EFISIENSI PLATE (PIRING) KOLOM DISTILASI
Piring untuk kolom absorpsi maupun kolom fraksionasi yang ideal adalah piring yang efisiensi piringnya diketahui. Macam-macam Efisiensi piring ada 3, antara lain :
1. Efisiensi menyeluruh (overall efficiency) , efisiensi ini meruupakan efisiensi yang meliputi keseluruhan kolom. Efisiensi menyeluruh (ɳ0) didefinisikan sebagai rasio
jumlah piring ideal yang diperlukan pada keseluruhan kolom terhaap jumlah piring nyata. Contohnya, jika diperlukan 7 piring ideal dan efisiensi menyeluruhnya ialah 70%, maka jumlah piring nyata adalah 7/0,70 = 10.
2. Efisiensi Murphree (Murphree efiiciency), yang berkaitan dengan 1 piring. Efisiensi Murphree (ɳM) adalah perubahan komposisi uap dari 1 piring ke piring berikutnya,
dibagi dengan perubahan yang terjadi jika uap yang meninggalkan piring itu berada dalam keseimbangan zat cair rata-rata yang berada diatas piring. Rumus yang
yn = Konsentrasi nyata uap yang keluar dari piring n
yn+1 = Konsentrasi nyata uap yang masuk di piring n
yn* = Konsentrasi uap yang dalam keseimbangan dengan zat cair yang keluar
melalui limpah dari piring n
3. Efisiensi Lokal (Local efficiency), yang manyangkut suatu lokasi tertetu pada 1 piring. Efisiensi ini dapat pula didefinisikan dengan menggunakan konsentrasi zat cair, tetapi hanya digunakan untuk perhitungan desorpsi atau pelucutan. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
n = Konsentrasi uap yang meninggalkan suatu lokasi tertentu diatas piring n
y’
n+1 = Konsentrasi uap yang masuk piring n pada lokasi yang sama seperti diatas
y’
en = Konsentrasi uap yang berada dalam keseimbangan deengan zat cair pada
lokasi yang sama seperti diatas Oleh karena y’
n tidak mungkin lebih besar dari y’en , efisiensi lokal pun tidak bisa lebih
besar dari 1 atau 100%.
Hubungan antara efisiensi Murphree dengan efisiensi lokal
Hubungan antara ɳM dan ɳ’ bergantung pada derajat pencampuran zat cair dan
kenyataan apakah uap tersebut akan bercampur atau tidak sebelum masuk ke piring berikutnya. Perhitungan menunjukkan bahwa hanya ada perbedaan kecil antara efisiensi pada uap yang bercampur sempurna dengan uap yang tak bercampur, tapi peengaruh dari zat cair yang tidak bercampur mungkin cukup besar. Kebanyakan pengkajian mengenai hal ini mengandaikan adanya pencampuran sempurna pada uap guna menyederhanakan perhitungan dengan berbagai derajat pencampuran zat cair. Suatu korelasi yang didasarkan atas aliran sumbat (pluq flow) zat cair melintasi piring dengan difusi pusaran (eddy diffusion) dalam fase zat cair telah dikembangkan oleh para peneliti dari Universitas Delawarre. Berikut adalah angka peclet untuk dispersi aksial :
N
Pe=
Z
l2
D
Et
LKeterangan :
Zl = panjang lintasan aliran zat cair (m)
DE = difusivitas pusaran (m2/detik)
tL = waktu menerap zat cair diatas piring (detik)
Hubungan antara efisiensi murphree dengan efisiensi menyeluruh
Efisiensi menyeluruh di dalam kolom tidak sama dengan efisiensi murphree rata-rata pada masing-masing piring. Hubungan antara kedua macam efisiensi ini bergantung pada kemiringan relatif antara garis keseimbangan dengan garis operasi. Bila garis keseimbangan lebih curam dari garis operasi, efisiensi menyeluruh akan lebih besar dari efisiensi murphree bila efisiensi murphree kurang dari 1,0. Bila garis keseimbangan tidak securam garis operasi, efisiensi menyeluruh akan lebih kecil dari efisiensi murphree. Untuk kolom yang mempunyai bagian pelucutan serta bagian rektifikasi, nilai efisiensi menyeluruh mungkin sangat berdekatan dengan nilai rata-rata efisiensi murphree, karena nilai ɳ0 yang lebih tinggi pada
bagian rektifikasi dimana mV/L>1, cenderung mengimbangi nilai ɳ0 yang lebih rendah pada
bagian rektifikasi, dimana mV/L<1. Karena itu, dalam merancang perbedaan antara ɳ0 dan
ɳM kadang diabaikan. Akan tetapi dalam menganalisis unjuk kerja kolom nyata dimana kita
mengukur perubahan setelah beberapa piring nilai ɳM yang benar harus ditentukan dengan
coba-coba dan tidak boleh hanya menentukan ɳ0 dan mengandaikan bahwa ɳ0- ɳM.
Jika ada kasus dimana garis keseimbangan dan garis operasi merupakan garis lurus, maka persamaan yang digunakan adalah :
η
0=
log
[
1
+
η
M(
mV/L
−
1
)]
log
(
mV/L
)
Perhatikan bahwa bila mV/L=1,0 atau bila ɳM ≈1, ɳM = ɳ0
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi piring
