IV DISTILASI

Distilasi merupakan operasi pemisahan suatu campuran cair-cair berdasarkanperbedaan perbedaan titik didih larutan sehingga salah satu produknya memiliki kadarkomponen lebih tinggi dari yang lain.

enrichingsection

vapor cooling water

condenser

reflux distillate

steam

vapor

liquid

condensate

bottom liquid product

reboiler

D : mol/jam, xD

W : mol/jam, xW

Feed F : mol/jam, xF

strippingsection

Hubungan Kesetimbangan Uap-CairAturan Fase dan Hukum RaoultSeperti sistem gas-cair, sistem kesetimbangan uap-cair dibatasi oleh aturan fase, sebagaicontoh : Ammonia-air, sistem uap-cair yang merupakan sistem biner. Untuk 2 komponendan 2 fase maka memiliki 2 derajat bebas (F).Untuk campuran biner yaitu A (Ammonia)-B (air) ada 4 variabel yang terlibat dalampemisahan yaitu :Suhu, tekanan, yA : komposisi NH3 dalam fase uap, xA : komposisi NH3 dalam fase cair.Komposisi air (B) adalah tertentu jika yA atau xA ditetapkan, maka : yA + yB = 1 danxA + xB = 1Hukum Raoult untuk kesetimbangan fase uap-cair :

pA =PA xA

pA : Tekanan parsial komponen A di dalam uap (Pa ; atm)PA : Tekanan uap murni komponen A (Pa ; atm)x A : Fraksi mole A dalam cairan

Diagram Titik Didih dan Alur xySeringkali ada hubungan kesetimbangan uap-cair dalam campuran biner A dan B yangdiberikan sebagai diagram titik didih seperti gambar di bawah ini.

Boiling point diagram forbenzen (A) – toluene (B) at101,325 kPa (1 atm) totalpressure (Gambar. 1)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,070

80

90

100

110

120

Temp

eratur

O C

T1

xA1 yA1

vapor region

liquid region

saturated liquid line

vapor-liquid mixture region

saturated vapor line

Mole fraction benzen in liquid, xA, or vapor, yA

Gambar di atas campuran biner antara benzen (A)-toluen (B) pada tekanan total101,325 kPa. Jika campuran cairan dalam keadaan dingin dengan xA1 = 0,318 Campuran dipanaskan pada titik didih awal 98OC (371,2 K) dan komposisi uap

pertama dalam kesetimbangan adalah yA1 = 0,532 Pemanasan dilanjutkan, komposisi xA akan bergeser kekiri sehingga yA banyak

mengandung komponen ASistem benzen-toluen mengikuti hukum Raoult sehingga diagram titik didih dapatdihitung dari data tekanan uap murni (Tabel 11.1.1) dan mengikuti persamaan :

pA + pB = PPAxA + PB(1 xB) = P

yA = pA/P = PAxA/PpA dan pB : Tekanan parsial komponen A dalam uapPA dan PB : Tekanan uap murni komponen A dan B

Kontak kesetimbangan Satu Tahap Untuk Sitem Uap-Cairan

Jika sistem uap-cairan di atas diperhatikan dimana :V2 : aliran uap dan LO : aliran cairan dan kedua aliran dikontakkan dalam satu tahapkestimbangan, titik didih atau diagran kesetimbangan xy harus digunakan. Padadiagram di atas ada 2 komponen yaitu A dan B, Jika pengaruh panas sensibel sangatkecil dan panas laten kedua senyawa sama, kemudian 1 mole A terkondensasi, dan 1mole B harus menguap. Total mole uap V2 yang masuk akan sama dengan V1 yang keluar,begitu pula LO = L1. Keadaan ini disebut konstanta overflow molal, sebagai contohsistem benzen-toluen.Komponen A lebih dulu menguap dari pada komponen B, maka :

L0 L1

V1 V2

Neraca Bahan Komponen A :LO xAO + V2 yA2 = L1 xA1 + V1 yA1

Hubungan kesetimbangan antara ya1 dan xa1 seperti yang ditunjukkan pada gambar. 1

Volatilitas Relatif dari Sistem Uap-CairSecara umum merupakan faktor pemisahan yaitu penunjuk mudah atau tidaknyaoperasi distilasi dilakukan. Campuran biner terdiri dari komponen A dan komponen Bdan komponen A lebih mudah menguap dari pada komponen B, maka :

Jika sistem mengikuti hukum Raoult, seperti sitem benzen-toluen maka :yA = PA xA/P dan yB = PB xB/P

Untuk sistem ideal : AB = PA/PB sehingga yA =xA/1 + ( 1) xA

)1/()1(

/

/

/

AA

AA

BB

AAAB xy

xy

xy

xy