Bab 6 Penyulingan
-
Upload
etchy-yunti -
Category
Documents
-
view
52 -
download
0
Transcript of Bab 6 Penyulingan
Distilasi
PENYULINGAN/DISTILASI
Kasus Campuran Air-Ethanol/Aseton/Ethylene Glycol
[Bubble Cap Destillation Column]
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan ini, anda diharapkan dapat menjalankan peralatan unit
distilasi dengan aman dan benar.
Menghitung efesiensi pelat/tahap dari peralatan unit distilasi di laboratorium Pilot Plant
Politeknik.
Memperkirakan kebutuhan kukus (steam) sebagai catu kalor seoptimum mungkin.
Mengetahui titik pengembunan dan titik penguapan bubble campuran.
TEORI
Separasi atau pemisahan penyusun atau komponen yang memiliki perbedaan sifat
ataupun kimiawi merupakan salah satu proses yang sering dijumpai pada proses teknik
kimia selain pencampuran, reformasi dll. Distilasi atau juga dikenal penyulingan sebagai
proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian satu atau Iebih
komponen, yang biasanya produk yang bertitik lebih rendah atau yang disebut produk
atas. Sedang produk yang Iebih tinggi titik didihnya akan didapatkan sebagai produk
bawah dan bila terdiri dari lebih tinggi titik didihnya akan didapatkan sebagai produk
bawah dan bila terdiri dari lebih satu komponen merupakan residu. Penggunaan
pemanasan biasanya kukus (steam) sangat besar pengaruhnya selain rancang bangun
dan peralatan sendiri.
ATURAN FASA DAN HUKUM RAOULT
Seperti pada sistem gas dan cair dibatasi oleh aturan fasa. Untuk campuran biner
(atau bayangan biner (pseudobinary)) terdapat dua pesusun, A dan B; pesusun A Iebih
mudah teruapkan dibandingkan B, dan dua fasa yang diberikan persamaan :
F = C – P + 2 …(1)
Dalam hal ini P adalah jumlah derajat kebebasan sistem, maka diperoleh harga F adalah
2 (“mengacu pada Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations; hal 574 pers.
10.2-1 atau Mccabe, Smith, Harriot, Unit Operations Of Chemical Eng(neering, hal. 450).
Laboraturium Pilot Plant 66
Distilasi
Dengan empat perubah suhu, tekanan, fraksi A dalam fasa uap dan XA dalam
fasa cair. Fraksi - fraksi B dapat dicari lika YA atau XA diketahui, karena YA + YB = 1,0 dan
XA + XB = 1,0. Jika tekanan ditentukan, suhu dan susunan uap menyesuaikan dengan
sendirinya.
Dengan Hukum Raoult, sebagai hokum ideal, fasa uap-cair pada kesetimbangn
dapat ditentukan.
PA = PAXA …(2)
Pada persamaan 2, PA adalah tekanan parsial uap A dalam satuan Pa (atm). PA adalah
tekanan uap total uap A dalam Pa (atm) dan XA adalah fraksi mol A dalam fasa cair.
Untuk sistem dengan larutan ideal atau tidak ideal mengikuti Hukum Hendry dalam
larutan yang encer.
DIAGRAM TITIK DIDIH DAN GRAFIK XYA (gambar 1)
A = pesusun yang lebih mudah teruapkan
B = pesusun yang lebih sukar teruapkan
Jika larutan campuran biner dengan pesusun A dan B mematuhi Hukum Raoult,
maka diagram titik didih dapat dicari dengan menggunakan persamaan-persamaan
berikut :
PA = PAXA PB = PB (1-XA) …(3)
PA = P YA PB = P (1-YA) …(4)
PAPB = P …(5)
PAXA + PB (1 - XA) = P …(6)
XA = (P - PB)/(PA-PB) …(7)
Laboraturium Pilot Plant 67
Distilasi
YA = PA / P = PA XA / P …(8)
Selain penerapan Hukum Raoult telah dijabarkan di atas, suatu besaran
keteruapan nisbi (α), juga sering digunakan untuk memperoleh data kesetimbangan X dan
Y.
Untuk sistem biner teruapkan nisbi pesusun A terhadap pesusun B dalam campurannya
adalah:
Keteruapan nisbi, α AB = keteruapan A / keteruapan B
Keteruapan A = (YA / XA)
Keteruapan B = (1 - YA) / (1 - XA)
Sehingga diperoleh:
α AB = {(YA/XA)/(1 - YA) / (1 - XA) } = YA (1 - XA) / (1 - YA) ...(9)
α AB XA (1 - YA) = YA (1 - XA) ...(10)
YA = α AB XA / {1 + XA (αAB - 1)} ...(11)
Keteruapan nisbi ini sangat berguna dan dapat diterapkan jika harganya tetap,
karena tidak bergantung pada keadaan cairan pada tekanan tertentu; walaupun tetap ada
kemungkinan bergeser sedikit terhadap perubahan konsentrasi.
Untuk campuran ideal:
αAB = (YA/XA) / (YB / XB) ...(12)
αAB = PA/PB …(13)
Harga PA/PB ini hampir selalu tetap pada rentang αx = 0 sampai dengan X = 1,0. jika harga
αAB Iebih besar dan pada 1,0 pemisahan baru mungkin terjadi. Dan apabila sistem biner
mematuhi Hukum Raoult atau bertingkah laku ideal, penyimpangan αAB sangat kecil
terhadap rentang konsentrasi yang besar pada tekanan total tetap.
DISTILASI BERKESINAMBUNGAN (atau FRAKSIONASI)
Macam-macam cara distilasi serta teori dan kaidah-kaidahnya banyak dijumpai
pada berbagai buku acuan untuk teknik kimia. Distilasi berkesinambungan atau yang
dikenal sebagai seperti unit distilasi yang ada pada laboratorium Jurusan Teknik Kimia
Poiteknik Negeri Sriwijaya, merupakan jenis distilasi yang paling sering dijumpai dan
digunakan oleh industri-industri kimia. Dengan cara memperbanyak tahap permukaan
bidang sentuh antar fase sepanjang kolom, pemisahan yang dilakukan akan jauh lebih
baik dibanding operasi dengan tahap tunggal. Fraksionasi itu sendiri berlangsung di
dalam kolom fraksionasi, sebuah silinder tegak di dalamnya dilengkapi baik unggunan
atau sekat yang rapat untuk memacu persentuhan antar fasa cair dan fasa uap.
Laboraturium Pilot Plant 68
Distilasi
Umpan pada tahap awal pengumpanan berwujud cair dimasukkan ke dalam kolom
terletak pada pertengahan ke atas kolom. Produk atau serahan atas yang kaya akan
pesusun yang Iebih mudah teruapkan diperoleh pada atas kolom dan produk yang kaya
pesusun yang sukar teruapkan yang diperoleh pada dasar kolom. Bagian kolom di atas
titik pengumpanan disebut bagian peningkatan (rectifying section or enriching section),
sedangkan bagian kolom di bawah titik pengumpanan disebut bagian peluruhan (stripping
section or exhausting section). Fasa uap dihasilkan oleh kerja penangas ulang yang
terletak pada bagian dasar kolom. Fasa cair di dalam bagian peningkatan dihasilkan oleh
kerja pendingin yang terletak dekat bagian atas kolom tempat panas yang menyertai
proses.
Pada setiap sekat atau pelat (plate) di dalam kolom uap bersentuhan dengan
cairan dan massa dipertukarkan; yaitu massa pesusun yang Iebih sukar teruapkan
dipindahkan dan fasa uap ke fasa cair, dan massa pesusun yang Iebih mudah teruapkan
dipindahkan dan fasa cair ke fasa uap. Jadi melaju turun sepanjang kolom dengan segera
kaya akan pesusun yang lebih sukar teruapkan yang bertitik didih lebih tinggi, sedangkan
uap akan melaju naik sepanjang badan kolom dan segera kaya akan pesusun yang lebih
mudah teruapkan yang bertitik didih lebih rendah. Di sini tampak terjadi penurunan suhu
sepanjang kolom dan bawah ke atas yang berakibat terjadi pengembunan sebelum
campuran uap mencapai atas kolom dan pendigin; tentu saja bertitik embun lebih tinggi
akan terembunkan terlebih dahulu.
NERACA MASSA DAN NERACA PANAS DALAM PERHITUNGAN
Tata nama yang akan digunakan dalam perhitungan :
F, D, W laju umpan (feed), serahan atas (top product), serahan bawah
(bottom product) dalam satuan massa atau mol per satuan waktu.
ZF, XO, XW fraksi pesususn yang lebih mudah teruapkan dalam umpan,
serahan atas dan serahan bawah dalam fraksi mol.
L, V laju molar cairan dan uap di dalam kolom.
X, Y fraksi mol penyusun yang Iebih mudah teruapkan dalam fasa cair
dan fasa uap.
HL, HV energi dalam atau entalphi molar fasa cair dan fasa uap.
Laboraturium Pilot Plant 69
Distilasi
GAMBAR GRAFIK FRAKSI MOL SOLUTE DI UAP vs CAIR
Penentuan atau jumlah banyaknya sekat secara teori McCabe-Thiele
Persamaan Kesetimbangan massa pesusun atau komponen seluruh kolom
Persamaan dasar :F = D + W …(14)
Dengan pertimbangan komponen mudah teruapkan (aseton/ethylene/glycol)
FxF = DxD + WxW …(15)
FxF + DxD + (F – D)xW ...(16)
D = F [xF - xW] / [xD - xW] …(17)
Laboraturium Pilot Plant 70
Distilasi
D = F [xD - xF] / [xD - xW] …(18)
Sedangkan neraca kalor untuk keseluruhan sistem, dapat dituliskan sebagai berikut :
FGF + qR = DHO + WHW + qC + qL ...(19)
dimana qR, qC dan qL adalah masing-masing kalor yang dilepas atau diterima oleh
pemanas dan pendingin.
Pada bagian Peningkatan atau enrichment
Dilihat pada bagian kolom di atas jalur sekat umpan masuk (di bawah kondensor)
Vn+1 = Ln + D …(20)
untuk komponen yang mudah teruapkan
Vn+1. Yn+1 = LN. XD + DxD …(21)
Didapatkan GARIS OPERASI ATAS dengan persamaan garis lurus
Yn+1 = (Ln/Vn+1) Xn + DXD/Vn+1 ...(22)
Karena Vn+1 = Ln + D dan Ln/Vn+1 = R/(R+1) dan diasumsikan Yn+1 = Yn dimana R adalah
rasio refluks berharga tetap.
Didapatkan persamaan serupa untuk GARIS OPERASI ATAS
Yn+1 = R/(R+1) xn + xp / (R + 1) …(23)
Gradient (m) = Ln/Vn+1 = (R + 1) dan melalui titik (xp/(R + 1),0)
Untuk Bagian Pelurusan (Stripping)
Dilihat pada bagian kolom di bawah jalur sekat masuk umpan (di atas reboiler)
Vm+1 = Lm-W …(24)
Untuk komponen yang mudah teruapkan
Vm+1 Ym+1 = Lm Xm – Wxw …(25)
Ym+1 Lm/ Vm+1 Xm – W / Vm+1xw …(26)
Didapatkan GARIS OPERASI BAWAH dengan persamaan garis lurus dengan gradien (m)
= Lm Vm+1 dan melalui titik (0, W / Vm+1 Xw) atau (Lm/Wxw, 0) atau (xw, xw).
TITIK PERPOTONGAN GARIS OPERASI ATAS DAN GARIS OPERASI BAWAH (q)
Perpotongan dianggap di titik [xq, yq]
Laboraturium Pilot Plant 71
Distilasi
dimana L adalah cairan dari refluks dan V adalah uap yang akan terkondensasi. Neraca
massa komponen yang mudah teruapkan:
VnYq = LnXq + DXD …(27)
dan
VmYq = Lm Xq + WXw ...(28)
Dengan pengurangan didapatkan
Yq[Vm – Vn] = [Lm - Ln] Xq - [DXD+ WXw] ...(29)
Neraca massa pada sekat atau pelat pengumpanan :
F + Ln + Vm = Lm + Vn ...(30)
Vm Vn = Lm LnF ... 31
Dimana Hf adalah entalpi 1 mol dad umpan pada temperatur umpan Tf (TR 13) (jika di
bawah titik didih) yang akan dinaikkan ke Hft (entalpi umpan pada titik didihnya) yang
berarti kalor harus diberikan untuk menjadikan umpan pada titik didih adalah:
F (Hfs - Hf) / λ, dimana λ adalah panas laten molar dari uap.
Didapatkan persamaan untuk cairan dan refluk, L
Lm = Ln + F + F (Hfs - Hf)/ λ
= Ln + F ([λ + Hfs - Hf] / λ)
= Ln + qF ...(32)
dimana q adalah kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 mol umpan kalor laten molar
dari umpan
dari persamaan (r)
Vm – Vn = qF-F ... (33)
Neraca massa dari komponen yang mudah teruapkan
F(q - 1) yq = qFxq - Fxf
Yq = (q / (q - 1)) Xq - (Xf / (q - 1))
Persamaan ini dikenal garis - q, jika Xq = Xf maka yq = Xf
Gradien garis adalah q/(q -1) melalui titik (xf, Xf) dan jika yq = 0 maka xq = xf/q dan garis q
dapat digambar dengan mudah melalui dua titik.
Sifat atau karakteristik alami dan umpan menentukan q:
a. Umpan cair dingin di bawah titik didih q > 1
b. Umpan pada titik didih q = 1
c. Umpan sebagian dalam bentuk uap 0 < q < 1
d. Umpan dalam keadaan uap jenuh q = 0
Laboraturium Pilot Plant 72
Distilasi
e. Umpan dalam keadaan uap terpanas lanjut q < 0
Perubahan dan gradient pada garis – q karena perbedaan q akan mengubah kansentrasi
dari liquid pada perpotangan garis operasi dengan rasio refluks tertentu. Yang berarti juga
perubahan padajumlah pelat teoritis.
Perhitungan Jumlah Tahap / Sekat / Pelat pada Proses Refluks Total
Bila diinginkan keadaan produk (dalam hal ini konsentrasi atau fraksi mol) baik
atas maupun bawah dapat diperkirakan dengan menerapkan metode Fenke sebagai
berikut. Selama proses tidak ada pengambilan produk (hanya sampel) baik atas maupun
bawah dengan kata lain D = 0, W = 0 dan L = V sehingga :
Dari persamaan (I) didapatkan
yn = xn + 1
Dan persamaan (m) didapatkan
Ym = Xm + 1
Pertimbangkan dua komponen A dan B pada konsentrasi atau fraksi mol
campuran di tangki tampung (t) adalah xta dan xtb. Sehingga pada sekat pertama
didapatkan komposisi sebagai berikut :
Sekat 1 [Xa/Xb]1 = [ya/yb]t = αt [Xa/Xb]t
Sekat 2 [Xa/Xb]2 = [ya/yb/t = αt [Xa/Xb]1 = α1 αt [Xa/Xb]t
Sekat n [Xa/Xb]n = [y2/yb]n-1 = α1 α2 α3 … αn-1 αt [Xa / X b]t
[Xa/Xb]n = αn rata [xa/xb]t
dimana α = volatilitas/kepenguapan relatif = {(PaXb) / (XaPb)}
αn rata = volaritas rata-rata komponen a-b\
pengembunan yang terjadi pada condenser digambarkan sebagai berikut :
[xs/xb]d = [ya/yb]n = αn [xa/xb]n = αn+1 rata [xa/xb]t
Jadi, n + 1 =
Dimana n = jumlahsekat/pelat/tahap termasuk tahap reboiler yang dibutuhkan.
d = produk atas ; t = dianggap produk bawah/dalam tangki
Laboraturium Pilot Plant 73
Distilasi
[lakukan proses ini setelah menit ke 130]
Berikut data dari Porry’s Chem. Eng. Handbook bab. 13 “Distilation”
Data Kesetimbangan Cair-Uap pada tekanan konstan untuk beberapa campuran biner.
Pesusun A Pesusun BTemperatur
(0C)
Fraksi mol A dalam Tekanan total (kPa)
KetCair Uap
Ethanol Air 95,5
89,0
86,7
85,3
84,1
82,7
82,3
81,5
80,7
79,8
79,7
79,3
78,74
78,41
78,15
0,0190
0,0721
0,0966
0,1238
0,1661
0,2337
0,2608
0,3273
0,3965
0,5079
0,5198
0,5732
0,6763
0,7472
0,8943
0,1700
0,3891
0,4373
0,4704
0,5089
0,5445
0,5580
0,5826
0,6122
0,6564
0,6599
0,6841
0,7385
0,7815
0,8943
Aseton Air 74,80
68,53
65,26
63,59
61,87
60,75
59,95
59,12
58,29
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,7000
0,6381
0,7301
0,7716
0,7916
0,8124
0,8269
0,8387
0,8562
0,8712
101,3
Laboraturium Pilot Plant 74
Distilasi
57,49
56,68
56,30
0,8000
0,9000
0,9500
0,8950
0,9335
0,9627
Ethylene Air 69,5
76,1
78,9
83,1
89,6
103,1
118,0
128,0
134,7
145,0
160
0,00
0,23
0,31
0,40
0,54
0,73
0,85
0,90
0,93
0,97
1,00
0,00
0,002
0,003
0,010
0,020
0,060
0,130
0,220
0,300
0,470
1,000
30,4
Peralatan dan Bahan
Unit distilasi/penyulingan kolom bubble cap
Refractometer atau gas chromatograpy
Stopwatch
Beaker 250 ml dan 1000 ml
Corong
Pompa tangan portable
Ember 15 lt
Ethanol teknis/aseton teknis/ethylene glycol teknis (optional)
Air
Benzene sedikit (secukupnya)/optional
Yang Perlu Diperhatikan
Pipa kukus panas (gunakan sarung tangan tahan panas)
Benyak uap alcohol (mudah terbakar dan karsinogen)
Peralatan mudah pecah (gelas dan elektronik)
Lingkungan banyak loose nuts/screws dan bahan kimia (jas lab/up-roll)
Langkah Kerja
Buka katup-katup air pendingin (sebagai Standart Operation Procedur)
Laboraturium Pilot Plant 75
Distilasi
Masukkan umpan ± 40 It Ethanol teknis baru (hasil distilasi produk atas percobaan
sebelumnya) ke dalam labu penampung distilat dingin (untuk sementara dipakai
sebagai penampung umpan)
Tambahkan ke dalam labu penampungan tersebut ± 100 It air (penambahan sedikit
benzene dapat dilakukan/optional)
Tutup dan periksa saluran pelepasan tekanan kolom dan tangki tampung tidak
tersumbat (the flexible hose)
Pada Panel Pengendali
Buka katup udara tekan, putar switch utama 0●1 (merah) ke angka 1 (on), putar switch
tekanan ke angka 1 (on). Pada pengendali elektronik.
Tekan tombol 8 pada kedua pengendali tersebut untuk menghentikan tampilan 4
berkedap-kedip.
Untuk Mengalirkan Air Pendingin di Kondensor
Pada pengendali TRC — 3, tekan tombol 8 sehingga lampu warna hijau didekatnya
(SP-W) menyala, disusul tekan tombol 13 hingga lampu warna hijau didekatnya
menyala.
Tekan atau atur tombol 12.1∆ dan 12.2 untuk mendapatkan angka (temperatur air
pendingin diinginkan) ± 15 (±5°C di bawah temperatur air biasa) pada tampilan 4.
Tekan tombol 8 sampai lampu merah didekatnya (PV - X) menyala, pada tampilan 4
menujukkan temperatur sebenarnya dan air pendingin.
Matikan lampu dekat tombol 13 dengan menekan tombol 13 (supaya temperatur yang
diset tersebut tidak berubah).
Matikan atau tekan tombol 10 warna kuning (manual) bila menyala
Laboraturium Pilot Plant 76
Distilasi
Untuk Dapat Membuka Katup Kukus di Reboiler
Pada pengendali lain (PlC - 12), tekan tombol 8 sampai lampu hijau didekatnya (SP-
W) menyala. Disusul tekan tombol 13 sampai lampu hijau didekatnya menyala.
Tekan atau atur tombol 12.1 dan 12.2 untuk mendapatkan angka (perbedaan tekanan
dalam kolom yang diinginkan) ± 0,5 Bar pada tampilan 4.
Tekan tombol 8 sampai lampu merah didekatnya (PV - X) menyala, pada tampilan 4
menujukkan perbedaan tekanan yang sebenarnya pada tampilan 4.
Matikan lampu dekat tombol 13 dengan menekan tombol 13 (supaya temperatur yang
diset tersebut tidak berubah).
Matikan atau tekan tombol 10 warna kuning (manual) bila dalam keadaan menyala,
sekarang beroperasi pada keadaan otomatis.
Pemasukkan atau setting parameter dan struktur swicth baik TRC-3 atau PlC-12 oleh
instruktur atau pengajar.
Tekan tombol 8 terus sampai pada tampilan 6 menunjukkan “PS”, tekan tombol 12.1
sampai tampilan menunjukkan “Par” (pemasukkan data parameter) atau “Str” (struktur
switch).
Dengan tombol 5.1 &5.212.1 & 12.2
Denagn tombol 5.1 & 5.212.1 & 12.2
KetTamp
(6)Parameter
Tamp. (4)
Tamp (6)
ParameterTamp.
(4)Uu
cP
in
tu
Dereative gain
Prop. Gain
Reser/integral
Waktu derivative
Konstanta filter
2.0
20.0
9000
Off
SA
SE
SS
A2
Batas awal
Batas akhir
Batas aman
Batas min. alrm
-5
105
0.0
-5.0
Laboraturium Pilot Plant 77
Distilasi
tF
tS
ty
t-
LA
Waktu naik set
Waktu posisi kt
Periode output
Awal skala
Off
Off
60
60
A1
A
yA
yE
yS
Batas max. alrm
Ambang proses
Awal output
Akhir output
Output aman
5.0
0.0
-5.0
105.0
0.0
Untuk pengaturan struktur “switch” yang perlu diperhatikan
Dengan tombol 5.1 &5.212.1 & 12.2
Denagn tombol 5.1 & 5.212.1 & 12.2
KetTamp.
(6)Struktur
Tamp. (4)
Tamp (6) ParameterTamp.
(4)S2
S3
S4
Output K
Frekuensi listrik
Sinyal masuk
0
0
0
S1
S30
S31
Tipe alamat
Model manual
Perubahan auto
-3
2
0
Proses Pemanasan [Gunakan Kaus Tangan Asbestos]
Tekan tombol hijau pada pompa umpan [P2] dan atur laju ±150 lt / jam hingga umpan
masuk ke preheater.
Buka katup kukus [steam] kearah pemanas mula [preheater] (katup kukus ke arah
Reboiler / FFE masih tertutup), diperkirakan tidak sampai terlalu besar tapi sudah
mendidih [temperatur umpan masuk 75 — 85°C].
Perhatikan jangan sampai pemanas mulai / preheater dalam keadaan kosong / tanpa
umpan selama masih ada pemanas / kukus.
Mulai stop watch sebagai t = 0.
Setelah 5-10 menit ambil pembacaan [sudah ada umpan di tangki “sump”] (1) Laju
dan (2) Temperatur umpan masuk dan preheater, TR13 [pada recorder di panel], (3)
Produk atas [distilat panas] bila sudah (melalui Vi) bila sudah ada dan (4) produk
Laboraturium Pilot Plant 78
Distilasi
bawah (melalui V3 dg, V4 terbuka dan V5 tertutup) cukup. Tutup katup ke arah
pendingin bawah V4 juga V3 dan buka katup VS.
Tekan / nyalakan pompa “Sump” / tampung P3 atur laju 400 lt /jam pada F128.
Buka katup kukus yang menuju Reboiler / FEE 3-4 putaran.
Ambil data Temperatur Umpan Masuk dan reboiler [T124 pada termometer lokal]
setelah interval 30 menit.
Setelah didapatkan distilat cukup banyak [3/4 isi tangki distilat panas di atas kira-kira
1-1,5 jam], nyalakan pompa distilat P1 dan atur refluk dengan perbandingan refluk dan
produk atas 1:1.
Catat laju refluks, produk atas, produk bawah [bila memang diambil] dan laju umpan
[laju di reboiler dan dianggap masuk ke sekat/ pelat 1].
Setelah umpan habis, matikan / tutup katup kukus ke pemanas mula / preheater dan
matikan pompa umpan P2.
BiIa distilat panas telah habis matikan pompa distilat P1.
Penghentian Proses
Tutup katup-katup manual kukus (baik yang ke preheater (sudah harus tertutup)
maupun ke reboiler) gunakan sarung tangan.
Pada pengendah PIC-12 tekan atau nyalakan tombol 10 warna kuning (manual)
sampal lampu didekatnya menyala.
Tekan tombol 5.1 sampai tampilan 6 didekatnya (OUT- Y) menunjukkan angka -
9.
Matikan pompa distilat P1 dan pompa tampung atau sump. P2.
Pada panel pengendali matikan switch tekanan (hitam) dan switch utama (merah)
ke 0 (off).
Tutup udara katup tekan
Berikut gambar atau diagram alir proses dan pengendalian secara sederhana (lokasi
laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia Politeknik)
Laboraturium Pilot Plant 79
Distilasi
Laboraturium Pilot Plant 80
Distilasi
Tabel Pengambilan Data
Tanggal Percobaan :Nama Praktikan : ...............................................
...............................................
...............................................Temperatur Air Pendingin di “set” : oCPerbedaan Tekanan Kolom di “set” : bar
NoWaktu (menit)
Temperatur Umpan (oC) TR
13 &TI 24
Konsentrasi produk bawah (%) (Ethanol)
Konsentrasi produk atas
(%) (Ethanol)Keterangan
1 10 s/d 30 Umpan pemanasan di
prheater & reboiler
2 40 Umpan pemanasan di
prheater & reboiler
3 70 Umpan pemanasan di
prheater, refluks & reboiler
4 100 Umpan pemanasan di
prheater, refluks & reboiler
5 130 Umpan pemanasan di
prheater, refluks & total
reboiler6 160 Ditentukan
= %Umpan
pemanasan di prheater,
refluks & total reboiler
7 190 αnrata Ethanol –
air=2.55 pada 355K
Umpan pemanasan di
prheater, refluks & total
reboiler
Laju umpan = kg/mnt
Laju produk bawah = kg/mnt
Laju produk atas = kg/mnt
Rasio refluks=
Laju campuran di reboiler
Laboraturium Pilot Plant 81
Distilasi
Pertanyaan
1. Dengan mengambarkan grafik temperatur vs fraksi mol (seperti gambar 1)
tentukan (1) titik didih dan (2) titik embundari umpan (campuran). Data untuk
garis / kurva kesetimbangan tersedia.
Tanpa mengunakan persamaan Alogaritma Newton — Raphson dan grafik
(“cahrt”) K
T =
2. Berapa konsentrasi tinggi dan produk atas dan berapa konsentrasi terendah
produk bawah?
3. Dengan mengetahui
(1) laju umpan (yang menggunakan preheater juga catat umpan masuk ke
sekat no.4 atau 8 ; yang menggunakan reboiler dianggap sekat ke 1).
(2) Laju produk atas (bisa diumpankan 1/4 laju umpan atau diukur langsung)
(3) Laju produk bawah (bisa diumpankan ¾ laju umpan atau diambil/diukur).
(4) Laju refluks (perbandingan dengan laju produk atas)
Buat grafik fraksi mol x vs fraksi mol y (seperti gambar 2), gambar kurva
kesetimbangan, tentukan garis operasi, anggap umpan/campuran masuk
dalam keadaan mendidih (q = 1) dan perkirakan jumlah sekat/pelat secara
teori (penarikan garis vertikal dan horizontal sistem McCabe-Thiele) dan Cari
efesiensi dengan membandingkan jumlah sekat yang ada dengan hasil
gambar teori.
4. Pada proses refluk total (contoh setelah menit 130)
Gunakan metoda Fenke (persamaan (u))
1) Bila diinginkan, fraksi mol produk atas xa d = 90% ethanol dan xb d = 10%
air dan fraksi mol produk bawah/dalam tangki xa t = 80% air dan xb t = 20%
ethanol dengan rata = 2,55
Hitung jumlah sekat/tahap/pelat yang dibutuhkan?
2) Dengan mengetahui keadaan sebenarnya (analisa ethanol dan proses)
untuk fraksi mol produk atas xa d = ... % ethanol dan xb d = ... % air dan
fraksi mol produk bawah I dalam tangki xa t = ... % air dan xb t = . ..%
ethanol dengan αnrata = 2,55
Hitung jumlah sekat/tahap/pelat yang semestinya dibutuhkan, dan
bandingkan dengan jumlah sekat yang sedah ada?
Laboraturium Pilot Plant 82
Distilasi
Berikut tampilan Tabel Data Uap (vapor) dan kukus (steam)
(disusun oleh GFC Rogers dan GR Mayhem, Basil Blacwell Pub)No. Notasi (symbol) Satuan Parameter1234567891011121314151617181920212223242526
aCp, CvGhH
Ho
kKMpPrRRo
sStTuUvzy
v
m/skJ/kg KkJ/kmolkJ/kg kJ/kmolkJkW/mK(satuan atm)kg/kmolbarDimensiolesskJ/kg KkJ/kmol KkJ/kg KkJ/kmol KoCKkJ/kg kJ/kmolm3/kg mDimensiolessM dan kJ/kgKg/ms=NM2/sKg/m3
Kecepatan suaraPanas spesifikFungsi Gibbs molarEntalpi spesifikEntalpi molarEntalpi reaksi (Hproduk-Hreaktan]Konduktivitas termalKonstanta disoliasiMasa molarTekanan absolutBilangan prandel[cµ/k]Konstanta gas spesifikKonstanta gas universalEntropi sepsifikEntrop molarTemperaturTemperatur absolutEnergi dalam spesifikEnergi dalam molarVolume jenisKetinggian di atas permukaan lautRasio Cp/Cv
Free path rata-rata &kalor latenVikositas dinamisViskositas kinematik, µ/PBerat jenis atau densitas
Pustaka
1. Chemical Engineering Vol. 1 & 2, JM Coulson; JF Richardson Pergamon Press
1980
2. Perry’s Chemical Engineering Handbook 6th Edition McGraw Hill 1989
3. Unit Operations Of Chem. Eng. McCabe Smith & Harriot McGraw Hill 1983
4. Phase Equilibria in Chemical Eng., Stanley Walas, Butterworth Publisher 1985
5. Introduction to Chem. Eng. Badger & Bachero McGraw Hill Pub. 1980
6. Material and Processes, 2nd Edition, James F Young, Jhon Wiley 1966
7. Process Heat Transfer, D Q Kern, MCGraw Hill 1986
Laboraturium Pilot Plant 83
Distilasi
OIL FILTRATION
Kasus Campuran Air-Ethanol/Aseton/Ethylene Glycol
[Bubble Cap Destillation Column]
Prosedur Keria
I. Menghidupkan, Menjalankan dan Mematikan Peralatan
1. Cucilah “karbon-aktif” dengan menggunakan air yang banyak sehingga kotoran
arangnya hilang sama sekali
2. Keringkanlah karbon tersebut secara sempurna (didalam oven)
3. Pengisian Filter F1 :
Pasang selembar kertas penyaring jenis 2.7 µm pada dasar filter, isilah dengan
“karbon-aktif’ sehingga mencapal ¾ penuh dan volume filter yang tersedia
4. Pengisian Filter F2 :
Pasang selembar kertas penyaring jenis 2.7 µm pada dasar filter, isilah dengan
“karbon-aktif” yang dicampur dengan sebanyak 20 gram ‘bentonit aktif’ sehingga
mencapai ¾ penuh dan volume filter yang tersedia.
5. Hubungkan peralatan FITR/EV dengan sumber listrik 1 fasa, P maksimum = 500
watt
6. Mengoperasikan Filter 1:
- Buka katup-katup V1, V3, V9 dan V10 secara sendiri-sendiri
- Tutup katup-katup V2, V4, V5, V6, V7 dan V8
7. Mengoperasikan Filter 2:
- Buka katup-katup V2, V4, V9 dan V10 secara sendiri-sendiri
- Tutup katup-katup V1, V3, V5, V6, V7 dan V8
8. lsilah tabung reservoir D1 dengan minyak yang akan disaring
9. Pasang E.L.C.B
10. Putarlah knop pompa G1 ke posisi 1
11. Atur kecepatan feeding-flow dengan menggunakan potensiometer
12. Jika diperlukan, untuk meningkatkan kemampuan penyaringan, hidupkanlah
pompa vakum G2, tutup katup V9 dan aturlah tingkat penyaringan dengan
menggunakan katup V10.
Laboraturium Pilot Plant 84
Distilasi
II. Mematikan Operasi
- Matikan pompa Gi : knop diputar ke angkn 0
- Matikan pompa G2: knop putar ke angka 0
- Keringkan tabung-tabung reservoir Dl danD2
III. Tombol Emergensi
- Tekan tombol emergensi
IV. Aturan Keseamatan
- Minyak dihasilkan melalui proses penyaringan tersebut tidak dapat
dimakan/ditelan, karena masih dibutuhkan pemurnian lebih lanjut, seperti
pemeriksaan keasaman dan menghilangkan produk-produk ‘saponifikasi’
- Sebelum membuka panel kontrol, putuskan terlebih dahulu soket/konektor listrik.
Laboraturium Pilot Plant 85