Metode Ponchon-Savarit

Dr. Ir. Asri Gani, M.Eng.Magister Teknik Kimia

Metode Ponchon-Savarit

• Metode ini menggunakan Diagram Enthalpi-Komposisi.• Metode ini hanya dapat diaplikasikan untuk sistem Biner.• Terdapat dua kurva di dalam diagram (Fase Uap dan Fase

Cair).• Pada kondisi kesetimbangan, titik-titik dari kedua kurva

tersebut akan terhubung oleh tie-line, seperti pada diagram T-x-y.

• Tie-line pada isobaris selalu merupakan garis Isothermal.• Kondisi constant molar overflow, terjadi jika fase uap dan

fase cair lurus dan sejajar.

Diagram Entalpi-Komposisi dengan sebuah Garis Isotermal

Entalpi Fase Uap Heksana dan Oktana

Diagram H-x-y untuk

Campuran Heksana

Oktana pada Tekanan 1 atm

Metode Ponchon-Savarit

• Arus masuk: dan

• Arus keluar: dan

• Uap dan cairan bercampur menjadi arus z, kemudian berpisah menjadi Vn dan Ln yang berada dalam kesetimbangan

Metode Ponchon-Savarit

• Dalam metode Ponchon-Savarit, persamaan neraca energi dan neraca massa digambarkan dalam diagram kesetimbangan fase x-y (Gambar 7-8), sehingga setiap plate dipengaruhi oleh neraca energi.

• Stage ditentukan dengan menggunakan neraca massa dan hubungan kesetimbangan secara bergantian.

• Tidak ada asumsi constant molar overflow

Representasi Pencampuran fase uap dan Cair pada Diagram H-x-y

Garis Operasi Enriching Ponchon-Savarit

Dengan memilih komponen yang paling volatil, diperoleh neraca massa komponen

Neraca massa keseluruhan: D

Neraca Energi:

Atau dan

Pers. Garis Operasi Enriching

Garis Operasi Stripping Ponchon-Savarit

• Rasio refluks terhadap distilat pada puncak kolom adalah:

• Pers. Seksi Stripping

• Titik P” adalah titik selisih untuk seksi stripping. Rasio cairan terhadap uap antara stage ke-m dan m-1 adalah:

Neraca Massa Pada Diagram H-x-y

Neraca Massa Over-all

• F = D+ W• dan

• Manipulasi aljabar terhadap persamaan-persamaan di atas:

• Garis adalah plot persamaan di atas.

Penyusunan Grafik pada Diagram H-x-y

Rangkuman Penyusunan Garafik Metode Ponchon-Savarit

Contoh 1: Pemisahan Heksana-Oktana dengan Kondenser Total

100 mol/jam campuran heksana-oksana dalam keadaan uap jenuh yang mengandung 69%mol heksana hendak dipisahkan dengan distilasi pada tekanan atmosferis menjadi produk yang mengandung 96% mol heksana dan hasil bawah mengandung 5% mol heksana. Digunakan suatu kondenser total yang mengembalikan 42,5% mol dari kondensat ke kolom sebagai cairan jenuh. Dengan menggunakan Metode Ponchon-Savarit.Susunlah diagram H-x-y dari Data Thermodinamika untuk menghitung:a. Kecepatan Produksi distilat dan hasil bawahb. Panas (kal/jam) yang harus disupplai ke reboiler dan diambil dari

kondenser.c. Komposisi arus-arus Vn+1, L1, Vm dan Lm-1.

Data Termodinamika Sistem Heksana – Oksana.

Penyelesaian

Basis: 1 jam operasiF terletak pada kurva uap jenuh (zF = 0,69)

Tentukan letak titik P’: LR/Vn =0,425

Selanjutnya digambarkan garis neraca massa over-all dan titik P” yang terletak pada perpotongan garis neraca massa dengan xW = 0,05 (Fraksi mol heksana hasil bawah).a. Dari grafik diatas D/F = sehingga dari Grafik diperoleh D/F=0,75. Diperoleh nilai D=75 mol/jam dan W=25 mol/jamb. = 19000 – 4500 =danQD = (14500 kal/mol)(75 mol/jam) = 1086,8 kkal/jam

= (8400 – 1000)kal/moldan

QW = (7400 kal/mol)(25 mol/jam) = 165,44 kkal/jam

Penghitungan Plate pada Metode Ponchon-Savarit

Penghitungan Plate pada Metode Ponchon-Savarit

• Titik transisi optimum terletak pada garis • Lokasi feed plate yang optimum mengurangi

jumlah plate yang dibutuhkan untuk pemisahan (plate 5).

• Tie-line K dan R merupakan batas atas dan batas bawah pemasukan umpan.

• Garis uap jenuh (H-y) dan garis cair jenuh (h-x) merupakan garis lurus, maka rasio L/V konstan sepanjang kolom.

Rasio Refluks Pembatas pada Metode Ponchon-Savarit

Kondisi refluks total pada Diagram H-x-y

Rasio Refluks Pembatas pada Metode Ponchon-Savarit

Pada keadaan Refluks Total titik P’ dan P” masing-masing terletak pada positif tak terhingga dan negatif tak terhingga, karena y=x dan dan Refluks minimum menunjukkan suatu kondisi dimana L/V minimum (garis P’P” berhimpit dengan suatu tie-line).

Penentuan Refluks minimum dengan Diagram H-x-y

Penentuan Refluks minimum dengan Diagram H-x-y

a. Jika kondisi umpan dan spesifikasi produk telah tertentu, rasio refluks minimum dapat dicari dengan memanjangkan tie-line yang melewati zF hingga memotong dua garis vertikal pada x = xD dan x = xW.

b. Perpotongan tie-line yang melalui zF dengan garis vertikal pada x = xD dan x = xW ditunjukkan dengan titik selisih P’1 dan P”1. Sedangkan titik selisih P’ didapatkan dari perpotongan perpanjangan tie-line T dengan garis x = xD.

Efisiensi Stage pada Metode Ponchon-Savarit

• Efisiensi yang digunakan sama seperti efisiensi plate Murphree.• Effisiensi tray (Effisiensi over-all), Eo = {(# stage teoritis) / (#

stage sesungguhnya)} x 100%.• Effisiensi tray yang sering digunakan untuk menjelaskan kinerja

masing-masing tray adalah “Effisiensi Plate Murphree”.

Y*: komposisi fase uap hipotesis yang akan berada dalam kesetimbangan dengan komposisi cairan sebenarnya yang meninggalkan stage

• Jika efisiensi plate adalah 100%, kita akan bergerak dari ke xn dan kemudian ke y*n sepanjang tie line.

• Jika effisiensi Murphree konstan, suatu garis kesetimbangan semu dapat digambarkan melalui y’n.

Efisiensi Stage pada Metode Ponchon-Savarit