HETP (Height of packing Equivalent to a Theoritical Plate)

Dalam industri kimia, proses pemisahan berperan penting. Salah satu proses yang sering ditemui adalah proses distilasi yaitu proses pemisahan suatu campuran berdasarkan beda titik didihnya. Untuk skala industri, proses distilasi dilakukan di dalam menara distilasi. Pemilihan jenis menara distilasi sangat tergantung dari efisiensi, kapasitas, dan kadar yang ingin diperoleh. Secara umum ada dua macam menara distilasi yaitu menara dengan bahan isian (packed tower) dan menara plate (plate tower).

Masing – masing jenis menara tersebut memiliki kelebihan dan kelemahan. Menara bahan isian memberikan pressure drop yang lebih kecil, biaya lebih murah, dan dapat digunakan  untuk bahan yang tidak tahan suhu tinggi. Akan tetapi, pembersihannya sulit dilakukan. Sebaliknya pada menara plate, pembersihan lebih mudah dilakukan dan tidak terjadi by-passing dan channeling.

Salah satu cara perancangan menara bahan isian adalah dengan konsep HETP (Height of packing Equivalent to a Theoritical Plate). HETP adalah tinggi bahan isian yang akan memberikan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang diberikan oleh satu plate teoritis. Nilai HETP dapat digunakan untuk menentukan efisiensi suatu menara bahan isian dan untuk menentukan tinggi dan jenis bahan isian yang seharusnya digunakan agar memberikan hasil yang maksimum. Metode ini dipilih karena mudah dalam perhitungannya.

Distilasi merupakan suatu proses pemisahan komponen suatu larutan berdasarkan distribusi substansi-substansinya pada fase gas dan cair menggunakan perbedaan volatilitas dari komponen penyusunnya yang cukup besar (Treybal,1981). Pada proses distilasi, fase uap kontak dengan fase cair sehingga akan terjadi transfer massa dari uap ke cair dan sebaliknya. Cairan dan uap mengandung komponen yang sama tetapi dengan jumlah atau komposisi yang berbeda. Komponen yang lebih volatil akan lebih banyak terdapat pada fase uap, sedangkan komponen yang kurang volatil akan lebih banyak terdapat pada fase cair (Foust, 1980).

Uap mengalir ke atas dan cairan mengalir ke bawah. Uap dan cairan kemudian dikontakkan dalam plate atau pada permukaan bahan isian. Sebagian dari kondensat pada kondenser dikembalikan ke atas kolom sehingga mengalir di atas feed point sedangkan sebagian dari cairan di dasar menara diuapkan dengan reboiler dan dikembalikan sebagai uap. Bagian di bawah feed point di mana komponen yang lebih volatil berpindah dari cairan ke uap, disebut sesi stripping sedangkan di atas feed point, konsentrasi komponen yang lebih volatil meningkat dan disebut sesi enriching. Sering ditemui, menara distilasi dioperasikan dengan lebih dari satu aliran umpan masuk (Coulson, 1983).

Cairan mengalir ke bawah pada permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan tipis. Hal ini menyebabkan terbentuknya luas permukaan cairan yang lebih besar untuk kontak dengan gas yang mengalir dari bawah ke atas (Brown, 1950).

Bila produk atas diinginkan berupa uap, hanya sebagian dari uap yang diembunkan sebagai reflux. Oleh karena itu, digunakan kondenser parsial. Dalam kondenser parsial, terjadi kesetimbangan fase antara cairan dan uap sehingga dapat dianggap sebagai satu stage seimbang (Coulson,1983).

Stage dapat didefinisikan sebagai suatu unit di mana dua fase yang berbeda dikontakkan sehingga terjadi pemisahan (transfer massa). Dalam suatu stage ideal, dua fase tersebut dikontakkan dengan baik dan dalam waktu cukup lama sehingga kedua fase tersebut meninggalkan stage dalam kesetimbangan. Akan tetapi, dibutuhkan waktu lama untuk terjadinya kesetimbangan sehingga pada kenyataannya, kedua fase keluar dari suatu stage belum pada kesetimbangannya. Karena satu stage setimbang menggambarkan terjadinya transfer massa maksimum yang mungkin diperoleh untuk suatu kondisi operasi, maka dapat juga disebut sebagai theoretical plate (plate teoritis) atau plate ideal (Foust, 1980).

Untuk keperluan pengontakan, digunakan dua jenis menara yaitu menara bahan isian (Packed Tower) dan menara plate (Plate Tower).

Menara dengan bahan isian terdiri atas sebuah silinder vertikal yang didalamnya terdapat bahan isian tertentu. Bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. Cairan mengalir melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. Cairan masuk dari bagian atas menara, sedangkan gas masuk dari bagian bawah menara (Brown, 1950).

Jenis bahan isian yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

  1. Harus memiliki luas permukaan per volume yang besar sehingga dapat menyediakan luas kontak yang besar.
  2. Harus memiliki porositas yang besar sehingga pressure drop tidak tinggi.
  3. Harus dapat memiliki ”wetting characteristic” yang baik.
  4. Tahan korosi.
  5. Memiliki bulk density yang rendah.
  6. Tidak mahal.                                                                                 (Foust, 1980)

Banyak jenis bahan isian yang telah dikembangkan. Secara umum dapat dibagi menjadi dua yaitu stacked packings yang disusun secara teratur dan random packings. Random packings lebih banyak digunakan dalam industri, misalnya : raschig rings, pall rings, berl saddles,dan  intalox saddle (Coulson, 1983).

Untuk mengetahui tinggi bahan isian yang harus digunakan untuk menghasilkan produk dengan komposisi sama dengan satu plate teoritis pada menara bertingkat digunakan istilah HETP (Height of Packing Equivalent to a Theoretical Plate). Variabel-variabel yang mempengaruhi HETP antara lain :

  1. Tipe dan ukuran bahan isian.
  2. Kecepatan aliran masing – masing fluida.
  3. Konsentrasi fluida.
  4. Diameter menara.
  5. Sifat fisis bahan yang difraksinasi.
  6. Perbandingan diameter menara dan diameter bahan isian.
  7. Koefisien penyebaran atau distribusi cairan.

                                                                                                          (Treybal, 1981)

Larutan ideal memiliki kriteria sebagai berikut:

  • -Gaya tarik-menarik antar zat terlarut sma dengan gaya tarik-menarik antara zat    terlarut dan zat pelarut serta antar zat pelarut
  • -Homogenitas untuk semua nilai fraksi mol, artinya ada pengenceran, komponennya tidak mengalami perubahan sifat
  • -Tidak ada perubahan volume pencampuran, artinya volume total larutan adalah penjumlahan volum komponennya.
  • -Tidak ada perbedaan entalpi pencampuran, artinya tidak terjadi perubahan panas ada saat pengenceran larutan
  • -Mengikuti hukum Raoult: Pi= Xi.Pio
  • -Sifat-sifat fisinya adalah sifat-sifat penyusunnya

Larutan non-ideal adalah larutan yang daya tarik-menarik antara molekul pelarut dan molekul zat terlarut tidak sama dengan daya tarik molekul zat pelarutnya atau molekul zat terlarutnya. Larutan non ideal terdiri dari 2 jenis, yaitu:

  1. Larutan non ideal deviasi positif, yang memiliki kriteria:
  • –          beda entalpi pencampuran lebih besar dari nol
  • –          beda volume pencampuran lebih besar dari nol
  • –          tekanan uap murni lebih besar dari tekanan uap murni larutan ideal
  • –          pada sistem, campuran akan memberikan titik didih campuran minimum
  1. larutan non ideal deviasi negatif, yang memiliki kriteria:
  • –          beda entalpi pencampuran lebih kecil dari nol
  • –          beda volume pencampuran lebih kecil dari nol tekanan uap murni larutan lebih kecil dari tekanan uap murni larutan ideal
  • –          tekanan uap murni larutan lebih kecil dari tekanan uap murni larutan ideal
  • –          pada sistem, campuran akan memberikan titik didih campuran maximum

(Abbot and Van Ness, 1989)

Sistem alkohol-air adalah sistem non ideal deviasi positif yang memiliki titik azeotrop minimum yaitu suhu didih campuran lebih rendah daripada titik didih masing-masing komponen penyusunnya. Pada titik azeotrop, komposisi etanol dalam fase uap (y) sama dengan komposisi etanol dalam fase cair (x). Jika titik ini tercapai dalam pemisahan secara distilasi, maka pemisahan tidak akan bisa dilanjutkan lagi sebab tidak ada perbedaan konsentrasi antara fase uap dan fase cair (driving forcenya=0). Sistem etanol-air memiliki azeotrop pada suhu 78,2ºC dan tekanan 1 atm dengan komposisi akhir 89,4% (Treybal, 1981).

 

    • andika
    • September 16th, 2013

    bagus mas, saya juga tekim ugm

  1. No trackbacks yet.

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: