Desain Menara Untuk EkstraksiMata Kuliah Pemisahan IIDepartemen Teknik Kimia USU

Aliran proses dan neraca massa untuk menara

ekstraksi countercurrent

Garis operasi untuk aliran pelarut minimum untuk menara dan garis operasi aktual

Aliran Menara Ekstraksia) b)

Disain Menara untuk Ekstraksi…Neraca bahan di sekitar kotak yang bergaris putus-putus:

y

yV

x

xL

y

yV

x

xL

1'

1'

1'

1'

1

1

1

1

Pada Gambar (b), x1, x2, dan y1 telah ditentukan.Jika garis operasi mempunyai gradien maksimum dan menyentuh garis kesetimbangan pada titik P, maka laju alir pelarut adalah minimum pada V’min. Nilai y2 y2, maks

Laju alir optimum biasanya 1,2 – 1,5 V’min

Jika garis kesetimbangannya sangat melengkung, maka untuk nilai min V’min, garis operasinya adalah menyinggung garis kesetimbangan bukan memotongnya.

Disain Menara untuk Ekstraksi…Persamaan analitik untuk jumlah tray

Nilai A dapat berubah-ubah jika garis operasi dan garis kesetimbangannya melengkung.Berdasarkan Gambar (b), gunakan gradien m2 atau garis singgung pada titik y2 di garis kesetimbangan pada puncak menara.Pada dasar menara, gunakan slope m1 pada titik x1 di garis kesetimbangan.

A1 = L1/m1V1 A2 = L2/m2V2 A = A1A2

Gunakan m1 sebagai nilai m pada Pers. (12.7-15)

)/1ln(

)1()/()/(

ln11

12

A

AAmyxmyx

N

(12.7-15)

Disain Menara untuk Ekstraksi…Jika N diketahui, persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung kinerja menara:

1)/1(

)/1()/1(

)/( 1

1

12

12

N

N

A

AA

myx

xx

Contoh: Ekstraksi aseton dari air dengan trikloroetana dalam suatu menara

800 kg/jam umpan larutan air mengandung 12% berat aseton akan diekstraksi dengan pelarut trikloro-etana yang mengandung 0,5% berat aseton dalam suatu menara “tray” lawan arah pada 25oC. Air dan trikloroetana tidak saling melarut hingga konsentrasi aseton dalam air 27% berat. Konsentrasi air dalam aliran keluar (rafinat) ditetapkan terdiri dari 1% berat aseton. Data kesetimbangan sbb.:x = fraksi berat aseton di dalam airy = fraksi berat aseton di dalam trikloroetana

x y

0,0120 0,0196

0,0294 0,0476

0,0462 0,0741

0,0571 0,0909

0,0833 0,1304

0,1081 0,1666

0,1316 0,2000

Contoh: Ekstraksi aseton …

(a) Tentukan laju minimum pelarut yang diperlukan(b) Tentukan jumlah tahapan teoritis yang diperlukan jika V

= 1,3Vmin

(c) Hitung jumlah tahapan yang diperlukan dengan menggunakan persamaan analitik.

(d) Dengan menggunakan packed tower, HOL = 1,2 m. Hitunglah jumlah unit transfer NOL dan tinggi menara.

Penyelesaian:L2 = 800 kg/jam x2 = 0,12 x1= 0,01 y1= 0,005

L’ = L2(1-x2) = 800 (1-0,12) = 704 kg/jam.

Contoh: Ekstraksi aseton …

1

2

3

4 5

6

• Plot data kesetimbangan• Plot titik x1 dan y1

• Dari titik (x2,0) tariklah garis putus-putus hingga memotong garis kesetimbangan pada titik P

• Hubungkan titik (x1,y1) dan titik P sehingga diperoleh garis operasi untuk laju pelarut minimum

Contoh: Ekstraksi aseton …

(b)

Contoh: Ekstraksi aseton …

Hitung y untuk x yang lainx = 0,04 y = 0,0453x = 0,08 y = 0,0977

Hubungkan pasangan-pasangan (x,y) didapat garis operasiGambar anak tangga didapat 7,4 tahap

(c)

m2 = slope pada y2 di garis kesetimbangan = 1,49m1 = slope pada x1 di garis kesetimbangan = y/x = 0,0196/0,012 =1,633

Contoh: Ekstraksi aseton …