reactive distill
Post on 14-Apr-2018
246 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/30/2019 Reactive Distill
1/30
Reactive Distillation
Anggota kelompok:
Eddie Sandjaya P (36673)
Rizky Laksono(36424)
Uki Bilal (36570)
Jerry Buryman(36293)
-
7/30/2019 Reactive Distill
2/30
Background
-
7/30/2019 Reactive Distill
3/30
Distilasi
Metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan
kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas)
bahan.
Campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan.
Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap
lebih dulu.
Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada
suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap
pada titik didihnya.
-
7/30/2019 Reactive Distill
4/30
Reactive Distillation
Reactive distillation adalah kombinasi dari reaksi kimia
dengan distilasi dalam satu unit alat.
Awal ditemukannya pada tahun 1921, kemudian
dilakukan riset lagi lebih mendalam sejak tahun 1980andalam berbagai aspek, seperti; modelling, sintesis
proses, dan bahan material kolom dan isian kolom.
-
7/30/2019 Reactive Distill
5/30
Distillation vs. Reactive
Distillation
-
7/30/2019 Reactive Distill
6/30
Sejarah Perkembangan
Reactive Distillation Perusahaan DuPont mereaksikan Dimethyl
terrepthalate dengan etilen glikol dalam sebuah
kolom distilasi untuk menghasilkan methanol dan
ethylene terrepthalate.
Reaktan diumpankan ke tengah kolom dimana reaksi
reversible terjadi.
Methanol yang titik didihnya rendah (lebih volatif)
menguap keluar dari atas kolom.
Ethylene terephthalate yang titik didihnya tinggi
keluar dari bawah kolom.
Pengeluaran produk dari zona reaksi menggeser
reaksi ke arah produk.
-
7/30/2019 Reactive Distill
7/30
Sejarah Perkembangan
Reactive Distillation Engineer pada Eastman Chemical mempublikasikan
sebuah paper yang sangat berpengaruh. Paper inimeningkatkan minat dan ketertarikan para engineerdan scientist pada reactive distillation.
Kolom reactive distillation yang didesain olehEastman Chemical mempunyai aliran umpan berupamethanol dan asam asetat. Methanol yang lebihvolatile dibandingkan dengan asam asetatdimasukkan pada bagian kolom yang lebih rendah.Asam asetat yang lebih berat dimasukkan padabagian kolom yang lebih tinggi. Sehingga methanolakan naik keatas dan asam asetat akan turunkebawah dan keduanya bereaksi membentuk metilasetat dan air. Metil asetat adalah komponen yangpaling volatile dalam sistem sehingga akan bergerakke arah aliran uap (ke bagian atas kolom).
-
7/30/2019 Reactive Distill
8/30
Dasar-dasar Proses
-
7/30/2019 Reactive Distill
9/30
Dasar-dasar Proses
Reactive Distillation1. Konsep Kesetimbangan
Reactive distillation biasanya dilakukanpada reaksi fase cair reversible. Reaksi
reversible secara umum adalah sebagai
berikut :
Pada reaksi reversible,titik kesetimbangan
bergeser ke kiri ketika produk sudah
terbentuk :
http://4.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuas8v8oI/AAAAAAAAAAs/kj0sZlPruPI/s1600-h/ab2.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuas8v8oI/AAAAAAAAAAs/kj0sZlPruPI/s1600-h/ab2.JPG -
7/30/2019 Reactive Distill
10/30
Namun,jika satu atau lebih produk diambil,maka kesetimbangan akancenderung bergeser ke kanan (produk lebih banyak terbentuk (Prinsip Le
Chatelier) :
Pengambilan produk-produk yang dihasilkan (secara distilasi) dari reactive
zone untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk merupakan prinsip
dari reactive distillation.
http://2.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuvs41buI/AAAAAAAAAA0/uUiypCMz5BM/s1600-h/ab3.JPG -
7/30/2019 Reactive Distill
11/30
-
7/30/2019 Reactive Distill
12/30
Reaksi Reactive Distillation
-
7/30/2019 Reactive Distill
13/30
Proses Reactive Distillation
-
7/30/2019 Reactive Distill
14/30
Reaksi Reactive Distillation
REACTIVE ZONE
-
7/30/2019 Reactive Distill
15/30
Jenis Reactive Distillation :
Homogen
Reactive Distillation yang homogen memiliki reaktan
dan katalis memiliki yang fasenya sama.Pada Reactive
Distillation homogen, kontak antara cairan dan uapdapat terjadi dalam multitray column ataupun di kolom
dengan susunan packing.
Heterogen
Reactive Distillation heterogen reactive distillation
adalah reactive distillation yang menggunakan katalisdengan beda fase.
-
7/30/2019 Reactive Distill
16/30
Perbedaan Parameter Desain,Distilasi Konvensional vs. Reactive Distillation
-
7/30/2019 Reactive Distill
17/30
1. Suhu dan Tekanan Operasi
Distilasi konvensional suhu dan tekanan hanya berpengaruh pada terjadinyaproses pemisahan atau tidak. Sementara pada reaktif distillation suhu dantekana berpengaruh pada reaksi kimia yang terjadi.
Suhu rendah yang memberikan volatilitas relatif tinggi dapat memperkecil laju
reaksi yang terjadi sehingga akan memerlukan holdup cairan yang sangat besar(atau jumlah katalis yang sangat banyak) untuk mencapai konversi yangdiinginkan.
Suhu yang tinggi dapat memberikan konstanta kesetimbangan yang kecil(untuk reaksi reversible eksotermis) yang membuat lebih sulit untukmendorong reaksi ke arah produk. Temperatur yang tinggi juga dapat
meningkatkan terjadinya reaksi samping yang tidak diinginkan. Sehingga,pemilihan tekanan dan suhu operasi optimum menjadi sangat penting dalammendesain reactive distillation.
Parameter Desain yang berbeda antara Reactive
Distillation dan Distilasi Konvensional :
-
7/30/2019 Reactive Distill
18/30
2. Holdup cairan pada tray.
Desain ukuran distilasi konvensional tidak dipengaruhioleh holdup cairan pada tray karena desain diameterkolom ditentukan oleh laju aliran uap maksimal yangterhitung sesuai dengan tingkat pemisahan yangdiinginkan.
Desain reactive distillation, holdup cairan pada tray
sangat penting karena laju reaksi secara langsungbergantung pada holdup cairan (atau jumlah katalis)pada setiap tray reaktif. Sehingga, holdup cairan harusdiketahui sebelum kolom tersebut dirancang dansebelum diameter kolom diketahui. Akibatnya, prosedurdesain reactive distillation adalah secara iteratif.
-
7/30/2019 Reactive Distill
19/30
3. Rasio umpan reaktan. Karena melibatkan reaksi kimia dan proses pemisahan,
maka kontrol rasio umpan reaktan yang masuk menjadi
hal yang penting dalam menjalankan proses reactive
distillation sehingga bisa mendapatkan produk dengan
kemurnian yang diinginkan.
Masalahnya adalah memasukkan umpan reaktan dengan
ratio yang akurat agar tidak ada reaktan berlebih yang
tersisa. Mungkin masalah akan terselesaikan dengan
mudah dengan cara mengatur ratio dari aliran dua
reaktan. Hal ini dapat dilakukan oleh simulasi komputer
tetapi sulit dilakukan dilapangan, karena akan selaluterjadi ketidakakuratan pada komposisi arus umpan
sebenarnya.
-
7/30/2019 Reactive Distill
20/30
Kontrol dari system ini sangat mudah. Bila komponen umpan B
berlebih, maka dapat terakumulasi dalam reflux drum karena total
umpan B dalam kolom reaktif adalah tetap.
-
7/30/2019 Reactive Distill
21/30
Keterbatasan, Kelebihan, dan
Kekurangan Reactive Distillation
-
7/30/2019 Reactive Distill
22/30
Keterbatasan Reactive Distillation
Kecocokan Suhu
Keterbatasan prinsipnya adalah bahwa harus ada kecocokan dalam suhu
yang menguntungkan untuk reaksi dan suhu yang menguntungkan untuk
pemisahan. Karena reaksi dan pemisahan keduanya terjadi dalam satu
wadah tekanan tunggal.
Volatilitas yang Tidak Sesuai
Keterbatasan besar kedua untuk aplikasi distilasi reaktif adalah bahwa
relative volatilitas komponen harus sedemikian rupa sehingga reaktan
yang terkandung dalam kolom dan produk dapat dengan mudah dipisahkandari atas dan atau dari bawah.
-
7/30/2019 Reactive Distill
23/30
Reaksi Lambat
Pembatasan lain untuk distilasi reaktif adalah
kebutuhan kecepatan untuk reaksi tertentu cukup besar.
Jika reaksi sangat lambat, wadah yang dibutuhkan
untuk menampung reaktan akan terlalu besar dan tidak
ekonomis.
Pembatasan Lain
Distilasi reaktif terbatas untuk reaksi fase cair, karena
ada sangat sedikit di holdup uap fase. Panas reaksi
harus secukupnya untuk mencegah perubahan fasa uap
dan cair yang melalui zona reaktif. Reaksi yang sangateksotermik bisa membuat seluruh traynya kering.
-
7/30/2019 Reactive Distill
24/30
Kelebihan Reactive
Distillation Biaya operasi dan investasi yang lebih terjangkau karena
konfigurasi alat lebih sedikit dan konsumsi energi yang
lebih sedikit pula (memanfaatkan energi hasil reaksi).
Large hold-up (waktu tinggal lebih lama)
fleksibel dalam distribusi hold-up
Dapat diaplikasikan untuk katalis homogen dan heterogen
Kemudahan dalam penggantian katalis
Pengembangan dari skala laboratorium menuju skalaindustri relatif lebih sederhana
Limbah produk yang dihasilkan relatif lebih sedikit.
Potensi degradasi akibat kalor yang sedikit lebih kecil.
-
7/30/2019 Reactive Distill
25/30
Kelemahan Reactive
Distillation Kondisi tidak optimal, karena desain kolom merupakan
kombinasi dari reaktor kimia dan kolom distilasi
Proses introduksi ke operator lebih sulit karena
dibutuhkan pemahaman interaksi uap-cair yangkompleks, kecepatan transfer massa dan difusi, dan
kinetika kimia
Untuk beberapa reaksi, rekasi samping memberikan
hasil lebih baik, yaitu kondisi dimana kolom umpan dan
zona reaksi dipisahkan. Hal ini dilakukan apabila kondisioptimal untuk reaksi dan distilasi tidak berbeda jauh.
-
7/30/2019 Reactive Distill
26/30
APLIKASI DI INDUSTRI
-
7/30/2019 Reactive Distill
27/30
Aplikasi di Industri
Eterifikasi : MTBE, ETBE, dan TAME
Esterifikasi : metil asetat dan ester lainnya
Hidrasi : etilen oksid menjadi etilen glikol
Hidrogenasi : pentadien, butadien, benzene
Klorinasi
Asetilasi
Oligomerisasi
Kondensasi
-
7/30/2019 Reactive Distill
28/30
Penjelasan Proses Pembuatan MTBE
Proses distilasi reaktif untuk MTBE sudah di beri hak paten beberapa
dekade yang lalu, dan proses ini sudah di gunakan secara luas pada
industri minyak bumi. Banyak kolom reaktif yang telah dipasang di seluruh
dunia untuk menghasilkan MTBE, yang di campur ke dalam bensin. Proses
ini mungkin penerapan terbesar dari distilasi reaktif dalam hal jumlah
kolom dan total kapasitas produksi. Kolom distilasi reaktif pada dasarnya adalah sebuah sistem terner dengan
inerts. Reaksi fase cair reversibel adalah: isobutene + MeOH MTBE
-
7/30/2019 Reactive Distill
29/30
Yang merupakan komponen berat adalah MTBE, yang meninggalkan kolom
distilasi reaktif dari bagian bawah menara. Umpan isobuten terkandung
dalam aliran campuran C4 dari bagian hulu unit. Aliran ini berisi sejumlah
C4 hidrokarbon lainnya karena sulitnya memisahkan berbagai komponen
dengan relatif volatiltas yang sangat mirip.
Setelah isobutana bereaksi, hasil pencampuran dari n-butana, metanol,
dan MTBE memiliki keseimbangan uap cair yang tidak ideal dengan dua
azeotrop biner. Pada tekanan 11 bar, yang merupakan tekanan operasi
kolom, titik didih komponen murni masing-masing adalah 76.1, 140.6, dan152,8 0C.
Dua azeotrop biner pada 11 bar adalah bersifat homogen dan minimum
boiling. Yang pertama adalah 89.3 mol% n-butene dan 10.7 mol% methanol
pada suhu 73.2 0C. Yang kedua adalah 42.3 mol% MTBE dan 57.7 mol%
methanol pada 132.40
C.
-
7/30/2019 Reactive Distill
30/30
ADA PERTANYAAN??
top related