Catatan : Marsya Masyita Teknik Teknik Kimia 2013 12030052
Distilasi Kontinyu
Industrial continuous distillation columns.
A vacuum vacuum distillation distillation column in a petroleum refinery.
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052
Distilasi Kontinyu adalah proses pemisahan yang berlangsung di mana campuran cairan dari dua atau lebih komponen secara kontinyu diumpankan ke dalam proses dan secara fisik dipisahkan menjadi dua atau lebih produk dengan berdasarkan titik didihnya. Skala besar, distilasi kontinyu sangat umum digunakan dalam proses dimana cairan
industri kimia
dalam jumlah besar akan di distilasi, seperti di penyulingan minyak bumi,
pengolahan gas alam, produksi petrokimia, produksi pelarut hidrokarbon, tarprocessing batubara, pencairan gas seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan helium ), dan pengolahan suhu rendah lainnya. Distilasi pada industri biasanya dilakukan dalam jumlah besar, kolom silinder sering disebut sebagai kolom distilasi, menara destilasi atau fractionators dengan diameter mulai dari sekitar 65 sentimeter hingga 11 meter dan ketinggian mulai dari sekitar 6 meter sampai 6 meter atau lebih. !ntuk penyediaan pencampuran uap mengalir ke atas dan cair mengalir ke ba"ah di kolom distilasi, kolom biasanya mengandung serangkaian trays destilasi hori#ontal atau piring. Tray destilasi atau piring biasanya dipisahkan oleh sekitar $5 sampai %5 centimeter dari jarak &ertikal. 'amun, beberapa kolom yang dirancang untuk menggunakan packed dari pada Tray. Distilasi adalah salah satu operasi unit dasar dari teknik kimia. (ika feed/ umpan mengandung lebih dari dua komponen , yang biasa disebut sebagai distilasi multikomponen dan, jika hanya berisi dua komponen, ini disebut distilasi sebagai biner. Jika umpan kolom destilasi mengandung jumlah yang sangat besar dari komponen ( seperti halnya dalam penyulingan minyak bumi minyak mentah ) , pemisahan menjadi komponen murni tidak praktis dan karena kolom tersebut dirancang untuk menghasilkan fraksi yang merupakan grup dari komponen dalam kisaran yang diinginkan titik didih . Fraksifraksi inilah yang mungkin asal istilah distilasi fraksional dan fraksinasi .
Proses !etika campuran cairan dipanaskan sehingga mendidih, uap yang dihasilkan akan memiliki konsentrasi yang lebih tinggi dan lebih mudah menguap. "ebaliknya , ketika campuran uap didinginkan , komponen kurang mudah menguap cenderung terkondensasi dalam proporsi lebih besar dari komponen yang lebih mudah menguap.
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052
"chematic diagram of a continuous binary distillation column.
#ada gambar diatas, skematik menggambarkan apa yang terjadi dalam kolom destilasi. "ebuah campuran cairan dimasukkan ke dalam kolom destilasi. $emasuki kolom, feed akan dipanaskan maka sebagian menguap dan naik ke bagian atas kolom, bagian uap yang telah terkondensasi merupakan komponen kurang mudah menguap mengalir ke ba%ah. "ebagai uap terus mengalir ke atas, mengalami kondensasi parsial beberapa kali setiap kali nya menjadi menjadi berat dalam komponen yang lebih mudah menguap. &agian dari feed berupa cairan yang tidak menguap memasuki kolom, mengalir ke ba%ah dan dipanaskan dengan mengontakkan uap panas yang mengalir ke atas kolom hingga sebagian menguap. 'ap yang dihasilkan mengalir ke atas dan residue dalam komponen kurang mudah menguap mengalir ke bagian ba%ah kolom. "ebagai cairan terus mengalir ke ba%ah, mengalami penguapan parsial beberapa kali hingga menjadi rich dalam komponen kurang mudah menguap. *ray distilasi pada kolumn didisign untuk memfasilitasi kontak antara uap dan cairan (alat kontak).
'ap yang keluar dari bagian atas kolom distilasi mengandung banyak komponen yang mudah menguap dari kolom feed dan +esidue akan keluar melalui bagian ba%ah kolom distilasi yang kaya akan komponen yang mudah menguap dari kolom feed. (ote- pada terminologi
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 distilasi, komponen mudah menguap (uap) disebut the lighter components dan komponen yang sukar menguap disebut the heavier components.) #anas diperlukan untuk menghasilkan penguapan parsial dalam kolom distilasi. #anas yang dibutuhkan diterapkan ke bagian ba%ah kolom distilasi dalam beberapa cara, yang paling umum adalah transfer panas dari sebuah reboiler. emikian pula pendinginan diperlukan
untuk
menyediakan beberapa
kejadian
kondensasi parsial yang juga terjadi pada kolom distilasi. #endinginan yang diperlukan ini biasanya disediakan oleh sebuah condenser digunakan untuk mendinginkan dan memadatkan uap overhead menjadi bagian cair dan kemudian kembali cairan dingin yang telah terkondensasi ke atas kolom sebagai refluks. "ebuah kolom destilasi kontinyu dijaga dalam keadaan stabil atau steady state. alam konteks distilasi kontinyu, yang berarti bah%a tingkat feed, tingkat produk /output, tingkat refluks, tingkat pemanasan dan pendinginan, suhu, tekanan, dan komposisi di setiap titik dalam kolom pada dasarnya tetap konstan selama operasi. Ini juga berarti bah%a kolom membutuhkan heat balance dan material balance (yaitu , input bahan sama dengan output material, dan masukan panas sama dengan output panas ). Jika variasi dalam kondisi tidak terjadi,
peralatan
kontrol
proses
yang
modern
biasanya
mampu
secara
bertahap
mengembalikan sistem ke keadaan stabil lagi.
Sejarah Singkat istilasi adalah seni kuno yang telah dipraktekkan selama ribuan tahun, sangat sering digunakan untuk konsentrasi kandungan alkohol minuman. #ertama vertikal kolom distilasi kontinyu vertikal, digunakan dalam penyulingan alkohol dan dikenal sebagai the patent still , dikembangkan pada 0102 dan dipatenkan oleh seorang pria #rancis, Jean &aptiste 3ellier &lumenthal. #ada tahun 0144, Anthony #errier dari Inggris mengembangkan bubble cap tray. $edia packing ( 42 cm bola kaca ) sudah digunakan oleh icolas 3lement dari #rancis dalam alkohol masih disebut sebagai absorbante colonne dan cascade chimi5ue. #ada 0120, setelah karir sebagai inspektur cukai di "kotlandia, Aneas 3offey ( lahir di #erancis dan berpendidikan di Irlandia ) mengembangkan sieve tray dikenal sebagai 3offey still%hich kemudian digunakan cukup luas di penyulingan %iski "kotlandia. &uku pertama tentang dasardasar destilasi, La Rectification de l'alcool ditulis oleh 6rnest "orel pada tahun 0172 .
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 "elama kuartal pertama abad kedua puluh, penggunaan distilasi terus menerus diperluas dari penyulingan alkohol untuk menjadi proses pemisahan penting dalam industri kimia. "etelah diakui sebagai metode yang efektif untuk memisahkan minyak mentah (crude oil) menjadi produk yang bermanfaat, penggunaan distilasi kontinyu semakin dipercepat.
Design and operasi
"chematic diagram of a multicomponent fractional distillation column.
esain kolom distilasi tergantung pada komposisi dan kondisi termal feed serta komposisi produk yang diinginkan. *he $c3abe *hiele metode dan persamaan Fenske dapat digunakan untuk merancang sebuah kolom distilasi sederhana biner. 'ntuk merancang sebuah kolom untuk distilasi feed multikomponen untuk menyediakan lebih dari dua sulingan produk, model simulasi komputer dapat digunakan untuk desain serta untuk operasi kolom online berikutnya. $odel simulasi komputerisasi juga digunakan untuk menentukan apakah mungkin untuk menyesuaikan operasi kolom yang ada untuk distilasi komposisi feed yang agak berbeda dari komposisi feed kolom yang a%alnya telah dirancang.
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 &anyak industri menggunakan distilasi kontinyu beroperasi 48 jam per hari selama 49 tahun rutin dilakukan pemeliharaan terjad%al shutdo%ns. #engendalian operasional kolom distilasi dapat dilakukan oleh sistem kontrol komputer canggih tapi pekerja yang sangat berpengalaman masih diperlukan untuk menga%asi operasi online, operasi real time dan untuk memberikan pera%atan rutin harian yang diperlukan.
Kolumn feed 3ara memberi umpan atau feed kolom terus menerus tergantung pada tekanan kolom dan tekanan dari feed source. Jika feed dari sumber pada tekanan yang cukup tinggi dari tekanan kolom, mungkin hanya disalurkan ke dalam kolom pada titik masuk umpan yang ditunjuk. "ebuah umpan cair dari sumber pada tekanan lebih rendah dari kolom perlu dipompa ke dalam kolom, dan feed gas dari sumber pada tekanan lebih rendah dari kolom harus dikompresi ke tekanan yang lebih tinggi sebelum memasuki kolom. Feed mungkin termasuk uap superheated, uap jenuh, campuran cairan uap sebagian menguap, cairan jenuh atau sub : cooled li5uid. Jika feed adalah cairan jenuh pada tekanan lebih tinggi dari tekanan kolom dan mengalir melalui katup sebelum memasuki kolom, itu akan mengalami flash vapori;ation.
Overhead sistem #ada gambar 0 dan 4 didasarkan pada asumsi bah%a uap overhead dari kolom distilasi didinginkan dan benarbenar terkondensasikan dalam air atau kondensor berpendingin udara. amun, dalam banyak kasus, overhead menara tidak dapat benarbenar terkondensasi dengan udara khas atau kondensor berpendingin air dan karenanya drum refluks harus menyertakan ventilasi gas untuk uap terkondensasi. alam kasus lainnya lagi, aliran overhead mengandung uap air karena bisa jadi feed mengandung air atau karena beberapa uap diinjeksikan ke dalam kolom distilasi ( yang merupakan kasus dengan menara distilasi minyak mentah di kilang minyak bumi, yang ditunjukkan pada
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052
A distillation column %ith bubblecap trays.
Plates atau trays !olom distilasi ( seperti pada
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 menetapkan konsentrasi yang berbeda dalam uap dan fasa cair pada setiap tahap, dan hasil dalam pemisahan komponen. &eberapa contoh plate digambarkan pada ang lebih rinci, diperluas gambar dua tray dapat dilihat dalam artikel tray teoritis. reboiler sering bertindak sebagai tahap e5uilibrium teoritis tambahan. Jika setiap fisik tray atau piring yang 0?? @ efisien, maka jumlah fisik tray yang diperlukan untuk pemisahan yang diberikan akan sama dengan jumlah tahap e5uilibrium teoritis atau tray teoritis. amun, sangat jarang terjadi. leh karena itu, kolom destilasi perlu tray lebih aktual dari jumlah yang diperlukan tahapan kesetimbangan uap cair teoritis. !apasitas, pressure drop dan efisiensi telah diuji ditentukan untuk berbagai jenis tray yang digunakan dalam penyulingan sistem hidrokarbon pada tekanan operasi mulai dari vakum untuk tekanan absolut 29 bar.
Packed media 3ara lain untuk alat kontak uap dan cair dalam kolom distilasi adalah dengan menggunakan bahan packed bukan tray. #acked mena%arkan keuntungan dari penurunan tekanan rendah di kolom ( jika dibandingkan dengan piring atau nampan ) yang bermanfaat ketika beroperasi di ba%ah vakum. Jika menara distilasi menggunakan paked bukan nampan, jumlah tahap e5uilibrium teoritis yang diperlukan pertama ditentukan dan kemudian tinggi paked setara dengan tahap e5uilibrium teoritis, dikenal sebagai tinggi setara dengan piring teoritis ( B6*# ), juga ditentukan. *inggi total packing diperlukan adalah jumlah tahap teoritis dikalikan dengan B6*# tersebut. &ahan packed baik dapat diletakkan acak packed disebar seperti cincin +aschig atau lembaran logam terstruktur. 3airan cenderung membasahi permukaan packed dan uap lolos di permukaan yang basah ini, di mana uap dan kontak cairan berlangsung. &erbeda bentuk packed memiliki area permukaan yang berbeda dan ruang kekosongan antara packed. !edua faktor ini mempengaruhi kinerja packed. Faktor lain yang mempengaruhi kinerja packed acak atau terstruktur adalah distribusi cair dan uap memasuki bed packed. Jumlah tahap e5uilibrium teoritis yang diperlukan untuk membuat pemisahan yang diberikan dihitung menggunakan uap khusus untuk rasio cair. Jika cairan dan uap tidak merata di seluruh daerah menara dangkal karena memasuki bed packed, cairan ke uap rasio tidak akan benar di bed packed dan pemisahan yang diperlukan tidak akan
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 tercapai. $asalahnya bukan packed itu sendiri tetapi mal distribusi cairan dan uap memasuki bed packed. $al distribusi cair lebih sering bermasalah daripada uap. esain cairan distributor digunakan untuk memperkenalkan feed dan refluks ke bed packed sangat penting untuk membuat packed memiliki efisiensi maksimum. $etode untuk mengevaluasi efektivitas dari distributor cair dapat ditemukan dalam literatur teknis.
Reflux Bampir semua kolom pada industri skala besar menggunakan refluks untuk mencapai pemisahan yang lebih efisien dari produk. +efluC mengacu pada sebagian dari produk cair atas terkondensasi dari menara distilasi yang dikembalikan ke bagian atas menara seperti yang ditunjukkan pada
Distilasi Kontinyu crude oil $inyak mentah mengandung ratusan senya%a hidrokarbon yang berbeda- parafin , naphthenes dan aromatik serta senya%a sulfur dan nitrogen organik dan beberapa oksigen yang mengandung hidrokarbon seperti fenol. $eskipun minyak mentah umumnya tidak mengandung olefin, mereka terbentuk di banyak proses yang digunakan dalam kilang minyak bumi. istilasi kontinyu minyak mentah ( biasa disebut fraksinasi minyak mentah ) adalah unit pemrosesan pertama dalam hampir semua kilang minyak bumi di seluruh dunia. istillasi
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 kontinyu ini agak unik karena tidak hanya menghasilkan produk yang memiliki titik didih tunggal. "ebaliknya, menghasilkan fraksi memiliki rentang titik didih.
"chematic diagram of a crude oil f ractionator.
$isalnya, fractionator minyak mentah menghasilkan fraksi bagian atas yang disebut nafta
yang
menjadi
komponen
bensin
setelah
diproses
lebih
lanjut
melalui
catalytichydrodesulfuri;er untuk menghilangkan sulfur dan reformis catalytic untuk mereformasi molekul hidrokarbon menjadi molekul yang lebih kompleks dengan nilai rating oktan yang tinggi. *he naphtha cut, mengandung banyak senya%a hidrokarbon yang berbeda. leh karena itu memiliki titik didih a%al sekitar 29 D 3 dan titik didih akhir dari sekitar 4?? D 3. $asing masing dipotong kemudian diproduksi di fractionator minyak mentah memiliki rentang didih yang berbeda. !emudian rentan titik didih selanjutnya ada bahan bahar jet (AE*'+) yang dikenal pula sebagai kerosene dengan titil didih (09?D 3 ke titik didih akhir dari sekitar 4? D 3),
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 kemudian range titik didih selanjutnya antara 01? D3 hingga 209 D3 dihasilkan diesel oil, fuel oil dan residue.
+entang didih memiliki rate tumpang tindih karena pemisahan distilasi tidak sempurna tajam. &iasanya, semua potongan dari fractionator minyak mentah di kilang minyak bumi diproses lebih lanjut dalam proses penyulingan berikutnya.
Referensi 0.
!ister, Benry G. (0774). Distillation Design, 0st 6dition. $c
4.
!ing, 3.J. (071?). Separation Processes. $c
2.
#erry, +obert B. and
8.
$c3abe, ., "mith, J. and Barriott, #. (4??8). Unit Operations of Chemical Engineering , th 6dition. $c
9.
+.J. Forbes (07?). Short History of the rt of Distillation from the !eginnings Up to the Death of Cellier !l"menthal , First 6dition (+eprinted). 6.J. &rill. I"& 7??8??H0H.
H.
#hotographs of bubble cap and other tray types (ebsite of +aschig
.
Fractionation +esearch, Inc. (F+I)
1.
Random Packing# $apor and Li%"id Distrib"tion& Li%"id and gas distrib"tion in commercial packed toers, $oore, F., +ukovena, F., 3hemical #lants #rocessing, 6dition 6urope, August 071, p. 0009
7.
Str"ct"red Packing# Li%"id Distrib"tion& ne method to assess li%"id distrib"tor %"ality , "piegel, K., 3hemical 6ngineering and #rocessing 89 (4??H), p. 0?000?0
0?.
Packed (oer Distrib"tors& Commercial Scale E)periments (hat Pro*ide +nsight on Packed (oer Distrib"tors, !unesh, J. <., Kahm, K., >anagi, *., Ind. 6ng. 3hem. +es., 071, vol. 4H, p. 0189 019?Fractionation +esearch, Inc. (F+I) (3lick on =#ublications= and then on =!=)
00.
Catatan : Marsya Masyita Teknik Kimia 2013 12030052 04.
elson, .K. (0791). Petrole"m Refinery Engineering , 8th 6dition. $c
