Destilasi Destilasi fraksionasi fraksionasi merupakan merupakan suatu suatu teknik teknik pemisahan 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. Perb Perbed edaa aan n dist distil ilas asii frak fraksi sion onas asii dan dist distil ilas asii sede sederh rhan anaa adal adalah ah adan adanya ya kolo kolom m 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
Distilasi Fraksionasi
4
Gambar 1.5 Detil dari Bubble Cup Tray 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 )
Distilasi Fraksionasi
5
Gambar 1.6 Kolom Destilasi dengan Bahan Isian 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 Distilasi Fraksionasi
6
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 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. Distilasi Fraksionasi
7
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 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
Distilasi Fraksionasi
8
Gambar 1.8 Sieve Tray
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
