LABORATORIUM PILOT PLANT

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016

MODUL : Destilasi Batch

PEMBIMBING : Dr. Ir. Ahmad Rifandi, MSc

Praktikum : 26 November 2015

Penyerahan (Laporan) :14 Desember 2015

Oleh :

Kelompok : 5 dan 6

Nama : 1. Ken Putri Kinanti NIM.131424013

2. Luhfiyah Sinatrya NIM.131424014

3. Nabila Vidiaty Novera NIM.131424015

4. Nadhira Rifarni NIM.131424016

Kelas : 3A – TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

Kata Pengantar

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt. Karena dengan izin dan

karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. Laporan ini disusun

untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Praktikum Laboratorium Teknik Kimia pada

semester lima jurusan Teknik Kimia program studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih

Politeknik Negeri Bandung. Adapun judul dari laporan ini adalah “Laporan Praktikum

Destilasi Batch”.

Dalam menyusun laporan ini, penulis memperoleh banyak bimbingan dari berbagai

pihak. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Dr. Ir. Ahmad Rifandi, MSc, selaku dosen Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

yang telah membimbing penulis dalam menyusun laporan ini.

2. Seluruh rekan di kelas 3A-TKPB yang telah membantu dan memberikan arahan untuk

penyusunan laporan ini.

3. Orang tua yang telah memberikan dorongan moril dalam kelancaran penyusunan

laporan ini.

4. Semua pihak yang telah membantu, membimbing dan memberikan arahan dalam

penyusunan laporan ini.

Semoga bantuan dan bimbingan serta dorongan dibalas oleh Allah Swt.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat banyak kekurangan

karena keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan

kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak agar penulis dapat memperbaiki dan

meningkatkan kemampuan diri di masa yang akan datang.

Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis dan menambah

pengetahuan umumnya bagi keluarga besar Politeknik Negeri Bandung.

Bandung, 26 November 2015

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemisahan komponen yang memiliki sifat fisik atau kimiawi merupakan salah satu proses

yang sering dijumpai pada proses teknik kimia selain pencampuran, evaporasi dll.

Distilasi atau dikenal juga penyulingan bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi atau

kemurnian satu atau lebih komponen yang biasanya produknya memiliki titik didih lebih

rendah (produk atas). Sedangkan yang memiliki titik didih lebih tinggi akan diperoleh

pada produk bawah dan jika lebih dari dua komponen akan merupakan residu.

Penggunaan pemanas biasanya kukus atau steam sangat besar pengaruhnya terhadap

rancang bangun dari peralatannya sendiri.

Dalam prakteknya distilasi dilaksanakan menurut salah-satu dari dua metoda utama.

Metoda pertama berdasarkan atas pembentukkan uap dengan mendidihkan zat cair yang

akan dipisahkan kemudian mengembunkan uap tanpa ada zat cair yang kembali ke bejana

didih. Metoda ini merupakan metoda distilasi yang tidak memakai reflux. Metoda kedua

berdasarkan atas pengembalian sebagian dari kondensat ke bejana didih dalam suatu

kondisi tertentu sehingga zat cair yang dikembalikan ini dapat berkontak dengan baik

dengan uap yang mengalir ke atas menuju kondensor. Masing-masing metoda ini dapat

dilakukan dalam proses kontinyu maupun proses tumpak.

1.2 Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, anda diharapkan dapat

Menjalankan peralatan unit destilasi dengan aman dan benar

Mampu menjelaskan flow diagram unit destilasi secara baik dan benar

Memperkirakan kebutuhan kukus (steam) untuk reboiler sebagai catu kalor

seoptimum mungkin

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

Destilasiadalahsuatu metodepemisahanHukumRaoultberdasarkanperbedaan titik

didih.Untukmembahasdestilasiperludipelajariproses kesetimbanganfasauap-cair;

kesetimbanganini tergantungpadatekananuaplarutan.HukumRaoultdigunakanuntuk

menjelaskan fenomena yang terjadi pada proses pemisahan yang menggunakan metode

destilasi; menjelaskan bahwa tekanan uap suatu komponen yang menguap dalam larutan

samadengantekananuapkomponenmurnidikalikanfraksimol komponenyang menguap

dalamlarutanpadasuhuyangsama(Armid,2009).

Prinsip destilasi adalahpenguapan cairan danpengembunan kembali uap tersebut

pada suhu titikdidih. Titikdidihsuatu cairanadalah suhu dimana tekanan uapnya sama

dengantekananatmosfer.Cairanyangdiembunkankembalidisebutdestilat.Tujuandestilasi

adalahpemurnianzatcairpadatitikdidihnya,danmemisahkancairantersebutdarizatpadat

y

angterlarutataudarizatcairlainnyayangmempunyaiperbedaantitikdidihcairanmurni.Padad

estilasibiasa,tekananuapdiatascairanadalahtekananatmosfer(titikdidihnormal).Untukseny

awamurni,suhuyang tercatatpadatermometeryang ditempatkanpadatempat

terjadinyaprosesdestilasiadalahsamadengantitikdidihdestilat(Sahidin,2008).

Distilasi Berkesinambungan ( Jenis Fraksionasi)

Distilasi berkesinambungan merupakan jenis unit distilasi yang paling sering digunakan

oleh industri kimia. Dengan cara memperbanyak tahap permukaan bidang sentuh antar fasa

sepanjang kolom, pemisahan yang dihasilkan akan jauh lebih baik dibandingkan dengan

operasi tahap tunggal. Fraksionasi itu sendiri berlangsung dalam kolom fraksionasi, sebuah

silinder tegak didalamnya dilengkapi baik unggun atau sekat yang dibuat untuk memacu

persentuhan antar fasa cair dan fasa uap. Umpan pada tahap awal pengumpanan berwujud

cair dimasukan kedalam kolom terletak pada pertengahan atas kolom. Produk atas kaya akan

komponen yang lebih mudah teruapkan diperoleh pada puncak kolom dan produk bawah

kaya akan komponen yang sulit teruapkan diperoleh pada bagian dasar kolom. Bagian kolom

di atas titik pengumpanan disebut bagian peningkatan (rectifying section atau eriching

section), sedangkan pada bagian kolom dibawah titik pengumpanan disebut titik peluruhan

(stripping section atau exhausting section). Fasa uap dihasilkan oleh kerja pemanas ulang

yang terletak pada bagian dasar kolom. Fasa cair didalam bagian peningkatan dihasilkan oleh

kerja pendingin yang terletak dekat bagian pucuk kolom tempat panas yang menyertai proses

dilenyapkan.

Pada setiap sekat/pelat di dalam kolom uap bersentuhan dengan cairan dan massa

dipertukarkan; yaitu massa pensusun yang lebih sukar diuapkan dipindahkan dari fasa uap ke

fasa cair dan massa pensusun yang lebih mudah diuapkan dipindahkan dari fasa cair ke fasa

uap. Di sini tampak terjadi penurunan suhu sepanjang kolom dari bagian bawah ke atas yang

berakibat terjadi pengembunan sebelum campuaran uap mencapai pucuk kolom dan

pendingin, tentu saja bertitik embun lebih tinggi akan terembunkan terlebih dahulu.

BAB III

METODOLODI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

1. Unit Destilasi

Gambar 1. Flowsheet Distilation

2. Etanol-air ± 3 drum

3. Air pendingin

4. Steam

5. Stopwatch

6. Selang

7. Pompa tangan portable

3.2 Cara Kerja

3.2.1 Tahap Start-Up

a. Pengisian umpan

Umpan dimasukan ke dalam labu (T1), di mana pada percobaan ini umpan yang

digunakan adalah ethanol-air, sebanyak ± 3 drum.

b. Membuka katup udara tekan

Hal ini dilakukan untuk mengkonsumsikan tekanan pada setiap instrumen yang

menggunakan sistem pneumatik sehingga dapat difungsikan secara baik. Di samping

itu dengan adanya udara tekan maka akan menghilangkan kotoran/ debu-debu pada

bagian dalam panel kontrol yang dapat mengganggu kinerja kontrol instrumen

pengendali.

c. Pengaktifan kontrol panel

Kontrol panel diaktifkan sebagai suatu instrumen yang akan mengatur

pengoperasian alat dari unit distilasi secara elektrik ataupun secara pneumatik. Pada

kontrol panel ini kita atur laju keluar air pendingin dengan suhu yang kita set pada

suhu tertentu dan katup akan beroperasi secara otomatis. Pada kontrol panel ini

terdapat tombol On-Off untuk pompa.

d. Membuka katup-katup air pendingin

Kolom pendingin diisi dengan air pendingin dengan cara mengatur besarnya

bukaan pada bagian inlet secara manual. Kolom pendingin harus terisi terlebih dahulu

sebelum dilakukan proses pemanasan diaktifkan agar tidak terjadi over-heating pada

unit distilasi yang akan menyebabkan kegagalan operasi distilasi ataupun kerusakan

alat.

e. Pemanasan menggunakan preaheater

Umpan dipompa menggunakan pompa P2 ke pemanasan awal (preaheater). Setelah

preheater terisi oleh umpan, valve steam dibuka untuk pemanasan. Pembukaan dan

penutupan valve steam terus dikontrol secara manual sampai umpan dalam labu

umpan habis.

f. Pengaliran umpan ke dalam tangki penampung

Umpan dialirkan kedalam tangki tampung dengan melalui by-pass pada proses

sirkulasi dan masuk melalui bagian tengah kolom dengan membuka valve dan

mengaktifkan pompa (P3) melalui panel kontrol sehingga airakan menuju tangki

penampungan (T3) dan akan tersirkulasi melalui pemanas.

g. Pengaliran steam

Pengaliran steam diberikan agar terjadi proses pemanasan pada bagian pemanas.

Pengisian steam dilakukan denga cara membuka valve steam pada pipa berwarna abu-

abu dengan laju alir uap yang harus terkontrol dan dapat terlihat pada FI 24. Pada

operasi distilasi kali ini tidak dilakukan pengaliran steam ke preheater, sehingga tidak

adanya pemanasan awal terhadap umpan.

3.2.2 Tahap Operasi

Pada tahap ini dilakukan proses distilasi setelah unit distilasi dipersiapkan dengan

melakukan start-up terlebih dahulu. Pada tahap ini umpan mengalami suatu rangkaian

perlakuan untuk dimurnikan.Pada percobaan ini laju umpan ±140 l/jam. Kemudian umpan

akan masuk kedalam tangki penampungan T3.

Dengan pompa P3 umpan (campuran ethanol-air) di tangki penampungan T3

disirkulasikan masuk kedalam reboiler yang akan menaikan suhunya menjadi 100o C dengan

bantuan steam. Oleh karena umpan pada tangki penampungan sudah berada diatas titik

didihnya, maka ethanol akan menguap dari T3 melalui kolom pemisahan P2 yang terdiri dari

12 tray. Uap ini akan berkontak dengan air yang baru akan masuk dari T1 menuju kolom

penampungan T3, sehingga ada air yang akan ikut menguap dan ada sebagian yang turun

kebawah menuju tangki penampungan. Uap yang naik keatas akan melalui pendingin

sehingga suhunya akan turun dan terkondensasi. Kemudian pada pendingin terdapat aliran

counter-current air pendingin yang masuk pada suhu 25o C (TR 1) agar terjadi perpindahan

panas secara efektif. Uap yang mengalami pendinginan akan mengembun dan tertampung

pada T2, sedangkan air pendingin tadi akan mengalami kenaikan suhu (TR3) karena adanya

perpindahan panas. Pada praktikum ini dilakukan reflux total.

3.2.3 Tahap Shut Down

a. Mematikan laju alir steam

Setelah operasi selesai untuk mengakhiri proses distilasi maka pada tahap shut

down hal utama yang harus dimatikan adalah laju alir steam. Hal ini dilakukan agar

suhu pada unit distilasi terkontrol secara baik dan tidak akan terjadi over-heating.

b. Mematikan pompa P3

Pompa P3 dapat dimatikan melalui kontrol panel jika temperatur pada tangki

penampungan sudah mencapai 50°C. Hal ini dilakukan agar suhu akhir tidak terlalu

tinggi sehingga peralatan akan aman pada proses pengosongan (pembuangan) juga

dimaksudkan untuk keselamatan operator.

c. Mematikan tombol power pada kontrol panel

Mematikan kontrol panel dilakukan jika sudah tidak ada instrumen lain yang

digunakan

d. Menutup valve udara tekan

3.2.4 Pada Panel Pengendali

Proses Pemanasan

1. Tekan tombol hijau pada pompa umpan [P2] dan alur laju ± 150 lt jam

hingga umpan masuk ke preheater.

2. Buka katup kukus [steam] kearah pemanas mula [preheater] (katup kukus ke

arah Reboiler/FFE masih tertutup), diperkirakan tidak sampai terlalu besar

tapi sudah mendidih [ temperatur umpan masuk 75 -85oC ]

3. Perhatikan jangan sampai pemanas mula/preheater dalam keadaan kosong/

tanpa umpan selama masih ada pemanasan / kukus.

4. Setelah umpan pada tangki umpan habis, matikan pompa umpan [P2] dan

tutup katup kukus [steam] kearah pemanas mula [preheater].

5. Mulai stop watch sebagai t = 0

6. Setelah 5 menit [sudah ada hasil dari umpan di tangki sump] ambil

pembacaan pada TR 23, TI 25, TR 26.

7. Tekan/ nyalakan pompa sump/ tampung P3 atur laju 400 lt/jam pada FI28

8. Buka katup kukus yang menuju reboiler [T1124 pada termometer lokal]

setelah interval 30 menit.

9. Ambil pembacaan pada TR 23. TI 25, TR 26 setiap interval 5 menit selama

30 menit.

Flowchart

Mulai

Persiapan

Proses Destilasi

Produk

Produk

Destilat

Selesai

Reflux

BAB IV

HASIL DAN PENGAMATAN

4.1 Data Percobaan

Temperatur air pendingin di “set” : oC

Perbedaan tekanan kolom di “set” : 11 cmHg

No. Waktu

(menit)

FI 24

(kg/h)

FI 28

(L/jam)

TR 21

(oC)

TR 23

(oC)

TR 26

(oC)

TI 25

(oC)

TI 22

(oC)

1. 0 56 300 97 170 96 90 88

2. 5 56 300 98 170 97 92,5 88

3. 10 57 300 99 172 98 92,5 88

4. 15 58 300 99 172 98 93 89

5. 20 58 300 99 173 99 93 89

Rata - rata 57 300 98,4 171,4 97,6 92,2 88,4

4.2 Hasil Pengamatan Unit Destilasi

Unit Destilasi

Unit destilasi ini dibagi dalam 5 sektor dam 1 sistem kontrol pengendali sebagai berikut :

1. Sektor 1 adalah sektor pengumpanan / feed area.

2. Sektor 2 adalah sektor jalur zat yang dipanaskan.

3. Sektor 3 adalah sektor jalur pemanas.

4. Sektor 4 adalah sektor kolom fraksionasi.

5. Sektor 5 adalah sektor sistem pendingin.

6. Sistem kontrol pengendali.

4.2.2 Penjelasan

1. Sektor 1

Sektor 1 merupakan sektor yang menujukkan pengaliran umpan.Pada sektor ini terdapat

penampung umpan T1 dan pompa yang mengalirkan umpan menuju preheater. Setelah

itu umpan akan masuk kedalam kolom fraksionasi.Adapun keterangan alat pada gambar

diatas adalah sebagai berikut :

a) T1 (Feed Tank)

Untuk menampung cairan umpan (etanol-air) sebelum disirkulasikan atau dialirkan

ke sumptank.

b) P2 (Feed Pump)

Untuk memompa / mengalirkan cairan umpan (etanol-air) ke dalam kolom distilasi

sehingga akhirnya cairan tersebut masuk ke dalam sumptank.

c) A1 (Vapor Trap)

Untuk mengambil kondensat yang terbawa oleh steam yang keluar dari pre-heater.

d) W5 (Pre-Heater)

Sebagai pemanas awal cairan umpan.

e) W4 (Distilat Cooler)

Untuk mendinginkan distilat sebagai produk atas

f) TR-13 (Temp Feed)

Untuk mengukur temperatur cairan umpan masuk kolom distilasi.

g) FI-14 (Flow Distilat)

Untuk mengukur laju alir distilat yang dihasilkan.

h) FI-17 (Flow Feed)

Untuk mengukur laju alir umpan.

i) Va-1.1-Va-1.12 (Valve)

Berfungsi untuk mengatur laju alir cairan untuk suatu tujuan tertentu.

2. Sektor 2

Sektor 2menunjukkan reboileryang berfungsi untuk memanaskan kembali umpan.

Umpan ini akan tertampung pada sumptank W3. Umpan yang tertampung pada W3

merupakan umoan yang akan dan sudah dipanaskan pada FFE. Proses pemanasan yang

terjadi yaitu umpan akan dialirkan oleh P3 dan cairan akan mengalir di bagian atas FFE

(W2). Lalu, cairan panas akan turun dan masuk ke sumptank. Cairan panas akan kontak

dengan cairan dingin dalam sumptank sehingga cairan dalam sumptank akan mengalami

kenaikan suhu. Kenaikan suhu ini akan merubah fasa cairan menjadi uap. Uap akan

menguap dan memasuki kolom fraksionasi. Adapun keterangan alat pada sector 2 adalah

sebagai berikut :

a) P3 (Pompa Sirkulasi)

Untuk mengalirkan cairan dari tangki penampung (sumptank) ke reboiler.

b) Va 2.5 (Evaporator Feed from P3)

Untuk mengatur laju alir cairan yang masuk ke FFE.

c) W2 (Falling Film Evaporator)

Merupakan tempat terjadinya pemanasan.

d) W3 (Cooler)

Untuk mendinginkan cairan yang akan dibuang/dikeluarkan dari Sump Tank.

e) T3 (Sump Tank)

Untuk menampung cairan umpan yang akan dan sudah dipanaskan pada FFE.

Pada bagian atas cairan dalam sumptank terdapat uap yang akan masuk ke

kolom distilasi.

f) TR 21 ( Temperature Recorder Sumptank Bottom)

Untuk mengukur temperatur cairan yang akan masuk ke FFE.

g) TR 26 (Temperature Sumptank Vapor)

Untuk mengukur temperature uap di dalam Sump Tank.

h) F128 (Flow Feed Recycle)

Untuk mengukur laju alir cairan yang direcycle ke dalam FFE.

3. Sektor 3

Sektor 3 menunjukkan aliran steam yang akan digunakan untuk memanaskan reboiler.

Proses berlangsung dengan membuka aliran steam, lalu membuka aliran udara tekan

pada panel control. Kemudian control valve akan terbuka pada bukaan tertentu yang

mengatur laju alir steam yang akan masuk ke FFE. Adapun keterangan alat pada sector 3

adalah sebagai berikut :

a) W2 (Falling Film Evaporator)

Untuk memanaskan cairan umpan dengan menggunakan steam yang tidak

kontak secara langsung dengan cairan yang akan dipanaskan.

b) A2 (Steam Trap)

Untuk mengambil kondensat yang keluar dari FFE.

c) FI 27 (Flow Condensat)

Untuk mengukur laju alir kondensat.

d) FI 24 (Evaporator Steam Supply)

Untuk mengukur laju alir massa steam yang masuk ke FFE.

e) TR 23 (Evaporator Steam Supply)

Untuk mengukur suhu steam yang masuk FFE

f) TI 25 (Evaporator Steam Outlet)

Untuk mengukur suhu kondensat yang keluar dari FFE.

g) V3 dan V4 (Evaporator Steam Supply)

Untuk mengontrol laju alir umpan yang masuk ke FFE.

4. Sektor 4

Sector 4 menunkukkan kolom fraksionasi, dimana terjadi kontak Antara fluida panas dan

fluida dingin. Fluida panas merupakan uap dari hasil pemanasan umpan yang akan

menguap keatas dan kontak dengan fluida dingin yang mengalir dari atas kebawah. Uap

yang terkondensasi akan mengalir melalui lempeng membentuk film tipis yang akan

kembali kontak dengan uap panas. Adapun keterangan alat yang terdapat pada sektor 4

adalah sebagai berikut :

a) TR 8 (Temperature Column Top Vapor)

Untuk mengukur suhu pada kolom paling atas

b) TR 9 (Temperature 2nd Column Feed Vapor)

Untuk mengukur suhu pada kolom tingkat kedua.

c) TR 10 (Temperature 1st Column Feed Vapor)

Untuk mengukur suhu pada kolom tingkat pertama.

d) PR 18 (Column Bottom Absolute Pressure)

Untuk mengukur tekanan pada kolom bagian bawah.

e) PR 6 (Column Top Absolute Pressure)

Untuk mengukur tekanan pada bagian atas kolom distilasi.

5. Sektor 5

Sektor 5 menunjukkan system pendinginan. Dimana umpan yang telah dipanaskan akan

menjadi uap dan masuk ke kolom fraksionasi. Lalu uap akan didingnkan oleh kondensor

dan akan terkondensasi lalu ditampung dalam penampung destilat sebagai produk.

Adapun keterangan alat pada sektor 5 adalah sebagai berikut :

a) W1 (Condenser)

Sebagai tempat terjadinya perubahan uap distilat menjadi cairan dikarenakan

adanya penyerapan panas oleh air pendingin yang masuk

b) V1 (Condenser Cooling Water)

Untuk mengatur laju alir air pendingin yang masuk ke kondensor

c) F14 (Condensor Cooling Water)

Untuk mengukur laju alir air pendingin yang masuk ke kondensor

d) F5 (Condensor Cooling Water flow observer)

Untuk mengatur laju alir air pendingin secara otomatis karena dihubungkan

dengan laju steam yang masuk ke FFE.

e) TR 1 (Condensor water Supply Temperature)

Untuk mengukur temperatur air pendingin yang masuk ke kondensor

f) TR 7 (Reflux Temperature at Column Entry)

Untuk mengukur temperatur cairan yang direflux.

g) TI 22 (Condensor Outlet Distilate Tempature)

Untuk mengukur temperatur distilat yang keluar dari kondensor

h) TIA 21 (Condensor Vent High Alarm)

Untuk mengukukur temperatur pada kondensor dimana jika suhunya terlalu

tinggi maka alarm akan menyala.

i) TRC 3 (Condensor Water Outlet)

Untuk mengukur suhu air pendingin yang keluar dari kondensor.

6. Sistem kontrol pengendali

Sektor 6 menunjukkan panel pengontrol dari seluruh operasi destilasi. Adapun alat yang

terlibat dalam sistem control pengendali adalah sebagai berikut :

a) 2 Controller yaitu Pressure Controller (∆PIC) dan Temperature Controller

Untuk mengatur besarnya tekanan dan temperatur seduai dengan yang

diinginkan

b) 2 indikator dimana setiap indikator terdiri dari 6 buah rekorder yang

menunjukan nilai suhu dan tekanan pada Temperatur Recorder dan Pressure

Recorder yang ada pada alat distilasi.

c) Tombol on-off

Untuk menyalakan/mematikan P1 (distillate pump), P2 (feed pump) dan P3

(sump pump)

d) Main Switch

Untuk mensupply udara tekan

e) Control Air Pressure Switch

Untuk membuka aliran udara tekan

4.3 Pengolahan Data

Perhitungan Kalor lepas steam

Kalor yang dilepas oleh steam pemanas dirumuskan sebagai berikut.

Kalor lepas steam = Kalor awal steam – Kalor Kondensat +

Kalor Kondensasi – Kalor steam sisa

Q1=[m1 ×hg ]−[m1 a× h f ]+[m1 a× hfg ]−[m1 b ×hgb ]

Dengan hg = Energi dalam (entalpi) kukus pada Temperatur TR 23

hf = Energi dalam kondensat pada temperatur kondensat keluar TI 25

hfg = Kalor laten kondensasi kukus pada temperatur kondensasi

hg, hf, hfg didapatkan di tabel uap [uap jenuh]

m1 = laju massa kukus terpakai (kg/jam)

m1a = laju massa kondensat saja (kg/jam)

m1b = laju massa kukus tidak terpakai dalam kg/jam [m1 - m1a ]

hgb = Energi dalam [entalpi] kukus sisa pada temperatur kukus keluar

Keterangan, bisa diasumsikan semua kukus mengalami kondensasi. m1b = 0

dan m1a = m1

Menghitung kalor awal steam

Q awal steam=[m1× hg ]

m1 atau FI 24 (kg/jam) TR 23 (0C) hg (kj/kg) Q (kj/jam)

56 170 2768,7 155047,2

Menghitung Kalor kondensat

Q kondensat= [m1 a ×h f ]

m1 atau FI 27 (kg/jam) TI 25 (0C) hf (kj/kg) Q (kj/jam)

56 90 376,92 21107,52

Menghitung Kalor Kondensasi

Q kondensasi=[m1a× hfg ]h fg=hg−h f

m1 atau FI 27 (kg/jam) hfg (kj/kg) Q (kj/jam)

56 2391,78 133939,68

Menghitung Kalor lepas steam

Q1=Q awal steam−Q kondensat+Q kondensasi

Jenis Kalor Nilai Q (kj/jam) Q1 lepas steam (kj/jam)

Q awal steam 155047,2 267879,36

Q Kondensat 21107,52

Q Kondensasi 133939,68

Kalor Diterima

Kalor yang diterima oleh umpan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q 2=[m3 ×Cp2× dT 2 ]+ [m4× λ ]+[m4 × Cp3× dT3 ]

Dengan, m3 = laju massa produk dalam (kg/jam)

m4 = laju massa kondensat (kg/jam)

Cp2 = Kapasitas panas umpan pada temperatur TI22

Cp3 = Kapasitas panas umpan [yang akan teruapkan] pada temperatur

umpan TI22

dT2 = Selisih temperatur umpan dan produk [TI22-TR21]

dT3 = Selisih temperatur produk dan penguapan [TR21-TR26]

Qa= [m3 ×Cp2 ×dT 2 ]

FI 28

(L/jam)

ρ

(kg/m3)

Laju alir

massa FI

28 (kg/h)

(m3)

Cp2

(kj/kg.K)

TI 22

(0C)

TR 21

(0C)

dT2

(0K)

Qa

(kj/h)

300 998,5 299,55 3,23 88 97 9 8707,9185

Qb= [m4× λ ]

Laju alir massa kondensat FI

27 (kg/h) (m4)

λ Pada TI 25 (kJ/kg) Qb

(kj/h)

87,2 2269,19 197873,368

Qc=[m4 × Cp3× dT3 ]

Laju alir massa

kondensat FI 27 (kg/h)

(m4)

Cp3

(kj/kg.K)

TR 21

(0C)

TR 26

(0C)

dT3

(0K)

Qc

(kj/h)

87,2 2,11 97 96 1 204,03

Q 2=Qa+Qb+Qc

Qa (kj/h) Qb (kj/h) Qc (kj/h) Q2 (kj/h)

8707,9185 197873,368 204,03 206786,5865

Jumlah panas steam yang dibutuhkan (Qse)

Qse=Q 1−Q 2

= 267879,36 - 206786,5865

= 52179,555

BAB V

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

5.1 Pembahasan

Percobaan kali ini merupakan percobaan dengan modul Distilasi dengan tujuan agar

praktikan dapat menjalankan proses distilasi dan mampu memperkirakan kebutuhan steam

pada unit distilasi.

Destilasi  adalah cara pemisahan zat cair dari campurannya berdasarkan perbedaan

titik didih atau berdasarkan kemapuan zat untuk menguap. Dimana zat cair dipanaskan

hingga titik didihnya, serta mengalirkan uap ke dalam alat pendingin (kondensor) dan

mengumpulkan hasil pengembunan sebagai zat cair. Pada kondensor digunakan air yang

mengalir sebagai pendingin. Air pada kondensor dialirkan dari bawah ke atas, hal ini

bertujuan supaya air tersebut dapat mengisi seluruh bagian pada kondensor sehingga akan

dihasilkan proses pendinginan yang sempurna. Saat suhu dinaikkan cairan yang titik didihnya

lebih rendah akan menguap terlebih dahulu. Uap ini akan dialirkan dan kemudian

didinginkan sehingga kembali menjadi cairan yang ditampung pada wadah terpisah. Zat yang

titik didihnya lebih tinggi masih tertinggal pada wadah semula. Prinsip dari destilasi adalah

penguapan dan pengembunan kembali uapnya dari tekanan dan suhu tertentu. Tujuan dari

destilasi adalah pemurnian zat cair pada titik didihnya dan memisahkan cairan dari zat padat.

Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap bebas. Kondensat yang jatuh

sebagai destilat dan bagian cair yang tidak menguap sebagai residu. Apabila yang diinginkan

adalah bagian bagian campurannya yang tidak teruapkan dan bukan destilatnya maka proses

tersebut dinamakan pengentalan dengan evaporasi. Destilasi adalah sebuah aplikasi yang

mengikuti prinsip-prinsip ”Jika suatu zat dalam larutan tidak sama-sama menguap, maka uap

larutan akan mempunyai komponen yang berbeda dengan larutanaslinya”. Jika salah satu zat

menguap dan yang lain tidak, pemisahan dapat terjadi sempurna. Tetapi jika kedua zat

menguap tetapi tidak sama, maka pemisahnya hanya akan terjadi sebagian, akan tetapi

destilat atau produk akan menjadi kaya pada suatu komponen dari pada larutan aslinya.

Destilasi dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu:

Destilasi biasa, umumnya dengan menaikkan suhu. Tekanan uapnya diatas cairan atau

tekanan atmosfer (titik didih normal)

Destilasi vakum, cairan diuapkan pada tekanan rendah, jauh dibawah titik didih dan

mudah terurai.

Destilasi bertingkat atau destilasi terfraksi yaitu proses yang komponen-komponennya

secara bertingkat diuapkan dan diembunkan. Penyulingan Terfraksi berbeda dari distilasi

biasa, karena ada kolom fraksinasi di mana ada proses refluks. Refluk proses

penyulingan dilakukan untuk pemisahan campuran etanol-air dapat terjadi dengan baik.

Fungsi kolom fraksinasi sehingga kontak antara cairan dengan uap sedikit lebih lama.

Sehingga komponen yang lebih ringan dengan titik didih yang lebih rendah bendungan

akan terus menguap ke kondensor. Lebih komponen Sedangkankan distilat bersat akan

kembali menjadi labu. Destilasi ini biasanya digunakan untuk memisahkan campuran zat

cair yang mempunyai perbedaan titik didih  tidak berbeda banyak. Distilasi jenis ini

dapat digunakan untuk memisahkan zat yang mempunyai rentang perbedaan titik didih

hingga di bawah 300C. Destilasi ini juga dilaksanakan pada tekanan  tetap. Pada

percobaan yang dilakukan sample yang digunakan adalah campuran air dan etanol.

Campuran ini bersifat azeotrof karena kedua larutan tersebut mempunyai titik didih yang

hampir sama sehingga akan sulit untuk dipisahkan antara zat yang satu dengan zat yang

lainnya. hal ini dikarenakan pada saat penampungan distilat akan sulit diidentifikasi

pergantian fraksinya karena titik didihnya berdekatan (hampir sama) akibatnya ditilat

yang tertampung menjadi tidak murni. Belum lagi jika pada sample (campuran air dan

etanol) tersebut terdapat pengotor yang mempunyai titik didih yang hamper sama dengan

sample yang dapat mengakibatkan distilat menjadi tidak murni.

Destilasi azeotrop yaitu destilasi dengan menguapkan zat cair tanpa perubahan

komposisi.

Jadi ada perbedaan  komposisi antara fase cair dan fase uap, dan hal ini merupakan

syarat utama supaya pemisahan dengan distilasi dapat dilakukan. Jika komposisi fase uap

sama dengan komposisi fase cair, maka pemisahan dengan jalan distilasi tidak dapat

dilakukan. Destilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan,

dan juga pemurnian komponen cair.

Pada praktikum ini praktikan mencoba 2 jenis destilasi. Yaitu destilasi biasa dan

destilasi refluks sempurna, dimana tujuan dari proses refluks ini agar reaksi lebih cepat

dengan sedikit resiko kehilangan zat yang ada.

Untuk mempermudah proses destilasi dan melakukan praktikumnya, di laboratorium pilot

plant unit destilasi disediakan diagram flow yang berguna untuk mempermudah praktikan

membaca aliran proses dari awal memasukkan umpan hingga menghasilkan produk. Di

dalam flow diagram, kolom destilasi dibagi ke dalam 6 sektor dengan fungsi yang berbeda-

beda. Sektor 1 (sektor umpan), sektor 2 (sektor zat yang dipanaskan), sektor 3 (sektor zat yang

memanaskan), sektor 4 (sektor pemisahan), sektor 5 (sektor pendinginan), dan sektor 6 (control panel

yang digunakan untuk mengatur beberapa komponen pada unit distilasi). Operasi yang dilakukan pada

unit destilasi dijelaskan pada bagian metodologi dari awal mula tahap start-up, tahap operasi hingga

tahap shut-down. Penjelasan setiap sector yang tlah disebutkan juga ada pada bagian metodologi

sehingga tidak perlu dijelaskan lagi pada bagian pembahasan ini.

Dari hasil praktikum ini, didapatkan hasil

- Kalor awal steam

m1 atau FI 24 (kg/jam) TR 23 (0C) hg (kj/kg) Q (kj/jam)

56 170 2768,7 155047,2

- Kalor kondensat

m1 atau FI 27 (kg/jam) TI 25 (0C) hf (kj/kg) Q (kj/jam)

56 90 376,92 21107,52

- Kalor kondensasi

m1 atau FI 27 (kg/jam) hfg (kj/kg) Q (kj/jam)

56 2391,78 133939,68

- Kalor lepas steam

Jenis Kalor Nilai Q (kj/jam) Q1 lepas steam (kj/jam)

Q awal steam 155047,2 267879,36

Q Kondensat 21107,52

Q Kondensasi 133939,68

- Kalor yang diterima

FI 28

(L/jam)

ρ

(kg/m3)

Laju alir

massa FI

28 (kg/h)

(m3)

Cp2

(kj/kg.K)

TI 22

(0C)

TR 21

(0C)

dT2

(0K)

Qa

(kj/h)

300 998,5 299,55 3,23 88 97 9 8707,9185

Laju alir massa kondensat FI

27 (kg/h) (m4)

λ Pada TI 25 (kJ/kg) Qb

(kj/h)

87,2 2269,19 197873,368

Laju alir massa

kondensat FI 27 (kg/h)

Cp3

(kj/kg.K)

TR 21

(0C)

TR 26

(0C)

dT3

(0K)

Qc

(kj/h)

(m4)

87,2 2,11 97 96 1 204,03

Qa (kj/h) Qb (kj/h) Qc (kj/h) Q2 (kj/h)

8707,9185 197873,368 204,03 206786,5865

Dari hasil tersebut didapatkan nilai jumlah panas steam yang dibutuhkan adalah sebesar

52179,555 kJ/h.

5.2 Kesimpulan

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia Pilot Plant “Penyulingan/Distilasi: Bubble

Cap Distillation Column”. Bandung: Jurusan Teknik Kimia Polban.

McCabe, Warren L. dkk. 1999. Operasi Teknik Kimia Jilid I. Jakarta : PT. Erlangga.