Lapres Hetp Bab 1-3 (Repaired)

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 1

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang High Equivalent of Theoritical Plate atau sering disebut HETP, banyak terdapat dalam proses pemisahan seperti dalam menara distilasi, proses absorpsi, dan proses adsorpsi. HETP adalah daerah (stage) yang mana daerah (stage) tersebut terdapat dua fase (cair dan uap) yang berada dalam keadaan kesetimbangan masing-masing fase. Atau juga bisa dikatakan HETP adalah tempat kontak antara fase cair dan fase uap, sekaligus titik dimana terjadi kesetimbangan antara fase uap dan fase cair. Operasi destilasi atau pemisahan komponen yang mudah menguap dengan menggunakan kolom pelat sukar digunakan, maka dari itu digunakan bahan isian dengan cara membuat umpan dengan kadar tertentu, lalu umpan masukkan ke dalam labu leher 3, dimana umpannya adalah campuran alkohol dan air. Selanjutnya alirkan air pendingin balik, periksa dan pastikan bahwa semua sambungan serta lingkungan keadaan baik. Kemudian panaskan (disuling dengan refluks total) hingga terjadi boil up rate yang minimal dan terbentuk destilat. Selanjutnya biarkan beberapa menit untuk mencapai keadaan steady. Lalu tentukan densitas umpan dengan piknometer, amati suhu destilat dan residu, apabila masing-masing suhu sudah tetap, kemudian ambil sampel dan segera matikan pemanas serta pemanas digeser dari labu sehingga cairan tidak mendidih lagi. Catat suhunya. Pada praktikum kali ini ada beberapa tujuan yang harus diketahui praktikan, yang pertama praktikan harus tahu tentang pengertian destilasi kemudian yang kedua adalah memahami pengertian tentang HETP dan terakhir adalah agar praktikan dapat menentukan jumlah plate dengan metode Mc Cabe-thiele.

I.2 Tujuan Praktikum 1. Menentukan tinggi bahan isian dalam suatu kolom destilasi 2. Menentukan besar nilai HETP (Height Equivalent of Theoritical Plate)

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 2

3. Menghitung jumlah plate teoritis dengan metode Mc Cabe-Thiele I.3. Manfaat Praktikum 1. Agar praktikan dapat menentukan niali HETP atau tinggi bahan isian dalam suatu kolom yang memberikan perubahan komposisi sama dengan perubahan komposisi yang dicapai oleh suatu plate teoritis. 2. Agar praktikan dapat menghitung jumlah plate teoritis dengan persamaan Fenske-Underwood 3. Agar praktikan dapat menentukan tinggi bahan isian setara dengan sebuah plate teoritis

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Secara Umum INCLUDEPICTURE "https://tentangteknikkimia.files.wordpress.com/2011/12/11.jpg" MERGEFORMATINET

\*

INCLUDEPICTURE

"https://tentangteknikkimia.files.wordpress.com/2011/12/11.jpg"

\*

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 3

MERGEFORMATINET

Dalam industri kimia, proses pemisahan berperan penting. Salah satu proses yang sering ditemui adalah proses distilasi yaitu proses pemisahan suatu campuran berdasarkan beda titik didihnya. Untuk skala industri, proses distilasi dilakukan di dalam menara distilasi. Pemilihan jenis menara distilasi sangat tergantung dari efisiensi, kapasitas, dan kadar yang ingin diperoleh. Secara umum ada dua macam menara distilasi yaitu menara dengan bahan isian (packed tower) dan menara plate (plate tower). Masing – masing jenis menara tersebut memiliki kelebihan dan kelemahan. Menara bahan isian memberikan pressure drop yang lebih kecil, biaya lebih murah, dan dapat digunakan untuk bahan yang tidak tahan suhu tinggi.

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 4

Akan tetapi, pembersihannya sulit dilakukan. Sebaliknya pada menara plate, pembersihan lebih mudah dilakukan dan tidak terjadi by-passing dan channeling. Salah satu cara perancangan menara bahan isian adalah dengan konsep HETP (Height of packing Equivalent to a Theoritical Plate). HETP adalah tinggi bahan isian yang akan memberikan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang diberikan oleh satu plate teoritis. Nilai HETP dapat digunakan untuk menentukan efisiensi suatu menara bahan isian dan untuk menentukan tinggi dan jenis bahan isian yang seharusnya digunakan agar memberikan hasil yang maksimum. Metode ini dipilih karena mudah dalam perhitungannya. Distilasi merupakan suatu proses pemisahan komponen suatu larutan berdasarkan distribusi substansi-substansinya pada fase gas dan cair menggunakan perbedaan volatilitas dari komponen penyusunnya yang cukup besar. Pada proses distilasi, fase uap kontak dengan fase cair sehingga akan terjadi transfer massa dari uap ke cair dan sebaliknya. Cairan dan uap mengandung komponen yang sama tetapi dengan jumlah atau komposisi yang berbeda. Komponen yang lebih volatil akan lebih banyak terdapat pada fase uap, sedangkan komponen yang kurang volatil akan lebih banyak terdapat pada fase cair. Uap mengalir ke atas dan cairan mengalir ke bawah. Uap dan cairan kemudian dikontakkan dalam plate atau pada permukaan bahan isian. Sebagian dari kondensat pada kondenser dikembalikan ke atas kolom sehingga mengalir di atas feed point sedangkan sebagian dari cairan di dasar menara diuapkan dengan reboiler dan dikembalikan sebagai uap. Bagian di bawah feed point di mana komponen yang lebih volatil berpindah dari cairan ke uap, disebut sesi stripping sedangkan di atas feed point, konsentrasi komponen yang lebih volatil meningkat dan disebut sesi enriching. Sering ditemui, menara distilasi dioperasikan dengan lebih dari satu aliran umpan masuk.

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 5

Menara dengan bahan isian terdiri atas sebuah silinder vertikal yang didalamnya terdapat bahan isian tertentu. Bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. Cairan mengalir melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. Cairan masuk dari bagian atas menara, sedangkan gas masuk dari bagian bawah menara. Jenis bahan isian yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Harus memiliki luas permukaan per volume yang besar sehingga dapat menyediakan luas kontak yang besar. 2. Harus memiliki porositas yang besar sehingga pressure drop tidak tinggi. 3. Harus dapat memiliki ”wetting characteristic” yang baik. 4. Tahan korosi. 5. Memiliki bulk density yang rendah. 6. Tidak mahal. Untuk mengetahui tinggi bahan isian yang harus digunakan untuk menghasilkan produk dengan komposisi sama dengan satu plate teoritis pada menara bertingkat digunakan istilah HETP (Height of Packing Equivalent to a Theoretical Plate). Variabel-variabel yang mempengaruhi HETP antara lain : 1. Tipe dan ukuran bahan isian. 2. Kecepatan aliran masing – masing fluida. 3. Konsentrasi fluida. 4. Diameter menara. 5. Sifat fisis bahan yang difraksinasi. 6. Perbandingan diameter menara dan diameter bahan isian. 7. Koefisien penyebaran atau distribusi cairan. (Budi, 2011)

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 6

HETP biasanya digunakan dalam alat-alat yang mana dalam prosesnya terdapat kontak antara fase uap dan cair. Salah satunya adalah menara distilasi. Dalam menara distilasi terjadi proses pemisahan komponen-komponen dalam suatu larutan cair (dengan menggunakan panas/uap) berdasarkan tingkat volatilitas setiap komponen dalam larutan tersebut. Dalam perancangan unit distilasi, the number of theoretical plate ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain : komposisi umpan (feed) masuk, hasil akhir (output fractions) dan kondisi operasi selama proses. Selain itu juga ditentukan oleh aliran reflux (aliran fase uap yang masuk kembali ke dalam menara setelah melalui kondenser), semakin banyak reflux maka number of theoretical plate akan semakin kecil begitu juga sebaliknya. Di samping itu biaya operasional

juga

merupakan

faktor

penting

yang

perlu

juga

untuk

dipertimbangkan. Suhu pada setiap stage beragam, bagian bawah suhunya lebih tinggi daripada bagian atas. (Ayudwi, 2009) Rasio Refluks Analisis kolom fraksionasi dimudahkan lagi dengan menggunakan suatu besaran yang dinamakan rasio refluks (reflux rasio). Ada dua macam kuantitas itu yang biasa digunakan. Yang pertama ialah rasio refluks terhadap hasil atas, dan yang satu lagi rasio refluks terhadap uap (aliran uap komponen). Kedua rasio ini menunjukkan kuantitas yang terdapat pada bagian rektifikasi. Persamaanpersamaan rasio ini ialah.

dan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 7

(1)

Dalam Mc Cabe yang digunakan

Untuk limpahan molal konstan maka persamaan menjadi :

(2)

Persamaan (2) merupakan persamaan garis operasi untuk bagain

rektifikasi. Titik potong y dari garis operasi ini ialah XD/(RD+1). Konsentrasi

ditentukan oleh kondisi rancang dan

yaitu rasio refluks merupakan variabel

operasi yang dikendalikan menurut keinginan dengan mengatur pembelahan antara refluks dan hasil atas atau dengan mengubah banyaknya uap yang terbentuk di dalam pendidih ulang untuk suatu laju aliran tertentu hasil atas. Satu titik pada ujung atas garis operasi bisa didapatkan dengan membuat X n sama dengan XD pada persamaan (2).

Atau

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 8

(Mc Cabe, 1993) Larutan ideal memiliki kriteria sebagai berikut: 

Gaya tarik-menarik antar zat terlarut sma dengan gaya tarik-menarik antara zat



terlarut dan zat pelarut serta antar zat pelarut

Homogenitas untuk semua nilai fraksi mol, artinya ada pengenceran, komponennya tidak mengalami perubahan sifat



Tidak ada perubahan volume pencampuran, artinya volume total larutan adalah penjumlahan volum komponennya.



Tidak ada perbedaan entalpi pencampuran, artinya tidak terjadi perubahan panas ada saat pengenceran larutan



-Mengikuti hukum Raoult: Pi= Xi.Pio



-Sifat-sifat fisinya adalah sifat-sifat penyusunnya (Budi , 2011)

II.2 Sifat Bahan 1. Etanol Sifat kimia : a. Rumus molekul b. Massa molar c. Densitas d. Titik lebur e. Titik didih

: C2H5OH : 46,07 g/mol :0,789 g/cm3 : -114,3 : 78,4

Sifat fisik a. Berbentuk cairan b. Mudah terbakr c. Berwarna putih (Anonim, 2016, “Etanol”) 2. Air Sifat kimia : a.

Rumus molekul

: H2O

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

b.

Massa molar

:18,0153 g/mol

c.

Densitas dan fase

: 0,998 g/ cm3

Page | 9

Sifat fisik : 1. Sebagai pelarut 2. Berbentuk cairan 3. Tidak berbau (Anonim, 2016.”Air”)

II.3 Hipotesa Pada percobaan HETP ini diharapkan dapat memperoleh jumlah plate pada kolom destilasi, semakin besar konsentrasi alkohol yang digunakan maka semakin besar nilai equivalen dari HETP. II.4 Diagram Alir

Kalibrasi alkohol Membuat larutan alcohol dengan konsentrasi yang ditentukan

Rangkaian Alat Masukkan pada labu destilasi Lakukan pemanasan Tunggu sampai terbentuk destilat 10ml

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Ambil sampel destilat dan bottom masing-masing 10ml Catat suhu masing-masing Timbang hitung berat dan densitas

BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1. Bahan yang Digunakan 1. Limbah alkohol dan pala 2. Aquadest

III.2. Alat yang Digunakan 1. Serangkaian alat kolom berpacking III.3. Gambar alat yang digunakan

Page | 10

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 11

Gambar 3.1. Susunan Alat

Keterangan

:1

= Kondensor

2

= Termometer atas

3

= Termometer bawah

4

= Reflux

5

= Kolom berpacking

6

= Tapping

7

= Labu laher tiga

8

= Kompor listrik

9

= Beaker glass

10

= Erlemeyer

III.4 Prosedur Percobaan 1. Rangkai alat destilasi 2. Buat larutan limbah alkohol 40% 500ml 3. Masukkan larutan alkohol ke dalam labu leher tiga 4. Kemudian panaskan hingga terjadi boil up rate yang minimal dan terbentuk distilat 5. Biarkan beberapa menit untuk mencapai keadaan steady 6. Catat temperatur

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia II “HETP (Kolom Berpacking)”

Page | 12

III.5 Prosedur Kalibrasi 1. 2. 3. 4.

Ambil air dan etanol dengan volume air 9 ml dan volume etanol 1 ml Kemudian masukkan ke dalam piknometer 10 ml Timbang piknometer yang sudah berisi campuran air dan etanol Ulangi percobaan diatas dengan volume air dan volume etanol yang sudah ditentukan