## Simulasi Proses Biometil Akrilat-Air Menggunakan Metode
Pressure Swing Distillation Pada Aspen Hysys V8.8
Indah Lestari Fika Dwi Oktavia Ari Susandy Sanjaya Yazid Bindar

## SIMULASI PROSES BIOMETIL AKRILAT-AIR MENGGUNAKAN METODE PRESSURE SWING
DISTILLATION PADA ASPEN HYSYS V8.8
SIMULATION PROCESS OF BIOMETHYL ACRYLATE- WATER USING THE PRESSURE SWING DISTILLATION METHOD ON ASPEN HYSYS V8.8
Indah Lestari 1* , Fika Dwi Oktavia 1 , Ari Susandy Sanjaya 1 , Yazid Bindar 2
1 Universitas Mulawarman, Jalan Kuaro, Gunung Kelua, Samarinda Ulu, Kota Samarinda, Kalimantan Timur, 75119
2 Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha No. 10, Lebak Siliwangi, Coblong, Kota Bandung, Jawa Barat, 40132 *E-mail : engineer.indah@gmail.com

## Abstrak
Bio - Metil akrilat akan membentuk campuran azeotrop dengan Air sehingga sulit dipisahkan dengan distilasi biasa. Terdapat dua cara untuk memisahkan campuran azeotrop tersebut yaitu dengan menggunakan distilasi ekstraktif (penambahan pentana yang berasal dari bahan fosil) dan menggunakan distilasi bertingkat dimana tekanan  masing-masing  kolom  berbeda  ( Pressure  Swing  Distillation ).  Dalam  metode Pressure  Swing Distillation dilakukan dengan menggunakan  kolom dalam dua tahap, Low Pressure Distillation (101,3 kPa) dan High  Pressure  Distillation (500  kPa).  Untuk  memperoleh  simulasi  yang  tepat  maka  digunakan Fluid Packages PR-Twu pada Aspen Hysys V8.8. Pada tahap pertama, hasil reaksi diumpankan ke kolom distilasi pada  tekanan  atmosfer  untuk  memisahkan  antara  Bio-Metil  akrilat  dan  Air  sehingga  didapatkan  pada  fase atas  distilasi  sebanyak  63,04%  Biometil  akrilat  dan  hanya  sedikit  Air,  Bio - Metanol  dan  Bio-Asam A krilat yang  masih  terkandung.  Tahap  kedua,  menggunakan  tekanan  yang  lebih  tinggi  yaitu  500  kPa  yang diumpankan  ke Reboiler sehingga  pada  tahap  kedua  didapatkan  kemurnian  Bio-Metil  akrilat  sebanyak 99,99% melebihi menggunakan distilasi ekstraktif hanya mendapatkan kemurnian Bio-Metil akrilat 96% (US Patent 2916512).
Kata kunci : Pressure Swing Distillation; Biometanol; PR-Twu; Kemurnian; Hysys

## Abstract
Bio-Methyl  Acrylate  will  have  anazeotropic  behaviour  mixture  with  Water.  Thus,  it  is  difficult  to  separate when using basic method of distillation. There are two ways to separate azeotropic mixture. First is by using extractive  distillation  (adding  Pentane  from  fossil  materials)  and  using  multi  level  distillation  where  the pressure  of  each  column  is  different  (Pressure  Swing  Distillation).  Pressure  Swing  Distillation  method  is done  by  using  two  stages  columns,which  are  Low  Pressure  Distillation  (101.3  kPa)  and  High  Pressure Distillation  (500  kPa).  To  obtain  the  right  simulation,  PR-Twu  Fluid  Packages  was  used  in  Aspen  Hysys V8.8.  At  the  first  stage,  the  reaction  results  are  fed  to  the  distillation  column  at  atmospheric  pressure  to separate  Bio-Methyl  Acrylate  and  Water.  The  composition  of  top  product  is  approximately  63,04%  Bio- Methyl Acrylate and a little amount of Water, Bio-Methanol and Bio-Acrylate Acids. At the second stage, the process is done by using a higher pressure, 500 kPa which was fed to Reboiler so that in the second stage obtained the purity of Bio-Methyl Acrylate as much as 99,99% which higher than using extractive distillation that only get 96% Bio-Methyl Acrylate (US Patent 2916512).
Keywords : Pressure Swing Distillation; Bio-Methanol; PR-Twu; Purity; Hysys
Simulasi Proses Biometil Akrilat-Air Menggunakan Metode Pressure Swing Distillation Pada Aspen Hysys V8.8
Indah Lestari Fika Dwi Oktavia Ari Susandy Sanjaya Yazid Bindar

## 1. PENDAHULUAN
Distilasi  adalah  satu  dari  beberapa  alat pemisahan  yang  sering  digunakan  di  industri. Prinsip  pemisahan  distilasi  yaitu  berdasarkan perbedaan  titk  didih  tiap  komponen.  Tidak semua  campuran  dapat  dipisahkan  dengan distilasi sederhana dikarenakan terdapat beberapa  campuran  yang  bersifat  azeotropik. Salah satu contohnya adalah Biometil Akrilat- Air.
Pemisahan  campuran  azeotropik  ini dapat  dilakukan  melalui  berbagai  cara  seperti distilasi  ekstraktif  dan  distilasi  dengan perubahan tekanan ( pressure swing distillation ).  Menurut  US  Patent  2916512
pemisahan campuran ini menggunakan distilasi ekstraktif dengan penambahan pelarut/ entrainer yang digunakan ialah Pentana sehingga didapatkan kemurnian  96% Metil  Akrilat.  Tetapi  penambahan  pelarut seperti  pentana  yang  berasal  dari  bahan  fosil sehingga  distilasi  ekstraktif  tidak  dapat digunakan  untuk  menghasilkan  Bio-Metil Akrilat. Bio-Metil Akrilat adalah produk hasil yang berasal dari bahan-bahan non fosil yang berungsi sebagai bahan aditif dalam pembuatan perekat berbasis kopolimer, industri  fiber,  dan  industri  kertas.  Selain  itu, Bio-Metil  Akrilat  juga  digunakan  dalam produksi antioksidan dan amino ester.
Sehingga dipilih metode pressure swing distillation dengan  menggunakan  dua  kolom distilasi  yang  berbeda  tekanan,  kelemahan dari  metode  ini  adalah  harus  mengetahui perbedaan  tekanan  pada  dua  kolom  tersebut (Arief,  2017).  Untuk  mengatasi permasalahan tersebut  maka  dilakukan  pengembangan proses  menggunakan  Aspen  Hysys  V8.8 dengan  cara  simulasi shortcut  distillation . Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mendapatkan  kemurnian  Bio-Metil  Akrilat yang  mendekati  100%  dan  mendapatkan tekanan  dari  masing-masing  kolom  distilasi menggunakan  simulasi  proses.  Penelitian  ini merupakan  pengembangan  dari  penelitian sebelumnya  yaitu  antara  Etanol-Air  dengan menggunakan metode pressure swing distillation dalam structured  packed  bed column yang  mendapatkan  97%  kemurnian etanol  tanpa  menggunakan software simulasi proses (Alfredo, 2013).

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  penelitian kuantitatif.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah menentukan  model  yang  akan  digunakan dalam permasalahan pressure swing distillation dan  menyelesaikannya  dengan simulasi  proses  Aspen  Hysys  V8.8  dengan Fluid  Packages  PR-Twu. Penelitian  diawali dengan  studi  pustaka  mengenai pressure swing distillation . Selanjutnya akan ditentukan fluid  packages yang  digunakan untuk permasalahan tersebut, untuk mendapatkan  kondisi  operasi  yang  tepat menggunakan  bantuan  program  Aspen  Hysys V8.8.  Tahapan  penelitian yang  dilakukan seperti dibawah ini :
1. Mencari studi pustaka yang berkaitan.
2. Merancang model permasalahan.
3. Membuat data simulasi.
4. Mengolah  data  dengan  menggunakan program Aspen Hysys V8.8.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum dilakukannya simulasi shortcut  distillation maka  terlebih  dahulu dilakukan  simulasi  reaktor Gibbs  pada  Aspen Hysys  V8.8  untuk  mengetahui  banyaknya Bio-Metil  Akrilat  yang  dapat  terbentuk berdasarkan  hukum  termodinamikanya  serta mengetahui  suhu  tekanan  yang  tepat  dalam mengoperasikan  proses  Bio-Metil  Akrilat. Seperti Gambar 1 dibawah ini :
Simulasi Proses Biometil Akrilat-Air Menggunakan Metode Pressure Swing Distillation Pada Aspen Hysys V8.8
Ari Susandy Sanjaya Yazid Bindar
Gambar 1. Simulasi Reaktor Gibbs
Gambar 2. Hubungan Antara Suhu dengan Fraksi Mol Bio-Metil Akrilat
Gambar 2 merupakan hasil pembentukan Bio- Metil  Akrilat  dengan  menggunakan  reaktor Gibbs.  Dapat  disimpulkan  dari  Gambar  1 bahwa kondisi reaksi untuk terbentuknya Bio- Metil  Akrilat  adalah  dengan  suhu  rendah  dan tekanan rendah. Namun suhu maksimal untuk pembentukan  Bio-Metil  Akrilat    adalah  3070 ºC  pada  tekanan  100-600  kPa.  Jika  melebihi suhu  dan  tekanan  tersebut  maka  Bio-Metil Akrilat tidak terbentuk sama sekali.
Sehingga dapat dilakukan trial and error pada shortcut distillation untuk mendapatkan kemurnian  yang  tepat  dengan  kondisi  operasi seperti Gambar 1 yaitu tekanan tidak melebihi 600  kPa.  Seperti  yang  dapat  dilihat  pada Gambar  1  dibawah  ini  didapatkan  Distilasi  1 menggunakan tekanan 101,3 kPa dan Distilasi 2  menggunakan  tekanan  500  kPa  untuk mendapatkan  kemurnian  produk  Bio-Metil Akrilat sebanyak 99,99% dan dapat memecah titik  azeotrop  antara  Air  dengan  Bio-Metil Akrilat.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 Fra k si M o l B io -Me til A k rilat Suhu (ºC) 100 kPa 200 kPa 300 kPa 400 kPa 500 kPa 600 kPa 700 kPa
Simulasi Proses Biometil Akrilat-Air Menggunakan Metode Pressure Swing Distillation Pada Aspen Hysys V8.8
Ari Susandy Sanjaya Yazid Bindar

## Gambar 3. Simulasi Distilasi 1 dan 2
Pada  tahap  pertama,  hasil  reaksi  diumpankan ke  kolom  distilasi  pada  tekanan  atmosfer untuk  memisahkan  antara  Bio-Metil  Akrilat dan  Air  sehingga  didapatkan  pada  fase  atas distilasi  sebanyak  63,04%  Bio-Metil  Akrilat dan  hanya  sedikit  Air,  Bio-Metanol  dan  Bio- Asam Akrilat yang masih terkandung sedangkan fase bawah distilasi didapatkan Air 94,81%, Bio-Metanol dan katalis Asam Sulfat
yang  telah  terpisah  dari  produknya.  Tahap kedua,  menggunakan  tekanan  yang  lebih tinggi  yaitu  500  kPa  yang  diumpankan  ke Reboiler sehingga pada tahap kedua didapatkan  kemurnian  Bio-Metil  Akrilat sebanyak  99,99%  pada  fase  bawah  menara distilasi. Kondisi operasi pada masing-masing rangkaian  alat  distilasi  dapat  dilihat  pada Tabel 1 dibawah ini :
Tabel 1. Profil Kondisi Operasi
No Alat Proses Tekanan (kPa) Suhu (°C) Komposisi Bio-Metil Akrilat (%) 1. Kondensor 1 68,49 101,32 63,04 2. Reboiler 1 102,96 111,45 1,81 x 10 -43 3. Kondensor 2 117,68 500 29,04 4. Reboiler 2 141,53 520 99,99

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan didapatkan hasil Distilasi 1 menggunakan tekanan 101,3 kPa dan Distilasi 2  menggunakan  tekanan  500  kPa  untuk mendapatkan  kemurnian  produk  Bio-Metil
Akrilat sebanyak 99,99% dan dapat memecah titik  azeotrop  antara  Air  dengan  Bio-Metil Akrilat.

## REFERENSI
Budiman,  A.,  2016. Distilasi  Teori  dan Pengendalian  Operasi ,  Gadjah  Mada University Press, hal-106-111.
Fisher,  Gene  J.,  MacLean,  A.F.,  1959.
Esterification  of  Acrylic  Acid  with Methanol, US. Patent 2,916,512 . Palomino,  A.,  Parientes,  S.,  Deyvi,  A., Gómez,  R.  H.,  Páucar  C.  P.,  2013. Modelling Ethanol-Water Pressure
Swing  Distillation  in  an  Structured Packed Bed Column , Rev Per Quim Ing Quim, 75-84.