laporan distilasi batch (2)

Download Laporan Distilasi Batch (2)

Post on 23-Dec-2015

407 views

Category:

Documents

21 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Distilasi Batch

TRANSCRIPT

LABORATORIUM TEKNIK KIMIASEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Distilasi Secara BatchPEMBIMBING : Iwan Ridwan, ST., MTPraktikum: 25 November 2014Penyerahan: 04 Desember 2014(Laporan)

Oleh

Kelompok: IIINama : 1. Habibah Akmal131424011 2. Hesti Diana Wahyuni131424012 3. Ken Putri Kinanti KSP131424013Kelas : 2A - Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014Abstrak

Distilasi merupakan salah satu cara pemisahan campuran dalam fasa cair cair menjadi komponen penyusun berdasarkan perbedaan daya penguapan (volatility). Secara umum distilasi dilakukan dengan cara menguapkan campuran tsb. Yang diikuti proses kondensasi, sehingga dihasilkan distilat, sedang cairan yang relatif sulit menguap disebut residu. Praktikum kali ini ditujukan untuk memisahkan campuran air dan etanol dengan cara distilasi, menghitung jumlah konsentrasi etanol yang diperoleh dengan persamaan Rayleigh. Proses distilasi secara batch ini diawali dengan membuat larutan etanol dengan berbagai konsentrasi etanol untuk membuat kurva standar. Selanjutnya masukkan 1,5 liter etanol dan 1,5 liter air kedalam labu distilasi. Selama proses berlangsung dilakukan pengamatan pada residu dan distilat setiap 10 menit sekali yang kemudian akan diukur massa jenisnya serta mengukur volume distilat yang dihasilkan selama 10 menit. Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu operasi, maka semakin besar konsentrasi etanol dalam distilat, semakin kecil konsentrasi etanol dalam waste (umpan), serta semakin sedikit jumlah etanol dalam umpan. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan hasil sebagai berikut Persamaan kurva standar etanol yaitu y = -0,0025x + 1,2067, Luas total dibawah kurva xW vs 1/yD-xW yaitu sebesar 0,199, Jumlah cairan etanol pada saat awal (Wo) yaitu sebesar 42606 mol, Jumlah cairan pada saat akhir operasi (W) yaitu sebesar 34922,42994 mol, serta Jumlah etanol yang diperoleh (Destilat) yaitu sebesar 7683,570057 mol.

Kata Pengantar

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt. Karena dengan izin dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Praktikum Laboratorium Teknik Kimia pada semester tiga jurusan Teknik Kimia program studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih Politeknik Negeri Bandung. Adapun judul dari laporan ini adalah Laporan Praktikum Distilasi Secara BatchDalam menyusun laporan ini, penulis memperoleh banyak bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:1. Bapak Iwan selaku dosen Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung yang telah membimbing penulis dalam menyusun laporan ini.2. Seluruh rekan di kelas 2A-TKPB yang telah membantu dan memberikan arahan untuk penyusunan laporan ini.3. Orang tua, yang telah memberikan dorongan moril dalam kelancaran penyusunan laporan ini.4. Semua pihak yang telah membantu, membimbing dan memberikan arahan dalam penyusunan laporan ini.Semoga bantuan dan bimbingan serta dorongan dibalas oleh Allah Swt.Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak agar penulis dapat memperbaiki dan meningkatkan kemampuan diri di masa yang akan datang.Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis dan menambah pengetahuan umumnya bagi keluarga besar Politeknik Negeri Bandung.

Bandung, 28 November2014

Penulis

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDistilasi adalah unit operasi yang sudah ratusan tahun diaplikasikan secara luas. Di seperempat abad pertama dari abad ke-20 ini, aplikasi unit distilasi berkembang pesat dari yang hanya terbatas pada upaya pemekatan alkohol kepada berbagai aplikasi di hampir seluruh industri kimia. Distilasi pada dasarnya adalah proses pemisahan suatu campuran menjadi dua atau lebih produk lewat eksploitasi perbedaan kemampuan menguap komponen-komponen dalam campuran. Operasi ini biasanya dilaksanakan dalam suatu klom baki (tray column) atau kolom dengan isian (packing column) untuk mendapatkan kontak antar fasa seintim mungkin sehingga diperoleh unjuk kerja pemisahan yang lebih baik.Operasi distilasi dilakukan untuk memisahkan campuran cair-cair menjadi komponen-komponennya berdasarkan pada perbedaan titik didih. Operasi distilasi juga dilakukan setelah proses ekstraksi untuk memisahkan kembali pelarutnya. Di industri, proses destilasi sering kita jumpai pada industri pengilangan minyak bumi,pemurnian minyak atsiri, produksi etanol, dll.Proses pemisahan secara distilasi dapat dilakukan secara batch maupun kontinyu. Dalam operasi distilasi secara batch, sejumlah massa larutan umpan dimasukkan ke dalam labu distilasi kemudian dipanaskan. Selama proses distilasi berjalan, larutan akan menguap. Uap yang terbentuk akan segera meninggalkan labu distilasi untuk diembunkan. Dengan demikian, sejumlah komponen dalam umpan yang memiliki titik didih rendah akan terpisah lebih dahulu menjadi distilat.Pada operasi distilasi batch, laju alir maupun komposisi umpan dan produk distilat berubah setiap waktu selama operasi berlangsung. Proses pemisahan dengan metode distilasi batch digunakan untuk proses pemisahan berkapasitas kecil, misalnya dilakukan di laboratorium.Distilasi batch dapat dilakukan dalam suatu kolom yang tersusun dari sejumlah tumpukan packing yang dilengkapi dengan reboiler. Kolom distilasi batch dapat dipandang sebagai kolom yang tersusun dari enriching section karena sebelum operasi dimulai, sejumlah umpan dengan komposisi tertentu dimasukkan ke dalam reboiler.

1.2 Tujuan1. Dapat memisahkan campuran air dan etanol dengan cara distilasi2. Membuat kurva konsentrasi distilat dan residu terhadap waktu3. Menghitung jumlah etanol yang diperoleh dengan persamaan Rayleigh

1.3 Landasan TeoriDistilasi merupakan salah satu cara pemisahan campuran dalam fasa cair cair menjadi komponen penyusun berdasarkan perbedaan daya penguapan (volatility).Secara umum distilasi dilakukan dengan cara menguapkan campuran tsb. Yang diikuti proses kondensasi, sehingga dihasilkan distilat, sedang cairan yang relatif sulit menguap disebut residu.Mekanisme dalam proses distilasi adalah :a. penguapan komponen yang relatif mudah menguap dalam campuranb. kondensasi fasa uap dalam kondensorc. penampungan distilat dalam penampungPrinsip distilasi adalah pemisahan terjadi bila kondisi operasi berlangsung dalam keadaan kesetimbangan ( equilibrium ) antara fasa uapfasa cair. Bila salah satu komponen dalam fasa cair bersifat lebih volatil dari pada yang lain, maka komponen tersebut di dalam fasa uap dan fasa cair akan mempunyai komposisi yang berbeda. Umumnya operasi distilasi dilakukan pada tekanan konstan.Beberapa parameter yang berpengaruh dalam distilasi antara lain sifat campuran, karakteristik kolom ( jenis kolom, panjang kolom ), parameter operasi (temperatur, tinggi kolom, rasio-refluks, luas permukaan kontak antara fasa gas dan cair dan koefisien perpindahan massa).Pada sistem campuran biner, persamaan neraca massa disusun dengan asumsi bahwa campuran bersifat ideal, relative volatility konstan, hold-up dalam fasa cair dan uap serta kehilangan panas pada dinding kolom dapat diabaikan. Selain itu kesetimbangan fasa uap dan fasa cair di setiap tahap dicapai secara sempurna.Pelaksanaan operasi distilasi batch dapat dilakukan dengan perbandingan refluks konstan atau bervariasi. Gambar -1 berikut ditunjukan proses distilasi batch sederhana.

Gambar 1. Skema dstilasi batch sederhana.

Bila jumlah tahap kesetimbangan adalah tunggal (single stage) dan pada setiap saat, penambahan jumlah distilat (dD) sama dengan pengurangan jumlah cairan di reboiler (dW) , maka hubungan tersebut ditulis :- dw = dD (1)- yDdw = yDdD = - d(w.xw) (2)yDdw = wdxw + xwdw (3)Integrasi Persamaan (3) diperoleh :

(4)dengan :xW = komposisi fasa cair di reboileryD = komposisi fasa uap di distilatWo = jumlah cairan pada saat awal (mol)W = jumlah cairan pada saat akhir operasi (mol)Persamaan (4) disebut persamaan Rayleigh dapat diselesaikan dengan salah satu cara, yaitu integrasi secara grafis, numerik ataupun analitik. Selisih antara (yDxW) tergantung jumlah tahap, perbandingan refluks (R) dan hubungan kesetimbangan antara fasa uap-cair.Penyelesaikan persamaan secara analitik dilakukan dengan menggunakan hubungan antara kesetimbangan fasa uap-cair yang dinyatakan dengan relative volatility, yang didifinisikan sebagai berikut :(5)Atau(6)dengan :y* = komposisi komponen yang relatif lebih volatil di fasa uap yang berada dalam kesetimbangan dengan x*x* = komposisi komponen yang lebih mudah menguap di fasa cair = relative volatilityDengan menggunakan Persamaan (4) dan (6) kemudian diselesaikan secara integrasi analitis diperoleh persamaan :

(7)Persamaan (4) atau (7) digunakan untuk menentukan jumlah produk atau distilat pada berbagai komposisi.Persamaan (4) diselesaikan dengan integrasi secara grafik dengan cara menghitung luas di bawah kurva antara 1/(yD-xW) vs. xw, mulai dari xWo sampai xW yang diamati. Gambar-2 berikut ditunjukkan bahwa komposisi distilat rata-rata (average) dihitung dengan menggunakan persamaan :(8)

Gambar-2. Kurva penentuan luas di bawah kurva.Apabila hold-up tidak diabaikan, Colburn dan Stearn dan Asghar Husain menurunkan persamaan neraca massa dinyatakan dengan laju pengurangan jumlah komponen dalam reboiler,-d(WxW) ditambah dgn. laju perubahan jumlah hold-up dalam reboiler, -d(Hxh) sama dengan laju akumulasi, xD.dW atau secara matematis ditulis sebagai berikut :

-d(wx) d(Hxh) = -xwdw (9)

Integrasi Persamaan (9) mulai dari xWo sampai xW diperoleh :(10)dengan :H = hold-up pada reboiler [ mol ]xh = fra