Apa itu
azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi
tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi
biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki
komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut
juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap
jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi
berikut :
Titik A pada
pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum
mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari
sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan
terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan
seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak
dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di
atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor
dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)
Bagaimana?
Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan pernah bisa
melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang
dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan
membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.
PFD Diagram:
Simulasi
distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate dengan menggunakan
HYSYS.
Dalam
pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing
distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan
yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula.
Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom
distilasi yang beroperasi pada tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama
memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk
bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya
ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi
azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi kembali
pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom kedua
menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran
propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya.
Berikut ini gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate
pada tekanan tinggi dan rendah.
Dari gambar
pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C dengan
komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop
yaitu sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut
sedangkan bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.