BAB II
II-8BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-13
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1Dasar TeoriProses distilasi mencakup kegiatan proses
penguapan dan pengembunan:
Proses penguapan
Campuaran larutan dipanaskan pada suhu tertentu sehingga
komponen-komponen yang lebih ringan akan lebih banyak berubah
fasenya menjadi uap.
Proses pengembunan
Uap yang terbentuk di dinginkan kemudian berubah fasenya menjadi
cair kembali dan kemudian ditampung didalam tempat penampungan.
Bila kecepatan penguapan dan pengembunan sama, terjadi
kesetimbangan dan tekanan uap yang terjadi disebut tekanan uap
jenuh pada temperature tersebut atau tekanan uap. Jadi tekanan uap
adalah tekanan yang diberikan oleh uap yang dalam kesetimbangan
dengan cairannya (dalam keadaan jenuh), pada suhu tertentu.
(Sukardjo, Dr, Kimia Fisika, Bina Aksara,
Jakarta,1989)Macam-macam distilasi:
1. Distilasi uap atau distilasi steam
Perbedaan sifat campuran satu fase dengan campuran dua fase
dapat dibedakan secara jelas jika suatu cairan menguap, terutama
dalam keadaan mendidih. (Guenther, Ernest, Minyak Atsiri, Jilid 1,
Universitas Indonesia, 1987, hal 104)
Sebagai contoh ialah cairan murni didalam suatu tempat tertutup.
Pada suhu tertentu molekul-molekul cairan tersebut mempunyai energi
tertentu dan bergerak bebas secara tetap dan dengan kecepatan
tertentu. Tetapi setiap molekul dalam cairan hanya bergerak pada
jarak pendek sebelum dipengaruhi molekul-molekul lain, sehingga
arah geraknya diubah. Namun setiap molekul pada lapisan permukaan
cairan menjadi dan menjadi molekul uap. (Guenther, Ernest, Minyak
Atsiri, Jilid 1, Universitas Indonesia, 1987, hal 104)Pada saat
suhu naik, jumlah dari molekul-molekul uap juga meningkat.
Jelaslah, kesempatan dari sesuatu molekul yang berbentuk uap untuk
berubah menjadi cairan juga akan meningkat. Dalam waktu singkat
jumlah molekul yang menguap, akan sama dengan jumlah uap yang
terkondensasi dalam satuan waktu yang sama. (Guenther, Ernest,
Minyak Atsiri, Jilid 1, Universitas Indonesia, 1987, hal 104)Dengan
demikian terbentuklah keseimbangan dinamis, sehingga jumlah molekul
dalam keadaan uap menjadi konstan. Jika ruangan yang berisi uap
jenuh tersebut terbuka, maka uap keluar dan digantikan dengan
molekul uap baru dalam jumlah yang sama dengan uap yang keluar.
Peristiwa ini tidak hanya berlaku bagi zat cair, tetapi juga
berlaku terhadap zat padat, sebab zat padat juga mempunyai titik
didih tertentu dan akan dapat menguap pada titik didih tersebut.
(Guenther, Ernest, Minyak Atsiri, Jilid 1, Universitas Indonesia,
1987, hal 104-105)Titik didih dapat didefinisikan sebagai nilai
suhu pada tekanan atmosfir atau pada tekanan tertentu lainnya,
dimana cairan akan berubah menjadi uap, atau suhu pada saat tekanan
uap cira tersebut sama dengan tekanan gas atau uap yang berada di
sekitarnya (Hackhs Chemical Dictionary,Philadelphia,1944). Jika
kita melakukan penyulingan pada tekanan atmosfir, maka tekanan uap
tersebut akan sama dengan tekanan air raksa dalam kolom setingi 760
mm2. Berkurangnya tekanan pada ruangan diatas cairan akan
menurunkan titik didih, sebaliknya peningkatan tekanan diatas
permukaan cairan akan menaikkan titik didih cairan tersebut. Suatu
cairan yang terdiri dari beberapa komponen yang saling bercampur
dengan titik didih yang berbeda umumnya (kecuali titik didih
campuran konstan) tidak berada dalam suatu nilai titik didih
tertentu, tetapi mempunyai nilai kisaran titik didih. Dengan
penguapan komponen yang bertitik didih rendah, maka titik didih
cairan yang tertinggal akan meningkat secara bertahap dan akhirnya
mendekati komponen yang bertitik didih tertinggi. (Guenther,
Ernest, Minyak Atsiri, Jilid 1, Universitas Indonesia, 1987, hal
105-106)
Diatas telah dijelaskan bahwa uap pada cairan dua fase terdiri
dari dua macam molekul dan berada dalam keseimbangan. Jumlah
tekanan uap campuran sama dengan jumlah tekanan dari masing-masing
molekul uap. Tekanan yang dihasilkan oleh uap murni pada suhu yang
sama, merupakan tekanan uap dari komponen murni, sedang jumlah
tekanan uap dari campuran larutan, sama dengan jumlah tekanan uap
parsial.(Guenther, Ernest, Minyak Atsiri, Jilid 1, Universitas
Indonesia, 1987, hal 108)Keuntungan Dari Distilasi Uap Atau
Distilasi Steam
Distilasi uap atau distilasi steam memiliki keuntungan yaitu
untuk mengganti proses pemanasan kembali, dalam hal ini hanya
digunakan untuk menarik kembali pelemahan hasil dasar.
2. Distilasi Azeotrop
Yang dimaksud campuran azeotrop adalah campuran yang mempunyai
titik didih maksimum dan titik didih minimum. Susunan campuran
azeotrop ternyata tergantung pada tekanan yang dipakai, seperti
terlihat dalam table berikut:
Tabel I.1 Pengaruh Tekanan Pada Susunan Azeotrop H2O HClTekanan
(mmHg)% Berat HCl
73020,314
74020,29
75020,266
76020,242
77020,218
(Sukardjo, Dr, Kimia Fisika, Bina Aksara, Jakarta,1989, hal
155-156)
Kenyataan ini dapat diambil manfaatnya, yaitu untuk membuat
larutan-larutan dengan konsentrasi tertentu. Contohnya campuran
azeotrop ada pada table dibawah ini:
Tabel I.2 Titik Didih Dan Susunan Campuran Azeotrop Pada: P = 1
atmJenisABTitik didih (oC)Berat % B
Titik
didih
minimalairetil alkohol72,1595,57
airn. propil alkohol87,7271,7
etil alkoholbenzena68,2467,63
asam asetatbenzena80,0598
CS2etil acetat46,13
Piridineair92,643
Titik
didih
maksimalairasam nitrat120,568
airHCl108,520,24
airHBr12647,5
airHI12757
airHF12037
airasam formiat107,177
CHCl 3aseton64,720
Piridineasam formiat14918
(Sukardjo, Dr, Kimia Fisika, Bina Aksara, Jakarta,1989, hal
157)3. Distilasi Fraksionasi
Distilasi minyak bumi adalah pemisahan campuran dan berbagai
komponen minyak bumi yang tergantung pada perbedaan sifat terbang
relatif (volatil) .
Fungsi dari distilasi fraksinasi yaitu untuk memisahkan dua atau
lebih komponen yang terjadi dalam campuran untuk menghasilkan
produk yang akan memiliki spesifikasi tertentu. Spesifikasi ini
mungkin spesifikasi umum yang membutuhkan kemurnian atau
karakteristik dasar dalam harga pemanasan, atau spesifikasi proses
yang membutuhkan kemurnian atau konsentrasi dengan mematuhi satu
atau lebih komponen untuk menggunakan proses berikutnya.
Spesifikasi kemurnian dibutuhkan mungkin pada harga dari harga
material pemanasan, antara lain bahan bakar bensin atau minyak
pelumas, untuk komposisi dari 99,999% dengan kemurnian terbatas
untuk seperjuta bagian. Meskipun hal ini tidak mungkin untuk
menghasilkan spesifikasi pemanasan material melebihi harga
temperature seperti contoh antara lain, perbedaan distilasi atau
setiap kali memberikan kesetimbangan distilasi, hal ini tidak
mungkin untuk menghasilkan secara maksimum dari beberapa material
dengan menggunakan metode ini. Konsiderasi ekonomi telah
mempertimbangkan hal dari material pada spesifikasi karakteristik
yang telah dihasilkan pada pengembangan dari proses distilasi
fraksinasi yang mungkin akan menjadi stage tipe, yang kebanyakan
dimana-mana digunakan, atau tipe differensial.
(Sukardjo, Dr, Kimia Fisika, Bina Aksara, Jakarta,1989, hal
156-158)
Distilasi fraksinasi yaitu distilasi bertingkat dimana dalam
praktek dilakukan dengan cara terus-menerus. Dalam hal ini
tiap-tiap kali uap yang setimbang dengan cairannya, diambil dan
diembunkan. Dalam distilasi fraksinasi terdapat kolom fraksionasi.
Kolom ini terdiri atas tiga bagian yaitu:
Pemanas
Kolom fraksionasi
Pendingin
(Sukardjo, Dr, Kimia Fisika, Bina Aksara, Jakarta,1989, hal
156)
Cairan yang sudah dipanaskan dimasukkan dalam kolom. Cairan ini
turun ke bawah melalui pipa-pipa pelimpah. Dari bawah naik uap yang
ringan melalui bubble cup. Saat melalui cairan, uap ini
meninggalkan cairan-cairan yang berat dan membawa cairan yang
ringan. Plat-plat demikian banyak sekali dalam kolom fraksionasi,
hingga cairan terpisah. Yang ringan keluar sebagai uap diatas, yang
dapat didinginkan. Cairan yang berat dibawah.(Sukardjo, Dr, Kimia
Fisika, Bina Aksara, Jakarta,1989, hal 156-157)
Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan
jumlah atom C 1 hingga 50. Titik didih hidrokarbon (akana)
meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C dan molekulnya. Oleh
karena itu, pengolahan (pemurnian) minyak bumi dilakukan melalui
distilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam
kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip. Mula-mula
minyak mentah dipanaskan pada suhu sekitar 400oC, kemudian
dialirkan ke dalam menara fraksinasi. (Purba, Michael. Kimia 2000.
SMU kelas 1. Erlangga, hal 95)Macam-macam Bahan Bakar
1. Premium
Premium digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor,
berwarna kuning bening, serta merupakan hasil dari minyak bumi yang
mengandung Carbon, Hidrogen, dan Sulfur di dalam 25 jenis
hidrokarbon yang mengandung 6-9 gram molekulnya.
Pengamatan yang dapat dilakukan pada premium adalah sebagai
berikut :
Mudah menguap (volatility). Tidak boleh mengandung komponen
volatilitasnya yang terlalu rendah.
Cukup bersih dan tidak menimbulkan korosi pada logam yang
bersentuhan dengan bahan bakar.
Tidak meninggalkan getar dan sisa pada system penyimpanan
penyaluran dan pemasukan bahan bakar.
Tabel I.3 Spesifikasi Premium.
SIFATMin.Max.METODE (ASTM)
Angka Octane
Kadar TEL (ml/us gal)
Distilasi (0C)
10%
50%
90%
Titik Didih akhir
Residu % volume
RUP pada 1000F RSI
Gum (getah) (mg/100ml)
Periode Industri (menit)
Kadar Sulfur (berat)
Endapan (%berat)
Warna98
-
-
-
0,8
-
-
-
-
-
240
240
-
merah-
3,0
-
74
125
180
205
2,0
9,0
4,0
0,2
0,0015
-D-2644
D-526
D-86
D-323
D-381
D-525
D-1266
D-1218
D-1500
(Spesifikasi Bensin , Ir. Jas, J. F. A. dan Mulyono M. Lembaran
Publikasi Lemigas No. 1, tahun 1989, hal 13)
2. Premix
Premix merupakan bensin berkualitas tinggi dalam ASTM. Untuk
kendaaran bermotor, premix memang lebih baik jika dibandingkan
dengan premium. Tetapi tingkat pencemaran lingkungan dari premix
lebih tinggi dibandingkan premium. Premix mempunyai nilai oktan
lebih tinggi dari pada premium dan premix dikatakan sebagai super
-98 dengan angka oktan 98.
(Lembaran Publikasi Lemigas No. 3/1987/ hal. 233)
Untuk membandingkan karakteristik dari premium dan premix dapat
dilihat pada table dibawah ini :
Tabel I.4 Karakteristik bensin Premium dan
PremixSIFATPREMIUMPREMIXMETODE
Angka oktan
Kadar TEL (ml/AG)
Destilas
10 % v. evaporasi
50 % v. evaporasi
Titik didih akhir
20 % - 10 % v
Residu Kadar belerang
(% massa)
- WarnaMin 87
Max 2,5
Max 740C
Min 880C
Max 2050C
Min 80C
Max 2 % vol
Max 0,20
Kuning beningMin 89
Max 3,0
Max 740C
Min 880C
Max 2050C
Minax 80C
Max 2 % vol
Max 0,20Merah beningASTM D-2699
ASTM D-526
ASTM D-86
ASTM D-1266
(Lembaran Publikasi Lemigas No. 3/1987/ hal. 5)
3. Kerosin
Kerosin merupakan bahan bakar untuk digunakan sebagai minyak
bakar. Minyak lampu, juga bahan bakar jet atau jet harga tergantung
pada kalakuan kerosin sebagai bahan bakar padat. Kerosin disusun
oktan, nenana dan detana yang dilakukan dengan cara membakar dan
menggunakan lampu.
Tes yang dilakukan dengan pembakaran (burning oil) dapat
ditunjukkan dengan :
Asap hitam (smoke) struktur aromatis hidrokarbon.
Asap putih pada cerobong (chimney) karena disulfide.
Terbentuknya formasi jamur payung pada sumbu karena adanya
aromatic hidrokarbon dengan disulfide.
Gambar 1. Peralatan Distilasi
Dalam distilasi ini perlu dipahami beberapa hal yang berkaitan
dengan proses distilasi yaitu :
Initial Boiling point
Adalah pembacaan termometer yang diamati pada saat tetes pertama
jatuh End point
Adalah pembacaan termometer tertinggi selama pengujian Dry
point
Adalah pembacaan termometer pada saat tetes terakhir cairan
menguap dari bagian bawah labu Percent recovered
Adalah voleme kondensat daalam milimeter yang diamati dalam
gelas ukur yang berhubungan dengan percobaan thermometer Percent
recovery
Adalah percent recovered maksimum setelah distilasi selesai
Percent total recovery
Adalah gabungan antara percent recovery dari residu dalam labu
Percent residu
Adalah percent total recovery dikurangi percent recovery atau
volume residu dalam milimeter yang diukur secara langsung Percent
loss
Adalah 100 percent recovery Percent evaporated
Adalah jumlah percent recovery dan percent losss Averge boling
point
Titik didih rata rata yang terdiri dari beberapa komponen yang
dicari boling point masing masing fraksi. Dalam boiling point
paling mudah dicari percobaan dalam laboratorium. Boiling point
Boiling point dapat dicari berupa :
True molal average boiling point
Merupakan total mol fraksi dengan boiling point pada
masingmasing fraksi dinyatakan sebagai berikut: (Tb)tm = XA (Tb)A +
XB(Tb)B + XC(Tb)C +..X = mol fraksi dari masing masing komponen
Tb = Normal boiling point Kubik average boiling point
Sama halnya dengan true molal boiling point untuk kubik average
boling point merupakan total fraksi volume tiap tiap komponen.
(Tb)cn= (Va(Tb)A^1/3+Vb(Tb)B^1/3+Vc(Tb)C^1/3+)^3
V = fraksi volume dari masing masing komponen
Tb = o R atau o Kelvin
Ro = Renkin Mean average boiling
Adalah rata rata dari true molal average boiling dan kubik
boiling point Volumetrik
Rata rata boiling point dan 10, 30, 50, 70, 90% bahan yang
didistilasi dimana boiling point bisa dihitung slope dan kurva
distilasi yang bisa dicari dengan rumus sebagai berikut:Slope =
(90% temperatur 10 % temperatur)/80Dari grafik bisa dicari hubungan
viskos , o API Gravity, karakter, kation faktor dan average boiling
point Viskosity
Adalah gaya yang diperlukan untuk menggerakkkan suatu bidang
dengan luas tertentu pada jarak tertentu dalam waktu yang tertentu.
Viskosity minyak perlu diketahui untuk mengetahui beberapa besar
energi fluida yang diperlukan ketika minyak dipompakan melalui pipa
dan burner untuk membentuk atom pada nozzle burner. Makin besar
viskos maka makin sulit mengalir. Makin kecil viskos maka makin
mudah mengalir
Dalam sistem CFGS satuan viskos = poise = cp
1 poise = 1 gr/second*cm
1 poise = dyne * second /cm2
(. , Buku Petunjuk Praktikum Utilitas 1, Program Studi D3 Teknik
Kimia, FTI, ITS, Surabaya, 2005)Cara perhitungan yang digunakan
antara lain yaitu sebagai berikut:
Voume recovery total = (s+ t) ml
Persen recovery total = ( s + t/100 ) * 100% = K%
Recovery = 5 ml
Percent recovery = 5/100 * 100% = 5%
Residu = f ml
Loss = 100 ( r + t6 ) = f ml
Percent loss = /100 * 100% = T%
Percent evaporated = 0.5 recovery + % loss
(. , Buku Petunjuk Praktikum Utilitas 1, Program Studi D3 Teknik
Kimia, FTI, ITS, Surabaya, 2005)
II-1
LAPORAN TEKNIK PEMBAKARANPROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FTI-ITS SURABAYA
LAPORAN TEKNIK PEMBAKARANPROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FTI-ITS SURABAYA
_1171052503.unknown