bab ii tinjauan pustaka - perpustakaan digital...

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan campuran bahan

kimia berdasarkan perbedaan kemudahan menguap (volatilitas) bahan dengan titik

didih yang berbeda. Distilasi menggunakan panas sebagai agen pemisah

campuran, campuran zat dididihkan hingga menguap dan uap ini kemudian

didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih

rendah akan menguap lebih dulu.

Pada proses pemisahan secara distilasi, fase uap akan segera terbentuk

setelah sejumlah cairan dipanaskan pada kondisi tekanan dan suhu tertentu. 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.

Pada pemanasan yang terus menerus, komponen yang lebih volatil akan

berubah menjadi fasa uap. Fasa uap yang terbentuk selanjutnya diembunkan

(dikondensasi), kemudian akan diperoleh kondensat yang berupa komponen-

komponen dalam keadaan yang relatif murni.

Distilasi merupakan cara yang paling umum digunakan dalam industri untuk

memisahkan suatu campuran yang homogen dalam bentuk larutan. Proses distilasi

beroperasi dalam satu perangkat yang terdiri dari beberapa peralatan, yang

masing-masing peralatan memiliki fungsi yang berbeda-beda. Peralatan-peralatan

yang digunakan pada proses distilasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1

adalah sebagai berikut (Christyananta, 2012) :

a. Kolom Distilasi

Kolom distilasi berfungsi untuk memisahkan campuran berdasarkan titik

didihnya.

Bab II Tinjauan Pustaka�5

Evaluasi Kinerja Ethylene Fractionator Unit Cold Section di Ethylene Plant PT Chandra Asri Petrochemical Tbk.

b. Kondenser

Kondenser berfungsi untuk mendinginkan produk atas dari kolom distilasi

sehingga berubah menjadi fasa cair.

c. Reboiler

Reboiler berfungsi untuk memanaskan sebagian produk bawah kolom

distilasi sehingga berubah menjadi gas. Gas yang terbentuk dipompakan kembali

menuju kolom distilasi sebagai pemanas untuk proses distilasi.

d. Pompa

Pompa berfungsi untuk mengalirkan kondensat sebagai reflux ke kolom

distilasi.

e. Tangki Pengumpul

Tangki pengumpul berfungsi menampung hasil pemisahan dari kedua

campuran.

Gambar 2.1 Peralatan-peralatan pada proses distilasi

2.2 Jenis-jenis Distilasi

2.2.1 Jenis distilasi secara umum

Secara umum distilasi dibagi atas 4 jenis, yaitu (Anakunhas, 2012) :

a. Distilasi Sederhana

Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih

yang jauh atau salah satu komponen lebih bersifat volatil dari komponen yang lain



dan bekerja pada tekanan atmosfer. Jika campuran dipanaskan maka komponen

yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Selain perbedaan titik

didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah komponen untuk

menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer. Aplikasi distilasi

sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol, air dan NaCl,

dan lain-lain.

b. Distilasi Fraksionasi

Distilasi fraksionasi adalah proses pemisahan distilasi ke dalam bagian-

bagian dengan titik didih makin lama makin tinggi yang selanjutnya pemisahan

bagian-bagian ini dimaksudkan untuk destilasi ulang. Distilasi ini berfungsi untuk

memisahkan campuran larutan/cairan yang terdiri dari dua komponen atau lebih,

dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Distilasi ini dapat

digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20°C dan

bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah. Aplikasi dari distilasi

jenis ini digunakan untuk memisahkan komponen-komponen dalam minyak

mentah, minyak atsiri, dan lain-lain.

Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya kolom

fraksionasi. Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang

berbeda-beda pada setiap plate atau tahapnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini

bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari tahap-tahap di bawahnya.

Secara skematis peralatan pada proses distilasi fraksionasi disajikan pada Gambar

2.2.

Gambar 2.2 Peralatan pada proses distilasi fraksionasi



c. Distilasi Uap

Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki

titik didih mencapai 200°C atau lebih. Distilasi uap dapat menguapkan senyawa-

senyawa ini dengan suhu mendekati 100°C dalam tekanan atmosfer menggunakan

uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat

mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa

campurannya. Selain itu, distilasi uap dapat digunakan untuk campuran yang tidak

larut dalam air di semua suhu, tapi dapat didistilasi dengan air. Aplikasi dari

distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti minyak

eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau jeruk, dan untuk

ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan.

Campuran dipanaskan melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran

dan ditambah juga dengan pemanasan. Uap dari campuran akan naik ke atas

menuju ke kondensor menghasilkan distilat dan akhirnya masuk ke labu distilat.

d. Distilasi Vakum

Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi

tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik

didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150°C. Metode distilasi

ini tidak dapat digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika

kondensornya menggunakan air dingin karena komponen yang menguap tidak

dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa vakum

atau aspirator. Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi

vakum.

Dari semua jenis-jenis distilasi yang telah dijelaskan di atas, jenis distilasi

yang digunakan pada proses pemisahan ethylene � ethane di PT Chandra Asri

Petrochemical Tbk. adalah distilasi fraksionasi.

2.2.2 Jenis Distilasi Berdasarkan Jumlah Komponen

Berdasarkan komponennya, distilasi dibagi menjadi dua, yaitu (Geankoplis,

2003) :



a. Distilasi Dua Komponen (Binary)

Distilasi dua komponen merupakan proses pemisahan larutan biner, yaitu

larutan yang mengandung dua komponen yang dapat melarut dengan baik. Contoh

dari distilasi dua komponen adalah pada proses pemisahan benzene dan toluene

yang dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Distilasi dua komponen benzene � toluene

� Persamaan Neraca Massa Untuk Distilasi

Perhitungan neraca massa berfungsi untuk mengetahui fraksi mol komponen

di umpan, distilat, dan bottom. Selanjutnya hasil perhitungan tersebut dapat

digunakan untuk menentukan jumlah stage teoritis menggunakan kurva McCabe-

Thiele untuk distilasi dua komponen.

Asumsi yang digunakan pada metode McCabe-Thiele adalah terjadinya

kesetimbangan pada menara distilasi antara umpan masuk dengan top traynya dan

antara umpan masuk dengan bottom traynya. Dapat dilihat pada Gambar 2.4, fasa

cair dan uap memasuki tray, kemudian terjadi kesetimbangan, dan selanjutnya

meninggalkan tray.

Gambar 2.4 Laju fasa uap dan cair memasuki dan meninggalkan tray



Neraca massa totalnya adalah sebagai berikut :

Vn+1 + Ln-1 = Vn + Ln (1)

Neraca massa komponennya adalah sebagai berikut :

Vn+1 yn+1 + Ln-1 xn-1 = Vn yn + Ln xn (2)

Keterangan :

Vn+1 = laju alir uap dari tray n+1

Ln-1 = laju alir cairan dari tray n-1

Vn = laju alir uap dari tray ke-n

Ln = laju alir cairan dari tray ke-n

yn+1 = fraksi mol uap suatu komponen di Vn+1

xn-1 = fraksi mol cair suatu komponen di Ln-1

yn = fraksi mol uap dari tray ke-n

xn = fraksi mol cair dari tray ke-n

Neraca massa overall di keseluruhan bagian kolom distilasi dihitung dengan

menggunakan persamaan (3) :

F = D + W (3)

Sedangkan, persamaan neraca massa komponennya dapat dilihat pada

persamaan (4) :

xF . F = xD . D + xW . W (4)

Keterangan :

xF = fraksi mol umpan (mol)

xD = fraksi mol distilat (mol)

xW = fraksi mol bottom (mol)

F = laju alir mol umpan (kmol/jam)

D = laju alir mol distilat (kmol/jam)

W = laju alir mol bottom (kmol/jam)



� Menghitung Jumlah Stage Teoritis (N) Menggunakan Kurva McCabe-

Thiele

Salah satu metode yang sering digunakan dalam menghitung jumlah stage

ideal untuk distilasi dua komponen (binary distillation) adalah dengan

menggunakan metode McCabe-Thiele, disamping itu terdapat metode lain, yaitu

metode Ponchon Savarit. Bila dibandingkan dengan metode ponchon savarit,

maka metode McCabe-Thiele lebih mudah digunakan karena dengan metode

McCabe-Thiele tidak memerlukan perhitungan Heat Balance (necara panas)

untuk menentukan jumlah stage yang dibutuhkan. Metode McCabe-Thiele ini

mengasumsikan bahwa laju alir molar baik liquid maupun vapour atau L/V

konstan, atau dikenal juga dengan istilah Constant Molar Overflow (CMO),

namun pada keadaan sebenarnya keadaan CMO tidaklah konstan. Dalam

perhitungan theoritical stage ada beberapa tahap yang harus dilakukan, yaitu

(Ariana, 2010) :

1. Pembuatan kurva kesetimbangan uap � cair (biasanya untuk senyawa atau

komponen yang lebih ringan)

2. Membuat garis operasi baik seksi rectifying (enriching) maupun stripping

3. Membuat garis umpan/ feed (q-line), q-line ini akan menunjukkan kualitas

dari umpan itu sendiri, berada dalam keadaan uap jenuh, liquid jenuh, dan

lain-lain

4. Membuat atau menarik garis stage yang memotong kurva kesetimbangan

yang memotong kurva kesetimbangan xy, garis operasi rectifying dan

stripping yang diawali dari XD dan berakhir pada XB. Pada Gambar 2.5 merupakan contoh penentuan jumlah stage teoritis pada

distilasi dua komponen (benzene-toluene) dengan menggunakan grafik McCabe-

Thiele.



Gambar 2.7 Hubungan antara reflux ratio (R) dengan jumlah stage (N)

Dapat dilihat pada seiring dengan naiknya nilai rasio refluk, maka jumlah

stage yang dibutuhkan akan semakin kecil, begitu juga sebaliknya apabila nilai

rasio refluk semakin kecil maka jumlah stage yang dibutuhkan akan semakin

banyak hingga pada akhirnya jumlah stage akan menjadi tidak terhingga. Jumlah

stage yang tidak terhingga terjadi pada nilai rasio refluks minimum. Pada saat

jumlah stage tidak terhingga konsentrasi komponen pada liquid dan uap tidak

mengalami perubahan. Zona tidak terjadi perubahan ini disebut juga dengan zona

invariant, istilah lainnya adalah pinch point (titik pencekik), seperti yang dapat

dilihat pada Gambar 2.8 berikut ini.

Gambar 2.8 Reflux ratio minimum dan jumlah stage yang tidak terhingga dengan

menggunakan metode McCabe-Thiele



Untuk menentukan reflux ratio minimum pada distilasi dua komponen

digunakan persamaan (7) berikut ini :

��

��

��

�� (7)

Keterangan :

�� = reflux ratio minimum

= fraksi mol distilat (mol)

�� = fraksi mol uap pada pinch point

� = fraksi mol cair pada pinch point

Umumnya reflux ratio minimum dapat terjadi oleh kondisi :

1. Perpotongan antara garis umpan (q-line) dengan kurva kesetimbangan

uap-cair dan dapat juga terjadi pada ketika garis operasi rectifying

menyinggung garis kesetimbangan uap-cair. Pada umumnya kondisi ini

terjadi pada jenis kurva kesetimbangan normal, q line mempunyai peranan

penting daripada kurva kesetimbangan.

2. Garis operasi rectifying menyinggung kurva kesetimbangan uap-cair, titik

singgung ditunjukkan oleh pinch point. Umumnya terjadi pada jenis kurva

kesetimbangan yang tidak normal, kurva kesetimbangan mempunyai

peranan penting dari pada q line.

b. Distilasi Multikomponen

Pada umumnya, di industri proses pemisahan menggunakan distilasi

melibatkan lebih dari dua komponen. Secara umum, desain untuk menara distilasi

multikomponen sama dengan distilasi dua komponen (binary). Begitu pula

dengan neraca massa, pada distilasi multikomponen terdapat neraca massa untuk

masing-masing komponen di dalam campuran. (Geankoplis, 2003)

Pada distilasi dua komponen hanya digunakan satu menara untuk

memisahkan dua komponen A dan B menjadi komponen yang lebih murni.

Komponen A mempunyai sifat lebih volatile daripada komponen B, sehingga

pada hasil proses distilasi komponen A sebagai produk atas dan komponen B



sebagai produk bawah. Berbeda dengan distilasi dua komponen, pada campuran

multikomponen yang terdiri dari n komponen, akan dibutuhkan n � 1 fractionator

untuk memisahkan komponen-komponen tersebut. Sebagai contoh, untuk

memisahkan komponen A, B, dan C. A dan B merupakan komponen yang paling

mudah menguap dengan volatilitas berdekatan dan C merupakan komponen yang

paling sulit menguap. Untuk memisahkan ketiga komponen tersebut dibutuhkan

dua buah kolom seperti pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Pemisahan tiga komponen A, B, dan C

Umpan yang terdiri dari komponen A, B, dan C didistilasi di kolom 1.

Produk atas yang dihasilkan, yaitu komponen A dan B, sedangkan produk

bawahnya merupakan komponen C. Di bottom masih dapat terkandung komponen

A dan B dalam jumlah yang sedikit (sering disebut trace component).

Pada kolom 2 terjadi pemisahan komponen A dan B. Distilat yang

dihasilkan, yaitu komponen A dengan sejumlah kecil komponen B, sedangkan

pada bottom dihasilkan komponen B yang juga mengandung sedikit komponen A

dan C.

Pada campuran multikomponen, dengan mengetahui komposisi dari satu

komponen tidak dapat langsung mengetahui komposisi dari komponen lainnya.

Selain itu, jika umpan mengandung lebih dari dua komponen tidak dapat

ditentukan komposisi produk atas dan produk bawahnya secara langsung. Akan

B

A

C

A, B

Umpan

A, B, C

1

2



tetapi, hal tersebut dapat diketahui dengan menentukan dua komponen kunci (key

components). (Sinnott, 2005)

� Key Components Pada Distilasi Multikomponen

Proses pemisahan dari campuran multikomponen pada menara distilasi

hanya akan terjadi pada dua komponen saja. Misalnya, untuk campuran A, B, C,

D, dan seterusnya, proses pemisahan dalam satu menara distilasi hanya dapat

terjadi antara komponen A dan B, atau B dan C, dan seterusnya. Misalnya, pada

distilasi multikomponen ini terjadi pemisahan antara komponen A dan B.

Komponen A merupakan light key component dan komponen B merupakan heavy

key component. Light key component merupakan komponen yang lebih mudah

menguap (LK) yang akan dihasilkan pada distilat. Heavy key component

merupakan komponen yang lebih sulit untuk menguap (HK) dan akan dihasilkan

pada bottom. Komponen-komponen yang lebih mudah menguap dari light key

component disebut dengan light components yang akan terdapat dalam jumlah

yang sedikit pada bottom. Untuk komponen-komponen yang lebih sulit menguap

daripada heavy key components akan terdapat pada distilat dalam jumlah yang

sedikit. (Geankoplis, 2003)

2.3 Kesetimbangan Uap-Cair

Komposisi uap yang berada dalam kesetimbangan dengan suatu cairan yang

terdiri dari komponen-komponen dengan komposisi tertentu ditentukan secara

eksperimen. Data komposisi uap ditampilkan pada diagram komposisi terhadap

suhu seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.10. (Henley, 1981)

Gambar 2.10 Kurva antara komposisi dan suhu



Tampilan data kesetimbangan uap-cair yang normal diperlihatkan oleh

Gambar 2.10a, kurva ABC menunjukkan suatu cairan dengan berbagai komposisi

yang mendidih pada berbagai suhu dan kurva ADC menunjukkan komposisi

uapnya pada berbagai suhu yang bersangkutan.

Contoh, suatu cairan dengan komposisi x1 akan mendidih pada suhu T1, dan

komposisi uap yang berada dalam kesetimbangan dengan cairan tersebut adalah

y1 (ditunjukkan oleh titik D).

Berdasarkan kurva-kurva dalam Gambar 2.10a, b, dan c dapat disimpulkan

bahwa untuk sembarang cairan dengan komposisi x1 akan menghasilkan uap

dengan komposisi tertinggi dimiliki oleh komponen (zat) yang lebih mudah

menguap (volatile). Simbol-simbol x dan y menunjukkan fraksi mol komponen

yang lebih volatile di dalam cairan dan di dalam uap.

Pada Gambar 2.10b dan c terdapat suatu komposisi kritis (critical

composition) xg. Pada titik ini uap memiliki komposisi yang sama dengan cairan,

dengan demikian tidak ada perubahan yang terjadi pada proses pendidihan.

Campuran kritis itu disebut azeotrope.

Diagram-diagram yang disajikan pada Gambar 2.10 tersebut berlaku untuk

kondisi tekanan konstan. Perlu diingat bahwa komposisi uap yang berada dalam

kesetimbangan dengan cairan berubah dengan berubahnya tekanan.

Untuk kegunaan proses distilasi, data kesetimbangan uap-cair lebih

bermanfaat jika disajikan dalam bentuk grafik x versus y pada tekanan konstan,

hal ini disebabkan kebanyakan operasi distilasi dalam industri dilakukan pada

tekanan konstan. Grafik yang dimaksud ditunjukkan oleh Gambar 2.11. Perlu

dicatat bahwa suhu bervariasi di sepanjang kurva.



Gambar 2.11 Kurva perbandingan antara fraksi mol cair dan fraksi mol umpan pada

tekanan tetap

2.4 Data Kesetimbangan Pada Distilasi Multikomponen

Pada distilasi multikomponen, hukum Raoult dapat digunakan untuk

menentukan komposisi fasa uap dalam keadaan setimbang dengan fasa liquidnya.

Misalkan, untuk komponen A, B, C, dan D rumus untuk mencari komposisi fasa

uapnya adalah sebagai berikut (Geankoplis, 2003) :

��

��

�

��

��

�� (9)

Untuk senyawa hidrokarbon, data kesetimbangannya dirumuskan sebagai

berikut :

�� (10)

�� merupakan konstanta kesetimbangan fasa uap � cair atau koefisien

distribusi untuk komponen A. Nilai � untuk senyawa hidrokarbon ringan

(metana sampai dekana) sudah ditentukan secara semi-empiris dan masing-masing

nilai � merupakan fungsi dari suhu dan tekanan.

Pada penentuan nilai relative volatility (�i) untuk masing-masing komponen

pada campuran multikomponen digunakan cara yang sama seperti pada distilasi

dua komponen, maka :

��

��

��

��

��

(11)



Relative volatility (�i) ini adalah ukuran kemudahan terpisahkan lewat

eksploitasi perbedaan volatillitas. Menurut konsensus, relative volatility ditulis

sebagai perbandingan nilai K dari komponen lebih mudah menguap (MVC =

more-volatile component) terhadap nilai K komponen yang lebih sulit menguap.

Oleh karena itu, jika harga � mendekati satu atau bahkan satu, maka kedua

komponen sangat sulit bahkan tidak mungkin dipisahkan melalui operasi distilasi.

2.5 Bubble Point dan Dew Point

Pada suatu tekanan tertentu, nilai bubble point dari campuran senyawa

multikomponen harus memenuhi persamaan �� . Untuk campuran A, B,

C, dan D dengan C sebagai light key component, maka :

�� (12)

Perhitungan dilakukan dengan cara trial and error. Pertama, dilakukan

pengasumsian suhu sehingga diperoleh nilai ��. Selanjutnya, dapat dihitung nilai

�� , jika nilainya lebih atau kurang dari 1.0 maka dilakukan asumsi suhu yang

berbeda. Nilai suhu yang dapat memenuhi persamaan �� merupakan

bubble point.

Untuk perhitungan nilai dew point juga digunakan cara trial and error suhu

hingga memenuhi persamaan sebagai berikut :

�� (13)

2.6 Jumlah Stage Minimum (Nm)

Jumlah stage minimum (Nm) untuk distilasi multikomponen dapat

ditentukan dengan menggunakan persamaan Fenske. Akan tetapi, hanya dua

komponen saja yang digunakan, yaitu heavy key (HK) dan light key (LK). Rumus

perhitungannya adalah sebagai berikut :

� !"#$%&'()* '+)*, -&'+./ '(., /-0

12345(6789 (14)

:;<=> ?:;@:;A (15)



Keterangan :

�� = fraksi mol light key di distilat

�� = fraksi mol heavy key di bottom

��= relative volatility rata-rata dari light key

�� = relative volatitity light key pada suhu top (dew point)

�� = relative volatitity light key pada suhu bottom (bubble point)

2.7 Metode Perhitungan Shortcut Untuk Distilasi Multikomponen

Perhitungan menggunakan metode shortcut dapat digunakan untuk

membantu designer dalam menyelesaikan beberapa masalah secara cepat, seperti

menentukan kondisi optimum dan dapat juga digunakan untuk memperoleh

informasi tentang estimasi biaya. Berikut ini akan dijelaskan beberapa

perhitungan dengan menggunakan metode shortcut.

2.7.1 Metode Shortcut untuk Reflux Ratio Minimum (Rm)

Pada distilasi multikomponen, terdapat dua pinch points, yaitu satu berada

di atas tray umpan dan satu lagi berada di bawahnya. Penentuan nilai Rm dengan

menggunakan metode plate-by-plate dengan cara trial and error membutuhkan

waktu yang cukup lama jika dihitung manual.

Pada metode shortcut digunakan persamaan Underwood untuk menghitung

Rm menggunakan nilai rata-rata � dan mengasumsikan laju alir konstan di kedua

bagian menara distilasi. Untuk menentukan nilai reflux ratio minimum digunakan

dua persamaan berikut :

� ��

�� (16)

Keterangan :

�� = relative volatility untuk komponen i pada umpan

�� = fraksi komponen i pada umpan



2.8.1 Jenis-jenis Tray Tower

Untuk mendapatkan produk yang baik diperlukan alat kontak antara uap

dengan cairan. Beberapa jenis alat kontak antara uap dengan cairan adalah bubble

cap tray, sieve tray, dan valve tray.

a. Bubble Cap Tray

Bubble cap tray memiliki riser atau chimney yang dipasang pada setiap

lubang dan ditutupi oleh sebuah cap. Diantara cap dan riser terdapat spasi atau

ruang tempat dilewatkannya uap. Uap naik melewati chimney dan langsung

dijatuhkan oleh cap ke bagian plate sehingga terjadi kontak dengan fasa cairnya.

Pada Ethylene Fractionator terdapat tray-tray secara horizontal dengan

ratusan bubble cap di dalamnya. Bubble cap dapat menghalangi gas melewati

bagian atas kolom sehingga gas akan mengalami kontak dengan cairan. Bubble

cap dapat naik dan turun dengan adanya kenaikkan tekanan dari gas. Secara

skematis, bubble cap ditunjukkan pada Gambar 2.14, sedangkan proses yang

terjadi pada bubble cap tray disajikan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.14 Bubble cap



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. Kecepatan uap minimum

ini yang harus sangat diperhatikan dalam mendesain sieve tray 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.

Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke

bawah melalui lubang-lubang. Setiap plate dirancang mempunyai kecepatan uap

�� dumps� �� shower�, yaitu

suatu peristiwa mengalirnya cairan dengan bebas ke bawah melalui lubang-lubang

pada plate.

c. Valve Tray

Pada valve tray (Gambar 2.17), terdapat cap yang dapat naik dan turun.

Aliran uap mengangkat cap, cap yang terangkat akan menyebabkan uap mengalir

secara horizontal menuju fasa cair. Hal tersebut menghasilkan proses

pencampuran yang lebih baik dibandingkan dengan sieve tray.

Gambar 2.17 Valve tray



Jenis tray yang digunakan pada ethylene fractionator adalah jenis bubble

cap tray.

2.8.2 Efisiensi Tray

Pada umumnya, diasumsikan bahwa fasa uap meninggalkan tray dalam

keadaan setimbang dengan fasa cairnya. Akan tetapi, jika waktu kontak dan

derajat pencampuran pada tray nya tidak berjalan dengan baik, maka keluarannya

tidak dalam keadaan stabil. Hal tersebut mengakibatkan efisiensi tray nya tidak

mencapai 100% sehingga harus digunakan tray yang lebih banyak dari jumlah

tray teoritis yang diperoleh dari perhitungan.

Untuk lebih memudahkan dalam menentukan efisiensi tray, keseluruhan

sistem pada menara distilasi dapat dilihat secara overall. Efisiensi tray bergantung

pada rasio antara jumlah tray ideal (teoritis) dengan jumlah tray aktual yang

digunakan. Penentuan efisiensi tray dapat dilihat pada persamaan berikut :

��

�� (18)

Keterangan :

��= efisiensi tray overall (%)

2.8.3 ChemCad

ChemCad adalah sebuah software yang diproduksi oleh Chemstation, yang

merupakan gabungan dari beberapa process engineering software dalam proses

kimia. ChemCad berfungsi untuk membuat simulasi dari suatu proses kimia yang

dapat membantu para engineer dalam menangani permasalahan-permasalahan

yang terjadi pada suatu proses. Selain itu, ChemCad juga dapat digunakan untuk

meningkatkan produktivitas dari suatu industri. ChemCad menyediakan fasilitas

add-ons dan beberapa features bagi para penggunanya yang dapat disesuaikan

dengan kebutuhan untuk proses di suatu industri tertentu. (http://www.crack-

cad.com/download/ChemStations-ChemCAD-v6.3.1.4168.html)

Pada Tugas Akhir ini digunakan ChemCad.v6.3.1.4168. Rangkaian produk

dari ChemCad adalah sebagai berikut:

http://www.crack-cad.com/download/ChemStations-ChemCAD-v6.3.1.4168.html

http://www.crack-cad.com/download/ChemStations-ChemCAD-v6.3.1.4168.html



a. CC-STEADY STATE. Software simulasi proses teknik kimia yang berisi

data-data komponen kimia, metode termodinamika, dan unit operasi

yang dapat digunakan untuk simulasi proses kimia steady-state yang

dilakukan secara terus menerus dari skala laboratorium menjadi skala

industri. Software ini baik digunakan untuk merancang proses atau

perhitungan proses yang sudah ada.

b. CC-DYNAMICS adalah simulasi proses yang memeriksa keakuratan

simulasi steady-state dengan melakukan analisa dinamik dari flowsheet.

ChemCad dynamics digunakan untuk operability check-out, PID loop

tuning, operator training, dan kontrol proses secara online.

c. CC-THERM merupakan simulator yang digunakan untuk mempercepat

kinerja dan mengakuratkan heat exchanger. ChemCad Therm

digunakan untuk heat exchanger jenis shell-and-tube, plate-and-frame,

air-cooled, dan double-pipe exchangers.

d. CC-FLASH menyediakan physical properties dan perhitungan fasa

kesetimbangan suatu komponen atau senyawa.

e. CC-BATCH merupakan simulator untuk distilasi batch yang sangat

fleksibel dan dilengkapi dengan berbagai macam modus operasi. Selain

itu, ChemCad Batch memiliki kemampuan untuk membuat beberapa

model tahapan dan kondisi operasi. ChemCad batch mengoptimasi

proses batch dan meningkatkan produktivitas.

bab ii tinjauan pustaka - perpustakaan digital...

Documents