Kamis, 05 Mei 2011

destilasi

Perhitungan Theoritical Stage ( McCabe-Thiele )
􀂃 Jika diketahui tekanan operasi kolom ( dan biasanya diasumsikan tidak terjadi penurunan tekanan
dalam kolom ) maka kurva kesetimbangan dapat dibuat dengan rumusan yA = ,
untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada posting “ Membuat Diagram t-xy Sistem Ideal" pada blog
ini
Membuat Garis Opersi Rectifying
Garis operasi rectifying dapat dijabarkan dengan :
yn+1 = +

Dimana
Ln = laju alir molar liquid stage ke n
Vn+1 = laju alir molar uap stage ke n+1
Xn = fraksi liquid ke n+1 komponen ringan
XD = fraksi destilat komponen ringan
D = laju alir molar destilat
Garis operasi rectifying dimulai dari titik ( XD,YD ) atau ( XD, XD ), Penomoran stage
umumnya dimulai dari atas lalu diteruskan ke bawah hingga berakhir pada reboiler
sebagai stage terakhir. garis operasi rectifying juga dapat dijabarkan dalam persamaan
lain yaitu :

yn+1 = +
Dimana :
R = rasio refluks
Rasio refluks didefenisikan sebagai :
R = (arus yang diumpan kembali ke kolom ( refluks, L' )) / (arus produk atas yang
diambil)
= L'/D
Pada persamaan diatas ( persamaan kedua ) , perpotongan garis tersebut terhadap sumbu
y adalah pada titik (0, ), seperti pada gambar dibawah
ini :
Gambar 3
Garis Operasi Rectifying
Garis operasi stripping
Garis operasi stripping dapat di jabarkan dengan :
ym+1 = +

Dimana :
Lm = laju alir molar liquid stage ke m
Vm+1 = laju alir molar uap stage ke m+1
Xm = fraksi liquid ke n+1 komponen ringan
XB = fraksi bottom produk komponen ringan
B = laju alir molar bottom produk
Jika slope Lm/Vm diketahui maka garis operasi stripping dapat dibuat, tetapi biasanya
mudah membuat garis operasi stripping setelah garis umpan ( q line ) diketahui.
Gambar 4
Garis Operasi Stripping
Garis umpan ( q line )
Feed yang masuk ke kolom destilasi dapat dalam berbagai kondisi antara lain :
Feed pada kondisi dingin , q > 1
Feed pada kondisi titik gelembung, saturated liquid, q = 1
• Feed pada kondisi campuran uap – cair 0 < q < 1
Feed pada kondisi titik embun, saturated vapour q = 0
• Feed pada kondisi uap panas lanjut, saturated vapour q < 0
Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini :
Gambar 5
Garis umpan ( q-line)
Garis umpan menunjukkan “kualitas “ dari umpan tersebut, jika telah terbiasa dengan
penggunaan istilah “kualitas uap “ maka sebaiknya lebih di perhatikan lagi, mengingat
pada pembahasan di termodinamika , jika suatu komponen tunggal atau campuran pada
keadaan titik didih ( saturated liquid ) maka nilai kualitasnya adalah 0 , sedangkan pada
destilasi , q line sama dengan 1.
Garis umpan dapat dijabarkan dengan :
yq = +

Dimana :
q = nilai kualitas umpan
XF = fraksi umpan atau feed komponen ringan
Umumnya lebih mudah menggambarkan garis umpan ini dengan menggunakan slope
yaitu : , untuk q = 1, maka nilai slope akan menjadi
tidak terhingga. Garis umpan ini berawal dari titik (XF,YF) dan berakhir pada
perpotongan dengan garis operasi rectifying, sehingga dengan demikian alternatif lainnya
untuk membuat garis umpan dapat dibuat yaitu dengan menentukan titik perpotongan
antara garis umpan dan garis operasi rectiying, adapun titik perpotongan antara kedua
garis tersebut adalah titik (Xpot,Ypot ) yaitu :


Xpot =
Ypot = +
Setelah semua grafik dan garis tersebut dibuat , kemudian jumlah theoritical stage yang
dibutuhkan dapat dibuat yaitu dimulai dari XD dan berakhir pada XD.
Contoh :
Campuran 60% 40 % benzene –toluene, ingin dipisahkan pada tekanan 101.32 kPa,
kemurnian distilat ( hasil atas ) benzene diinginkan sebesar 98% dan pengotor yang
diinginkan pada bottom produk sebesar 2%, feed masuk pada kondisi saturated liquid,
digunakan total condenser dan refluks rasio sebesar 2, maka tentukanlah jumlah stage
yang dibutuhkan serta berapa molar flowrate destilat yang dihasilkan untuk proses
pemisahan tersebut :
Penyelesaian :
Lihat pada gambar 1
Basis 100 kmol/jam
Step 1 : Material Balance
MB keseluruhan
F = D + B
100 = D + B
Komponen Benzene :
Fxf benz = DXD benz + BXB benz
100 (0.6) = D(0.98) + B (0.02)
Subsitusi kedua persamaan diatas lalu didapatkan hasil :
D = 60.42 kmole/jam
B = 39.58 kmole/jam
Step 2 : membuat grafik kesetimbangan
Koefisien antoine Benzene : A = 13.8594 B = 2773.78 C = 220.07
Koefisien antoine Toluene A = 14.0098 B = 3103.01 C = 219.79
Dengan menggunakan listing program pada posting “ Membuat Diagram t-xy Sistem
Idea “ maka didapatkan hasil sebagai berikut :
T1SAT = 80.086
T2SAT = 110.616
T P1SAT P2SAT x1 y1
----------------------------------------
110.616 237.801 101.320 .000 .000
107.563 219.922 92.823 .067 .145
104.510 203.089 84.899 .139 .278
101.457 187.260 77.520 .217 .401
98.404 172.397 70.658 .301 .513
95.351 158.460 64.289 .393 .615
92.298 145.410 58.385 .493 .708
89.245 133.208 52.923 .603 .793
86.192 121.817 47.878 .723 .869
83.139 111.200 43.226 .855 .938
80.086 101.320 38.946 1.000 1.000
---------------------------------------
Kemudian di plot grafik y vs x
Step 3 : membuat garis operasi rectifying
Garis ini akan lebih mudah dibuat dengan perpotongan terhadap sumbu y ( intersep )
yaitu pada :
= = 0.326667
Sehingga, titik perpotongan terhadap garis y pada titik ( 0, 0.32667)
Step 4 : menentukan garis umpan
Karena umpan atau feed masuk pada keadaan saturated liquid, maka nilai q = 1, untuk
nilai q = 1, maka garis umpan adalah vertical ( lihat pada gambar 5 ) dan memotong garis
operasi rectifying
Step 5 : menarik garis operasi stripping
Karena titik perpotongan antara garis operasi rectifying dan garis umpan telah diketahui,
maka , garis operasi stripping dapat lebih mudah dibuat dengan menarik dititik
perpotangan kedua garis tersebut lalu berakhir pada nilai XB.
Step 6 : membuat stage
Stage dibuat dengan menarik garis horizontal dan vertical yang berpotongan pada kurva
kesetimbangan serta kedua garis operasi yang berawal dari XD, dan berakhir pada XB.

Hasilnya seperti berikut :
Dengan mengunakan metode McCabe-Thiele didapatkan jumlah theoritical Stage adalah
sebanyak 13 dengan umpan masuk pada stage ke 6, ketelitian dari pembuatan grafik serta
garis operasi akan mempengaruhi hasil perhitungan stage, dengan bantuan komputer ,
maka ketelitian pembuatan stage akan lebih baik lagi.

1 komentar:

  1. Mas, saya mau tanya bagaimana pembahasan pengaruh Reflux terhadap pemurnian produk (destilat) yang akan dihasilkan?

    BalasHapus