Distilasi Campuran Biner

Azeotropic distillation: Etanol dan air membentuk azeotrop pada komposisi 95.6%-massa etanol pada keadaan standar. Dan masih banyak lagi campuran senyawa yang berkelakuan demikian. Nah, bagaimana cara untuk memisahkan komponen-komponennya agar memiliki kemurnian melebihi komposisi azeotropnya?

Umpan campuran biner (2-propanol dan ethyl acetate) hendak dimurnikan dengan cara distilasi dan kedua aliran produk pemisahan diharapkan memiliki kemurnian 99,8%-mol. Umpan tersedia pada kondisi tekanan atmosferik dan temperatur ambien. Terdengar familiar di telinga anda? Setidaknya Anda tidak boleh lupa bahwa 2-propanol dan etyhl acetate ialah campuran azeotrop. Bila Anda lupa atau bahkan belum mengerti tentang campuran azeotrop, mungkin penjelasan singkat ini bisa sedikit membantu.

Apa itu azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Diagram Azeotrop

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)

Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan pernah bisa melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.

PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate dengan menggunakan HYSYS.

Dalam pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula. Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom kedua menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate pada tekanan tinggi dan rendah.

distilasi1

Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.

distilasi2

Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi lagi pada kolom kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi azeotrop pada kolom kedua yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar pada nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa propanol murni. Bila Anda perhatikan, titik azeotrop campuran bergeser dari 0,5%-mol propanol menjadi 0,38%-mol propanol. (*nahh apa lagi coba yang berubah?? hehe.. temperatur operasi jelas berubah.. karena tekanan berubah, maka temperatur dan komposisi juga berubah.. ingat termodinamika?? hehehe..)

Jadi, dengan metode pressure swing distillation ini, dapat diperoleh propanol dan ethyl acetate dengan kemurnian yang tinggi. Dan untuk lebih mengoptimasi proses, distilat keluaran kolom 2 dapat direcycle dan dicampur dengan aliran umpan untuk didistilasi kembali. Nah, bagaimana? Apakah metode seperti demikian pernah terbesit di benak teman-teman? Nahh.. marilah kita lebih memperhatikan dosen-dosen yang sudah bersusah payah mengajari kita.. Hehehe..

7 thoughts on “Distilasi Campuran Biner

  1. saya sedang dalam melakukan riset mengenai proses distilaisi menggunakan simulasi hysys dengan proses dinamic…saya mohon petunjuknya agar dapat dikirimkan keemail saya.
    terima kasih.

  2. tolong dikirimkan sedikit masalah pemisahan ethanol dan 2-propanol dengan menggunakan hysys dengan proses dynamic…saya mohon dengan sangat atas bantuannya saya ucapkan terima kasih.

  3. oh ya makasih…
    mungkin ini 2 folder PDF ke email anda bisa membantu rekan verdian…moga2 berhasil risetnya…

    ya…dalam Hysis yang penting lengkapi data base anda sehingga Hysis bisa meramunya menjadi program perancangan sesuai yang anda inginkan.

    oh ya..Mungkin bisa juga dilihat % stoikiometrinya

    ok thank..lain kali kita sharing tentang Hysis…

  4. Hai temen2, boleh bantu q? q mau nyanya gimana prinsip kerja KOLOM DISTILASI tipe SIEVE TRAY. Thank’s and sorry before kar’na udah merepotkan kalian semua.

  5. Dear, Vicky.

    Terima kasih atas commentnya, dan salam kenal.

    Menanggapi pertanyya saudara mengenai prinsip KOLOM DISTILASI tipe SIEVE TRAY. Mungkin ini sedikit membantu : Dalam sistem distilasi dikenal dengan alat “Tray Tower”, untuk mendapatkan produk yang baik diperlukan alat kontak antara uap dengan cairan. Beberapa jenis alat kontak antara uap dengan cairan adalah bubble cap tray, grid tray, sieve tray dan valve tray.

    • Sieve Tray
    Sieve tray merupakan jenis tray yang paling sederhana dibandingkan jenis tray yang lain dan lebih murah daripada jenis bubble cap. Pada Sieve tray uap naik ke atas melalui lubang-lubang pada plate dan terdispersi dalam cairan sepanjang plate. Cairan mengalir turun ke plate di bawahnya melalui down comer dan weir.
    Meskipun sive tray mempunyai kapasitas yang lebih besar pada kondisi operasi yang sama dibandingkan dengan bubble cap, namun sieve tray mempunyai satu kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, tiap plate di desain mempunyai kecepatan uap minimum yang mencegah terjadinya peristiwa “dumps” atau “shower” yaitu suatu peristiwa dimana cairan mengalir bebas mengalir ke bawah melalui lubang-lubang pada plate.
    Kecepatan uap minimum ini yang harus amat sangat diperhatikan dalam mendesain sieve tray dan menjadi kesulitan tersendiri dalam kondisi operasi sesungguhnya.Efisiensi sieve tray sama besarnya dengan bubble cap pada kondisi desain yang sama, namun menurun jika kapasitasnya berkurang di bawah 60% dari desain.

    Regards.
    Skimaters.

    Selebihnya silahkan mengexplore :

    http://dolphin89.wordpress.com/2008/05/09/artikel-dolphin/
    http://fathih-musafir3000.blogspot.com/2008/12/makalah-reaktif-distilation.html

    atau di address lainnya !

  6. setelah saya membaca artikel bapak terus terang masih agak bingung dengan campuran biner khususnya tentang titik azeotrop. kebetulan sy pernah praktek tentang campuran biner yaitu campuran aseton-kloroform dengan titik didih maksimum dengan konsentrasi aseton hasil destilat sekitar 20%. yang menjadi pertanyaan saya adalah :
    1. apakah defenisi sesungguhnya titik azeeotrop?
    2. bagaimana cara mengetahui bahwa campuran biner tersebut termasuk kedalam azeotrop?
    3. penjelasan tadi pada kurva tentang titik A,B,C,D dan E. maksudnya titik A itu apakah titih didih dari propanol atau titik didih etil asetat atau tititk didih campuran dari propanol dan etil asetat?
    4. bagaimana cara mengetahui bahwa pada campuran (misalnya air dan etanol ) memiliki titik azeotrop pada temperatur sekian, apakah titik azeotropnya ditentukan pada titik dimana temperaturnya tidak berubah lagi?
    sekian pertanyaan saya
    terima kasih sebelumnya

    dari syarifuddin oko

  7. setau saya..alkohol dan air merupakan campuran azeotrop kan? saya mau tny… bagaimana cara memisahkan etanol dan airnya ini? karena saya lg mencoba penelitian tentang alkohol bekas dipakai untuk mengekstraksi jahe…nah alkoholnya ini berbau jahe… saya ingin mendapatkan alkohol tersebut bebas dari bau jahe dan diperoleh kadar yang tinggi, apakah saya juga seharusnya menggunakan destilasi azeotrop ini? terima ksih sebelumnya

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s