1. Dokumen tersebut membahas model matematis ekstraksi distilasi untuk memisahkan dua komponen dengan menggunakan solvent. 2. Terdapat beberapa asumsi yang digunakan seperti ekstraksi berlangsung cepat dan kesetimbangan uap-cair untuk menghitung komposisi setiap tahapan. 3. Perhitungan dilakukan untuk setiap tahapan kolom distilasi untuk mendapatkan suhu, aliran, dan komposisi seti

1. Mathematical Modelling of Extractive Distillation Nindy Octaviana (33582) Shelly Devina Anggraeni (33990) Andy Cahyadi (34295)

2. Ex: Benzene Extractive Distillation Unit-Using NFM as Solvent Solvent = NFM = N-Formylmorpholine

3. Extractive Distillation Unit

5. Operation Reliable operation of the extractive distillation column is achieved by employing the following three controllers: Overhead Pressure Controller Overhead Temperature Controller Bottom Level Controller

6. Operation Safe operation of the solvent recovery also ensured by the following controllers: Overhead Pressure Controller Overhead Level Controller Bottom Level Controller

7. Extractive Distillation Column

8. V1 ; y1i, y1j, y1s, T0 Pkondenser R=L0 / D L0 ; x0i, x0j , X0s, T0 Solvent : S , xs Distilat (D) , T0 xdi, untukkomponen I xdj, untukkomponen j xds, untukkomponen s Umpan : F mol Terdiridari : Komponeni, light komponen sebanyakFi mol , xfi Komponen j, heavy komponen sebanyakFj mol , xfj Vb; T ybi, ybj,ybs Preboiler Bottom (B), T xbj, untuk komponen j xbi, untuk komponen I xbs, untuk komponen s Lm; T Xmi, xmj, xms

10. T kondenser = T stage 1Pkondenser D; xdi, xdj, xds, T0 L0; x0i, x0j, x0s, T0 R= L0 / D Neraca massa total V1 = L0 + D dimana L0 / D = R Neraca massa komponen i V1.Y1i = L0.X0i + D.Xdi 3. Neraca massa komponen j V1.Y1j = L0.X0j + D.Xdj 4. Neraca massa komponen s V1.Y1s = L0.X0s + D.Xds Diketahui: D, R Dicari: Lo, V1, X0i, X0j, X0s, Xdi, Xdj, Xds, Y1i, Y1j, Y1s

12. P kondenser = P stage 1

13. T kondenser = T stage 1

14. Ekstraksi berlangsung sangat cepat  yang mengoontroladalahdistilasi V1, y1, T1 L0, x0, T0 1 V2, y2, T2 L1, x1, T1 Neraca massa total V1 + L1 = L0 + V2 Neraca massa komponen i V1.Y1i + L1.X1i = L0.X0i + V2..Y2i 3. Neraca massa komponen j V1.Y1j + L1.X1j = L0.X0j + V2..Y2j 4. Neraca massa komponen s V1.Y1s + L1.X1s = L0.X0s + V2..Y2s Diketahui: Lo, V1, X0i, X0j, X0s, Y1i, Y1j, Y1s, Cpi, Cpj, Cps Dicari: T1, L1, V2, X1i, X1j, X1s , Y2i, Y2j, Y2s, T2

15. Nilai X1 didapatkan melalui keseimbangan dengan Y1 (trial T1) Keseimbanganuap-cairuntuktiapkomponen: Pt . Y1 = Pskomponen. X1 - Pt=tekanan stage 1=tekanan kondenser - Y1 dihitung dari stage sebelumnya - Pskomponendidapat dari persamaan Antoinne untuk masing-masing komponen = f(T1) X1i = Pt . Y1i / Psi X1j = Pt . Y1j / Psj X1s = Pt . Y1s / Pss T1 di trial hingga ( X1i + X1j + X1s ) = 1 Maka di dapat nilai X1i, X1j, X1s dan suhu (T1) V1, Y1 L0,X0 1 V2, Y2 L1, X1 Dari 4 persamaan yang ada+hubungan kesetimbangan didapat nilai L1, V2, dan Y2  untuk menghitung T2 dari neraca panas

16. Asumsi: panas penguapan dan panas pengembunan terjadi secara simultan Neraca panas pada stage 1 Heat of Input – Heat of output = acc (arus Lo+arus V2) – (arus L1+arus v1) = 0 Arus L0 = ∑ L0.X0komponen.Cpkomponen.(T0-Tref) = L0.∑Cpkomponen.(T0-Tref) Arus V2 = ∑ V2.y2komponen.Cpkomponen.(T2-Tref) = V2.∑Cpkomponen.(T2-Tref) Arus L1 = ∑ L1.X1komponen.Cpkomponen.(T1-Tref) = L1.∑Cpkomponen.(T1-Tref) Arus V1 = ∑ V1.y1komponen.Cpkomponen.(T1-Tref) = V1.∑Cpkomponen.(T1-Tref) Dari neraca panas didapat nilai T2

18. P stage 2 = P stage 1 + dP

20. Nilai X2 didapatkan melalui keseimbangan dengan Y2 V2, Y2 L1,X1 Keseimbanganuap-cairuntuktiapkomponen: Pt . Y2 = Pkomponen . X2 - Pt merupakantekanan stage 2 - Y2 sudahdiketahuidari stage sebelumnya - Pkomponendidapatdaripersamaanantoinneuntuk masing-masingkomponen (fungsisuhu) X2i = Pt . Y2i / Pi X2j = Pt . Y2j / Pj X2s = Pt . Y2s / Ps T2 dimasukkan (dari neraca panas sebelumnya) Pastikan nilai (X2i + X2j + X2s ) = 1 Solvent : S , Xs 2 V3, Y3 L2, X2 Dari 4 persamaan yang ada+hubungan kesetimbangan didapat nilai L2, V3, dan Y3  untuk menghitung T3 dari neraca panas

21. Asumsi: panas penguapan dan panas pengembunan terjadi secara simultan Neracapanaspada stage 2 Heat of Input – Heat of output = acc (arus L1+arus V2 + arus S) – (arus L2+arus v2) = 0 Arus L1 = ∑ L1.X1komponen.Cpkomponen.(T1-Tref) = L1.∑Cpkomponen.(T1-Tref) Arus V3 = ∑ V3.y3komponen.Cpkomponen.(T3-Tref) = V3.∑Cpkomponen.(T3-Tref) Arus S = S. Cpsolvent.(Ts-Tref) Arus L2 = ∑ L2.X2komponen.Cpkomponen.(T2-Tref) = L2.∑Cpkomponen.(T2-Tref) Arus V2 = ∑ V2.y2komponen.Cpkomponen.(T2-Tref) = V2.∑Cpkomponen.(T2-Tref) Dari neraca panas didapat nilai T3

24. Nilai X3 didapatkan melalui keseimbangan dengan Y3 V3, Y3 L2,X2 Keseimbanganuap-cairuntuktiapkomponen: Pt . Y3 = Pkomponen . X3 - Pt merupakantekanan stage 3 - Y3 sudahdiketahuidari stage sebelumnya - Pkomponendidapatdaripersamaanantoinneuntuk masing-masingkomponen (fungsisuhu) X3i = Pt . Y3i / Pi X3j = Pt . Y3j / Pj X3s = Pt . Y3s / Ps T2 dimasukkan (dari neraca panas sebelumnya) Pastikan nilai ( X3i + X3j + X3s ) = 1 3 V4, Y4 L3, X3 Dari 4 persamaan yang ada+hubungan kesetimbangan didapat nilai L3, V4, dan Y4  untuk menghitung T4 dari neraca panas

25. Asumsi: panas penguapan dan panas pengembunan terjadi secara simultan Neracapanaspada stage 3 Heat of Input – Heat of output = acc (arus L2+arus V4) – (arus L3+arus v3) = 0 Arus L2 = ∑ L2.X2komponen.Cpkomponen.(T2-Tref) = L2.∑Cpkomponen.(T2-Tref) Arus V4 = ∑ V4.y4komponen.Cpkomponen.(T4-Tref) = V4.∑Cpkomponen.(T4-Tref) Arus L3 = ∑ L3.X3komponen.Cpkomponen.(T3-Tref) = L3.∑Cpkomponen.(T3-Tref) Arus V3 = ∑ V3.y3komponen.Cpkomponen.(T3-Tref) = V3.∑Cpkomponen.(T3-Tref) Dari neraca panas didapat nilai T4

28. Ekstraksiberlangsungsangatcepat yang mengoontroladalahdistilasi VN, YN LN-1,XN-1 N VN+1, YN+1 LN, XN Neraca massa total di stage - N VN+1 + LN-1 = LN + VN Neraca massa komponen i VN+1.YN+1i + LN-1.XN-1 i = LN.XN i + VN..YN i 3. Neraca massa komponen j VN+1.YN+1 j + LN-1.XN-1 j = LN.XN j + VN..YN j 4. Neraca massa komponen s VN+1.YN+1 s + LN-1.XN-1 s = LN.XN s + VN..YN s

29. Nilai XN didapatkan melalui keseimbangan dengan YN VN, YN LN-1,XN-1 Keseimbanganuap-cairuntuktiapkomponen: Pt . YN = Pkomponen . XN - Pt merupakantekanan stage N - YNsudahdiketahuidari stage sebelumnya - Pkomponendidapatdaripersamaanantoinneuntuk masing-masing komponen=f(TN) XN i = Pt . YN i / Pi XN j = Pt . YN j / Pj XN s = Pt . YN s / Ps TN dimasukkan (dari neraca panas sebelumnya) Pastikan nilai ( XN i + XN j + XN s ) = 1 N VN+1, YN+1 LN, XN Dari 4 persamaan yang ada+hubungan kesetimbangan didapat nilai LN, VN+1, dan YN+1  untuk menghitung TN+1 dari neraca panas

30. Asumsi: panas penguapan dan panas pengembunan terjadi secara simultan Neraca panas pada stage N Heat of Input – Heat of output = acc (arus LN-1+arus VN+1) – (arus LN+arus vN) = 0 Arus LN-1 = ∑ LN-1.XN-1 komponen.Cpkomponen.(TN-1-Tref) = LN-1.∑Cpkomponen.(TN-1-Tref) Arus VN+1 = ∑ VN+1.yN+1 komponen.Cpkomponen.(TN+1-Tref) = VN+1 .∑Cpkomponen.(TN+1-Tref) Arus LN = ∑ LN.XN komponen.Cpkomponen.(TN-Tref) = LN.∑Cpkomponen.(TN-Tref) Arus VN = ∑ VN.yNkomponen.Cpkomponen.(TN-Tref) = VN.∑Cpkomponen.(TN-Tref) Dari neraca panas didapat nilai TN+1

31. Perhitungan di atas merupakan untuk seksi enriching , kemudian saat X heavy komponen > X light komponen , masuklah feed (feed plate), Perhitungan pada feed plate , hampir sama dengan pada solvent plate , hanya saja nilai Xfi dan Xfj tidak sama dengan 0, namun nilai Xfs nya = 0 Untuk seksi bawah , dimulai dari reboiler, perhitungannya analog dengan yang dari seski atas