How to select operating pressure of a distillation column

Berikut adalah cuplikan jawaban saya di milis migas mengenai pertanyaan bagaimanakah tekanan suatu kolom distilasi ditentukan.

————————————————————————————————————————————————————————

Jawaban dari pertanyaan Bapak bisa kita lihat pada kurva vapor-liquid equilibrium dari system yg kita tangani. System yg kita hadapi adalah memisahkan propane dari benda lain.  Propane yg kita dapat dalam fasa uap, dari bagian atas kolom, ingin kita cairkan, misalnya. Untuk itu kita perlu media untuk menurunkan temperaturenya. Tentunya kita ingin tahu berapa temperature aliran propane tersebut. Dan kita tahu dari kurva vapor-liquid equilibrium klo tekanan yg berbeda akan memberikan temperature yg berbeda.

Ambil contoh kita punya campuran propane dan butane. Saya plot spt gbr di bawah untuk bbrp tekanan yg berbeda. Bisa kita lihat pada 1 bar, jika kita menginginkan liquid propane pada konsentrasi 95wt%, maka kita perlu menurunkan temperaturenya sampe -40oC. Jika kita punya media pendingin dgn temperature yg lebih rendah dr -40oC, katakanlah media pendingin tersebut menguap pada temperature -50 atau -60oC, maka kita bisa menggunakan media ini. Dan pastinya, membuat media pendingin spt ini akan sgtlah mahal.

Kemudian, kita naikkan tekanan system kita sampe sekitar 8.25 bar, misalnya. Untuk mendapatkan 95wt% liquid propane di bagian atas kolom, kita mesti menurunkan temperaturenya sampe 20oC. Klo kita punya media pendingin dgn temperature 10oC spt chilled water misalnya, maka kita bisa menggunakan media ini. Klo mmg media pendingin pada temperature spt ini tersedia dan murah (misalnya ambient temperature di Rusia sana :D), maka kita bisa tentukan klo kolom depropanizer kita akan beroperasi pada tekanan 8.25 bar dan condenser akan didesain menggunakan chilled water pada temperature masuk 5oC dan temperature keluar 10oC, misalnya.

Klo kita gak punya chilled water dan kolom ini akan dibuat di pesisir pantai nusantara dgn temperature ambient sekitar 30oC, maka kita akan naikkan lagi tekanan kolom sampe misalnya 15.5 bar. Untuk mendapatkan 95wt% liquid propane, kita harus menurunkan temperaturenya sampe sekitar 46oC. Dan kita punya cooling water dgn temperature inlet sekitar 30oC. Mungkin cooling water ini pun akan dikirim ke cooling tower dgn wet bulb temperature 20oC. Tentunya ini adalah pilihan yg cukup murah dalam konteks media pendingin yg tersedia. Klo kita tentukan bahwa kolom depropanizer ini akan beroperasi pada tekanan 15.5 bar, maka kita harus mendesain condensernya dgn cooling water sebagai cooling medium, dgn inlet temperature sekitar 30oC dan outlet sekitar 40oC, misalnya.

Tekanan kolom distilasi1

Satu tambahan lagi, klo kita perhatikan kurva vapor-liquid equilibrium ini, semakin tinggi tekanannya, maka system propane-butane ini akan membentuk azeotrop pada konsentrasi propane yg tinggi.

Klo saya zoom di bagian konsentrasi propane yg tinggi spt gbr di bawah, kita bisa lihat klo dgn kolom distilasi biasa, kita gak kan bisa menghasilkan propane dgn konsentrasi yg lbh tinggi dari 97wt% propane pada tekanan 30 dan 22.75 bar. Sementara jika kita beroperasi pada tekanan 15.5 bar, maksimal kita bisa mendapatkan propane dgn konsentrasi 98wt%. Klo pada tekanan 8.25 bar, maksimal jg sekitar 98wt%. Dan klo kita beroperasi pada tekanan 1 bar, maka kita bisa mendapatkan propane yg lbh murni sampe 98.5wt%.

Tekanan kolom distilasi2

Jd, pemilihan tekanan ini jg tergantung dari konsentrasi produk (dlm hal ini propane) yg kita inginkan.

Evaluasi yg sama jg bisa kita lakukan utk boiler. Jika kita beroperasi pada tekanan 1 bar, kita bahkan bisa gunakan cooling water sebagai media pemanas di boilernya😀.

Sebagai penutup, desain utk unit pemisahan yg bekerja berdasarkan perbedaan titik didih atau lebih tepatnya relative volatility spt kolom distilasi ini memerlukan pemahaman yg kuat ttg vapor-liquid equilibrium.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: