laporan menara destilasi.docx
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
A. Judul Percobaan
“Menara Destilasi (Packed tower)”
B. Tujuan percobaan
1. Melakukan percobaan atas campuran Methanol – Air dengan
menggunakan peralatan jenis Menara Isian ( packed tower ).
2. Mengevaluasikan performace Bahan Isian untuk Menara Distilasi
dengan memperbandingkan komposisi destilasi hasil yang diperoleh
dari Menara Isian tanpa Bahan Isian ( kosong ).( jika memungkinkan
hitunglah Height Equivalent to a Theoritic plate ( H.E.T.P )
C. Latar Belakang
Distilasi adalah suatu metode operasi pemisahan suatu komponen
dari campurannya yang didasarkan pada perbedaan titik didih atau tekanan
uap murni masing-masing komponen dengan menggunakan panas sebagai
tenaga pemisah. Proses pemisahan pada operasi distilasi terjadi karena
adanya perpindahan massa akibat kontak antar fasa uap dengan fasa
cairannya. Jika kontak antarfasa dibiarkan berlangsung dalam waktu
relative cukup, maka sistem akan dimungkinkan berada dalam
keseimbangan fisis. Setelah keseimbangan fisistercapai, uap segera
dipisahkan dari cairannya dan dikondensasikan membentuk embunan
distilat. Dalam keadaan seimbangan terdapat beda komposisi antara fasa
uap dengan fasa cairannya. Komposisi komponen ringan dalam fasa uap
lebih besar disbanding komposisi komponen yang sama dalam fase
cairannya. Dalam distilat banyak mengandung komponen dengan tekanan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam pra rencana pabrik, keberadaan kolom distilasi sebagai salah satu alat
vitas pada tahap pemisahan,menjadi bagian yang hampir selalu ada dalam
rancangan proses lengkap. Pemahaman secara khusus mengenai alat ini dinilai
sangat penting dan penting khususnya bagi mahasiswa agar penguasaan
perancangan dan akurasi hasil perhitungan disain dapat dipertanggung jawabkan
secara ilmiah. Pemisahan campuran liquid dengan destilasi bergantung pada
perbedaan volatilitas antar komponen. Komponen yang memiliki relative
volatility yang lebih besar akan lebih mudah pemisahannya. Uap akan mengalir
menuju puncak kolom sedangkan liquid menuju ke bawah kolom secara
counter-current (berlawanan arah). Uap dan liquid akan terpisah pada plate atau
packing. Sebagian kondensat dari Condensor dikembalikan ke puncak kolom
sebagai liquid untuk dipisahkan lagi, dan sebagian liquid dari dasar bolom
diuapkan pada Reboiler dan dikembalikan sebagai uap.
Destilasi di definisikan sebagai sebuah proses dimana campuran dua atau
lebih zat liquid atau vapor dipisahkan menjadi komponen fraksi yang murni,
dengan pengaplikasian dari perpindahan massa dan panas.
Pemisahan komponen-komponen dari campuran liquid melalui destilasi
bergantung pada perbedaan titik didih masing-masing komponen.Juga bergantung
pada konsentrasi komponen yang ada. Campuran liquid akan memiliki
karakteristik titik didih yang berbeda. Oleh karena itu, proses destilasi bergantung
pada tekanan uap campuran liquid. Tekanan uap suatu liquid pada temperatur
tertentu adalah tekanan keseimbangan yang dikeluarkan oleh molekul-molekul
yang keluar dan masuk pada permukaan liquid. Berikut adalah hal-hal
penting berkaitan dengan tekanan uap :
a. Input energi menaikkan tekanan uap
b. Tekanan uap berkaitan dengan proses mendidih
c. Liquid dikatakan mendidih ketika tekanan uapnya sama dengan
tekanan udara sekitar.
d. Mudah atau tidaknya liquid untuk mendidih bergantung pada
volatilitasnya.
e. Liquid dengan tekanan uap tinggi (mudah menguap) akan
mendidih pada temperatur yang lebih rendah.
f. Tekanan uap dan titik didih campuran liquid bergantung pada
jumlah relatif komponen-komponen dalam campuran.
g. Destilasi terjadi karena perbedaan volatilitas komponen -
komponen dalam campuran liquid.
Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam kilang minyak
bumi adalah sama. Semua proses distilasi memerlukan beberapa peralatan yang
penting seperti Kondensor dan Cooler, Menara Fraksionasi, Kolom Stripping.
Proses pemisahan secara distilasi dengan mudah dapat dilakukan terhadap
campuran, dimana antara komponen satu dengan komponen yang lain terdapat
dalam campuran :
a. Dalam keadaan standar berupa cairan,saling melarutkan menjadi
homogen.
b. Mempunyai sifat penguapa relatif (α) cukup besar.
c. Tidak membentuk cairan azeotrop.
Pada proses pemisahan secara distilasi, fase uap akan segera terbentuk
setelah sejumlah cairan dipanaskan. Uap dipertahankan kontak dengan sisa
cairannya (dalam waktu relatif cukup) dengan harapan pada suhu dan tekanan
tertentu, antara uap dan sisa cairan akan berada dalam keseimbangan,
sebelum campuran dipisahkan menjadi distilat dan residu. Fase uap yang
mengandung lebih banyak komponen yang lebih mudah menguap relatif
terhadap fase cair, berarti menunjukkan adanya suatu pemisahan. Sehingga
kalau uap yang terbentuk selanjutnya diembunkan dan dipanaskan secara
berulang-ulang, maka akhirnya akan diperoleh komponen-komponen dalam
keadaan yang relatif murni.
Keseimbangan Uap –Cair
Untuk dapat menyelesaikan soal-soal distilasi harus tersedia data-data
keseimbangan uap-cair sistim yang dikenakan distilasi. Data keseimbangan uap-
cair dapat berupa tabel atau diagram. Tiga macam diagram keseimbangan
yang akan dibicarakan, yaitu :
a. Diagram Titik didih
Diagram titik didih adalah diagram yang menyatakan hubungn
antara temperatur atau titik didih dengan komposisi uap dan cairan yang
berkeseimbangan.Di dalam diagram titik didih tersebut terdapat dua buah
kurva, yaitu kurva cair jenuh dan uap jenuh. Kedua kurva ini membagi
daerah didalam diagram menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Daerah satu fase yaitu daerah cairan yang terletak dibawah kurva
cair jenuh.
2. Daerah satu fase yaitu daerah yang terletak datas kurva uap
jenuh.
3. Daerah dua fase yaitu daerah uap jenuh dan cair jenuh yang
terletak di antara kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh.
b. Diagram Keseimbangan uap-cair
Diagram keseimbangan uap-cair adalah diagram yang menyatakan
hubungan keseimbangan antara komposisi uap dengan komposisi cairan.
Diagram keseimbangan uap-cair dengan mudah dapat digambar, jika
tersedia titik didihnya.
c. Diagram Entapi-komposisi
Diagram entalpi-komposisi adalah diagram yang menyatakan
hubungan antara entalpi dengan komposisi sesuatu sistim pada
tekanan tertentu. Didalam diagram tersebut terdapat dua buah kurva
yaitu kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh. Setiap titik pada kurva
cair jenuh dihubungkan dengan garis hubung “tie line” dengan titik
tertentu pada kurva uap jenuh, dimana titik-titik tersebut dalam keadaan
keseimbangan. Dengan adanya kedua kurva tersebut, daerah didalam
diagram terbagi menjadi 3 daerah, yaitu :
• Daerah cairan yang terletak dibawah kurva cair jenuh.
• Daerah uap yang terletak diatas kurva uap jenuh.
• Daerah cair dan uap yang terletak diantara kurva cair jenuh dengan
kurva uap jenuh
• Dibawah kurva cair jenuh terdapat isoterm-isoterm yang
menunjukkan entalpi cairan pada berbagai macam komposisi
pada berbagai temperatur.
Klasifikasi Destilasi
Distilasi berdasarkan prosesnya terbagi menjadi dua, yaitu :
1. Distilasi kontinyu
2. Distilasi batch
Berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menjadi tiga, yaitu :
1. Distilasi atmosferis (0,4-5,5 atm mutlak)
2. Distilasi vakum (≤ 300 mmHg pada bagian atas kolom)
3. Distilasi tekanan (≥ 80 psia pada bagian atas kolom)
Berdasarkan komponen penyusunnya :
1. Distilasi sistem biner
2. Distilasi sitem multi komponen
Berdasarkan sistem operasinya terbagi dua, yaitu :
1. Single-stage Distillation
2. Multi stage Distillation
Masukan dari menara distilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang
dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua
arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap)
dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara distilasi terbagi dalam 2
jenis kategori besar:
Menara Distilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan
yang memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap piringannya, dan
Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan
cair-gasnya terjadi di sepanjangkolom menara.
BAB III
MATERI DAN METODA
A. Materi
a. Peralatan percobaan ialah :
1. Satu Unit Menara Distilasi ( jenis isolasi panas yang
khusus), tanpa bola-bola keramik yang disikan.
2. Labu didih dilengkapi dengan mantel pemanas, 500 ml.
3. Heater.
4. Termometer dan pendingin refluks ( condensor ).
5. Pendingin samping dan wadah sampel.
6. Pengatur tegangan.
b. Bahan percobaan ialah :
1. Metanol secukup nya.
2. Aquades seperluh nya.
B. Metoda
Prosedur kerja :
1. Periksa susunan peralatan
2. Ukur tinggi bahan isihan bola-bola keramik.
3. Masukan 450 ml larutan Metanol – Air (15% mol metyanol = 24% berat
methanol ) kedalam labu didih.
Masukkan beberapa keping batu didih kedalam labu didih untuk mencegah
terjadinya semburan cairan yang mendidih dan agar terjadinya pendidihan
dan agar halus dan merata.
4. Alirkan air pendingin kedalam masing – masing pendingin.
5. Mula-mula tutuplah cock refluks pendingin pada posisi total refluks
sehingga terjadi total refluks.
6. Secara perlahan-lahan tambahkan jumlah arus yang masuk kedalam
mantel pemanasan dengan memutar knop. Pengaturan tegangan, jumlah
arus yang sesuai dengan mantel pemanasan bervariasi, tergantung pada
karateristik dari larutan yang digunakan dan kecepatan penguapan. Karena
itu tegangan dengan mengamati kenaikan temperatur cairan didalam labu
didih.
7. Amati temperatur pada puncak menara distilasi.
8. Catatlah data – data ( amper mantel pemanas, temperatur pada puncak
menara, data-data pada lembar data.
9. Bila temperatur konstant sudah tercapai mulailah mangambil contoh
( cairan bawah dan kondensat ).
10. Selama samping ukurlah kecepatan kondensasi dengan mengunakan
sampel dan stopwatch.
11. Ukurlah komposisi sampel dengan menggunakan refractomter dan grafik.
12. Kembalikan sampel tadi kedalam labu didih dan ulangi percobaan sekali
lagi.
13. Ubahlah kecepatan distilasi dengan menaikkan jumlah arus kedalam
mantel pemanasan dan ulangi langkah 5 sampai 12.
14. Ubah kecepatan distilasi sekali lagi ( total ada 3 percobaan dengan
kecepatan distilasi yang berbeda ).
15. Lakukan prosedur percobaan yang sama terhadap Menara Distilasi yang
kosong ( tanpa bahan isian )
C. Gambar Rangkaian
BAB IV
DATA PENGAMATAN
No Berat Picno
Kosong
( Gr )
Sampel Berat
Sampel
+ picno
( Gr )
Berat
Sampel
( Gr )
Density
( gr/ ml )
1 15,2726 Destilat 23,7521 8,4795 0,79554
2 15,2726 Residu 24,7779 9,5053 0,9505
Indeks Bias
Volume metanol + air ( ml )
Fraksi Mol Temperatur
( oC ) Destilat Residu
1,3442 300
0,88 0,75 751,3499 300
XD ( Destilat ) : 88 %
XW ( Bottom ) : 22 %
XF : 40 %
V1( BukaTotaL ) : 2,97 ml/menit
V2( BukaSetengah ) : 1,08 ml/menit
BAB V
ANALISA DATA
MF =
W 1
M1
W 1
M 1
+W 2
M 2
MF =
ρ1 . V 1
M 1
ρ1 . V 1
M 1
+ρ2 .V 2
M 2
0,40 =
0,79 . V 1
320,79 . V 1
32+
1(300−V 1)18
0,40 =
0,79. V 1
32,04300−0,4443 Vi
18
0,40 = 0,0246 xV 1 x18
300−0,5556 V 1
120 - 0,0246 V 1 = 0,4428 V 1
120 = 0,4428 V 1 +¿ 0,0246 V 1
120 = 0,66504 V 1
V 1 = 180,44 ml
VTot = V1 + V2
V2 = 300 ml −¿ V1
V2 = 300 ml – 180,44 ml = 119,56 ml
1. Mencari Nilai Lo
Lo = V1 – V2
= 2,97 ml/menit – 1,08 ml/menit
= 1,89 ml/menit
2. Mencari Nilai R
R =LoD
=1,89 ml/menit1,08 ml/menit
= 1,75
3. Menghitung Garis Operasi Atas
Garis Operasi Atas =XD
R+1
=0,88
1,75+1
= 0,32
Zn = 90 cm ( TinggiMenara )
N = 4
Maka,
HETP = Z n
n−1
= 90cm4−1
= 90 cm
3
= 29,33 cm
Neraca Total
F = D + R
Neraca massa metanol : 0,4 x 300 = 0,88 D + 0,22 R
Neraca massa air : 0,6 x 300 = 0,12 D + 0,78 R
0,4 x 300 = 0,88 D + 0,22 R
0.6 x 300 = 0,12 D + 0, 78 R
____________________________
120 = 0,88 D + 0,22 R
180 = 0,12 D + 0,78 R
____________________________
14,4 = 0,1056 D + 0,0246 R
158,4 = 0.1056 D + 0.6864 R
_____________________________
- 144 = 1 0,66 R
R = 144 / 0,66
R = 218,18 ml
120 = 0,88 D + 0,22 R
120 = 0,88 D + 0,22 x 218,18
72 = 0,88 D
D = 81,82 ml
Neraca Massa
Untuk feed : 300 ml
Metanol X11 = 40 % X1
1 x F = 0,4 x 300 ml = 120 ml
Air X21 = 60 % X2
1 x F = 0,6 x 300 ml = 180 ml
Untuk destilat = 81,82 ml
Metanol X12 = 88% X1
2x F = 0,88 x 81,82 ml = 72,00 ml
Air X22 = 12% X2
2 x F = 0,12 x 81,82 ml = 9,82 ml
Untuk residu = 218,18 ml
Metanol X13 = 22% X1
2x F = 0,22 x 218,18 ml = 48 ml
Air X23 = 78% X2
2 x F = 0,78 x 218,18 ml = 170,18 ml
BAB VI
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan menera distilasi kami dapat menyimpulkan beberapa
kesimpulan diantara nya ialah :
1. Laju destilat lebih besar dari laju residu V1 > V2
2. Neraca massa untuk destilat adalah 81,82 ml sedangkan neraca untuk
residu adalah 218,18 ml
3. Neraca massa secara teori untuk feed 300 ml ( metanol 120 ml dan air 180
ml ), untuk destilat 81,82 ml ( metanol = 72 ml dan air 9,82 ml ), untuk
residu ( metanol 48 ml dan air 170,18 ml )
.
DAFTAR PUSTAKA
Penuntun Praktikum SATUAN OPERASI II, 2011, PTKI MEDAN
Coulson and Richardson’s, 2002,Chemical Engineering,5th Edition,
Butterworth- Heinemann, Tokyo
Geankoplis, C. J., 1993,Transport Processes and Unit Operation, 3nd
Edition, Prentice Hall, Inc, U.S.A
McCabe, W. L., and J. C., Smith. 1999.Operasi Teknik Kimia, edisi
keempat, jilid 2, Erlangga, Jakarta