DISTILASI

MATA KULIAH OTK-1

DISUSUN OLEH : IR KUSMAN PUROYO

AKAMIGAS TEKNIK KIMIA II BALONGAN

JUNI 2015

DISTILASI : pemisahan 2 komponen fluida atau lebih berdasarkan perbedaan titik didihnya.

DISTILASI BERDASARKAN PEMISAHAN KOMPONEN :

Binary DistillationMulticomponent Distillation

DISTILASI BERDASARKAN TEKANAN:Distilasi AtmosferDistilasi VakumDistilasi Bertekanan (> ATMOSFER)

I. BINARY DISTILLATION ( DISTILASI DENGAN 2 KOMPONEN FLUIDA)

LANGKAH-LANGKAH MENENTUKAN JUMLAH THEORITICAL TRAY BERDASARKAN METODA McCABE –THIELE.

Menentukan Rectifying section operating line (ROL).

Menentukan feed condition (q).

Menentukan feed section operating line (q-line).

Menentukan required reflux ratio (R).

Menentukan stripping section operating line (SOL).

enghitung jumlah theoretical tray

1. MENENTUKAN RECTIFYING SECTION OPERATING LINE (ROL).

1.1. Overall Atau Total Balance

Vn +1 = Ln + D ……………………………………….. (1)

1.2. Neraca Komponen :

Vn+1 Yn +1 = Ln Xn + D XD ………………….. (2)

Dari persamaan (1) dan persamaan (2) diperoleh :

(Ln + D) Yn +1 = Ln Xn + D XD ……………….. (3)

Aliran molal didalam kolom konstan :

L1=L2 = …………… Ln -1 = Ln = Ln +1 = Ln = konstan

V1= V2 = …………… Vn – 1 = Vn = Vn +1 = Vn = konstanDari persamaan (3) diperoleh :

(L + D) Yn +1 = L Xn + D XD ………………………………. (4)

Dari persamaan (4) diperoleh :

Yn +1 = (L/L+D) Xn + (D/L + D) XD ………………………. (5)

Reflux = R = L/D, dengan memasukan R kedalam pers (5) diperoleh:

Yn +1 = (R/R+1) Xn + (1/R+1) XD ……………………… (6)

Persamaan (6) adalah “Rectifying Section Operating Line ( ROL) dengan slope (R/R+1) dan intercept XD/(R+1).

2. MENETUKAN OPERATING LINE STRIPPING SECTION

OVERALL BALANCE STRIPPING SECTIONym+1 V m+1 + xB B = xmL m …….. (7)

ym+1 = L/V xm –B/V xB ------------- (8)

yB = L/V xN – B/V xB ----------------------- (9) persamaan membuat operating line stripping section

YN = L/V XN-1 – B/V X ----------------------------------- (10) persamaan membuat equilibrium curve

3. MENENTUKAN KONDISI ATAU LOKASI FEED (q line)

Feed masuk kolom distilasi terdiri dari liquid, vapor atau campuran keduanya.

a. Limitasi harga q setiap kondisi feed.

b. Perhitungan harga q.

i. Bila feed secara parsial terevaporasi.

Harga q dapat dihitung berdasarkan neraca enthalpy disekitar kolom.

Hv - HFq = ------------- ………………………………………………………….. (11) Hv - HL

Hv = enthalpy vaporHF = enthalpy feedHL = enthalpy liquid

Hv, HF, HL : dapat dicari diagram energy – konsentrasi .

ii. Bila feed adalah cold liquid atau superheated vapor.

q dapat didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk merubah 1 mole feed yang masuk kolom menjadi saturated vapor dibagi dengan molal latent heat evaporation.

Cold liquid : q >1Superheated Vapor : q <0

Untuk Cold Fluid:

Untuk Superheated Vapor:

TBP = bubble point Temperature

TF = Temperature feed

λ = Panas latent Penguapan

CP,L (TBP – TF) + λ q = ------------------------- ------------------------------- (12) λ

CP,V (TDP - TF ) + λ q = ----------------------------- -------------------------------- (9) λ

TDP = Dew Point Temperature

Cp – L = Kapasitas panas Liquid

Cp – V = Kapasitas panas vapor

iii. Menentukan Feed Section Operating Line (q-line)

Fig 15-11.

Neraca bahan disekitar feed tray:

L’ = L + qF dan V = V’ + (1-q)F ------------------------------- (13)

Untuk Rectifying Section :Vy = Lx + DxD ------------------------------------------------------------------------------ (14)

Untuk Stripping Section

V’y = L’x + B xB ----------------------------------------------------------------------------------- (15)

Pada feed point dengan 2 operating line persamaan 11 dan 12diperoleh intersect :

(V – V’) y = (L – L’)x + D xD + B xB ---------------------------------------------------- (16)

OVERALL MASS COLUMN MASS BALANCE:

F = D + B ------------------------------------------------------------- (14)

NERACA KOMPONEN KOLOM :

FxF = DxD + BxB ---------------------------------------------------------------- (15).

Dengan subtitusi L-L’ dan V-V’ dalam persamaan (10) dan (11) kedalam persamaan (13) akan diperoleh:

Y = - (q/1-q)x + (1/1-q) xF --------------------------------- (16)

q dan xF tetap, maka q line merupakan garis lurus dengan slope – (q/1-q) dan intersept x/(1-q).

Jika x = xF dari persamaan (16) diperoleh y = xF, maka q line melalui titik (xF, xF) pada diagonal 450

CONTOH SOAL:Pemisahan 200 lb-mole/jam dari campuran 40% benzene dan 60% toluene menjadi top produk yang mengandung 95% benzene dan bottom produk yang mengandung 90% toluene.Campuran feed yang ter-evaporasi adalah 25% dengan reflux rasio 3:1 dan digunakan total condenser.

Pertanyaan :

a). Berapakah jumlah theoretical stage (plate) yang dibutuhkan.

b). Pada stage berapakah feed masuk ke kolom distilasi.

Jawab:

STEP I: Menghitung overall material balance untuk kolom distilasi

1. F = 200 lb-mole/hr, xF =0.4, xD = 0.95, xB = 0.1

2. Overall mass balance :

F = B + D 200 = B + D.

3. Overall component balance :

Persamaan (15) : FxF = DxD + BxB

200 x 0.4 = 0.1 x B + 0.95 x D

4. Perhitungan D dan B.

Dari kedua persamaan tersebut (14) dan (15) diperoleh D = 71 ; B = 129 lb-mole/jam

STEP II : Pengaturan aliran uap dan cairan didalam kolom.

2.1. R = L/D --------- R=3 ---------- L= 3D = 3 x 71 lbmole/hr = 213 lbmole-hr

c. V = L +D = 213 + 71 = 284 lbmole/hr.

d. 25 % Feed teruapkan ----- q = 0.75.L’ = L + qF = 213 + (0.75 * 200) = 363 lbmole/hr.

e. Mencari V’

V’ =L’ – B = 363 – 129 = 234 lbmole/hr.

STEP III : Menentukan Neraca Komponen dan q-lines.

Line Slope Point Through Which it Passes

1. Rectifying section component balance (operating) line

L/V = 213/284 = 0.75 (0.95, 0.95)

2. Stripping section component balance (operating) line

L’/V’ = 363/234 = 1.55 (0.10, 0,1)

3. Q-line q/q-1 = 0.75/-0.25 = -3.0 (0.4, 0.4)

dst