Praktikum II Praktikum Destilasi Buble Cup3

Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri

PRAKTIKUM IIDESTILASI PACKING

1. TUJUAN PERCOBAAN:

- Tujuan praktikum ini adalah agar praktikan mempelajari operasi pemisahan

campuran biner dengan metoda distilasi batch

- Menguapkan campuran fasa cair

- Mempertemukan fasa cair dan fasa uap yang berbeda komposisinya (terjadi di kolom

distilasi)

- Menentukan volatilitas realtif campuran biner

- Menentukan efiseiensi pemisahan.

2. RUANG LINGKUP :

- Membuat Larutan Standar dengan menggunakan piknometer dan Indeks Bias

dan menentukan konsentrasi feed, destilat dan bottom

- Menentukan volatilitas realtif campuran biner

- Menentukan Tinggi Packing dalam Kolom

- Menghitung Stage Teoritis

- Metode Menghitung transfer unit pada menara packing

- Dapat menghitung kecepatan uap dalam kolom

3. DASAR TEORI :

DESAIN KOLOM PEMISAH DESTILASI

Ada beberapa macam pemilihan kolom pemisah distilasi yaitu :

1. Packed Tower

Sebuah kolom yang dilengkapi packing utk memperluas bidang kontak dan membuat

turbulensi sehingga kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya zat yg berbeda fase

mengalir berlawanan arah yg dpt menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu

Politeknik Negeri Samarinda


phase ke phase lain. Zat berfase cair mengalir dari atas dan gas dari bawah sehingga

terjadi kontak antara keduanya.

Dipilih packed tower karena :

Uutuk liquid korosif, karena alat lebih murah

Membutuhkan tahanan liquid yg rendah karena densitasnya yg besar

Memberikan pressure drop per tahap kesetimbangan yg rendah

Utk diameter kolom yg kecil

Packed Tower

Syarat packing yang bagus adalah :

Bulk density kecil (tdk terlalu membebani kolom)

Luas yg terbasahi besar

Volume rongga besar (mengurangi pressure drop)

Sifat pembasahan baik

Tahan korosi

Memiliki struktur yg kuat utk menahan beban tumpukan

Murah


http://4.bp.blogspot.com/-TqlCrmXHcaA/UJiX6IWfoFI/AAAAAAAAAFA/i_q1pJdWLZ4/s1600/1.png


Macam - macam bentuk packing :

Rasching ring

Berl saddle

Pall ring sederhana : rasching ring, harga lebih murah tapi efisiensi lebih rendah, sering

chanelling


http://1.bp.blogspot.com/-R-DCc0eHtS0/UJifKJnny5I/AAAAAAAAAFQ/VVEl-HTKMr4/s1600/1.jpeg

http://3.bp.blogspot.com/-n4VEWjm7BTM/UJif12yhaWI/AAAAAAAAAFg/fd4RmsKuEa8/s1600/1.jpeg

http://1.bp.blogspot.com/-R5Cuk2eMO-A/UJifkl2wvsI/AAAAAAAAAFY/xBhG55GdEug/s1600/1.jpeg


sedang : pall ring, batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik

tinggi : berl saddle, mahal, bed seragam, batas flooding tinggi dan pressure drop

rendah

Pemilihan bahan packing :

Keramik, utk liquid yg bersifat korosif

Plastik, cocok utk temperatur sedang dan tidak cocok utk pelarut organik

Logam, utk kondisi operasi yg tdk stabil

2. Tray / Plate Column

Bentuk sama dengan packed column tapi tidak mempunyai packing, sebagai

gantinya ada plate-plate yang berfungsi memperbesar kontak antar komponen

shg bisa dipisahkan menurut rapat jenisnya.

Jumlah tahapan plate disusun berdasarkan :

Tray Tower Tingginya kesulitan pemisahan zat yg akan dipisahkan

Perhitungan neraca massa dan kesetimbangan


http://2.bp.blogspot.com/-iSpXWGQsZlU/UJiieNdCIYI/AAAAAAAAAFw/QedaoX0KP14/s1600/1.jpeg


Dipilih jenis ini tdk packed tower karena :

Bisa menangani laju alir liquid dan gas yang besar

Pembersihan mudah karena bisa dipasang manhole

Lebih mudah utk pengambilan produk melalui samping

Desain plate lebih terjamin efisiensi kerjanya

2. Bubble Cap

Spesifikasinya adalah :

Kapasitas sedang sampai tinggi

Efisiensi sedang sampai tinggi

Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal

Laju alir rendah karena pressure drop tinggi

Bubble Cap Tray Korosi tinggi

3. Sieve TraySpesifikasinya adalah :


http://1.bp.blogspot.com/-92z_-hn1uhE/UJlA8QA-FRI/AAAAAAAAAGo/0m2d2Zk04Gc/s1600/1.jpg


Kapasitas tinggi

Efisiensi tinggi

Pressure drop sedang

Biaya instalasi dan perawatan murah

Korosi rendah

Istilah-istilah yg biasanya muncul adalah :

Downcomer : lubang tempat masuknya aliran dari atas (liquid) ke plate bawah (kita

memandang plate ini sbg acuan)

Downflow : lubang tempat keluaran liquid dari plate (kita memandang sbg

acuan) ke plate di bawahnya

Entrainment : peristiwa liquid terangkut ke plate atasnya karena dorongan gas

dari bawah yg berlebihan, disebabkan laju alir gas terlalu besar

Flooding : menggenangnya liquid di plate karena kiriman liquid yg berlebihan

dr plate atasnya, bisa disebabkan karena adanya entrainment, shg plate atas

menerima kelebihan liquid

Weeping : liquid yg ada pada plate jatuh bebas ke plate bawahnya karena

tekanan gas dari bawah kurang, disebabkan karena laju alir gas kecil.


http://1.bp.blogspot.com/-9KPiDdSx5eQ/UJnIcpO4DEI/AAAAAAAAAG4/xcPCeaecfTU/s1600/1.jpg


Cap : penghalang / pengkontak antara liquid dan uap yang dipasang di setiap

tray, bentuk seperti topi yg pinggirnya ada slot utk mengatur besar kecilnya gas

yg keluar keatas

Tray / Plate : lapisan atau level disetiap kolom, biasanya terbuat dari besi baja

yg kuat menahan beban liquid atau cap

Slot : tempat bukaan pada cap yg mempunyai macam-macam bentuk (trapesium,

persegi, segitiga dll) yg berfungsi mengatur bukaan gas yg keluar ke atas shg

liquid dan gas berkontak secara normal

Enriching : bagian plate yg berada diatas tempat masukan feed

Exhausting / Stripping : bagian plate yg berada dibawah tempat masukan feed

Baffle : penghalang yg berada di tengah-tengah tray utk membuat aliran lebih

lama berada di tray (penerapan hanya di reverse flow)

Weir : penghalang yg dipasang di pinggir dari downflow utk membuat agar

volume liquid yg tertampung di tray banyak, sehingga efektif terjadinya kontak

antara liquid dan gas

Cross Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di

sepanjang tray dan mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut cross flow

karena letak downcomer dan downflow di sisi berseberangan. Jarak yg dilewati

liquid panjang shg efisiensi tinggi

Reverse Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di

sepanjang tray dan berbelok ke bagian tray sebelahnya karena adanya baffle lalu

mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut reverse flow karena letak

downcomer dan downflow di sisi yg sama. Dapat digunakan utk menampung

cap lebih banyak, L/V rendah, luas downcomer kecil

Double Pass : aliran liquid datang dari atas dari 2 downcomer lalu mengumpul

di tengah-tengah plate bawahnya dan aliran pecah menjadi 2 di 2 downfow

(terletak di sisi kiri dan kanan). Digunakan utk beban liquid yg besar, L/V tinggi



4. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah :

1. Satu set perangkat modul distilasi yang terdiri dari:

a. labu didih (dilengkapi termometer dan alat pengambil sampel),

b. pemanas listrik (untuk labu didih),

c. Heating Mantle

d. kolom fraksionasi batch (kolom yang dipakai adalah tipe vigreux yang

dilengkapi dengan selubung pemanas listrik yang dapat diatur dengan

menggunakan pengatur tegangan listrik),

e. kondensor,

f. pengatur dan pembagi refluks,

g. penampung distilat Secara skematis alat yang dipakai

2. Refraktometer 3. Piknometer

4. Termometer 5. Stopwatch

6. Gelas ukur 7. Pipet ukur

8. Timbangan/ neraca

Bahan

Bahan yang digunakan adalah Etanol dan aquades

4. Prosedur :



5. Pengambilan Data :

Data Literatur

1. Data Kesetimbanagn Uap-Cair Sistem yang Diuji pada Tekanan Praktikum



T (0C) X Y

dst

Sumber :

2. Densitas Air pada berbagai Temperatur

T (0C) ρair

dst

3. Sifat Fisik Etanol dan Air

Mr (g/mol) Tdidih (0C) Puap (mmHg)

EtanolAirSumber

Data Percobaan

Kalibrasi Densitas Etanol

Temperatur praktikum : (0C)

Massa Piknometer Kosong : (g)

Massa Piknometer + air : (g)

Massa air : (g)

Densitas air : (g/mL)

% Volum % Molm pikno+ camp

.(g)

m campuran(g)

ρ et-OH(Kg/m3)

Indeks

bias

X et-OH(mol/mol)

ηl

Volume Destilat dan Bottom pada Akhir Setiap Run

V feed V Destilat VBottom

Analisa Data

1. Penentuan Fraksi Mol Etanol dalam Campuran Etanol-Air



Membuat Kurva Standar indeks Bias/Berat Jenis Vs Fraksi Mol dari kurva standar di

Plotkan garis antara indeks bias/berat jenis yang telah diukur terhadap konsentrasi.

Mencari Nilai Ma

XB Xf X XD

Dimana : mi : local slope of the equilibrium curve at theoretical plate

2. Metode Menghitung transfer unit pada menara packing

Transfer unit destilasi packing merupakang bagian dari tinggi kolom proses terjadi

perubahan konsentasi uap sama dengan perubahan tekanan rata-rata uap.

Perbedaan tekanan uap antara kesetimbangan (y*) dan konsentasi uap actual (y)

Politeknik Negeri Samarinda The transfer unit is a partof column height where the change in vapor concentration equals to the average driving force. The driving force is the difference between the equilibrium (y*) and the actual (y) vapor concentration.


Untuk menghitung transfer unit pada menara packing :

Dimana :

HTU : Height of a Transfer Unit [m]

NTU : Number of Transfer Units

NTU dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Dimana :

yD : Fraksi massa destilat

yB : Fraksi massa Bottom

Hubungan antara fraksi massa kesetimbangan uap (y*) dan fraksi massa uap (y) dapat

digambarkan pada grafik berikut :

Dari bilangan Archimides (Ar) dan Reynold (Re) sebagai berikut


Figure 2. Relation between y* and y Figure 3. Graphical integration


Dimana :

ρL : Liquid density [kg/m3]

ρV : vapor density [kg/m3]

ηV : dynamic viscosity of vapor [Pa s]

Kecepatan penguapan [v, (m/s)] dapat dihitung dengan persamaan :

Menghitung Koefisient transfer massa [Kv] (1/s) :

Dimana :

De : diameter packing (m)

Dv : Difusitas pavor (m2/s), http://homedistiller.org/calcs/calc

Jadi Height of a Transfer Unit (HTU) [m] :

8. Kesimpulan

Dari percobaan praktikum pompa dengan (variable tetap dituliskan) dapat disimpulkan :

Daftar Pustaka :

Menuliskan daftar pustaka yang berkaitan dengan percobaan baik dari buku maupun dari internet.


Praktikum II Praktikum Destilasi Buble Cup3

Documents

Transcript of Praktikum II Praktikum Destilasi Buble Cup3