Prinsip Distilasi

Pemisahan komponen-komponen dari campuran liquid melalui destilasi bergantung pada perbedaan titik didih masing-masing komponen. Juga bergantung pada konsentrasi komponen yang ada. Campuran liquid akan memiliki karakteristik titik didih yang berbeda

Gambar 1. Kolom distilasi

Perencanaan Distilasi

Tahapan

1. Derajat Pemisahan yang dibutuhkan

Pada proses pemisahan hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut :a. Boiling range umpan

Boiling range umpan sangat penting untuk diketahui guna pemilihan jenis distilasi yang digunakan. Umpan yang memiliki titik didih yang sangat tinggi akan sangat sulit didistilasi pada tekanan atmosferis tanpa mengalami dekomposisi komponen hidrokarbon penyusunnya. Sementara ada pula umpan yang dengan temperatur kamar saja sudah dalam fase uap (vapor) sehingga untuk mendistilasinya harus dengan tekanan yang tinggi.

Dekomposisi hidrokarbon penyusun umpan proses distilasi secara massive terjadi pada temperatur di atas 710 degF (376,7 degC). Oleh karena itu, umpan dengan fraksi berat (fraksi long residue) tidak dapat didistilasi dengan tekanan atmosferis melainkan dengan tekanan vacuum dan/atau dengan tambahan stripping steam dalam jumlah yang banyak.

Gambar 2. Range Distilasi Umpan Tipikal Mid-Continent

Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui kurva distilasi yang meliputi titik didih pada tekanan atmosferis dan persen terdistilasi dari umpan dan fraksi-fraksi hasil distilasi dari minyak Mid-Continent. Dengan melihat kurva distilasi tersebut, kita dapat mengetahui tekanan operasi yang diperlukan untuk mendistilasi umpan menjadi produk intermediet dan dari produk intermediet menjadi produk jadi (finished product).

b. Stabilitas umpan terhadap temperatureSecara umum, komponen hidrokarbon minyak mentah (crude oil) mulai terdekomposisi pada temperatur 680 degF (360 degC) menghasilkan produk dengan boiling range yang lebih rendah. Namun kondisi ini bisa memicu terjadinya perubahan warna pada produk. Perubahan warna pada produk hasil distilasi dapat ditangani dengan proses treating pascadistilasi.

Penggunaan temperatur yang sangat tinggi untuk mendistilasi umpan juga dapat meningkatkan risiko berkurangnya heavy lubricating-oil stock dari 10-15%. Dekomposisi ringan yang terjadi dari fraksi heavy lubricating-oil stock tersebut menghasilkan light lubricating-oil dan gasoil. Berikut ini adalah tipikal temperatur vaporiser dan heater outlet untuk beberapa jenis umpan.

Tabel 1. Temperatur Vaporiser untuk Berbagai Jenis Umpan

c. Spesifikasi produk yang diharapkan

Spesifikasi produk sangat mempengaruhi dalam penentuan jenis distilasi yang digunakan. Hal ini terkait dengan boiling range sebagaimana terdapat pada gambar 1. Dengan rentang temperatur yang sangat tinggi (di atas temperatur dekomposisi umpan, maka untuk mendapatkan produk sesuai spesifikasinya tidak dapat dilakukan dengan tekanan atmosferis, melainkan harus dengan tekanan hampa (vacuum).

2. Kondisi Operasi

Operasi distilasi dapat dilakukan dengan proses batch atau kontinyu, selain itu dapat pula dibagi berdasarkan tekanan operasinya.

Distilasi batch adalah proses distilasi untuk sekali proses saja, setelah itu pembersihan alat kemudian proses distilasi dapat dimulai kembali. Sekarang ini metode distilasi batch merupakan metode yang sering digunakan dalam berbagai industri kimia. Prinsip kerja dari distilasi bacth adalah pertama-tama umpan masuk melalui bawah column. Setelah itu dipanaskan yang mana menghasilkan gas yang akan naik keatas column. Cairan yang tidak menguap akan tetap dibawah sampai pemanasan selesai. Gas hasil pemanasan akan keluar dari column lalu dikondensasikan menjadi cairan yang diinginkan, sedangkan gas yang tidak dapat terkondensai akan dikembalikan ke column. Akan tetapi hasil dari distilasi pertama belum 100% murni. Untuk itu hasil distilasi pertama dapat didistilasi kembali untuk mendapatkan produk dengan kemurnian yang lebih tinggi dari produk sebelumnya.Distilasi kontinyu, Proses ini berlangsung terus-menerus yaitu pertama-tama cairan campuran diumpankan ke dalam menara column. Selanjutnya cairan yang tidak berubah menjadi uap menuju ke bawah akibat gaya gravitasi, sedangkan cairan yang menjadi uap bergerak ke atas. Untuk cairan ke bawah selanjutnya keluar column untuk diumpankan ke reboiler. Hasil reboiler yang berupa gas dikembalikan lagi ke dalam column dan yang tidak langsung mengalir keluar menjadi produk bawah. Untuk gas hasil distilasi selanjutnya dikondensasikan menjadi cairan yang disebut dengan produk distilasi. Sedangkan gas yang tidak terkondensasi selanjutnya dikembalikan ke dalam column distilasi untuk diproses kembali. Pada proses distilasi secara kontinyu dikenal dengan istilah bagian rectifying dan bagian stripping. Bagian rectifying adalah proses bagian atas setelah gas keluar dari column distilasi dan bagian stripping adalah proses bagian bawah setelah cairan keluar dari column distilasi. Biasanya dalam column ini digunakan untuk memisahkan umpan multikomponen untuk menghasilkan dua atau lebih produk murni.

Dan berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menjadi tiga, yaitu:

a. Distilasi atmosfer

Distilasi atmosfer adalah proses pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedahan titik didihnya pada tekanan atmosfer dan temperatur maksimum 35(C. Proses distilasi mencakup dua kegiatan yaitu penguapan dan pengembunan. Pada penguapan memerlukan panas untuk menaikkan temperatur. Sebaliknya pada pengembunan dilakukan dengan mengambil atau melepas panas penguapan. Minyak mentah atau crude oil sebelum diolah harus dilakukan analisa terlebih dahulu untuk mengetahui jenis karakteristiknya dan adanya unsur-unsur yang tidak diinginkan (impurities) yang terkandung didalamnya. Hal ini perlu dilakukan untuk menentukan kondisi operasi yang sesuai dengan jenis minyak bumi yang akan diolah dan proses penghilangan senyawa-senyawa impurities.b. Distilasi vakum

Pada dasarnya distilasi hampa hampir sama dengan distilasi atmosfer, yang membedakannya yaitu pada distilasi hampa tekanan didalam kolom fraksinasi diturunkan sampai dibawah satu atmosfer (10 40 mmHg). Proses distilasi hampa dilakukan untuk memproses lebih lanjut residu (long residue) yang merupakan sisa dari proses distilasi atmosfer, karena dengan distilasi atmosfer tidak mampu lagi memisahkan fraksi-fraksi yang masih terdapat di dalam residu. Hal ini dikarenakan, jika suhu pada distilasi atmosfer dinaikkan lebih dari suhu maksimumnya maka akan terjadi perengkahan (cracking) yang akan merusak mutu produk. Dengan menurunkan tekanan pada kolom fraksinasi maka titik didih residu akan turun dan residu dapat dipisahkan menurut fraksi-fraksi yang masih ada tanpa terjadi perengkahan (cracking).c. Distilasi tekanan

Distilasi yang tekanannya diatas tekanan atmosfir.

3. Type KontaktorType dari kolom distilasi berdasarkan tipe internal column

1. Tray dan Plate

Istilah tray dan plate adalah sama. Ada banyak tipe desain tray, tetapi yang paling umum adalah:

a. Bubble cap tray

Bubble cap tray biasanya didesain di atas plate pada sudut equilateral triangular, dengan baris yang disesuaikan secara normal dengan arah aliran menyilang plate. Bubble cap tray mempunyai tingkat-tingkat yang terpasang diatas hole, dan sebuah cap yang menutupi tingkat-tingkat. Bubble cap tray digunakan pada kondisi aliran rendah, dimana tray harus tetap basah, kecuali kondisi bentuk polymer, coking, atau fouling yang tinggi.

b. Valve tray

Pada valve tray, perforasi (lubang-lubang kecil) ditutupi dengan valve yang mudah dilepas. Uap naik melalui perforasi pada tray, bubble pada liquid berbentuk sama. Valve yang terangkat menunjukkan uap mengalir horizontal ke dalam liquid, dengan demikian menyediakan campuran yang mungkin terjadi dalam sieve tray.

c. Sieve tray

Sieve adalah plate metal sederhana dengan lubang diantaranya. Vapor lewat ke atas melalui liquid pada plate. Jumlah dan ukuran menjadi parameter desain. Karena luas range operasi, kemudahan perawatan, dan factor kemudahan perawatan, dan factor biaya, kebanyakan aplikasinya sieve dan valve tray diganti dengan bubble cap tray.

2. Packing

Ada kecenderungan untuk meningkatkan pemisahan dengan penggunaan tray dengan packing. Packing adalah peralatan pasif yang didesain untuk meningkatkan kontak area interfacial uap liquid.

4. Kebutuhan Stage dan RefluxPada proses distilasi terdapat reflux. Reflux adalah hasil kondensasi yang dialirkan kembali ke kolom distilasi untuk dipisahkan pada proses pemurnian lebih lanjut. Dalam proses distilasi ada suatu kondisi dimana seluruh hasil kondensasi dikembalikan ke dalam kolom distilasi sebagai reflux, kondisi ini disebut total reflux. Selain itu, terdapat juga suatu kondisi dimana terdapat jumlah minimum reflux dikembalikan ke dalam kolom distilasi, kondisi ini disebut minimum reflux. Total reflux dan minimum reflux mempengaruhi jumlah tray yang dibutuhkan oleh suatu kolom distilasi. Pada total reflux, jumlah tray yang dibutuhkan untuk pemisahan adalah minimum, sehingga hanya sedikit tray yang dibutuhkan pada total reflux. hal ini mengakibatkan kebutuhan steam dan air pendingin menjadi tidak terhingga. Sedangkan minimum reflux membutuhkan jumlah stage yang tidak terhingga.