distilasi batch 85%

Download Distilasi Batch 85%

Post on 15-Apr-2016

241 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

distilasi batch

TRANSCRIPT

BAB IDISTILASI BATCH

I. TUJUAN 1. Tujuan Instruksional UmumDapat melakukan percobaan distilasi batch dengan system refluk.2. Tujuan Instrusional KhususDapat mengkaji pengaruh perbandingan refluk (R) terhadap komposisi etanol dalam distilat selama waktu operasi lima menit.

II. DASAR TEORIDistilasi merupakan metode operasi pemisahan suatu campuran homogen (cairan-cairan saling melarutkan), berdasarkan perbedaan titik didih atau perbedaan tekanan uap murni (masing-masing komponen yang terdapat dalam campuran) dengan menggunakan sejumlah panas. Distilasi termasuk proses pemisahan menurut dasar operasi difusi. Secara difusi, proses pemisahan terjadi karena adanya perpindahan massa secara lawan arah, dari fasa uap ke fasa cair atau sebaliknya, sebagai akibat adanya beda potensial diantara dua fasa yang saling kontak, sehingga pada suatu saat pada suhu dari tekanan tertentu, sistem berada dalam keseimbangan. (McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, halaman 598)

Gambar II.1 Simple DistilasiPada proses pemisahan secara distilasi, fasa uap akan segera terbentuk setelah campuran dipanaskan. Uap dan sisa cairannya dibiarkan saling kontak sedemikian hingga pada suatu saat semua komponen terjadi dalam campuran akan terdistilasi dalam kedua fasa membentuk keseimbangan. Setelah keseimbangan dicapai, uap segera dipisahkan dari cairannya, kemudian dikondensasikan membentuk distilat.Dalamkeadaan seimbang, komposisi distilat tidak sama dengan komposisi residunya:1. Komponen dengan tekanan uap murni tinggi lebih banyak terdapat dalam distilat

2. Komponen dengan tekanan uap murni rendah sebagian besar terdapat dalam residuMisalkan n mol cairan yang tersisa di batch still pada waktu tertentu dimana komposisi cairan y dan x menjadi uap maka total mol komponen A yang terdapat pada batch still adalah:nA = xnjika jumlah kecil cairan dn menguap, perubahan dalam mol komponen A adalah Y dn, atau dnA, dengan persamaan :

(McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, halaman 598)

Distilasi Batch dengan Sistem Refluk

Untuk meningkatkan efisiensi pemisahan, distilasi dapat dioperasikan dengan sistem refluk. Sistem refluk dimaksudkan untuk memberi kesempatan sebagian cairan hasil kondensasi uap yang keluar dari puncak kolom agar dapat mengadakan kontak ulang kembali dengan fasa uapnya di sepanjang kolom. Dengan demikian:a) Secara total, waktu kontak antarfasa semakin lama

b) Perpindahan massa dan perpindahan panas terjadi kembali

c) Distribusi suhu, tekanan, dan konsentrasi disetiap fasa semakin uniform

d) Terwujudnya keseimbangan semakin didekati

Peningkatan efisiensi pemisahan dapat ditinjau dari 2 sudut pandang:

1. Terhadap kolom yang akan dibangun

Bahwa untuk mencapai kemurnian yang sama, semakin besar perbandingan refluk yang digunakan, maka semakin sedikit jumlah plate ideal yang dibutuhkan.2. Terhadap kolom yang sudah ada

Bahwa pada jumlah plate yang sama, semakin besar perbandingan refluk yang digunakan, maka kemurnian produk yang dihasilkan semakin tinggi.(McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, halaman 599)

Distilasi Batch dan Distilasi Kontinyu

Dalam operasi distilasi batch, sejumlah massa larutan dimasukkan ke dalam labu didih, kemudian dipanaskan. Selama proses berjalan, larutan akan menguap dan uap yang terbentuk, secara kontinyu meninggalkan labu didih untuk kemudian diembunkan. Salah satu ciri dari pemisahan dengan batch adalah bahwa laju alir maupun komposisi dari umpan, produk distilat berubah menurut waktu selama operasi pemisahan berlangsung.Pada distilasi batch, umpan berupa uap yang secara kontinyu masuk melalui dasar kolom, karena kolom distilasi batch dapat dipandang sebagai kolom yang tersusun dari enriching section. Distilasi batch juga memiliki kapasitas yang rendah. Hal-hal inilah yang menjadi perbedaan antara distilasi batch dengan distilasi kontinyu.

Rektifikasi dengan Refluks KonstanDistilasi partaian menggunakan kolom rektifikasi yang ditempatkan di atas labu didihnya (reboiler) akan memberikan pemisahan yang lebih baik dari pada distilasi diferensial biasa, karena kolom rektifikasi menyediakan terjadinya serangkaian tahap kesetimbangan. Dengan jumlah tahap kesetimbangan yang lebih banyak, komposisi komponen yang mudah menguap di fasa uap akan semakin besar atau dengan kata lain, pemisahan yang diperoleh akan lebih baik. Kolom rektifikasi dapat berupa kolom dengan baki (plate) atau dengan isian (packing). Di puncak kolom, sebagian cairan hasil kondensasi dikembalikan ke dalam kolom sebagai refluks agar pada kolom terjadi kontak antar fasa uap-cair. Jika nisbah refluks dibuat tetap, maka komposisi cairan dalam reboiler dan distilat akan berubah terhadap waktu. Untuk saat tertentu, hubungan operasi dan kesetimbangan dalam kolom distilasi dapat digambarkan pada diagram McCabe- Thiele. Perhatikan Gambar II.2 berikut ini. (McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, halaman 600)

Gambar II.2 Diagram McCabe-Thiele

Gambar II.3 Diagram T-x-y untuk sistem tak idealPada saat awal operasi (t = t0), komposisi Pada saat awal operasi (t = t0), komposisi cairan di dalam reboiler dinyatakan dengan x0. Jika cairan yang mengalir melalui kolom tidak terlalu besar dibandingkan dengan jumlah cairan di reboiler dan kolom memberikan dua tahap pemisahan teroritik, maka komposisi distilat awal adalah xD. Komposisi ini dapat diperoleh dengan membentuk garis operasi dengan kemiringan L/V dan mengambil dua buah tahap kesetimbangan antara garis operasi dan garis kesetimbangan seperti yang ditunjukan pada Gambar II.3. Pada waktu tertentu setelah operasi (t = t1), komposisi cairan di dalam reboiler adalah xW dan komposisi distilat adalah xD. Karena refluks dipertahankan tetap, maka L/V dan tahap teoritik tetap. Secara umum, persamaan garis operasi adalah sbb :

Persamaan diatas jarang digunakan dalam praktek karena melibatkan besaran L dan V yaitu laju alir cairan dan uap yang mengalir di dalam kolom. Dengan mendefinisikan nisbah refluks, R, sebagian R = L/D, maka persamaan diatas dapat diubah menjadi :

Waktu yang diperlukan untuk distalasi curah menggunakan kolom rektifikasi dengan refluks konstan dapat dihitung melalui neraca massa total berdasarkan laju penguapan konstan, V, seperti ditunjukkan berikut ini :

III. ALAT DAN BAHAN 1. Alat a. Pipet ukur (25 ml)b. Labu takar (25 ml)c. Ball filler d. Picnometer (5 ml)e. Pipet tetesf. Beaker glass (100 ml)g. Beaker glass (500 ml)h. Seperangkat alat distilasi 2. Bahana. Etanol b. Aquades 3. Gambar alat dan bahan

Gambar III.3 Ball Filler

Gambar III.2 Labu Takar (25 ml)

Gambar III.1 Pipet Ukur (25 ml)

Gambar III.5 Pipet Tetes

Gambar III.6 Beaker Glass (100 ml)

Gambar III.4 Picnometer (5 ml)

Gambar III.7 Beaker Glass (500 ml)

Gambar III.8 . Rangkaian Alat Utama Distilasi Batch

4. Skema Kerja Etanol 10 % hingga 95 %

Larutan umpan 30 % berat etanol dalam air

Densitas etanol 100 % = 0,858 dan densitas air = 1,08 Etanol 100 %

Aquades

densitas etanol 10 % = 1,07densitas etanol 20 % = 1,064 densitas etanol 30 % = 1,056 densitas etanol 40 % = 1,046 densitas etanol 50 % = 1,032 densitas etanol 60 % = 1,012 densitas etanol 70 % = 0,982densitas etanol 85 % = 0,932densitas etanol 95 % = 0,882

Massa etanol = 150 gramVolume etanol = 174,8 mlMassa aquades = 350 gramTotal volume = 500 ml

Volume total larutan umpan

Densitas etanol

Densitas etanol dan aquades

Gambar III.9 Skema Kerja Perhitungan Densitas Larutan Standar ( Etanol dan Air)

IV. HASIL DAN PEMBAHASANA. HASIL PENGAMATANTabel IV.1 Hasil pengamatan pengukuran densitas Etanol dan airPerlakuanPengamatan

1. Membuat larutan standar

a. Mengukur densitas etanol 100 %Massa picnometer (89) = 14,95 gram

b. Mengukur densitas aquadesMassa picnometer (11) = 14,47 gram

c. Mengukur densitas etanol 10 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

d. Mengukur densitas etanol 20 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

e. Mengukur densitas etanol 30 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

f. Mengukur densitas etanol 40 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

g. Mengukur densitas etanol 50 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

h. Mengukur densitas etanol 60 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

i. Mengukur densitas etanol 70 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

j. Mengukur densitas etanol 85 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

k. Mengukur densitas etanol 95 %Massa picnometer (11) = 14,47 gram

2. Membuat larutan umpan 30 % berat etanol dalam air Massa etanol = 150 gramVolume etanol = 174,8 mlMassa aquades = 350 gramTotal volume = 500 ml

3. Mengukur suhu konstan distilasi batchSteady state pada suhu 84oC

Gambar I.1 Gambar Kurva Kalibrasi Etanol-AirLarutan Umpan 30% menggunakan perbandingan massa:

Volume ethanol =

B. PEMBAHASAN

Distilasi merupakan metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) komponen penyusunnya, atau juga dapat didefinisikan sebagai teknik pemisahan bahan kimia berdasarkan titik didih (Adam, 2013). Pada percobaan distilasi batch ini hal pertama yang dilakukan adalah membuat kurva kaliberasi antara densitas dengan komposisi (% berat) larutan etanol-air (vs ) pada berbagai komposisi, pembuatan kurva kalibrasi dilakukan dua kali, karena pada pembuatan kurva dengan komposisi 10-100% kurva yang dihasilkan kurang bagus sehingga dilakukan pengambilan data densitas untuk memperbaiki kurva kalibrasi pada komposisi etanol 80 dan 90%. Data desitas yang di ukur pada komposisi etanol 85 dan 95% menghasilkan kurva yang lebih baik. Distilasi batch yang diguna