Dasar Kesetimbangan Uap-Cair

Keberhasilan suatu operasi penyulingan tergantung pada keadaan setimbang yang terjadi antar fasa uap dan fasa cairan dari suatu campuran.Dalam hal ini akan ditinjau campuran biner yang terdiri dari kompoenen A (yang lebih mudah menguap) dan komponen B (yang kurang mudah menguap).Pada gambar 4.65 merupakan hubungan antara komponen A dan komponen B dengan suhu kesetimbangan uap-cair. Campuran dua komponen disebut juga dengan campuran biner.

Pada sumbu horisontal,menunjukkan fraksi dari komponen A. Diujung sebelah kiri ditandai dengan angka nol,artinya fraksi komponen A, xA dan yA = 0, atau pada titik tersebut merupakan komponen B murni. Disisi lain, pada ujung sebelah kanan,ditandai dengan angka 1, merupakan komponen A murni. Garis vertikal menunjukkan suhu, baik suhu A, B maupun campuran A dan B. Pada grafik tersebut terlihat bahwa titik didih (boiling point) dari komponen A murni lebih rendah dibanding komponen B,TA < TB. Hal ini menunjukkan bahwa,komponen A lebih mudah menguap dibanding komponen B.

Kurva bagian atas pada grafik tersebut, menunjukkan kurva untuk titik embun (dew point), sedangkan kurva dibagian bawah, merupakan kurva titik gelembung (bubble point). Ruang diatas kurva titik embun, bahan berada pada fase uap,sedangkan ruang dibawah kurva titik gelembung,bahan berada pada fase cair. Diantara kedua kurva tersebut, bahan berada pada fase campuran.

Dasar Peralatan Penyulingan

Kolom distilasi adalah kolom fraksionasi kontinu yang dilengkapi berbagai perlengkapan yang diperlukan. Umpan dimasukkan di sekitar pertengahan kolom dengan laju tertentu. Tray tempat masuk umpan dinamakan feed plate. Semua tray yang terletak di atas tray umpan adalah bagian rektifikasi (enriching section) dan semua tray di bawahnya, termasuk feed plate sendiri,adalah bagian stripping. Umpan mengalir ke bawah pada stripping section ini, sampai di dasar kolom di mana permukaan cairan ditetapkan pada ketinggian tertentu.

Cairan itu lalu mengalir dengan gaya gravitasi ke dalam reboiler.Dimana reboiler adalah alat penukar panas jenis penguap (vaporizer) dengan menggunakan pemanasan uap (steam) yang dapat menghasilkan komponen uap (vapor) dan mengembalikannya ke dasar kolom. Komponen uap tersebut lalu mengalir ke atas sepanjang kolom.Pada ujung reboiler terdapat suatu tanggul. Produk bawah dikeluarkan dari kolam zat cair itu pada bagian ujung tanggul dan mengalir melalui pendingin. Pendinginan ini juga memberikan pemanasan awal pada umpan melalui pertukaran kalor dengan hasil bawah yang panas.

Uap yang mengalir naik melalui bagian rektifikasi dikondensasi seluruhnya oleh kondensor dan kondensatnya dikumpulkan dalam akumulator (pengumpul D), di mana permukaan zat cair dijaga pada ketinggian tertentu. Cairan tersebut kemudian dipompa oleh pompa refluks dari akumulator ke tray teratas. Arus ini menjadi cairan yang mengalir ke bawah di bagian rektifikasi, yang diperlukan untuk berinteraksi dengan uap yang mengalir ke atas.

Tanpa refluks tidak akan ada rektifikasi yang dapat berlangsung dan kondensasi produk atas tidak akan lebih besar dari konsentrasi uap yang mngalir naik dari feed plate. Kondensat yang tidak terbawa pompa refluks di dinginkan dalam penukar kalor,yang disebut product cooler dan dikeluarkan sebagai produk atas. Karena tidak terjadi azeotrop, produk atas dan produk bawah dapat terus dimurnikan sampai tercapai kemurnian yang diinginkan dengan mengatur jumlah tray dan refluks ratio.

Distilasi kontinu dengan refluks efektif memisahkan komponen-komponen yang volatilitasnya sebanding. Dengan melakukan redistilasi berulang-ulang dapat diperoleh komponen yang hampir murni karena jumlah komponen pengotor lain sedikit. Metoda ini dimodifikasi menjadi lebih modern untuk 258 diterapkan pada skala industri dengan dihasilkannya distilasi metoda rektifikasi.