Tugas Distilasi Batch_intan Sh_151424015_4tkpb.docx

TUGAS PEMECAHAN MASALAH TEKNIK KIMIA Simulasi proses Distilasi Batch dengan menggunakan CHEMCAD Versi 7.1.2

Oleh: Intan Siti Hardianti

NIM 151424015

Kelas:4A-TKPB

PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2019

I.

Flowsheet Simulasi

Gambar 1.1 Flowsheet Simulasi II.

INPUT DATA

Gambar 2.1 Panel Simulasi Pada panel pada Gambar 2.1, data kondisi operasi pada Tabel 2.1 dimasukan ke dalam pengaturan pada panel pot charge seperti pada Gambar 2.2. Kemudian data jumlah tahap dan tekanan kondensor dimasukan ke dalam pengaturan panel batch column seperti pada Gambar 2.3. Data reflux ratio dimasukan ke pengaturan pada panel operation parameters seperti pada Gambar 2.4. Reflux ratio disimulasikan

untuk mendapatkan waktu operasi distilasi paling singkat dengan variasi R dari 0,5 sampai 5 dengan rentang 0,5. Tabel 2.1 Kondisi Operasi Kondisi Operasi Temperatur (oC) Tekanan (bar) Fraksi Mol Umpan -Metanol -Air

Nilai 121 2 80% 20%

Gambar 2.2 Input Data Pot Charge

Gambar 2.3 Input Data Batch Column

Gambar 2.4 Input Data Operation Parameters

III.

HASIL SIMULASI

Berdasarkan hasil simulasi, didapatkan grafik fraksi mol setiap komposnen pada bottom terhadap waktu yang disajikan pada Gambar 3.1-3.10. Simulasi nilai R dilakukan terhadap waktu distilasi untuk mencapai fraksi mol komponen air di dalam bottom sebesar 1. Hal ini menunjukkan bahwa semua metanol menjadi distilat dan yang tersisa di bottom hanya air.

Gambar 3.1 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 0,5

Gambar 3.2 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 1

Gambar 3.3 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 1,5

Gambar 3.4 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 2

Gambar 3.5 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 2,5

Gambar 3.6 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 3

Gambar 3.7 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 3,5

Gambar 3.8 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 4

Gambar 3.9 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 4,5

Gambar 3.10 Kurva perubahan waktu terhadap fraksi mol komponen di aliran distilat pada reflux ratio 5

Simulation: batch distillation BATCH DISTILLATION 1 CALCULATION RESULTS FLOW SUMMARIES: Stream Name Temp C Pres bar Enth MJ Vapor mole frac. Total kmol Total kg Total std L m3 Flow rates in kg CITRONELLAL CITRONELLOL GERANIOL Water Methanol STREAM PROPERTIES Name - - Overall - -

Operation Step 1: Pot Charge 121.0000 2.0000 -102.53 1.0000 0.5000 14.6183 0.0178

Accumulator 69.3465 1.0000 -87.391 0.99623 0.4320 13.3920 0.0166

Pot Residue 99.8110 1.0093 -15.895 0.00000 0.0567 1.0221 0.0010

Distillate 99.1127 1.0000 -2.8643 1.0000 0.0120 0.2203 0.0002

0.0000 0.0000 0.0000 1.8015 12.8168

0.0000 0.0000 0.0000 0.5781 12.8139

0.0000 0.0000 0.0000 1.0206 0.0014

0.0000 0.0000 0.0000 0.2109 0.0094

Pot Charge

Accumulator

Pot Residue

Distillate

Molar flow kmol Mass flow kg Temp C Pres bar Vapor mole fraction Enth MJ Tc C Pc bar Std. sp gr. wtr = 1 Std. sp gr. air = 1 Degree API Average mol wt Actual dens kg/m3 Actual vol m3 Std liq m3 Std vap 0 C m3 - - Vapor only - Molar flow kmol Mass flow kg Average mol wt Actual dens kg/m3 Actual vol m3 Std liq m3 Std vap 0 C m3 Cp kJ/kg-K Z factor Visc N-s/m2 Th cond W/m-K - - Liquid only - Molar flow kmol Mass flow kg Average mol wt Actual dens kg/m3 Actual vol m3 Std liq m3 Std vap 0 C m3 Cp kJ/kg-K Z factor Visc N-s/m2 Th cond W/m-K Surf. tens. N/m CHEMCAD 7.1.2 PM

0.5000 14.6183 121.0000 2.0000 1.000 -102.53 255.4627 90.4511 0.821 1.009 40.8997 29.2366 1.8211 8.0270 0.0178 11.2068

0.4320 13.3920 69.3465 1.0000 0.9962 -87.391 245.0658 84.7928 0.808 1.070 43.7216 31.0000 1.1110 12.0541 0.0166 9.6827

0.5000 14.6183 29.2366 1.8211 8.0270 0.0178 11.2068 1.6710 0.9799 1.303e-005 0.0254

0.4304 13.3454 31.0090 1.1071 12.0541 0.0165 9.6462 1.5117 0.9837 1.119e-005 0.0198 0.0016 0.0466 28.6359 772.7576 0.0001 0.0001 0.0365 3.9547 0.0017 0.0003485 0.2164 0.0219

0.0567 1.0221 99.8110 1.0093 0.0000 -15.895 374.0028 220.8378 1.000 0.622 10.0493 18.0261 957.4827 0.0011 0.0010 1.2709

0.0120 0.2203 99.1127 1.0000 1.000 -2.8643 368.1859 210.8264 0.989 0.634 11.5087 18.3591 0.5983 0.3682 0.0002 0.2690 0.0120 0.2203 18.3591 0.5983 0.3682 0.0002 0.2690 2.0494 0.9915 1.216e-005 0.0246

0.0567 1.0221 18.0261 957.4827 0.0011 0.0010 1.2709 4.2159 0.0008 0.0002811 0.6744 0.0585 3/5/2019 8:05

IV.

PEMBAHASAN Secara lengkap hasil simulasi pada Gambar 3.1-3.10 disajikan pada Tabel 4.1.

Pengaruh reflux ratio terhadap waktu operasi disajikan pada Gambar 4.1. Tabel 4.1 Pengaruh Reflux Ratio terhadap Waktu Operasi Reflux

Waktu

Ratio 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Operasi (jam) 4 4 3,9 3,8 3,8 3,7 3,7 3,7 3,7 3,6

6 5

Refux Rato

4 3 2 1 0 3.55

3.6

3.65

3.7

3.75

3.8

3.85

3.9

3.95

4

4.05

Waktu Operasi (jam)

Gambar 4.1 Pengaruh Reflux Ratio terhadap Waktu Operasi Salah satu ciri dari pemisahan dengan batch adalah bahwa laju alir maupun komposisi dari umpan, produk distilat berubah menurut waktu selama operasi pemisahan berlangsung. Pada distilasi batch, umpan berupa uap yang secara kontinyu masuk melalui dasar kolom, karena kolom distilasi batch dapat dipandang sebagai kolom yang tersusun dari enriching section.

Untuk meningkatkan efisiensi pemisahan, distilasi dapat dioperasikan dengan sistem refluks. Sistem refluks dimaksudkan untuk memberi kesempatan sebagian cairan hasil kondensasi uap yang keluar dari puncak kolom agar dapat mengadakan kontak ulang kembali dengan fasa uapnya di sepanjang kolom. Berdasarkan hasil simulasi, dapat diketahui bahwa pada jumlah plate yang sama semakin besar perbandingan refluks yang digunakan, maka waktu operasi untuk mencapai kemurnian produk yang sama akan semakin cepat. Komposisi komponen ringan yang terdapat dalam distilat meningkat dengan semakin besarnya perbandingan refluks. Hal ini disebabkan: 1. Secara total, waktu kontak antarfasa semakin lama. 2. Perpindahan massa dan perpindahan panas kembali terjadi. 3. Distribusi suhu, tekanan dan konsentrasi di setiap fasa semakin uniform. 4. Terwujudnya keseimbangan semakin didekati.