Simulasi kondisi operasi kolom distilasi ekstraktif kontinu untuk pemurnian senyawa 1,3-buta adiena dari campuran senyawa C4

Abstract

Dalam dunia industri kimia, khususnya petrokimia, sering kali permasalahan campuran dengan titik didih yang dekat sering ditemukan. Titik didih yang dekat inilah yang kemudian akan mempersulit proses pemisahan dan pemurnian suatu senyawa terhadap senyawa lainnya. Salah satu contoh campuran yang memiliki senyawa-senyawa kimia dengan titik didih yang dekat adalah campuran C_4. Metode distilasi sederhana tidak mampu memisahkan senyawa-senyawa dengan titik didih yang dekat seperti campuran C_4. Untuk mengatasi persoalan ini, distilasi ekstraktif merupakan salah satu cara yang efektif dalam memisahkan senyawa-senyawa kimia yang memiliki titik didih yang relatif dekat. Melalui penelitian ini, proses pemisahan senyawa 1,3-butadiena dari campuran C_4 akan dipelajari dengan metode distilasi ekstraktif kontinu. Pengaruh dari rasio refluks dan reboiler duty pada kolom ekstraktif dan kolom solvent recovery terhadap perolehan dan kemurnian 1,3-butadiena akan dipelajari lebih lanjut untuk memperoleh kondisi optimum dari distilasi ekstraktif kontinu ini. Secara umum, tahapan penelitian akan dikelompokkan menjadi 4 tahapan, yaitu studi literatur, permodelan, validasi model, dan simulasi proses. Dalam pembuatan model dan simulasi proses, software Aspen Plus akan digunakan. Model termodinamika Wilson-Peng Robinson dipilih didasarkan pada asumsi larutan C_4 merupakan larutan tidak ideal dan masing-masing komponennya memiliki titik didih yang dekat. Selain itu, model Wilson-Peng Robinson juga dipilih karena disesuaikan dengan literatur, sehingga diharapkan dapat mempermudah tahapan validasi. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil simulasi dari model proses dengan data yang diperoleh dari literatur. Model yang telah valid kemudian digunakan untuk penentuan kondisi optimum dari kolom ekstraktif dan kolom solvent recovery. Dalam tahapan simulasi, besaran rasio refluks dan reboiler duty akan divariasikan pada kedua kolom (kolom ekstraktif dan kolom solvent recovery) sehingga memperoleh kondisi optimum untuk mendapatkan produk 1,3-butadiena dengan perolehan dan tingkat kemurnian yang tinggi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa 1,3-butadiena dengan kemurnian 99%-b dapat diperoleh dengan metode pemisahan distilasi ekstraktif. Nilai rasio refluks dan reboiler duty pada kolom ekstraktif dan solvent recovery bergantung pada rasio jumlah laju alir solvent terhadap umpan. Nilai rasio refluks dan reboiler duty optimum pada kolom ekstraktif dapat ditentukan dengan menimbang persentase yield 1,3-butadiena yang terekstrak oleh solvent dan juga kemurnian 1,3-butadiena di produk bawah kolom ekstraktif terhadap senyawa C_4 lainnya. Nilai rasio refluks dan reboiler duty optimum pada kolom solvent recovery dapat ditentukan dengan mempertimbangkan laju alir dan kemurnian produk 1,3-butadiena serta solvent. Kondisi optimum kolom ekstraktif dengan rasio laju alir solvent terhadap umpan senilai 3 dapat dicapai dengan rasio refluks dan reboiler duty yang masing-masingnya bernilai 4 (massa) dan 2500 kWatt. Kondisi optimum kolom solvent recovery dengan rasio laju alir solvent terhadap umpan senilai 3 dapat dicapai dengan rasio refluks dan reboiler duty yang masing-masingnya bernilai 30 (massa) dan 1500 kWatt. Kondisi optimum pada kolom ekstraktif harus mempertimbangkan jumlah yield dan kemurnian dari ekstraksi, sedangkan kondisi optimum pada kolom solvent recovery harus mempertimbangkan jumlah dan kemurnian produk 1,3-butadiena dan solvent yang keluar sebagai produk distilat dan produk bawah.