Process Equipment Control : (7) Distillation Column Control – Reflux Control

Seperti yang dijelaskan pada serie sebelumnya bahwa pemisahan material yang terjadi dalam kolom distilasi dilakukan dengan cara mempertemukan liquid dan vapor dalam arah berlawanan (countercurrently contanct), liquid dari arah atas dan vapor dari arah bawah.  Dalam hal ini, yang menyediakan liquid secara terus menerus adalah reflux sedangkan yang menyediakan vapor adalah reboiler.  Sejumlah liquid dari reflux dan sejumlah vapor dari reboiler saling bersentuhan untuk menghasilkan produk dengan kuantitas dan komposisi tertentu berdasarkan feed tertentu. Oleh karena itu, untuk menghasilkan produk sesuai spesifikasi yang dikehendaki, aliran reflux perlu dikontrol, begitu juga dengan produk (distillate).

Salah satu konfigurasi reflux control adalah seperti pada gambar berikut.

 

Dalam konfigurasi ini, aliran reflux dikontrol dengan menggunakan flow control, sedangkan aliran distillate dikontrol dengan menggunakan accumulator level control.

Karena pemisahan material dalam distilasi didasarkan pada perbedaan tekanan uap (vapor pressure) dan karena tekanan uap bergantung pada temperature, maka temperature bisa digunakan untuk mengindikasi/mewakili komposisi produk. Sehingga aliran reflux lebih baik jika dikontrol dengan  menggunakan temperature control, seperti pada gambar berikut.

Terkadang produk suatu kolom distilasi akan digunakan sebagai feed untuk kolom distilasi/unit lainnya yang memerlukan feed yang konstan. Untuk kasus ini, aliran produk lebih baik dikontrol dengan menggunakan flow control, dalam hal ini product flow control di-cascaded dari accumulator level control, seperti diperlihatkan pada gambar di atas.

Apabila overhead pressure tidak bisa dijaga konstan, agar pemisahan tetap berlangsung dengan baik, bisa juga digunakan pressure compensated temperature control seperti gambar dibawah ini.

Compensated temperature dapat dihitung dengan rumus berikut

Tb = T x K x (Pb – P)

Tb adalah compensated temperature, T adalah overhead temperature, K adalah konstanta, Pb adalah base pressure dan P adalah overhead pressure. Perhitungan ini dijalankan di blok kalkulasi TY.

Untuk kasus tertentu, dimana flow reflux jauh lebih besar dari produk (mendekati total reflux), maka flow reflux sebaiknya dikontrol dari accumulator level control, sedangkan flow product dari temperature control, seperti gambar berikut.

Reflux dari accumulator yang masuk ke column yang biasa disebut external reflux akan berubah menjadi uap oleh panas yang berasal dari vapor yang naik dari bawah column. Sementara vapor yang memberikan panasnya tersebut terkondensasi menjadi internal reflux. Hubungan antara internal reflux dan external reflux dinyatakan oleh persamaan berikut.

Internal reflux = External reflux x (1 + Cp/Hv x (To – Tr)

Cp adalah external reflux heat capacity, Hv adalah external reflux heat of vaporization, To adalah overhead temperature dan Tr adalah external reflux temperature.

Pada kondisi tertentu, mengontrol internal reflux jauh lebih baik dibandingkan dengan external reflux seperti diatas. Gambar dibawah ini merupakan konfigurasi internal reflux control.