Mata Kuliah : Teknik Pengolahan Gas
Kolom distilasi merupakan salah satu equipment penting yang ada di kilang Badak LNG yang memiliki pengaruh besar dalam proses. Fungsi dari kolom distilasi adalah memisahkan suatu komponen dari campuran, contohnya depropanizer yang memiliki fungsi memisahkan propana dari fraksi berat lainnya di campuran gas alam. Pemisahan ini terjadi berdasarkan konsep perbedaan volatilitas ( kemudahan untuk menguap).
Rangkaian dari sistem pemisahan ini digambarkan secara umum sebagai berikut.
Kolom distilasi memiliki dua fungsi. Pertama yaitu memisahkan feed yang masuk menjadi dua yaitu top product dan bottom product. Yang kedua adalah untuk menjaga agar campuran kedua fasa vapor dan liquid ( yang mengalir secara counter current ) agar seimbang sehingga pemisahannya menjadi lebih sempurna.
Top product akan meninggalkan kolom dan masuk ke condenser untuk dikondensasikan. Vapor yang menjadi liquid akan dikumpulkan di akumulator. Sebagian liquid akan dikembalikan ke kolom distilasi sebagai reflux dan sebagian lagi sebagai overhead product atau distillate.
Bottom product yang berupa liquid keluar dari bawah kolom dan dipanaskan oleh reboiler. Sebagian liquid akan menjadi vapor dan dikembalikan ke kolom distilasi. Sedangkan sebagian lagi liquid tersebut akan dikeluarkan sebagai bottom product atau residue.
Pada umumnya bahan yang akan dipisahkan (feed) dimasukkan ke dalam kolom melalui bagian samping kolom tersebut. Komponen yang lebih ringan akan menguap menjadi vapor dan naik ke bagian atas (overhead) kolom , sedangkan komponen yang lebih berat berbentuk liquid akan jatuh ke bagian bawah (bottom) kolom. Agar pemisahan dapat terjadi secara efektif, maka kedua fasa vapor dan liquid harus ada sepanjang kolom. Untuk menjaga tercapainya kondisi seperti ini, maka kondisi operasi kolom harus dijaga dengan menggunakan sistem kontrol.
Pemodelan Hysys
Dengan menggunakan software Aspen HYSYS dibuat pemodelan dari kolom distilasi depropanizer dengan data-data berikut:
| Feed | distilate | bottom | ||||
| Component | Feed mols | feed mols % | mol | mol % | mol | mol % |
C2
|
0,477
|
0,061
|
0,477
|
0,150
|
0,000
|
0,000
|
C3
|
308,194
|
39,406
|
307,270
|
96,500
|
0,925
|
0,199
|
iC4
|
143,156
|
18,304
|
10,667
|
3,350
|
132,488
|
28,573
|
nC4
|
200,304
|
25,611
|
0,000
|
0,000
|
200,304
|
43,198
|
iC5
|
53,198
|
6,802
|
0,000
|
0,000
|
53,198
|
11,473
|
nC5
|
32,762
|
4,189
|
0,000
|
0,000
|
32,762
|
7,066
|
C6
|
44,009
|
5,627
|
0,000
|
0,000
|
44,009
|
9,491
|
| Total Flowrate |
782,100
|
100,000
|
318,414
|
100,000
|
463,686
|
100,000
|
Ditentukan purity dari depropanizer 96,5% sedangkan untuk recovery nya sebesar 99,7%. Besarnya purity tersebut berarti seberapa murni distillate tersebut sebagai top product yang mengandung propana sebagai komponen yang ingin dipisahkan dari campuran. Sedangkan recovery menunjukkan besarnya propana yang menjadi top product. Semakin besar recovery berarti menunjukkan semakin sedikit propana yang terbawa sebagai bottom product. Untuk bisa mendapatkan product dari depropanizer dengan purity dan recovery di atas, kita perlu mengatur kondisi operasi dari kolom distilasi.
Condenser Temperature
Pada pemodelan hysys di atas digunakan temperatur 40oC. Temperatur dari condenser ini tergantung dari media pendingin yang digunakan. Diasumsikan pada depropanizer digunakan air laut dengan temperatur 30oC sebagai media pendingin. Dengan rule of thumb , temperatur dari condenser adalah temperatur media pendingin ditambah 10oC. Hal tersebut karena air laut hanya dapat mendinginkan fluida proses hingga 10oC di atas temperatur dirinya sendiri.
Jika temperatur dari condenser ini kita naikkan nilainya akan berpengaruh pada purity dari top product. Hal tersebut dapat mengurangi purity dari top product karena vapor keluaran dari kolom distilasi tidak dapat terkondensasi secara sempurna. Semakin dingin temperatur dari condenser dapat menambah purity dari distillate karena vapor keluaran dari kolom distilasi terkondensasi secara sempurna sehingga fraksi berat yang terbawa juga terkondens menjadi liquid dan dapat dikembalikan ke kolom distilasi sebagai reflux sehingga dapat menambah kemurnian dari distillate.
Reboiler Temperature
Fungsi dari reboiler adalah mengatur suhu atau panas dari kolom distilasi. Hal tersebut berhubungan dengan volatilitas dari feed. Suhu dari reboiler diatur sesuai dengan boiling point dari campuran agar propana sebagai komponen yang ingin dipisahkan dapat teruapkan ke atas dan komponen lainnya tetap berada pada kondisi liquid dan menjadi bottom product.
Liquid keluaran dari kolom distilasi dipanaskan oleh reboiler agar fraksi ringan yang masih terbawa oleh liquid dapat menguap dan dikembalikan ke kolom distilasi. Jika temperatur dari reboiler ini terlalu rendah menyebabkan fraksi ringan atau dalam kasus ini adalah propana yang ingin kita pisahkan menjadi terbawa ke bottom product. Hal tersebut mengurangi besarnya purity maupun recovery. Sebaliknya jika temperatur dari reboiler ini terlalu tinggi dapat menyebabkan fraksi berat ikut teruapkan sehingga dapat terbawa ke atas sebagai distillate.
Minimum Stage Number
Dalam mendesain suatu kolom distilasi, salah satu yang diperhatikan adalah perhitungan dari stage minimum yang dibutuhkan dari kolom distilasi tersebut. Jumlah dari banyaknya tray tersebut jelas berpengaruh terhadap capital cost dan juga kemurnian suatu produk. Semakin banyak stage dari kolom distilasi membuat kolom distilasi semakin tinggi dan juga capital cost yang semakin besar. Tetapi di sisi lain hal tersebut dapat menambah kemurnian suatu produk karena area permukaan kontak semakin luas sehingga propana yang ingin kita pisahkan semakin murni.
Untuk bisa mendapatkan kemurnian distillate yang tinggi tetapi menekan capital cost, kita harus dapat mengkombinasikan beberapa faktor yang berpengaruh dari purity distillate dalam mendesain kolom distilasi. Sehingga kita akan tetap bisa mendapatkan distillate yang murni tetapi dengan biaya investasi pembuatan kolom distilasi yang minimum. Salah satu contoh caranya seperti menggunakan media pendingin yang memiliki temperatur yang cukup untuk mengkondensasikan vapor keluaran kolom distilasi secara sempurna.
Untuk fungsi pressure dari kolom distilasi sendiri sangat dipengaruhi dari temperatur. Jika temperatur dari condenser tinggi akan menyebabkan pressure tinggi, dan juga sebaliknya. Pada pemodelan hysys, pressure condenser dan pressure pada top column dianggap sama karena pressure drop yang diasumsikan sangat kecil. Sedangkan besarnya pressure reboiler dipengaruhi oleh pressure top column. Di mana pada pemodelan hysys tersebut diasumsikan terdapat pressure drop sebesar 50 kPa. Sehingga besarnya pressure reboiler adalah pressure pada top column ditambah 50kPa. Semakin besar pressure pada top column maka semakin besar pula pressure reboiler. Besarnya pressure reboiler mempengaruhi tingginya temperatur reboiler. Sehingga perlu dilakukan perhitungan untuk bisa mendapatkan kondisi operasi yang sesuai agar temperatur reboiler tidak terlalu tinggi ataupun tidak terlalu rendah. Serta perlunya pertimbangan dalam pemilihan media pendingin yang juga dapat berpengaruh pada hal tersebut.
No comments:
Post a Comment