Distillation : Basic Theory Part 01

Teori Dasar Distilasi ( Bagian 01 ).

Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung pada karakteristik tekanan uap campuran liquid

Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih. Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya. Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.

Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile. Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat pemisahan yang tinggi.

Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:

1. Distilasi Atmosferik

• Dilakukan pada tekanan sedikit diatas tekanan atmosfir

• Minyak dipanaskan sampai temperatur tertentu sebelum terjadi perengkahan.

• Aplikasi : Crude Distillation Unit

2. Distilasi Vakum

• Untuk minyak berat bertitik didih tinggi yang jika dipanaskan lebih lanjut pada tekanan atmosfir akan terjadi perengkahan.

• Dilakukan pada tekanan dbawah satu atmosfir (vakum).

• Aplikasi : Vacuum Unit

3. Distilasi Bertekanan

• Untuk minyak yang sudah menguap pada temperatur kamar.

• Aplikasi : Light End Unit (Debutanizer, Depropanizer, naptha splitter).

Sistem kompleks adalah adalah sistem yang terdiri dari banyak sekali komponen sehingga tidak layak untuk menentukan komposisi campuran tersebut dinyatakan dalam komponen-komponen murninya. Contohnya adalah campuran petroleum. Pada umumya analisa penentuan titik didih pada campuran petroleum menggunakan dua cara, yaitu distilasi ASTM (American Society for Testing and Material) dan distilasi TBP (True Boiling Point).

1. Distilasi TBP

• Disebut distilasi 15/5, kolom eqivalent dengan 15 tahap (plate) & perbandingan refluks 5/1.

• Derajat kemurnian relatif tinggi, setiap komponen terpisahkan dengan baik (dari komponen ringan sampai dengan komponen berat).

• Kondisi operasi, tekanan atmospferik & temperatur sampai dengan 316 ^oC (600 ^oF), kemudian dilanjutkan dengan tekanan vacum dengan tujuan mencegah perengkahan fraksi minyak yang berat.

• Volume minyak mentah 1000-5000 cc sehingga volume distilate setiap fraksi banyak dan cukup untuk analisa kualitas fraksi.

2. Distilasi ASTM atau distilasi Engler

• Derajat kemurnian relatif rendah (tidak ada kolom & refluks).

• Hasil distilasi ASTM dapat digunakan untuk menganalisa minyak mentah.

• Analisa cepat.

• Banyak digunakan untuk mengontrol operasi.

• Untuk minyak mentah dan produk – produk minyak mentah.

• Volume 100 cc.

• Tekanan atmosferik.

• Pemanasan diatur sedemikian rupa pada 5 – 10 menit diperoleh tetesan pertama, hasil dikumpulkan dengan kecepatan 4 – 5 cc per menit.

• Temperature uap tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point).

• Temperature selanjutnya dicatat setelah hasil distillate terkumpul 5 ml, 10 ml dan setiap mendapat 10 ml distilate berikutnya.

• Temperature uap maksimum pada tetesan terakhir disebut (End Point)

Campuran dalam fasa cair yang dipanaskan dalam suatu kolom (bejana) akan mengalami keseimbangan fase uap dan fase cair yang berlangsung singkat, peristiwa ini disebut Equilibrium Flash Vaporization (EFV).

Kurva Equlibrium Flash Vaporization dibuat berdasarkan data Distilasi TBP atau Distilasi ASTM dengan bantuan grafik. Kurva EFV bermanfaat untuk menetukan performance dari unit Flash Distillation pada campuran kompleks.

Variabel Operasi Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:

1. Temperatur umpan masuk kolom

Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas

2. Tekanan kolom

Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.

3. Sifat fisik umpan

Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.

4. Refluks

Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor, dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya.