09 - Introduction to Distillation Column
Summary
TLDRThis video provides an introduction to separation and mass transfer processes, specifically focusing on distillation towers. The presenter explains the basics of distillation, including the separation of feed into top and bottom products based on relative volatility. The process uses either trays or packing materials within the column, with concepts such as condensers, reboilers, and reflux being highlighted. Additionally, different types of distillation towers (atmospheric, vacuum, and high-pressure) are discussed, alongside key thermodynamic principles like Gibbs phase rule, equilibrium constants, and relevant laws like Raoult's and Dalton's law.
Takeaways
- 📚 The lesson is an introduction to Separation and Mass Transfer processes, focusing on distillation towers.
- 🏗️ Distillation is a separation process where a feed (F) is split into a distillate (D) and a bottom product (B) based on volatility differences.
- 🔄 Relative volatility (α) is crucial for the separation efficiency: the higher the difference in volatility, the easier the separation.
- ⚠️ If the relative volatility approaches 1, separation becomes nearly impossible, requiring alternative methods.
- 🧪 Distillation towers use trays (plates) or packing materials to facilitate contact between vapor and liquid for separation.
- 💨 The vapor flows upwards while the liquid flows downwards in the distillation column, with interactions happening on trays or packing.
- ❄️ Condensers turn vapor into liquid, where some liquid is returned to the tower as reflux and some is collected as the top product.
- 🔥 Reboilers partially vaporize the bottom liquid product to aid the separation process.
- 🌡️ Distillation towers can operate under atmospheric pressure, vacuum, or high pressure, depending on the properties of the mixture.
- 🔍 Key concepts include thermodynamic equilibrium, physical and chemical properties of components, operating conditions, and system dimensions.
Q & A
What is distillation as described in the video?
-Distillation is a separation process used to divide a feed into two products based on differences in volatility. The feed is separated into a top product (distillate) and a bottom product (residue).
What is meant by 'relative volatility' in the context of distillation?
-Relative volatility refers to the ratio of volatilities between two components in a mixture. The higher the relative volatility, the easier it is to separate the components. If the relative volatility approaches 1, separation becomes nearly impossible.
How does a distillation column work?
-In a distillation column, the vapor rises to the top while the liquid flows downwards. The interaction between vapor and liquid occurs on trays (or with packing material), allowing for separation based on volatility differences. Vapor moves upward to the condenser, and liquid flows downward to the reboiler.
What are the three types of distillation columns based on operating pressure?
-The three types are: 1) Atmospheric distillation, operating at 1 atm pressure. 2) Vacuum distillation, operating below 1 atm to prevent decomposition of heat-sensitive materials. 3) High-pressure distillation, where operating under high pressure raises the temperature, allowing heat recovery from the condenser.
Why is vacuum distillation used for some organic compounds?
-Vacuum distillation is used because some organic compounds decompose when heated to their boiling points under atmospheric pressure. Lowering the pressure reduces the boiling point, preventing decomposition and making separation possible.
What are the key parameters needed to solve distillation problems?
-Key parameters include chemical equilibrium correlations, thermodynamic equilibrium (phase balance), physical and chemical properties of the components (e.g., boiling points, vapor pressure), operating conditions (temperature, pressure, flow rates), and equipment dimensions.
What is the degree of freedom in the context of distillation?
-The degree of freedom refers to the number of variables that can be freely adjusted in a system. It is calculated using the Gibbs phase rule: F = C - P + 2, where F is the degree of freedom, C is the number of components, and P is the number of phases.
How are vapor and liquid phase compositions related in distillation?
-Vapor and liquid phase compositions are related through an equilibrium constant, represented as y = Kx, where y is the mole fraction of the vapor phase, x is the mole fraction of the liquid phase, and K is the equilibrium constant.
What is Raoult’s Law and how does it apply to distillation?
-Raoult’s Law states that the partial vapor pressure of a component in a mixture is equal to the vapor pressure of the pure component multiplied by its mole fraction in the liquid phase. This law applies to ideal mixtures in distillation and helps calculate phase equilibria.
What is Henry’s Law and how does it differ from Raoult’s Law?
-Henry’s Law applies to gases in liquids and states that the partial pressure of a gas above a solution is proportional to its mole fraction in the liquid. Unlike Raoult’s Law, which assumes an ideal solution, Henry’s Law applies to dilute solutions or gases.
Outlines
🔬 Introduction to Distillation and Separation Processes
The first paragraph introduces the topic of separation and mass transfer, focusing on distillation columns. It explains distillation as a process of separating a feed into top and bottom products based on volatility differences. Components are labeled: 'F' for feed, 'D' for distillate (top product), and 'B' for bottom product. The concept of relative volatility is introduced, where a larger difference in volatility makes separation easier. If the relative volatility approaches one, separation becomes nearly impossible. The working principles of distillation columns, involving vapor and liquid contact through plates (trays), are briefly touched upon.
🌡️ Types of Distillation Columns by Pressure
This paragraph details the different types of distillation columns based on operating pressure: atmospheric, vacuum, and high-pressure columns. Atmospheric columns operate at 1 ATM, while vacuum columns function below 1 ATM to prevent sensitive materials from decomposing at higher temperatures. High-pressure columns operate at elevated pressures, which increase temperatures and allow heat recovery from the condenser to other parts of the process. These operational principles are crucial for separating compounds that cannot withstand high temperatures.
⚖️ Chemical Equilibrium and Thermodynamic Balance
The third paragraph introduces chemical and thermodynamic equilibrium in the context of separation processes. It emphasizes the importance of understanding the physical and chemical properties of components, such as boiling points, vapor pressures, and solubility, for effective separation. It also touches on the operating conditions of equipment, including temperature, pressure, flow rate, and heat load. The significance of system dimensions, like the number of stages or column height, is highlighted, alongside system performance indicators like efficiency.
🧮 Degree of Freedom and Gibbs Phase Rule
This paragraph introduces the Gibbs phase rule, which helps calculate the degree of freedom (variables that can be controlled independently) in a system. The formula F = C - P + 2 is explained, where F is the degree of freedom, C is the number of components, and P is the number of phases. The rule is demonstrated through examples, such as a single-phase liquid system and a two-phase liquid-vapor system. This concept is critical for understanding which parameters can be manipulated during a separation process.
⚗️ Vapor-Liquid Equilibrium and Raoult's Law
The fifth paragraph explains the vapor-liquid equilibrium (VLE), focusing on Raoult's Law, which relates the vapor pressure of a component in a mixture to its mole fraction in the liquid phase. Raoult's Law assumes an ideal mixture, where the partial pressure of each component is proportional to its mole fraction. The equation is further connected to Dalton's Law, which deals with the mole fraction in the vapor phase. The combination of these laws (Raoult and Dalton) provides a comprehensive understanding of the equilibrium between vapor and liquid in distillation.
Mindmap
Keywords
💡Distillation
💡Relative Volatility
💡Feed
💡Distillate
💡Reboiler
💡Condenser
💡Reflux
💡Equilibrium
💡Vacuum Distillation
💡Degree of Freedom
Highlights
Introduction to distillation towers with flat trays and their importance in separation and mass transfer.
Distillation is a process that separates a feed into top and bottom products based on volatility differences between components.
The larger the relative volatility difference between components, the easier the separation.
Distillation towers can handle feed in various forms: liquid, vapor, or a mixture of both.
The interaction between vapor and liquid occurs on trays (or plates) in a distillation column, aiding in the separation process.
Two methods used in distillation: tray columns and packed columns, which differ in how vapor and liquid contact is managed.
Condenser turns vapor into liquid, and part of this liquid is returned to the column in a process called reflux.
Three types of distillation columns based on operating pressure: atmospheric, vacuum, and high-pressure columns.
Vacuum distillation is used when components decompose at high temperatures, allowing separation at lower temperatures.
High-pressure distillation increases operating temperatures, benefiting systems where condensers can use the heat for other processes.
Understanding equilibrium equations and chemical laws is crucial for solving mass transfer problems in distillation.
Gibbs phase rule helps calculate the degrees of freedom in a system, allowing predictions about variables like temperature and pressure.
Vapor-liquid equilibrium constants (K-values) describe the relationship between the compositions of liquid and vapor phases.
Raoult's Law relates the partial pressure of a component in a mixture to its mole fraction in the liquid phase.
Dalton's Law applies to the vapor phase, linking partial pressure to the total pressure of the system.
Transcripts
hai hai
Hai assalamualaikum warahmatullah
wabarakatuh Selamat datang di kelas
operasi pemisahan bertingkat atau di
kelas Separation and Mass transfer nya
Hai baik pada video kali ini saya ekin
saya akan menyampaikan pengantar
mengenai mata foto tersebut ya jadi
overall Apa yang akan kita bahas pada
matakuliah ini berkaitan dengan menara
distilasi
Oh ya di sebelah kiri ada di layar
bilayer ini sudah bisa dilihat ada
sebuah gambar skema menara distilasi
lengkap dengan kondensor dan regulernya
ini adalah destinasi dengan flat
Hai dan apa itu destilasi destilasi Itu
adalah sebuah proses ya sebuah proses
untuk
Hai Hong
Hai pemisahan pemisahan umpan
Hai menjadi produk atas dan ini adalah
umpannya menjadi produk atas yakni
produk atasnya disini dan produk bawah
Hai jadi untuk umpan itu biar lambangnya
biasanya F kemudian produk atas d
artinya adalah destilat dan produk bawa
adalah b atau
Hai kepanjangannya adalah Batam
Hai nah
Hai pemisahan Umpan ini ya dia
berdasarkan dengan perbedaan volatilitas
atau lambangnya adalah biasanya Aufa ini
adalah volatilitas ada komponen a5k Dia
memiliki volatilitas Namun karena disini
adalah menyusun dua komponen maka
avail.com online sehingga Anda
kualitasnya A dan B nah yang dimaksud
level Medan volatilitas itu adalah
perbandingan antara a dengan b atau Aufa
dari hampir ini adalah relatif
volatility in a
Hai nah semakin besar ya semakin besar
perbedaan volatilitasnya atau
perbandingannya dia semakin besar
angkanya maka pemisahan akan semakin
mudah
Hai nah apabila nilai relatif fasilitas
ini angkatnya mendekati satu ya atau
sama dengan satu maka bisa dipastikan
untuk pemisahan mononitrasi itu hampir
tidak mungkin jadi saudara harus mencari
alternatif lain untuk memisahkan kedua
campuran tersebut nah lalu Bagaimana
prinsip dari menara istilah sini
Hai jadi menunggu destinasi ini bisa
dilihat di layar sini ya Jadi ada arah
panah yang ke atas ini dan ada panah
yang ke yang ke atas ya dan juga ada
yang ke bawah
Hai Nah jadi feat itu dia bisa menjadi
beberapa Kemungkinan dia bisa berupa
Liquid bisa berupa fever ataupun berupa
campuran antara liquid dengan paper Nah
di sini ya Yang jelas eh apabila advace
yang wap maka dia akan mengalir ke atas
ya mengalir ke atas kolom ia sampai ke
titik ke Puncak sini
di kemudian
Hai cairannya dia berlawanan arah ya
akan mengalir ke bawah sampai ke Batam
sehingga ini di sini ada level cairannya
Ya itu adalah level cairan nah bagaimana
eh uap dan cairan ini saling
bersinggungan ya kontak antara uap
dengan cairan ini ya berlangsung melalui
di sebuah flat nah ini adalah klip
Hai klepto bahasa Indonesianya adalah
kiri ngiri disini artinya flat itu dia
adalah sebuah lempengan ya sebuah
lempengan Jadi kalau menara distilasi
itu Iya bentuknya adalah silinder maka
lempengan nya dia bentuknya juga
Hai hampir seperti sinar tetapi tidak
penuh ya nanti akan bisa dilihat Kenapa
kok tidak penuh
Oh ya jadi salah satunya adalah
menggunakan flat dan yang kedua adalah
menggunakan bahan isian atau menggunakan
packing lebih dikenalnya ya bahan isian
ataupun packing Nanti kalau sudah
praktikum otk akan bisa melaksanakan
praktikum Fisika XII dengan kedua metode
ini ada menggunakan
e-club ada yang menggunakan menara bahan
isian oke nah kalau bisa dilihat disini
ya papernya itu akan mengalir ke kanan
lalu kemudian ini adalah kondensor ya
Ada sebuah kondensor dan kemudian
setelah dikondensasi kalau depan dengan
satunya dia akan berubah fasenya dari
uap menjadi cairan ya cairan ini
kemudian ada yang diambil sebagai hasil
atas dan ada juga yang di kembalikan ke
dalam menara nah ini yang kita kenal
sebagai namanya adalah Reflection
namanya adalah
Hai refleks kemudian kalau yang hasil
bawah Bagaimana kalau hasil bahwa itu
sebagian diuapkan Ya sebagian diuapkan
ke dalam reboiler ya ini adalah reguler
dia untuk menguatkan kembali cairannya
sehingga dia akan menjadi uap lagi ya
Nyi Roro pagi tapi kemudian sebagian
juga diambil sebagai hasil bawah ini
adalah
Hai kurang lebih prinsip kerja ya dari
menara distilasi
Hai nah lalu
Hai menara distilasi ini ya bener
destinasi ini berdasarkan dengan jenis
operasinya
Hai itu bisa dibagi menjadi tiga jenis
Hai yang pertama adalah menara dengan
yang mau saya singkat ya menara dengan
tekanan atmosferik
hal ini jelas betul dia menaranya
bekerja pada tekanan atmosfer Rush
Hai tekanan atmosfer es atau 1 ATM
Kemudian yang kedua adalah menara dengan
tekanan
Hai vakum Nah kalau menerapkan avaton
jelas wrt dia tekannya bekerja pada
dibawah 1 atmosfer Nah kenapa kok menara
itu dilakukan atau misalnya dilakukan
dengan menggunakan tekanan di bawah 1atm
Dadi ya Jadi ada beberapa bahan organik
yang tidak bisa dipanaskan pada suhu
yang mendekati titik didihnya karena ia
bisa mengalami proses dekomposisi kalau
dia mencapai suhu titik didihnya
sehingga bukannya malah terpisah tapi
dia malah membuat campuran yaitu semakin
susah untuk dipisahkan juga tetap
dihidupkan misalnya pemisahan aspal ya
makanya kalau misalkan pada pemisahan
aspal itu untuk menerabas titrasinya dia
pasti menggunakan menurut Indonesia
menggunakan tekanan
Hai rendah
Hai jadi eh otomatis kalau misalkan
tekanannya direndahkan diturunkan maka
suhunya juga akan ikut rendah sehingga
bahan yang sensitif terhadap suhu akan
mudah untuk dipisahkan menggunakan
menara ke lelah yang toko kemudian yang
ketiga adalah menara tekanan
Hai tinggi road tinggi jelas berarti dia
akan menaikkan suhu operasinya nah ini
terus keuntungannya apa kalau misalkan
menggunakan menara destinasi dengan
tekanan tinggi coba dibayangkan kalau
misalkan susu tekanan yaitu nge-like
maka suhunya pasti juga akan naik ke
tegas suhunya naik maka
Hai kondisi pada kondensor suhunya pun
juga tinggi no
dengan suhu konser yang tinggi ini maka
dia bisa dimanfaatkan panasnya sebagai
trailer pada menara ya lainnya jadi
misalnya ada menara yang kedua produk
bawahnya tidak memerlukan reguler Yang
Tersendiri dia bisa dialirkan ke atas
kondensor baru kemudian dikembalikannya
ke Menara yang tadi ya ini
edit2 adalah jenis-jenis menara
Berdasarkan sistem operasinya gede ada
yang kita atmosferis saya MB yang
tekanan vakum ada yang tekanan tinggi
Halo Bang untuk penyelesaian dari
persoalan-persoalan yang berkaitan
dengan mengabstraksi saudara harus
mengetahui beberapa hukum dan persamaan
dasar yang berkaitan yang bisa
dipublikasikan pada persoalan MD ini ya
Jadi yang perlu saudara memiliki
pengetahuan yang pertama adalah yang
pernah lelah hukum ya
Wukong dan persamaan
Hai dasar
Hai yang pertama adalah korelasi
kesetimbangan kimia
Hai Neni untuk proses ilmuwan kimia eh
kesetimbangan Maaf bukan semakin Iya
seimbangan lebih tepatnya keseimbangan
Hai termodinamika Jadi mereka dengan
kesetimbangan fase Ya Allah kemudian
berkaitan dengan persamaan gips itu
untuk korelasi kesetimbangan
Termodinamika yang kedua Anda
sifat-sifat fisis ya
Hai sifat
the fishes dan
Hai kimia Ya seperti sampingnya ini
seperti apa itu sudah harus mengetahui
100% kimia
Hai suatu spesies dalam campuran yang
akan dipisahkan apa saja Misalkan
seperti titik didih ada kemudian eh
sifat penguapannya gaya kelarutannya
daya serap dan lain-lain sebagainya
hai lalu yang ketiga ada kondisi ya
kondisi
Hai kerja
Hai alat yakni atau atau lebih tepatnya
mungkin operating condition ya operating
condition misalnya seperti apa Ya
seperti suhu kemudian tekanan flowrate
kemudian eh it
Hai atau beban panasnya ya dan lain
sebagainya dan juga Oh yang keempat
adalah dimensi
Hai dimensi alatnya
Hai Misalkan seperti jumlah Stitch pada
nomor B serasinya atau ketinggiannya
kalau misalkan packing kemudian Eh
performanya performanya Tia bisa juga
dari efisiensi efisiensi
halo halo kemudian ya Kalau saudara
mengingat kembali mengenai kesetimbangan
termodinamika maka ini erat kaitannya
dengan kaidah fase gypsea ada kaidah
fase tips kaidah fase grup sini rumusnya
adalah f = c Minus peplus 2-nya bahasa
Inggris semua ini
Hai inilah perhitungan degree of Freedom
ya derajat kebebasan kenapa kok harus
diketahui dari kebebasannya karena
dengan mengetahui 23 bebasan maka segera
bisa mengestimasi kira-kira apa saja
yang bisa diasumsikan agar problem ini
bisa di pecahkan atau kalau misalkan
Saya ingin memecahkan masalah persoalan
tersebut kira-kira apalagi harusnya
tambahkan ya agar tidak perlu asumsi ini
lebih tepatnya backdrop hidden bikin
saudara kalau misalkan mengingat sebuah
persamaan misalkan Anda X + Y = 2 jumlah
yang variabel diketahui ada dua
bersamanya hanya satu bisa diselesaikan
tidak tidak bisa ya ini tidak bisa
diselesaikan kecuali kita ambil asumsi
salah satu dimisalkan
Hai x-nya adalah satu maka ini adalah
satu ini adalah contoh dari perhitungan
degree of Freedom In The government
enggak ada
karena nilainya
Hai negatif yakni grafisnya tidak ada
degree of Freedom persamaannya hanya ada
satu tetapi yang diketahui hanya yang
tidak diketahui ada dua maka tidak bisa
dipecahkan kecuali kita memiliki
persamaan satu lagi x = y nilai seperti
ini bisa di pecahkan Misalnya ini sama
juga kaidah fase gibbs digunakan untuk
memecahkan untuk mengetahui berapa
derajat kebebasan dari sistem tersebut
jadi F itu adalah freedom freedom
freedom atau variabel bebasnya kemudian
C Itu adalah komponen
Oh ya jumlah komponennya ada berapa
Hai kemudian P itulah face atau fase
jumlah fasenya ada berapa misalkan ya
saya berikan contohnya misalkan kalian
Hai cairan Eh ada air
Hai air itu komponennya satu fasanya
1airbrush cairan maksudnya cairan air
dalam bentuk cairan maka dia komen satu
khasnya hanya satu maka efeknya adalah
21 2001 kelas gua talk kerudungnya
adalah hewan ini bisa kita variasikan
suhu dan tekanannya jadi bisa kita bisa
mendesain menentukan secara bebas dua
variabel dari air tersebut Contoh satu
lagi
Hai ada kesetimbangan
di antara
Hai uap air dan
Hai cairan ya komponennya berapa Sabtu
karena kembali Dia hanya air saja tapi
fasenya ada dua sehingga filmnya adalah
satu minus 2 Plus 2 maka hanya bisa
menentukan satu variabel saja yang
Hai Bisa dirubah-rubah secara bebas
misalkan ya kalau saya hanya bisa
merubah-rubah suhu maka tekanannya pasti
akan tertentu maka dia grafik fungsi
dari suhu atau sambil tekanan maka suhu
ini adalah fungsi dari tekanan herp kita
adalah contoh
Hai seri penggunaan degree of Freedom
Mungkin banyak sekali yang bisa di
aplikasikan dan saya rasa mata kuliah
termodinamika lebih sudah dibahas lebih
jauh lagi
hai hai
Hai Nah selanjutnya ya selanjutnya tadi
sudah ya hukum dengan persamaan dasar
yang mungkin perlu saudara ketahui
selanjutnya adalah
Hai kesetimbangan uap cairan a
Hai saya bersemangat wap cairan nah
dalam eh kaidah kesetimbangan ininya eh
di antara uap dengan cari itu bisa
dihubungkan dengan sebuah tetapan ya
sebuah tetapan dimana Ya gimana
Hai Yei
Hai sama dengan ah misalkan dengan excel
gimana itu adalah
hai komponennya
hai ih adalah komponen kemudian saya
juga angka iya
Kayla adalah konstanta kesetimbangan
hai hai
di kemudian
Hai X
j&j putarlah fraksi mol
Hai jelas ya ex-situ adalah fraksi mol
diverse
Hai cair dan Y adalah fase
Hai wap
inilah korelasi antara web dengan cairan
jika menggunakan konstanta kesetimbangan
Lalu ada juga ya untuk semua top Serang
ini menggunakan hukum ro o
Oh ya menggunakan hukum roll on
Hai Dede umrah ini diasumsikan
larutannya adalah larutan ideal atau
campurannya 29 intinya Sunda eh rumus
yang berlaku di sini adalah tekanan
parsial suatu komponennya adalah tekanan
uap air komponen tersebut dikalikan
dengan fraksi mol
Hai cairan komponen tersebut ya P ini
adalah tekanan parsial P Ino adalah
tekanan uap murni ya dengan outbond ini
di tempat burung ini menggunakan
persamaan antoine
karena persamaan antoine Nok
j&t = H minus depete + C rumah seperti
ini promavit
Hai kemudian yang ketiga ada Hukum
Dalton
Hai Hukum Dalton gimana ya kalau
komplotan ini nilai dari fraksi mol fase
uapnya Jadi kalau roll tadi adalah
hubungan pada fraksi mol fase cair atau
hukum tatanegara fraksi mol pada fase
uap Ia adalah tekanan parsial komponen
dibagi dengan tekanan
Hai total dari sistem Percuma kalau
misalkan ini digabungkan ya ada yang
namanya hukum ro Dalton
Oh ya hukum royalton
Hai di kok kita gabungkan ya media yang
hukum perutnya PQ = u
Hai spec-03 Wetan XC lalu untuk yang
Hai by = y dikalikan p total
Hai besok digabungkan persamaannya
menjadi
Hai pi0 jika dekat aksi =
Nyi dikagetkan
Hai itu dikalikan dengan
Hai PT tol eh
Hai ye dibagi dengan
Hai XXI =
Hai teknologi gadget dengan PT
Hai ini yang disebut dengan konstanta
kesetimbangan
Hai kamu udah selesai
di belakang sampah ke settimana
Hai ada lagi yang ke-5 buat yakni yang
pertama Jika x1 dan Rock The Rock N Roll
the town
Hai yang ke-5 adalah hukum Henry
Hai muslim adalah hukum yang dihukum
Happy ini dia lebih kepada cairan gigi
umumnya adalah tekanan parsial ya
Hai suatu komponen adalah Henry comment
tersebut disampaikan dengan fraksi mol
di fase cair atau kalau misalkan di
gabungkan bersamaan tadi Eh dengan
persamaannya si Dalton ya ingin
bersamanya sudah nonton maka
qwerty dikalikan PT = hari dikalikan
dengan
a text
Hai cewek
Oh ya Saya rasa cukup yang dulu untuk
video kali ini Jadi ini adalah
penjelasan mengenai hukum-hukum dasar ya
pada menstruasi beserta persamaan
kesetimbangan uap dan cairannya modern
pemrogram ton hukum Henry dan hukum
konstanta kesetimbangan Oke saya cukup
untuk video kali ini udah makasih
Assalamualaikum Warahmatullahi patuh
hai hai
Weitere ähnliche Videos ansehen
5.0 / 5 (0 votes)