Tugas Distilasi Batch_maria Rosa_151424016_4 Tkpb.docx

SIMULASI DISTILASI BATCH MENGGUNAKAN CHEMCAD MATA KULIAH PEMECAHAN MASALAH TEKNIK KIMIA SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2018/2019 Dosen Pengajar: Ir. Mukhtar Ghozali, M.Sc.

Oleh : Maria Rosa Mistika M. NIM 151424016

Kelas

: 4-TKPB

Tanggal pengumpulan tugas: 05 Maret 2019

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

I.

Flowsheet Simulasi Unit operasi yang digunakan dalam simulasi ini adalah unit kolom distilasi batch.

Gambar 1 Skema Distilasi Batch

II.

Data Input 2.1 Pot Charge

Pot charge berisi data kondisi operasi kolom dan komposisi awal campuran. Pada simulasi ini, campuran terdiri dari etanol dan air dengan komposisi awal masing-masing yaitu 75% dan 25% (%mol). Total mol feed yang diinput yaitu sebesar 2000 kmol. Kondisi operasi terdiri dari suhu dan tekanan masing-masing sebesar 121℃ dan 2 bar. Gambar 1.2 menunjukkan kotak jendela pot charge.

Gambar 2. Data yang Diinput di Pot Charge

2.2 Batch Column Spesifikasi kolom distilasi batch yang disimulasikan dimasukkan ke dalam jendela batch column seperti jumlah tray sebanyak 36 tray untuk meningkatkan pemisahan antara etanol dengan air.

Gambar 3. Data Spesifikasi Kolom Distilasi Batch pada Jendela Batch Column

2.3 Operation Parameters Pada jendela operation parameters, diinputkan data reflux ratio dan laju alir mol distilat dengan masing-masing nilai sebesar 0,5 dan 200 kmol/h. Tampilan jendela operation parameters dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.

Gambar 4 Tampilan Jendela Operation Parameters

III.

Hasil Simulasi

Gambar 5 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks yaitu 0.5

Gambar 6 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 1

Gambar 7 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 1,5

Gambar 8 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 2

Gambar 9 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 3

Gambar 10 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 4

Gambar 11 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 5

Gambar 11 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 6

Gambar 11 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 7

Gambar 11 Kurva Perubahan Waktu terhadap Fraksi Mol Komponen di Bagian Bawah dengan Rasio Refluks 8

CHEMCAD 6.1.4

Page 1

Job Name: distilasi PMTK 1

Date: 03/05/2019

Time: 23:41:20

BATCH DISTILLATION 1 CALCULATION RESULTS Operation Step 1: Stream Name Temp C Pres bar Enth MJ Vapor mole fraction Total kmol Total kg Total std L m3 Flowrates in kmol Water Ethanol CHEMCAD 6.1.4

Pot Charge 121.0000 2.0000 -4.6178E+005 1.0000 2000.0000 78111.0000 95.7880

Accumulator 84.0740 1.0000 -4.4297E+005 0.99378 1900.0003 76308.1279 93.9846

Pot Residue 99.8744 1.0093 -18223. 0.00000 64.9999 1171.7904 1.1721

Distillate 99.5599 1.0000 -23968. 1.0000 100.0005 1814.1901 1.8195

500.0000 1500.0000

400.0493 1499.9510

64.9707 0.0291

99.5484 0.4520 Page 2

Job Name: distilasi PMTK 1

Date: 03/05/2019

Name Pot Charge - - Overall - Molar flow kmol 2000.0000 Mass flow kg 78111.0000 Temp C 121.0000 Pres bar 2.0000 Vapor mole fraction 1.000 Enth MJ -4.6178E+005 Tc C 255.7782 Pc bar 72.0893 Std. sp gr. wtr = 1 0.815 Std. sp gr. air = 1 1.348 Degree API 42.0221 Average mol wt 39.0555 Actual dens kg/m3 2.4458 Actual vol m3 31937.2935 Std liq m3 95.7880 Std vap 0 C m3 44827.2919 - - Vapor only - Molar flow kmol 2000.0000 Mass flow kg 78111.0000 Average mol wt 39.0555 Actual dens kg/m3 2.4458 Actual vol m3 31937.2935 Std liq m3 95.7880 Std vap 0 C m3 44827.2919 Cp kJ/kg-K 1.8010 Z factor 0.9747 Visc N-s/m2 1.195e-005 Th cond W/m-K 0.0253 - - Liquid only - Molar flow kmol Mass flow kg Average mol wt Actual dens kg/m3 Actual vol m3 Std liq m3

Time: 23:41:21

Accumulator

Pot Residue

Distillate

1900.0003 76308.1279 84.0740 1.0000 0.9938 -4.4297E+005 253.0546 71.0261 0.812 1.387 42.7776 40.1622 1.3853 55084.4714 93.9846 42585.9357

64.9999 1171.7904 99.8744 1.0093 0.0000 -18223. 374.0427 220.8602 1.000 0.622 10.0415 18.0276 957.5249 1.2238 1.1721 1456.8845

100.0005 1814.1902 99.5599 1.0000 1.000 -23968. 372.6251 217.9662 0.997 0.626 10.4155 18.1418 0.5905 3072.3500 1.8195 2241.3751

1888.1788 75888.0659 40.1911 1.3777 55083.9228 93.4775 42320.9714 1.6751 0.9824 1.082e-005 0.0212 11.8215 420.0667 35.5340 764.8420 0.5492 0.5071

100.0005 1814.1901 18.1418 0.5905 3072.3500 1.8195 2241.3751 2.0712 0.9916 1.216e-005 0.0247 64.9999 1171.7904 18.0276 957.5249 1.2238 1.1721

Std vap 0 C m3 Cp kJ/kg-K Z factor Visc N-s/m2 Th cond W/m-K Surf. tens. N/m

IV.

264.9637 3.6703 0.0019 0.0003777 0.1886 0.0211

1456.8845 4.2243 0.0008 0.0002810 0.6746 0.0585

Penjelasan

Simulasi distilasi batch ini dilakukan pada suhu 121℃ dan 2 bar. Berdasarkan gambar grafik yang diperoleh, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai rasio dengan laju alir distilat tetap pada 200 kmol/jam, semakin meningkat nilai fraksi air di bottom distilasi batch. Fraksi mol air mencapai nilai 1 saat rasio refluks dinaikkan menjadi 4 dimana ketika dinaikkan menjadi 5-8, nilai fraksi mol air tetap 1 dalam waktu yang sama yaitu 9 jam. Namun, semakin besar rasio refluks, semakin besar pula kerja reboiler dan condenser. Hal ini terjadi karena liquid yang semakin banyak turun ke dalam kolom distilasi akan menyebabkan terjadinya weeping dan suhu atas kolom distilasi akan menurun. Untuk menghindari terjadinya weeping, suhu boiler akan dinaikkan sehingga terbentuk banyak uap. Selain itu, kerja condenser akan semakin meningkat. Sehingga biaya operasi yang diperlukan akan meningkat pula (Mc.Cabe, dkk., 1993). Oleh karena itu, berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, dipilih nilai rasio refluks yaitu 4 karena pada rasio tersebut telah tercapai fraksi mol air pada bottom senilai 1 selama 9 jam dengan laju alir distilat 200 kmol/jam.

V.

Daftar Pustaka

Mc.Cabe, Warren, Julian C. Smith, Peter Harriott. 1993. Unit Operations of Chemical Engineering, Ed. 5th. New York: McGraw Hill.