DEHIDRASI ISO PROPIL ALKOHOL
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh:
LELYANA OKTAVIANINGSIH ABADI NIM :23005002 Program Studi Teknik Kimia
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
LEMBAR PENGESAHAN
DEHIDRASI ISO PROPIL ALKOHOL
OLEH: LELYANA OKTAVIANINGSIH ABADI (23005002)
Program Studi Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Bandung, Juni 2007
Dr. Azis Trianto
ABSTRAK DEHIDRASI ISO PROPIL ALKOHOL Oleh
Lelyana Oktavianingsih Abadi NIM : 23005002 Bahan bakar yang berkualitas baik merupakan hal yang penting dalam pengoperasian dan perawatan kendaraan bermotor agar kendaraan tersebut dapat beroperasi dengan baik. Parameter-parameter yang dapat menandakan bahwa bahan bakar tersebut memiliki kualitas baik yaitu kemampuannya untuk mencegah terjadinya ketukan dan dapat mengurangi kadar emisi gas buang kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar tersebut. Kemampuan bahan bakar untuk mencegah terjadinya ketukan diukur dengan angka oktan. Makin tinggi angka oktan, makin baik kualitas bahan bakar tersebut. Kenaikan angka oktan dapat diperoleh dengan cara menambahkan zat aditif di dalam bahan bakar tersebut. Salah satu zat aditif yang dapat digunakan adalah Iso Propil Alkohol (IPA). IPA yang dapat dijadikan zat aditif adalah IPA dengan kemurnian 99,8%-v, sedangkan IPA yang banyak dijual dipasaran adalah IPA dengan kemurnian 95%-v. Oleh karena itu, perlu dilakukan penghilangan kandungan air di dalam IPA 95%-v sehingga dihasilkan IPA 99,8%-v. Metode yang digunakan untuk dehidrasi isopropil alkohol dalam penelitian ini adalah metode adsorpsi. Penelitian ini bertujuan untuk (i)membuat dan menguji unjuk kerja kolom adsorpsi untuk mendehidrasi IPA 95%-v menjadi IPA 99,8%-v secara partaian (ii)mengetahui unjuk kerja IPA yang dihasilkan (iii)mengetahui jenis isoterm adsorpsi yang cocok dalam proses dehidrasi IPA serta (iv)menyelidiki pengaruh penambahan IPA anhidrat ke dalam bensin terhadap kinerja pembakaran dalam mesin. Kolom adsorpsi yang akan digunakan yaitu berupa kolom yang terdiri dari dua kolom berbentuk silinder, dengan silinder bagian dalam berdiameter 2¼ inci yang digunakan untuk meletakkan adsorben dan silinder bagian luar berdiameter 3 ½ inci yang digunakan untuk menjaga temperatur kolom. Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa kolom yang dibuat untuk penelitian ini telah teruji dapat dengan baik menjalankan proses adsorpsi, kondisi optimal proses adsorpsi IPA pada kolom yang dibuat adalah pada laju alir adsorpsi 1000 mL/jam dan waktu desorpsi 3 jam, jenis isoterm adsorpsi yang cocok dengan proses dehidrasi IPA ini adalah isoterm Freundlich, penambahan IPA pada bensin terbukti dapat meningkatkan angka oktan dan menurunan emisi pada gas buang yang dihasilkan kendaraan bermotor. Kata kunci : Adsorpsi, angka oktan, iso propil alkohol, isoterm adsorpsi
i
ABSTRACT DEHYDRATION OF ISO PROPYL ALCOHOL By
Lelyana Oktavianingsih Abadi NIM : 23005002 Fuel quality is an important factor in operation and maintenance of a vehicle. The ability of fuel to prevent knocking and to reduce their emission fuel gases are main parameters which determine the fuel quality. The ability of gasoline to prevent knocking can be determined by octane number. The higher of octane number in gasoline, the better of the gasoline quality. The increasing of octane number can be achieved with addition of octane booster. IPA is one of the octane booster that can be used. IPA can be used as an octane booster if its composition reaches 99.8%-v. In the market, IPA is mostly sold on technical grade 95%-v. Hence, to increase this grade up to 99.8%-v, process dehydration is needed. Adsorption is one of the methods for dehydrating isopropyl alcohol. Objectives of this research are (i) to construct a batch adsorption column and to test the column for the process adsorption (ii) to know the performances of the IPA anhydrous produced (iii) to know type of adsorption isoterm for dehydration IPA and (iv)to investigate effect of additon IPA anhydrous to gasoline. Column that is used for this operation has outside diameter of 3 ½ inch to control column temperature with hot water and inside diameter of 2¼ inch to place adsorbent. Results from this experiment are the column in this experiment can be used with good to adsorption process, however in desorption process it need to improve, optimal condition to dehydrating IPA are in adsorption flow 1000 mL/hour and desorption time 3 hours, type of adsorption isotherm that agrees with mixture IPAwater is freundlich isotherm, and the addition of IPA into gasoline can increase RON and reduce gases emission from vehicle. Key words : Adsorption, octane number, iso propyl alcohol, adsorption isotherm.
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan berkat-Nyalah saya selaku penulis dapat menyelesaikan tesis penelitian ini. Penelitian ini bertujuan utama untuk memperoleh iso propil alkohol anhidrat yang layak digunakan sebagai alternatif zat aditif yang dapat meningkatkan angka oktan dalam bahan bakar bensin dan menurunkan kadar emisi gas buangan Penulis menghaturkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada bapak Dr. Azis Trianto selaku dosen pembimbing dalam penelitian ini, bapak Prof. Dr. Herri Susanto selaku sekretaris program studi pasca sarjana dan koordinator dari penulisan laporan penelitian, kedua orang tua saya, terima kasih atas doa dan dukungannya, rekan-rekan S2 angkatan 2004 dan 2005 yang sudah memberikan semangat dan dukungan serta bantuannya, pihak-pihak yang telah memberikan kontribusi
dalam
penelitian
dan
penyusunan
tesis
saya
ini
(Edo,Jauhar,Habib,Zainal Abidin, Haryo, Susilo; serta Pak Hendy, Pak Karna, Pak Asep, Pak Ate) terima kasih atas segala bantuannya, serta pihak-pihak lain yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang sudah banyak membantu dan mendukung saya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis senantiasa terbuka terhadap kritik dan saran dari pembaca. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Terima Kasih. Penulis, (Lelyana O. Abadi)
iv
DAFTAR ISI ABSTRAK ………………………………………………………………..
i
ABSTRACK ………………………………………………………………
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS …………………………………….
iii
KATA PENGANTAR …………………………………………………….
iv
DAFTAR ISI ……………………………………………………………...
v
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………...
vi
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI…………………………………
vii
DAFTAR TABEL ………………………………………………………...
viii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ……………………………..
ix
Bab I
Pendahuluan ……………………………………………………
1
I.1
Latar Belakang …………………………………………
1
I.2.
Perumusan Masalah ……………………………………
3
I.3.
Tujuan Penelitian ……………………………………....
3
I.4.
Ruang Lingkup Penelitian ……………………………..
3
Tinjauan Pustaka ……………………………………………….
5
II.1
Dehidrasi ……………………………………………….
5
II.2
Standar Emisi …………………………………………..
6
II.3
Angka Oktan …………………………………………..
6
II.4
Adsorpsi ………………………………………………..
11
Rancangan Penelitian …………………………………………..
19
III.1
Metodologi Secara Umum……………………………..
19
III.2
Percobaan ........................................................................
19
III.3.
Metodologi Pengolahan Data ..........................................
23
Hasil dan Pembahasan ………………………………………….
25
IV.1.
Hasil Konstruksi Kolom Adsorpsi ..................................
25
IV.2.
Hasil Penelitian ...............................................................
27
Kesimpulan dan saran ………………………………………….
43
V.1.
Kesimpulan …………………………………………….
43
V.2.
Saran …………………………………………………...
43
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….
44
Bab II
Bab III
Bab IV
Bab V
v
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A
MSDS Isopropanol ……………………………………….
46
Lampiran B
Prosedur Penelitian ……………………………………….
50
B.1 Prosedur kerja ………………………………………...
50
B.2 Prosedur analisa ………………………………………
51
B.3 Prosedur pengolahan data ……………………………
53
Data Penelitian ……………………………………………
55
Lampiran C
C.1 Tabel %-IPA yang keluar dari kolom adsorpsi dari waktu ke waktu (setiap 15 menit)……………………
55
C.2 Tabel C/Co …………………………………………...
56
C.3 Tabel c………………………………………………..
57
C.4 Tabel q ……………………………………………….
58
vi
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI Gambar II.1
Molecular sieve ukuran 4 A........................................................
13
Gambar II.2
MTZ, LUB, Stoichiometric front……………………………….
16
Gambar II.3
Kurva Breakhthrough………………………………………….. 16
Gambar II.4
Macam-macam isoterm adsorpsi ................................................ 17
Gambar III.1
Rancangan kolom adsorpsi ......................................................... 20
Gambar III.2
Proyeksi kolom adsorpsi tampak atas.........................................
20
Gambar IV.1
Kolom adsorpsi ..........................................................................
25
Gambar IV.2
Tabung silinder untuk pemanas IPA...........................................
26
Gambar IV.3
Waterbath....................................................................................
27
Gambar IV.4
Kurva breakhthrough pada laju alir yang berbeda untuk waktu desorpsi 3 jam.............................................................................
Gambar IV.5
Kurva breakhthrough pada laju alir yang berbeda untuk waktu desorpsi 2 jam.............................................................................
Gambar IV.6
29
Kurva breakhthrough untuk waktu desorpsi berbeda dan laju alir 700mL/jam...........................................................................
Gambar IV.8
28
Kurva breakhthrough pada laju alir yang berbeda untuk waktu desorpsi 1 jam.............................................................................
Gambar IV.7
28
29
Kurva breakhthrough untuk waktu desorpsi berbeda dan laju alir 1000 mL/jam ........................................................................ 30
Gambar IV.9
Kurva breakhthrough untuk waktu desorpsi berbeda dan laju alir 1200 mL/jam ........................................................................ 30
Gambar IV.10
Kurva breakhthrough untuk waktu desorpsi berbeda dan laju alir 1600mL/jam.........................................................................
Gambar IV.11
31
Volume Produk (IPA) yang dihasilkan per hari dari berbagai variasi proses yang dilakukan ....................................................
35
Gambar IV.12
Plot data c Vs q pada 1000 mL/jam, t desorpsi 3 jam ................
38
Gambar IV.13
Plot data 1/c Vs 1/q pada 1000 mL/jam, t desorpsi 3 jam .......... 39
Gambar IV.14
Plot data Log c Vs Log q pada 1000 mL/jam, t desorpsi 3 jam..
40
Gambar IV.15
Pengujian Emisi Gas ..................................................................
41
vii
DAFTAR TABEL Tabel II.1
Perbandingan RON dan MON .......................................................
7
Tabel II.2
Perbandingan nilai RON dan MON untuk beberapa senyawa ........
7
Tabel II.3
Sifat-sifat fisik Tetra Etil Lead dan Tetra Metil Lead …………….
8
Tabel II.4
Sifat-sifat fisik MTBE, etanol, dan metanol ………………………
9
Tabel II.5
Sifat-sifat fisik iso propil alkohol …………………………………
10
Tabel II.6
Spesifikasi tipe-tipe iso propil alkohol ……………………………
10
Tabel II.7
Klasifikasi adsorben berdasarkan sifatnya terhadap air …………..
12
Tabel II.8
Klasifikasi adsorben berdasarkan ukuran pori ……………………
12
Tabel III.1
Variasi penelitian .............................................................................
21
Tabel III.2
Komposisi campuran premium-IPA anhidrat ..................................
22
Tabel IV.1
Tabel Volume Produk yang dihasilkan per hari ..............................
34
Tabel IV.2
Tabel Hasil Pengujian RON ............................................................
40
Tabel IV.3
Tabel Pengaruh pencampuran IPA pada emisi mobil Kijang 1991
41
viii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN
Nama
Pemakaian Pertama kali pada halaman
TEL
Tetra Etil Lead
1
TML
Tetra Metil Lead
1
MTBE
Metil Tertiari Butil Eter
2
IPA
Iso Propil Alkohol
2
RON
Research Octane Number
6
MON
Motor Octane Number
6
CFR
Cooperative Fuels Reseach Mass
7
MTZ
Mass Transfer Zone
16
LUB
Length of Unused Bed
16
ω
Ukuran pori
12
q
Konsentrasi zat di partikel adsorben
17
c
Konsentrasi zat di fasa fluida
17
K
Konstanta
17
n
Konstanta
18
qo
Konstanta
18
C
Konsentrasi air sebagai produk
23
Co
Konsentrasi air sebagai umpan
23
t
Waktu
23
V
Volume
24
Q
Laju alir
24
W
Berat
24
LAMBANG
ix
x
