PENGEMBANGAN KONTAKTOR MEMBRAN HOLLOW FIBER UNTUK PENGENDALIAN EMISI GAS BUANG

Abstract

Most of world energy production, approximately of 89 % is produced from fossil fuel combustion such as oil, coal and natural gas. Combustion of these fossil fuel are main sources of environmental problems i.e. acid rain photochemical smog and ozone depletion. Techniques lo remove flue gas especially for SO2 are absorption and stripping. These conventional techniques have huge space requirement and high investment cost. Moreover, conventional scrubber is limited with loading, flooding and entrainment limitation. To cope with the disadvantages, a new technology based on membrane process called membrane contactor has been developed. The objectives of the research is to improve performance of membrane contactor for flue gas cleaning through design and fabrication of transversal hollow fiber membran module. Specifically, the second year research is aimed in order to compare the performance of longitudinal module and transversal module for flue gas cleaning.Furthermore, the study of process parameter was also been conducted. Transversal module was designed by considering the principle of feed flowing direction. The feed was flowed perpendicular into fiber to obtain ligher turbulence. The comparison of longitudinal and transversal module was carried out both by simulation an experiment. The process parameter tested are gas flow rate, sorbent flow rate, sorbent concentration and gas temperature, respectively. Module performance was considered by calculating obtained flux. The simulation and experiment of performance comparison shown that obtained flux of transversal module was higher than longitudinal module. This due to higher turbulence of transversal module. The increase of turbulence in transversal module was followed by the increase of pressure drop, which the transversal pressure drop was higher than longitudinal pressure drop. However, in the condition of high sorbent flow rate, both transversal and longitudinal result on a similar perormance. The study of temperature effect on membrane contactor shown that flux anf overall mass transfer coefficient increase with the increase of temperature. Another significant parameter is gas and liquid flow rate. Higher gas flow rate and sorbent flow rate increased flux significantly. Sebagian besar produksi energi dunia, kurang lebih 89%, diperoleh dari pembakaran bahan bakar fosil seperti minyak, batubara dan gas alam. Pembakaran bahan bakar tersebut merupakan sumber utama timbulnya persoalan lingkungan seperti hujan asam, kabot fotokimia, dan perusakan ozon. Teknik yang sering digunakan untuk pengolahan gas buang khususnya SO2 adalah adsorbsi dan scrubbing. Teknik-teknik ini umumnya memerlukan ruang yang besar untuk pengoperasiannya dan hiaya investasi yang tinggi. Selain itu penerapan teknik ini juga dibatasi oleh masalah-masalah teknis seperti loading, flooding dan entrainment . Untuk mengatasi masalah tersebut, dikembangkan suatu proses berbasiskan membran mneggunakan kontaktor membran untuk pengendalian emisi gas buang. Secara umum tujuan penelitian ini adalah meningkatkan kinerja kontaktor membran untuk pengendalian emisi gas buang melalui disain dan pabrikasi modul membran hollow fiber transversal. Secara khusus, penelitian tahun kedua ini bertujuan untuk monmbandingkan kinerja modul longitudinal dengan modul transversal untuk pengendalian emisi gas buang. Selain itu, juga dilakukan studi pengaruh parameter proses terhadap kontaktor membran. Modul transversal didesain dengan prinsip mengalirkan umpan tegak lurus fiber sehingga diperoleh turbulensi yang lebih besar. Perbandingan kinerja modul transversal dan longitudinal dilakukan balk secara teoritik (simulasi) maupun secara eksperimental. Parameter proses yang flan diuji kinerjanya adalah laju alir gas laju alir sorben, konsentrasi sorben dan temperatur gas. Kinerja modul ditentukan dari fluks yang diperoleh. Simulasi dan eksperimenlal perbandingan kinerja modul longitudinal dan transversal menunjukkan bahwa fluks yang diperoleh modul transversal lebih tinggi daripada modul longitudinal. Hal ini disebabkan oleh turbulensi pada modul transversal lebih besar daripada modul longitudinal. Peningkatan turbulensi pada modul transversal diikuti oleh peningkatan pressure drop, dimana pressure drop pada modul transversal leblh besar daripada modul longitudinal. Lebih lanjut, fluks SfD2 untuk kasus dimana sorben dialirkan pada modul transversal lebih tinggi daripada kasus dimana sorben dialirkan pada modul longitudinal. Akan tetapi kedua modul tersebut mempunyai kinerja yang cenderung sama pada laju alir sorben tinggi. Studi pengaruh temperatur terhadap kontaktor membran juga menunjukkan bahwa fluks dan koefisien perpindahan massa keseluruhan meningkat seiring dengan naiknya temperatur. Parameter lain yang cukup berpengaruh adalah kecepatan gas dan kecepatan cairan dimana kenaikan kecepatan gas dan cairan dapat meningkatkan fluks secara signifikan.