Salah satu aplikasi data keseimbangan uap-cair adalah analisis flash distillation. FLASH DISTILATION

Transkripsi

1 3 S Sperisa Distantina Salah satu aplikasi data keseimbangan uap-cair adalah analisis flash distillation. LASH DISILAION Alat kontak uap-cair yg paling sederhana, biasanya digunakan untuk kapasitas kecil. Digunakan untuk memisahkan komponen yg lebih volatil dalam campuran. Sistem lash Distilation: Suatu campuran berfase cair dipanaskan, kemudian tekanannya diturunkan/diekspansi menggunakan valve. etapi jika cukup rendah dan atau cukup tinggi, maka pompa dan pemanas tidak diperlukan lagi. Akibat pressure drop ini, maka akan terjadi penguapan sebagian ( partial vaporization). 2 Keterangan: a. pompa b.pemanas c. valve d.separator (drum) Oleh karenanya, fase cair tadi akan menjadi 2 fase, yaitu cair dan uap. Selanjutnya uap dan cairan ini dipisahkan dalam vessel/drum. Komponen yang lebih volatil akan banyak terdapat di fase uap. ada keadaan ini kondisi keseimbangan tercapai dan mendekati/ekivalen dengan satu stage ideal/seimbang. Artinya, arus-arus yang keluar dari alat ini dalam keadaan jenuh. berkeseimbangan dengan Yi pada dan. Oleh karenya sering dikatakan bahwa flash distillation setara dengan sebuah stage seimbang.

2 Ingin dicari hubungan semua variable di atas dan dimensi alat. Untuk perhitungan dimensi alat harap dipelajari sendiri ( tidak diberikan di kuliah). Ditinjau suatu system flash distillation adiabatic (drum diisolasi, sehingga tidak ada panas yang keluar atau masuk drum). NM otal di sekitar drum (lihat loop gambar) : = + L () NM komponen I di sekitar drum :. =. Yi + L. (2) Keseimbangan : Ki = f (,, i) (4) Neraca anas :. h = L. hl +. H (5) h = f (,, ) hl = f (,,, cair jenuh) H = f(,, Yi, uap jenuh) Yi =,00 =,00 Yi -,00 (6) Buktikan bahwa manipulasi persamaan, 2, dan 3 akan dihasilkan persamaan sbb. : Ki. atau, Yi = (8) Substitusi persamaan 7, 8 ke 6 diperoleh persamaan Rachford Rice yaitu : ( - Ki ) i (9) Akhirnya dapat disusun persamaan, 4, 5, dan 9 yang merupakan korelasi arus-arus di sekitar flash distillation. Derajat kebebasan dan variable perancangan ( degrees of freedom and design variable) Definisi : erancangan suatu alat pemisah dapat diselesaikan jika jumlah persamaan bebas sama dengan jumlah bilangan tak diketahui. Ni = Nv Nc Nv = jumlah total bilangan/variable tak diketahui,

3 Nc = jumlah total persamaan bebas, chem.. engg. ools Ni = jumlah variable perancangan = jumlah variable yang harus ditentukan siperancang. Yang termasuk Ni antara lain: a. variable intensive ( yang terlibat dalam hukum fase):. Komposisi/konsentrasi, ( total fraksi selalu =,00) 2., 3.. b. variable ekstensive : Kecepatan arus Sebuah arus dengan C (=jumlah komponen) akan mempunyai Nv : variable Jumlah Konsentrasi Suhu ekanan Kecepatan arus C C + 2 Untuk lash distilasi ada arus umpan, produk yaitu cairan dan uap, sehingga ada 3 arus. Maka : Nv = 3 ( C + 2) Jumlah persamaan bebas : Nv ersamaan NM ersamaan N Keseimbangan pers 3 C C ( 2 -) Inherent ers 4 ers 6 2C + 3 Jadi, Ni = 3 ( C + 2 ) ( 2C +3 ) = C + 3

4 Beberapa kasus yang sering dijumpai: a. Data diketahui : Kecepatan ( ) dan komposisi umpan (), dan drum. Dicari : L,, dan komposisinya ( dan Yi), enyelesaian: = + L () Ki = f (,, i) (4) i ( - Ki ) (9). h = L. hl +. H (5) h = f (,, ) hl = f (,,, cair jenuh) H = f(,, Yi, uap jenuh) Algoritma: data:,,, NO Hitung : Ki = f (,, i) ebak : / Cek apakah : memenuhi pers 9 Hitung, L dari pers, dan Yi Hitung : hl, H Hitung : menggunakan pers (5).

5 b. Data diketahui : Kecepatan dan komposisi umpan,, dan komposisi salah satu fraksi mol ( missal X = A ) Dicari :, L,, dan komposisi lainnya, enyelesaian : = + L () A Z + ( K ) Ki = f (,, i) (4) ( - Ki ) i (9) X=A. h = L. hl +. H (5) h = f (,, ) hl = f (,,, cair jenuh) H = f(,, Yi, uap jenuh) Algoritma: Data:,,, X=A ebak : Hitung : Ki = f (,, i) / menggunakan pers 7 Not Cek apakah: memenuhi pers 9 Hitung menggunakan pers 5.

6 c. Data diketahui :,, dan Dicari :, L, dan komposisinya, enyelesaian : Algoritma : ebak : Hitung : Ki ebak / = + L () Ki = f (,, i) (4) ( - Ki ) i (9). h = L. hl +. H (5) h = f (,, ) hl = f (,,, cair jenuh) H = f(,, Yi, uap jenuh) Cek apakah memenuhi pers 9 Not Hitung H, hl, h Not Cek apakah memenuhi pers 5. Hitung :, L,,, Yi.

7 d. Data diketahui :,,, / Dicari :, L, dan komposisinya. enyelsaian : = + L () Ki = f (,, i) (4) i ( - Ki ) (9). h = L. hl +. H (5) h = f (,, ) hl = f (,,, cair jenuh) H = f(,, Yi, uap jenuh) Algoritma: Data :,,, / ebak Hitung : Ki Cek apakah memenuhi persamaan 9 Hitung : L,,, Yi