Distilasi Campuran Biner

Azeotropic distillation: Etanol dan air membentuk azeotrop pada komposisi 95.6%-

massa etanol pada keadaan standar. Dan masih banyak lagi campuran senyawa yang

berkelakuan demikian. Nah, bagaimana cara untuk memisahkan komponen-komponennya

agar memiliki kemurnian melebihi komposisi azeotropnya?

Umpan campuran biner (2-propanol dan ethyl acetate) hendak dimurnikan dengan

cara distilasi dan kedua aliran produk pemisahan diharapkan memiliki kemurnian 99,8%-mol.

Umpan tersedia pada kondisi tekanan atmosferik dan temperatur ambien. Terdengar familiar

di telinga anda? Setidaknya Anda tidak boleh lupa bahwa 2-propanol dan etyhl acetate ialah

campuran azeotrop. Bila Anda lupa atau bahkan belum mengerti tentang campuran azeotrop,

mungkin penjelasan singkat ini bisa sedikit membantu.

Apa itu azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi

tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika

campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama

dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling

mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk

lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum

mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem

kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C).

Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop.

Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu

tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva

saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)

Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan

pernah bisa melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang

dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan membahas

contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.

PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate

dengan menggunakan HYSYS.

Dalam pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure

swing distillation.Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan yang

berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula. Berdasarkan prinsip

tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada

tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi

dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni

sedangkan produk atasnya ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya

mendekati komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi

kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom

kedua menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran

propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini

gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate pada tekanan tinggi

dan rendah.

Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C

dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu

sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan bottom

yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.

Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi lagi pada kolom

kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi

azeotrop pada kolom kedua yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar

pada nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa propanol murni. Bila

Anda perhatikan, titik azeotrop campuran bergeser dari 0,5%-mol propanol menjadi

0,38%-mol propanol.  Apa lagi coba yang berubah?? temperatur operasi jelas berubah..

karena tekanan berubah, maka temperatur dan komposisi juga berubah.. ingat

termodinamika??

Jadi, dengan metode pressure swing distillation ini, dapat diperoleh propanol dan

ethyl acetate dengan kemurnian yang tinggi. Dan untuk lebih mengoptimasi proses, distilat

keluaran kolom 2 dapat direcycle dan dicampur dengan aliran umpan untuk didistilasi

kembali.