BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Metode pemisahan merupakan suatu cara yang digunakan untuk memisahkan atau memurnikan suatu senyawa atau sekelompok senyawa yang mempunyai susunan kimia yang berkaitan dari suatu bahan, baik dalam skala labolatorium maupun skala industri. Metode pemisahan bertujuan untuk mendapatkan zat murni atau beberapa zat murni dari suatu campuran . Destilasi merupakan salah satu metode pemisahan campuran yang menggunakan prinsip perbedaan titik didih untuk pemisahannya. Destilasi memiliki prinsip kerja utama dimana terjadi pemanasan dan salah satu komponen campurannya akan menguap setelah mencapai titik didihnya, yang paling dahulu menguap merupakan yang bersifat volatil atau mudah menguap. Uap tersebut akan masuk ke dalam pipa pada kondensor (terjadi proses pendinginan) sehingga terjadi tetesan yang turun ke Erlenmeyer yang disebut juga destilat. B. Rumusan Masalah 1. Apa Pengertian Destilasi Bertingkat? 2. Apa Sajakah Aplikasi dari Destilasi Bertingkat? 3. Apa Macam-Macam Kondensor dan Peruntukannya? C. Tujuan Tujuan dari makalah ini adalah agar mahasiswa dapat: 1. Mengetahui Pengertian Destilasi Bertingkat 2. Mengetahui Aplikasi dari Destilasi Bertingkat 3. Mengetahui Macam-Macam Kondensor dan Peruntukannya
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Destilasi Bertingkat Destilasi bertingkat merupakan proses pemurnian zat/senyawa cair dimana zat pencampurnya berupa senyawa cair yang titik didihnya rendah dan tidak
1
berbeda jauh dengan titik didih senyawa yang akan dimurnikan. Dengan perkataan lain, destilasi ini bertujuan untuk memisahkan senyawa-senyawa dari suatu campuran yang komponen-komponennya memiliki perbedaan titik didih relatif kecil. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran aseton-metanol, karbon tetra klorida-toluen, dan lain-lain. Pada proses destilasi bertingkat digunakan kolom fraksinasi yang dipasang pada labu destilasi. Tujuan dari penggunaan kolom ini adalah untuk memisahkan uap campuran senyawa cair yang titik didihnya hampir sama/tidak begitu berbeda. Sebab dengan adanya penghalang dalam kolom fraksinasi menyebabkan uap yang titik didihnya sama akan sama-sama menguap atau senyawa yang titik didihnya rendah akan naik terus hingga akhirnya mengembun dan turun sebagai destilat, sedangkan senyawa yang titik didihnya lebih tinggi, jika belum mencapai harga titik didihnya maka senyawa tersebut akan menetes kembali ke dalam labu destilasi, yang akhirnya jika pemanasan dilanjutkan terus akan mencapai harga titik didihnya. Senyawa tersebut akan menguap, mengembun dan turun/menetes sebagai destilat. Proses ini digunakan untuk komponen yang memiliki titik didih yang berdekatan. Pada dasarnya sama dengan destilasi sederhana, hanya saja memiliki kondensor yang lebih banya sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memliki perbedaan titik didih yang bertekanan. Pada proses ini akan didapatkan substan kimia yang lebih murni, kerena melewati kondensor yang banyak. Sama prinsipnya dengan destilasi sederhana, hanya destilasi bertingkat ini memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama-sama mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Destilasi bertingkat sebenarnya adalah suatu proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung
2
cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan yang yang kurang atsiri lebih banyak dalam kondensat. B. Aplikasi dari Destilasi Bertingkat Contoh destilasi bertingkat adalah pemisahan campuran alkohol-air titik didih alkohol adalah 78o C dan titik didih air adalah 100 o C. Campuran tersebut dicampurkan dalam labu didih. Pada suhu sekitar 78o C alkohol mulai mendidih tetapi sebagian air juga ikut menguap. Oleh karena alkohol lebih mudah menguap, kadar alkohol dalam uap lebih tinggi daripada kadar alkohol dalam campuran semula. Ketika mencapai kolom fraksionasi, uap mengembun dan memanaskan kolom tersebut. Setelah suhu kolom mencapai 78o C, alkohol tak lagi mengembun sehingga uap yang mengandung lebih banyak alkohol naik ke kolom di atasnya, sedangkan sebagian air turun ke dalamlabu didih. Proses seperti itu berulang beberapa kali ( bergantung pada banyaknya plat dalam kolom), sehingga akhirnya diperoleh alkohol yang lebih murni. Contoh lain dari Destilasi bertingkat adalah pemurnian minyak bumi, yaitu memisahkan gas, bensin, minyak tanah, dan sebagainya dari minyak mentah. Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi: Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah). Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh. Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama alkana dan sebagian kecil alkena, alkuna, siklo-alkana, aromatik, dan senyawa anorganik. Meskipun kompleks, untungnya terdapat cara mudah untuk memisahkan komponen-komponennya, yakni berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya. Proses ini disebut distilasi bertingkat. Untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan, maka sebagian hasil dari distilasi bertingkat perlu
3
diolah lebih lanjut melalui proses konversi, pemisahan pengotor dalam fraksi, dan pencampuran fraksi. C. Macam-Macam Kondensor dan Peruntukannya Kondensor adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Untuk penempatanya sendiri, kondensor ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar dapat membuang panasnya keluar. Kondensor merupakan jaringan pipa yang berfungsi sebagai pengembunan. Refrigerant yang yang dipompakan dari kompresor akan mengalami penekanan sehingga mengalir ke pipa kondensor, kemudian mengalami pengembunan. Dari sini refrigerant yang sudah mengembun dan menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa evaporator. Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Secara umum, terdapat 3 jenis kondensor yaitu : 1. Surface condenser Prinsip kerja surface condenser Steam masuk ke dalam shell kondensor melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hotwell. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air yang menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini disebut kalor laten penguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat of condensation) dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di hotwell kemudian dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa kondensat ke exhaust kondensat. Ketika meninggalkan kondensor,
hampir
keseluruhan
steam
telah
terkondensasi kecuali bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di dalam sistem secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft seal, katup-katup, dan sebagainya. Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama dengan steam. Udara dijenuhkan oleh uap air, kemudian melewati air cooling section dimana campuran antara uap dan udara didinginkan untuk selanjutnya dibuang dari kondensor dengan 4
menggunakan air ejectors yang berfungsi untuk mempertahankan vacuum di kondensor. Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensat akibat adanya udara di kondensor, dilakukan de-aeration. De-aeration dilakukan di kondensor dengan memanaskan kondensat dengan steam agar udara yang terlalut pada kondensat akan menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan memanfaatkan tekanan rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejector kemudian akan memindahkan udara dari sistem. a. Horizontal kondenser Air pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat bagian tengah kondenser dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor. b. Vertical condenser Air pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat bagian atas kondenser dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor. Kekurangan dan Kelebihan Kondenser, yaitu: Horizontal Kondenser a) Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip sehingga relaif berukuran kecil dan ringan b) Pipa pendingin dapat dibuat dengan mudah c) Bentuk sederhana dan mudah pemasangannya d) Pipa pendingin mudah dibersihkan Vertikal Kondenser 1) Harganya murah karena mudah pembuatannya. 2) Kompak karena posisinya yang vertikal dan mudah pemasangan 3) Bisa dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin, pembersihan harus dilakukan dengan menggunakan deterjen 2. Direct-contact condenser Direct-contact condenser mengkondensasikan steam dengan mencampurnya langsung dengan air pendingin. Direct-contact atau open condenser digunakan pada beberapa kasus khusus, seperti : o Geothermal powerplant 5
o Pada powerplant yang menggunakan perbedaan temperatur di air laut (OTEC) 3. Spray Condenser Pada spray condenser, pencampuran steam dengan air pendingin dilakukan dengan jalan menyemprotkan air ke steam. Sehingga steam yang keluar dari exhaust turbin pada bagian bawah bercampur dengan air pendingin pada bagian tengah menghasilkan kondensat yang mendekati fase saturated. Kemudian dipompakan kembali ke cooling Tower . Sebagian dari kondensat dikembalikan ke boiler sebagai feedwater. Sisanya didinginkan, biasanya didalam dry- (closed-) cooling tower . Air yang didinginkan pada Cooling tower disemprotkan ke exhaust turbin dan proses berulang. Berdasarkan bentuknya kondensor dibedakn menjadi tiga, yaitu: 1. Condenser Liebig Nama pendingin Liebig diambil dari nama seorang ahli kimia organik Jerman abad ke-19, Justus von Liebig (1803-1873). Pendingin yang biasa digunakan untuk skala laboratorium ini terdiri dari dua tabung – tabung bagian dalam merupakan tabung yang dilalui uap panas yang akan dikondensasikan dan tabung bagian luar berperan sebagai jaket pendingin yang dialiri air dingin secara terus-menerus. Dengan demikian air dapat menyerap panas yang lebih banyak. Sirkulasi air yang konstan dalam jaket akan menjaga temperatur pendingin selalu konstan. Telah diketahui lebih dari satu abad bahwa Liebig bukanlah penemu sebenarnya dari peralatan laboratorium sederhana ini. Pada awal 1896, George Kalhbaum mencatat bahwa pendingin seperti ini dipakai pertama kali pada 1771 oleh seorang ahli kimia Jerman yang bernama Chsistian Ehrenfried Weigel (1748-1831), jauh sebelum Liebig memakainya. Beberapa tahun kemudian Max Speter menambahkan dua orang yang juga dianggap sebagai penemu alat ini. Keduanya bekerja secara terpisah, yaitu P. J. Poisonnier dari Perancis pada tahun 1779 dan ahli kimia Finlandia Johan Gadolin (1760-1852) pada tahun 1791. Pada desain asli dari Weigel, batas diantara tabung bagian dalam dan bagian luar pada pendingin air ini terbuat dari timah atau seng, dan tabung distilasi gelas berada di dalam tabung logam bagian dalam sehingga tidak
6
mengalami kontak langsung dengan air pendingin. Beberapa pengembangan terhadap desain Weigel ini dilakukan oleh seorang ahli farmasi Jerman Johann Göttling (1755-1809) pada tahun 1794, dan oleh Liebig pada 1843. Liebig menghilangkan tabung logam bagian dalam dan meruncingkan ujung jaket pendingin sehingga tabung gelas distilasi dapat ditempelkan secara langsung pada jaket logam bagian luar dengan sumbat atau karet. Dengan desain ini tabung distilasi dapat mengalami kontak secara langsung dengan air pendingin. Liebig kondensor adalah desain kondensor sederhana yang digunakan untuk mendinginkan dan memadatkan uap panas sebagai bagian dari alat penyulingan. Ini 300 mm kondensor memiliki ban dalam lurus yang melewati uap kondensasi melalui dan jaket luar yang besar bahwa air pendingin melewati. Kondensor Liebig ini dirancang untuk dihubungkan ke komponen lain menggunakan sumbat karet. Bagian atas (inlet) tabung memiliki diameter dalam sekitar 17 mm yang cocok dengan No. 2 karet stopper. Gunakan dengan berdiri cincin dan klem dukungan. 2. Vigreux Kolom Kolom Vigreux adalah jenis kondensor udara di mana blower kaca telah diubah tabung sederhana untuk menyertakan kelimpahan lekukan menunjuk ke bawah, sehingga secara dramatis meningkatkan luas permukaan per satuan panjang dari kondensor. Fungsi kolom vigreux pada destilasi fraksionasi adalah : sebagai penyambung
atau
penghubung
yang
merupakan
tempat
terjadinya
pengembunan dan penguapan secara bertingkat, atau sebagai tempat yang dilalui oleh uap dan kondensat untuk menjadi destilat. Kolom vigreux juga dapat mengatur keseimbangan suhu. 3. Condensor Graham Sebuah kondensor Graham (juga Graham atau Inland Revenue kondensor) memiliki spiral coil pendingin berjaket menjalankan panjang kondensor yang berfungsi sebagai jalur uap / kondensat. 4. Condensor Dimroth 7
Kondensor ini memiliki spiral ganda di mana pendingin mengalir sedemikian rupa sehingga inlet dan outlet pendingin keduanya di atas. Uap perjalanan melalui jaket dari bawah ke atas. Dimroth kondensor lebih efektif daripada kondensor koil konvensional. Mereka sering ditemukan di rotary evaporator.
Gambar Condenser Liebig
Gambar kondensor Vigreux Kolom
Gambar Condensor Graham
Gambar Condensor Dimroth
8
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Destilasi Destilasi bertingkat merupakan proses pemurnian zat/senyawa cair dimana zat pencampurnya berupa senyawa cair yang titik didihnya rendah dan tidak berbeda jauh dengan titik didih senyawa yang akan dimurnikan. Dengan perkataan lain, destilasi ini bertujuan untuk memisahkan senyawa-senyawa dari suatu campuran yang komponen-komponennya memiliki perbedaan titik didih relatif kecil. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran aseton-metanol, karbon tetra klorida-toluen, dan lain-lain. Pada proses destilasi bertingkat digunakan kolom fraksinasi yang dipasang pada labu destilasi.
1) 2) 3) 4)
Kondensor Berdasarkan bentuknya kondensor dibedakan menjadi empat, yaitu: Condenser Liebig kondensor Vigreux Kolom Condensor Dimroth Condensor Graham
B. Saran Penulis menyadari dalam penyusunan makalah ini masih memiliki banyak kekurangan dan kesalahan, maka dari itu kami sangat mengharapkan bantuan dari dosen pembimbing agar kiranya memberikan kritikan maupun saran yang sifatnya membangun demi kelengkapan materi tugas kali ini.
9
DAFTAR PUSTAKA Anonim. dapat diakses di: http://jasakalibrasi.net/pengertian-destilasi-dalam-ilmukimia.pdf Anonim. Dapat diakses di: http://www.chem-is-try. org/tokoh_kimia/justus_von_liebig_bapak_kimia_agrikultur.pdf Anonim. Dapat diakses di: http://www.hometrainingtools.com/liebigcondenser/p/CE-LCON300.pdf Anonim. Dapat diakses di: http://en.wikipedia.org /Condenser_(laboratory).pdf
Anonim. Dapat diakses di: skripsitip.staff.ub.ac.id/files/2014/08/Adha-Dwi-PujoWaskito.pdf
10
