Distilasi Campuran Biner

by on 13/11/07 at 12:11 am | 45 Comments | |

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..

  • lailai

    bang` mnt pendapat yc_ aq bkn dsign pbrk etilen dr dehidrasi etanol` reaktorna fixed bed multitube` produk brfase gas yaitu etilen_air_sdkt etanol` nahhh krena etilen highly volatil
    (Tb=-103C) jd q ptuskn ga mnggnkn kondensor biz dr reaktor tp gunain cooler az bwt nrunin suhuna. Trz msk dstiLsi deh unit pmurnian` mksd aq biar dia msk dlm uap jenuh` ehh pas d itung nilai q na mlh nunjukin klo msk dlm fase uap-cair.. baik pd P vakum,atmsfrk,ato tinggi mndkti Tc.. mnrt abng itu knp y smpe ada liq.na?

  • Pingback: Distilasi Campuran Biner « Radiks Teknik Kimia's Blog

  • rendra

    kalau mau tau kadar alkohol dengan refraktometer gmn yah?
    kan ketemu indeks bias trus abis tu di apain?

  • agnes

    pagi pak… saya mahasiswi farmasi yg sedang magang…saya mau tny pak… bagaimana cara memisahkan etanol dan air 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? caranya gimana? terima ksih sebelumnya….kirim ke email saya [email protected]….

  • http://www.google.com cefty

    tolong bsntu jawab rabu depan aq ada presentasi tentang destilasi uap dan cara kerjanya.mohon bantuannya.ada yg tau acuan pustakanya ndak ?

  • andika

    bagus! truskan kreativitas anda.

  • Lee_no

    jelasin donk cara destilasi yang benar sehingga menghasilkan destilat yang lebih sepat dan banyak??

  • as`

    jangan lupa menambahkan entrainer…. taukah anda dengan zat ini?

  • drajat

    Terus bagemana anda kontrol Parameter Pressure di kolom distilasi 1 yang lebih tinggi dr kolom kedua…? apakah ada gas inert bertekanan untuk menjaga Pressure Kolom 1..?

  • sista sri yuliana

    gmana cara misahin senyawa azeotrop? bukannya susah ya?

  • chov

    aduh… koq bingung ya jadinya???? bisa jelasin lbih dimengerti lg ga???? mau nanya, azeotrop itu apa?? makasih bnyak…..

  • brana
  • Ardi

    Numpang nanya nih, kira2 ada yg tau ga ya referensi bwt ngerancang alat membran pervaporasi?terutama dalam mnghitung surface area dan ketebalan membran…
    maksh bnyk y…

  • assahy

    gimana nentuin tekanan operasi untuk sistem distilasi isopropil alkohol dan air?

  • MEILYZAR

    kesetimbangan uap cair pada sistem biner tu maksudnya gmana????
    tlong dijelasin………….. thanks

  • josh w

    Unk Fajri

    malam boos

    1. kalo untuk nentuin suhu dan press rektor destilasi agak susah, karna saya ngak tau bentuk destilasi anda gimana, kalo menggunakan tangki evaporator ( penguapan ) kemudian dialirkan ke tower destilasi yang dilengkapi dengan pendingin jaga aja tempratur tetap di 78 – 80 Cell
    dan hasil yang keluar ( etil alkol ) dalam bentuk uap harus didinginkan ( kalo tidak – ntar satu erte pada mabok ) sampe temprature 27 cellciussss

    2. untuk energi pake aja elpigi /LPG lebih murah, untuk perhitungan menggunakan lpg perliter alko sekitar 2000 rupiah perak,

    3. kalo mo buat yang penting fermentasinya brooo, kalo gagal buang, proses alko teknik fermentasinya adalah kunci sukses, selamat mencoba

    salam

    josh w

  • Fajri

    klo kita ngeliat diagram fasa ethanol dan diagram fasa air terus gimana cara nentuin tekanan dan suhu untuk mendestilasi agar hanya melalui satu kali proses destilasi
    misalnya kandungan ethanol 12%
    terus ajarin cara ngitung energi yang d butuhkan untuk proses destilasinya
    dan juga energi hasil destilasinya apabila ethanol yg dihasilkan 1L
    please….
    tolong email y
    aq lg mo bikin pkm nih soalnya
    makasih y
    terus klo molecular sieve itu bisa dipake berulang kali atau hanya satu kali

  • arninda

    saya ninda n lagi buat skripsi pra rancangan pabrik asetaldehid dgn bhn baku ethanol.
    ada yang tau faktor korosi ethanol?

  • erni sulistiyoati

    mau tanya, azeotrop etanol 95.6 % itu pada tekanan berapa?? keluaran dari kolom kedua itu benar-benar murni etanol 100 % ya? punya data tekanan uap cair campuran etanol-air untuk bikin kurva kesetimbangannya ga?? kalo punya, minta tolong di kirim ke email saya ya….
    tapi kalo ga punya, kira-kira saya bisa dapet datanya dari buku apa?
    terimakasih…..

  • http://michaeljubel.com michaeljubel

    @sigit: buat desain alat bisa baca buku Coulson dan Wallace juga. ada prosedur perhitungan step-by-step nya.
    :D

pestilence439
lovelock506 voltigeur296 fiance206 pecunious261 hyperphysical624 printer549 earnestness679