Pengaruh Parameter Laju Alir Pelarut DEA pada Proses Absorpsi-Desorpsi Gas CO2 (Karbon Dioksida) Menggunakan Kontaktor Membran

Pamungkas, Raditya Yudhi (2025) Pengaruh Parameter Laju Alir Pelarut DEA pada Proses Absorpsi-Desorpsi Gas CO2 (Karbon Dioksida) Menggunakan Kontaktor Membran. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008241018-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Gas CO2 (karbondioksida) sangat penting dan perlu untuk dilakukan pemisahan karena dapat menurunkan heating value dari gas alam serta dapat mengganggu sistem perpisahan akibat keasaman gas CO2. Teknologi yang dapat diaplikasikan dalam pemisahan ini adalah kontaktor membran, dimana memiliki keunggulan berupa luas permukaan kontak yang besar, kebutuhan energi yang rendah, dan kemudahan dalam scale-up pada modularitas. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari beberapa pengaruh parameter operasi terhadap fluks absorpsi, fluks desorpsi, efisiensi absorpsi, dan efisiensi stripping. Dalam penelitian ini, digunakan kontaktor membrane hollow fiber propilena sebagai media utama pada proses absorpsi dan desorpsi secara simultan dalam 1 modul, dengan pelarut diethanolamine (DEA) dengan konsentrasi sebesar 30% massa. Penelitian ini menggunakan variasi temperature pelarut pada 30oC dan 50oC dimana gas umpan mengalir secara kontinyu dengan kecepatan 100 mL/menit melewati tube dan gas N2 sebagai sweep gas yang dialirkan secara kontinyu dengan variasi 100 dan 300 mL/menit serta variasi laju alir DEA yaitu batch dan sirkulasi dengan kecepatan 40-160 mL/menit, Aliran gas keluar, aliran sweep gas keluar, pelarut masuk, dan pelarut keluar diambil sampel setelah kondisi steady state. Selanjutnya sampel dianalisa dengan titrasi chittick. Efisiensi pemisahan tertinggi yang didapatkan dari hasil percobaan adalah 64% pada laju alir pelarut 160 mL/menit. Sementara itu laju perpindahan massa (fluks) absorpsi dan desorpsi terbesar secara berurutan adalah 1,517 x 10-1 mol/m2s dan 7,931 x 10-3 mol/m2s pada laju alir pelarut dengan kecepatan 160 mL/menit. Semakin cepar laju alir pelarut akan menghasilkan koefisien perpindahan massa total yang semakin tinggi pula. Persamaan Wilson plot yang dihasilkan adalah y = 5306,1x + 17,153; y = 5091,9x + 2,1009; y =2301,2x + 31,737; dan y = 2183,6x – 1,6179. Optimasi proses menggunakan Design Expert menghasilkan kondisi optimum pada suhu 30°C, laju alir sweep gas 300 mL/menit, dan laju alir pelarut 160 mL/menit dengan efisiensi pemisahan CO₂ sebesar 64%, fluks absorpsi 0,11972 mol/m²·s, dan fluks desorpsi 0,008565 mol/m²·s
===================================================================================================================================
Carbon dioxide (CO₂) gas is crucial to be separated because it can lower the heating value of natural gas and disrupt the separation system due to its acidity. One applicable technology for this separation is the membrane contactor, which offers advantages such as a large contact surface area, low energy consumption, and ease of modular scale-up. This study aims to examine the influence of various operating parameters on absorption flux, desorption flux, absorption efficiency, and stripping efficiency. A polypropylene hollow fiber membrane contactor was used as the main medium for simultaneous absorption and desorption within a single module, with a 30 wt% diethanolamine (DEA) solution as the solvent. The study varied the solvent temperature (30°C and 50°C), where the feed gas continuously flowed at a rate of 100 mL/min through the tube side, and nitrogen gas was used as the sweep gas with flow variations of 100 and 300 mL/min. The DEA solvent flow was varied between batch and circulation modes with flow rates ranging from 40 to 160 mL/min. Samples from the gas outlet, sweep gas outlet, solvent inlet, and solvent outlet were taken after steady-state conditions were reached and analyzed using the Chittick titration method. The highest separation efficiency achieved was 64% at a solvent flow rate of 160 mL/min. The highest absorption and desorption mass transfer fluxes were 1.517 × 10⁻¹ mol/m²·s and 7.931 × 10⁻³ mol/m²·s, respectively, both at a solvent flow rate of 160 mL/min. An increase in solvent flow rate resulted in a higher overall mass transfer coefficient. The Wilson plot equations obtained were y = 5306.1x + 17.153, y = 5091.9x + 2.1009, y = 2301.2x + 31.737, y = 2183.6x − 1.6179. Process optimization using Design Expert software yielded the optimal condition at a temperature of 30°C, sweep gas flow rate of 300 mL/min, and solvent flow rate of 160 mL/min, achieving a CO₂ separation efficiency of 64%, absorption flux of 0.11972 mol/m²·s, and desorption flux of 0.008565 mol/m²·s

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Absorpsi, Desorpsi, Membran, Sweep gas Absorption, Desorption, Membrane, Sweep gas
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology T Technology > TP Chemical technology > TP155.7 Chemical processes. T Technology > TP Chemical technology > TP159.M4 Membranes (Technology) T Technology > TP Chemical technology > TP248.25.M46 Membrane separation T Technology > TP Chemical technology > TP359 Biogas
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Raditya Yudhi Pamungkas
Date Deposited:	01 Aug 2025 00:54
Last Modified:	01 Aug 2025 00:54
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/124989

Actions (login required)

View Item