bab iii distilasi

8/18/2019 BAB III Distilasi

1/12

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Penentuan Overall Column Efficiency dengan Variasi Laju Boil-up

Pada percobaan ini dilakukan proses distilasi batch yang bertujuan untuk

memisahkan campuran etanol-air sehingga menghasilkan komponen etanol dan

air yang lebih murni. Pada percobaan ini, digunakan etanol dengan konsentrasi

etanol awalnya yaitu 90 %. Kemudian setelah dicampurkan dengan air dengan

perbandingan volume etanol dan air ! ", konsentrasi etanol campurannya

menjadi # %. Kondisi operasi yang digunakan yaitu rasio re$luks &' (!( dan

variasi laju boil-up melalui variasi daya P'. )esar daya yang digunakan 0," k*+

0,"# k*+ 0, k*. ika ditinjau dari laju boil up, pada saat power nya 0," k* laju

alir boil-up adalah 0,#( ljam. Kemudian pada saat power nya 0,"# Kw laju alir

boil-upnya adalah 0,#/ ljam dan pada power 0, k* laju alir boil-upnya adalah

0,# ljam. ehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar power yang di set,

maka laju alir boil up yang dihasilkan akan semakin tinggi. )esar daya yang

berbeda-beda dapat mempengaruhi hasil proses yang dapat dilihat pada 1abel .(-

1abel .9.

Proses distilasi, saat kondisi telah mencapai kesetimbangan uap yang

terbentuk akan mempunyai komposisi yang lebih banyak komponen yang mudah

menguap sedangkan cairan akan mengandung komponen yang sukar menguap.

Komponen yang mudah menguap pada akan terkumpul pada bagian overhead

yaitu etanol yang memiliki titik didih " o2 pada keadaan murni, tekanan ( atm

dan pada bagian bottom adalah komponen yang sukar menguap atau titik didihnya

lebih tinggi yaitu air dengan titik didih (00 o2.

3ariasi laju boil-up akan mempengaruhi komposisi keluaran produk pada

distilat dan pada bottom. Pada percobaan ini didapat hasil bahwa, dengan

kenaikan laju boil-up, komposisi produk pada distilat menurun 1abel .(+ ./+

."', dan komposisi produk pada bottom juga mengalami penurunan.

14


2/12

a!el 3.1 Komposisi 4tanol 5verhead dan )ottom %3olume' untuk P60," k*

dan &6 (!(

No"o#posisi $%er&ead

'(Vol)

"o#posisi Botto#

'(Vol)1

o* + o*

( 90 7" 88. "./

7 90 78 8#.7 ".7

9( 7# 88.9 ".8

/ 9 7# 8./ "/.(

# 8 7/ 8." "/.

a!el 3., ata Komposisi $raksi mol' 5verhead untuk P60," k* dan &6 (!(

N

oMol etanol Mol air ad !d ad !d

( (.#/(# 0.##9" 0."#8( 0.78/9 0.""//" 0.77##

7 (.#/(# 0.##9" 0."#8( 0.78/9 0.""//" 0.77##

(.##/ 0./9# 0."#"8 0.7/7" 0."9/9 0.7(0#(

/ (.#7/77 0.809" 0."(/9 0.7#8( 0."8(8 0.7/

# (./"7# 0.""##8 0.8##08 0.//9/ 0."7"79 0.7"7"(

/ata-rata 0.12 0.,+034 0.54 0.,3453

a!le 3.3 ata Komposisi $raksi mol' )ottom untuk P60," k* dan &6 (!(

No Mol etanol Mol air a! !! a! !!

( 0./87/( /.0//0(0.(078

(0.9"9 0./#((( 0.#/9

7 0.//#7 /.099/0.09"9

0.90707 0.//89 0.##(

0./7(# /.(#/0.09/

70.908#

0.//7"

#0.##"7#

/ 0./7(# /.(#/0.09/

70.908#

0./8

80.#88/

# 0./((0 /.7(07

0.09

/ 0.9((08

0./77

/ 0.#"("8

/ata-rata0.025,

+0.204,

0.4405

30.5524

a!el 3.4 Komposisi 4tanol 5verhead dan )ottom % 3olume' untuk P60,"# k*

dan &6 (!(

N

o

"o#posisi $%er&ead

'(Vol)

"o#posisi Botto#

'(Vol)1

o* + o*

( "" 7/ "7.( "#.9

7 " 70 "7.( "8.

15


3/12

"9 77 "7.9 "8.

/ " (" "7./ "8."

# " 70 "./ "."

a!el 3.5 Komposisi 5verhead $raksi mol' untuk P60,"# k* dan &6 (!(

No Mol

etanolMol air ad !d ad !d

( (.("( (.7"/(/ 0.#08 0./9(/ 0.8#87 0./

7

(.#/ (.7("/ 0.#7797 0./""0

0.887

8 0."8/

(.#798 (.(8/ 0.#"8 0./877 0.88 0.7

/(.#/ (.7("/ 0.#7797 0./""0

0.88(( 0.89

#

(.#/ (.7("/ 0.#7797 0./""0

0.88(

( 0.89

/ata-rata

0.5,301 0.422

0.1+

4 0.33+1

a!el 3. Komposisi )ottom $raksi mol' untuk P60,"# k* dan &6 (!(

N

o

Mol

etanol

Mol air a! !! a! !!

( 0./((0 /.7(07 0.09/ 0.9((080./77

/0.#"("8

7 0./7#7 /./("9 0.0"("/ 0.97780."8

0.8(7"

0."8"" /.7099 0.007 0.9(9 0./0#(( 0.#9/9

/ 0.79((/ /.#9"9 0.0#9## 0.9/0/#0."

(0.88789

# 0./7#7 /./("9 0.0"("/ 0.97780."8

0.8(7"

/ata-rata 0.0444 0.2,55

0.3+21

+ 0.10+,a!el 3. Komposisi 4tanol 5verhead dan )ottom % 3oulme' untuk P60, k*

dan &6 (!(

No"o#posisi o%er&ead

'(Vol)

"o#posisi Botto#

'(Vol)1 '

o*) + 'o*)

( 8# (( "#.9 ".9

7 8 (( "#. ".

"( (0 "#. "9.

/ 89 (0 "#.9 "9.

# 89 (0 "8. 0.(

16


4/12

a!el 3.+ Komposisi 5verhead $raksi mol' untuk P60, k* dan &6 (!(

No Mol etanol Mol air ad !d ad !d

( (.(((9" (.990" 0.8/"(0.8#78

9

0.#98

(

0./0(

9

7 (.(8/#"8 (.""7"(# 0.98/"90.80#7

(

0.8(7(

9

0."

(

(.7(#9#/ (.808#7 0./0((0.#89(

9

0.80"#

#

0.97/

#

/ (.(("07 (."("( 0./0"87(0.#97"

9

0.800

7

0.989

# (.(("07 (."("( 0./0"87( 0.#97"9 0.80070.989

/ata-rata 0.4014530.52+54

0.04+

+

0.3251

,

a!el 3.2 Komposisi )ottom $raksi mol' untuk P60, k* dan &6 (!(

No

Mol

etanol Mol air a! !! a! !!

( 0.(" /.908# 0.080 0.98(9" 0.778 0.""("

7 0.(" /.908# 0.080 0.98(9" 0.7//8 0."#8#/

0.("(78( /.9#"87 0.0709 0.988"9( 0.778 0.""("

/ 0.("(78( /.9#"87 0.0709 0.988"9( 0.778 0.""("# 0.("(78( /.9#"87 0.0709 0.988"9( 0.7(/07 0."#9

/ata-rata 0.0344 0.25353 0.,,+ 0.133

Komposisi etanol dalam distilat lebih besar daripada komposisi etanol

masuk kolom dapat dilihat dari variasi laju boil-up. :al ini disebabkan karena

pada operasi pemisahan etanol-air secara distilasi batch dengan sistem re$luks

terjadi kontak ulang antara $ase cair ;' dan $ase uap


5/12

dalam umpan masuk kolom. :al ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa

pada produk overhead , komposisi komponen yang mudah menguap akan

meningkat jika semakin lama waktu distilasi, sedangkan pada produk bottom lebih

besar komposisi yang lebih sulit menguap =eankoplis, (99'.

Pada operasi re$luks total, maka jumlah tahap (tray) teoritis adalah

minimum. ika relative volatility konstan dianggap konstan', maka jumlah tahap

minimum dapat dihitung dengan menggunakan persamaan >enske. umlah tahap

minimum pada percobaan ini, dapat dilihat pada table .(0 berikut!

a!el 3.10 umlah 1ahap ?inimum dengan 3ariasi ;aju )oil-up

Laju Boil-up 'Liter6ja#) 0.#( 0.#/ 0.#

7u#la& ta&ap #ini#u# teoritis 'n) 7."# 7.( 7.#

Pada kenyataannya pada setiap tahap tidak akan terjadi kesetimbangan

yang sempurna antara cairan dan uap yang meninggalkannya. 5leh karena itu,

jumlah tahap actual yang sebenarnya' akan lebih banyak daripada jumlah tahap

teoritis sehingga e$$isiensi kolom dapat dihitung. @ilai e$$isiensi kolom pada

percobaan ini adalah sebagai berikut!

a!le 3.11 @ilai e$$isiensi dengan variasi laju boil-upLaju Boil-up 'Liter6ja#) 0.#( 0.#/ 0.#

E88isiensi "olo# 'E) ( /./ 78.7 (

3ariasi laju boil-up dapat mempengaruhi e$$isiensi kolom, pada percobaan

ini e$$isiensi kolom tidak megalami kenaikan seiring kenaikan laju boil-up 1abel

.(('.

Perhitungan jumlah tray dapat juga dilakukan dengan menggunakan

metode gra$ik ?c2abe-1hiele. ?etode ?c 2abe-1hiele dapat digunakan untuk

menghitung jumlah tray teoritis =ambar .(+ .7+ .'

18


6/12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Mol Fraction ethanol in liquid phase , x

Mol Fraction ethanol in vapor phase , y

9a#!ar 3.1 =ra$ik ?c2abe-1hile 4tanol-Air pada P60." k* dan &6(!(

19


7/12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1



9a#!ar 3., =ra$ik ?c2abe-1hile 4tanol-Air pada P60."# k* dan &6(!(

?etode gra$ik ?c 2abe-1hiele diawali dengan membuat kurva

kesetimbangan dengan memplotkan nilai $raksi mol ethanol dalam keadaan

setimbang dengan memplotkan nilai $raksi mol ethanol dalam vapor y' vs nilai

$raksi mol ethanol dalam liquid B'. etelah kurva kesetimbangan dibuat, ditarik

garis lurus dari nilai $raksi mol etanol dalam cairan di overhead , CA dan $raksi

mol etanol dalam cairan di bottom, CA) ke kurva kesetimbangan.


8/12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1



9a#!ar 3.3 =ra$ik ?c2abe-1hile 4tanol-Air pada P60. k* dan &6(!(

umlah tray pada percobaan ini menggunakan metode ?ccabe-1hile dapat

dilihat pada =ambar .(+ (.7+ (.. &atio re$luks konstan (!(0' dengan variasi

power 0."+ 0."#+ 0. berturut-turut jumlah tray yang diperoleh setelah pembulatan

keatas adalah ", 7, 7 dan diperoleh e$$isiensi kolom dengan jumlah tray aktual ,

berturut turut adalah ".# %, 7.#", 7.#" %. 4$$isiensi kolom terbaik diperoleh

pada power 0." atau laju boil-up 0.#( literjam menggunakan persamaan >enske

dan metode gra$ik ?c2abe-1hile.

3., Penentuan Overall Column Efficiency dengan Variasi /e8lu: /asio

@ilai e$$siensi kolom pada percobaan ini dihitung pada kondisi operasi

dimana laju boil-up konstan sedangkan variable yang divariasikan adalah re$luk

rasio. ;aju boil-up bergantung pada daya yang digunakan. Pada percobaan

sebelumnya daya yang menghasilkan produk maksimum adalah daya yang

bernilai 0." k*. 5leh karena itu pada percobaan ini digunakan daya sebesar 0."

21


9/12

k* dengan rasio re$luks &' (!( dan (!7. Komposisi produk yang dihasilkan

untuk daya 0." dan rasio re$luks (!( dapat dilihat pada 1abel .(-., sedangkan

untuk rasio re$luks (!7 komposisinya sebagai berikut!

a!el 3.1, Komposisi 4tanol 5verhead dan )ottom untuk P60," k* dan &6 (!7

N

o

"o#posisi o%er&ead

'(%ol)

"o#posisi

!otto# '(%ol)1 '

o;) + 'o;)

( 8# (0 ". 0.#

7 8 (( "/.# "/.#

8" (0 "#. "9.

/ 88 (0 "#.9 "9.

# 88 9 "8. 0.(

a!el 3.13 Komposisi 5verhead $raksi mol' untuk P60," k* dan &6 (!7

No Mol etanol Mol air ad !d

( (.(((9" (.990"0.8/"

(

0.8#78

9

7 (.(8/#"8 (.""7"(#0.98/"

9

0.80#7

(

(.(/"/# (.7((0.#87

/

0.8(/"

8

/ (.(07 (.#( 0."#0/#

0.87/9##

# (.(07 (.#(0."#0/

#

0.87/9#

#

/ata-rata0."9

#

0.8708(

#

a!el 3.14 Komposisi )ottom $raksi mol' untuk P60," k* dan &6 (!7

No Mol etanol Mol air a! !!

( 0.("(78(/.9#"8

7

0.070

9

0.988"9

(7 0.("

/.908

#

0.080

0.98(9

"

0.("(78(/.9#"8

7

0.070

9

0.988"9

(

/ 0.("(78(/.9#"8

7

0.070

9

0.988"9

(

# 0.(#/(# #.0/((#90.07988

0.9"0

7

/ata-rata 0.077 0.988"

22


10/12

Komposisi etanol dalam distilat lebih besar daripada komposisi etanol

masuk kolom dapat dilihat dari perbandingan re$luks 0,/ hingga 7,/. Pada

percobaan ini hasil yang diperoleh dengan menurunkan rasio re$luks adalah

komposisi produk mengalami penurunan 1abel .( dan 1abel .(7' :al ini

disebabkan karena pada operasi pemisahan etanol-air secara distilasi batch dengan

sistem re$luks terjadi kontak ulang antara $ase cair ;' dan $ase uap


11/12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1



9a#!ar 3.4 =ra$ik ?c2abe-1hile 4tanol-Air pada P60." k* dan &6(!7

?enggunakan metode ?c2abe-1hile diperoleh jumlah 1ray berturut-turut adalah

" dan (.

4$$isiensi kolom yang didaperoleh adalah /,/ % dan 0,/ % 1ray teoritis

menggunakan persamaan >enske' dan ".# % dan (7.# % menggunakan metode

?ccabe 1hile.

24


12/12

BAB IV

"ESIMP

bab iii distilasi

Documents