Analisis Kolom Fraksinasi PENYULINGAN Distillation

263 tetapi produk atas dan bawah adalah 0 pada setiap umpan dengan laju alir tertentu. Jika b b a a ab x y x y   [4.17] Jumlah tray minimum dapat dihitung dengan persamaan:   ab d b b d min log x 1 x x 1 x log N     [4.18] Persamaan tersebut adalah persamaan Fenske. Jika perubahan nilai a ab bagian dasar dan puncak kolam tidak signifikan nilai a ab yang digunakan adalah rata-rata geometriknya. Jika refluks kurang dari refluks total, jumlah tray yang dibutuhkan untuk mendapatkan pemisahan tertentu akan lebih besar daripada yang dibutuhkan untuk refluks total. Pada refluks ratio yang kecil, jumlah tray akan besar, dan pada refluks ratio minimum jumlah tray menjadi tak berhingga. Semua kolom distilasi yang menghasilkan produk atas dan produk bawah dalam jumlah tertentu harus beroperasi pada refluks ratio yang besarnya antara R d minimum saat jumlah tray tak berhingga dan saat R d tak berhingga saat jumlah tray minimum. Refluks ratio minimum dapat diperoleh dengan menggerakkan garis operasi sambil menurunkan refluks ratio. Pada refluks total dari operasi berimpitan dengan diagonal. Jika refluks diturunkan perpotongan garis operasi atas dan bawah akan bergerak di sepanjang garis umpan ke arah kurva kesetimbangan, luas diagram yang dapat digunakan untuk konstruksi tahap makin kecil, dan jumlah tahap meningkat. Jika salah satu garis operasi tersebut menyentuh kurva kesetimbangan jumlah tahap yang diperlukan sebelum melintas titik singgung ini menjadi tak berhingga. Pada kondisi ini refluks ratio disebut minimum. Jika x’ dan y’ adalah koordinat perpotongan antara garis operasi dengan kurva kesetimbangan, refluks ratio minimum R dm dapat dihitung dengan persamaan: 264 x y y x R d dm    [4.19] Bila refluks ratio ditingkatkan mulai minimum, jumlah tray akan bertambah, mula-mula dengan cepat , kemudian berangsur makin perlahan, hingga jumlah tray minimum pada refluks total. Luas penampang kolom biasanya sebanding dengan laju aliran uap. Bila refluks ratio meningkat sampai pada tingkat keluaran distilat dan bottom tertentu, V dan L akan meningkat sampai dicapai suatu titik dimana peningkatan diameter kolom jauh lebih cepat dari pada berkurangnya jumlah piring. Biaya instalasi sebanding dengan luas permukaan piring dan jumlah piring kali luas penampang kolom.

4.5.6. Volatilitas Relatif

Hubungan komposisi uap dan cairan dalam keadaan setimbang dapat dinyatakan dengan volatilitas relatif yang didefinisikan sebagai berikut: A A A A B B A A x 1 y 1 x y x y x y      [4.20] Persamaan di atas dapat disusun menjadi A A A x 1 1 x y      [4.21] Bila diketahui harga-harga sebagai fungsi temperatur, maka pada tekanan tetap, hubungan y A dan x A pada berbagai suhu pada keadaan setimbang dapat ditentukan. Bila konstan, dan diketahui harganya, maka harga-harga y A pada setiap harga x 1 dan sebaliknya kurva y A terhadap x A dapat langsung ditentukan.

4.5.7. Larutan Ideal

Untuk larutan ideal biner berlaku hukum Raoult: P A = P A . x A [4.22] P B = P B . x B = P B . 1-x A [4.23] 265 dimana: PA = tekanan parsial komponen A di fasa uap PB = tekanan parsial komponen B di fasa uap P A o = tekanan uap komponen A P B o = tekanan uap komponen B Untuk sistem biner: P A + P B = P dimana P adalah tekanan total. Bila persamaan penghubung x A dan y A tersebut digabungkan, didapat: P x P P P y A o A A A   [4.24] P x 1 P P P y 1 A o B B A     [4.25] B A A A A A P P x 1 y 1 x y      [4.26] Bila harga y A = x A maka harga a =1, dan campuran biner pada komposisi tersebut tidak dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya dengan cara distilasi.

4.5.8. Tipe Distilasi

Karena karakter campuran yang berbeda maka distilasi dilakukan dengan cara berbeda pula. Oleh karena itu distilasi meliputi beberapa tipe yaitu: distilasi azeotropik, distilasi kering, distilasi ekstraktif, distilasi beku freeze distillation, distilasi fraksinasi, distilasi uap steam distillation dan distilasi vakum. Berdasarkan prosesnya, distilasi juga dapat dibedakan menjadi distilasi batch batch distillation dan distilasi kontinyu continuous distillation. Disebut distilasi batch jika dilakukan satu kali proses, yakni bahan dimasukkan dalam peralatan, diproses kemudian diambil hasilnya distilat dan residu. Disebut distilasi kontinyu jika prosesnya berlangsung terus- menerus. Ada aliran bahan masuk sekaligus aliran bahan keluar. Rangkaian alat distilasi yang banyak digunakan di industri adalah jenis tray tower dan packed tower.