OPTIMASI PEMURNIAN ETANOL DENGAN DISTILASI EKSTRAKTIF
MENGGUNAKAN CHEMCAD
Alex Pepsega Indra putra,
Proses distilasi merupakan suatu proses pemisahan campuran dengan menggunakan titik
didih dan relative volatility nya. Zat dengan relative volatility yang tinggi akan naik keatas
dan akan dikondensasikan untuk mendapatkan distilat, sedangkan yang gagal menguap akan
diambil sebagai residu. Distilasi biasanya menggunakan dua tahapan, yakni menguapkan dan
mengembunkan tanpa adanya refluks dan tahapan kedua yakni mengembalikan sebagian uap
yang dikondensasi untuk menjaga suhu tray atas dan menaikkan konsentrasi distilat.
Pada kasus pemisahan azeotrop campuran etanol-air dapat dipisahkan dengan beberapa
metode yakni distilasi bertingkat, pressure swing distillation, destilasi ekstraksi. Distilasi
ekstraktif merupakan suatu metode pemisahan beberapa komponen yang memiliki beda titik
didih yang rendah. Pemisahan ini dilakukan dengan penambahan zat ketiga atau disebut
”solvent/entrainer” yang biasanya memiliki titik didih yang lebih tinggi dari campuran
azeotrop yang akan dipisahkan.
Untuk menguji validasi dari data percobaan kesetimbangan uap-cair sistem biner, maka
data percobaan diuji konsistensinya secara thermodinamika yaitu menggunakan
persamaan Margules (1895) dan persamaan Van Laar (1910). persamaan Margules dan
Van Laar tidak mempunyai dasar yang rasional untuk dikembangkan ke sisitem
multikomponen.
Pengembangan teori modern didalam thermodinamika molekuler didasarkan atas konsep
komposisi lokal yang dinyatakan dalam fraksi volume didefinisikan dalam term-term
kemungkinan dan orientasi molekul secara tidak acak yang menghasilkan perbedaan
dalam ukuran molekul dan gaya antar molekul. Persamaan Wilson adalah persamaan yang
komplek, dimana parameter hanya bisa dicari secara numerik jika koefisien aktifitas
secara percobaan diketahui. persamaan Wilson dalam mempresentasikan data
kesetimbangan fasa uap-cair mendorong pengembangan persamaan alternatif yang
berdasarkan konsep modern yaitu komposisi lokal, diantaranya yang paling populer
adalah persamaan NRTL oleh Renon dan Prausnitz (1968) dan persamaan UNIQUAC.
NRTL dikembangkan berdasarkan teori dua cairan dengan tambahan parameter ketidak
acakan α, harga α yang direkomendasi adalah 0,2-0,47. Pengembangan semiteoritis
untuk memperoleh persamaan UNIQUAC, Abrams dan Prausnitz (1975) mengadopsi
model teori dua cairan dan komposisi lokal. Dalam model ini ditetapkan bahwa excess
energi Gibbs disusun atas dua bagian, yaitu :
1. Suatu kontribusi karena perbedaan ukuran dan bentuk molekul-molekul (bagian
konfigurasi dan kombinasi).
2. Kontribusi akibat interaksi energi antar molekul (bagian residual).
Perbandingan antara model Wilson, NRTL dan UNIQUAC dapat dirangkum sebagai berikut :
Persamaan Wilson dapat mempresentasikan data kesetimbangan uap-cair untuk sistem biner dan multikomponen hanya dengan parameter biner. Persamaan ini jauh lebih lebih sederhana dari persamaan NRTL dan UNIQUAC. Tetapi kerugiannya tidak bisa secara langsung digunakan untuk mempresentasikan kesetimbangan cair-cair.
Persamaan NRTL dapat mempresentasikan kesetimbangan uap-cair dan cair-cair baik untuk sistem biner maupun sistem multikomponen secara baik hanya dengan parameter biner. Dan sering sangat superior terhadap yang lain untuk sistem yang encer. Bentuknya lebih sederhana dari persamaan UNIQUAC, tetapi mempunyai kerugian karena mengandung tiga parameter untuk setiap pasangan komponennya. Parameter ketiga α diperkirakan berdasarkan keadaan komponennya dan kadang-kadang untuk zat tertentu diperoleh harga yang ekstrem.
Walaupun hanya terdiri dari dua parameter per-pasang komponen, persamaan UNIQUAC secara aljabar mempunyai bentuk yang paling komplek. Dengan adanya kontribusi permukaan dan volume molekul dari komponen murni, ini menjadikan persamaan UNIQUAC secara khusus dapat diaplikasikan pada campuran mempunyai perbedaan ukuran molekul yang besar. Disamping itu dapat diaplikasikan untuk memperkirakan kesetimbangan uap-cair dan cair-cair baik untuk sistem biner maupun multikomponen hanya dengan parameter biner.
Untuk sistem biner persamaan Wilson keluar sebagai persamaan terbaik dan persamaan UNIQUAC jatuh pada urutan terakhir, tetapi ada perbedaan yang menyolok untuk kelompok zat tertentu karena persamaan NRTL ternyata terbaik untuk larutan yang encer.
Pada percobaan ,untuk dapat memodelkan kesetimbangan uap cair dari bahan yang terlibat digunakan koefisien aktifitas termodinamika NRTL (Non Random Two Liquid)
Hubungan sistem terner dari etanol-air-etilen glikol dan untuk sistem etanol-air-dimetil sulfoksida digambarkan dalam peta kurva residu seperti pada gambar 2 dan 3. Pada kurva terner tersebut tidak ditemukan titik azeotrop terner. Kurva residu merupakan komponen penting yang berguna untuk memahami perilaku campuran yang akan berkaitan dengan desain sistem distilasi. Selain itu susunan kurva residu juga dapat digunakan untuk memungkinkan azeotrop yang stabil dan tidak stabil
No comments:
Post a Comment