KATA PENGANTAR Puji syukur kami hanturkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas kelompok penulisan Makalah peralatan industry Proses tentang menara ayak ( sieve tray tower ) pada kolom destilasi secara lancar dan dapat diselesaikan sesuai waktunya. Makalah ini kami buat sebagai pendukung dan media alat dalam program belajar diperkuliahan .
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :. 1. Yth. Ibu Meilianti, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing kami yang telah banyak memberikan arahan dan motivasi demi kelancaran pembuatan makalah ini 2. Kedua orang tua penulis, terima kasih atas segala doa dan usaha kepada penulis, saudara - saudariku, atas segala doa dan dorongan semangat dari kalian. 3. Teman-teman Mahasiswa Politeknik Negeri Siwijaya kelas 3KA terima kasih atas support kalian. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan Makalah ini, sehingga penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari segenap pembaca demi kebaikan dan kesempurnaan Makalah ini.
Penulis,
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................................... 1 DAFTAR ISI...................................................................................................................... 2 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 3 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................. 4 1.3 Tujuan .................................................................................................................... 4 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Menara Ayak (Sieve Tray Tower) ......................................................................... 2.2 Prinsip Kerja Menara Ayak ................................................................................... 2.3 Prinsip Kerja Efisiensi Tinggi Menggunakan Sieve Tray Tower ......................... 2.4 Peralatan Menara Ayak (Sieve Tray Tower) ......................................................... 2.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi ........................................................................
5 7 10 13 20
BAB 3 PENUTUP 3.1 Kesimpulan ............................................................................................................. 24 3.2 Daftar Pustaka ......................................................................................................... 24
2
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pertama kali destilasi dikenalkan oleh seorang kimiawan Babilonia di Mesopotamia pada millennium ke-2 sebelum masehi. Namun untuk industri dibawa oleh kimiawan muslim dalam proses mengisolasi ester untuk membuat parfum. Pada abad ke-8 kimiawan muslim juga berhasil mendapatkan substan kimia yang benar-benar murni melalui proses destilasi. Pada tahun 800-an ahli kimia Persia, Jabir ibnu Hayam menjadi insiprasi dalam destilasi skala mikro, karena penemuannya di bidang destilasi yang masih dipakai sampai sekarang. Petroleum pertama kali di dsetilasi oleh kimiawan muslim yang bernama Al-Razi pada abad ke-9, untuk destilasi karosin minyak tanah pertama ditemukan oleh Avicenna pada awal abad ke-11. Destilasi merupakan suatu proses pemisahan dua atau lebih komponen zat cair berdasarkan pada titik didih. Secara sederhana destisi dilakukan dengan memanaskan/menguapkan zat cair lalu uap tersebut didinginkan kembali supaya jadi cair dengan bantuan kondensor. Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil. Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi untuk menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer. Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol. Pada kolom destilasi adapun bagian-bagian yang terdapat didalamnya yaitu seperti kolom rektifikasi. Pada kolom destilasi adapun ayakan-ayakan yang dipakai yaitu seperti menara sembur , bouble cup dan menara ayak (sieve tray tower). Pada menara ayak pola aliran pada setiap aliran yaitu aliran silang (crossflow) dan bukan aliran lawan arah (countercurrent). Tinggi efisiensi aliran - dipandu sieve tray tower (menara ayak) merupakan jenis baru dari tray - efisiensi tinggi, yang dikembangkan oleh Beijing Universitas Teknologi Kimia (BUCT) yang melakukan penelitian mendalam tentang berbagai jenis nampan nampan terutama saringan, mengembangkan keuntungan dari nampan saringan, mengurangi kekurangan dari ayakan-ayakan yang digunakan sebelumnya, dan dengan penelitian yang mendalam, membandingkan lebar dan hasil penelitian hidro - dinamika dan transfer pengetahuan massa mengembangkan jenis baru tinggi - nampan efisiensi.
3
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana memahami proses dan cara kerja dari sieve tray tower di dalam kolom destilasi 2. Bagaimana cara memahami fungsi setiap alat dan cara kerja alat sieve tray dalam kolom destilasi 3. Industri apa saja yang menggunakan sieve tray tower ( menara ayak ) dalam pengoresian didalam kolom destilasi 4. Apa keuntungan dan kerugian menggunakan sieve tray tower pada kolom destilasi
1.3 TUJUAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam makalah ini adalah : 1. Dapat memahami bagaimana proses dan cara kerja dari sieve tray tower di dalam kolom destilasi 2. Dapat memahami fungsi- fungsi alat yang dipakai dalam kolom destilasi yang menggunakan sieve tray sebagai media penyaringnya 3. mengetahui industri yang menggunakan menara ayak pada prngorepasian kolom destilasi 4. Dapat mengetahui keuntungan dan kerugian menggunakan sieve tray pada kolom destilasi
4
BAB 2 PEMBAHASAN 2.1 MENARA AYAK ( SEIVE TRAY TOWER ) Sieve tray adalah salah satu contoh peralatan yang banyak digunakan dalam distilasi. 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 sieve 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.
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. Pola aliran pada setiap piring yaitu aliran silang (crossflow) dan bukan aliran lawan arah (countercurrent). Diameter menara berkisar antara 1ft (0,3 m) sampai lebih dari 30 ft (9m) dan jumlah piring dari beberapa buah sampai puluhan buah. Menara ini berbentuk silinder vertical yg di dalamnya terdiri dari beberapa piring. Alat ini dirancang untuk membuat uap-hasil yg mengalir naik mengalami kontak yang akrab dengan arus zat cair yang mengalir ke bawah. Saluan limpah
5
(downspout) yang ada pada alat ini mengambil tempat 10 sampai 15 persen dari luas penampang kolom sehingga tinggal 70 – 80 persen saja luas kolom yang dapat digunakan untuk penggelembungan atau pengkontakkan. Pada kolom ukuran kecil, saluran limpah itu mungkin berupa pipa yang di laskan ke piring dan menjulur ke atas sehingga membentuk tanggul bundar.
Prinsip dari proses ini adalah campuran yang akan dipisahkan, dimasukkan dalam alat distilasi. Di bagian bawah alat terdapat pemanas yang berfungsi untuk menguapkan campuran yang ada. Uap yang terbentuk akan mengalir ke atas dan bertemu cairan (distilat) di atas. Zat-zat bertitik didih rendah dalam cairan akan teruapkan dan mengalir ke atas, sedang zat-zat bertitik didih tinggi dalam uap akan kembali mengembun dan mengikuti aliran cairan ke bawah.
6
2.2 PRINSIP KERJA MENARA AYAK
Sieve tray pada kolom destilasi dirancang agar uap hasil yang mengalir naik mengalami kontak intim dengan arus zat cair yang mengalir ke bawah. Untuk melihat skema kerja Sieve Tray pada kolom destilasi dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini :
Gambar 2.1 Sieve Tray pada kolom destilasi
Dari gambar tersebut, zat cair mengalir ke down comer menuju ke plate di bawahnya. Uap mengalir melalui lobang-lobang pada plat yang mengisi sebagian besar ruang yang terdapat antara kedua down comer. Aliran uap memerlukan adanya perbedaan tekanan agar dapat melewati lobang-lobang pada plat dan zat cair diatas plat. Tekanan yang diperlukan itu diadakan pada reboiler yang membangkitkan uap pada tekanan yang cukup tinggi untuk mengatasi penurunan tekanan di dalam kolom dan kondenser. Penurunan tekanan melintasi plat merupakan jumlah penurunan 7
tekanan akibat rugi gesekan pada lobang dan penurunan karena zat cair yang terperangkap di atas plat . Pada kondisi normal, kecepatan uap sangat tinggi sehingga membentuk campuran zat cair dan uap yang membuih (foaming). Jika kecepatan uap meningkat, maka penurunan tekanan menyeluruh (pressure drop overall) juga meningkat. Kecepatan uap tersebut dapat dikontrol dengan mengatur laju boil-up. Penurunan tekanan menyeluruh (pressure drop overall) diperlukan untuk menentukan tekanan dan suhu di dalam reboiler. Penurunan tekanan per pelat diperlukan untuk memastikan bahwa pelat itu beroperasi sebagaimana mestinya (tanpa weeping ataupun flooding). Flooding merupakan akibat dari akumulasi cairan secara berlebihan di dalam kolom. Pada laju alir cairan yang rendah, tray beroperasi pada spray regime (regim pancar). Pada rejim ini, cairan tersebar sebagai butiran-butiran yang dikelilingi uap. Jika laju uap terus ditingkatkan, suatu saat dapat tercapai suatu kondisi dimana butiran-butiran cair akan terbawa aliran uap. Akibatnya, cairan akan berpindah ke tray sebelah atas. Jika peristiwa ini terjadi terus menerus, cairan akan terakumulasi di dalam kolom. Pada laju cairan yang tinggi, dispersi cairan di atas tray membentuk buih. Dalam hal ini, kolom dikatakan beroperasi pada regim buih. Uap tersebar sebagai gelembung-gelembung yang dikelilingi oleh cairan.
Istilah-istilah yg biasanya muncul adalah :
Downcomer : lubang tempat masuknya aliran dari atas berupa liquid (plate atas) ke plate bawah (kita memandang plate bawah ini sebagai acuan)
Downflow : lubang tempat keluaran liquid dari plate atas (kita memandang sebagai 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.
8
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
9
2.3 PRINSIP DASAR KERJA EFISIENSI MENGGUNAKAN SIEVE TRAY TOWER
TINGGI
DENGAN
Prinsip kerja - efisiensi tinggi dipandu sieve tray adalah : sebagai gambar 1 menunjukkan , banyak lubang saringan dan lubang dialiri beberapa gas, gas mengalir melalui lubang saringan melintasi aliran cairan , dan naik secara vertikal di tempat permukaan cair; yang gas mengalir melalui lubang mengalir berjalan sepanjang nampan kolom datar , transfer momentum untuk cairan yang mengalir datar di nampan , mendorong cairan ke depan equably di nampan , mengatasi penurunan permukaan cairan dan campuran cairan kembali , meningkatkan kapasitas proses dan efisiensi tray , memecahkan masalah kolom melompat dan banjir . Selain itu , pada kebanyakan nampan tradisional , karena penurunan permukaan cairan , selalu ada daerah aktif dalam aliran kepala , di daerah ini gas tidak dapat mengalir melalui tempat tidur cair dan tidak bisa gelembung . Sebagai contoh, pada katup nampan , beberapa baris dari katup di headstream bisa tidak terbuka , dan nampan saringan , ada gelembung diproduksi dalam aliran kepala . Menurut penelitian , daerah aktif sering dapat mencapai 1 /3 dari penampang kolom . Tinggi efisiensi aliran - dipandu saringan nampan memiliki promotor gelembung menonjol sebagai kecembungan , yang dapat berkembang ketika gelembung cairan masuk ke nampan dan meningkatkan pernyataan kontak - gas cair. Pada pengapliasiannya menara ini memiliki bentuk seperti silinder vertical yang didalamnya terdiri beberapa piring dengan jumlah beberapa puluh piring didalam silinder . menara ayak memiliki diameter menara berkisar antara 1 ft (0,3 m) sampai lebih dari 30 ft (9 m) , seperti tampak pada gambar. alat ini dirancang untuk membuat uap hasil yang mengalir naik mengalami kontak dengan arus zat cair yang mengalir kebawah. saluran limpah ( downspout ) yang ada pada alat ini mengambil tempat 10 sampai 15 persen dari luas penampang kolom sehingga tinggal 70-80 persen saja luas kolom yang dapat digunakan untuk penggelembungan atau pengontakan. pada kolom ukuran kecil, saluran limpah itu mungkin berupa pipa yang dilaskan kepiring dan menjulur ke atas sehingga membentuk tanggul bundar.
10
Pada kolom yang besar sekali, mungkn diperlukan lagi saluran limpah tambahan di tengah-tegah piring untuk mengurangi panjang lintasan aliran zat cair. Tanggul (weir) berfungsi untuk mencegah masuknya gelembung uap ke dalam saluran limpah itu. Menara ini juga mempunyai sejumlah lubang-lubang yang mempunyai ukuran yang sama. Biasanya diameter lubang ini 1/8 sampai ½ in.
Efisiensi tinggi aliran dengan menggunakan saringan nampan (sieve tray) memiliki keunggulan sebagai berikut : 1. Kapasitas proses besar Untuk alasan berikut , kapasitas proses aliran tinggi - dipandu nampan saringan efisiensi adalah 1,5 kali lebih besar nampan tradisional , dan bahkan jauh lebih besar. Seperti : 1. Ini membatasi wilayah aktif dalam aliran kepala , dan daerah dari bagian cair telah meningkat sebesar 1 /3. 2. Menghilangkan lulusan permukaan cairan , dan kecepatan dari gas - flow semakin seragam . Di nampan tradisional , karena aliran kepala lebih tebal dari pada hilir , kecepatan dari gas - aliran tidak seragam pada penampang kolom , itu lebih cepat dalam aliran down di mana cairan yang tipis , permukaan cair aliran dibuka terlebih dahulu dan kolom mencapai kapasitas proses terbesarnya . Dan untuk nampan saringan , karena kecepatan dari gas - aliran seragam pada penampang kolom , ketika kecepatan rata-rata dari gas - aliran mencapai maksimum , kolom mencapai kapasitas proses terbesarnya. 3. Gas mengalir melalui lubang-lubang saringan naik secara vertikal dan gas mengalir melalui lubang dipandu berjalan datar , maka arah dari kecepatan sum lirikan up . Dengan cara ini, contrail entrainment yang schlepped oleh gas - aliran dipersingkat , entrainment yang menurun , dan kecepatan dari gas - aliran dan kompatibilitas proses kolom meningkat . 4. Karena aliran - dipandu saringan nampan menikmati efisiensi tinggi , ketika jumlah nampan dalam kolom adalah tetap , refluks yang dapat dikurangi , sehingga beban dan kapasitas proses dapat ditingkatkan . 2. Efisiensi tinggi 1. Karena daerah aktif dalam aliran kepala terbatas , daerah menggelegak di nampan meningkat , kesempatan menghubungi gas dan cair lebih besar , dan efisiensi tray yang lebih tinggi. 2. Campuran cairan kembali adalah faktor yang paling penting untuk efisiensi tray . Tinggi aliran - dipandu nampan saringan efisiensi mengatasi campuran cairan kembali , dan meningkatkan efisiensi tray . 11
3. Menghilangkan lulusan permukaan cairan dan meningkatkan efisiensi tray . 3. Tekanan rendah penurunan Dibandingkan dengan baki gelembung dan katup nampan , saringan nampan memiliki konstruksi sederhana dan bagian aliran gas besar, sehingga penurunan tekanan operasi adalah yang terendah . 4. Kapasitas anti lambat yang kuat Karena gas disemprotkan dari lubang dipandu mendorong materi datar ke depan , aliran cairan di nampan dapat ditingkatkan , dan untuk bahan kental , lebih banyak lubang dipandu bisa diperbaiki , terutama untuk distilasi lem dan monomer dan polimer . 5. Konstruksi sederhana dan biaya rendah Karena aliran tinggi - dipandu nampan saringan efisiensi hanya memiliki lubang saringan dan lubang dipandu , tanpa internal lain , sehingga konstruksinya sederhana dan berat ringan , dan operator dapat dengan mudah membongkar nampan . Tinggi efisiensi aliran - dipandu saringan nampan memiliki biaya rendah , seperti 40 ~ 50 % sebagai nampan gelembung dan 60 ~ 70 % sebagai katup nampan .
Singkatnya , efisiensi tinggi aliran - dipandu saringan nampan cocok untuk kapasitas besar dan proses ekspansi produk , di mana efisiensi pemisahan yang tinggi , efek pemisahan halus dan penurunan tekanan rendah diperlukan . Ia memiliki kuat anti - kotoran dan kemampuan anti-jam untuk bahan dengan partikel padat , juga dapat menghancurkan gelembung di nampan , mengurangi entrainment , mencegah banjir . Tinggi aliran - dipandu nampan saringan efisiensi berhasil dalam konstruksi sederhana , murah dan mudah pembongkaran .
12
2.4 PERALATAN MENARA AYAK (SIEVE TRAY TOWER) Komponen Tray :
Weirs Fungsi weir adalah untuk mempertahankan tingkat cairan yang diinginkan di atas nampan. Weir memiliki ketinggian antara 2 – 4 inci. Weir yang rendah sering digunakan dalam tekanan rendah atau kolom vakum. Notched (empat persegi panjang atau berbentuk V) weir biasanya digunakan untuk beban cairanrendah. Lihat gambar di bawah ini untuk beberapa contoh :
Semakin tinggi tingkat cairan, semakin tinggi pula penurunan tekanan (pressure drop) tray. Tingkat cairan yang tinggi juga menyebabkan adanya cairan yang tertahan di atas nampan (flooding), yang mungkin tidak diinginkan jika cairan beracun atau berbahaya.
Downcomers Downcomers digunakan untuk memandu aliran cairan dari bak diiatas ke bak rendah. Yang paling umum adalah segmental-jenis, yang dapat berupa lurus ataumiring (miring). Lihat Gambar di bawah :
13
The staight (lurus), segmental , downcomer vertikal banyak digunakan karena sangat effisien pada daerah kolom untuk downflow(aliran bawah)juga memiliki biaya yang murah. Downcomer miring dapat digunakan jika pelepasan uap - cair sulit ( misalnya akibat berbusa ) . Downcomer miring juga menyediakan area aktif yang sedikit lebih besar untuk kontak uap - cair, tetapi juga lebih mahal. Downcomer A harus cukup besar untuk memungkinkan cairan mengalir lancar tanpa tersumbat. Waktu yang cukup juga harus disediakan dalam downcomer untuk memungkinkan terjadinya uap pelepasan dari bawah mengalir cair, sehingga cairan relatif bebas terlepas dari uap pada saat memasuki tray dibawahnya. Daerah downcomer yang tidak memadai akan menyebabkan downcomer tersumbat, dimana terhambatnya aliran cairan atas downcomer menujutray bawah dan akhirnya membanjiri kolom. Penyegelan downcomer dapat dicapai terutama oleh 2 cara : ( 1 ) inlet weirs , dan ( 2 ) seal pan seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah . Perangkat ini menyediakan segel positif di atas nampan . Kelemahannya adalah bahwa mereka membentuksuatu gumpalan cairan yang terdiri atas kotoran , sedimen , dll. Bila terjadi dalam jumlah yang besar akan dapat membatasi outlet daerah downcomer dan mengakibatkan banjir prematur . Dengan demikian , penggunaan perangkat ini tidak dianjurkan pada fouling atau jasa korosif.
14
Tray Spacing
Jarak tray yang paling umum digunakan adalah 18 - 24 inci, dalam beberapa aplikasi, digunakan jarak (spacing) antar tray hingga 36-inci. Tray spacing biasanya diatur untuk
memungkinkan
akses
mudah
untuk
pemeliharaan
(maintenance).
Spacing 24 - inci atau lebih besar membuat laju aliran antara tray lebih lancar dan pemeliharaannya berlangsung baik , misalnya seperti dalam fouling dan layanan korosif . Peningkatan jarak tray tentu menambah persyaratan tinggi kolom . Tray spacing yang besar mungkin diperlukan di mana tray memerlukan struktur penopang yang rumit ( misalnya beams ) yang dapat mengganggu pelepasan uap .
Tata Letak Tray ( Konfigurasi ) The cross-flow tray adalah yang paling umum digunakan karena sederhana dalam desain dan ekonomi dalam konstruksi . Pada kebanyakan aplikasi , desain tray crossflow single-pass lebih memadai daripada desain tray cross-flow multi-passseperti yang ditunjukkan pada gambar. 2 atau lebih tray biasanya digunakan untuk kolom berdiameter besar , di mana sering digunakan pada beban cairan tinggi. Penggunaan multi-pass tray dapat menurunkan laju downcomer cair dengan memisahkan cairan menjadi 2 atau lebih jalur . Sebagai contoh, sebuah tray multi -pass akan membagi dua beban cairan di atas nampan .
15
Desain tray cross-flow single-pass
Desain tray cross-flow multi-pass
Jika memungkinkan, jumlah lintasan tidak boleh melebihi 2 . Hal ini disebabkan adanyalaju aliran padatray yangmemperpendek panjang lintasan. Panjang jalan yang lebih pendek akan mengurangi efisiensi tray. Tray cross-flow multi-passjuga lebih mahal . Selain itu, nampan yang berisi 2 atau lebih, sangat sensitif terhadap cairan dan / atau uap mal - distribusi jika jalur aliran tidak simetris .
Kolom rektifikasi Rektifikasi adalah memisahkan suatu komponen yang mudah menguap dari suatu campuran dengan cara penguapan dan kondensasi berulang-ulang dengan perpindahan massa tetap panas melalui refluks yang terkendali dan di kondensasi dan kondensat ditampung. Pada rektifikasi uap naik sedapat mungkin dikontakkan dengan baik dengan cairan mengalir kembali (refluk) dalam arah yang berlawanan. Pada saat kontak terjadi perpindahan massa dana panas. Komponen yang mudah menguap yang terdapat dalam uap akan mengembun dalam cairan yang mengalir balik selanjutnya bersama cairan menuju kebawah. Komponen mudah menguap yang terdapat dalam cairan akan menguap dan selanjutnya bersama uap naik keatas. Dengan cara ini konsentrasi komponen mudah menguap dan yang terdapat didalam uap akan meningkatkan dari bawah ke atas dan konsentrasi komponen sukar menguap yang terdapat dalam cairan yang mengalir kebawah akan meningkatkan dari atas kebawah. Akibatnya akan diperoleh pemisahan lebih banyak dari pada destilasi sederhana. 16
Dengan rektifikasi campuran c airan dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen yang praktis murni. Dengan cara ini dibutuhkan peralatan yang kompleks. Dan memerlukan panas yang lebih banyak (karena cairan yang di uapkan di alirkan kembali sebagian kedalam alat penguap dalam bentuk refluks sehingga cairan harus diuapkan berulang kali/recycle).
Rektifikasi Normal : 1.
Penguapan komponen-komponen cairan yang lebih mudah menguap didalam alat penguap
2.
Perpindahan massa dan panas dalam kolom rektifikasi
3.
Kondensasi uap yang keluar dari ujung atas kolom di dalam kondensor
4.
Membagi aliran kondensasat menjadi cairan yang mengalir kembali ke kolom dan destilat yang akan di ambil.
5.
Pendinginan lanjut dalam sebuah alat pendingin dari destilat yang akan di ambil
6.
Penampung destilat dalam sebuah bejana
7.
Pengeluaran residu
8.
Pendingin lanjut dari residu yang di keluarkan
9.
Penampung residu dalam bejana
Perbedaan : Destilasi : kondensasinya terjadi 1x dan pemisahan komponen yang lebih mudah menguap. Rektifikasi : kondensasinya berulang-ulang dan pemisahan komponen yang lebih mudah dan sulit menguap.
Persamaan Destilasi dan Rektifikasi : Pemisahan komponen berupa cairan, pemisahan dengan cara penguapan dan destilatnya berupa cairan.
Kerugian Rektifikasi : 1, Rektifikasi waktu yang dibutuhkan lama 2, peralatannya yang dibutuhkan lebih kompleks 3, pemanasan lebih besar sehingga biaya yang diperlukan lebih banyak 4, selalu butuh banyak pemanasan pada tiap tahapnya 17
Untuk memulai proses rektifikasi kolom di isi dengan cairan campuran yang akan dipisahkan dididihkan dalam alat penguap. Uap yang timbul di embunkan secara sempurna dalam kondensor dan semua kondesat yang terbentuk di kembalikan ke dalam kolom. Setelah menjadi kesetimbangan antara refluks, uap yang naik dan muatan cairan(hole up pada setiuap cairan di antara benda pengisi/didalam benda jajal/packing). Setelah itu barulah cairan yang diperoleh (produk atas) dalam kondensoer mencapai kemurnian yang optimal, dan pengambilan destilat sudah dapat di mulai, pengambilan destilasi dilakukan sebelum kesetimbangan diperoleh, yaitu segera setelah dilakukan sebelum kesetimbangan diperoleh, yaitu segera setelah derajat kemurnian yang diharapkan tercapai (ditentukan dengan analisis/pengukur temperatur dalam kolom). Perbandingan antara kuantitas kondensat yang di kembalikan kekolom (kuantitas refluks) persatuan waktu disebut perbandingan refluk dan merupakan besaran penting dalam rektifikasi. Untuk memperoleh pemisahan yang baik maka di tetapkan perbandingan minimum.
Tinggi dan diameter Menara sieve tray Persamaan-persamaan yang digunakan dalam menentukan tinggi peralatn pada
sieve tray adalah : Untuk menghitung tekanan total per piring , maka digunakan rumus :
Dimana
= Tekanan Total per piring , mm zat cair = Rugi gesek untuk piring kering, mm zat cair = Tinggi tekan ekivalen zat cair diatas piring, mm zat cair
Untuk menghitung
ialah dengan menggunakan tinggi tanggul weir hw (
tinggi zat cair bening yang melimpah ) tanggul weir h0w yang didapatkan dari perhitungan dan factor korelasi empirik β. (
)
18
Tinggi di atas tanggul dihitung dengan suatu bentuk persamaan francis , dimana untuk tanggul – segmen lurus adalah : ( Dimana :
)
⁄
= Tinggi, mm = Laju aliran zat cair being m3 /min LW = panjang tanggul, m
jika adalah 0,48 dan
LW dalam gallon per menit inchi, koefisien dalam persamaan tersebut dalam inchi.
Daerah aktif pada sieve dan valve Diameter kolom
Diameter tutup
Daerah aktif
(m)
(mm)
Sieve dan valve
0,9
7,5
0,65
1,2
100
0,70
1,8
100
0,74
2,4
100
0,78
3,0
150
0,78
19
2.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi
Bahan Konstruksi Umumnya , nampan yang terbuat dari stainless steel , misalnya Tipe 304 , 316 atau 410 . Faktor utama yang mempengaruhi pilihan bahan konstruksi bagian tray adalah: a. Kompatibilitas dengan bahan kimia olahan b. Kompatibilitas dengan bahan kolom konstruksi c. Diduga tingkat korosi d. Prosedur dan frekuensi saat pembersihan e. Biaya ( misalnya pemeliharaan, penggantian , efek pada operasi pabrik , dll )
Tray Manways
Tray Manways memungkinkan pekerja pemeliharaan (maintenance workers) dan pengawas untuk perjalanan dari satu baki yang lain . Ukuran manway harus minimal 16 x 20 inci . Untuk multi-pass tray, one tray manway harus disediakan untuk setiap tray , sebagai pusat downcomers membatasi akses dari satu sisi ke sisi lain .
Prinsip-prinsip operasi dari 3 jenis umum nampan: sieve, valve dan bubble-cap : 1. Sieve Tray Dalam sebuah sieve tray seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah , uap melewati sejumlah besar " lubang " yang dikenal sebagai perforasi ( saringan ) dan muncul melalui cairan dalam arah vertikal .
Sieve Tray memiliki desain sederhana di antara berbagai jenis tray . Tidak ada bagian 20
yang bergerak mekanis. Tidak ada segel cair danbagian dari uap sangat efektif untuk mencegah hilangnya cairan melalui saringan. Sebuah fenomena yang dikenal sebagai weeping - seperti terlihat pada Gambar di bawah ini dapat terjadi pada aliran uap yang rendah dan / atau tingkat cairan yang tinggi ketika ketinggian cairan di atas nampan melebihi penurunan tekanan tray .
2. Valve Tray Sebuah valve tray adalah berlubang piring datar, dengan masing-masing dilengkapi dengan perforasi disk bergerak ( "katup " ) . Lihat Gambar di bawah .
Perforasi dan disk mungkin melingkar atau persegi panjang . Disk ( katup ) merupakan
komponen
bergerak
nampan
21
-
lihat
Gambar
di
bawah.
3. Bubble- Cap Tray Seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah , bubble -cap terdiri cap ditempatkan pada riser pusat.
gas mengalir keatas melalui riser, arus balik di bawah tutup , melewati bawah melalui anulus antara riser dan topi , dan akhirnya masuk ke dalam cairan melalui serangkaian bukaan atau " slot " di sisi bawah tutup . Lihat Gambar di bawah
.
22
Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan ketika membandingkan kinerja bubble-cap, sieve dan valve tray adalah : -
Biaya : Bubble -caps yang harganya lebih mahal daripada sieve atau valve tray, dan biaya relatif akan tergantung pada bahan konstruksi yang digunakan . Karena desain yang sederhana , sieve trays biasanya yang termurah.
-
Rentang Operasi : hal ini mengacu pada berbagai uap dan tingkat cairan selama tray yang akan beroperasi memuaskan. Rasio tertinggi sampai terendah debit sering disebut sebagai " turndown " rasio . Bubble –cap traydapat beroperasi secara efisien pada tingkat uap yang sangat rendah . Sieve tray mengandalkan aliran uap melalui lubang untuk menahan cairan pada tray, sehingga tidak dapat beroperasi pada tingkat uap yang sangat rendah . Valve tray dimaksudkan untuk memberikan fleksibilitas yang lebih besar daripada sieve tray dengan biaya lebih rendah daripada bubble - topi, bubble –cap tray memiliki rentang operasi terluas , diikuti oleh valve tray, dan sieve tray.
-
Pressure Drop : Faktor ini akan menjadi penting dalam operasi vakum. Traypressure drop akan tergantung pada desain rinci tray itu sendiri, tetapi secara umum , sieve tray memilikipressure drop terendah , diikuti oleh valves , sedangkan bubble–caps mampu memberikan pressure droptertinggi.
-
Pemeliharaan : Untuk penggunaan partikel yang kotor, bubble-cap tidak cocok karena mereka yang paling rentan terhadap penyumbatan . sieve tray yang paling mudah untuk dibersihkan. Singkatnya , sieve tray yang termurah dan memuaskan untuk sebagian besar
aplikasi . valve tray harus dipertimbangkan jika rasio turndown yang ditentukan tidak dapat dipenuhi dengan sieve tray. bubble-caps seharusnya hanya digunakan pada tingkat uap yang sangat rendah.
23
BAB 3 PENUTUP 3.1 KESIMPULAN - Distilasi sederhana merupakan salah satu metode yang digunakan untuk pemurnian dan pemisahan suatu larutan yang berdasarkan pada perbedaan titik didih yang relative jauh. - Penerapan terpenting dari metode distilasi adalah pemisahan minyak mentah menjadi bagian-bagian untuk penggunaan khusus seperti untuk transportasi, pembangkit listrik, pemanas, dll. - Menara ayak (sieve tray tower) merupakan salah satu contoh peralatan yang banyak digunakan dalam destilasi. Sistem menara ayak terdiri dari sejumlah nampan berlubang di sebuah menara silinder vertikal. Liquid mengalir horizontal di nampan sedangkan gas mengalir ke atas melalui nampan berlubang dengan kecepatan tinggi, menciptakan efek buih di mana penyerapan gas berlangsung. Cairan tersebut kemudian mengalir melalui pipa downcomer ke nampan yang lebih rendah. Jumlah nampan dapat bervariasi tergantung pada aplikasi dan efisiensi yang diperlukan.
3.2 DAFTAR PUSTAKA http://www.verantis.com/solutions/categories/by-system/wet-scrubbers/sieve-traytowers/ http://www.separationprocesses.com/Operations http://www.baretti.it/news/leggi_area.asp?ART_ID=1820&MEC_ID=131&MEC_ID Figlie=187&Id_sotto2=206&ARE_ID= http://kimiajugainformatika.blogspot.com/2011/07/catatanku7.html http://www.septech.cn/web/High%20Efficiency%20%20%20Flowguided%20Sieve% 20Tray.htm
24
