BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Proses
Pemurnian
Etanol
dengan
Menggunakan
Alat
Sistem
Evaporator dan Destilator Ganda Proses pemurnian etanol kasar menjadi etanol teknis dan etanol absolut dengan menggunakan alat sistem evaporator dan destilator ganda. Etanol kasar 25 % akan di ubah menjadi etanol teknis dan etanol absolut. Rangkaian alat dapat di lihat pada Gambar 1.
Termokopel Destilator1
Destilator 2 Dehidrator
Evaporator1 Kompor
Evaporator 2
Gambar 1. Alat Pemurnian Etanol Sistem Evaporator Dan Destilator Ganda
Komponen peralatan dan fungsi masing-masing sebagai berikut : a)
Tangki evaporator, terdiri dari dua buah; tangki evaporator-1 yang berfungsi menguapkan awal etanol yang berkadar 25-45 %, dan tangki evaporator-2 berfungsi menampung air destilasi yang berasal dari destilator-1 dengan suhu berkisar 78-80 °C untuk memanaskan ulang etanol yang ditampung pada evaporator-2, serta menguapkan etanol hasil destilasi-1 yang berkadar 80-85%.
b)
Destilator; destilator terdiri dua buah, destilator-1 berfungsi mendinginkan dan mencairkan uap etanol yang berasal dari tangki evaporator-1, sedangkan destilator-2 berfungsi mendinginkan dan mencairkan uap etanol yang berasal dari evaporator-2, dan destilator-2 yang merupakan produk etanol akhir.
c)
Dehidrator; kolom tempat penampungan hidrat yang berfungsi menyerap air yang masih terdapat pada etanol, yang berasal dari tangki evaporator-2, agar diperoleh etanol berkadar tinggi atau etanol anhidrat.
d)
Air destilasi, untuk pengendalian debit air agar sesuai dengan suhu yang dibutuhkan untuk kelancaran proses penguapan.
e)
Kompor; menggunakan kompor pompa dengan bahan bakar minyak tanah, yang berfungsi sebagai sumber panas untuk menguapkan etanol. Alat pemurnian etanol sistem evaporator dan sistem destilator ganda dapat
di opersikan oleh kelompok tani dan usaha kecil menengah di pedesaan pada
sentra-sentra produksi aren. Dalam penggunaan alat pemurnian etanol sistem evaporator dan destilator ganda, perlu memperhatikan: 1)
Kondisi alat, alat terdiri dari unit operasi yang terdiri dari evaporator, destilator, dan dehidrator. yang di desain kompak, sehingga perlu memperhatikan sistem penggabungan antara unit operasi untuk menghindari terjadinya kebocoran yang berdampak pada pembuangan bahan yang di murnikan.
2)
Kontrol suhu, perlu di lakukan pengecekan suhu pada masing masing unit operasi agar dapat di sesuaikan dengan panas yang di berikan melalui penggunaan kompor pada unit evaporator dan debit air destilasi pada kolom destilator. Pemurnian etanol berlangsung secara sinambung mulai dari penguapan awal
etanol kasar sampai dihasilkan etanol sebagai produk akhir (pada Gambar 2). Tahapan proses sebagai berikut: a)
Persiapan peralatan proses , komponen pendukung lainnya dan bahan baku.
b)
Bahan baku berupa etanol kasar (kadar 25-45 %) dimasukkan ke dalam tangki evaporator-1, tangki evaporator-1 dipanaskan pada suhu ≥ 82 °C yang ditunjukkan pada terrmo-kopel tangki evaporator-1.
c)
Saat
suhu evaporator-1 mencapai 78-79 °C, dimulai proses penguapan
etanol dari tangki evaporator-1 ke destilator-1, dengan adanya air destilasi, terjadi pendinginan uap etanol panas menjadi cair pada destilator-1, dan mengalir ke tangki evaporator-2 pada bagian dalam mengikuti gaya
gravitasi. Bersamaan dengan itu, air destilasi panas dengan suhu berkisar 78-80 °C, akan mengalir ke tangki evaporator-2 pada bagian luar, energi panas yang berasal dari air destilasi-1 akan memanaskan dinding pipa tempat penampungan cairan etanol yang berasal dari destlator-1 untuk diuapkan lagi. d)
Dalam tangki evaporator-2 cairan etanol akan mengalami pemanasan dengan adanya panas yang berasal dari air destilasi pada destilator-1. etanol akan menjadi uap, dan akan terdorong ke kolom dehidrator.
e)
Dalam kolom dehidrator yang telah berisi saringan molekuler sebanyak 6,3 gr, air yang dikandung uap etanol akan diserap (diadsorpsi) oleh saringan molekuler, sehingga menjadi etanol kering atau etanol dengan kadar air yang sangat rendah.
f)
Uap etanol dari dehidrator akan didorong keatas dengan adanya tekanan udara yang berasal dari tangki evaporator-2, menuju ke destilator-2, sedangkan air yang diserap oleh zeolit sebagai saringan molekuler yang akan terikat sangat kuat. Saringan molekuler yang digunakan adalah zeolit sintesis dengan ukuran 3Ȧ . Zeolit yang sudah jenuh (tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menguap) dan uap air dari uap etanol dapat digunakan lagi dengan cara dipanaskan pada suhu 180-2000C selama 5 jam.
g)
Uap etanol akan mengalir ke kolom destilator-2, uap etanol didinginkan dan menjadi cairan etanol, yang selanjutnya akan mengalir keluar corong pengeluaran pada kolom destilator-2, ditampung, dan diperoleh produk akhir etanol.
h)
Unit proses didinginkan, etanol pada tangki evaporator-2 dikeluarkan dengan membuka keran, etanol sisa yang terdapat pada evaporator-2 adalah etanol kadar
81 % atau lebih rendah atau sebagai bahan baku untuk
pemurnian lanjut menjadi etanol dengan kadar > 95 %. i)
etanol di tuangkan ke dalam gelas ukur yang memiliki tanda tera 250 ml.
j)
Setelah itu alkohol tester yang memiliki tanda tera 100% di masukkan ke dalam gelas ukur yaitu untuk mengetahui kadar etanol sebelum dan sesudah di murnikan.
k)
Produk sisa (residu) pada tangki evaporator-1, dikeluarkan dengan membuka keran, jika kadar etanol 3-5 %, tidak perlu diproses ulang karena membutuhkan waktu yang lama dan banyak bahan bakar, sehingga tidak efisien. Etanol Kasar (Kadar 25%-45%
- Pemanasan tangki evaporator-1 (Sumber panas dari kompor) - Destilasi-1
Etanol Hasil Destilasi 1
-
Pemanasan tangki evaporator-2 (sumber panas dari air destilasi 1 Destilasi-2
-
Dehidrasi Pengepakan Hidrat
Etanol Hasil Destilasi 2
Residu
Etanol Teknis
Etanol Absolut
Gambar 2. Diagram Alir Proses Pemurnian Etanol Kasar Menjadi Etanol Teknis Dan Etanol Absolut
4.2
Hubungan Suhu, Waktu Proses, Dan Volume Etanol Teknis, Dan Etanol Absolut, Selama Proses Pemurnian. Proses pemurnian etanol menggunakan alat sistem evaporator dan destilator
ganda, pada kajian ini menggunakan 2 jenis bahan baku etanol yaitu etanol kasar dengan kadar etanol 25% dan etanol teknis 67-90%. Waktu proses dan suhu pada masing masing unit operasi selama pemurnian Etanol Kasar menjadi Etanol Teknis Dan Etanol Absolut. Pada tahap pertama (Tabel 1). Tabel 1 suhu, waktu proses pemurnian pada masing-masing unit pada proses selama pemurnian etanol kasar menjadi etanol teknis dan etanol absolut dilakukan pengamatan setiap setengah jam untuk mengetahui berapa lama dan suhu etanol absolut dihasilkan (menetes pada destilator 2).
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Waktu (jam) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Suhu Evaporator 1 (°C) 28 42 58 79 81 85 87 89 91 92 96
Suhu Destilator 1 (°C) 28 34 35 37 69 78 71 72 84 77 82
Suhu Dehidrator (°C) 28 29 30 30 67 76 80 81 83 82 84
Suhu Destilator 2 (°C) 28 29 30 30 32 60 66 69 71 70 75
Etanol kasar (25%) yang di proses melalui evaporasi, destilasi, dan dehidrasi etanol mulai menetes yang mengalir pada destilator 2 di mulai setelah 2 jam pemanasan, yang diindikasikan dengan (a) suhu evaporator-1 81oC, (b), suhu
destilator-1 69oC, (c) suhu dehidrator 67 oC dan (d),suhu destilator-2
32 oC,
proses pemurnian tahap pertama membutuhkan waktu proses selama 5 jam dan minyak tanah 5 L, dengan debit air destilasi sebesar 12 L/jam. pada proses tahap pertama dengan menggunakan bahan baku etanol kasar (25%) sebanyak 60 L dihasilkan etanol dengan kadar dan volume yang beragam seperti yang tertera pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil Pemurniaan Etanol Kasar Pada Tahap Pertama NO Uraian Kadar Etanol (%) Volume (Liter) Bahan baku (etanol kasar) 25 60 1 Evaporator-2 67 2,1 2 Destilator-2 99 1,5 98 1,5 90 1,6 89 1,6 87 1,1 82 1,7 70,4 1,3 67 2,1 3 Residu 4 38
Tabel 2 hasil pemurnian menggunakan etanol kasar 25% di peroleh 3 produk yakni, (a) etanol teknis 67-90% sebanyak 9,4 liter, (b) etanol absolut 9899% sebanyak 3 liter, dan residu (sisa proses dengan kadar 4% sebanyak 38 liter). Etanol teknis yang diperoleh pada pemurnian etanol kasar digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan etanol absolut. pengamatan waktu proses dan suhu pada masing-maasing unit operasi selama pemurnian tahap kedua.
Tabel. 3 No
Waktu Proses (Jam)
1 2 3 4 5 6
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0
Suhu Evaporator (0C) 28 79 79 81 81 97
Suhu Destilator 1 (0C) 28 68 73 82 74 84
Suhu Dehidrator (0C) 28 78 76 81 8 76
Suhu Destilator 2 (0C) 28 34 40 66 66 34
Hasil proses pemurnian etanol teknis dengan kadar etanol 67-90%. Etanol teknis yang diproses melalui evaporasi, destilasi, dan dehidrasi menghasilkan etanol yang mengalir pada destilasi 2 dimulai setelah 33 menit pemanasan, yang diindikasikan dengan (a) suhu evaporator 79 oC, (b), suhu destilator-1 68oC, (c) suhu dehidrator 78 oC dan (d),suhu destilator-2
34 oC, proses pemurnian tahap
kedua membutuhkanm waktu proses selama 3 jam dan minyak tanah 3 L, dengan debit air destilasi sebesar 12 L/jam. Suhu sisa air destilasi sekitar 65-70 oC. Pada proses tahap kedua dengan menggunakan bahan baku etanol 67-90% sebanyak 9,4 L dihasilkan etanol dengan kadar dan volume seperti yang tertera pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil Pemurnian Etanol Teknis Pada Tahap Kedua No Uraian Kadar Etanol (%) Volume (Liter) Bahan baku (etanol teknis) 1 2
Evaporator -2 Destilator -2
3
Residu
67-90%
9,4
87 96 94 90 5
2,2 1,6 1,6 3,0 4,6
