distilasi kontinyu

Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 201312030052

Distilasi Kontinyu

Industrial continuous distillation columns.

A vacuum distillation column in a petroleum refinery.

http://en.citizendium.org/wiki/File:Industrial_Distillation_Columns.jpg

http://en.citizendium.org/wiki/File:Vacuum_Column.jpg


Distilasi Kontinyu adalah proses pemisahan yang berlangsung di mana campuran cairan

dari dua atau lebih komponen secara kontinyu diumpankan ke dalam proses dan secara fisik

dipisahkan menjadi dua atau lebih produk dengan berdasarkan titik didihnya.

Skala besar, distilasi kontinyu sangat umum digunakan dalam proses industri kimia

dimana cairan dalam jumlah besar akan di distilasi, seperti di penyulingan minyak bumi,

pengolahan gas alam, produksi petrokimia, produksi pelarut hidrokarbon, tarprocessing batubara,

pencairan gas seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan helium ), dan pengolahan suhu rendah

lainnya.

Distilasi pada industri biasanya dilakukan dalam jumlah besar, kolom silinder sering

disebut sebagai kolom distilasi, menara destilasi atau fractionators dengan diameter mulai dari

sekitar 65 sentimeter hingga 11 meter dan ketinggian mulai dari sekitar 6 meter sampai 60 meter

atau lebih.

Untuk penyediaan pencampuran uap mengalir ke atas dan cair mengalir ke bawah di

kolom distilasi, kolom biasanya mengandung serangkaian trays destilasi horizontal atau piring.

Tray destilasi atau piring biasanya dipisahkan oleh sekitar 45 sampai 75 centimeter dari jarak

vertikal. Namun, beberapa kolom yang dirancang untuk menggunakan packed dari pada Tray.

Distilasi adalah salah satu operasi unit dasar dari teknik kimia. Jika feed/ umpan

mengandung lebih dari dua komponen , yang biasa disebut sebagai distilasi multi-komponen dan,

jika hanya berisi dua komponen, ini disebut distilasi sebagai biner.

Jika umpan kolom destilasi mengandung jumlah yang sangat besar dari komponen

( seperti halnya dalam penyulingan minyak bumi minyak mentah ) , pemisahan menjadi

komponen murni tidak praktis dan karena kolom tersebut dirancang untuk menghasilkan fraksi

yang merupakan grup dari komponen dalam kisaran yang diinginkan titik didih . Fraksi-fraksi

inilah yang mungkin asal istilah distilasi fraksional dan fraksinasi .

ProsesKetika campuran cairan dipanaskan sehingga mendidih, uap yang dihasilkan akan

memiliki konsentrasi yang lebih tinggi dan lebih mudah menguap. Sebaliknya , ketika campuran

uap didinginkan , komponen kurang mudah menguap cenderung terkondensasi dalam proporsi

lebih besar dari komponen yang lebih mudah menguap.


Schematic diagram of a continuous binary distillation column.

Pada gambar diatas, skematik menggambarkan apa yang terjadi dalam kolom destilasi.

Sebuah campuran cairan dimasukkan ke dalam kolom destilasi. Memasuki kolom, feed akan

dipanaskan maka sebagian menguap dan naik ke bagian atas kolom, bagian uap yang telah

terkondensasi merupakan komponen kurang mudah menguap mengalir ke bawah. Sebagai uap

terus mengalir ke atas, mengalami kondensasi parsial beberapa kali setiap kali nya menjadi

menjadi berat dalam komponen yang lebih mudah menguap.

Bagian dari feed berupa cairan yang tidak menguap memasuki kolom, mengalir ke

bawah dan dipanaskan dengan mengontakkan uap panas yang mengalir ke atas kolom hingga

sebagian menguap. Uap yang dihasilkan mengalir ke atas dan residue dalam komponen kurang

mudah menguap mengalir ke bagian bawah kolom. Sebagai cairan terus mengalir ke bawah,

mengalami penguapan parsial beberapa kali hingga menjadi “rich” dalam komponen kurang

mudah menguap. Tray distilasi pada kolumn didisign untuk memfasilitasi kontak antara uap dan

cairan (alat kontak).

Uap yang keluar dari bagian atas kolom distilasi mengandung banyak komponen yang

mudah menguap dari kolom feed dan Residue akan keluar melalui bagian bawah kolom distilasi

yang kaya akan komponen yang mudah menguap dari kolom feed. (Note: pada terminologi

http://en.citizendium.org/wiki/File:Binary_Distillation_Column_Schematic.png


distilasi, komponen mudah menguap (uap) disebut the lighter components dan komponen yang

sukar menguap disebut the heavier components.)

Panas diperlukan untuk menghasilkan penguapan parsial dalam kolom distilasi. Panas

yang dibutuhkan diterapkan ke bagian bawah kolom distilasi dalam beberapa cara, yang paling

umum adalah transfer panas dari sebuah reboiler.

Demikian pula pendinginan diperlukan untuk menyediakan beberapa kejadian

kondensasi parsial yang juga terjadi pada kolom distilasi. Pendinginan yang diperlukan ini

biasanya disediakan oleh sebuah condenser digunakan untuk mendinginkan dan memadatkan

uap overhead menjadi bagian cair dan kemudian kembali cairan dingin yang telah

terkondensasi ke atas kolom sebagai refluks.

Sebuah kolom destilasi kontinyu dijaga dalam keadaan stabil atau steady state. Dalam

konteks distilasi kontinyu, yang berarti bahwa tingkat feed, tingkat produk /output, tingkat

refluks, tingkat pemanasan dan pendinginan, suhu, tekanan, dan komposisi di setiap titik dalam

kolom pada dasarnya tetap konstan selama operasi. Ini juga berarti bahwa kolom

membutuhkan heat balance dan material balance (yaitu , input bahan sama dengan output

material, dan masukan panas sama dengan output panas ). Jika variasi dalam kondisi tidak

terjadi, peralatan kontrol proses yang modern biasanya mampu secara bertahap

mengembalikan sistem ke keadaan stabil lagi.

Sejarah SingkatDistilasi adalah seni kuno yang telah dipraktekkan selama ribuan tahun, sangat sering

digunakan untuk konsentrasi kandungan alkohol minuman.

Pertama vertikal kolom distilasi kontinyu vertikal, digunakan dalam penyulingan alkohol

dan dikenal sebagai the patent still, dikembangkan pada 1813 dan dipatenkan oleh seorang pria

Prancis, Jean - Baptiste Cellier Blumenthal. Pada tahun 1822, Anthony Perrier dari Inggris

mengembangkan bubble cap tray. Media packing ( 2-3 cm bola kaca ) sudah digunakan oleh

Nicolas Clement dari Prancis dalam alkohol masih disebut sebagai absorbante colonne dan

cascade chimique.

Pada 1831, setelah karir sebagai inspektur cukai di Skotlandia, Aneas Coffey ( lahir di

Perancis dan berpendidikan di Irlandia ) mengembangkan sieve tray dikenal sebagai Coffey

stillwhich kemudian digunakan cukup luas di penyulingan wiski Skotlandia.

Buku pertama tentang dasar-dasar destilasi, La Rectification de l'alcool ditulis oleh

Ernest Sorel pada tahun 1893 .


Selama kuartal pertama abad kedua puluh, penggunaan distilasi terus menerus

diperluas dari penyulingan alkohol untuk menjadi proses pemisahan penting dalam industri

kimia. Setelah diakui sebagai metode yang efektif untuk memisahkan minyak mentah (crude oil)

menjadi produk yang bermanfaat, penggunaan distilasi kontinyu semakin dipercepat.

Design and operasi

Schematic diagram of a multi-component fractional distillation column.

Desain kolom distilasi tergantung pada komposisi dan kondisi termal feed serta

komposisi produk yang diinginkan. The McCabe - Thiele metode dan persamaan Fenske dapat

digunakan untuk merancang sebuah kolom distilasi sederhana biner.

Untuk merancang sebuah kolom untuk distilasi feed multi-komponen untuk menyediakan

lebih dari dua sulingan produk, model simulasi komputer dapat digunakan untuk desain serta

untuk operasi kolom online berikutnya.

Model simulasi komputerisasi juga digunakan untuk menentukan apakah mungkin untuk

menyesuaikan operasi kolom yang ada untuk distilasi komposisi feed yang agak berbeda dari

komposisi feed kolom yang awalnya telah dirancang.

http://en.citizendium.org/wiki/File:Fractional_Distillation_Column_Schematic.PNG


Banyak industri menggunakan distilasi kontinyu beroperasi 24 jam per hari selama 2-5

tahun rutin dilakukan pemeliharaan terjadwal shutdowns. Pengendalian operasional kolom

distilasi dapat dilakukan oleh sistem kontrol komputer canggih tapi pekerja yang sangat

berpengalaman masih diperlukan untuk mengawasi operasi online, operasi real time dan untuk

memberikan perawatan rutin harian yang diperlukan.

Kolumn feed

Cara memberi umpan atau feed kolom terus menerus tergantung pada tekanan kolom

dan tekanan dari feed source. Jika feed dari sumber pada tekanan yang cukup tinggi dari

tekanan kolom, mungkin hanya disalurkan ke dalam kolom pada titik masuk umpan yang

ditunjuk. Sebuah umpan cair dari sumber pada tekanan lebih rendah dari kolom perlu dipompa

ke dalam kolom, dan feed gas dari sumber pada tekanan lebih rendah dari kolom harus

dikompresi ke tekanan yang lebih tinggi sebelum memasuki kolom.

Feed mungkin termasuk uap superheated, uap jenuh, campuran cairan - uap sebagian

menguap, cairan jenuh atau sub – cooled liquid. Jika feed adalah cairan jenuh pada tekanan

lebih tinggi dari tekanan kolom dan mengalir melalui katup sebelum memasuki kolom, itu akan

mengalami flash vaporization.

Overhead sistem

Pada gambar 1 dan 2 didasarkan pada asumsi bahwa uap overhead dari kolom distilasi

didinginkan dan benar-benar terkondensasikan dalam air atau kondensor berpendingin udara.

Namun, dalam banyak kasus, overhead menara tidak dapat benar-benar terkondensasi dengan

udara khas atau kondensor berpendingin air dan karenanya drum refluks harus menyertakan

ventilasi gas untuk uap terkondensasi.

Dalam kasus lainnya lagi, aliran overhead mengandung uap air karena bisa jadi feed

mengandung air atau karena beberapa uap diinjeksikan ke dalam kolom distilasi ( yang

merupakan kasus dengan menara distilasi minyak mentah di kilang minyak bumi, yang

ditunjukkan pada Gambar 4 ). Dalam kasus tersebut, jika produk distilat overhead bercampur di

dalam air, refluks drum mungkin berisi fase cairan distilat yang terkondensasi, fase air

terkondensasi dan fase gas non - condensible, yang membuat perlu bahwa refluks drum juga

memiliki pemisahan air ( seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 ).


A distillation column with bubble-cap trays.

Plates atau trays

Kolom distilasi ( seperti pada Gambar 1 dan 2 ) menggunakan metode uap dan cair

sebagai alat kontak untuk memberikan jumlah yang diperlukan theoretical equilibrium stages.

Perangkat tersebut dikenal sebagai " plates " atau " tray ".

Masing-masing plate ini atau tray digunakan pada suhu dan tekanan yang berbeda.

Tahap di bagian bawah menara memiliki tekanan dan suhu yang tinggi. Maju ke atas di menara,

tekanan dan suhu menurun untuk setiap tahap berikutnya. Kesetimbangan uap - cair untuk

masing-masing komponen feed di menara menyesuaikan dengan kondisi tekanan dan

temperatur yang berbeda pada masing-masing tahapan. Itu berarti bahwa setiap komponen

http://en.citizendium.org/wiki/File:Bubble-cap_Tray_Distillation_Column.png


menetapkan konsentrasi yang berbeda dalam uap dan fasa cair pada setiap tahap, dan hasil

dalam pemisahan komponen.

Beberapa contoh plate digambarkan pada Gambar 3. Yang lebih rinci, diperluas gambar

dua tray dapat dilihat dalam artikel tray teoritis. reboiler sering bertindak sebagai tahap

equilibrium teoritis tambahan.

Jika setiap fisik tray atau piring yang 100 % efisien, maka jumlah fisik tray yang

diperlukan untuk pemisahan yang diberikan akan sama dengan jumlah tahap equilibrium teoritis

atau tray teoritis. Namun, sangat jarang terjadi. Oleh karena itu, kolom destilasi perlu tray lebih

aktual dari jumlah yang diperlukan tahapan kesetimbangan uap - cair teoritis.

Kapasitas, pressure drop dan efisiensi telah diuji ditentukan untuk berbagai jenis tray

yang digunakan dalam penyulingan sistem hidrokarbon pada tekanan operasi mulai dari vakum

untuk tekanan absolut 35 bar.

Packed media

Cara lain untuk alat kontak uap dan cair dalam kolom distilasi adalah dengan

menggunakan bahan packed bukan tray. Packed menawarkan keuntungan dari penurunan

tekanan rendah di kolom ( jika dibandingkan dengan piring atau nampan ) yang bermanfaat

ketika beroperasi di bawah vakum. Jika menara distilasi menggunakan paked bukan nampan,

jumlah tahap equilibrium teoritis yang diperlukan pertama ditentukan dan kemudian tinggi paked

setara dengan tahap equilibrium teoritis, dikenal sebagai tinggi setara dengan piring teoritis

( HETP ), juga ditentukan. Tinggi total packing diperlukan adalah jumlah tahap teoritis dikalikan

dengan HETP tersebut.

Bahan packed baik dapat diletakkan acak packed disebar seperti cincin Raschig atau

lembaran logam terstruktur. Cairan cenderung membasahi permukaan packed dan uap lolos di

permukaan yang basah ini, di mana uap dan kontak cairan berlangsung. Berbeda bentuk

packed memiliki area permukaan yang berbeda dan ruang kekosongan antara packed. Kedua

faktor ini mempengaruhi kinerja packed.

Faktor lain yang mempengaruhi kinerja packed acak atau terstruktur adalah distribusi

cair dan uap memasuki bed packed. Jumlah tahap equilibrium teoritis yang diperlukan untuk

membuat pemisahan yang diberikan dihitung menggunakan uap khusus untuk rasio cair. Jika

cairan dan uap tidak merata di seluruh daerah menara dangkal karena memasuki bed packed,

cairan ke uap rasio tidak akan benar di bed packed dan pemisahan yang diperlukan tidak akan


tercapai. Masalahnya bukan packed itu sendiri tetapi mal- distribusi cairan dan uap memasuki

bed packed. Mal - distribusi cair lebih sering bermasalah daripada uap. Desain cairan distributor

digunakan untuk memperkenalkan feed dan refluks ke bed packed sangat penting untuk

membuat packed memiliki efisiensi maksimum. Metode untuk mengevaluasi efektivitas dari

distributor cair dapat ditemukan dalam literatur teknis.

Reflux

Hampir semua kolom pada industri skala besar menggunakan refluks untuk mencapai

pemisahan yang lebih efisien dari produk. Reflux mengacu pada sebagian dari produk cair atas

terkondensasi dari menara distilasi yang dikembalikan ke bagian atas menara seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 1 dan 2. di dalam menara, ke bawah cairan refluks mengalir

memberikan pendinginan dan kondensasi parsial dari uap upflowing, sehingga meningkatkan

kinerja menara distilasi. refluks yang banyak disediakan, maka lebih baik pemisahan menara

dari didih lebih rendah dari komponen didih lebih tinggi dari feed. Keseimbangan pemanasan

dengan reboiler di bagian bawah kolom dan pendinginan oleh kondensasi refluks di bagian atas

kolom mempertahankan gradien suhu ( atau perbedaan suhu bertahap ) sepanjang tinggi

kolom.

Mengubah jumlah refluks dapat meningkatkan pemisahan yang diperoleh dari kolom

distilasi kontinyu saat beroperasi. Hal ini berbeda dengan menambahkan plate atau tray, atau

mengubah packed, yang mana akan minimalisir shutdown operasi dan periode yang cukup

signifikan dari downtime dan kehilangan produksi.

Distilasi Kontinyu crude oil

Minyak mentah mengandung ratusan senyawa hidrokarbon yang berbeda: parafin ,

naphthenes dan aromatik serta senyawa sulfur dan nitrogen organik dan beberapa oksigen

yang mengandung hidrokarbon seperti fenol. Meskipun minyak mentah umumnya tidak

mengandung olefin, mereka terbentuk di banyak proses yang digunakan dalam kilang minyak

bumi.

Distilasi kontinyu minyak mentah ( biasa disebut fraksinasi minyak mentah ) adalah unit

pemrosesan pertama dalam hampir semua kilang minyak bumi di seluruh dunia. Distillasi


kontinyu ini agak unik karena tidak hanya menghasilkan produk yang memiliki titik didih tunggal.

Sebaliknya, menghasilkan fraksi memiliki rentang titik didih.

Schematic diagram of a crude oil fractionator.

Misalnya, fractionator minyak mentah menghasilkan fraksi bagian atas yang disebut

nafta yang menjadi komponen bensin setelah diproses lebih lanjut melalui

catalytichydrodesulfurizer untuk menghilangkan sulfur dan reformis catalytic untuk mereformasi

molekul hidrokarbon menjadi molekul yang lebih kompleks dengan nilai rating oktan yang tinggi.

The naphtha cut, mengandung banyak senyawa hidrokarbon yang berbeda. Oleh

karena itu memiliki titik didih awal sekitar 35 ° C dan titik didih akhir dari sekitar 200 ° C. Masing-

masing dipotong kemudian diproduksi di fractionator minyak mentah memiliki rentang didih

yang berbeda. Kemudian rentan titik didih selanjutnya ada bahan bahar jet (AVTUR) yang

dikenal pula sebagai kerosene dengan titil didih (150° C ke titik didih akhir dari sekitar 270 ° C),

http://en.citizendium.org/wiki/File:Crude_Distillation_2.png


kemudian range titik didih selanjutnya antara 180 °C hingga 315 °C dihasilkan diesel oil, fuel oil

dan residue.

Rentang didih memiliki rate tumpang tindih karena pemisahan distilasi tidak sempurna

tajam. Biasanya, semua potongan dari fractionator minyak mentah di kilang minyak bumi

diproses lebih lanjut dalam proses penyulingan berikutnya.

Referensi

1. Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design, 1st Edition. McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.

2. King, C.J. (1980). Separation Processes. McGraw Hill. 0-07-034612-7.

3. Perry, Robert H. and Green, Don W. (2007). Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8th Edition. McGraw-

Hill. ISBN 0-07-142294-3.

4. McCabe, W., Smith, J. and Harriott, P. (2004). Unit Operations of Chemical Engineering, 7th Edition.

McGraw Hill. ISBN 0-07-284823-5.

5. R.J. Forbes (1970). A Short History of the Art of Distillation from the Beginnings Up to the Death of Cellier

Blumenthal, First Edition (Reprinted). E.J. Brill. ISBN 90-04-00617-6.

6. Photographs of bubble cap and other tray types (Website of Raschig Gmbh)

7. Fractionation Research, Inc. (FRI)

8. Random Packing, Vapor and Liquid Distribution: Liquid and gas distribution in commercial packed towers,

Moore, F., Rukovena, F., Chemical Plants & Processing, Edition Europe, August 1987, p. 11-15

9. Structured Packing, Liquid Distribution: A new method to assess liquid distributor quality, Spiegel, L.,

Chemical Engineering and Processing 45 (2006), p. 1011-1017

10. Packed Tower Distributors: Commercial Scale Experiments That Provide Insight on Packed Tower

Distributors, Kunesh, J. G., Lahm, L., Yanagi, T., Ind. Eng. Chem. Res., 1987, vol. 26, p. 1845-

1850Fractionation Research, Inc. (FRI) (Click on "Publications" and then on "K")

11. Gary, J.H. and Handwerk, G.E. (1984). Petroleum Refining Technology and Economics, 2nd Edition. Marcel

Dekker, Inc.. ISBN 0-8247-7150-8.

12. Nelson, W.L. (1958). Petroleum Refinery Engineering, 4th Edition. McGraw Hill. LCCN 57010913.

distilasi kontinyu

Documents