Simulasi dinamika proses distilasi reaktif produksi etil asetat menggunakan aspen dynamics

Abstract

Sebuah pabrik kimia memiliki empat komponen utama yaitu reaksi kimia, pemisahan, perpindahan panas, dan utilitas. Seiring dengan berjalannya perkembangan jaman, banyak alat yang telah dibuat dengan mengintegrasikan satu komponen dengan yang lainnya. Salah satu alat yang menggabungkan antara reaksi kimia dengan pemisahannya adalah distilasi reaktif. Aplikasi distilasi reaktif dalam industri kimia adalah sintesis etil asetat. Etil asetat adalah senyawa kimia yang digunakan sebagai bahan baku cat, parfum, dan pelarut dalam ekstraksi. Keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan distilasi reaktif pada proses ini adalah peningkatan konversi dan selektivitas sehingga produk yang didapatkan akan memiliki kemurnian lebih tinggi, selain itu penggabungan antara reaksi dengan pemisahan pada satu alat akan menghemat lahan yang dibutuhkan. Produksi etil asetat di Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhan sehingga pemerintah masih perlu mengimpor untuk menutupi kekurangan tersebut.

Penelitian ini ditujukan untuk mendapatkan fungsi alih model sintesis etil asetat dengan kolom distilasi reaktif. Fungsi alih model yang didapatkan digunakan sebagai dasar untuk pengendalian sistem tersebut. Langkah awal yang dilakukan adalah simulasi model dalam keadaan tunak / steady state kemudian dilakukan simulasi dalam keadaan dinamis dengan cara memberikan gangguan-gangguan yaitu beban reboiler dan laju alir refluks pada model. Data hasil simulasi model secara dinamik akan diolah menjadi suatu fungsi alih dari proses sintesis etil asetat dengan menggunakan kolom distilasi reaktif.

Penelitian ini pertama-tama dilakukan studi literatur model simulasi sintesis etil asetat. Literatur yang digunakan harus mencakup model termodinamika yang digunakan, data kinetika reaksi, kondisi operasi proses, dan hasil simulasi yang telah dilakukan dalam keadaan steady state. Setelah itu model simulasi sintesis etil asetat dibuat dengan menggunakan software Aspen Plus dan dilakukan validasi. Selanjutnya model disimulasikan dengan diberikan perubahan berupa input variable dengan menggunakan software Aspen Plus Dynamics. Data hasil simulasi dinamik tersebut akan dilakukan pengolahan lebih lanjut dengan menggunakan software Control Station untuk mencari parameter-parameter fungsi alih yang sesuai dari model simulasi tersebut.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh jenis fungsi alih yang sesuai untuk seluruh pasangan input variable dengan output adalah fungsi alih orde 2 dengan time delay serta lead time. Adapun respon laju alir etil asetat pada produk atas maupun laju alir asam asetat pada produk bawah berbanding terbalik dengan perubahan beban reboiler. Perubahan laju alir asam asetat pada produk bawah lebih sensitif terhadap beban reboiler dibandingkan laju alir refluks. Output laju alir etil asetat pada produk atas lebih responsif terhadap perubahan laju alir refluks dibandingkan dengan beban reboiler.