DESTILASI FRAKSIONAL

DESTILASI FRAKSIONAL

Destilasi tunggal menghasilkan pemisahan parsial dari komponen dimana fasa uap diperkaya dengan zat yang lebih volatil. Dalam destilasi fraksional atau destilasi bertingkat proses pemisahan parsial diulang berkali-kali dimana setiap kali tejadi pemisaan lebih lanjut. Hal ini berarti proses pengayaan itu bila digambarkan akan menghasilkan gambar berikut:

Gambar Proses Pengayaan Selama Destilasi Fraksionasi Berlangsung untuk Campuran n-heksana-n-heptana (Pecsock, 1976:20)

Menurut gambar di atas, larutan dengan komposisi X_B,0  jika dipanaskan sampai suhu T₀ larutan ini akan mulai mendidih dan menghasilkan uap dengan komposisi Y_B,0. Pengembunan uap ini akan menghasilkan
kondensat dengan komposisi X_B,1. Komposisi X_B,1 ini sama dengan Y_B,0 dengan titik didih T₁ dan sejumlah kecil uap dikmpulkan. Kondensat kedua mempunyai komposisi X_B,2 dan bertitik didih T₂. Langkah-langkah proses ini dapat diulang-ulang sampai didapatkan destilat murni dari komponen yang lebih volatil dan residu murni dari komponen yang kurang volatil.

Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama alkana dan sebagian kecil alkena, alkuna, siklo-alkana, aromatik, dan senyawa anorganik. Meskipun kompleks, untungnya terdapat cara mudah untuk memisahkan komponen-komponennya, yakni berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya. Proses ini disebut distilasi bertingkat. Untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan, maka sebagian hasil dari distilasi bertingkat perlu diolah lebih lanjut melalui proses konversi, pemisahan pengotor dalam fraksi, dan pencampuran fraksi.

gambar distilasi bertingkat

Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi komponen-komponen murni, melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yakni kelompok-kelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan. Proses distilasi bertingkat ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

·         Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air bertekanan tinggi sampai suhu ~600^oC. Uap minyak mentah yang dihasilkan kemudian dialirkan ke bagian bawah menara/tanur distilasi.

·         Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat (tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup gelembung (bubble cap) yang memungkinkan uap lewat.

·         Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang diperoleh dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi.

·         Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah akan terkondensasi di bagian atas menara.

Sebagian fraksi dari menara distilasi selanjutnya dialirkan ke bagian kilang minyak lainnya untuk proses konversi.

DESTILASI KOLOM TUTUP GELEMBUNG

Gambar sistem kerja destilasi kolom tutup gelembung

Proses pengayaan destilasi fraksional di muka akan lebih dijelaskan dengan destilasi kolom tutup gelembung. Sistem kerjanya dapat dilihat seperti gambar diatas. Campuran asli dengan susunan X_B,0 dan Y_B,0 dipanaskan pada bejana dasar (still pot) sampai titik didih. Uap yang dihasilkan melewati plat 1 kemudian disampingkan dan didinginkan pada tutup gelembung. Plat nomor 1 dijaga pada suhu titik didih cairan yang ada di dalamnya, yang tentu saja lebih rendah dari titik didih mula-mula yang ada pada bejana dasar. Uap yang ada di plat 1 didinginkan pada tutup gelembung plat 2, begitu seterusnya sampai plat ke 4 yang ada di puncak kolom. Kelebihan cairan akan mengalirkan ke plat di bawahnya melalui pipa. Pendingin ditempatkan di puncak kolom. Ketika sistem mencapai kesetibangan, komposisi uap dan cairan yang ada pada setiap plat akan bersesuaian dengan langkah-langkah yang ditunjukkan oleh gambar 4.2. Uap pada setiap plat berangsur-angsur akan diperkaya dengan komponen yang lebih volatil.

Pertanyaan yang timbul adalah “Mungkinkah dua komponen dapat dipisahkan pada tingkat kemurnian yang diinginkan dengan menyediakan plat yang banyak?” Sayangnya semakin banyak campuran yang tertinggal dalam plat. Pada setiap kali pengambilan hasil destilasi pada ujung kolom akan mengakibatkan terjadinya perubahan kesetimbangan pada plat tersebut, yang juga mempengaruhi keadaan kesetimbangan pada seluruh kolom. Setiap penyimpangan dari keadaan setimbang akan menghasilkan pemisahan yang kurang efektif. Jumlah plat efektif sama dengan jumlah angkah pengayaan teoritis dan selalu kurang dari jumlah plat sebenarnya dalam kolom.

Keefektifan kolom ditentukan oleh banyak faktor, antara lain: (1) pengaturan materi dalam kolom; (2) pengaturan temperatur; (3) panjang kolom; (4) dan kecepatan penghilangan hasil destilasi. Satuan dasar efisiensi adalah HETP (Height Equivalent to a Theoritical Plate = tinggi setara terhadap suatu plat teoritis) atauu disingkat H saja. Harganya dapat dihitung dengan rumus: H = L/n dengan L = panjang kolom dan n = jumlah plat.