Hysis Aspent

1. BASIC OF SHORT CUT & RIGOROUS COLUMN
DISTILLATION SIMULATION IN HYSYS
CREATED BY
DENNY FIRMANSYAH
Email : dennyfirmansyah49@gmail.com

2. EXAMPLE CASE
Sebuah larutan yang merupakan campuran dari komponen methanol dan air
memiliki laju alir sebesar 1000 kmol/hr tekanan 2 atm dan temperatur sebesar 50
C, Komposisi larutan terdiri dari methanol sebesar 45% dan air sebesar 55% (mol
fraksi). Larutan ini akan dipisahkan menggunakan menara distilasi. Produk
methanol akan didapatkan di puncak kolom dengan komposisi minimal sebesar
99,5% W dan diharapkan methanol yang terecovery dari umpan sebesar 95% dari
umpan masuk. Sekarang bagaimana anda membuat simulasi distilasi dengan
menggunakan aspen hysys?
Pasti diawal ketika selesai membaca case, akan
timbul banyak pertanyaan sebagai berikut:
1. Berapa jumlah stage kolom yang dibutuhkan
2. Umpan masuk pada stage berapa
3. Berapa rasio refluk minimalnya
4. Berapa suhu di puncak dan dasar kolom

3. SOLUTION
Secara umum beberapa pertanyaan tersebut dapat diselesaikan dan terjawab
menggunakan teori di bangku perkuliahan salah satu dengan metode MCCABE
THIELE menggunakan kurva komposisi dua komponen antara methanol dan air
TETAPI BAGAIMANA JIKA KITA INGIN
MENYELESAIKAN MENGGUNAKAN
PROCESS SIMULATOR SOFTWARE
ASPEN HYSYS?

4. SHORT CUT DISTILLATION HYSYS
Short cut distillation di HYSYS merupakan salah satu tool aplikasi unit operasi
pemisahan yang ada di hysys yang sangat berguna di tahap awal dalam
menentukan konsisi operasi awal sebelum dilakukan simulasi dengan
menggunakan real column distillation.
Adapun data-data awal yang dapat diperoleh dari short cut distillation adalah
sebagai berikut:
 Number of stages (jumlah stage)
 Reflux ratio
 Feed stage location (lokasi stage feed)
 Column pressure (tekanan Kolom)
 End-point temperatures (temperatur End-Point)
 Product flows and compositions (komposisi dan flowproduk)
Note: component spec is an impurity in the product

5. MASS BALANCE
FEED COMPOSITION
COMP % Mol
Mol flow
(kmol/hr)
Mass Flow
(kg/hr) % W
Methanol 45% 450 14400.00 59.26%
Water 55% 550 9900.00 40.74%
TOP PRODUCT
COMP % Mol
Mol Flow
(kmol/hr)
Mass Flow
(kg/hr) % W
Methanol 99.11% 427.50 13680.00 99.50%
Water 0.89% 3.82 68.74 0.50%
BOTTOM PRODUCT
COMP % Mol
Mol Flow
(kmol/hr)
Mass Flow
(kg/hr) %W
Methanol 3.96% 22.50 720.00 3.96%
Water 96.04% 546.18 9831.26 96.04%

6. SHORT CUT DISTILLATION SIMULATION
BY HYSYS
Masukkan terlebih dahulu komponen (methanol, air) & fluid package
yang akan digunakan (Peng Robinson)

8. Setelah memasukkan komponen & fluid package yang akan digunakan, simulasi siap
digunakan dengan meng klik “Simulation”

9. Inilah tampilan awal dari blank simulation, langkah pertama ambil material stream
masukkan data sesuai dengan kondisi operasi feed yang ada di soal

10. Setelah feed stream sudah ok, ambil simbol pallate short cut distillation

12. Pada bagian kolom component
terdapat istilah “light key in
bottom” & “heavy key in
distillate”. Light key in bottom
merupakan fraksi berat
(komponen yg memiliki titik
didih tinggi) di campuran yang
masih terdapat di dalam
bottom product. Sedangkan
heavy key in distillate
merupakan fraksi ringan
(komponen yg memiliki titik
didih rendah) di campuran
yang masih terdapat di dalam
top product.
Pada bagian kolom pressure, masukkan kondisi
operasi condenser & reboiler pressure sesuai
yang di inginkan. Tetapi perlu diperhatikan P reb
> P cond. Supaya uap yang terbentuk dapat naik
ke bagian atas kolom , sesuai prinsip aliran
fluida. Gas akan mengalir dr P tinggi ke P rendah
Setelah memasukkan data di kolom
pressure & component. Maka nilai rasio
refluk minimum akan muncul
terhitung secara otomatis. Kemudian
masukkan external refluk ratio sesuai
variabel yang diinginkan misal R=1,5 R
min

13. Setelah itu coba di klik tab performance maka semua data yang pada awal membuat kita
bingung, dapat terjawab. Data yang diperoleh cukup lengkap mulai dari Minimum number
tray, actual tray, hingga kebutuhan energy di kondenser dan reboiler dapat diketahui. Data ini
akan digunakan untuk simulasi rigorous column distillation

14. RIGOROUS DISTILLATION SIMULATION
BY HYSYS

15. Masukkan data jumlah tray dan tray feed masuk sesuai dengan data yang di peroleh dari
short cut distillation. Kemudian klik tombol next

17. Diperhatikan pada saat data
dimasukkan di akhir kita
dapatkan keterangan bahwa
simulasi distillation column
yang dibuat masih
unconverged, artinya masih
perlu ada parameter operasi
yang dimasukkan
Setelah itu klik spec pada tab design, perhatikan apa yang akan muncul selanjutnya

18. Pada bagian column specification
delete semua terlebih dahulu,
perhatikan pada keterangan degree
of freedom muncul angka 2. Ini
artinya masih ada 2 column
specification yang perlu
dimasukkan supaya simulasi dapat
berjalan. Column specification
merupakan parameter operasi yang
telah ditentukan di awal saat kita
mendesign. Sebagai contoh
kemurnian produk atau persentase
recovery produk seperti pada soal
di bagian awal, ataupun nilai Rasio
refluksnya
Tambakan column specifications dengan klik tombol add, adapun parameternya:
1. Reflux ratio
2. Column component recovery
3. Column component ratio

19. Masukkan column
specification “reflux ratio”
sebesar 1,5
Masukkan column
specification “component
recovery” methanol sebesar
95% pada stream top produk
Masukkan column
specification “component
fraction” methanol sebesar
99,5%W pada stream top
produk
Setelah memasukkan tiga parameter column specification, maka akan menimbulkan
pertanyaan. Pada slide sebelumnya diketahui bahwa degree of freedomsnya ada 2, artinya
kita hanya perlu masukkan 2 parameter. Tetapi nyatanya dimasukkan 3 parameter, artinya
degree of freedom menjadi tidak nol dan simulasi tidak dapat diselesaikan. Untuk menjawab
pertanyaan tsb, mari buka slide selanjutnya

20. Setelah itu di klik monitor maka
akan muncul tampilan sebagai
berikut
Perhatikan di bagian specification
telah ada 3 column specification yang
telah kita masukkan sebelumnya.
Perhatikan kotak check list active dan
estimate. Active dan estimate
memiliki perbedaan, untuk estimate
nilai tersebut hanya sebagai estimasi
awal dan tidak diharuskan untuk
tercapai, sedangkan active artinya
nilai parameter tersebut akan
tercapai
Sekarang mari kita mulai beralah dari operator process simulator menjadi process engineer. Lakukan
dua skenario operasi:
1. Check list active untuk reflux ratio dan comp fraction, serta estimae untuk comp recovery
2. Check list active untuk comp recovery dan comp fraction, serta estimate untuk reflux ratio
Perhatikan perbedaan apa yang terjadi setelah kita klik tombol run di kedua skenario tersebut

21. SIMULATION SCENARIO 1

22. SIMULATION SCENARIO 2

23. RANGKUMAN
Ternyata ada perbedaan hasil simulasi antara skenario 1 dan skenario 2, perhatikan
dengan seksama kebutuhan energi di reboiler dan kondenser. Kenapa terjadi
perbedaan tersebut dan bagaimana pengaruhnya terhadap parameter column
specificationserta hubungan antara satu parameter dengan parameter lain

24. SELAMAT MENCOBA