Kolom Pemisah -part 2

Hal pertama yang perlu kita ketahui, terkait kolom pemisah adalah bagaimana prinsip pemisahan dijalankan. Sebagaimana dijelaskan di posting sebelumnya, ada dua mekanisme bagaimana pemisahan bisa terjadi : dengan mengandalkan perbedaan titik didih dan yang tidak.

Dua mekanisme tersebut, tentu saja melibatkan fenomena proses yang terjadi juga berbeda. Jika berbasis perbedaan titik didih, acuan kita adalah hukum Raoult sedangkan yang tidak berbasis perbedaan titik didih akan menggunakan hukum Henry. 

Pemisahan yang tidak berdasarkan titik didih telah kita bahas pada saat menjelaskan sistem AGRU. 

Kali ini, kita akan membahas mengenai pemisahan berdasar perbedaan titik didih. Asal muasal pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih adalah berdasarkan konsep kesetimbangan uap-cair.

Diagram kesetimbangan uap-cair bisa kita dapatkan dengan menggunakan sistem flash distillation

Flash Distillation untuk Menentukan Vapor-Liquid Equilibrium

Umpan yang berupa campuran komponen, yang berada pada sebuah kontainer 1, kita pompakan dengan  pompa 2, melewati sebuah pre-heater 3 untuk mengalami pemanasan, dan kemudian kita cekik dengan menggunakan katup-4 untuk memberikan pressure drop. 

Tujuan dari perlakukan ini adalah untuk membuat sebagian umpan menguap sehingga tercipta komposisi kesetimbangan antara fase cair dan juga fase uap. Normalnya, kita bisa memilih antara menggunakan variabel pada tekanan tetap atau pada temperatur tetap. Disebut sebagai flash distillation karena peristiwa penguapan sebagian dari uap yang terjadi bisa secara cepat ketika masuk ke bejana 5.

Dari percobaan tersebut, yang kita dapatkan adalah sebuah diagram kesetimbangan cair-gas seperti tersaji dibawah

Vapor Liquid Eqilibrium pada sistem Biner

Diatas adalah diagram kesetimbangan fasa cair-uap untuk sistem yang terdiri dari dua komponen (biner). Perlu untuk diingat, bahwa diagram tersebut dibuat untuk mewakili satu komponen saja yang lebih volatile/ mudah menguap. Sebagai contoh, jika kita memiliki sistem biner air-ethanol. Karena ethanol lebih mudah menguap daripada air, maka diagram diatas menunjukkan diagram ethanol. 

Garis vertikal melambangkan suhu, sedangkan garis horizaontal melambangkan fraksi komponen sehingga nilai paling tinggi untuk garis horizontal adalah satu atau 100%. Area warna kuning menunjukkan dimana fase cair dan gas eksis bersamaan. Poin A disebut temperature bubble (Tbubble), artinya pada tititk tersebut kita akan menjumpai uap pertama kali terbentuk, jika kita tetap memanaskan umpan dengan tekanan konstan sampai suhu B, kita akan melewati poin B, dimana seluruh cairan sudah menguap dan hanya tersisa fase uap saja.

Jika kita dinginkan uap tersebut, hingga mencapai poin B, kita akan mendapatkan tetesan embun pertama kali dan poin tersebut disebut sebagai temperature dew (Tdew). 

Dalam sebuah sistem kesetimbangan cair-uap, kita akan selalu mendapatkan fase cair berada dalam keadaan titik didihnya dan fase gas berada dalam keadaan titik embunnya. 

Maka dari itu, berdasarkan diagram diatas, kita bisa mendapatkan fraksi konsentrasi komponen dalam fase cair yang ditunjukkan dengan simbol x dan dalam fase gas yang ditunjukkan dengan simbol y.

Sebagai tambahan informasi, poin D menunjukkan titik didih untuk komponen yang lebih mudah menguap, sedangkan poin E, menunjukkan titik didih untuk komponen yang tidak mudah menguap dibandingkan komponen sebelumnya. Dalam kasus, ethanol-air, maka poin D menunjukkan titik didih ethanol, sedangkan poin E mewakili titik didih air.

Bagaimana pengetahuan tentang kesetimbangan uap-cair ini membantu kita untuk memahami proses yang terjadi pada kolom pemisah yang bekerja berdasarkan perbedaan titik didih?

Kita akan jawab pertanyaan ini minggu depan