Chemical Enginnering : Distilasi Fraksionasi Kontinyu

DISTILASI FRAKSIONASI KONTINYU

Pendahuluan

Distilasi fraksionasi kontinyu biasanya dilakukan dengan rektifikasi. Destilasi dengan rektifikasi atau destilasi dengan refluks adalah proses pemisahan tahap kesetimbangan yang dilakukan dalam tahap yang berurutan (multi stage). Metode destilasi dengan refluks adalah untuk mendapatkan pemisahan yang lebih sempurna.
Suatu tahap (single stage) tunggal hanya dapat memberikan pemisahan terbatas. Menyusun sejumlah stage secara bertahap akan meningkatkan kemurnian dari dibandingkan dengan pemisahan flash atau distilasi sederhana.

Pada Distilassi fraksionasi Umpan pada kolom dimasukkan pada bagian tengah kolom dengan laju tertentu. Piring (plate) tempat umpan masuk dinamakan piring umpan (feed plate). Bagian atas kolom di atas piring umpan merupakan bagian rektifikasi (rectification), sedangkan bagian bawahnya, termasuk piring umpan itu sendiri adalah bagian pelucutan (stripping). Umpan cair mengalir ke bawah di dalam bagian pelucutan ini sampai ke dasar kolom, di mana permukaan cairan dijaga pada tinggi tertentu. Zat cair ini lalu mengalir dengan gaya grafitasi ke dalam Reboiler.

Uap yang mengalir naik melalui bagian rektifikasi, uap di bagian atas dikondensasikan seluruh atau sebagian oleh kondensor, dan kondensatnya dikumpulkan di dalam bejana penggumpul (akumulator), di mana permukaan zat cairnya juga dijaga pada ketinggian tertentu. Zat cair tersebut lalu dipompakan oleh pompa refluk ke piring teratas dalam kolom/menara. Arus zat cair ini dinamakan refluk. Arus ini menjadi zat cair yang mengalir ke bawah didalam bagian rektifikasi, yang diperlukan untuk berinteraksi dengan uap yang mengalir ke atas. Tanpa refluk tidak akan ada rektifikasi yang berlangsung pada bagian rektifikasi tersebut, dan konsentrasi pada bagian atas kolom tidak akan lebih besar dari konsentrasi uap yang mengalir naik dari piring umpan.

Jika tidak terjadi azeotrop baik hasil atas (destilat) maupun hasil bawah (residu), dapat diperoleh sembarang kemurnian yang dikehendaki asal saja terdapat jumlah tahap yang cukup dan refluks yang memadai.

1 Peralatan yang Digunakan untuk Distilasi Kontinyu

Tray/Plate Distilasi

Metode ini adalah metode praktis yang termurah untuk memisahkan komponen-komponen dari suatu campuran fase cair yang homogen. Suatu kolom yang dirancang dengan baik dapat memisahkan komponen-komponen dengan perbedaan titik didih sedekat 2 ^oC. Gambar 3.2 pengaturan unit-unit dalam distilasi kontinyu atau fraksionasi. Stage-stage atau plate-plate yang terletak di atas umpan disebut seksi enriching atau rectifying, sedangkan beberapa stage yang terletak pada bagian bawah umpan disebut sebagai seksi stripping.

Umpan biasanya berupa cairan. Uap untuk fraksionasi dihasilkan oleh ketel atau reboiler yang terdapat pada bagian dasar kolom. Sebuah kondenser pada bagian puncak menyediakan fase cair untuk seksi enriching. Arus cairan yang dikembalikan ke dalam kolom disebut refluks. Arus produk yang diambil secara kontinyu dari kolom disebut distilat dan bottoms (residu).

2 Perhitungan Jumlah Tahap Kesetimbangan Teoritis dengan Metode McCabe-Thiele

Metode secara grafik untuk menghitung jumlah tahap kesetimbangan teoritis pada distilasi campuran biner A dan B telah dikembangkan oleh McCabe-Thiele. Metode ini dalam perhitungan menggunakan neraca bahan pada bagian tertentu dari kolom dan kurva kesetimbangan sistem yang bersangkutan.

Anggapan utama dalam perhitungan menurut metode McCabe-Thiele adalah laju alir molar konstan (constan molar overflow). Artinya laju alir fase cair dianggap konstan dari tahap ke tahap pada tiap-tiap bagian dari kolom tersebut antara umpan masuk dan pengeluaran produk. Jika laju fase cair dianggap kosntan maka laju fase uap juga konstan. di mana aliran fase cair dan fase uap yang masuk dan meninggalkan tray pada keadaan setimbang.

Contoh Soal

Penentuan Dew Point Menggunakan Data Tekanan Uap

Data tekanan uap komponen murni dapat digunakan untuk menentukan titik embun (dew point) campuran. Suatu campuran mengandung 80% n-heksana dan 20% oktana pada 500 kPa. Perkirakan titik embunnya?

Penyelesaian :

Langkah pertama adalah titik didih normal, T_DP dari n-heksana (A) dan oktana (B), diperoleh : 56 ^oC < T < 101 ^oC.

Trial 1 :

Ambil T = 80 ^oC, dari data tekanan uap, P_A^o = 1100 kPa dan P_B^o = 180 kPa, dengan asumsi larutan ideal.