Optimasi desain kolom reactive distillation pada proses esterifikasi butil asetat dengan prereaktor

Abstract

Rancangan reactive distillation dengan prereaktor merupakan modifikasi dari desain reactive distillation biasa yaitu kolom distilasi reaktif berada setelah prereaktor dengan tipe Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR). Sistem ini mengoptimasi antara konversi reaksi pada prereaktor dan pada reactive distillation untuk menghasilkan cost yang paling rendah. Keunggulan dari sistem ini dibandingkan dengan reactive distillation biasa terletak pada konversi prereaktor yang dapat diatur sehingga dapat menghasilkan biaya energi yang lebih murah.

Proses yang digunakan pada rancangan ini adalah esterifikasi butil asetat. Esterifikasi butil asetat merupakan reaksi reversibel antara butanol dan asam asetat menghasilkan produk butil asetat dan air dengan katalis padat Amberlyst-15. Pada reaksi ini, air merupakan komponen yang paling mudah menguap dikeluarkan melalui produk atas dan butil asetat merupakan komponen yang paling sulit menguap dikeluarkan melalui produk bawah.

Pada penelitian, konversi pada prereaktor, jumlah tahap reaktif, jumlah tahap kolom rectifier dan jumlah tahap kolom stripper akan dioptimalkan dengan meminimumkan fungsi objektif Total Annual Cost (TAC). Perhitungan neraca massa dan energi dibantu dengan menggunakan software Aspen Plus dengan model termodinamika UNIQUAC. Metode yang digunakan untuk optimasi adalah optimasi secara bertahap.

Penelitian mendapatkan pemasangan prereaktor pada proses esterifikasi butil asetat menggunakan distilasi reaktif akan menghasilkan penghematan sebesar 15% dari proses esterifikasi butil asetat menggunakan distilasi reaktif tanpa prereaktor pada keadaan optimum. TAC paling optimum dengan menggunakan prereaktor adalah pada konversi reaktor 52,09948%; jumlah tahap reaksi 24 tahap, jumlah tahap rectifying 1 tahap, dan jumlah tahap stripping 1 tahap) adalah sebesar $ 442.710,93.