UTS_Perancangan Alat Proses II

8/16/2019 UTS_Perancangan Alat Proses II

http://slidepdf.com/reader/full/utsperancangan-alat-proses-ii 1/13

PERANCANGAN ALAT PROSES II

BENZENA (1) –TOLUENE (2) SEPARATION at 101,3 kPa

Mohamad Rohman 1 dan Muhammad Fahmi Sihab 2

1. Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, NIM. 21!"1!#21

2. Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, NIM. 21!"1!#$$

%&STR%K

Sen'a(a &en)ena dan toluene meru*akan sen'a(a hidrokarbon 'ang ban'ak digunakan dalam industri. &en)ena memiliki bilangan oktan 'ang tinggi dansering digunakan sebagai +am*uran *enting *ada bensin sedangkan toluene seringdigunakan sebagi *elarut dalam industri . &en)ena mau*un toluene umumn'a

berasal dari sintesis industri min'ak bumi , sering di um*ai di alam ben)ena dantuluene saling terikat satu sama lain karena kedua n'a memiliki si-at *olar

sehingga memiliki si-at saling larut serta ukuran molekul sen'a(a keduan'aham*ir sama , si-at saling larut dan ukuran molekul sen'a(a 'ang ham*ir samainilah 'ang men'ebabkan metode ekstraksi atau*un adsorbsi sulit dilakukan.

ertimbangan *emisahan sistem biner ben)ene toluene 'ang te*at digunakanmetode distilasi karena kedua kom*onen memiliki relativitas volatility 'ang

berbeda +uku* tinggi da*at dilihat dari *ro*erties boiling point kom*onen. Tb ben)ene /#,1 o0 serta Tb toluene 11#, o0 Untuk melakukan *emisahan distilasise+ara maksimal maka *erlu adan'a data data *endukung sehingga akan dida*atkondisi o*erasi 'ang te*at. 3ata data tersebut antara lain umlah tray, -eed masuk,bubble point , dew point dan flash point . Menentukan kondisi o*rasi 'ang te*atda*at di tentukan dengan metode simulasi ,dengan menggunakan Ms. 45+el

6metode M+0abe Thiele , on+hon Savarit7 , %s*en 8's's, %s*en lus&erdasarkan hasil simulasi *enentuan umlah tra' dengan metode M+0abe Thieledi da*at umlah tray 12 dan -eed masuk *ada tray , on+hon Savarit di da*at

umlah tray 12 dan -eed masuk *ada tray , %s*en 8's's di da*at umlah tra' 1!dan -eed masuk *ada tray , %s*en lus di da*at umlah tray 11 dan -eed masuk

*ada tray $. Sedang erhitungan bubble point , dew point dan flash point . 3isimulasikan dengan menggunakan Ms. 45+el di da*at Tbub 9 o0 Tde( 1#2 o0T-lash 99 o0 serta simulasi menggunkan %s*en *lus Tbub 9 ,//!1:0 *adatekanan 1#1.! k a dan 3e( *oint sebesar 1#2, " :0 *ada tekanan 1#1.! k a

Ke'(ord; Tray, feed, bubble point , dew point , flash point



PENDAHULUAN

&en)ena dan toluene meru*akan sen'a(a hidrokarbon 'ang ban'ak

digunakan dalam industri. &en)ena adalah salah satu kom*onen dalam min'ak

bumi, dan meru*akan salah satu bahan *etrokimia 'ang *aling dasar serta *elarut

'ang *enting dalam dunia industri. Karena memiliki bilangan oktan 'ang tinggi,

maka ben)ena uga salah satu +am*uran *enting *ada bensin. &en)ena uga bahandasar dalam *roduksi obat obatan, *lastik, bensin, karet buatan, dan *e(arna.

Selain itu, ben)ena adalah kandungan alami dalam min'ak bumi, namun biasan'a

di*eroleh dari sen'a(a lainn'a 'ang terda*at dalam min'ak bumi. Karena bersi-at

karsinogenik, maka *emakaiann'a selain bidang non industri men adi sangat

terbatas. Sedangkan Toluene meru*akan sen'a(a turunan ben)ene ber(u ud

+airan bening tak ber(arna 'ang tak larut dalam air dengan aroma se*erti

*engen+er +at dan berbau harum se*erti ben)ene 6Strei+her, 19/17. Toluena adalahhidrokarbon aromatik 'ang digunakan se+ara luas dalam stok um*an industri dan

uga sebagai *elarut. Se*erti *elarut *elarut lainn'a, toluena uga digunakan

sbagai obat inhalan oleh karena si-atn'a 'ang memabukkan 63evathasan, 19/"7.

&en)ena toluene meru*akan +am*uran biner dan homogen. Sangat sulit

untuk di*isahkan berdasarkan densitan'a kerena ben)ene dan toluene memiliki

densitas 'ang miri* 'aitu densitas ben)ene sebesar #,/$/ g<m= dan Toluena

sebesar #,/ 9 g<m= 6 (((.nist.gov 7. Untuk mengatasi hal tersebut maka+am*uran ben)ene toluene da*at di*isahkan menggunakan metode distilasi 'aitu

metode *emisahan berdasarkan *erbedaan titik didih 6N. Shi u, 2## 7. &en)ena

mau*un toluene umumn'a berasal dari sintesis industri min'ak bumi , sering

di um*ai di alam ben)ena dan tuluene saling terikat satu sama lain karena kedua

n'a memiliki si-at *olar sehingga keduan'a saling larut serta ukuran molekul

sen'a(a keduan'a ham*ir sama , si-at saling larut dan ukuran molekul sen'a(a

'ang ham*ir sama inilah 'ang men'ebabkan metode ekstraksi atau*un adsorbsisulit dilakukan. ertimbangan *emisahan sistem biner ben)ene toluene 'ang te*at

digunakan metode distilasi karena kedua kom*onen memiliki relativitas volatility

'ang berbeda +uku* tinggi da*at dilihat dari *ro*erties boiling point kom*onen.

>arak titik didih antara ben)ene dan toluene +uku* auh shingga *roses *emisahan

dengan metode distilasi da*at dilakukan, &en)ena memiliki titik didih /#,1 :0 dan

sedangkan toluena memiliki titik 11#, :0. %da bebera*a data 'ang di*erlukan

sebagai *enun ang agar *roses distilasi ber alan se+ara maksimal 'aitu;

http://www.nist.gov/

http://www.nist.gov/



Vapor Liquid Equlibrium

%*abila suatu +am*uran )at +air berada dalam kesetimbangan dengan +am*uran

ua* *ada tem*eratur dan tekanan 'ang sama, besaran 'ang di*erlukan adalah

tem*eratur, tekanan dan kom*osisi kedua -ase. Suatu sistem dikatakan setimbang

se+ara termodinamika ika sistem tersebut tidak mengalami ke+enderungan kearah

*erubahan *ada skala makrosko*is 6Smith, >.M., 2#117.

Bubble Poin dan De! Poin

Untuk mem*rediksi si-at dari suatu -ase +am*uran, dibutuhkan adan'a batas

*erubahan -ase, dan dengan menera*kan hokum termodinamika untuk

menentukan a*a 'ang ter adi *ada suatu +am*uran. &atas ini disebut &ubble oint

dan 3e( oin, di mana keduan'a memiliki *engertian sebagai berikut

1. Bubble point

Meru*akan titik *ertama kali suatu +airan mengalami *engua*an

2. Dew Point

Meru*akan titik *ertama kali suatu +airan mengalami *engembunan

6(((.en (ikibooks.org 7

Ca"e S ud#

0am*uran &en)ene ? Toluene ada 1#1,! K*a

@- A #," &en)en

A #, Toluen

@d A #,9/

@( A#,#

$enen u%an &umla' Tra#

a. Penen uan ra#(

1. $C)CABE THIELE1. Membuat gra-ik 5 '2. Membuat garis diagonal *ada gra-ik !. 3ata kesetimbingan 'ang di*eroleh kemudian di*lotkan di dalam

gra-ik

http://www.en-wikibooks.org/

http://www.en-wikibooks.org/



". Mem*lotkan titik @d, @-, dan @( dengan menarik garis *utus *utus

dari sumbu 5 sam*ai men'entuh garis diagonal. Membuat garis enriching section dengan menghitung menggunakan

*ersamaan ', kemudian ditarik dari titik sumbu ' 'ang telah ditentukan

sam*ai men+a*ai titik @d *ada garis diagonal. Menggambarkan q-line dengan asumsi bahan adalah saturated liquid ,

sehingga q-line sebesar 1/# o digambarkan hingga men'entuh garis

section enriching $. Membuat garis stripping section dengan menarik garis dari titik @(

menu u q-line/. Menggambarkan stage n'a dari titik @d hingga men'entuh titik @(9. %*abila melebihi @( maka dihitung sebagai reboiler

*) PONCHON SAVARIT1. Men+ari data ental*i dari ben)en dan toluen dari internet

Saturated =iBuid Saturated Ca*our Mole Fra+tion 6@a7 4nthal*' 68l7 Mole Fra+tion 6Da7 4nthal*' 68'7

# 1#9 # !/"!9#,! 292# #,! ! 2 /#, 1/2# #, !"$1#,/ 2 #,/ !2!/#1 # 1 !#/2#

Sumber ; NIST2. Mem*lotkan 5 terhada* 8= dan ' terhada* 8C *ada gra-ik 5 '!. Menentukan data kesetimbangan ben)en dan toluen

@ 6tol7 D 6ben7# #

#,#2 #,#"#,# #,1!2#,1 #,2#9



#,1" #,2/#,1/ #,!""#,22 #,"#"#,2 #," /#,! #, #$

#,!" #,#,"2 #, "

#," #, $9#, #,$1"

#, " #,$"$#, / #,$$#, 2 #,/#

Sumber ; NIST". Menentukan titik @d, @-, dan @( *ada gra-ik data kesetimbangan

. Titik @d ditarik sam*ai men'entuh garis ' 8v dan disebut titik E1

. Menentukan titik dengan rumus arak antara ' 8v dengan 5

8=<rasio re-luks$. Titik @d 'ang memotong garis diagonal *ada gra-ik kesetimbangan

ditarik se+ara hori)ontal hingga men'entuh garis melengkung gra-ik

kesetimbangan dan ditarik vertikal keatas me'entuh garis 5 8l dan

disebut sebagai titil =1/. Titik E1 dan =1 kemudian dihubungkan men adi garis -eed9. 3ari titik =1 ditarik menu u dan memotong di garis ' 8v dan

disebut E21#. 3ari titik E2 ditarik vertikal ke ba(ah hingga men'entuh garis

diagonal gra-ik kesetimbangan dan ditarik hori)ontal hinggamen'entuh garis melengkung gra-ik kesetimbangan kemudian ditarik

vertikal keatas men'entuh garis 5 8l dan disebut =211. Titik E2 dan =2 dihubungkan dengan garis12. =angkah 1# dan 11 diulangi untuk menentukan titik E!, =!, E", dan

="1!. Titik 'ang telah melebihi @- maka ditarik menu u G atau @( tidak

menu u 1". 3aris E dan = 'ang telah melebihi @( disebut sebagai reboiler



Cara Menentukan Per !tun"an Bu##$e P%!nt



Cara Menentukan Per !tun"an &e' P%!nt

+la"' Poin

Flash *oint adalah titik suhu terendah dimana suatu +airan menghasilkan ua* 'ang

mudah terbakar dengan n'ala a*i ke+il di udara terbuka. 64dd', 2#1!7



0ara Menentukan Titik lash Point

PE$BAHASAN

1. erhitungan >umlah Tra'

erhitungan >umlah tra' da*at ditentukan dengan berbagai metode 'aitu

metode M+. 0abe Thiele, Metode on+hon Savarit dan Simulasi %s*en

8's's.

a. Metode !c "abe Thiele



Metode M+. 0abe Thile Meru*akan Metode erhitungan umlah tra'

se+ara gra-is untuk nera+a massa dan kesetimbangan menggunakan

data kesetimbangan +am*uran biner sehingga akan dida*at umlah

tra' dan digunakan untuk s'stem binner. !c. "abe Thiele , *ada gra-ik

tersebut dida*at umlah tra' sebn'ak 12 tra' dengan boiler dengan

-eed masuk *ada tra' ke .

b. Metode on+hon Savarit

Metode on+hon Savarit meru*akan metode *enentuan tra' 'ang

menggunakan data 4ntal*i *ada kesetimbangan 6ental*i +air enuh dan

ental*i ua* enuh7, data kesetimbangan, dan nera+a massa dari sistem

+am*uran 'ang ingin di*isahkan. Sama se*erti M+.0abe Thiele,

metode on+hon Savarit terbatas han'a untuk sistem biner 12 tra'

dengan boiler dengan -eed masuk *ada tra' ke .

+. erhitungan menggunakan %s*en 8's's

Eambar diatas meru*akn *erhitungan umlah tra' menggunakan

so-t(are as*en h's's, *ada simulasi ini digunakan model *eng

robinson dengan re-luks ratio sebesar !. dida*at 1! tra' dengan -eed

masuk *ada tra' ke .

d. %s*en lus



Model analsisis *eng robinson dengan re-luks ratio sebesar !.

dida*at 11 tra' dengan -eed masuk *ada tra' ke $.

&erikut Rangkuman dari keem*at metode dalam *erhitungan umlah

tra' untuk s'stem biner &en)ene Toluene

Keterangan M+. 0abe Thiele Ponchon #avarit %s*en 8's's %s*en lus

>umlah Tray 12 12 1! 11

eed Tray $

3ari keem*at metode diatas sebenarn'a hasil *erhitungan umlahtray relati- sama dilihat dari -eed masuk ketigan'a berada *ada tra' ke .

Sehingga keem*at metode bisa digunakan dalam *erhitungan umlah tra'

untuk sistem biner ben)ene toluene.

2. erhitungan &ubble oint erhitungan 3e( oint Flash oint

1. Ms. 45+el

a. erhitungan &ubble oint

&ubble *oint adalah Suhu dimana gelembung ua* *ertama kali

terbentuk di dalam +airan *ada saat di*anaskan sesuai dengan tekanan

'ang diberikan atau da*at din'atakan sebagai tem*eratur dimana

+airan mulai membentuk gelembung ua* sesuai dengan tekanan 'ang

diberikan. ada sistem biner &en)ena toluene dida*at &ubble oint T

sebesar 9 :0 *ada tekanan 1#1.! k a.

b. erhitungan 3e( oint

3e( *oint adalah titik suhu dimana suatu +am*uran ua* *ertama

kali mengembun *ada suatu tekanan tertentu. ada sistem biner

&en)ena toluene dida*at 3e( oint T sebesar 1#2:0 *ada tekanan

1#1.! k a.

+. Flash oint



erhitungan Flash akan menghasilkan data data kom*osisi *ada -raksi

ua* dan -raksi +air *ada suatu *emisahan distilasi. erhitungan a(al ini

dibutuhkan untuk mengetahui suhu o*erasi alat agar hasil dari *roses

*emisahan sesuai target 'ang dinginkan. ada *enelitian ini dida*at

suhu -lash *oint sebesar 99:0 *ada tekanan 1#1.! k a.

2. %s*en lus

&uble *oint sebesar 9 , //!1 :0 *ada tekanan 1#1.! k a dan 3e( *oint

sebesar 1#2, " :0 *ada tekanan 1#1.! k a

&erikut Rangkuman dari kedua metode dalam *erhitungan Tbub, Tde(

dan T-lash untuk s'stem biner &en)ene Toluene

Keterangan Ms. 45+el $spen Plus

T bub 9 :0 9 , //!1 :0

T dew 1#2 :0 1#2, " :0

T lash 99:0

3ari keem*at metode diatas sebenarn'a hasil *erhitungan umlah Tbub,

Tdew, dan T flash relati- sama dilihat dari hasil Ms 45+el dan %s*en lus relati- sama . Sehingga kedua metode bisa digunakan dalam *erhitungan Tbub, Tde(

dan T-lash untuk sistem biner ben)ene toluene.



,ESI$PULAN

1. >umlah Tra' 'ang dida*at menggunakan metode M+. "abe Thiele , Metode

Ponchon #avarit dan Simulasi %s*en %ysys , $spen Plus se+ara

berturutturut adalah 12, 11, 1!,11 dan untuk feed masukn'a adalah untuk

ketiga metode tersebut dan untuk as*en *lus *ada tra' $.

2. Bubble poin T, Dew Point T, dan lash Point 'ang dida*at se+ara

berturut turut adalah 9 :0, 1#2:0 dan 99:0 *ada tekanan 1#1.! k a

&. Bubble poin T, Dew Point T 'engguna(an $spen Plus dida*at se+ara berturut turut adalah 9 :0, 1#2:0 dan 99:0 *ada tekanan 1#1.! k a



3%FT%R UST%K%

3evathasan E, =o( 3, Teoh 0, Han S8, Hong K 619/"7. )"o'plications of

chronic glue *toluene+ abuse in adolescents) . %ust N > Med 1" 617; !9J"!

4dd' 3e Rademaeker, &runo Fabiano, Simberto Senni &uratti. 2#1!.

peri'ental Deter'ination of lash Points of la''able iquid $queous

#olutions. 0hemi+al 4ngineering Transa+tions, IS&N 9$/ // 9 #/ 22 /

ISSN 19$" 9$91

N. Shi u, M. %nilkumar, S. Mira kar, 0. Eo*inath, &. Rao, 0. Sat'anara'ana,

/ idative dehydrogenation of ethylben0ene over vanadia-alu'ina

catalysts in the presence of nitrous o ide structure-activity relationship , >.

0atal. 2!# 62## 7 "/" 92

Smith, >.M., Can Ness, 8.0., and %bbot, M.M., 2##1. L "he'ical ngineering

Ther'odyna'ics th ed3 . Singa*ore ; M+Era( 8ill.

Strei+her 8 , Eabo( %, Moss %8, Kono 3, Kaehn' H3 619/17. #yndro'es of

toluene sniffing in adults . %nn. Intern. Med. 9" 6 7; $ /J 2.

htt*s;<<en.(ikibooks.org<(iki<Introdu+tion to 0hemi+al 4ngineering ro+esses<

Ca*or =iBuid eBuilibrium 6diakses *ada tanggal 2$ %*ril 2#1 7

htt*s;<<id.(iki*edia.org<(iki<&en)ena 6diakses *ada tanggal 2$ %*ril 2#1 7

https://en.wikibooks.org/wiki/Introduction_to_Chemical_Engineering_Processes/Vapor-Liquid_equilibrium


https://id.wikipedia.org/wiki/Benzena



https://id.wikipedia.org/wiki/Benzena

Documents

UTS_Perancangan Alat Proses II