REACTIVE DISTILLATION

Reactive Distillation adalah implementasi dari reaksi kimia dan distilasi secara simultan dalam proses counter-current.Dalam distilasi ini digunakan reactor kimia still (memisahkan campuran cairan miscible dan immiscible dengan pemanasan selektif dan kemudian mendinginkannya dengan mengondensasikan vapor.Dalam hal ini,proses tidak membutuhkan tahapan pemisahan distilasi, yang menyimpan energy dan material.

Ditemukan pada tahun 1921,namun baru diterapkan pada dunia perindustrian pada tahun 1980-an,sesudah dilakukan penelitian dari berbagai aspek,antara lain :

• Modeling dan simulasi

• Sintesis proses

• Hardware desain kolom, dinamika non-linear dan progress control

Teknik ini digunakan khusus untuk proses yang dibatasi kesetimbangan, seperti esterifikasi dan hidrolisis ester. Oleh karena itu, konversi dapat ditingkatkan dengan konsep pergeseran kesetimbangan (ingat asas Le Chatelier), yaitu memisahkan dengan segera produk yang terbentuk dari zona reaktif.

KONSEP

Reactive distillation biasanya dilakukan pada reksi fase cair reversibel

Reaksi reversible adalah sebagai berikut :

Pada reaksi reversible,titik kesetimbangan bergeser ke kiri ketika produk sudah terbentuk :

Namun,jika satu atau lebih produk diambil,maka kesetimbangan akan cenderung bergeser ke kanan (produk lebih banyak terbentuk (Prinsip Le Chatelier) :

Pengambilan satu atau lebih produk tersebut merupakan prinsip dari reactive distillation.Campuran yang direaksikan dipanaskan sehingga produk mendidih terlebih dahulu. Maka,perlu adanya control agar reaktan tidak mendidih mendahului produk..

Contohnya, Reactive Distillation dapat digunakan untuk proses penghilangan asam asetat dari air. Asam asetat merupakan produk samping dari beberapa reaksi dan sangat bermanfaat untuk berbagai proses. Derivatif asam asetat biasa digunakan untuk industry makanan, farmasi, bahan peledak, obat-obatan, dan pelarut. Selain itu, bisa juga digunakan untuk pembuatan cuka. Namun, asam asetat dalam air buangan(limbah reaksi) termasuk polutan yang harus dimurnikan atau dihilangkan .

Jenis-jenis Kolom Reactive Distillation:

Figure 1 shows three different modifications which results from the given aspects.

Fig. 1: Different modifications of column internals: a) liquid hold-up on the tray b) liquid hold-up in the downcomer c) liquid hold-up on a separate tray.

Gambar a).A large hold-up on the tray is easily achieved by using high outlet weirs (see Fig. 1a). Pada kolom ini, reaksi dan distilasi berlangsung simultan.

Kerugian konfigurasi dengan kolom seperti ini adalah pressure drop yang tinggi karena tray dan tinggi kolom yang dibutuhkan. Karena hanya sedikit cairan terperangkap di tray (hanya <20%),maka volum umpan yang dibutuhkan 5-10 kali cairan yang direaksikan.

Gambar b).The downcomer.

Lebih practicable, karena pressure drop tidak terlalu besar. Namun, reaksi dan distilasi terpisah, yaitu reaksi berlangsung sebagian besar pada downcomer , sedangkan distilasi hanya berlangsung pada tray. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan kolom dengan banyak tray, sehingga seakan-akan proses reaksi dan distilasi berlangsung secara simultan.

Gambar c) tipe ini merupakan modifikasi dari aplikasi rangkaian tray untuk reaksi dan itray iuntuk distilasi. Kolom jenis ini sangat fleksibel untuk proses dengan bermacam-macam katalis karena mudah ditangani..

Investigasi dengan modifikasi tipe kolom tray reaktif diperlukan untuk peningkatan efisiensi, baik dari segi kontinuitas reaksi dan distilasi, maupun kualitas dan kuantitas distilat.Usaha ini dilakukan dengan pendekatan eksperimental yang sistematik berdasar pengetahuan. Untuk mengetahui efektivitas dan aplikabilitas optimal tergantung dari kinetika reaksi.

KELEBIHAN

• Biaya operasi dan investasi yang lebih terjangkau karena konfigurasi alat lebih sedikit dan konsumsi energy yang lebih sedikit pula.

• large hold-up, i.e. long residence time

• flexible distribution of the hold-up

• applicability of homogeneous and heterogeneous catalysts

• easy replacement of catalyst

• simple scale-up from laboratory to industrial column

• Less waste and fewer byproducts

• Improved product quality– reducing opportunity for degradation because of less heat

KEKURANGAN

• KONDISI TIDAK OPTIMAL, karena desain kolom merupakan kombinasi dari reactor kimia dan kolom distilasi

• Proses introduksi ke operator lebih sulit karena dibutuhkan pemahaman interaksi vapor-liquid yang kompleks, kecepatan transfer massa dan difusi, dan kinetika kimia

REFERENSI
Informasi lebih lengkap dapat dilihat dari sumber-sumber berikut:

• wikipedia encyclopedy
• www.engin.umich.edu

• Agreda V.H., L.R. Partin and W.H. Heise (1990). Chemical Engineering Progress 40, 40-46.

• Al-Arfaj M. and W.L. Luyben (2000). Industrial and Engineering Chemistry Research 39, 3298-3307.

• Almeida-Rivera C.P., (2005) Designing reactive distillation processes with improved efficiency, PhD Thesis, Technical University of Delft.

• Almeida-Rivera C.P., Swinkels P.L.J and J. Grievink, (2004), Designing reactive distillation processes: Present and future, Computers and chemical engineering, 28, (10), pp. 1997-2020

• Brooke A., D. Kendrick, A. Meeraus, R. Raman 2004, GAMS: A Userxs guide.

• Doherty M. and M.F. Malone (2001). Conceptual design of distillation systems. McGraw-Hill, USA.

• Domancich A.O., A.C. Olivera, N.B. Brignole, P.M. Hoch. 2006, “Performance analysis of reactive distillation columns: adjustment of reactive and non-reactive stages”, Proceedings of the XXII Interamerican Congress of Chemical Engineering. ISSN 1850 3535.

• Jacobs R. and R. Krishna (1993). Multiple solutions in reactive distillation for methyl tert-butyl-ether synthesis. Industrial and Engineering Chemistry Research 32 (8), 1706-1709.

• Stankiewickz, A., (2003), Reactive separations for process intensification: An Industrial Perspective, Chemical Engineering and Processing, 42, pp. 137-144.

• Taylor R. and Krishna R, (2000), Modelling reactive distillation, Chemical Engineering Science 55, pp. 5183, 5529.