investasi tinggi

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 12: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ADSORPSI

Hubungan adsorban dan adsorbat dijelaskan dengan menggunakan persamaan Freundlich Isotherm dan Langmuir Isotherm.

Freundlich Isotherm

Dimana:

x = massa polutan (substansi yang diadsorp)

m = massa adsorban

X = rasio massa fasa padat; massa solute yg diadsorb/massa adsorban

Ce = konsentrasi polutan pada kesetimbangan

K,n = konstanta

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

eCn

Km

xlog

1loglog

Page 13: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

Langmuir Isotherm

Breakthrough point (tB) : titik awal trejadinya kondisi jenuh pada kolom adsorpsi

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

KCe

aKCX

m

x e

1

Bt =

adV

L

Page 14: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Absorber

Page 15: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

ABSORPSI

GAS CAIRAN

DEFINISI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 16: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

ABSORBER

Absorber adalah alat PPU yang berfungsi memindahkan massa polutan gas (absorbat) dari udara pembawanya ke dalam cairan yang berfungsi sebagai absorban. Gas akan terserap oleh absorban.

Gas yang dapat dieliminasi dengan proses absorpsi:

SO2 H2S Cl2 NH3

NOX

Senyawa hidrokarbon dengan C-rendah Alat pengendali proses absorpsi disebut juga

“Scrubber”

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 17: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

ABSORBER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 18: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CONTOH PENGGUNAAN ABSORBER

Penyisihan amoniak di pabrik pupuk.

Penyisihan HF dari gas buang proses pembakaran gelas/kaca;

Pengendalian SO2;

Recovery pelarut, seperti aseton, dan metil alkohol;

Pengendalian bau, misal akibat H2S, merkaptan, dll.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 19: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

FAKTOR PENTING DALAM PROSES ABSORPSI

Kelarutan dari kontaminan

Kelarutan ini dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan dari sistem tersebut. Semakin tinggi temperatur dan tekanan sistem, maka proses absorpsi polutan gas juga akan semakin meningkat.

Volatilitas Cairan

Cairan yang memiliki volatilitas rendah, dapat mengurangi uap air pada aliran gas buang.

Viskositas cairan

Viskositas yang rendah, dapat meningkatkan absorpsi dan mengurangi kehilangan tekanan.

Flammabilitas cairan

Cairan yang digunakan adalah yang tidak mudah terbakar, tidak korosif, tidak berbahaya, dan tidak mahal

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 20: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

DESKRIPSI UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 21: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KOLOM ABSORPSI

DEFINISI

Sebuah kolom, dimana ada zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase gas ke fase cairan, terjadi hampir pada setiap reaktor kimia

CARA KERJA

Proses absorpsi dilakukan dengan melewatkan zat yang terkontaminasi ke kolom tersebut dimana terdapat fase cair di dalamnya sehingga gas polutan yang ingin disisihkan akan berikatan dengan molekul zat cair

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 22: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

JENIS-JENIS KOLOM ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 23: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Struktur unit Packed Tower Bagian atas:

Spray untuk megubah gas input menjadi fase cair.

Bagian tengah:

Packed tower untuk memperluas permukaan sentuh sehingga mudah untuk diabsorbsi

Bagian bawah:

Input gas sebagai tempat masuknya gas ke dalam reaktor.

PACKED TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 24: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PRINSIP KERJA PACKED TOWER

Campuran gas yang merupakan keluaran dari reaktor diumpankan ke bawah menara absorber. Di dalam absorber terjadi kontak antar dua fasa yaitu fasa gas dan fasa cair mengakibatkan perpindahan massa difusional dalam umpan gas dari bawah menara ke dalam pelarut air sprayer yang diumpankan dari bagian atas menara. Jadi gas kontaminan akan larut dalam cairan dan udara bersih akan dilepaskan ke atmosfer melalui atas tower. Peristiwa absorbsi ini terjadi pada sebuah kolom yang berisi packing dengan beberapa tingkat. Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan dari gas yang dimasukkan tadi

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 25: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Struktur unit Spray Tower:

Spray tower merupakan unit absorbsi yang sangat sederhana, terdiri dari empty tower dan nozzle untuk menyemprotkan cairan.

SPRAY TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 26: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PRINSIP KERJA SPRAY TOWER

Polutan gas buang dialirkan dari bawah tower dan cairan akan disemprotkan melalui nozzles dalam satu atau lebih tingkatan. Aliran cairan dan gas buang adalah saling berlawanan arus. Jadi gas kontaminan akan larut dalam cairan dan udara bersih akan dilepaskan ke atmosfer melalui bagian atas tower.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 27: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Struktur unit Tray Tower:

Tray tower adalah unit absorpsi yang menggunakan lapisan tipis/tray untuk mengalirkan ke bawah. Pada tray tersebut terdapat lubang-lubang untuk melewatkan gas.

Tray Tower

Plate

Tray

Tower

Baffle

Tray

Tower

TRAY TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 28: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

menggunakan sejenis piringan untuk mengalirkan air ke bawah.

PLATE TRAY TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 29: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

unit disusun menyerupai baffle/sekat untuk mengalirkan air ke bagian bawah unit.

BAFFLE TRAY TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 30: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Dari bagian atas unit, air akan dialirkan melalui tray yang dipasang secara bertingkat-tingkat hingga ke bagian bawah unit. Gas polutan akan tertahan oleh air sedangkan gas yang bersih mengalir ke atas melalui lubang-lubang pada tray.

PRINSIP KERJA TRAY TOWER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 31: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN ABSORPSI

Kelebihan:

Kehilangan tekanan kecil

Biaya investasi relatif murah

Effisiensi relatif tinggi

Tidak membutuhkan space yang luas

Mampu menyisihkan gas dan partikulat

Kekurangan:

Menimbulkan masalah pencemaran air

Hasil penyisihan sulit direcovery

Sering terjadi penyumbatan pada alat pelengkap maupun absorber

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 32: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Dalam desain absorber, efisiensi maksimum tercapai bila :

Tersedianya daerah kontak yang luas

Terjadinya pencampuran yang baik antara gas dan cairan

Tersedianya waktu kontak yang cukup antar fase

Tingkat solubilitas yang tinggi dari polutan ke absorban

DESAIN ABSORBER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 33: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Material Balance

Keseimbangan massa pada absorber:

Gm(in) + Lm(in) = Gm(out) + Lm(iout)

Untuk polutan yang disisihkan, keseimbangan material yaitu:

Gm(in) . Y(in) + Lm(out) . X (out) = Gm(out) . Y(out) + Lm(in) . X(in)

Y(in) - Y(out) = [Lm/ Gm] . [X (out) - . X(in)]

Keterangan:

X = Fraksi mol dari polutan dalam cairan murni

Y = Fraksi mol dari polutan dalam gas

Lm = Laju Aliran Cairan (mol/time)

Gm = Laju Aliran Gas (mol/time)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 34: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Diameter

Untuk desain diameter, menggunakan grafik korelasi antara floading dengan pressure drop.

Tahap-tahap perhitungan:

1. Menghitung nilai dari absis

Keterangan:

L = Laju Aliran Cairan (lb-mol/hr)

G = Laju Aliran Gas (mol/hr)

gas = Densitas Aliran Gas(lb/ft3)

Liquid = Densitas Aliran Cairan (lb/ft3)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 35: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

2. Plot ke Grafik, di dapat nilai ordinat:

Keterangan:

Cs = Capacity Factor (ft/s)

F = Packing Factor

n = Viskositas (cst)

Didapat Nilai Cs!!!

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 36: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

3. Tentukan Superficial Velocity (v)

Keterangan: rG = Massa jenis gas (lb/ft3)

rL = Massa jenis cairan (lb/ft3)

4. Tentukan Superficial Gas Mass Velocity (G)(lb/(min.ft2)

G = V x 60 min/s

6. Tentukan Gas Mass Flow Rate (G)(lbs/min)

7. Tentukan Cross-Sectional Area (As)

8. Tentukan Diameter (ft2)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 37: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Tinggi

Z = NOG HOG

NOG =[ ln [(Y(in) / Y(out))(1-1/Ab)+1/Ab]]/[1-1/Ab]

Ab = L/(mG)

HOG =

Keterangan:

NOG= Transfer unit dari koefisien film gas

HOG= Tinggi dari transfer unit berdasarkan koefisien film cairan (m atau ft)

m = Konstanta keseimbangan

Kya= Koefisien mass transfer (lb-moles/hr-ft3)

L = Laju Aliran Cairan (lb-moles/hr)

G = Laju Aliran Gas (lb-moles/hr)

Ab = Faktor absorpsi = superficial gas velocity (lb-moles/hr-ft2)

Z = Tinggi Tower (ft)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT ABSORPSI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 38: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Incinerator/ Combustor

Page 39: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

INCINERATOR/COMBUSTOR

Adalah alat PPU yang digunakan untuk penyisihan

polutan organik yang mudah menguap (volatil)

Reaksi oksidasi gas polutan organik atau anorganik secara

cepat dan dalam kondisi panas menghasilkan CO2 + H2O

Reaksi Pembakaran:

Fuel + oxidizer + ignition ⎯→ hasil pembakaran

Faktor berpengaruh: • Oksigen (air-fuel ratio) • Temperature • Turbulensi • Time

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 40: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PROSES INSINERASI

Ada 2 tahap dalam pembakaran :

Pembakaran bahan bakar

terjadi cukup cepat dan irreversibel serta menghasilkan gas dengan suhu cukup tinggi

Pembakaran polutan.

Terjadi oksidasi polutan dari gas yang sudah bersuhu tinggi tadi menjadi produk yang tidak berbahaya

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 41: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

INCINERATOR/COMBUSTOR

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 42: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

INSINERASI untuk meminimalisasi

VOC

mengontrol bau

menghilangkan senyawa toksik

mengurangi kuantitas sifat

reaktan fotokimia V0C yang

dilepaskan ke atmosfer.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 43: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Proses Pembakaran dengan penyalaan

Temperatur naik akibat pelepasan E

Penghancuran senyawa organik

Pada T 1000-1200oF

Pembakaran sempurna pada

T 1300-1500oF

Waktu kontak 0,32-0,5 detik

Mekanisme

Alat

Turbulensi dengan penambahan

Belokan dan pengaturan kecepatan

Aliran udara 20-40 ft/menit

Page 44: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

GAMBAR INSINERATOR

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 45: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

GAMBAR THERMAL OXYDIZER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 46: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

JENIS YANG DIGUNAKAN PADA UNIT INSINERASI

Flares

Thermal

oxidizer Catalytic

oxydizer

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 47: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Flares melepaskan VOC secara aman

bukan untuk kontrol polusi

Thermal oxidizer

Pemilihan tergantung

mode, O2, dan konsentrasi VOC

Gas tidak terkonsentrasikan

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 48: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CATALISTIC OXIDIZER

Katalis mempercepat

jalannya reaksi tanpa

mengubah

komposisi kimia

zat sehingga waktu

yang dibutuhkan lebih

kecil dari oksidasi termal

Temperatur pada

proses insinerasi

lebih rendah sehingga

energi yang dibutuhkan

untuk mengoksidasi

lebih kecil

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 49: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

SISTEM PEMBAKARAN

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 50: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

THERMAL OXIDIZER

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 51: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN INSINERASI

Kelebihan:

Efisiensinya tinggi jika digunakan pada jangka waktu dan temperatur tertentu

Zat organik dapat dioksidasi ke tingkat yang diinginkan

Daur ulang panas hasil pembakaran

Kekurangan:

Biaya operasional tinggi

Bahaya ledakan

Pembakaran tidak sempurna

Menghasilkan pencemaran yang lebih buruk

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 52: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

3 metoda mencari temperatur operasional:

Metoda Ross

T = T auto ignition + 300F

Metode Lee

T99,9 = 594-12,2(w1)+117(w2)+71,6(w3)+

80,2(w4)+0,592(w5)-20,2(w6)- 120,3(w7)+

87,1(w8)-66,8(w9)-75,3(w10)

T99 = 577-10(w1)+110(w2)+67,1(w3)+

72,6(w4)+0,586(w5)-23,4(w6)-430,9(w7)+

82,5(w8)- 82,2(w9)-65,5(w10)-76,1(w11)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT INSINERASI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 53: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Dimana:

T99,9 = temperatur untuk efisiensi 99,9%

T99 = temperatur untuk efisiensi 99%

w1 = jumlah atom karbon

w2 = apakah termasuk senyawa aromatik (Tidak=0, iya=1

w3 = terdapat ikatan karbon ganda c=c (Tidak=0, iya=1)

w4 = jumlah atom nitrogen

w5 = tauto ignition

w6 = jumlah atom oksigen

w7 = jumlah atom sulfur

w8 = rasio H/O

w9 = apakah termasuk senyawa allyl (2-propenol) (tidak=o,iya=1)

w10 = tdp ikatan ganda klorin karbon C=Cf (Tidak=0, iya=1)

w11 = waktu tinggal (detik)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT INSINERASI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 54: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Metode Coopper

RTEeAK /

Dimana

K = konstanta laju reaksi

A = proporsi pre-exponensial (/detik)

E = energi aktifasi (kalori/mol)

R = konstanta gas ideal (1,987 kalori/mol k)

T = temperatur absolut(K)

PERHITUNGAN DESAIN UNIT INSINERASI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 55: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Faktor Sferik

S = 16/MW

Faktor Pre eksponensial

A = Z Sy02 P/R

Temperatur absolut

T = -E/R. 1/ln(K/A)

Dimana:

MW = Berat molekul

Z = Faktor collision rate

yO2 = Fraksi mol O2

setelah pembakaran

P = Tekanan absolut, atm

R = Konstanta gas

0,082 l-atm/molO K

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

PERHITUNGAN DESAIN UNIT INSINERASI

Page 56: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CONTOH SOAL

Perkirakan temperatur untuk tempat pembakaran dangan waktu tinggal 0,5 detik dengan efisiensi 99,5% untuk menghancurkan senyawa organik toluen.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 57: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PENYELESAIAN

Metode Ross

T = T auto ignition + 3000OF

= 1026OF + 3000OF= 1326OF

T99,9% = 594- 12,2(7)+117(1)+0+00,592(1026)- 0+87,1(1,14)-0+0-75,3(Ln 0,5) T99% = 577-10(7)+110(1)+0+0+0,586(1026)-0-1+82,5(1,14)- 0+0-76,1(Ln 0,5) Jadi antara T99,9 dan T99 adalah suatu metode yang mendekati linear rata-rata yaitu T99,9 = 1376OF

Metode Lee

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 58: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

METODE COOPER

K = ln (1-0,995)/0,5

= 10,6/detik

E = -0,00966 (BM)+ 46,1

= -0,00966 (92)+ 46,1

= 45,2 kcal/mol

Dapat dihitung nilai S dan memperkirakan nilai Z berdasarkan diagram HC

S = 16/MW

= 16/92= 0,174 maka Z =2,85.1011

Untuk asumsi 0,15 oksigen dan tekanan 1 atm, hitung A

A = Z Sy02 P/R

= (2,85.1011)(0,174)(0,15)(1,0)/0.08205

= 9,07.1010/detik

Terakhir untuk mencarai nilia T susun kembali hasil dari K< A, S, Z dan E

T = -E/R. 1/ln(K/A)

=-45.200/1,987.1/ln10,6/9,07.1010

= 9950K = 13310f

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 59: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

DIAGRAM HIDROKARBON

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 60: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

Condensor

Page 61: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KONDENSASI

UAP CAIRAN

DEFINISI

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 62: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CONDENSER

Adalah alat PPU yang digunakan untuk penyisihan polutan gas dengan cara menaikkan tekanan, menurunkan temperatur atau kombinasi keduanya agar terjadi perubahan fasa polutan dari gas atau uap menjadi fasa cair.

Sejalan dengan semakin ketatnya baku mutu, metode ini menjadi kurang efisien.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 63: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

peningkatan tekanan temperatur konstan

sampai tekanan bagian polutan

sama dengan tekanan

uapnya

Pengurangan

temperatur pada

tekanan konstan

sampai tekanan

bagian polutan

sama dengan

tekanan uapnya

kombinasi kompresi

dan pendingin

sampai tekanan

bagian polutan

sama dengan

tekanan uapnya

MEKANISME KONDENSASI

Page 64: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

JENIS CONDENSER

Sistem kontak langsung (direct contact system), contohnya adalah spray tower;

Sistem permukaan (surface system), contohnya adalah unit shell & tubes.

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 65: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KONDENSER KONTAK

Proses sederhana

Butuh cairan pendingin

Absorbsi terjadi jika uap kontaminan terlarut dalam pendinginan

Fleksibel, simpel, mudah dibangun

Efisiensi tinggi dibanding kondenser permukaan

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 66: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KONDENSER PERMUKAAN

Pendinginan terpisah dari transfer panas permukaan

Tingkat pemeliharaan lebih besar karena peralatan pendukung banyak

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 67: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KELEBIHAN

Solven direcovery sempurna

Kondisi dimonitor dan produktif

Berdiri sendiri (tidak butuh bahan bakar)

Penyisihan mencapai 99%

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 68: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

KEKURANGAN

cukup mahal

perawatan sulit

lambat menaikkan temperatur

melibatkan freon dan amonia

harus membersihkan endapan yang membeku pada lemari es

panas tidak bersifat menguapkan

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 69: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PERHITUNGAN

Metode perhitungan temperatur operasional pada sistem kondensasi menggunakan hukum Henry:

p = Y. P

Ket : p = tekanan parsial polutan

Y = fraksi mol polutan

P = tekanan operasional sistem

Persamaan Antoin :

Log p = A – ((B / (T +C))

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 70: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

CONTOH SOAL

Tekanan operasional pada sistem kondensasi adalah 1 atm (760 mmHg), Harga A = 6,95334. B= 1343,943 , C = 219,37. Berapa temperatur yang harus dicapai jika gas yang mengandung toulena sebanyak 500 ppm menjadi 50 ppm?

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 71: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

PENYELESAIAN

500 ppm → 50 ppm → 5 x 10-5 mm Hg

p = Y.P

= 5 x 10-5 x 760 mmHg = 0,038 mmHg

Pers. Antoine

Log p = A – ((B / (T +C))

Log 0,038 = 9,95334 – ((1343,943) / ( T+ 219,377))

T = - 58, 87 o C

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS

Page 72: Pemantauan Dan Pengendalian Pencemaran Udara 8

BIOFILTRASI

Proses penyisihan gas pencemar dengan memanfaatkan aktifitas mikroorganisme

Penggunaan untuk menghilangkan bau

Skema biofiltrasi:

TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS ANDALAS