BAB I

PENDAHULUAN

A. Judul Percobaan

“Menara Destilasi (Packed tower)”

B. Tujuan percobaan

1. Melakukan percobaan atas campuran Methanol – Air dengan

menggunakan peralatan jenis Menara Isian ( packed tower ).

2. Mengevaluasikan performace Bahan Isian untuk Menara Distilasi

dengan memperbandingkan komposisi destilasi hasil yang diperoleh

dari Menara Isian tanpa Bahan Isian ( kosong ).( jika memungkinkan

hitunglah Height Equivalent to a Theoritic plate ( H.E.T.P )

C. Latar Belakang

Distilasi adalah suatu metode operasi pemisahan suatu komponen

dari campurannya yang didasarkan pada perbedaan titik didih atau tekanan

uap murni masing-masing komponen dengan menggunakan panas sebagai

tenaga pemisah. Proses pemisahan pada operasi distilasi terjadi karena

adanya perpindahan massa akibat kontak antar fasa uap dengan fasa

cairannya. Jika kontak antarfasa dibiarkan berlangsung dalam waktu

relative cukup, maka sistem akan dimungkinkan berada dalam

keseimbangan fisis. Setelah keseimbangan fisistercapai, uap segera

dipisahkan dari cairannya dan dikondensasikan membentuk embunan

distilat. Dalam keadaan seimbangan terdapat beda komposisi antara fasa

uap dengan fasa cairannya. Komposisi komponen ringan dalam fasa uap

lebih besar disbanding komposisi komponen yang sama dalam fase

cairannya. Dalam distilat banyak mengandung komponen dengan tekanan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam pra rencana pabrik, keberadaan kolom distilasi sebagai salah satu alat

vitas pada tahap pemisahan,menjadi bagian yang hampir selalu ada dalam

rancangan proses lengkap. Pemahaman secara khusus mengenai alat ini dinilai

sangat penting dan penting khususnya bagi mahasiswa agar penguasaan

perancangan dan akurasi hasil perhitungan disain dapat dipertanggung jawabkan

secara ilmiah. Pemisahan campuran liquid dengan destilasi bergantung pada

perbedaan volatilitas antar komponen. Komponen yang memiliki relative

volatility yang lebih besar akan lebih mudah pemisahannya. Uap akan mengalir

menuju puncak kolom sedangkan liquid menuju ke bawah kolom secara

counter-current (berlawanan arah). Uap dan liquid akan terpisah pada plate atau

packing. Sebagian kondensat dari Condensor dikembalikan ke puncak kolom

sebagai liquid untuk dipisahkan lagi, dan sebagian liquid dari dasar bolom

diuapkan pada Reboiler dan dikembalikan sebagai uap.

Destilasi di definisikan sebagai sebuah proses dimana campuran dua atau

lebih zat liquid atau vapor dipisahkan menjadi komponen fraksi yang murni,

dengan pengaplikasian dari perpindahan massa dan panas.

Pemisahan komponen-komponen dari campuran liquid melalui destilasi

bergantung pada perbedaan titik didih masing-masing komponen.Juga bergantung

pada konsentrasi komponen yang ada. Campuran liquid akan memiliki

karakteristik titik didih yang berbeda. Oleh karena itu, proses destilasi bergantung

pada tekanan uap campuran liquid. Tekanan uap suatu liquid pada temperatur

tertentu adalah tekanan keseimbangan yang dikeluarkan oleh molekul-molekul

yang keluar dan masuk pada permukaan liquid. Berikut adalah hal-hal

penting berkaitan dengan tekanan uap :

a. Input energi menaikkan tekanan uap

b. Tekanan uap berkaitan dengan proses mendidih

c. Liquid dikatakan mendidih ketika tekanan uapnya sama dengan

tekanan udara sekitar.

d. Mudah atau tidaknya liquid untuk mendidih bergantung pada

volatilitasnya.

e. Liquid dengan tekanan uap tinggi (mudah menguap) akan

mendidih pada temperatur yang lebih rendah.

f. Tekanan uap dan titik didih campuran liquid bergantung pada

jumlah relatif komponen-komponen dalam campuran.

g. Destilasi terjadi karena perbedaan volatilitas komponen -

komponen dalam campuran liquid.

Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam kilang minyak

bumi adalah sama. Semua proses distilasi memerlukan beberapa peralatan yang

penting seperti Kondensor dan Cooler, Menara Fraksionasi, Kolom Stripping.

Proses pemisahan secara distilasi dengan mudah dapat dilakukan terhadap

campuran, dimana antara komponen satu dengan komponen yang lain terdapat

dalam campuran :

a. Dalam keadaan standar berupa cairan,saling melarutkan menjadi

homogen.

b. Mempunyai sifat penguapa relatif (α) cukup besar.

c. Tidak membentuk cairan azeotrop.

Pada proses pemisahan secara distilasi, fase uap akan segera terbentuk

setelah sejumlah cairan dipanaskan. Uap dipertahankan kontak dengan sisa

cairannya (dalam waktu relatif cukup) dengan harapan pada suhu dan tekanan

tertentu, antara uap dan sisa cairan akan berada dalam keseimbangan,

sebelum campuran dipisahkan menjadi distilat dan residu. Fase uap yang

mengandung lebih banyak komponen yang lebih mudah menguap relatif

terhadap fase cair, berarti menunjukkan adanya suatu pemisahan. Sehingga

kalau uap yang terbentuk selanjutnya diembunkan dan dipanaskan secara

berulang-ulang, maka akhirnya akan diperoleh komponen-komponen dalam

keadaan yang relatif murni.

Keseimbangan Uap –Cair

Untuk dapat menyelesaikan soal-soal distilasi harus tersedia data-data

keseimbangan uap-cair sistim yang dikenakan distilasi. Data keseimbangan uap-

cair dapat berupa tabel atau diagram. Tiga macam diagram keseimbangan

yang akan dibicarakan, yaitu :

a. Diagram Titik didih

Diagram titik didih adalah diagram yang menyatakan hubungn

antara temperatur atau titik didih dengan komposisi uap dan cairan yang

berkeseimbangan.Di dalam diagram titik didih tersebut terdapat dua buah

kurva, yaitu kurva cair jenuh dan uap jenuh. Kedua kurva ini membagi

daerah didalam diagram menjadi 3 bagian, yaitu :

1. Daerah satu fase yaitu daerah cairan yang terletak dibawah kurva

cair jenuh.

2. Daerah satu fase yaitu daerah yang terletak datas kurva uap

jenuh.

3. Daerah dua fase yaitu daerah uap jenuh dan cair jenuh yang

terletak di antara kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh.

b. Diagram Keseimbangan uap-cair

Diagram keseimbangan uap-cair adalah diagram yang menyatakan

hubungan keseimbangan antara komposisi uap dengan komposisi cairan.

Diagram keseimbangan uap-cair dengan mudah dapat digambar, jika

tersedia titik didihnya.

c. Diagram Entapi-komposisi

Diagram entalpi-komposisi adalah diagram yang menyatakan

hubungan antara entalpi dengan komposisi sesuatu sistim pada

tekanan tertentu. Didalam diagram tersebut terdapat dua buah kurva

yaitu kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh. Setiap titik pada kurva

cair jenuh dihubungkan dengan garis hubung “tie line” dengan titik

tertentu pada kurva uap jenuh, dimana titik-titik tersebut dalam keadaan

keseimbangan. Dengan adanya kedua kurva tersebut, daerah didalam

diagram terbagi menjadi 3 daerah, yaitu :

• Daerah cairan yang terletak dibawah kurva cair jenuh.

• Daerah uap yang terletak diatas kurva uap jenuh.

• Daerah cair dan uap yang terletak diantara kurva cair jenuh dengan

kurva uap jenuh

• Dibawah kurva cair jenuh terdapat isoterm-isoterm yang

menunjukkan entalpi cairan pada berbagai macam komposisi

pada berbagai temperatur.

Klasifikasi Destilasi

Distilasi berdasarkan prosesnya terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Distilasi kontinyu

2. Distilasi batch

Berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menjadi tiga, yaitu :

1. Distilasi atmosferis (0,4-5,5 atm mutlak)

2. Distilasi vakum (≤ 300 mmHg pada bagian atas kolom)

3. Distilasi tekanan (≥ 80 psia pada bagian atas kolom)

Berdasarkan komponen penyusunnya :

1. Distilasi sistem biner

2. Distilasi sitem multi komponen

Berdasarkan sistem operasinya terbagi dua, yaitu :

1. Single-stage Distillation

2. Multi stage Distillation

Masukan dari menara distilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang

dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua

arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap)

dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara distilasi terbagi dalam 2

jenis kategori besar:

Menara Distilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan

yang memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap piringannya, dan

Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan

cair-gasnya terjadi di sepanjangkolom menara.

BAB III

MATERI DAN METODA

A. Materi

a. Peralatan percobaan ialah :

1. Satu Unit Menara Distilasi ( jenis isolasi panas yang

khusus), tanpa bola-bola keramik yang disikan.

2. Labu didih dilengkapi dengan mantel pemanas, 500 ml.

3. Heater.

4. Termometer dan pendingin refluks ( condensor ).

5. Pendingin samping dan wadah sampel.

6. Pengatur tegangan.

b. Bahan percobaan ialah :

1. Metanol secukup nya.

2. Aquades seperluh nya.

B. Metoda

Prosedur kerja :

1. Periksa susunan peralatan

2. Ukur tinggi bahan isihan bola-bola keramik.

3. Masukan 450 ml larutan Metanol – Air (15% mol metyanol = 24% berat

methanol ) kedalam labu didih.

Masukkan beberapa keping batu didih kedalam labu didih untuk mencegah

terjadinya semburan cairan yang mendidih dan agar terjadinya pendidihan

dan agar halus dan merata.

4. Alirkan air pendingin kedalam masing – masing pendingin.

5. Mula-mula tutuplah cock refluks pendingin pada posisi total refluks

sehingga terjadi total refluks.

6. Secara perlahan-lahan tambahkan jumlah arus yang masuk kedalam

mantel pemanasan dengan memutar knop. Pengaturan tegangan, jumlah

arus yang sesuai dengan mantel pemanasan bervariasi, tergantung pada

karateristik dari larutan yang digunakan dan kecepatan penguapan. Karena

itu tegangan dengan mengamati kenaikan temperatur cairan didalam labu

didih.

7. Amati temperatur pada puncak menara distilasi.

8. Catatlah data – data ( amper mantel pemanas, temperatur pada puncak

menara, data-data pada lembar data.

9. Bila temperatur konstant sudah tercapai mulailah mangambil contoh

( cairan bawah dan kondensat ).

10. Selama samping ukurlah kecepatan kondensasi dengan mengunakan

sampel dan stopwatch.

11. Ukurlah komposisi sampel dengan menggunakan refractomter dan grafik.

12. Kembalikan sampel tadi kedalam labu didih dan ulangi percobaan sekali

lagi.

13. Ubahlah kecepatan distilasi dengan menaikkan jumlah arus kedalam

mantel pemanasan dan ulangi langkah 5 sampai 12.

14. Ubah kecepatan distilasi sekali lagi ( total ada 3 percobaan dengan

kecepatan distilasi yang berbeda ).

15. Lakukan prosedur percobaan yang sama terhadap Menara Distilasi yang

kosong ( tanpa bahan isian )

C. Gambar Rangkaian

BAB IV

DATA PENGAMATAN

No Berat Picno

Kosong

( Gr )

Sampel Berat

Sampel

+ picno

( Gr )

Berat

Sampel

( Gr )

Density

( gr/ ml )

1 15,2726 Destilat 23,7521 8,4795 0,79554

2 15,2726 Residu 24,7779 9,5053 0,9505

Indeks Bias

Volume metanol + air ( ml )

Fraksi Mol Temperatur

( oC ) Destilat Residu

1,3442 300

0,88 0,75 751,3499 300

XD ( Destilat ) : 88 %

XW ( Bottom ) : 22 %

XF : 40 %

V1( BukaTotaL ) : 2,97 ml/menit

V2( BukaSetengah ) : 1,08 ml/menit

BAB V

ANALISA DATA

MF =

W 1

M1

W 1

M 1

+W 2

M 2

MF =

ρ1 . V 1

M 1

ρ1 . V 1

M 1

+ρ2 .V 2

M 2

0,40 =

0,79 . V 1

320,79 . V 1

32+

1(300−V 1)18

0,40 =

0,79. V 1

32,04300−0,4443 Vi

18

0,40 = 0,0246 xV 1 x18

300−0,5556 V 1

120 - 0,0246 V 1 = 0,4428 V 1

120 = 0,4428 V 1 +¿ 0,0246 V 1

120 = 0,66504 V 1

V 1 = 180,44 ml

VTot = V1 + V2

V2 = 300 ml −¿ V1

V2 = 300 ml – 180,44 ml = 119,56 ml

1. Mencari Nilai Lo

Lo = V1 – V2

= 2,97 ml/menit – 1,08 ml/menit

= 1,89 ml/menit

2. Mencari Nilai R

R =LoD

=1,89 ml/menit1,08 ml/menit

= 1,75

3. Menghitung Garis Operasi Atas

Garis Operasi Atas =XD

R+1

=0,88

1,75+1

= 0,32

Zn = 90 cm ( TinggiMenara )

N = 4

Maka,

HETP = Z n

n−1

= 90cm4−1

= 90 cm

3

= 29,33 cm

Neraca Total

F = D + R

Neraca massa metanol : 0,4 x 300 = 0,88 D + 0,22 R

Neraca massa air : 0,6 x 300 = 0,12 D + 0,78 R

0,4 x 300 = 0,88 D + 0,22 R

0.6 x 300 = 0,12 D + 0, 78 R

____________________________

120 = 0,88 D + 0,22 R

180 = 0,12 D + 0,78 R

____________________________

14,4 = 0,1056 D + 0,0246 R

158,4 = 0.1056 D + 0.6864 R

_____________________________

- 144 = 1 0,66 R

R = 144 / 0,66

R = 218,18 ml

120 = 0,88 D + 0,22 R

120 = 0,88 D + 0,22 x 218,18

72 = 0,88 D

D = 81,82 ml

Neraca Massa

Untuk feed : 300 ml

Metanol X11 = 40 % X1

1 x F = 0,4 x 300 ml = 120 ml

Air X21 = 60 % X2

1 x F = 0,6 x 300 ml = 180 ml

Untuk destilat = 81,82 ml

Metanol X12 = 88% X1

2x F = 0,88 x 81,82 ml = 72,00 ml

Air X22 = 12% X2

2 x F = 0,12 x 81,82 ml = 9,82 ml

Untuk residu = 218,18 ml

Metanol X13 = 22% X1

2x F = 0,22 x 218,18 ml = 48 ml

Air X23 = 78% X2

2 x F = 0,78 x 218,18 ml = 170,18 ml

BAB VI

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan menera distilasi kami dapat menyimpulkan beberapa

kesimpulan diantara nya ialah :

1. Laju destilat lebih besar dari laju residu V1 > V2

2. Neraca massa untuk destilat adalah 81,82 ml sedangkan neraca untuk

residu adalah 218,18 ml

3. Neraca massa secara teori untuk feed 300 ml ( metanol 120 ml dan air 180

ml ), untuk destilat 81,82 ml ( metanol = 72 ml dan air 9,82 ml ), untuk

residu ( metanol 48 ml dan air 170,18 ml )

.

DAFTAR PUSTAKA

Penuntun Praktikum SATUAN OPERASI II, 2011, PTKI MEDAN

Coulson and Richardson’s, 2002,Chemical Engineering,5th Edition,

Butterworth- Heinemann, Tokyo

Geankoplis, C. J., 1993,Transport Processes and Unit Operation, 3nd

Edition, Prentice Hall, Inc, U.S.A

McCabe, W. L., and J. C., Smith. 1999.Operasi Teknik Kimia, edisi

keempat, jilid 2, Erlangga, Jakarta