Liquid-Liquid Extraction_Kelompok 2 Separasi

7/24/2019 Liquid-Liquid Extraction_Kelompok 2 Separasi

1/45

ExtractionLiquid-Liquid

Dwini Normayulisa(1206238482)

Vifki Leondo(1206238665)

Kasandika Ganiarsa(1206250304)

Haqqyana(1206262090)


2/45

Outline

Definisi

Prinsip

Mekanisme

PenentuanJumlah Stage

Peralatan


3/45

pemisahan fase cair dengan

memanfaatkan perbedaankelarutan zat antara larutan asal dan pelarut

pengekstrak

Definisi


4/45

Sulit dilakukan pada cairan yang tidak bercampur, karena kontak keduanya tidak ada.

Prinsip Solute bergerak dari satu fase

liquid ke fase lain.Kedua fase liquid harus dapatbercampur atau sebagian

tercampur.

isotermalisobariktemperatur rendah

single stagemultistage

Pelarut didaurulang dengandistilasi


5/45

komposisi analitis larutan jenuh yang dinyatakan

sebagai proporsi zatterlarut dalam pelarut

dipengaruhioleh

temperatur dan tekanan

dinyatakan dalamsatuan konsentrasi ,fraksi mol ,perbandingan mol ,atau unit lain


6/45

Umumnya, solute akan lebih mudah terlarut pada solvent yang memiliki struktur kimia miripdengannya.

Dalam kelarutan, kemampuan melarutkan solvent

bergantung pada polaritasnya.


7/45

F = C P + 2

jumlah derajat kebebasan

jumlah komponen

jumlah fasa

Hukum Fasa Gibbs jumlah terkecil variabel bebasyang diperlukan untukmenyatakan keadaan suatu

sistem.

menyatakan


8/45


9/45

Partition law

Hubungan konsentrasi zat terlarut pada kedua fasepada temperatur konstan adalah konstan dan tidak

terpengaruh konsenstrasi dari zat terlarut

of Shilov

D = CAorg/CAaqu

Nernst-


10/45Distribusi

Konstanta

Konstanta distribusi menunjukanperbandingan kelarutan solut pada

kedua pelarut

= fraksi massa solut pada fase E

fraksi massa solut pada fase R


11/45

Reproksivitas

Selektivitas

Koefisien Distribusi

TeganganPermukaan

Ketidaklarutan

Recoverability

Kerapatan

Reaktivitas Kimia

Fluida superkritis -> bahan yang memiliki sifat gas (mudah masuk ke dalamsenyawa) dan cair (mudah melarutkan bahan)


12/45


13/45

MEKANISME EKSTRAKSI

Feed dimasukkan kedalam ekstraktor

Solven ditambahkan

Terbentuk 2 faseberdasarkanperbedaandensitasnya

Mengandung2 komponen

Mengandungsolut yang

akandiekstrak

Solven harus dapatmelarutkan solut

yang terdapat padacampuran

Pemilihan solvensehingga solut

memiliki afinitasyang lebih besarterhadap solven

yang ditambahkan

Ekstrak,mengandung solut +

solven tambahan

Raffinat,mengandung

sebagian kecil solut


14/45

SINGLE STAGE

EXTRACTOR

Dapat dioperasikan

kontinyumaupun batch

Ekstraksi dilakukan dengan hanya

sekali kontak antara feeddengan solven

Total Material Balance


15/45

Total Material Balance

MULTI STAGEEXTRACTOR

- CROSS CURRENT

Kombinasi daribeberapa single stage

Raffinat dari tiap stage diekstrakkembali dengan solven murni


16/45

Single Stage Extraction

Input:Feed : Senyawa Adan BSolvent : SenyawaC

Senyawa larutdalam senyawa C

OutputEkstrak :senyawa Blarut dalam CRafinat :Senyawa A

dan sisasenyawa B


17/45


Neraca massa pada pada single stage extraction :(Notasi mengikuti Buku Separation Process Principles )

XB S) S + XB F) FA = XB E) S + XB R)FADengan asumsi menggunakan solvent murni (tidak ada kandungan senyawa Bdalam solvent X B(S)=0), maka :

Ket :FA: Laju feed (membawa senyawa A) yang masuk = Laju rafinat yang keluarS : Laju solvent C yang masuk = Laju ekstrak keluarXB : fraksi massa / mol senyawa B pada feed (F), Ekstrak (E), Rafinat (R)


18/45


Distribusi solut B saat kesetimbangan adalah :XB(E) = K XB(R)

K adalah koefisien distribusi atau partisi.

Subtitusi persamaan menghasilkan persamaan fraksi solut B dalam ekstrakdan rafinat sebagai berikut :

XB(E) = ( )

+ XB(R) =

( )

+


19/45


EB adalah faktor ekstraksi dengan rumus

Fraksi yang terekstraksi dapat dihitung menggunakanpersamaan:

E B

( )

( )

+


20/45


Methyl isobutyl ketone (C) is used as a solvent to remove acetic acid(B) from a 13,500 kg/h feed of 8 wt% acid in water (A), because

distillation would require vaporization of large amounts of water. Ifthe raffinate is to contain 1 wt% acetic acid, estimate the kg/h of

solvent for a single equilibrium stage.


21/45


Methyl isobutyl ketone (C) is used as a solvent toremove acetic acid (B) from a 13,500 kg/h feed of 8

wt% acid in water (A), because distillation wouldrequire vaporization of large amounts of water. If the

raffinate is to contain 1 wt% acetic acid, estimate thekg/h of solvent for a single equilibrium stage.

Solventyangdibutuhkan

(S = ?)


22/45


XB(R) = ( )

+

0,01 = 0,081+

1 + EB = 8EB = 7

EB =

7 = 0,657 13500

S = 143.835, 6164S . kg/h


23/45

Continuous Multistage


24/45

Komposisi pada gambar menunjukkan fraksi berat dari solute yang

akan diekstrak dari feed. Keseluruhan neraca material untuk stageadalah:

1 + = + = Dimana adalah adalah laju alir total untuk stage n. Pada notasidi atas, feed untuk stage pertama dinotasikan sebagai

.Neraca material untuk solute adalah:

1 1 + = + = ,

Pada pelarut free-basis persamaan di atas menjadi:

1 1 = + = ,


25/45

Hubungan untuk proses dua stagecross current dilihat secara grafispada gambar. Untuk kasus ekstrasi

pelarut yang mengandung spesi Adan B.


26/45


27/45

menghitung jumlah stageMenentukan titik L 0, kemudian

gambar garis L0-

V1 terletak pada phase boundary

Gambar tie line dari V 1 hinggadidapat V 2

Gambar L 1- hinggaberpotongan dengan phase

boundary didapatkan nilai V 2

Gambar tie line di V 2 hinggadidapatkan L 2

Langkah diatas diulang hinggamencapai L N dihentikan. Hitung

stage yang tergambar


28/45

N = 3

(X 0,Y1)

(X N,YN+1)

1

2

3

X 0

Fraksi massa diekstrak

Fraksi massa dirafinat

Didapat darineraca massa

+1 = ( - )/ +1


29/45

jika equilibrium line lurus dan larutandilute , maka dapat digunakan

persamaan Kremser , yaitu:

N =

ln 1 mE R

y N + 1 y 0y 1 y 0

+ mE R

ln R mE ( )


30/45

Multistage CrosscurrentExtraction


31/45

Diagram Ekstraktor

Mass Balance Stage I

Komposisi solut Stage I


32/45

Jumlah ekstrak stage I


33/45

Jumlah rafinate stage I

Mass Balance Stage I

Komposisi solut padastage II


34/45


35/45

Peralatan


36/45

Setiap unit mixer-settler menyediakan singlestage ekstraksi. Pada mixing stage terjadi kontakantara solvent dan solute yang mengandung zatyang ingin dipisahkan. Proses mixingmenggunakan impeller.

Selanjutnya padasettling stage, duakomponen liquidkeluar dalam dua fasa.Yang lebih beratkeluar pada bagian

bawah dan yang lebihringan keluar di bagianatas yang diaturberdasarkan tanggulpemisah (weir). (Sumber : ROBATEL, Inc., Pittsfield, MA)


37/45

Proses pemisahan lebih efektif untuk multistagemixer-settler. Aliran dari satu tahap ke tahapberikutnya terjadi karena gravitasi ataumenggunakan pompa.

Kelebihan Kekurangan

Scale-up yang mudah Butuh area yang luas

Dapat digunakan untuk laju alir yangtinggi

Perlu jumlah solvent yang banyak(konservasi solven yang buruk)

Ideal untuk perpindahan massa yangberlangsung lambat

Kurang ekonomis kecuali jumlahstagenya sedikit

Dapat digunakan pada alirancountercurrent , cocurrent dan cross flow. Tapi pada cross flow , penggunaansolvent kurang efektif.


38/45

Aliran cairan yang berat dan ringanmengalir berlawanan arah. Fasa beratmasuk dekat pusat ekstraktor, dan fase

ringan di bagian tepi.Gaya sentrifugal menyebabkankomponen berat untukmengalir ke luar, menyebabkankontak, perpindahan massa,dan pemisahan. Pembentukandroplet terjadi dalam badanekstraktor melalui silinderberpori sehingga meningkatkanpemisahan.

Komponen berat keluardari periferal tube (bagianluar), sedangkankomponen ringan keluarmelalui inner tube.

(Sumber : ROBATEL, Inc., Pittsfield, MA)


39/45


Tidak butuh area yangluas

Mahal

Cock untuk prosesdengan short residencetime (degradasi solven)

Maintenanance yang sulit

Dapat memisahkancampuran denganperbedaan densitas yangkecil

Stage yang sedikit


40/45

Kolom

Ekstraksi


41/45

Perpindahan massa ditentukan olehinternal kolom.Fasa terdispersi terbentuk melaluinosel pada bagian atas ataupunbawah kolom.Perpindahan massa melalui counterflow vertikal.

Spray column

Tray column

Packed column

(Sumber : ROBATEL, Inc., Pittsfield, MA)

Non-AgitatedColumn


42/45

Pada sieve stray terjadi koalesensi (pencampuran)fasa terdispersi pada setiap tray. Tray dan internalkolom dilapisi dengan fasa kontinyu agar tidak

terjadi koalesensi pada permukaan.Untuk packed column sama dengan pada jenisseparasi lainnya.


Spray column lebih murah Spray column sangat tidak efisien

Tingkat keberhasilan scale up Sieve traycolumn lebih tinggi

Sieve tray dapat mengalamipenyumbatan

Packed column sangat efisien untuk jumlah stage yang sedikit

Packed column sulit untuk scale updengan akurat


43/45

Turbin impeller berputar di antara setbaffle, menciptakan beberapa zonapencampuran sepanjang kolom. Padasetiap zona mixing terdapat stator yangmembatasi mixing dan settling untuksetiap bafel.

AgitatedColumn

(Sumber : Schulz+PartnerGmbH, Teningen)

berisi beberapa jenisperangkat mekanik untukmengagitasi cairan saatmelewati kolom.

Mekanisme rotating dan reciprocatingdigunakan untuk menciptakan dan menjagadispersi seluruh kolom.


44/45

PulsatedColumn

Prinsip: memasukkan udarabertekanan pada pulse leg sehinggamendorong cairan pada kolom dankemudian udara tersebut dilepaskansehingga cairan masuk ke pulse leg(naik-turun).Pada kolom terdapat plat berongga untukmembentuk droplet. Pulsing bertujuan untukmemperkecil ukuran droplet sehingga

meningkatkan perpindahan massa.

(Sumber : Schulz+Partner GmbH, Teningen)


45/45

Cusack, Roger W., and Andrew Karr "A Fresh Look at Liquid-LiquidExtraction: Part Three: Extractor Design and Specification. Chemical Engineering April 1991

Humphrey, Jimmy L., and George E. Keller II. 1997. Separation ProcessTechnology . New York: McGraw-Hill

Mc Cabe, W.L. 1978. Unit Operation of Chemical Engineering. 3rd Edition.McGraw-Hill Book Co: New York

http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/Extractors/Extractors.html

Documents

Liquid-Liquid Extraction_Kelompok 2 Separasi