perpindahan massa
TRANSCRIPT
Oleh :Kanya Anindyajati Trihapsari
0806333234Teknik Kimia
21. Buat definisi untuk setiap jenis distillasi
Jawab :
Definisi Distilasi
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode
pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau
kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan,
campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang
memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.
Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis
perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada
teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan
menguap pada titik didihnya.
Gambar 1 dan 2 : dari kiri ke kanan, rangkaian alat distilasi industry dan distilasi tipe tray
Sumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/tipe-
distilasi/
Jenis Distilasi
Proses penyulingan atau disebut distilasi terdiri dari bermacam-
macam jenis berdasarkan jenis campurannya dan proses.
a. Berdasar Proses
Berdasarkan prosesnya, distilasi juga dapat dibedakan
menjadi distilasi batch (batch distillation) dan distilasi
kontinyu (continuous distillation).
3
a.1 Distilasi Batch
Distilasi batch ini merupakan salah satu jenis operasi yang
tak tunak (unsteady). jika dilakukan satu kali proses, yakni
bahan dimasukkan dalam peralatan, diproses kemudian
diambil hasilnya (distilat dan residu).
Keuntungan dari distilasi batch , yaitu :
1. Dalam volume yang kecil, proses ini lebih menguntungkan.
2. Lebih mudah mengalami perubahan pada formulasi produk
3. Lebih fleksibel dalam perubahan laju produksi
4. Dapat menggunakan alat multi-purpose untuk proses
produksi dari plant yang sama ketika peralatan yang bisa
dipakai sedang dalam proses pembersihan karena fouling
atau proses sterilisasi.
Gambar 2. Batch Distillation
Sumber :www. reference.findtarget.com
a.2 Distilasi Kontinyu
Distilasi kontinyu terjadi jika prosesnya berlangsung terus-
menerus. Ada aliran bahan masuk sekaligus aliran bahan
keluar.Rangkaian alat distilasi yang banyak digunakan di
industri adalah jenis tray tower dan packed tower.
4
b. Berdasar Jenis Campuran
Ada 4 jenis distilasi yang akan dibahas disini, yaitu distilasi
sederhana, distilasi fraksionasi, distilasi uap, dan distilasi
vakum. Selain itu ada pula distilasi ekstraktif dan distilasi
azeotropic homogenous, distilasi dengan menggunakan
garam berion, distilasi pressure-swing, serta distilasi reaktif..
b.1 Distilasi Sederhana
Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah
perbedaan titik didih yang jauh atau dengan salah satu
komponen bersifat volatil. Jika campuran dipanaskan maka
komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap
lebih dulu. Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan
kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi untuk
menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer.
Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan
campuran air dan alcohol.
Gambar 3 : Simple Distillation
Sumber :www. chemconnections.org
5b.2 Distilasi Fraksionisasi
Fungsi distilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-
komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan
perbedaan titik didihnya. Distilasi ini juga dapat digunakan
untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari
20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan
tekanan rendah. Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan
pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponen-
komponen dalam minyak mentah
Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana
adalah adanya kolom fraksionasi. Di kolom ini terjadi
pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda
pada setiap platnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini
bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di
bawahnya. Semakin ke atas, semakin tidak volatil cairannya.
Gambar 4 : Fractional Distillation
Sumber : www.energybulletin.net
b.3 Distilasi Uap
6Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa
yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih. Distilasi
uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu
mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan
menggunakan uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental
dari distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran
senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa
campurannya. Selain itu distilasi uap dapat digunakan untuk
campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur,
tapi dapat didistilasi dengan air.
Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa
produk alam seperti minyak eucalyptus dari eucalyptus,
minyak sitrus dari lemon atau jeruk, dan untuk ekstraksi
minyak parfum dari tumbuhan. Campuran dipanaskan
melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan
mungkin ditambah juga dengan pemanasan. Uap dari
campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor dan
akhirnya masuk ke labu distilat.
Gambar 5 : Vapour Distillation
Sumber :www. norlandintl.com
b.4 Distilasi Vakum
Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang
ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat
7terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau
campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C.
Metode distilasi ini tidak dapat digunakan pada pelarut
dengan titik didih yang rendah jika kondensornya
menggunakan air dingin, karena komponen yang menguap
tidak dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan
digunakan pompa vakum atau aspirator. Aspirator berfungsi
sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi ini.
Distilasi vakum adalah distilasi yang tekanan operasinya
0,4 atm (300 mmHg absolut). Distilasi yang dilakukan dalam
tekanan operasi ini biasanya karena beberapa alasan yaitu :
a. Sifat penguapan relatif antar komponen biasanya
meningkat seiring dengan menurunnya boiling temperature.
Sifat penguapan relatif yang meningkat memudahkan
terjadinya proses separasi sehingga jumlah stage teoritis
yang dibutuhkan berkurang. Jika jumlah stage teoritis
konstan, rasio refluks yang diperlukan untuk proses separasi
yang sama dapat dikurangi. Jika kedua variabel di atas
konstan maka kemurnian produk yang dihasilkan akan
meningkat.
b. Distilasi pada temperatur rendah dilakukan ketika
mengolah produk yang sensitif terhadap variabel temperatur.
Temperatur bagian bawah yang rendah menghasilkan
beberapa reaksi yang tidak diinginkan seperti dekomposisi
produk, polimerisasi, dan penghilangan warna.
c. Proses pemisahan dapat dilakukan terhadap komponen
dengan tekanan uap yang sangat rendah atau komponen
dengan ikatan yang dapat terputus pada titik didihnya.
8d. Reboiler dengan temperatur yang rendah yang
menggunakan sumber energi dengan harga yang lebih murah
seperti steam dengan tekanan rendah atau air panas.
Gambar 6. Vacuum Distillation
Sumber : www.en.citizendium.org
b.5 Azeotrop
Azeotrop adalah campuran dari dua atau lebih komponen
yang memiliki titik didih yang konstan. Azeotrop dapat
menjadi gangguan yang menyebabkan hasil distilasi menjadi
tidak maksimal. Komposisi dari azeotrope tetap konstan
dalam pemberian atau penambahan tekanan. Akan tetapi
ketika tekanan total berubah, kedua titik didih dan komposisi
dari azeotrop berubah. Sebagai akibatnya, azeotrop bukanlah
komponen tetap, yang komposisinya harus selalu konstan
dalam interval suhu dan tekanan, tetapi lebih ke campuran
yang dihasilkan dari saling mempengaruhi dalam kekuatan
intramolekuler dalam larutan.
Azeotrop dapat didistilasi dengan menggunakan tambahan
pelarut tertentu, misalnya penambahan benzena atau toluena
untuk memisahkan air. Air dan pelarut akan ditangkap oleh
penangkap Dean-Stark. Air akan tetap tinggal di dasar
9penangkap dan pelarut akan kembali ke campuran dan
memisahkan air lagi. Campuran azeotrop merupakan
penyimpangan dari hukum Raoult.
Gambar 7 : Azeotropic Distillation Process
Sumber : www. distillation.fireventura.com
b.6 Molecular Distillation
Distilasi molecular termasuk dalam distilasi vakum
dengan tekanan diatas 0,01 torr. Tekanan sebesar 0,01
torr ini dipakai karena merupakan tekanan diatas high
vacuum, dimana cairan berada di aliran molecular
bebas, missal jalan bebas rata-rata dari molekul
dibandingkan dengan ukuran perlatan. Fase gas
tekanannya tidak lagi signifikan terhadap substansi yang akan
menguap, dan akibatnya, tingkat penguapan tidak lagi
tergantung pada tekanan. Hal ini karena asumsi kontinum
dinamika fluida tidak lagi berlaku, transportasi missal diatur
oleh dinamika fluida tidak lagi berlaku, transportasi missal
diatur oleh dinamika molekul daripada dinamika fluida.
10Akibatnya jalur kecil diantara permukaan panas dan dingin
diperlukan, biasanya dengan menangguhkan . Piringan
panas yang tercover dengan lapisan film dari feed
disamping piringan dingin dengan garis yang jelas
terlihat di antaranya. Distilasi molekuler digunakan di bidang
industri untuk pemurnian minyak.
b.7 Difusion Distilation
Distilasi difusi adalah proses penguapan dan proses difusi
dibawah suhu mendidih campuran dengan terdapat gap yang
diisi gas inert. Hal ini bisa di pisahkan dengan campuran
azeotropik dari ethanol dan air.Perpindahan massa dalam
kolom single yang dapat di deskripsikan dengan persamaan
Maxwell-stefan.
b.8 Super Critical Distillation dan parallel flow
distilation
c. Berdasarkan sistem operasinya terbagi dua, yaitu :
c.1 Single-stage Distillation
Single-stage Distillation biasa juga disebut dengan flash
vaporization atau equilibrium distillation, dimana campuran
cairan diuapkan secara parsial. Pada keadaan setimbang, uap
yang dihasilkan bercampur dengan cairan yang tersisa,
namun pada akhirnya uap tersebut akan dipisahkan dari
kolom seperti juga fase cair yang tersisa. Distilasi jenis ini
dapat dilakukan dalam kondisi batch maupun kontinyu.
c.2. Multi stage Distillation
d. Berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menajdi tiga,
yaitu :
11d.1 Distilasi atmosferis (0,4-5,5 atm mutlak)
d.2 Distilasi vakum (≤ 300 mmHg pada bagian atas kolom)
d.3 Distilasi tekanan (≥ 80 psia pada bagian atas kolom.
e. Berdasarkan komponen penyusunnya :
e.1 Distilasi sistem biner
e.2. Distilasi sitem multi komponen
2. Jelaskan proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati
Jawab :
Definisi awal
Bahan bakar hayati atau biofuel adalah setiap bahan bakar baik
padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan
organik. Biofuel dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau
secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau
pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel :
1. Pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga,
limbah industri dan pertanian)
2. Fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen
untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen
metana)
3. Fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester;
dan energi dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat
tumbuh sebagai bahan bakar).
Proses fermentasi menghasilkan dua tipe biofuel: alkohol dan
ester. Bahan-bahan ini secara teori dapat digunakan untuk
menggantikan bahan bakar fosil tetapi karena kadang-kadang
diperlukan perubahan besar pada mesin, biofuel biasanya dicampur
dengan bahan bakar fosil. Uni Eropa merencanakan 5,75 persen
etanol yang dihasilkan dari gandum, bit, kentang atau jagung
12ditambahkan pada bahan bakar fosil pada tahun 2010 dan 20
persen pada 2020. Sekitar seperempat bahan bakar transportasi di
Brazil tahun 2002 adalah etanol.
Biofuel menawarkan kemungkinan memproduksi energi tanpa
meningkatkan kadar karbon di atmosfir karena berbagai tanaman
yang digunakan untuk memproduksi biofuel mengurangi kadar
karbondioksida di atmosfir, tidak seperti bahan bakar fosil yang
mengembalikan karbon yang tersimpan di bawah permukaan tanah
selama jutaan tahun ke udara. Dengan begitu biofuel lebih bersifat
carbon neutral dan sedikit meningkatkan konsentrasi gas-gas
rumah kaca di atmosfir (meski timbul keraguan apakah keuntungan
ini bisa dicapai di dalam prakteknya). Penggunaan biofuel
mengurangi pula ketergantungan pada minyak bumi serta
meningkatkan keamanan energi.
Biodiesel merupakan biofuel yang paling umum di Eropa.
Biodiesel diproduksi dari minyak atau lemak menggunakan
transesterifikasi dan merupakan cairan yang komposisinya mirip
dengan diesel mineral. Nama kimianya adalah methyl asam lemak
(atau ethyl) ester (FAME). Minyak dicampur dengan sodium
hidroksida dan methanol (atau ethanol_ dan reaksi kimia menghasilkan
biodiesel (FAME) dan glycerol. 1 bagian glycerol dihasilkan untuk setiap 10
bagian biodiesel.
Biodiesel dapat digunakan di setiap mesin diesel kalau dicampur
dengan diesel mineral. Di beberapa negara produsen memberikan
garansi untuk penggunaan 100% biodiesel. Kebanyakan produsen
kendaraan membatasi rekomendasi mereka untuk penggunaan
biodiesel sebanyak 15% yang dicampur dengan diesel mineral. Di
kebanyakan negara Eropa, campuran biodiesel 5% banyak
digunakan luas dan tersedia di banyak stasiun bahan bakar.
13Di AS, lebih dari 80% truk komersial dan bis kota beroperasi
menggunakan diesel. Oleh karena itu penggunaan biodiesel AS
bertumbuh cepat dari sekitar 25 juta galon per tahun pada 2004 menjadi
78 juta galon pada awal 2005. Pada akhir 2006, produksi
biodiesel diperkirakan meningkat empat kali lipat menjadi 1 milyar gallon
.
Proses pembuatan biodiesel dari minyak jelantah akan melewati tahap sebagai
berikut:
1. Proses pemurnian minyak jelantah dari pengotor dan water content2. Esterifikasi dari asam lemak bebas (free fatty acids) yang terdapat di dalam minyak
jelantah,3. Trans-esterifikasi molekul trigliserida ke dalam bentuk metil ester, dan4. Pemisahan dan pemurnian
Reaksi kimia proses transesterifikasi tri glyceride menjadi methyl ester dengan alkohol sebagai senyawa pengesterifikasi, adalah sebagai berikut:
CH2-O-CO-R’ CH2OH CH3-O-CO-R’katalis
14CH-O-CO-R’’ + 3CH3OH CHOH + CH3-O-CO-R’’
CH2-O-CO-R’’’ CH2OH CH3-O-CO-R’’’
Daftar pustaka
http://www.separationprocesses.com/Distillation/DT_Chp05.htm
http://distillation.fireventura.com/azeotropicdistillation/
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana
%200606249_IE6.0/halaman_11.htmlhttp://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/
kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6.0/halaman_11.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Distilasi
Methyl Ester - Bio-diesel
Methanol
GlycerolTri glyceride