fraksinasi
DESCRIPTION
FraksinasiTRANSCRIPT
FRAKSINASI/DISTILASI BERTINGKAT
Fraksinasi/Rektifikasi • Vessel atau kolom itu sendiri, dimana pada kolom ini
lah terjadi pemisahan, aliran yang terjadi di dalamnya secara countercurrent, uap yang berasal dari reboiler naik kebagian atas kolom, sedangkan liquid yang disupplai dari reflux turun ke bawah. Didalam kolom terdapat plate (stage) pada plate ini lah terjadi proses pemisahan yang efektif.
• Condenser, berfungsi untuk mengkondensasikan uap (V’) yang berasal dari kolom, condenser dapat mengkondensasikan seluruh uap yang berasal dari kolom (disebut juga dengan total kondenser, tidak dihitung sebagai 1 stage), atau dapat pula mengkondensasikan sebagaian uap (partial kondenser, dihitung sebagai 1 stage )
• Accumulator, berfungsi sebagai penyedia reflux (R )
• Reboiler , menguapkan kembali liquid yang berasal dari kolom distilasi ( L” ) dan (umumnya dihitung sebagai 1 stage )
• Fraksi ringan (light key) akan keluar sebagai distilat
• Fraksi lebih berat (heavy key) akan keluar sebagai residu/bottom
• Sebagian distilat dikembalikan lagi untuk menjaga jml uap reflux
Proses Pemisahan • Umpan masuk cairan, masuk reboiler uap ke
atasmasuk kondenser uap mengembun (cair)
• Pada saat kontak terjadi pemisahan komponen:
– Komponen ringan ke atas bersama uap
– Kmponen berat ke bawah bersama cairan
V,y1
D,xD Lo,xo
F,zf
V
B, xB
L
1. Tekanan (P) di seluruh menara sama
2. Keadaan operasi telah steady state.
Neraca massa total :
F = D + B
Neraca massa komponen :
F.zf = D.xD + B. xB
D dan B bisa dihitung
Neraca Panas :
F. Hf + Qr = D.Hd + B.hB+Qc
Kondensor
Neraca Panas :
V1.H1 = Qc + Lo.Ho + D. Hd
1. Kondensor Total : seluruh uap yang masuk dapat diembunkany1 = xo= xd Ho = Hd
Qc = V1.H1-(Lo+D).Hd
= (Lo+D).H1- (Lo+D).Hd
= (Lo+D).(H1- Hd) = (R+1) (H1- Hd)
2. Kondensor parsial : sebagian uap masuk kondensor diembunkan
N N+1
NM sekitar plate ke-n:
Vn+1= Ln +D
Neraca komponen :
Vn+1.yn+1 = Ln.xn+ D.xd
.. Pers grs operasi
atas
Garis OperasiSeksi atas (rectifying):
n-1
n
n+1
D
d
n
n
n
n
nx
DL
Dx
DL
Ly
1
d
n
n
n
n
nx
DDDL
DDx
DDDL
DLy
//
/
/1
111
R
xx
R
Ry d
nn
Vn+1
Ln
Garis Operasi Atas
Slope :
R/(R+1)
Intercept :
Xd/(R+1)
111
R
xx
R
Ry d
nn
N N+1
NM sekitar plate ke-n:
Vm+1+B = Lm
Neraca komponen :
Vm+1.ym+1 +B.xB = Lm.xm
.. Pers grs operasi
bawah
Garis OperasiSeksi Bawah (stripping):
m-1
m
m+1
B,xB
B
m
m
m
m
mx
BL
Bx
BL
Ly
1
Bmnx
V
Bx
V
BVy
1
B
m
m
m
m
mx
V
Bx
V
BVy
11
1
1
Garis Operasi Bawah
Bmnx
V
Bx
V
BVy
1
Garis umpan (q-line)
Garis q :
tempat kedudukan ttk potong garis operasi atas dan bawah.
Misalkan garis operasi berpotongan di P(XP,yP)
Vn+1.yP = Ln.xP+ D.xd...........Garis operasi atas
Vm+1.yP +B.xP = Lm.xm ...........Garis operasi bawah
yP (Vm+1.- Vm+1 )= (Lm.-Ln).xP- (B.xB+D.xd )
= (Lm.-Ln).xP- F.zf Jika : (Vm+1.- Vm+1 )= (Lm-B) – (Ln+D)=(Lm-Ln)-(B+D)=Lm-Ln-F
Maka
fP
nmnm
Pzx
F
LL
F
LLy 1
•q = (Lm-Ln)/F selisih kec aliran antara kedua seksi / kec
aliran umpan.
Pers. Garis q :
•q dpt didefinisikan sbg besaran panas : kebutuhan panas untuk merubah 1 mol umpan semula (Hf) sampai menjadi uap jenuh (Hv) / panas laten penguapan (λ)
HvH
HvHq
L
f
11 q
zx
q
qy
f
PP
McCabe-Thiele
Pinch point
Reflux (R) = Lo/D • R perlu dirancang
– menentukan jml stage
• R total : – seluruh kondensat kembali ke menara, seluruh cairan bawah mendidih menjadi
uap , tidak ada umpan segar. – Jml stage minimal agar tercapai pemisahan. – Diameter menara tak hingga – Menurut Fenske dapat dicari jml plate minimal :
• R min – Pemisahan terjadi jika jml stage : tak hingga
• Ropt/Roperasional – Rmin < Ropt <Rtotal – Dipilih untuk peranc menara karena biaya minimal – Semakin besar R, jml stage makin kecil tetapi kebutuhan steam dan air
bertambah shg meningkatkan biaya operasional – Ropt = 1,2-1,5 Rmin
avg
B
B
D
D
x
x
x
x
Nlog
1
1log
min
•Pada q > 1 ( umpan pada kondisi dingin ) sebagian uap pada aliran V akan terkondensasikan dan aliran yang terkondensasikan tersebut akan menambah jumlah total liquid yang berada dibagian stripping disamping itu, dengan terjadi kondensasi berarti uap melepas panas sebesar Q, dan Q tersebut akan digunakan untuk memanaskan umpan hingga mencapai titik didihnya (bubble point).
•Pada q = 1 ( umpan pada kondisi bubble point atau saturated liquid atau liquid jenuh ), aliran umpan akan menambah jumlah aliran total liquid pada bagian stripping.
•Pada 0 < q < 1, umpan berada dalam kesetimbangan uap-cair, dimana terdapat sejumlah liquid dan uap pada umpan dan keduanya menambah jumlah aliran pada stripping ( untuk liquid ) dan rectifying (untuk uap )
•Pada q=0,umpan berada dalam keadaan uap jenuh atau dew point, dengan kondisi umpan seperti ini, uap akan langsung naik ke atas, dan hal ini akan menambah jumlah aliran uap yang berada pada bagian rectifying
•Pada q>1,umpan berada dalam keadaan superheated vapour atau panas lanjut, umpan seperti ini akan menguapkan sebagian dari liquid (L) yang berada pada bagian rectifying sehingga akan menambah jumlah aliran total uap pada bagian rectifying tersebut, umpan yang telah melepaskan sebagian panas tadi akan berada dalam kondisi uap jenuh.
CONTOH SOAL 4
• Suatu menara fraksinasi kontinyu bekerja pada tekanan 14,7 psia. Direncanakan untuk memisahkan 30000 lb/jam larutan benzena dan toluen yang mengandung 0,4 fraksi massa benzena shg didapatkan hasil puncak yang mengandung 0,97 fraksi massa benzena dan hasil dasar 0,98 fraksi massa toluen. Perbandingan reflux (R) = 3,5. Umpan masuk sebagai cairan pada titik didihnya dan reflux kembali ke menara juga pada titik didihnya.
• Buat garis operasi atas dan bawahnya • Tentukan jumlah plate aktual jika eff menara : 0,6.
ToF PB,mmHg Ptol,mmHg
176,2 760
180 811 314
185 882 345
190 957 378
195 1037 414
200 1123 452
205 1214 494
210 1310 538
215 1412 585
220 1520 635
225 1625 689
230 1756 747
231,1 760
Kesetimbangan Benzena-Toluena
McCabe Thiele Plate Calculator
McCabe Thiele Plate Calculator keluaran dari Vaxasoftware
http://www.downloadsofts.com/download/Business/Math-Scientific-Tools/download-MCTH-McCabe-Thiele-Plates-Calculator.html