praktikum ii praktikum destilasi buble cup3
DESCRIPTION
Teknik KimiaTRANSCRIPT
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
PRAKTIKUM IIDESTILASI PACKING
1. TUJUAN PERCOBAAN:
- Tujuan praktikum ini adalah agar praktikan mempelajari operasi pemisahan
campuran biner dengan metoda distilasi batch
- Menguapkan campuran fasa cair
- Mempertemukan fasa cair dan fasa uap yang berbeda komposisinya (terjadi di kolom
distilasi)
- Menentukan volatilitas realtif campuran biner
- Menentukan efiseiensi pemisahan.
2. RUANG LINGKUP :
- Membuat Larutan Standar dengan menggunakan piknometer dan Indeks Bias
dan menentukan konsentrasi feed, destilat dan bottom
- Menentukan volatilitas realtif campuran biner
- Menentukan Tinggi Packing dalam Kolom
- Menghitung Stage Teoritis
- Metode Menghitung transfer unit pada menara packing
- Dapat menghitung kecepatan uap dalam kolom
3. DASAR TEORI :
DESAIN KOLOM PEMISAH DESTILASI
Ada beberapa macam pemilihan kolom pemisah distilasi yaitu :
1. Packed Tower
Sebuah kolom yang dilengkapi packing utk memperluas bidang kontak dan membuat
turbulensi sehingga kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya zat yg berbeda fase
mengalir berlawanan arah yg dpt menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu
Politeknik Negeri Samarinda Page 1
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
phase ke phase lain. Zat berfase cair mengalir dari atas dan gas dari bawah sehingga
terjadi kontak antara keduanya.
Dipilih packed tower karena :
Uutuk liquid korosif, karena alat lebih murah
Membutuhkan tahanan liquid yg rendah karena densitasnya yg besar
Memberikan pressure drop per tahap kesetimbangan yg rendah
Utk diameter kolom yg kecil
Packed Tower
Syarat packing yang bagus adalah :
Bulk density kecil (tdk terlalu membebani kolom)
Luas yg terbasahi besar
Volume rongga besar (mengurangi pressure drop)
Sifat pembasahan baik
Tahan korosi
Memiliki struktur yg kuat utk menahan beban tumpukan
Murah
Politeknik Negeri Samarinda Page 2
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Macam - macam bentuk packing :
Rasching ring
Berl saddle
Pall ring sederhana : rasching ring, harga lebih murah tapi efisiensi lebih rendah, sering
chanelling
Politeknik Negeri Samarinda Page 3
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
sedang : pall ring, batas flooding tinggi dan distribusi liquid baik
tinggi : berl saddle, mahal, bed seragam, batas flooding tinggi dan pressure drop
rendah
Pemilihan bahan packing :
Keramik, utk liquid yg bersifat korosif
Plastik, cocok utk temperatur sedang dan tidak cocok utk pelarut organik
Logam, utk kondisi operasi yg tdk stabil
2. Tray / Plate Column
Bentuk sama dengan packed column tapi tidak mempunyai packing, sebagai
gantinya ada plate-plate yang berfungsi memperbesar kontak antar komponen
shg bisa dipisahkan menurut rapat jenisnya.
Jumlah tahapan plate disusun berdasarkan :
Tray Tower Tingginya kesulitan pemisahan zat yg akan dipisahkan
Perhitungan neraca massa dan kesetimbangan
Politeknik Negeri Samarinda Page 4
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Dipilih jenis ini tdk packed tower karena :
Bisa menangani laju alir liquid dan gas yang besar
Pembersihan mudah karena bisa dipasang manhole
Lebih mudah utk pengambilan produk melalui samping
Desain plate lebih terjamin efisiensi kerjanya
2. Bubble Cap
Spesifikasinya adalah :
Kapasitas sedang sampai tinggi
Efisiensi sedang sampai tinggi
Biaya instalasi dan perawatan lebih mahal
Laju alir rendah karena pressure drop tinggi
Bubble Cap Tray Korosi tinggi
3. Sieve TraySpesifikasinya adalah :
Politeknik Negeri Samarinda Page 5
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Kapasitas tinggi
Efisiensi tinggi
Pressure drop sedang
Biaya instalasi dan perawatan murah
Korosi rendah
Istilah-istilah yg biasanya muncul adalah :
Downcomer : lubang tempat masuknya aliran dari atas (liquid) ke plate bawah (kita
memandang plate ini sbg acuan)
Downflow : lubang tempat keluaran liquid dari plate (kita memandang sbg
acuan) ke plate di bawahnya
Entrainment : peristiwa liquid terangkut ke plate atasnya karena dorongan gas
dari bawah yg berlebihan, disebabkan laju alir gas terlalu besar
Flooding : menggenangnya liquid di plate karena kiriman liquid yg berlebihan
dr plate atasnya, bisa disebabkan karena adanya entrainment, shg plate atas
menerima kelebihan liquid
Weeping : liquid yg ada pada plate jatuh bebas ke plate bawahnya karena
tekanan gas dari bawah kurang, disebabkan karena laju alir gas kecil.
Politeknik Negeri Samarinda Page 6
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Cap : penghalang / pengkontak antara liquid dan uap yang dipasang di setiap
tray, bentuk seperti topi yg pinggirnya ada slot utk mengatur besar kecilnya gas
yg keluar keatas
Tray / Plate : lapisan atau level disetiap kolom, biasanya terbuat dari besi baja
yg kuat menahan beban liquid atau cap
Slot : tempat bukaan pada cap yg mempunyai macam-macam bentuk (trapesium,
persegi, segitiga dll) yg berfungsi mengatur bukaan gas yg keluar ke atas shg
liquid dan gas berkontak secara normal
Enriching : bagian plate yg berada diatas tempat masukan feed
Exhausting / Stripping : bagian plate yg berada dibawah tempat masukan feed
Baffle : penghalang yg berada di tengah-tengah tray utk membuat aliran lebih
lama berada di tray (penerapan hanya di reverse flow)
Weir : penghalang yg dipasang di pinggir dari downflow utk membuat agar
volume liquid yg tertampung di tray banyak, sehingga efektif terjadinya kontak
antara liquid dan gas
Cross Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di
sepanjang tray dan mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut cross flow
karena letak downcomer dan downflow di sisi berseberangan. Jarak yg dilewati
liquid panjang shg efisiensi tinggi
Reverse Flow : aliran liquid datang dari atas (downcomer) lalu mengalir di
sepanjang tray dan berbelok ke bagian tray sebelahnya karena adanya baffle lalu
mengalir ke plate bawahnya di downflow. Disebut reverse flow karena letak
downcomer dan downflow di sisi yg sama. Dapat digunakan utk menampung
cap lebih banyak, L/V rendah, luas downcomer kecil
Double Pass : aliran liquid datang dari atas dari 2 downcomer lalu mengumpul
di tengah-tengah plate bawahnya dan aliran pecah menjadi 2 di 2 downfow
(terletak di sisi kiri dan kanan). Digunakan utk beban liquid yg besar, L/V tinggi
Politeknik Negeri Samarinda Page 7
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
4. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah :
1. Satu set perangkat modul distilasi yang terdiri dari:
a. labu didih (dilengkapi termometer dan alat pengambil sampel),
b. pemanas listrik (untuk labu didih),
c. Heating Mantle
d. kolom fraksionasi batch (kolom yang dipakai adalah tipe vigreux yang
dilengkapi dengan selubung pemanas listrik yang dapat diatur dengan
menggunakan pengatur tegangan listrik),
e. kondensor,
f. pengatur dan pembagi refluks,
g. penampung distilat Secara skematis alat yang dipakai
2. Refraktometer 3. Piknometer
4. Termometer 5. Stopwatch
6. Gelas ukur 7. Pipet ukur
8. Timbangan/ neraca
Bahan
Bahan yang digunakan adalah Etanol dan aquades
4. Prosedur :
Politeknik Negeri Samarinda Page 8
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
5. Pengambilan Data :
Data Literatur
1. Data Kesetimbanagn Uap-Cair Sistem yang Diuji pada Tekanan Praktikum
Politeknik Negeri Samarinda Page 9
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
T (0C) X Y
dst
Sumber :
2. Densitas Air pada berbagai Temperatur
T (0C) ρair
dst
3. Sifat Fisik Etanol dan Air
Mr (g/mol) Tdidih (0C) Puap (mmHg)
EtanolAirSumber
Data Percobaan
Kalibrasi Densitas Etanol
Temperatur praktikum : (0C)
Massa Piknometer Kosong : (g)
Massa Piknometer + air : (g)
Massa air : (g)
Densitas air : (g/mL)
% Volum % Molm pikno+ camp
.(g)
m campuran(g)
ρ et-OH(Kg/m3)
Indeks
bias
X et-OH(mol/mol)
ηl
Volume Destilat dan Bottom pada Akhir Setiap Run
V feed V Destilat VBottom
Analisa Data
1. Penentuan Fraksi Mol Etanol dalam Campuran Etanol-Air
Politeknik Negeri Samarinda Page 10
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Membuat Kurva Standar indeks Bias/Berat Jenis Vs Fraksi Mol dari kurva standar di
Plotkan garis antara indeks bias/berat jenis yang telah diukur terhadap konsentrasi.
Mencari Nilai Ma
XB Xf X XD
Dimana : mi : local slope of the equilibrium curve at theoretical plate
2. Metode Menghitung transfer unit pada menara packing
Transfer unit destilasi packing merupakang bagian dari tinggi kolom proses terjadi
perubahan konsentasi uap sama dengan perubahan tekanan rata-rata uap.
Perbedaan tekanan uap antara kesetimbangan (y*) dan konsentasi uap actual (y)
Politeknik Negeri Samarinda Page 11The transfer unit is a partof column height where the change in vapor concentration equals to the average driving force. The driving force is the difference between the equilibrium (y*) and the actual (y) vapor concentration.
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Untuk menghitung transfer unit pada menara packing :
Dimana :
HTU : Height of a Transfer Unit [m]
NTU : Number of Transfer Units
NTU dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Dimana :
yD : Fraksi massa destilat
yB : Fraksi massa Bottom
Hubungan antara fraksi massa kesetimbangan uap (y*) dan fraksi massa uap (y) dapat
digambarkan pada grafik berikut :
Dari bilangan Archimides (Ar) dan Reynold (Re) sebagai berikut
Politeknik Negeri Samarinda Page 12
Figure 2. Relation between y* and y Figure 3. Graphical integration
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Dimana :
ρL : Liquid density [kg/m3]
ρV : vapor density [kg/m3]
ηV : dynamic viscosity of vapor [Pa s]
Kecepatan penguapan [v, (m/s)] dapat dihitung dengan persamaan :
Menghitung Koefisient transfer massa [Kv] (1/s) :
Dimana :
De : diameter packing (m)
Dv : Difusitas pavor (m2/s), http://homedistiller.org/calcs/calc
Jadi Height of a Transfer Unit (HTU) [m] :
8. Kesimpulan
Dari percobaan praktikum pompa dengan (variable tetap dituliskan) dapat disimpulkan :
Daftar Pustaka :
Menuliskan daftar pustaka yang berkaitan dengan percobaan baik dari buku maupun dari internet.
Politeknik Negeri Samarinda Page 13
Prak.Mekanika Fluida & Perpin Massa Program Studi Kimia Industri
Politeknik Negeri Samarinda Page 14