distilasi otk 1(1)
DESCRIPTION
chemical engineeringTRANSCRIPT
DISTILASI
MATA KULIAH OTK-1
DISUSUN OLEH : IR KUSMAN PUROYO
AKAMIGAS TEKNIK KIMIA II BALONGAN
JUNI 2015
DISTILASI : pemisahan 2 komponen fluida atau lebih berdasarkan perbedaan titik didihnya.
DISTILASI BERDASARKAN PEMISAHAN KOMPONEN :
Binary DistillationMulticomponent Distillation
DISTILASI BERDASARKAN TEKANAN:Distilasi AtmosferDistilasi VakumDistilasi Bertekanan (> ATMOSFER)
I. BINARY DISTILLATION ( DISTILASI DENGAN 2 KOMPONEN FLUIDA)
LANGKAH-LANGKAH MENENTUKAN JUMLAH THEORITICAL TRAY BERDASARKAN METODA McCABE –THIELE.
Menentukan Rectifying section operating line (ROL).
Menentukan feed condition (q).
Menentukan feed section operating line (q-line).
Menentukan required reflux ratio (R).
Menentukan stripping section operating line (SOL).
enghitung jumlah theoretical tray
1. MENENTUKAN RECTIFYING SECTION OPERATING LINE (ROL).
1.1. Overall Atau Total Balance
Vn +1 = Ln + D ……………………………………….. (1)
1.2. Neraca Komponen :
Vn+1 Yn +1 = Ln Xn + D XD ………………….. (2)
Dari persamaan (1) dan persamaan (2) diperoleh :
(Ln + D) Yn +1 = Ln Xn + D XD ……………….. (3)
Aliran molal didalam kolom konstan :
L1=L2 = …………… Ln -1 = Ln = Ln +1 = Ln = konstan
V1= V2 = …………… Vn – 1 = Vn = Vn +1 = Vn = konstanDari persamaan (3) diperoleh :
(L + D) Yn +1 = L Xn + D XD ………………………………. (4)
Dari persamaan (4) diperoleh :
Yn +1 = (L/L+D) Xn + (D/L + D) XD ………………………. (5)
Reflux = R = L/D, dengan memasukan R kedalam pers (5) diperoleh:
Yn +1 = (R/R+1) Xn + (1/R+1) XD ……………………… (6)
Persamaan (6) adalah “Rectifying Section Operating Line ( ROL) dengan slope (R/R+1) dan intercept XD/(R+1).
2. MENETUKAN OPERATING LINE STRIPPING SECTION
OVERALL BALANCE STRIPPING SECTIONym+1 V m+1 + xB B = xmL m …….. (7)
ym+1 = L/V xm –B/V xB ------------- (8)
yB = L/V xN – B/V xB ----------------------- (9) persamaan membuat operating line stripping section
YN = L/V XN-1 – B/V X ----------------------------------- (10) persamaan membuat equilibrium curve
3. MENENTUKAN KONDISI ATAU LOKASI FEED (q line)
Feed masuk kolom distilasi terdiri dari liquid, vapor atau campuran keduanya.
a. Limitasi harga q setiap kondisi feed.
b. Perhitungan harga q.
i. Bila feed secara parsial terevaporasi.
Harga q dapat dihitung berdasarkan neraca enthalpy disekitar kolom.
Hv - HFq = ------------- ………………………………………………………….. (11) Hv - HL
Hv = enthalpy vaporHF = enthalpy feedHL = enthalpy liquid
Hv, HF, HL : dapat dicari diagram energy – konsentrasi .
ii. Bila feed adalah cold liquid atau superheated vapor.
q dapat didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk merubah 1 mole feed yang masuk kolom menjadi saturated vapor dibagi dengan molal latent heat evaporation.
Cold liquid : q >1Superheated Vapor : q <0
Untuk Cold Fluid:
Untuk Superheated Vapor:
TBP = bubble point Temperature
TF = Temperature feed
λ = Panas latent Penguapan
CP,L (TBP – TF) + λ q = ------------------------- ------------------------------- (12) λ
CP,V (TDP - TF ) + λ q = ----------------------------- -------------------------------- (9) λ
TDP = Dew Point Temperature
Cp – L = Kapasitas panas Liquid
Cp – V = Kapasitas panas vapor
iii. Menentukan Feed Section Operating Line (q-line)
Fig 15-11.
Neraca bahan disekitar feed tray:
L’ = L + qF dan V = V’ + (1-q)F ------------------------------- (13)
Untuk Rectifying Section :Vy = Lx + DxD ------------------------------------------------------------------------------ (14)
Untuk Stripping Section
V’y = L’x + B xB ----------------------------------------------------------------------------------- (15)
Pada feed point dengan 2 operating line persamaan 11 dan 12diperoleh intersect :
(V – V’) y = (L – L’)x + D xD + B xB ---------------------------------------------------- (16)
OVERALL MASS COLUMN MASS BALANCE:
F = D + B ------------------------------------------------------------- (14)
NERACA KOMPONEN KOLOM :
FxF = DxD + BxB ---------------------------------------------------------------- (15).
Dengan subtitusi L-L’ dan V-V’ dalam persamaan (10) dan (11) kedalam persamaan (13) akan diperoleh:
Y = - (q/1-q)x + (1/1-q) xF --------------------------------- (16)
q dan xF tetap, maka q line merupakan garis lurus dengan slope – (q/1-q) dan intersept x/(1-q).
Jika x = xF dari persamaan (16) diperoleh y = xF, maka q line melalui titik (xF, xF) pada diagonal 450
CONTOH SOAL:Pemisahan 200 lb-mole/jam dari campuran 40% benzene dan 60% toluene menjadi top produk yang mengandung 95% benzene dan bottom produk yang mengandung 90% toluene.Campuran feed yang ter-evaporasi adalah 25% dengan reflux rasio 3:1 dan digunakan total condenser.
Pertanyaan :
a). Berapakah jumlah theoretical stage (plate) yang dibutuhkan.
b). Pada stage berapakah feed masuk ke kolom distilasi.
Jawab:
STEP I: Menghitung overall material balance untuk kolom distilasi
1. F = 200 lb-mole/hr, xF =0.4, xD = 0.95, xB = 0.1
2. Overall mass balance :
F = B + D 200 = B + D.
3. Overall component balance :
Persamaan (15) : FxF = DxD + BxB
200 x 0.4 = 0.1 x B + 0.95 x D
4. Perhitungan D dan B.
Dari kedua persamaan tersebut (14) dan (15) diperoleh D = 71 ; B = 129 lb-mole/jam
STEP II : Pengaturan aliran uap dan cairan didalam kolom.
2.1. R = L/D --------- R=3 ---------- L= 3D = 3 x 71 lbmole/hr = 213 lbmole-hr
c. V = L +D = 213 + 71 = 284 lbmole/hr.
d. 25 % Feed teruapkan ----- q = 0.75.L’ = L + qF = 213 + (0.75 * 200) = 363 lbmole/hr.
e. Mencari V’
V’ =L’ – B = 363 – 129 = 234 lbmole/hr.
STEP III : Menentukan Neraca Komponen dan q-lines.
Line Slope Point Through Which it Passes
1. Rectifying section component balance (operating) line
L/V = 213/284 = 0.75 (0.95, 0.95)
2. Stripping section component balance (operating) line
L’/V’ = 363/234 = 1.55 (0.10, 0,1)
3. Q-line q/q-1 = 0.75/-0.25 = -3.0 (0.4, 0.4)
dst