DISTILASI FRAKSIONASI

1. Pendahuluan

Destilasi fraksionasi merupakan suatu teknik pemisahan untuk larutan yang

mempunyai perbedaan titik didih yang tidak terlalu jauh yaitu sekitar 30oC atau lebih.

Dalam destilasi fraksional atau destilasi bertingkat proses pemisahan parsial diulang

berkali-kali dimana setiap kali terjadi pemisahan lebih lanjut. Hal ini berarti proses

pengayaan dari uap yang lebih volatil juga terjadi berkali-kali sepanjang proses

destilasi fraksional itu berlangsung.

Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah. Adapun

salah satu kelebihan destilasi fraksionasi yaitu hasil yang didapatkan lebih murni,

karena proses pemisahannya dilakukan secara bertingkat dan berulang-ulang.

Dalam destilasi proses pemisahan parsial diulang berkali-kali dimana setiap kali

terjadi pemisahan lebih lanjut. Hal ini berarti proses pengayaan dari uap yang lebih

volatil juga terjadi berkali-kali sepanjang proses destilasi fraksional itu berlangsung.

Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya kolom

fraksionasi.

Gambar 1.1 Kolom Fraksionasi

Distilasi Fraksionasi 1

Contoh umum kolom fraksionasi, seperti pada Gambar 1.1. 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.

Gambar 1.2 Distilasi Fraksionasi pada Minyak Mentah

2. Peralatan yang Digunakan untuk Distilasi Fraksionasi

2.1 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.

Distilasi Fraksionasi 2

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).

Gambar 1.3 Bagian Kolom Fraksionasi

Beberapa istilah yang biasa ditemukan dalam operasi kolom distilasi seperti,

Tray umpan yaitu tray atau plate di mana umpan dimasukkan. Diisitilahkan sebagai

feed plate atau feed stage yang dilambangkan sebagai tray “f”. Plate-plate di atas di

atas tray umpan, yaitu plate pada seksi enriching disimbolkan dengan “n” dan plate-

plate di bawah tray umpan ditandai dengan simbol “m”.

Pada kolom distilasi tipe tray, fase atau arus cairan mengalir melalui plate

horizontal dan uap digelembungkan melalui fase cair. Alat kontak seperti yang

digunakan pada distilasi ini dikenal sebagai sieve tray. Terdapat berbagai macam tipe

sieve tray yang digunakan untuk aplikasi yang berbeda-beda.

Jenis tray yang mula-mula dikenal adalah bubble cap tray. Jenis tray ini

ditunjukkan pada gambar 1.4 . Gambar detail dari bubble cap ditunjukkan pada

Gambar 1.5.

Distilasi Fraksionasi 3

Gambar 1.4 Penampang suatu Bubble Cap Tray

Spesifikasi bubble cap tray adalah :

Kapasitas sedang sampai tinggi

Efisiensi sedang sampai tinggi

Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal

Laju alir rendah karena pressure drop tinggi

Korosi tinggi

Gambar 1.5 Detil dari Bubble Cup Tray

Distilasi Fraksionasi 4

2.2 Destilasi Kolom Isian ( Packed bed)

Metode kolom pemisah dengan penggunaan bahan isian pada kolom juga

telah dipergunakan secara luas untuk fraksionasi kontinyu. Fungsi dari bahan isian

adalah untuk meningkatkan turbulensi dan kontak fase uap dan cair yang lebih

sempurna. Bahan isian yang digunakan harus tahan terhadap korosi dan memiliki

struktur yang kuat untuk menahan beban tumpukan. Bahan isi tersebut harus

memiliki fraksi ruang kosong yang besar (untuk menjaga agar pressure drop tetap

rendah), dan memiliki densitas yang rendah serta berharga murah.

Dilihat sekilas, kolom distilasi dengan tray dan kolom bahan isian tidak dapat

dibedakan. Peralatan-peralatan pelengkap untuk keduanya sama. Gambar 1.6

menunjukkan skema pelaratan menara distilasi dengan kolom isian. Beberapa

kelebihan penggunaan kolom pemisah dengan bahan isian adalah :

a) Kolom bahan isian biasanya lebih murah

b) Dapat digunakan untuk sistem yang korosif, karena dapat digunakan bahan

isian dengan material keramik.

c) Memberikan pressure drop yang lebih rendah

d) Memiliki liquid holdup yang lebih singkat

e) Relatif terpengaruh oleh terbentuknya busa (foaming)

Gambar 1.6 Kolom Destilasi dengan Bahan Isian

Distilasi Fraksionasi 5

2.2.1 Packed Bed

Gambar 1.7 Packed Bed

Tinggi Packed Bed

Penentuan tinggi packing-bed pada kolom distilasi, dapat menggunakan konsep tinggi

tahap kesetimbangan ekivalen (height of an equivalent equilibrium stage) untuk

mengkonversi jumlah tahap ideal yang diperlukan menjadi tinggi packing. Tinggi

tahap kesetimbangan ekivalen yang biasanya disebut tinggi plate teoritik (height of a

theoritical plate, HETP), adalah tinggi packing yang diperlukan untuk menghasilkan

proses pemisahan yang sama seperti pada tahap kesetimbangan. Eckert (1975) sudah

menunjukkan bahwa pada proses distilasi untuk jenis dan ukuran packing tertentu,

HETP akan konstan dan tidak dipengaruhi oleh sifat fisik sistem. Berikut ini nilai

Distilasi Fraksionasi 6

HETP untuk packing jenis Pall rings yang dapat digunakan untuk memperkirakan

tinggi packing bed yang diperlukan.

2.2.2 Pall Rings

Biasanya pall rings digunakan untuk kolom yang baru. Pall ring termasuk jenis

packing sedang karena batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik.

Gambar 1.7 Pall Rings

2.2.3 Sieve Tray

Sieve tray merupakan jenis tray yang paling sederhana dibandingkan jenis tray

yang lain dan lebih murah daripada jenis bubble cap. Pada Sieve tray uap naik ke atas

melalui lubang-lubang pada plate dan terdispersi dalam cairan sepanjang plate. Cairan

mengalir turun ke plate di bawahnya melalui down comer dan weir.

Meskipun sive tray mempunyai kapasitas yang lebih besar pada kondisi operasi yang

sama dibandingkan dengan bubble cap, namun sieve tray mempunyai satu

kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah

Distilasi Fraksionasi 7

dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi

mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, tiap plate di desain

mempunyai kecepatan uap minimum yang mencegah terjadinya peristiwa “dumps”

atau “shower” yaitu suatu peristiwa dimana cairan mengalir bebas mengalir ke bawah

melalui lubang-lubang pada plate.

Kecepatan uap minimum ini yang harus amat sangat diperhatikan dalam mendesain

sieve tray dan menjadi kesulitan tersendiri dalam kondisi operasi

sesungguhnya.Efisiensi sieve tray sama besarnya dengan bubble cap pada kondisi

desain yang sama, namun menurun jika kapasitasnya berkurang di bawah 60% dari

desain.

Spesifikasi Sieve Tray :

O Kapasitas tinggi

O Efisiensi tinggi

O umumnya tidak cocok untuk operasi dibawah variabel beban

O Pressure drop sedang

O Biaya rendah

O Perawatan rendah

O Efek korosi rendah

Gambar 1.8 Sieve Tray

Distilasi Fraksionasi 8

Dilihat sekilas, kolom distilasi dengan tray dan kolom bahan isian tidak dapat

dibedakan. Peralatan-peralatan pelengkap untuk keduanya sama. Beberapa kelebihan

penggunaan kolom pemisah dengan bahan isian adalah :

Kolom bahan isian biasanya lebih murah

Dapat digunakan untuk sistem yang korosif, karena dapat digunakan bahan isian

dengan material keramik.

Memberikan pressure drop yang lebih rendah

Memiliki liquid holdup yang lebih singkat

Relatif terpengaruh oleh terbentuknya busa (foaming)

DAFTAR PUSTAKA

http://ptkimedan.megabb.com/t13-menara-destilasi

http://www.scribd.com/document_downloads

http://rolanrusli.com/wp-content/uploads/2012/02/Rangkaian-Destilasi.png

http://4.bp.blogspot.com/-/proses-pengolahan-minyak-bumi-dengan-distilasi-

bertingkat.jpg

http://www.inclusive-science-engineering.com/wp-content/uploads/2012/02/Inside-

view-of-distillation-column.jpg

http://www.packed-columns-tower-packing.com/wp-content/uploads/2011/03/

towerstructure.jpg

http://letshare17.blogspot.com/2010/12/kolom-fraksionasi-industri.html

Distilasi Fraksionasi 9