Universitasn Gadjah Mada 1 Bab VI. CAMPURAN

Bab VI. CAMPURAN MULTI KOMPONEN
Pada bab ini akan dibahas secara ringkas prinsip pemisahan multi komponen.
Pembahasan pemisahan campuran multi komponen bersifat singkat karena secara prinsip
atau konsep pemisahan tersebut di atas sama dengan pemisahan biner atau pseudobiner.
Pemantapan materi ini akan diperoleh pada matakuliah selanjutnya, yaitu PAP, PPK, dan
pada Tugas Prarancangan Pabrik Kimia. Oleh karena itu yang dituliskan pada pembahasan
ini hanya berkisar pada hal-hal yang berbeda dengan pemisahan pada campuran biner.
Untuk Satu Stage Seimbang
Pada keseimbangan ini, persamaan-persamaan yang dapat dihitung adalah:
Neraca massa total:
Neraca massa komponen:
Persamaan keseimbangan:
Persamaan total komponen:
Universitasn Gadjah Mada
1
Neraca entalpi:
Pemisahan campuran biner pada Flash Equilibrium (Single State)
Dalam praktek sering dijumpai pula flash tidak dengan menaikkan suhu tetapi dengan
menurunkan tekanan (P0 <P).
Persamaan-persamaan yang dapat disusun adalah sebagai berikut:
Neraca massa total:
F=V+L
Neraca massa komponen:
dengan:
i = 1,2, ……….. ,n-1
Keseimbangan:
Yi = Ki Xi
dengan:
i =1,2, ………… ,n
Neraca panas:
HF + Q = VH + Lh
dengan:
H = f(y,T)
h = f(x,T)
Universitasn Gadjah Mada
2
Terdapat dua jenis perhitungan flash, yaitu:
1. Isotermal Flash (T = tetap)
Data-data yang diketahui
= F, Zi (i = 1, 2 ,..... n), P, TF
Yang dicari
= V, Fi (i = 1, 2, 3, ….. n)
L, Xi (i = 1,2,3, ……. n)
Penyelesaiannya adalah untuk untuk menentukan nilai (V, yi) dan (L, yi)
Dicoba  sampai didapatkan  Xi = 1, sehingga yi dapat ditentukan. Jika  diketahui.
maka
didapatkan, sehingga L dapat ditentukan. Untuk mengetahui entalpi,
digunakan neraca panas. Dalam praktek biasanya yang diatur adalah entalpi umpan
sehingga ke dalam flash tidak ditambahkan panas.
dengan: H = Hi Yi; h = hi Xi
Langkah pengerjaannya adalah:
Universitasn Gadjah Mada
3
2. Adiabatic Flash ( Q = 0)
Data-data yang diketahui
= P, Q = 0, hF, zi (i = 1, 2, ……… n), F
Yang dicari
= T, V, L, yi, xi (i = 1, 2, …….. n)
Persamaan - persamaan yang digunakan:
Persamaan simultan dengan cara coba-coba. (Holland, C.D., ‘Fundamentals and
Modelling of Separation, distillation, Evaporation, and Extraction’)
Distilasi Multi Komponen
Distribusi komponen pada hasil atas dan bawah
Key component
Komponen yang didinginkan untuk dipisahkan adalah:

Light Key (volatile)

Heavy Key (kurang volatile)
Misalnya pemisihan campuran
C1H4
C2H6
C3H8
Light
C4H10
Heavy
C5H12
C3 95% Sebagai hasil atas
C6H14
C4 95% Sebagai hasil bawah
Komponen-komponen yang sangat volatile tidak terdapat dalam hasil bawah, dan
yang tidak volatile tidak terdapat pada hasil atas. Komponen-komponen tersebut disebut
Universitasn Gadjah Mada
4
sebagai Non Distributed Components, meskipun keadaan ini jarang terjadi. Untuk
component-component yang memiliki volatilitas sedang sering disebut sebagai Distributed
Components.
Distribusi komponen dapat ditentukan dengan dua cara, yaitu:
1. Cara detail simultan dengan perhitungan plate to plate

Urutan cara pengerjaannya sama dengan sistem biner, tetapi distribusi
komposisi pada hasil atas dan bawah belum diketahui

Untuk itu dicoba distribusi komposisi hasil atas (bawah)

Perhitungan dimulai dari plate paling atas ke feed plate atau plate paling
bawah ke feed plate. Jika komposisi pada feed plate hasil hitungan belum
sama dengan komposisi feed yang ada, maka perhitungan lalu diulang
dengan mencoba komposisi distilat yang baru.

Atau perhitungan dapat pula dilakukan dari plate paling atas sampai plate
paling bawah (plate atas  feed plate  plate bawah) hasil perhitungan
distribusi konsentrasi pada plate bawah harus sama dengan distribusi
konsentrasi hasil bawah yang ditentukan berdasarkan neraca massa sekitar
kolom pemisah, bila belum coba lagi distribusi komposisi hasil atas.
Contoh perhitungan:
(keseimbangan)
̅
̅
̅
(Pada perhitungan ini juga ada dua anggapan constant molal over flow dan tidak
constant molal over flow)
Jika constant molal over flow:
̅
̅
̅
Untuk keperluan cek suhu pada saat trial, relative volatility biasanya diikutsertakan.
dengan key component. Untuk component reference ditulis sebagai berikut:
Universitasn Gadjah Mada
5
Jadi :
harus sama dengan TI yang dicoba, bila belum cocok, coba TI yang baru
(biasanya T baru =
yang terhitung)
Contoh unrutan pengerjaan:
=x
=x
=x
Coba TI=
Bacalah tabel K = f (T < P). Dapatkan
Jika TI =
Carilah T sampal didapatkan T yang cocok.
berarti telah didapatkan nilai untuk TI dan x1a, x1b dan x1c
Gunakan garis operasi (constant molal over flow)
Universitasn Gadjah Mada
6
Langkah berikutnya adalah mencoba lagi untuk mencari T2 dan seterusnya, sampai
state dimana komposisi pada state tersebut sama dengan komposisi umpan.
selanjutnya ganti gunakan persamaan garis operasi bawah untuk menentukan
jumIah plate (N) pada bagian bawah.
2. Cara Pendekatan
Salah satu cara estimasi distribusi komponen yaitu dengan menggunakan
persamaan Fenske (yang berlaku untuk total reflux dan  konstan). Dalam praktek 
sepanjang kolom berubahnya cukup kecil, sehingga dapat digunakan  rata-rata.
Persamaan Fenske
Relative velocity diferencekan terhadap heavy key component:
Merupakan persamaan garis lurus
Jika data light dan heavy key diketahui, maka garis tersebut dapat digambarkan,
sehingga distribusi komponen-komponen lainnya diestimasikan.
Universitasn Gadjah Mada
7
Jika garis sudah dapat digambarkan, maka distribusi komponen-komponen yang lain
dapat ditentukan, misalnya:

Menentukan Jumlah Plate Secara Tepat (Short-Cut)
Cara ini menyatakan koreksi antara jumlah plate dan reflux ratio yang dikembangkan
oleh Wililand. Korelasi tersebut dinyatakan dalam bentuk grafik sebagai berikut:
Dengan:
S
= jumlah total plate secara teoritis
Sm
= jumlah total plate secara teoritis minimum
R
=
Rm
= [ ] = minimum reflux ratio dalam molal ratio
reflux ratio dalam molal ratio
Universitasn Gadjah Mada
8
Jika digunakan kondensor parsial, reboiler parsial:
S N+1
Dengan: N = jumlah plate teoritis dalam menara
Jika menggunakan kondensor parsial, reboiler parsial:
S+N+2
Untuk menentukan S pada besarnya R yang tertentu perlu diketahui nilai Sm dan Rm.
Nilai Sm dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh
Fenske, yaitu:
Menentukan Nilai Rm
Cara memperkirakan nilai Rm ada beberapa cara, salah satunya adalah persamaaan
yang dikembangan oleh Underwood. Persamaan tersebut cukup sederhana tetapi
berlaku untuk campuran ideal dan campuran yang mempunyai relative volatility yang
konstan (relatif konstan)
Nilal  dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Nilai ‘q’ tergantung pada kondisi umpan. Sedangkan cara-cara lain dapat dilihat dalam
pustaka.
Universitasn Gadjah Mada
9