Prestsi Distilasi

8/20/2019 Prestsi Distilasi

1/40


2/40

MENARA-MENARA UNTUK OPERASI GAS-LIQUID

1. Menara Destilasi

2. Menara Absr!si.


3/40

MENARA DISTILASIDistilasi merupakan salah satu cara pemisahan yang paling banyak dipakai, karenaoperasi dan alatnya yang cukup mudah dan relatif murah, terutama pemakaiantenaganya tergolong yang paling rendah.


4/40

Perancangan menara distilasi meli!ti"

Kondisi Operasi (Tekanan dan Suhu) Jumlah Trays! "osisi #mpan $asuk

Komposisi #ap dan %airan Diameter dan Tinggi $enara Design Tray atau "late! &ahan Konstruksi $enara


5/40

A. Kn"isi O!erasi Suhu serta tekanan operasi pada menara makin ke

atas makin rendah karena jika sama tidak terjadialiran, tetapi untuk tekanan tinggi, gunamemudahkan penentuan suhu operasi serta kondisilain, tekanan seluruh menara bisa dianggap sama.

Dalam menentukan tekanan dan suhu operasitersebut perlu diketahui hal-hal sebagai berikut:

1) Sifat-sifat zat masing-masing dan campurannya,misal zat tersebut mudah terpolarisasi atau tidak

) !ada bagian puncak menara harus diketahuikeadaan kritisnya "#c dan !c), karena jikaoperasinya dekat atau melebihi keadaan kritis nya,maka tidak bisa diembunkan. $adi kondisi puncak

harus jauh diba%ah titik kritisnya. &) 'ampuran zat yang akan didistilasi merupakan

campuran azeotrop atau bukan. () tilitas yang ada atau yang disediakan meliputi

pendingin kondensor dan pemanas reboiler serta

perbedaan suhu yang diijinkan antara zat tersebutdan utilitasn a.


6/40

'. Pendingin #$ndens$r dan er%edaan s!&! '(t)

*ang dii+in#an

"endingin kondensor bertugas mengembunkan uap puncak menara.

&eberapa pendingin yang dapat dipakai misalnya air

pendingin, refrigeration, udara pendingin, process fluid

dan steam boiler.

a, Air Pendingin 'Cooling water )

"endingin dengan cooling water ! paling banyak

dipakai, kerena mempunyai suhu kirakira samadengan suhu sekeliling. "emilihan suhu perancangan

harus diambil suhu sekeliling yang paling tinggi. Di

*ndonesia biasanya antara ++- o%. Dalam hal ini t

yang di/inkan mencapai ' 0 o%


7/40

%, Rerigerati$n Refrigeration ! dipakai sebagai pendingin kondensor untuk

mencegah penggunaan tekanan operasi yang terlalau besar. "adakasus lain supaya suhu dan tekanan operasi rendah, sehingga

relatif velocity (α). besar. Selain hal tersebut /uga agar fluida yangdipisahkan tidak rusak karena ter/adi polarisasi dll. "emakaian refrigeration! disesuaikan dengan suhu yang

diinginkan, misalnya#ntuk mencapai suhu yang rendah digunakan 12+, freon, propan

dsb.#ntuk mencapai suhu yang lebih rendah lagi digunakan cascaderefrigeration! misalnya propilene dan etilene. #ntuk suhu yangsangat rendah digunakan cascade refrigeration etilene dan metana.

Sebagai gambaran tentang suhu terendah yang dapat dicapai sbagai

refrigerant misalnya 3 4reon, 12+ suhu sekitar 0o%

3 %+25 + o%

3 %+2- +6 o%

3 %027 ' o%

3 %27 '6 o%


8/40

#. U"ara Pen"in$in Dipergunakan untuk daerah-daerah yang kekurangan

air, sehingg cooler nya dipakai jenis *fn-an cooler + Suhu udara pendingin juga sama dengan suhu

sekeliling t yang diijinkan : o'.

d. Process Fluid Dalam rangka * energy integration + atau *energy

utilization+ digunakan pendingin yaitu uida yang lebihdingin dari operasi alat yang lain. /isalnya pendinginmenara yang satu merupakan hasil yang keluar daridasar menara yang lain, sehingga alatnya dapatmempunyai fungsi ganda yaitu sebagai kondensor

menara yang satu, tetapi juga sebagai reboiler menarayang lain. t yang diijinkan : 1 0 o'

e. Stea% &iler

!endingin yang dipakai adalah air, karena tekanannyadibuat rendah sehin a dihasilkan ua den an


9/40

/, Pemanas Re%$iler dan er%edaan s!&! '(t) *ang dii+in#an

"emanas reboiler bertugas menguapkan hasil yang keluar daridasar menara. "emanas yang dipakai berupa uap air (steam),

prosess fluid, api langsung dan hot oil (minyak pemanas)

a, Ua Air 'Steam) Steam merupakan pemanas yang paling banyak digunakan.

Suhunya tergantung tekanan yang digunakan. #mumunyadigunakan uap air /enuh yang akan keluar sebagai embunan.

t yang dii/inkan mencapai hingga - o%.

%, Pr$cess 0!id Dalam hal ini dipakai fluida hasil puncak menara (distilat) yangsuhunya lebih tinggi dari hasil dasar menara

t yang dii/inkan mencapai hingga ' 0 o%


10/40

c, Ai Langs!ng "emanas ini merupakan yang langsung dari pembakaran

bahan bakar (fuel), sehingga suhunya akan sangat tinggi.&iasanya pemanas dengan suhu yang terlalau tinggi tidakdisukai karena dapat merusak hasil., sehingga pemanasandengan api langsung dipakai bila dipandang cukup aman,misalnya crude distilation unit !

d, 1$t Oil 'min*a# emanas) "emanas ini dipakai untuk suhu reboiler yang cukup tinggi.

$inyak pemanas dipilih bila dibandingkan denganmemakai uap air (steam) masih lebih murah atau kalau di

pabrik persediaannya cukup dibanding dengan pamanas lain t yang dii/inkan mencapai hingga 0 - o%


11/40

A, Menent!#an #$ndisi $erasi ada menara distilasi2

#ntuk multikomponen tentukan KO$"O181 K#1%* (fraksi berat9

2k dan fraksi ringan9:k)

1. Trial Buble Point Feed $enentukan Tekanan (") dengan 2ukum ;aoult (" < =>. ">o ?

=&."&o)

$enentukan tekanan uap murni 4eed ("o) dengan 2ukum >ntoineln ("o) < > ( &9(%?T))

"o < tekanan uap murni (mm2g)

T < suhu operasi (oK)

>,&,% < konstanta >ntoine $enentukan konstanta kesetimbangan (K) < "o9" Jumlah komponen 4eed li@uid (A=i


12/40

/, Trial Dew Point Top: $enentukan Tekanan (") dengan 2ukum ;aoult

(" < =>. ">o ? =&."&o)

$enentukan tekanan uap murni Top ("o) dengan 2ukum >ntoine

ln ("o) < >(&9(%?T)) Jumlah komponen Top uap (Ayi . ">o ? =&."&o)

$enentukan tekanan uap murni &ottom ("o) dengan 2ukum

>ntoineln ("o) < >(&9(%?T))

Jumlah komponen &ottom li@uid (A=i


13/40

%ontoh '

$enentukan kondisi operasi (T dan ") suatu distilasi yang umpannya terdiri atas 6 B mol nbutana dan 6 B mol propana. 2asilyang diharapkan adalah hasil puncak ' B nbutana dan hasildasar ' B mol propana

"enyelesaianKondisi operasi harus dibaCah titik kritisnya.

Tc, oK Tc, o% "c, atm

%+2

5+ E 70

n%72

'706 '60 +,6


14/40

K$ndisi Atas 4T$

Dilihat dari suhu kritisnya, maka pendingin kondensor dapatdipergunakan air (cooling tower ). Suhu air pendingin yangtersedia < +6 o% atau E6 o4, /ika t diambil 06 o4 atau '+,5E o%).

Trial suhu hasil atas '0 o4.

" operasi ( 2ukum ;aoult)

" < y>. ">o ? y&."&o " < (,EE) ( 0) ? (,') (5) < 0-7,- psia

$ol fraksi, yi K "o9" =i < yi9K

%+2

5(>) ,EE ',0 ,E-

n%72

'(&) ,' ,+ ,+++

',+E F '


15/40

Karena tekanan cukup tinggi maka untuk mencari keadaan

tekanan baCah diseluruh menara dianggap sama.

K$ndisi 5a6a&45$tt$m

2asil Trial Suhu operasi baCah adalah 0+ o4.

Tekanan " < 0-7,- psia

M$l ra#si7 8 K" P$4P * 9 8,K

C31

:;7;< /73 ;7;/3

n-C=1

>;


16/40

%ontoh 0

$enentukan suhu dan tekanan suatu distilasi yang umpannyaterdiri dari 6 B mol etana dan 6 B mol etilena. hasil atas yangdiharapkan adalah E5 B mol etilena dan 0 B mol etana , hasil

baCah adalah 0 B mol etilena dan E5 B mol etana.

"enyelesaian

Kondisi kritis

Tc, oK Tc, o% "c, atm

%02

7050 E 6,

%02

-+- ++ 75,0


17/40

K$ndisi Atas4T$

Karena suhu kritisnya rendah, suhu operasinya /uga harus lebih

rendah dari suhu kritisnya, /adi perlu pendingin refrigerant!$isal digunakan %+2-, suhu terendah yang bisa dicapai +6

o%G

ambil t < ' o%

Trial suhu operasi atas H 06 o% < '+ o4

" operasi ( 2ukum ;aoult) " < =>

. ">o

? =&

."&o

" < (,E5) ( ++) ? (,0) ('5) < +,6 psia

$ol fraksi, y K "o9" = < y9K

%027 ,E5 ',E ,E'%

02

-,0 ,6EE ,++

',7 F '


18/40

Kondisi Bawah/Bottom

Trial Suhu operasi bawah 20 oF = - 6,7 oC

Tekanan P = 300,5 psia

$ol fraksi, = K "o9" y < =.K

%02

7,0 ',76 ,'+5

%02

-,E5 ,EE ,E5EE

',0 F '

Jadi !ondisi operasi a"as#"op adalah suhu - $3 oF dan P 300,5

psia !ondisi operasi bawah#bo""o% adalah suhu 20 oF dan P

300,5 psia


19/40

5, Menent!#an @!mla& tra*s. ata! late. 'N)

"enentuan /umlah trays! ini bisa dihitung dengan bermacammacamcara, antara lain ') "late to plate calculationG 0) $etode $c. %abeand ThieleG +) $etode 4enske #nderCoodG 7) Short cut calculation.

"ada penentuan 1 ini, ada beberapa komponen yang ikut berpengaruhyakni 1 min (/umlah plate! atau trays! minimum), ; min

(perbandingan ;eflu= minimum), ; (perbandingan reflu=) dan 8o(effisiensi plate! ).

2arga ; biasanya selalu dibandingkan dengan ; min.

'. $enentukan ; dan ; min &atasanbatasan yang dipakai yakni sbb

R 4 R min N 4 N minL$6 leBel rerigerati$n ' -


20/40

>pabila terdapat n komponen dalam sistem, maka dapat dipakai

$etode 4enske dan #nderCood

Keterangan

(%oulson) ''.- pers..........',; IJ

.=J

mi

iDi

+=−∑

(D)atashasil produk

dengandibanding(:)reflu=sebagai balikyangaliranyaituratio;eflu=)D

:(atau;m

danantara besarnyayang#nderCoodkonstanta

beratkuncikomponenKdengandibandingringankomponenKy!olatilitrelatie

min

hk lk α α θ

α

α

HK

LK

K K =

(%oulson) ''.-' ...pers..............................@, 'IJ

.=J

berikut persamaandaridicaridapat2arga

i

i.f i −=−

∑

θ


21/40

feed (molar)laten panas

feed molsetiap'menguapyang panas@

sebagaikandidefinisicoulson''.6.0sectiondalam @2arga

=

nilai @ < ' , untuk umpan pada titik didihnya

@ < , untuk umpan pada titik embunnya

sehingga nilai I dapat dicari dengan trial and error.

Setelah harga ;m ditemukan, maka besarnya ; dapat dicari

berdasarkan batasanbatasan diatas.


22/40

. Menent'(an )'%la* Plate Teritis Mini%'%

$umlah plate minimum "m), terjadi pada reu2 total,3enske mengemukakan jumlah plate teoritis minimum

adalah:

).K (K J

)K

K

(J

)K

K (J

Keterangan

2K :K ag

2K

:K

puncak

D2K

:K puncak

=

=

=

5

(%oulson) ''.65 .....pers,.........Jlog

=

=

=

=log

(1)ag

&:K

2K

D2K

:K

min

=

3 M t # Pl t T iti


23/40

3, Menent!#an Plate Te$ritis

Dengan bantuan Lrafik 8rbar and $addok, 'E-', Lambar ''.'' (%oulson) ,

dengan harga ;9(; ? ') sebagai ordinat, dan parameter ;m9(;m ? ') maka

akan didapatkan nilai 191m (absis). 1 dan 1m! adalah Jumlah plate

teoritis dan Jumlah plate minimum t eoritis!


24/40

7, @!mla& Plate Ses!ngg!&n*a 'N act)

0

)(efisiensi8o

1(1)

parsiilreboilerdantotalkondensor#ntuk b)

')(efisiensi8o

1

(1) a)

teoritisact

teoritis

act

+=

+=

&erdasarkan kesepakatan pada pemakaian kondensor dan

reboiler parsiil, Diperkirakan efisiensi - H 5 B atau biasa

diambil 8o < B


25/40

+, Menent!#an P$sisi Uman Mas!#

Digunakan persamaan Kirkbride ('E77)

,0-0

D.2K

.

.

..

0

D.2K

.

.

..

= 1s

1r

atau

(%oulson) ''.-0 .pers,.........

=

log0-,

1s

1r log

=

=

LK B

LK F

HK F

LK B

LK F

HK F

x

x

x

D

B

x

x

x

D

B

1 act sama dengan (1r ? 1s).

Dengan diketahui 1act dan nilai (1r91s), maka diperoleh nilai 1r,yang merupakan kondisi umpan masuk dihitung dari plate teratas.

1r (1rectifiying) /umlah plate diatas umpan masuk

1s (1striping) /umlah plate dibaCah umpan masuk


26/40

D, K$m$sisi Ua dan Cairan

;eflu= (:o) yaitu cairan yang masuk kembali ke dalammenara

:o < ; = D Mapor yang masuk ke kondensor (M) < (; ? ') = D

%airan yang keluar menara (:) < :o (@ . 4), @ < ' Mapor yang kembali ke dalam menara (Mo) < : H &


27/40

E. Men$*it'n$ Dia%eter "an Tin$$i Menara

1. 4aju 5lir Super6cial batas 3looding "347)

. 3looding 7apor 7elocity "f )

(%oulson) ''.50 .pers.,.........N

N

M

:4

:

M

:M =

(%oulson)''.0Lambardaridiperolehflooding,konstantaK

(%oulson) ''.5' ..pers.,.........N

N N#

M

M:

=

= K f

.

0l$$ding Fa$r Fel$cit* Act!al 'Un)

Dipilih design persen flooding (43) pada la/u alr maksimum

< 56 B ( Lambar ''.0E), sehingga dengan rumus ''.5+.

#n < 43 = #f


28/40


29/40

H, Diameter Menara 'Dc)

Keterangan Tabulasi daerah $enara

&erdasarkan keterangan pada halaman 6-5 %oulson DoCncomer area (>d) < ,'0 = >c

1et area (>n) < >c H >d >ctie area (>a) < >c H (0 = >d) 2ole actie area (2s) < ,' = >a

:, Tinggi Menara Dengan mengetahui /umlah plate, /arak antar plate makadengan menambah 0 meter dibaCah untuk menampung cairandan ',6 m di atas untuk mencegah entrainment (Douglas)

P

7 =>cDc =


30/40

F. Design ”Tray atau Plate”

1. Pola Aliran pada Plate

&"au den'an %en'e"ahui dia%e"er %enara ()*+,

un"uk sin'le pass a"au double pass, %aka den'an

%en''unakan a%bar $$2. Coulson, diperoleh la/u

alira liuid (%3#de"ik+

li@uid /enis&erat

li@uidaliran$asamaksimumkolumetrili@uidaliran:a/u =


31/40

2. Downcomer dan eir !ength 1ubun'an an"ara )own*o%er (&d+ dan eir en'"h

(4w+ disa/ikan dala% a%bar $$3$ )en'an %en'a%bil har'a (&d#&*+ = $2 , %aka

diperoleh har'a (4w#)*+, sehin''a nilai weir len'"h(4w+ /u'a dapa" di*ari

eir )i%ensions eir hei'h"#hw ( 0 80 %%+,

biasan9a dia%bil 50 %% 1ole dia%e"er (hd+ (2,5 $2 %%+, biasan9a dia%bil

5 %%

". !i#uid Flow $ate %!w& :ini%u% iuid Flow ;a"e (w+ adalah 70 "urn-

down


32/40

'. eir !i#uid (rest/how %tinggi luapan cairan diatas weir&

!e"eran'an 4w = weir len'"h< %

how = weir *res"< %%

w = liuid low ra"e< k'#s

). !a*u Alir +uper,icial -ap inimum %uh& untu encegah eeping.

!e"eran'an dh= hole dia%e"er, %%

!2 = kons"an"a, "er'an"un' dari ke"in''ian liuid (hw > how+

dala% pla"e !2 diperoleh dari a%bar $$30

%oulson ''.56 ....pers...............................,..*N

: 6h

+90

C:

CoC

=

( )

%oulson ''.57 .......pers..........,.........N

d(06,7,EK u

,6

M

h0

h

−−=


33/40

0. Dry Plate Drop %hd&

Pressure drop %elalui pla"e kerin' dapa" dideinisikan sbb

Co adalah sua"u un'si dari ke"ebalan pla"e, dapa" diperoleh dari

a%bar $$3, den'an , "p#dh dia%bil $ ser"a (&h#&p+ ? $00 dia%bil

$0, %aka diperoleh har'a Co

. $esidual ead %hr&

;esidual head (hr+ seba'ai un'si dari 'a9a per%ukaan *airan

%oulson ''.55 ers..........p....................,.........N

N

=%o

u

6'h:

M

0

h

d

=

%oulson ''.5E .pers.........................................,.........N

' ='0,6h

:

+

r =


34/40

3. Total Drop plate %ht&

4. Total Pressure Drop plate

%oulson ''.E s........per ..............................hC)h(hhh r oCdt +++=

%oulson ''.5 ..pers...............................N=h=)(E,5'='Q" :t+

t

−=


35/40

5. Pengecean Kelayaan 6 Tray Design”

1. Downcomer Design 7ac8up %h7&

Keterangan9 h7 : Downcomer 7ac8up; diuur dari permuaan plate

.ead loss dalam downcomer %hdc&

Keterangan9 !wd : ecepatan la*u cairan dalam downcomer; g/s

Am : Aap 7ila nilainya < Ad

.Pemerisaan Kelayaan 9

hb @ A (pla"e spa*in' > weir hei'h"+, %aka "ra9 spa*in' la9ak dipakai

BBpers $$8

%oulson ''.E' ..pers...............................hh)h(hh dctoCC b +++=

%oulson ''.E0 pers.........................................>=N

: '--hm:

Cddc

=

mm) 'sampai 6(hh

%oulson ''.E+ ....pers...............................* =h>

Cap

Capap

−==


36/40

2. Downcomer $esidence Time %tr&

Keterangan 9 h7c : clear li#uid 7ac8up

Kelayaan 9 tr harus = " deti

%oulson 6."ers.''.E..........,.........

:

N =h =>t

Cd

: bcd

r =


37/40


38/40


39/40

1, 5a&an K$nstr!#si Menara


40/40

1, 5a&an K$nstr!#si Menara &ahan untuk konstruksi menara Tray! dan bubble cap “

umumnya digunakan dari lembaran logamlogam dan paduanlogamlogam. "emilihan bahan disesuaikan dengan bahanbahanyang diproses dan kondisi operasinya. Sebagai bahan yang

paling murah adalah besi tuang, tetapi karena ToCer harus dibuatlebih tebal hingga men/adi terlalu berat dan banyak makantempat, sehingga sebagai standar dipakai ba/a karbon (carbonsteel). #ntuk bahanbahan yang korosif terhadap ba/a karbonterpaksa dipakai logam lain yang lebih mahal.

"erbandingan harga logamlogam lain terhadap ba/a karbon(carbon steel )

Jenis logam 1arga < l% l$gam di%anding

&arga < l% car%$n steel

%arbon Steel!

+7 stainless steel clad steel!+7 stainless steel!+'- stainless steel clad steel!>luminium (>l)%u1ickel clad steel!

1i

'

6--5

'0

Documents

Prestsi Distilasi