BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Be Belakang
Dalam industri kimia, proses kimia berperan penting, salah satunya adalah proses distila distilasi. si. Proses Proses distil distilasi asi adalah adalah proses proses pemisah pemisahan an zat cair dari dari campu campuran rannya nya berdasarkan erbedaan titik didih atau kemampuan zat menguap. Dalam skala industri, proses distilasi dilakukan dengan menggunakan menara distilasi. Pemilihan jenis menara distilasi bergantung pada efisiensi, kepasitas dan kadar yang ingin di peroleh.
Secara umum, ada dua macam menara distilasi yaitu menara dengan bahan isian dan menara menara dengan dengan plate. plate. Kedua Kedua jenis jenis menara menara memilik memilikii kelemah kelemahan an dan kelebi kelebihan han masing-masing.
Salah satu perancangan menara bahan isian adalah dengan menggunakan konsep H!P (Height Equivalent to a Theoritical Plate). Plate) . H!P adalah tinggi bahan isian yang yang akan akan memb memberi erika kan n peru peruba baha han n komp kompos osis isii yang yang sama sama deng dengan an peru peruba baha han n komposisi yang diberikan oleh satu plae teoritis. "ilai H!P dapat menentukan efisiensi suatu menara bahan isian dan untuk mementukan tinggi dan jenis bahan isian yang seharusnya digunakan agar memberikan hasil yang maksimum.
#leh karena itu, percobaan H!P ini dilakukan agar praktikan dapat mengetahui cara menghitung plate teoritis dan grafis, nilai H!P plate teoritis dan grafis.
1.2
Tujuan
a. $enget $engetahu ahuii nilai nilai "p secar secaraa teoritis teoritis dan dan grafi grafis. s. b. $engetahui sifat terbang relatif rata-rata, distilasi dan residu. c. $enget $engetahu ahuii besar nilai nilai H!P H!P seca secara ra teori teori tis dan grafi grafiss 37
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Height Equivalent of a Theoritical Plate atau sering disebut H!P, banyak terdapat dalam proses pemisahan seperti dalam menara distilasi, proses absorpsi dan proses adsorpsi. H!P adalah daerah (stage) yang (stage) yang mana daerah (stage) tersebut (stage) tersebut terdapat dua fase %cair dan uap& yang berada dalam keadaan kesetimbangan masing-masing fase. 'tau juga bisa dikatakan H!P adalah tempat kontak antar fasa cair dan fase uap, sekaligus titik dimana terjadi kesetimbangan antara fase uap dan fase cair. Selain itu, H!P H!P juga juga bisa bisa dikatak dikatakan an sebagai sebagai bahan bahan isian isian yang yang akan akan member memberika ikan n peruba perubahan han kompos komposisi isi yang yang sama sama dengan dengan peruba perubahan han kompo komposisi sisi yang yang diberik diberikan an oleh oleh satu satu plate plate toriti toritis. s. !ingk !ingkat at akurasi akurasi pemisah pemisahan an merupa merupakan kan fungsi fungsi stage, atau atau dapar dapar dikatak dikatakan an semakin banyak stage banyak stage maka maka pemisahan akan lebih sempurna. H!P biasanya digunakan dalam alat-alat yang mana dalam prosesnya terdapat kontak antar fase uap dan fase cair. Salat satunya adalah menara distilasi. Dalam menara menara distilasi terjadi proses pemisahan komponen-komponen komponen-komponen dalam suatu larutan cair %dengan menggunakan uap& berdasarkan tingkat (olatilitas setiap komponen dalam larutan tersebut. "ilai H!P dapat dapat diguna digunakan kan untuk untuk menent menentuka ukan n efesien efesiensi si suatu suatu menara menara bahan bahan isian isian dan untuk untuk menenntukan tinggi dan jenis bahan isian yang digunakan agar memberikan hasil yang maksimum % )oust, *+&.
Distilasi Distilasi adalah cara pemisahan pemisahan zat cair dari campuranny campurannyaa berdasarkan berdasarkan perbedaan titik didih atau berdasarkan kemampuan zat menguap. 'tau distilasi jga bisa dikatakan duatu proses pemisahan komponen suatu larutan berdasarkan distribusi substansi-substansinya pada fase gas dan cair menggunakan perbedaan (olatilitas dari komponen peyusunnya yang cukup besar. Dimana zat cair dipanaskan hingga titik didihnya, serta mengalirkan uap ke dalam alat pendigin %kondensor& dan mengumpulkan hasil pengembunan sebagai zat cair. Pada kondensor digunakan air mengalir sebagai pendingin. 'ir pada kondensor dialirkan dari baah keatas, hal ini bertujuan supaya air tersebut dapat mengisi seluruh bagian pada kondensor. Sehingga, akan menghasilkan proses pendinginan yang sempurna. Saat suhu dipanaskan, cairan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap 38
terlebih dahulu. /ap ini akan dialirkan dan kemudian didinginkan sehingga kembali menjadi cairan yang ditampung pada adah terpisah. 0at yang titik didihnya lebih tinggi akan tertinggal di adah semula. Prinsip dari distilasi adalah penguapan dan pengembunan kembali uapnya dengan tekanan dan suhu tertentu. !ujuan dari distilasi adalah pemurnian zat cair pada titik didihnya dan memisahkan zat cair dari zat padat. /ap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap bebas. Pada proses distilasi, fase uap dikontak dengan fase cair sehingga akan terjadi transfer massa dari uap ke cair dan sebliknya %)oust, *+&.
Stage dapat didefinisikan sebagai suatu unit dimana dua fase yang berbeda dikontakkan sehingga tejadi pemisahan %transfer massa&. Dalam suatu stage ideal, dua fase tersebut dikontakkan dengan baik dan dalam aktu cukup lama sehingga kedua fase tersebut meninggalkan stage dalam kesetimbangan. 'kan tetapi, dibutuhkan aktu lama untuk terjadinya kesetimbangan sehingga pada kenyataannya, kedua fase keluar dari suatu stage
belum
pada
kesetimbangannya.
Karena
satu stage setimbang
menggambarkan terjadinya transfer massa maksimum yang mungkin diperoleh untuk suatu kondisi operasi, maka dapat juga disebut sebagai theoretical plate %plate teoritis& atau plate ideal %)oust, *+&.
/ntuk keperluan pengontakan, digunakan dua jenis menara yaitu menara bahan isian (Packed Tower) dan menara plate (Plate Tower). $enara dengan bahan isian terdiri atas sebuah silinder (ertikal yang didalamnya terdapat bahan isian tertentu. 1ahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. 2airan mengalir meleati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. 2airan masuk dari bagian atas menara, sedangkan gas masuk dari bagian baah menara %1ron, *+3&.
4enis bahan isian yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut 5 a. Harus memiliki luas permukaan per (olume yang besar sehingga dapat menyediakan luas kontak yang besar. b. Harus memiliki porositas yang besar sehingga pressure drop tidak tinggi. c. Harus dapat memiliki ”wetting characteristic” yang baik. 39
d. e. f. g. h. i.
!ahan korosi. $emiliki bulk density yang rendah. !idak mahal. Harus tidak bereaksi dengan fluida di dalam menara. Harus kuat tapi tidak terlalu berat. Harus mengandung cukup banyak lalua untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap (hold up) atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.
%)oust, *+&
6ariabel-(ariabel yang mempengaruhi H!P antara lain 5 a. b. c. d. e. f. g.
!ipe dan ukuran bahan isian. Kecepatan aliran masing 7 masing fluida. Konsentrasi fluida. Diameter menara. Sifat fisis bahan yang difraksinasi. Perbandingan diameter menara dan diameter bahan isian. Koefisien penyebaran atau distribusi cairan.
%!reyball, *+*&
1ahan isian yang dipakai biasanya berukuran *,3 m dengan ketinggian 8 sampai 8 ft. Selain itu menara bahan isian dapat juga digunakan sebagai kolom fraksionasi baik untuk distilasi batch maupun kontinyu. 1ahan isian biasanya berukuran *,3 sampai 8 in dengan kapasitas yang hampir sama dengan sieve tra dengan H!P yang berkisar antara * sampai 8 ft. Kapasitas %kolom yang digunakan juga tidak bisa terlalu besar dengan beda tekanan yang harus relatif rendah. Dengan kata lain, data ini lebih menguntungkan bla operasinya pada kondisi (akum %1ron, *+3&.
1anyak jenis bahan isian yang telah dikembangkan. Secara umum, bahan isian dibagi menjadi dua yaitu stacked packings, dan rando! packings. Stacked packings adalah bahan isian yang disusun secara teratur. Sedangkan rando! packing adalah bahan isian yang disusun secara acak %2oulson, *+9&.
"ando! Packing memiliki beberapa jenis yaitu 5 a. #era!ic "ando! Packing
40
#era!ic "ando! Packing juga disebut sebagai cera!ic colu!n packing , cera!ic rando! du!p packing, packed tower packings, in shape of saddles dan rings. Permukaan keramik cera!ic packing dapat menghasilkan film yang sangat tipis, yang dapat mempromosikan pencampuran cair dan uap dan menghasilkan sedikit penurunan tekanan pada aktu yang sama. #era!ic packing dapat diaplikasikan dalam suhu tinggi dan bahan kimia tahan korosi.
#era!ic "ando! tower packing (colu!n cera!ic packing & meliputi5 cera!ic intaloks saddle ring, cera!ic super intaloks saddle ring, super cascade ring, cera!ic cascade ring,cera!ic pall ring, cera!ic cross$partition ring, cera!ic for! ring, cera!ic con%ugate ring, cera!ic raschig ring, cera!ic oval hole chain, cera!ic chain, catalst &ed support !edia (inert cera!ic &all) colu!n packings and packed colu!n design, cera!ic saddles, pall ring, dan cera!ic colu!n packings lainnya %coulson, *+9&.
2eramic :andom Packing sangat cocok untuk kondisi suhu tinggi dan suhu yang lebih rendah dan dapat jauh lebih tahan terhadap segala macam asam organik, asam anorganik dan solusi kecuali untuk asam fluorida dari kemasan logam. rando! cera!ic packing atau pengepakan kolom keramik banyak digunakan dalam pengeringan menara, menyerap tower dan menara pendingin di bidang kimia, petrokimia dan perusahaan industri lainnya %2oulson, *+9&.
&. Plastic "ando! Packing
Plastic rando! packing sangat efisien untuk meningkatkan kapasitas tower dan efisiensi. 'da banyak keuntungan proses yang dapat diujudkan dengan menggunakan plastic rando! packing di berbagai aplikasi. Plastic rando! packing meliputi5 plastic pall ring rando! colu!n packing, plastic cascade ring rando! packing, plastic con%ugate ring rando! packing , plastic rosette ring rando! packing, a for! rosette, plastic fra!e &all, polhedral hollow &all, plastic revolve &all, plastic super saddle ring rando! packing, edge &all, plastic !esh &all, hollow floatation, plastic star ring rando! packing, flower &all , plastic taper ring, structured wire !esh corrugated, 41
plastic heile' ring, plastic super !ini ring colu!n packing, plastic saddle ring rando! colu!n packing, plastic solid &all rando! colu!n packing, &io packing, plastic corrugated rando! colu!n packing, colu!n packings and packed colu!n design, cera!ic saddles, pall ring %2oulson, *+9&.
'plikasi dari plastic rando! packing dapat digunakan dalam penyerapan, menggosok, layanan transfer pengupasan dan panas. 1ahan dasar plastic yang digunakan5 P, PP, :PP, P62, 2P62, dan P6D) %2oulson, *+9&.
c. etal "ando! Packing
etal tower packing merupakan penggabungan dari kinerja gaya pelana dan cincin. 1entuknya yang unik dapat membantu memastikan terjadinya penurunan tekanan. ;eometri eksternal mencegah kemasan dari saling atau melibatkan, memastikan keacakan dan luas permukaan yang optimal dalam unggun, sementara jari internal lengkungan dan baling-baling mempromosikan antarmuka gas yang optimal
Struktur Kolom Packing terbentuk dari lembaran tipis (ertikal bergelombang pengukur keramik < logam < plastik dengan sudut lipatan terbalik dalam lembaran yang berdekatan untuk membentuk struktur sarang lebah yang sangat terbuka dengan saluran aliran miring dan luas permukaan yang relatif tinggi. fektif digunakan untuk meningkatkan uap cair-kontak dan karenanya berbagai perangkat tambahan permukaan yang tersedia untuk mempromosikan cairan tersebar di permukaan kemasan. :esistansi rendah ke aliran uap bersama-sama dengan efisiensi penggunaan permukaan yang tersedia cenderung memberikan kemasan terstruktur keuntungan kinerja yang signifikan selama kemasan acak dalam uap tingkat tinggi < sistem tingkat rendah cair %2oulson, *+9&.
etal rando! packing meliputi 5 !etal intalo' saddles, !etal super intalo' saddles, nutter ring, !etal pall ring, !etal cascade !ini rings, !etal con%ugate rings, !etal
42
rectangle saddles, !etal vsp (eight four inner radian ring). colu!n packings and packed colu!n design, pall ring %2oulson, *+9&.
'plikasi $etal :andom Packing 5 a. Penyerapan dan Stripping %di mana kapasitas tinggi dan berbagai tahap yang diperlukan&. b. $enara distilasi %dari (akum dalam tekanan konstan& c. Perpindahan panas %fractionators kilang dan olefin kolom memuaskan tanaman& %2oulson, *+9&
Distilat adalah hasil dari distilasi atau uap yang menguap akibat panas kemudian meleati kondensor dan kemudian berubah ujud menjadi cair kembali. Sedangkan residu adalah zat yang tertinggal di adah aal atau zat sisa dari distilasi karena titik didihnya lebih besar dari zat yang satunya %)oust, *+&.
tanol adalah cairan tak berarna yang mudah menguap dengan aroma yang khas. =a terbakar tanpa asap dengan lidah api berarna biru yang kadang-kadang tidak dapat terlihat pada cahaya biasa. tanol atau etil alkohol adalah alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari karena sifatnya yang tidak beracun. Selain itu, etanol memiliki banyak sifat-sifat, baik secara fisika maupun kimia. 'dapun sifat fisika etanol adalah sebagai berikut 5
Tabel 2.1 Sifat!ifat "i!ika Etan#l
1erat molekul >?,@ gr ⁰2 Densitas ,@+9 gr< mA =ndeks bias *,9?*>9 cP 6iskositas 8 ⁰2 *,*@ cP Panas penguapan 8,? kal
43
tanol selain memiliki sifat-sifat fisika juga memiliki sifat-sifat kimia. Sifat-sifat kimia tersebut adalah 5 a. $erupakan pelarut yang baik untuk senyaa organik. b. $udah meguap dan mudah terbakar. c. 1ila direaksikan dengan asam halida akan membentuk alkyl halida dan air. 2H92H8#H B H2C2H 2H92H8#2HC2H8 ...................................................8.* d. 1ila direaksikan dengan asam karbolsilat akan membentuk ester dan air. 2H92H8#H B 2H92##H
2H92##2H82H9 B H8#......................................8.8
e. Dehidrogenasi etanol menghasilkan asetaldehid f. $udah terbakar diudara sehingga menghasilkan lidah api (fla!e) yang berarna biru muda dan transparan, dan membentuh H 8# dan 2# 8 %Pettruci, *+?&
quadest biasa digunakan sebagai pelarut, aquadest juga mempunyai sifat fisika dan sifat kimia. Sifat fisika dan sifat kimia aquadest adalah sebagai berikut 5
Tabel 2.2 Sifat "i!ika $an Sifat Ki%ia Aquadest
*. 8. 9. >. 3. %Perry, *+++&
Sifat )isika $erupakan cairan !idak berbau 1erat molekul *,8 gr
*. 8. 9. >. 3.
Sifat Kimia !idak dapat terbakar $emiliki pH C @ $erupakan produk stabil !idak bersifat korosif !idak beracun
$etode $c-2abe !hiele dipresentasikan oleh dua orang mahasisa di $assachusetts =nstitute di !echnology %$=!&, arren -$c 2abe dan rnest E. !hiele pada tahun *+83. !eknik ini dianggap sebagai metode yang paling sederhana dan mungkin paling instruktif untuk menganalisa distilasi biner %Perry, *+++&.
$etode ini menggunakan fakta baha komposisi pada setiap plate teoritis atau tahap kesetimbangan ditentukan sepenuhnya oleh fraksi mol salah satu dari komponen. $etode ini sangatlah mudah karena kita tidak memerlukan perhitungan heat &alance %neraca panas& untuk menentukan jumlah stage yang dibutuhkan. $etode $c2abe!hiele ini mengasumsikan baha laju alir molar baik liFuid maupun (apour atau <6 konstan, atau dikenal juga dengan istilah #onstant olar *verflow %2$#&. "amun 44
pada keadaan sebenarnya, keadaan 2$# tidaklah konstan. G adalah laju alir molar ang kembali ke kolom %ke stage pertama&. Sedangkan G6 adalah uap yang keluar dari kolom menuju kondensor untuk di kondensat. G adalah l iFuid yang berasal dari kolom distilasi menuju ke reboiler untuk diuapkan kembali. Sedangkan G6 adalah uap yang terbentuk dari G dan masuk lagi ke kolom. /ntuk lebih memudahkan, bagian rectifing akan ditandai dengan su&script m. 1iasanya mol fraksi j dalam umpan, produk atas dan baah, kondisi termal umpan diketahui. Kita perlu melakukan garisgaris operasi 5 a. ;aris operasi atas R D X − X n+ o y n+1= R D + 1 R o + 1
8.9
..................................................................
X D ;aris operasi diatas akan memotong sumbu y pada R + 1 D b. ;aris F
y =
−q 1− q
x +
X f 1 −q
8.>
.......................................................................
F adalah panas untuk menguapkan* mol umpan semula menjadi uap, dibagi panas laten penguapannya. Dari F yang didapat dapat dihitung lereng garis F yaitu
−q / 1− q . Sehingga garis F dapat dilukis dengan lereng ini melalui titik umpan %0f & didiagonal. 1eberapa harga F untuk berbagai kondisi umpan dapat diketahui yaitu 5 F I *, umpan dingin F C *, umpan pada titik gelembung %zat cair jenuh& J F J *, umpan sebagian berujud uap F C , umpan pada titik embun F J , umpan uap panas lanjut c. ;aris operasi baah Lm B X b y m+1 = X m− Lm + B Lm− B
8.3
..................................................................
4ika langsung digunakan persamaan ini, maka diperlukan data panas disekitar renoiler. 'gar mudah, tentukan titik potong antara garis operasi atas dari garis F. 4ika garis udah terbentuk maka jumlah plate dapat diketahui. %1ron, *+3&
45
Ponction Sa(orit sering digunakan untuk menghitung menara distilasi dengan menggunakan bahan isian. Dengan menggunakan metode ini, jumlah plate minimum dapat diketahui, maka harga H!P dapat dihitung dengan
HETP=
Tinggi packing kolombahan isian ..................8.? Jumlah plateminimum
%1ron, *+3&
:umus )renske /nderood dapat digunakan dengan syarat yaitu 5 a. "efluks total b. "ilai sifat penguapan relatif rendah c. Kecepatan aliran modal dan penguapan tetap %1ron, *+3&
4ika dipakai refluks total, garis operasi atas dan baah akan berimpit dengan garis diagonal dan jumlah plate teoritis minimal %"m& menurut )renske /nderood adalah 5 log m=
" a#$
((
X D ( 1 − X R)
1 − X D ) X R
)
.................................... 8.@
log " a#$
C 6olatilitas rata-rata dengan rumus 5 " a#$= √ " R " D ........................................... 8.
Dan dimana untuk menghitung
: atau D menggunakan rumus 5 ¿
P %R
" R = ¿ ..................................................8.+ P BR
Dimana 5 P': C !ekanan uap zat ' pada suhu tertentu P1: C !ekanan uap zat 1 pada suhu tertentu %1ron,*+3&
'plikasi dari H!P meliputi 5 a. $inyak mentah dan pecahan petroleum b. ;eneral purpose distilasi pecahan 46
c. d. e. f.
)la(ou dan fragrance distilasi pecahan $inyak atsiri distilasi pecahan Daur ulang pelarut 6akum distilasi fraksional
%1ron, *+3&
47
BAB III &ET'D'L'(I PE)*'BAAN
+.1 +.1.1
a & c d e f g h i %
+.1.2
a b
+.2
Alat $an Ba,an Alatalat
;elas ukur * m ;elas kimia * m ;elas kimia 3 m 1atang pengaduk !ermometer Kondensor Pompa Piknometer 83 m Perangkat alat H!P mber
Ba,anba,an
'Fuades tanol
)angkaian Alat
48
(a%bar +.1 )angkaian Alat HETP
Keterangan 5 a 5 Kondensor b 5 "efluks c 5 Distilat keluaran d 5 !ermometer e 5 Kolom distilasi atau bahan isian f 5 $antel (akum g 5 Pengambil sampel residu h 5 abu leher tiga i5 Heat mantel +.+ +.+.1
*ara Kerja Ta,a- 1
a. Disiapkan larutan etanol dan aquadest b. Diukur larutan etanol dan aquadest masing-masing 8 m dengan gelas ukur * m c. Dimasukkan masing-masing larutan etanol dan aquadest ke dalam gelas kimia 3 m d. Ditimbang piknometer kosong dengan neraca analitik e. Ditimbang aquadest dengan piknometer begitu pula dengan etanol f. Dicampurkan larutan etanol dan aquadest, dan diaduk hingga homogen dengan batang pengaduk g. Dituangkan umpan pada rangkaian alat H!P +.+.2
a. b. c. d.
Ta,a- 2
Disiapkan umpan ke dalam dan siapkan kondensor Disiapkan ember yang berisi air dan dimasukkan pompa dalam ember Dipasang kondensor diatas kolom distilasi dan jepit dengan statif klem Dipasang termometer di tempat pengambilan residu dan distilat 49
e. f. g. h. i. j. k. l.
Dipasang alat pengambil sampel residu pada labu leher tiga Didekatkan labu leher tiga pada kolom distilasi tanp ad celah Diperiksa semua sambungan Dinyalakan pompa dan heat mantel Dicatat suhu residu dan distilat yang telah konstan Diambil masing-masing sampel residu dan distilat sebanyak > m Ditutup sampel dan dinginkan sampel hingga suhu ruangan Ditimbang masing-masing sampel dengan piknometer menggunakan neraca analitik
50
BAB I HASIL DAN PE&BAHASAN
/.1 Data Ha!il Per0#baan
Tabel /.1 Ha!il Penga%atan
N#. *.
8.
9.
>.
3.
Data Per0#baan Komposisi larutan umpan
Ju%la,
6olume etanol teknis
8 m
6olume aquadest
8 m
Suhu aquadest $enentukan densitas umpan
8+ ⁰2
$assa piknometer kosong
89.+3?8 gr
$assa piknometer B aquadest
>,3*? gr
$assa piknometer B umpan $enentukan densitas distilat
>?,?98 gr
$assa piknometer B distilat
>9.33+ gr
$assa distilat
*+.++@ gr
Suhu distilat $enentukan densitas residu
@ ⁰2
$assa piknometer B residu
>@.+* gr
$assa distilat
89.*9> gr
Suhu distilat !inggi packing 4enis packing
/.2
> ⁰2 **3 cm "asching ring
Per,itungan /.2.1
maquadest
Per,itungan #lu%e Pikn#%eter
C %m piknometerBaquadest & 7 %m piknometer kosong& C %>.3*? 7 89.+3?8& gram C 8>.3+>> gram
51
L aquadest %8+ o2& C ,++3+> g
%!abel 8-9 hal 8-+?, Perry 8&
m aquadest L aquadest
6 aquadest C
8>.33>> gram .++3+>, gram.?>?9 cm 9 6 piknometer C 6 aquadest C 8>.?>?9 cm 9
/.2.2
Per,itungan U%-an
mumpan C %m piknometerBumpan& 7 %m piknometer kosong& C %>?.?98 7 89.+3?8& gram C 88.?8 gram
m u!pan 6aquadest
L umpan
C
88.?,8 gram C
8>.?>?9 cm 9
C .+89 gram
>3
M c >?
2 ⁰* .+89
23 ⁰* a
+4 ⁰* .+*?+8
.+*?
.+89 b
.+*>@8
M
a C
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - * C
52
8+ - 83
a - .+8,9
9 - 83
.+*?+8 - .+8,9
C
a C .+*@@8 gr
b
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
8+ - 83
b - .+*,?,
9 - 83
.+*>@8 - .+*,?,
C
b C .+*33*8 gr
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
M umpan C
C
.+89 - .+*@@8
c - .>3 .>? - .>3
C
.+*33*8 - .+*@@8
c C .>9@@+ M umpan C >9.@@+M
Per,itungan "rak!i &#l U%-an
/.2.+
Nf
C
umpan B& Etanol umpan 1− umpan − B& Etanol B& aqua'est 0.43779 46.07
C
0.43779 46.07
−
1−0.43779 18
C .89?> /.2./
Per,itungan )e!i$u
53
mresidu C %m piknometerBresidu& 7 %m piknometer kosong& C %>@.+*7 89.+3?8& gram C 89.*9> gram
m residu 6aquadest
L residu
C
89.*9>, gram C
8>.?>?9 cm 9
C .+9?@ gram
9>
M c 93
2 ⁰* .+>99@
23 ⁰* a
+4 ⁰* .+9+?
.+>*>?
.+9?@ b
.+9@+
M
a
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
8+ - 83 9 - 83
a - .+>99@ C
.+9+,? - .+>99@
a C .+>3? gr
b
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
8+ - 83 9 - 83
b - .+>*>? C
.+9@+ - .+>*>?
b C .+9?*8 gr
54
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
M residu C
C
.+9,?@ - .+>3?
c - .9> .93 - .9>
.+9,?* - .+>3?
C
c C .9>+?8 M residu
C 9>.+?8M
Per,itungan "rak!i &#l )e!i$u
/.2.
$esi'u B& Etanol N
C
C
$esi'u 1− $esi'u − B& Etanol B& aqua'est 0.3496 46.07 0.3496 1−0.3496 − 46.07 18
C .*@93? /.2.5
Per,itungan Di!tilat
mresidu C %m piknometerBdistilat& 7 %m piknometer kosong& C %>9.33+7 89.+3?8& gram C *+,++@ gram
m distilat 6aquadest
L distilat
C
*+.,++@ gram C
8>.?>?9 cm 9
C .@>* gram
2 ⁰*
23 ⁰*
+4 ⁰* 55
+ M c +*
.*9?8
a
.+88
.*+>
.@>* b
.?33
M
a
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
8+ - 83
a - .,*9?8
9 - 83
.,+88 - .,*9?8
C
a C .** gr
b
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
8+ - 83
b - .,*+>
9 - 83
.,?33 - .,*+>
C
b C .@>8 gr
M distilat
' - '*
- *
' 8 - '*
8 - *
C
C
.,@>* - .,**
c - .+ .+* - .+
C
..,@>8, - .,**
c C .+*? M distilat C +*.?M
/.2.6
ND C
Per,itungan "rak!i &#l Di!tilat
'istilat B& Etanol 'istilat 1− 'istilat − B& Etanol B& aqua'est
56
0.91006 46.07 0.91006 1−0.91006 − 46.07 18
C
C .@+* /.2.7
Per,itungan #latilita! /.2.7.1 Per,itungan Nilai 8D
! C @ ⁰2 C *@8.> ⁰) Dari !abel 'ppendiO )ig. 3@9 ¿ P %D " D = ¿ P BD ¿
17 Psi 7 Psi
¿ 2.42857 /.2.7.2 Per,itungan Nilai 89
! C > ⁰2 C *9.8 ⁰) Dari !abel 'ppendiO )ig. 3@9 ¿ P %( " (= ¿ P B(
¿
19 Psi 9 Psi
¿ 2.1111 /.2.7.+ Per,itungan Nilai 8a:r
" a#$= √ " ( " D
¿ √ 2.111 x 2.42857 ¿ 2.6427 /.2.3
Per,itungan N- Plate /.2.3.1 Per,itungan NP Plate Te#riti!
57
log p=
((
X D ( 1 − X ( ) 1 − X D ) X (
)
log " a#$
(( −
0.91006 ( 1−0.17356 )
log
1 0.91006 ) 0.17356
¿
)
log2.26427
¿ 3.01 ¿3 /.2.3.2 Per,itungan NP Plate (rafi!
Data !erlampir " p B * C > " p C > 7 * " p C 9
/.2.14 Per,itungan HETP
/.2.14.1Per,itungan HETP !e0ara Te#riti!
HETP=
¿
Tinggi bahan isian Jumlah plate ( p )
115 cm 3
¿ 38.3334 /.2.14.2Per,itungan HETP !e0ara (rafi!
HETP=
¿
Tinggi bahan isian Jumlah plate ( p )
115 cm 3
¿ 38.3334
/.+
(rafik
;rafik terlampir pada lampiran 58
/./
Pe%ba,a!an
Dalam praktikum H!P atau Height Equivalent to a Theoritical Plate dengan mengunakan proses distilasi cair-cair, untuk mengetahui nilai " p dan H!P dilakukan secara dua tahap. !ahap pertama adalah menentukan umpan dengan cara mengukur larutan etanol teknis dan aquadest masing-masing sebanyak 8 m menggunakan gelas ukur, lalu diukur suhu aquadest dengan termometer dengan dan didapat suhu 8+ ⁰2,
lalu ditimbang masing-masing larutan menggunakan piknometer 83 m, didapatkan
data beratnya >.3*? gr. Kemudian kedua larutan dimasukkan ke dalam gelas kimia 3 m dan diaduk, lalu ditimbang umpan dengan piknometer didapatkan beratnya adalah >?.?98 gr. !ahap kedua, umpan dimasukkan ke dalam labu leher tiga, disiapkan pompa dan kondensor, disiapkan ember yang berisi air dan masukkan pompa ke dalam ember. alu, pasang kondensor diatas kolom distilasi dan jepit dengan statif, dipasang termometer pada tempat residu dan distilat, lalu dipasang alat pengambil sampel residu pada labu leher tiga. Kemudian labu leher tiga didekatkan pada kolom distilasi tanpa ada celah, lalu periksa semua sambungan sehingga tertutup dengan rapat. alu dinyalakan dengan pompa dan heat &alance dan tunggu sampai umpan menguap dan suhu distilat dan residu menjadi konstan. Kemudian masing-masing sampel residu dan distilat diambil sebanyak > m, lalu didinginkan sambil ditutup. Setelah dingin timbang masing-masing sampel menggunakan piknometer, didapatkan hasil massa residu dan distilat berturut-turut adalah 89.*9> gr dan *+.++@ gr. Serta diukur suhu masing-masing yaitu residu sebesar > ⁰2 dan @ ⁰2. Pada percobaan kali ini persen berat umpan adalah >9.@@+M dan fraksinya sebesar .89?>. Sedangkan untuk residu persen beratnya adalah 9>. +?8M dan fraksi residunya adalah .*@83? dan untuk distilat persen beratnya adalah .@+*. dengan data tersebut kita dapat melanjutkan untuk mengetahui " p dan H!P baik secara grafis maupun teoritis. !api sebelumnya harus menghitung (olatilitas dari distilat dan residu. 6olatilitas dari distilat adalah sebesar 8.>@3@ dan residu sebesar 8.8?>8@. setelah data (olatilitas lengkap hitung " pnya dan H!P. Didapatkan nilai " p sebesar 9.* dengan penyetaraan menjadi 9, dan didapatkan nilai H!P sebesar 9.999> dibulatkan menjadi 9+.
59
Pad percobaan diatas, terjadi perbedaan persen berat antara distilat dan residu yakni +*.?M dan 9>.+?M dikarenakan adanya perbedaan (olatilitas atau penguapan berdasarkan titik didih larutan masing-masing yaitu aquadest * ⁰2 dan alkohol @? ⁰2,
sehingga berat larutan yang teruapkan terlebih dahulu adalah larutan alkohol
sehingga dalam distilat alkohol lebih berat daripada air yang teruapkan. Sedangkan dalam residu berat alkohol akan lebih sedikit karena sebagian alkohol akan lebih sedikit karena sebagian besar alkohol yang teruapkan. Persen berat umpan memiliki berat antara residu dan distilat. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan densitas yaitu densitas aquadest lebih besar dari etanol, sehingga dengan perbedaan komposisi akan mempengaruhi besar densitas, yaitu perbandingan pada residu alkohol atau etanol lebih sedikit dari aquadest karena ada pengurangan etanol akibat proses distilasi, kedua adalah perbandingan umpan yaitu satu banding satu antara aquadest dan etanol, ketiga adalah perbandingan distilat yaitu persen berat aquadest lebih kecil daripada persen berat alkohol, karena hanya sedikit aquadest yang ikut terdistilasi. 4adi jika komposisi aquadesti makin banyak maka makin kecil persen beratnya.
Penyebab perbedaan suhu pada distilat dan residu yaitu pada distilat sebesar @ ⁰2 dan pada residu sebesar > ⁰2, ini terjadi karena adanya perbedaan titik didih antara alkohol dan aquadest yaitu @? ⁰2 dan * ⁰2. Sehingga ketika campuran tersebut dipanaskan akan mencapai suhu campuran, mengakibatkan suhu campuran akan menguap terleih dulu. Sedangkan aquadest belum teruapkan sebanyak alkohol karena titik didih aquadest diatas suhu campuran. Sehingga mempengaruhi suhu pada distilat dan residu, pada distilat yang fraksi beratnya lebih banyak alkohol makanya suhunya setara dengan suhu titik didih alkohol atau dibaah suhu didih campuran. Sedangkan titik didih res idu yang banyak mengandung aquadest berada diatas suhu didih campuran, sehinga terjadi perbedaan suhu antara residu dan alkohol.
Pengaruh bahan isian dalam praktikum percobaan H!P berupa rando! packing yaitu rasching ring adalah untuk memperluas bidang kontak dan membuta turbulensialiran sehingga kontak lebih sempurna. Prinsip kerjanya adalah zat yang berbeda fasemengalir berlaanan arah yang dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase ke
60
fase lain. 0at berfase cair mengalir dari atas dan gas dari baah sehingga terjadi kontak antar keduanya.
Penyebab perbedaan berat aquadest distilat residu adalah karena adanya perbedaan densitas antara alkohol dan aquadest, yaitu densitas aquadet lebih besar dari pada alkohl. Sehingga karena adanya perbandingan komposisi dalam distilat dan residu yaitu di dalam residu kandungannya lebih banyak aquadest. Sedangkan dalam distilat lebih banyak kandungan alkohol, serta aquadest murni tanpa ada campuran alkohol mengakibatkan berat masing-masing berbeda, yaitu aquadest lebih berat dari residu, dan residu lebih berat daripada distilat dengan nilai berturut-turut dalam percobaan adalah 8>.33>> gram, 89.*9> gram dan *+.++@ gram.
Pada praktikum kali ini menggunakan alat H!P yang terdiri atas pengambil sampel yang dipasang di labu leher tiga brfungsi untuk mengambil sampel. Kemudian juga dipasang di termometer untuk mengetahui temperatur yang terdapat di distilat dan residu. Selanjutnya labu leher tiga yang sebagai adah pemanasan umpan hingga menguap. Statif dan klem berfungsi untuk penegak berdirinya rangkaian alat. Heat mantel < pemanas listrik berfungsi sebagai pemanas umpan pada labu leher tiga agar terjadi proses distilasi. Kolom distilasi yaitu sebagai tempat < saluran untuk meleatkan uap air distilasi dan juga tempat bahan isian. 1ahan isian berfungsi untuk mengetahui jumlah plate teoritis dalam percobaan, dan kondensor sebagai pendingin uap dari hasil distilasi agar menjadi distilat yang diinginkan.
61
BAB PENUTUP
.1
Ke!i%-ulan
1erdasakan percobaan yang dilakukan dapat diambil kesimpulan baha 5 a. "ilai " p plate teoritis %jumlah plate secara teoritis& adalah sebesar 9 dan untuk
yang secara grafis juga 9 b. "ilai sifat terbang pada distilat, residu dan rata-rata adaah sebesar 8.>83@, 8.**** dan 8.8?>8@. 0. 1esar nilai H!P secara teoritis dan grafis yaitu sebesar 9.999> dan dibulatkan menjadi 9+. .2
Saran
Sebaiknya dalam praktikum H!P selanjutnya bias menggunakan bahan isian yang berbeda atau bahan isiannya disusun secara rapi agar diketahui perbedaan dari hasil distilasi dan dapat dibandingkan.
62
DA"TA) PUSTAKA
1ron, ;.;, *+3, +nit *perations, 4ohn Eilley and Sonis =nc., "e Qork.
2oulson, 4.$., *+9, #he!ical Engineering , 'uchlond, $c ;ra Hill, =nternational Student dition, Singapore.
)oust, *+, Principle *f +nit *peration nd Edition, 4ohn Eilley and Sons =nc., "ee Qork.
Perry, :.H., and ;reen, D.E., *+++, Perr-s #he!ical Engineer and Hand&ook th Edition, $c ;ra Hill, =nternational Student dition, Kogakusha, !okyo.
Pettruci, :alph, H., 8, /i!ia 0asar Prinsip dan Terapan odern, rlangga, 4akarta.
!reyball, :obert, ., *+*, ass Transfer *perations, $c ;ra Hill 1ook, "e Qork.
63
