Distribusi Komponen Non Keys

Tidak semua sistem berperilaku ideal, begitu juga dengan sistem non key pada multikomponen destilasi. Secara ideal ( jika dianggap demikian ), komponen light nonkey atau lighter than light key tidak terdapat pada bottom produk begitu juga sebaliknya, komponen heavy nonkey atau havier than heavy key tidak terdapat pada destilat. Namun begitu baik komponen light dan heavy nonkey bisa saja terdistribusi pada bottom produk dan destilat. Komponen Non key dapat terdistribusi apabila[1] :
 

1. Nilai volatilitas komponen non key cukup dekat terhadap salah satu komponen kunci.
2. Komponen non key memiliki nilai volatilitas diantara komponen kunci.

Besarnya jumlah atau laju alir molar komponen non key yang terdistribusi dapat dihitung dengan menggunakan metode Hengstebeck & Geddes. Metode ini berdasarkan persamaan Fenske. Persamaan Hengstebeck-Geddes dapat dijabarkan sebagai berikut2 :

 .......................................................................... (1)

Dimana :

di = laju alir molar pada destilat komponen i

bi = laju alir molar pada bottom produk komponen i

αi = relative volatilitas komponen i



Persamaan di atas merupakan persamaan garis lurus. Nilai A dan C dapat ditentukan dengan menggunakan data – data laju alir molar komponen kunci pada destilat dan bottom produk serta nilai relative volatilitas LK terhadap HK. Penentuan koefisien A dan C persamaan (1) diatas dapat dilakukan dengan cara melakukan plot data-data tersebut pada skala logaritmik atau dengan menggunakan regressi linear. Untuk penyelesaian dengan menggunakan grafik dapat dijumpai pada literatur [2]. Nilai A dan C tersebut dapat juga ditentukan rumusan sebagai berikut[3] : 

..........................................................................(2) 

 ....................................... . (3)

Untuk laju alir molar komponen lainnya yang terdapat pada destilat dan bottom produk dapat ditentukan dengan menggunakan material balance :

fi = di + bi .................................................................................................(4)

dengan
................................................................................................ (5)

 .................................................................................................(6)
Contoh :
Kita ambil saja contoh soal pada buku Chemical Engineering Design karangan R.K.Sinnott, Example 11.6. Pada soal tersebut kita diminta untuk menghitung distribusi komponen baik pada destilat dan bottom produk dengan data sebagai berikut :

Tabel 1

 

Untuk penyelesaiannya nilai A dan C akan dilakukan dengan dua cara yaitu pertama dengan menggunakan persamaan (2) dan (3) , dan yang kedua dengan menggunakan regressi linear.

Penyelesaian :

Cara Pertama

Input semua data yang dibutuhkan pada persamaan (2)-(3) :  

 

 Nilai ini disubstitusikan ke persamaan (1), sehingga :

Log(di/bi) = -1.2788 + 8.8328 log(αi)

Subsitusi nilai α untuk masing- masing komponen C3 sampai nC5, hasil perhitungannya sebagai berikut :

Tabel 2 

 

 

Nilai laju alir molar bi dievaluasi dengan persamaan (6), sementara nilai di dievaluasi dengan material balance persamaan (4).

Cara kedua

Pada cara kedua ini, karena persamaan (1) adalah berupa garis lurus, maka kita dapat mengevaluasi nilai A dan C dengan menggunakan regressi linear. Kita dapat memanfaatkan fungsi yang tersedia pada Excel, yaitu fungsi Slope dan Intercept

 

y = A + C. x

Dimana :

y = log(di/bi)

x = log(αi)

Slope = C

Intercept = A

Data – data log(di/bi) dan log(αi) dievaluasi dari komponen LK dan HK. 

     y                 x
  1.380        0.301
-1.276        0.000


Dengan menggunakan fungsi Slope dan Intercept pada Excel beserta data pada tabel di atas, didapatkan hasil

Slope = C = 8.823

Intercept = A = -1.276

Lakukan dengan cara yang sama seperti pada cara pertama untuk mengevaluasi komponen nonkey yang terdistribusi baik pada destilat maupun bottom produk.

Pada persoalan – persoalan destilasi, biasanya terdapat istilah recovery, misalnya sebanyak 95% komponen A terecovery pada destilat, hal tersebut dapat diartikan juga sebagai sebanyak 95% komponen A diambil dan berada pada destilat, jika terdapat 100 kmole/jam komponen A, maka akan terdapat 95 kmole/jam komponen A pada destilat.

Komponen LK pada bottom produk atau komponen HK pada destilat dapat dikatakan sebagai impurites, oleh karena itu dibuat sekecil mungkin, lihat pada table 1 nilai LK pada bottom produk sebesar 1 kmole/jam ( jika dalam fraksi = 0.022 ), nilai HK pada destilat sebesar 1 kmole/jam ( jika dalam fraksi = 0.022 ).

Sumber :

1. Henry Z.Kitzer, Distillation Design,1992, McGraw-Hill
2. R.K.Sinnott, Chemical Engineering Design 4th Ed Vol.6, 2005, Elsevier
3. Ernest. E. Ludwig, Applied Process Design for Chemical & Petrochemical Plant Vol.2 3rd Ed, Gulf Publishing Company

sumber: http://blog.unsri.ac.id/chemeng%20sai/separation/mrlist/244/

Posted in: Chemical Engineering