262 dalam persamaan garis operasi tanda tray n, n-1, n+1, m, m-1, dan m+1
pada L dan V dapat dianggap sama. Dalam model ini, persamaan- persamaan neraca massa adalah linear dan garis operasinya berupa garis
lurus. Garis operasi dapat digambar bila diketahui dua titik. Akibatnya, metoda McCabe-Thiele dapat digunkan tanpa memerlukan neraca entalpi.
4.5.5. Analisis Kolom Fraksinasi
Analisis kolom fraksionasi dimudahkan lagi dengan menggunakan besaran refluks ratio. Ada 2 macam refluks ratio yang biasa digunakan, yaitu
refluks ratio terhadap hasil atas Rd dan refluks ratio terhadap uap aliran uap komponen Rv.
Persamaan kedua refluks ratio tersebut adalah:
D D
- L
D L
R
d
[4.14]
D L
L V
L R
v
[4.15]
Karena itu persamaa garis operasi untuk bagian rektifikasi yang mengikuti constant molal overflow dapat disederhanakan:
1 d
d d
1 d
d 1
n
R x
x R
R y
[4.16]
Titik potong y dari garis ini adalah x
d
R
d+1
. Konsentrasi xd ditentukan kondisi rancangan, dan R
d
merupakan variabel operasi yang dapat dikendalikan dengan mengatur pembagian antara refluks dan hasil
atas, atau dengan mengubah banyaknya uap yang terbentuk dalam reboiler untuk suatu laju distilat tertentu.
Karena kemiringan garis rektifikasi adalah R
d
R
d+1
., kemiringan dapat bertambah bila refluks ratio ditingkatkan sampai V=L saat R
d
tak berhingga, bergradien1, sehingga garis operasi menjadi berimpitan dengan
diagonal, yang disebut refluks total. Pada refluks total jumlah tray minimum,
Di unduh dari : Bukupaket.com
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:
Di unduh dari : Bukupaket.com
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
