Sieve-Tray (Perforated-Plate) TowerSieve Tray merupakan jenis tray atau perangkat transfer massa yang paling sederhana, lebih murah dan paling banyak digunakan karena kesederhanaan, fleksibilitas, kapasitas dan efektifitas biaya daripada dibandingkan jenis tray yang lain.Multistage merupakan menara countercurrent yang sangat efektif, keduanya menggunakan kapasitas liquid-handling dan effisiensi ekstraksi, terutama untuk sistem yang menggunakan tekanan interfacial rendah tidak memerlukan pengadukan mekanis untuk mendapatkan dispersi yang baik. Efektifitas perpindahan massa yang dihasilkan :

1. Pencampuran aksial dari fase kontinyu adalah mengikat bagian antara tray-tray dan tidak menyebar melalui tower dari stage ke stage

2. fase dispersi yang turun menyatu dan membentuk kembali pada setiap tray, menghancurkan tendensi untuk membuat gradien konsentrasi dengan penurunan yang tahan dengan seluruh ketinggian menara. Prinsip Kerja pada Sieve TraySebuah tower yang memiliki design sederhana seperti yang ditunjukkan dengan gambar 10.44, dimana dengan susunan biasa dari plates tersebut dan titik penurunan adalah sama besar dengan hubungan gas-liquid. Gambar tersebut menunjukkan susunan dari dispersi liquid yang ringan. Liquid yang ringan melewati perforasi atau lubang-lubang kecil, dan gelembung-gelembung akan muncul melalui fase continues yang berat dan menyatu pada sebuah layer, dimana berakumulasi dibawah setiap plate. Aliran liquid yang berat melewati setiap plate melalui penurunan tekanan dan melalui penurunan titik menuju plate dibawahnya. Penurunan titik dan membawa liquid yang ringan dari plate menuju plate, dimana liquid berat mengalir melalui perforasi atau lubang-lubang kecil dan dispersi menjadi turun. Sebagai alternatif, liquid berat dapat didispersikan dalam satu bagian dari tower tersebut dan liquid ringan pada bagian lainnya, dimana principal interface merupakan bagian pusat dari tower yang terletak di kolom tower paling atas. Tray dengan aliran yang berlawanan dari gambar 10.44 adalah cocok untuk tower yang ukurannya relative kecil diameternya (sampai sekitar 2 m). Untuk tower ukuran besar, penurunan titik multiple dapat diatur pada interval yang berlawanan dengan tray.

Figure 10.44 Sieve tray extraction tower, arranged for light liquid dispersedSieve-Tray HydraulicsKapasitas aliran dari media penyaring bergantung pada karakteristik drop pembentukan system yaitu kecepatan terminal drop, penahanan fase terdispersi, dan penurunan tekanannya. Dengan karakteristik ini, kita dapat mengembangkan rancangan dan dapat memperkirakan kecepatan transfer massanya.Drop FormationLiquid yang terdispersi akan mengalir melalui lubang-lubang kecil yang berdiameter 3 mm sampai 8 mm, dapat diatur dari ukuran 12 sampai 20 mm. Jika cairan drop dapat membasahi plate, ukuran drop akan menjadi lebih besar sehingga untuk menghindari kesulitan ini kita dapat menggunakan nozel kecil yang diarahkan dari permukaan. Akibatnya tetesan yang jatuh dari nozel dapat merata ( gambar 10.45 ) pada permukaan secara langsung pada pembentukan drop.

Tidak ada perpindahan massa yang terjadi, dan efek dari pembentukan dropnya belum terlihat, ketika fase yang terdispersi dari lubang kecil di plate tidak terdispersi secara baik oleh cairan drop, maka ukuran drop berbanding lurus dengan kecepatan yang melalui lubang. Pada kecepatan normal, penggumpalan akan terjadi pada kecepatan dispersi liquid mula-mula dan drop dibentuk melalui pemisahan gumpalan. Kecepatan melalui lubang ketika penggumpalan dimulai dapat diperkirakan, kecepatan penggumpalan akan bernilai sekitar 0,1m/s (0,3 ft/s) untuk kecepatan yang berada dibawahnya, ukuran dropnya dapat diperkirakan dari kedua korelasi (ukuran dan kecepatan). Pada gambar 10.46 pada kecepatan yang lebih dari 0,1 m/s , ukuran dropnya tidak dapat diseragamkan. Pada ekstraksi, untuk memaksimalkan permukaan interface dari semua drop , penting untuk memastikan kecepatan perpindahan massanya,, dan kecepatan melewati lubang Vo maks yang dapat diperkirakan dari ,

pers (10.73)Rasio diameter lubang adalah,

pers (10.74a dan 10.74b )[ persamaan 10.73 dan 10.74 dapat digunakan pada unit yang lain ]. Diameter drop memiliki nilai sekitar dp = 2dj

figure 10.45 punch perforations for dispersed phase

Gambar 10.46 diameter drop untuk dispersi pada liquid yang tidak saling melarut yang mengalir melalui nozzle dan lubang.

Drop Terminal Velocity

Perhitungan untuk nilai V1 didasarkan pada kecepatan terminal dari liquid yang jatuh di media liquid. Kecepatan jatuh bebas bergantung dengan densitasnya masing-masing terhadap gravitasi. Hal ini disebabkan karena gerak dan sirkulasi internal dengan tetesan, kecepatan permukaannya tidak nol untuk solid. Dengan menaikkan diameternya, terjadi perubahan ukuran drop, dimana bentuk tetesan tidak lebih bulat ( meskipun ini tidak digambarkan dengan dp sebagai diameter bulatan pada volume yang sama ) dan jatuhnya berubah. Kecepatan terminal dari perubahan ukuran adalah maksimal dan untuk ukuran yang lebih besar kecepatan jatuhnya lebih lambat dengan meningkatnya diameter. Analisa dimensinya ditunjukkan dengan Re = f (Cd,We) persamaan (10.75)

Dan kecepatan perpindahan maksimal terjadi pada ordinat di gambar 10.47 yang hasilnya mendekati 70 atau jika

persamaan (10.76)

Untuk kecepatan fase kontinu yang lebih besar, tapi tidak melebihi 0,030 kg/ms (30cP) ordinat dalam gambar 10.47 harus sesuai dengan (w/c)0,14 dimana w adalah viskositas air.Downspots

Isi pada tower akan meluap jika jumlah tetesan fasa terdispersi berlebihan melalui downspouts (atau upspouts) dalam fasa kontinyu. Kecepatan fluida dalam downspouts Vd harus kurang dari semua kecepatan terminal yang terkecil.

Kurva pada Gambar 10.47 tidak boleh diekstrapolasikan ke nilai lebih rendah. Untuk nilai ordinat di bawah 1.0, Persamaan Klee dan Treybal memberikan hasil yang lebih tepat untuk c < 0,002 kg/ms (2cP) :

Re = 22,2 CD-5,18 We-0,169

(10.77a)

Dapat diubah menjadi :

Vt = berlaku untuk setiap konsisten selama nilai dp lebih kecil dari dptrans, misalnya tetesan lebih kecil dari 0,6-0,8 mm dan downspout cross section Ad ditentukan. Downspouts dipasang flush dengan tray, agar tidak ada yang mengalir keluar dari menara gas-cair yang digunakan.

Coalesced Liquid on The TraysKedalaman h pada liquid yang terdispersi berakumulasi di setiap tray ditentukan oleh penurunan tekanan yang diperlukan untuk liquid yang berlawanan arah.

Dimana hC dan hD adalah kumpulan dari masing-masing cairan. Kumpulan tersebut didispersikan dari hD cair yang diperlukan untuk aliran yang melalui lubang pada tray hD yang diperlukan untuk mengatasi tegangan permukaan hD.

Nilai ho dapat dihitung dari persamaan dengan koefisien 0,67

ho, penting ketika fasa terdispersi mengalir lambat, dapat dihitung dari

Dimana dps adalah diameter drop yang dihasilkan pada kecepatan perforasi Vo = 0,03 m / s (0,1 ft / s) dengan kecepatan perforasi dimana penggumpalan pada dispersi liquid dari perforasi cair, ho dapat dihilangkan Hal utama yang diperlukan untuk aliran dari fasa kontinyu hc termasuk kehilangan yang disebabkan1. Gesekan pada downspout tersebut, biasanya dapat diabaikan, 2. Kontraksi dan ekspansi saat memasuki dan meninggalkan downspout itu, setara dengan kecepatan awal 0,5 dan 1,0, masing-masing, 3. Dua perubahan yang tiba-tiba dalam arah di setiap ekivalen hingga kecepatan awal 1,47. Oleh karena itu Nilai hc secara substansial sama dengan kecepatan awal 4,5, atau

perhitungan h harus kecil, sekitar 50 mm atau kurang, akan berbahaya jika tidak semua lubang kecil akan beroperasi pada tray yang diinstal pada level yang tepat. Pada keadaan tersebut, sebaiknya untuk meningkatkan nilai hc adalah dengan menempatkan pembatasan di bawah downspout (atau bagian atas upspouts), efek yang dapat dihitung sebagai aliran yang mengalir melalui lubang.Dispersed-Phase Holdup

Ruang antara tray dan coalesced-layer pada tray berikutnya telah terisi dengan dispersi dari liquid yang terdispersi dalam cairan terus menerus. Pada kecepatan aliran ini yang menyebabkannya meluap, telah ditetapkan [4,80] bahwa rasio kecepatan Vs menuju kecepatan terminal Vt dari sebuah partikel tunggal (D = 0) merupakan fungsi yang unik dari D holdup fasa terdispersi-untuk semua sistem perpindahan partikel fluida bergerak secara vertikal, termasuk gas-padat, cair-padat, dan cair-cair. kecepatan yang masuk adalah kecepatan relatif bersih antara dua fase, dan mengalir secara countercurrent

Hubungan dari Zenz [84] (Gambar 10.48), berasal dari sistem fluida-padat, menyediakan fungsi (Vs / Vt, D), dengan Vt untuk padatan diberikan oleh kurva untuk D = 0. Untuk sieve-tray ekstraktor, VD menjadi Vn, dan ketika fase kontinyus mengalir secara horizontal, VC dianggap sebagai nol, sehingga

Ilustrasi 10.18 menjelaskan, penggunaan hubungan tersebut. Daerah khusus antara permukaan sesuai dengan yang telah diberikan holdup oleh Persamaan. (6.9).

Sieve-Trays Mass Tranfer

Perpindahan massa terdiri dari tiga pemisahan : 1. Pembentukan drop dan penguraian

2. Kenaikan drop (atau penurunan),

3. Peleburan drop pada lapisan liquid yang dilebur pada tray.

Mass Transfer During Drop Formation

Ditinjau dari banyak studi, banyak fenomena yang terjadi. Terdapat beberapa fenomena yang mempengaruhi seperti; rata rata formasi penurunan, meskipun penurunan telah dibentuk pada nozzle atau lubang pori-pori pada plate atau pada ujung jet, masuk dan keluar turbulen interfacial atau surfaktan. Walaupun cukup rumit untuk menjelaskan beberapa data, banyak yang berbeda dari data yang sekarang. Koefisien perpindahan massa KLDf dapat didefinisikan menjadi

Nf = KLDf(cD c*D)

(10.85)Dimana Nf adalah flux, waktu rata-rata dari pembentukan formasi drop f, dan berdasarkan dari area Af. Jika kita asumsikan beberapa mekanisme dari perpindahan massa untuk liquid pada bagian lain dari interface, seperti pembaruan permukaan, teori penetrasi, peregangan permukaan, jadi kLCf = kLDf (Dc/DD)0,5, dapat ditentukan :

(10.86)Secara teori dari perpindahan massa, selama pembentukan drop biasanya menjadikLDf = const

(10.87)dengan nilai constant sekitar 0,857-3,43 tapi kebanyakan pada 1,3 1,8 kecuali ada permukaan turbulen atau surfaktan.

Mass Transfer During Drop Rise (or Fall)

Sifat dari penurunan berbeda dari drop tunggal. Untuk drops yang kecil ( dp < dp,trans ) dapat dihitung :

Koefisien fase terdispersi KLDr telah diberikan oleh persamaan ( 10.66 ) dan table 10.1. Untuk drop yang besar ( dp > dp,trans ) dimana bisa naik ataupun turun, teori surface-stretch dapat dituliskan :

dimana

dan

adalah faktor karakteristik amplitudo tanpa dimensi pada kisaran sistem dan dapat diambil sekitar 0,2 dari data yang lebih spesifik. Sebagai pembentukan drop. Mekanisme yang sama diasumsikan untuk menjalankan fase pada kedua bagian permukaan, sehingga dapat ditunjukkan dengan persamaan ( 10.86) dengan menggunakan KLDr.Mass Transfer During Drop CoalescencePengukuran eksperimental tentang kualitas ini sangat sulit, dan hasilnya sulit untuk dilihat. Data hanya untuk beberapa system yang berkorelasi empiris. Koefisien transfer massa memiliki urutan besaran yang kurang dari pembentukan drop, dan area yang berada dibawahnya sulit untuk disimpulkan. Jadi hasilnya, bahwa KDc = 0,1 KDf Stage efficiency

Berdasarkan Fig.10.49a, yang menunjukkan bagian skematik melalui bagian dari sebuah sieve-tray tower. Kurva kesetimbangan dan operasi yang mewakili keseluruhan ekstraktor ditunjukkan ada Fig.10.49b. Kurva DBE digambarkan diantara kurva ekuilibrium dan operasi, sepanjang jarak fraksional seperti BC/AC yang sama dengan efisiensi Murphree dispersed-phase stage EMD. Langkah pada diagram lalu mewakili jumlah stage sebenarnya, untuk gas absorption (Fig.8.16) dan distillation (Fig 9.48)

(10.92)

b tidak berdimensi dan Eq. (10.91) ditulis dengan dp pada meter. Untuk dp pada feet, koefisiennya 0.805

Velocity yang relatif rendah berlaku pada ekstraktor likuid berarti bahwa fase kontinu dapat diasumsikan bercampur seluruhnya oleh gerakan dari tetesan fase disperse dan di semua permukaan konsentrasi solute adalah cCn. Total laju ekstraksi yang terjadi pada stage n adalah :

(10.93)

Persamaan (10.92) dan (10.93) menghasilkan

(10.94)

Ap adalah permukaan dari tetesan No yang berasal dari o

(10.95)

Area interfacial dari hold-up fase disperse di dalam region drop-rise

(10.96)

Tenaga penggerak yang utama untuk region drop-rise sangat berdasarkan rerata logaritma, namun untuk kebutuhan sekarang rerata aritmatik dianggap mencukupi :

(10.97)

Dan seperti yang diindikasikan sebelumnya , KLDc ditetapkan sebagai 0.1KLDf. Substitusi nilai ini dan persamaan (10.95) sampai (10.97) ke dalam persamaan (10.94) dan perhatikan bahwa qD / An = Vn , Vo = 4qD / No , dan menghasilkan :

(10.98)

Skelland mempunyai prosedur keluaran yang mirip dan lebih panjang lebar, tapi persamaan (10.98) diyakini lebih dari cukup untuk sudut pandang yang melibatkan banyak ketidakpastian. Pada beberapa haruslah dimengerti cara kita memperkirakan secara baik EMD melalui perkiraan. Efisiensi stage biasanya akan jauh lebih sedikit dari yang didapat untuk kontak gas-likuid, owing terhadap kecepatan fase yang lebih rendah yang didapat dari perbedaan densitas yang lebih kecil dan kecepatan yang lebih tinggi

Kesimpulan

1. Sieve Tray merupakan jenis tray atau perangkat transfer massa yang paling sederhana, lebih murah dan paling banyak digunakan karena kesederhanaan, fleksibilitas, kapasitas dan efektifitas biaya daripada dibandingkan jenis tray yang lain.2. Sieve tray dapat digunakan untuk arah aliran countercurrent.3. Perpindahan massa terdiri dari tiga pemisahan : a. Pembentukan drop dan penguraian

b. Kenaikan drop (atau penurunan),

c. Peleburan drop pada lapisan liquid yang dilebur pada tray.4. Keunggulan sieve tray:

a. Sieve tray memiliki harga yang sangat murah dibandingkan dengan tipe tray yang lain.b. Tipe ini juga sangat baik digunakan untuk pemisahan pada tekanan tinggi dengan biaya operasi yang murah.c. Selain itu, maintenance costnya juga murah

_1363180585.unknown

_1363180587.unknown

_1363180589.unknown

_1363180590.unknown

_1363180591.unknown

_1363180588.unknown

_1363180586.unknown

_1363180583.unknown

_1363180584.unknown

_1363180582.unknown