Studi dinamika pemurnian isopropil alkohol menggunakan metode distilasi ekstraktif dengan bantuan Aspen Plus Dynamics

Abstract

Salah satu komoditas industri kimia yang sangat dibutuhkan oleh dunia adalah Isopropil Alkohol (IPA). Dalam proses pembuatan IPA selalu dihasilkan produk IPA yang bercampur dengan air dan zat pengotor lainnya. Campuran IPA-air membentuk azeotrop sehingga digunakan metode distilasi ekstraktif untuk memisahkannya. Metode pemurnian dengan kolom distilasi ekstraktif mempunyai sederet keunggulan seperti biaya operasi yang relatif murah dan range kemurnian produk yang besar. Dengan sederet keunggulan tersebut, dinamika proses pemurnian dengan distilasi ekstraktif sangat menarik untuk diteliti lebih lanjut. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari kelakuan dinamik dan menentukan model fungsi alih untuk proses pemumian IPA dengan metode distilasi ekstraktif. Variabel yang akan diamati adalah gain dan time constant dari fungsi alih untuk setiap perubahan MV (beban reboiler dan rasio refluks) terhadap perubahan CV (fraksi mol IPA di distilat dan bottom). Penelitian ini bermanfaat untuk memberikan informasi kelakuan dinamik serta memberikan data variabel fungsi alih yang diperlukan untuk merancang pengendali untuk keperluan pemumian IPA dengan kolom distilasi ekstraktif dalam industri. Untuk mencapai tujuan tersebut maka dilakukan simulasi dalam keadaan tunak dan dinamik dengan Aspen Plus dan Aspen Plus Dynamics®. Dalam simulasi keadaan tunak, MV divariasikan untuk melihat pengaruhnya terhadap CV. Setelah pengaruh MV terhadap CV diketahui, simulasi dinamik dilakukan dengan memberikan perubahan pada MV untuk melihat perubahan CV dalam keadaan dinamik. Dari data simulasi tunak dan dinamik dapat dipelajari responsivitas dan sensitivitas lalu model fungsi alih dapat ditentukan. Model fungsi alih yang didapatkan akan diverifikasi sehingga dapat digunakan untuk keperluan perancangan pengendali proses. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah output kemurnian IPA distilat dan di bottom lebih sensitif dan responsif terhadap perubahan nilai rasio refluks daripada perubahan beban reboiler. Fungsi Alih yang memiliki poles 3 dan zeros O cocok untuk memodelkan sistem dengan perubahan input nilai rasio refluks dan output kemurnian IPA distilat dan bottom, sedangkan untuk input beban reboiler dengan output kemumian IPA di distilat cocok dimodelkan dengan fungsi alih yang memiliki poles 3 dan zeros O dengan time delay (dengan daerah aplikasi masing-masing). Verifikasi sistem dengan input rasio refluks dan beban reboiler terhadap output kemumian IPA di bottom menunjukkan bahwa ada sistem ini tidak terdapat fenomena output multiplicity.