Desain dan optimasi pressure swing distillation dengan heat integration untuk pemisahan THF-air

Abstract

Pemisahan senyawa merupakan hal yang tidak dapat lepas dalam proses suatu industri kimia. Proses pemisahan yang paling umum dilakukan dalam industri kimia adalah distilasi. Prinsip distilasi cukup sederhana dan dapat diaplikasikan secara luas untuk campuran berfasa cair yang memiliki perbedaan titik didih antar senyawa yang cukup jauh. Metode distilasi konvensional membutuhkan banyak energi dan kurang efisien jika digunakan untuk memisahkan campuran azeotrop. Perkembangan dan modifikasi proses distilasi telah dilakukan untuk memisahkan campuran azeotrop secara efisien. Beberapa metode yang dapat memisahkan azeotrop yaitu distilasi azeotropik, distilasi ekstraktif, dan pressure swing distillation.

Pressure swing distilation dapat digunakan untuk beberapa sistem azeotrop biner homogen yang komposisi uap-cair pada keadaan setimbangnya berubah secara signifikan seiring perubahan tekanan. Kolom distilasi pertama biasanya dioperasikan pada tekanan atmosferik, sedangkan kolom distilasi kedua dapat memiliki tekanan operasi yang lebih rendah atau lebih tinggi dari kolom pertama, tergantung dari azeotrop yang ingin dipisahkan.

Heat integration merupakan metode untuk menghemat konsumsi energi pada kolom dengan memindahkan panas yang didapat (biasanya dari kondensor) menuju bagian yang membutuhkan panas (reboiler). Heat integration dapat meningkatkan efisiensi termodinamika kolom distilasi secara signifikan dan menghemat pengeluaran energi hingga 40% (Cheng & Luyben, 1985). Karena distilasi merupakan proses yang energy-intensive, maka penambahan heat integration baik secara partial maupun full dapat menghemat pengeluaran untuk biaya operasi.

Tujuan penelitian ini adalah menentukan desain awal pressure swing distillation untuk memisahkan campuran azeotrop THF-air menggunanan Aspen Plus, mengoptimasi desain pressure swing distillation dengan menggunakan nilai TAC sebagai fungsi objektif, kemudian membandingkan nilai TAC antara sistem pressure swing distillation partial heat integration dengan full heat integration. Nilai TAC yang terkecil adalah nilai yang paling optimal. Hasil optimasi PSD dengan partial heat integration menghasilkan konfigurasi kolom dengan variabel sebagai berikut: NT1=20, NF1=13, NR1=12, NT2=18, dan NF2=6 dengan TAC sebesar $699571,59. Kemudian hasil optimasi bertahap PSD dengan full heat integration menghasilkan konfigurasi kolom dengan variabel sebagai berikut: NT1=16, NF1=11, NR1=11, NT2=19, dan NF2=8 dengan TAC sebesar $705407,02.