Optimasi Feed Plate dan Temperatur Feed Adsorber Dalam Proses Distilasi Adsorpsi Pada Pembuatan Etanol Absolut Disusun Oleh : Dimas Ardiyanta Koko Yuwono
2308 100 029 2308 100 157
Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Nonot Soewarno, M. Eng
Limbah Pabrik Gula (Molasses)
Menipisnya Cadangan Bahan Bakar Fosil
BACKGROUND
Optimasi Pada Proses Distilasi - Adsorpsi
Polusi Udara
Perpres 5 (2006) dan Inpres 1 (2006)
PENELITIAN TERDAHULU Author's
No
S. Al-Asheh, F. Banat dan 1
Title Separation of Ethanol-water Mixtures using Molecular Sieves and Biobased Adsorbent
N. Al-Lagtah
Information
Penggunaan adsorbent berbasis biomaterial (selulosa) dan membandingkan nya dengan molecular sieve. Didapat hasil molecular sieve yang terbaik ialah ukuran 3A.
(2004) S. Kumar et al. (2010)
Renewable and Sustainable Energy Reviews
Kebutuhan konsumsi energi proses distilasi - adsorpsi menggunakan adsorbent corn meal ialah 4187 kJ/kg.
Jonathan Sergio G. dan Hartal Dwikurniawan (2011)
Pembuatan Etanol Absolut Dengan Distilasi Dan Adsorbsi Menggunakan Molecular Sieve
Pemisahan campuran etanol – air menggunakan kolom distilasi 8 tray dan proses adsorpsi, dengan konsentrasi distilat 99%
2
3
4
Gerdathias Putra dan Ricky Mendapatkan Kondisi Operasi Pemisahan campuran etanol – air Reza Nasution (2011) Kolom Distilasi yang menggunakan kolom distilasi 16 tray dan Menghasilkan Kadar 96% Dalam adsorpsi dengan konsentrasi 99.7% Pembuatan Etanol Absolut
RUMUSAN MASALAH 1. Berdasarkan penelitian sebelumnya, diperlukan energi yang besar M(3861.87 kJ/kg) pada proses distilasi – adsorpsi 2. Belum adanya kondisi optimum untuk feed plate kolom distilasi 16 M tray dan suhu feed adsorpsi
TUJUAN PENELITIAN 1. Mendapatkan etanol absolut melalui proses distilasi – adsorpsi dengan energi yang optimum ( kurang dari 3861.87 kJ/kg) 2. Mendapatkan kondisi optimal feed plate danmtemperatur feed adsorber pada proses distilasi - adsorpsi
TINJAUAN PUSTAKA Etanol Absolut Nama Lain: Ethanol anhydrous Penampakan Fisik: Cairan jernih, tidak berwarna, dan tidak tersuspensi. Ethanol Fraction: min. 99,5 % v/v etanol (15,6oC)
Pembuatan Etanol Absolut
Fermentasi Distilasi Adsorpsi (Kumar et al., 2010)
TINJAUAN PUSTAKA Feed : Carbohidrat (mono-, di-, atau polisakarida) Mikroorganisme : Yeast Sacharomyces cerevisiae Fermentasi Sukrosa : C12H22O11 + H2O
Fermentasi
invertase
Sukrosa
C6H12O6 + C6H12O6 Glukosa
Fruktosa
zymase C6H12O6 Glukosa atau fruktosa
Distilasi Pemisahan dari larutan miscible atau partial miscible yang mempunyai perbedaan titik didih dan volatilitas pada masing – masing komponen.
2 C2H5OH + 2 CO2 Etanol
TINJAUAN PUSTAKA Metode McCabe-Thiele
Fixed-bed Adsorber (Breakthrough Time)
Adsorpsi Adsorbent
: Molecular sieve 3A
Ukuran partikel
: Air 2,8 A ; Etanol 4,4 A
(Mc Cabe, 834)
METODOLOGI PERCOBAAN ns
Bahan Penelitian >Molase >Urea
> Air > Fermipan (Yeast Saccharomyces cerevisiae)
Kondisi Operasi Tekanan 760 mmHg ( tekanan atmosferik) Konsentrasi Feed, xf : 10% v/v
SKEMA ALAT PENELITIAN g
Hasil Penelitian Proses Distilasi DISTILLATE, %v/v
100 95 90 85 80 75 70 11
11.5
12
12.5
13
13.5
14
14.5
15
15.5
FEED PLATE Gambar 1. Hubungan Konsentrasi Distillate dan Posisi Feed Plate
RATE DISTILLATE (ml/ (ml/detik)
Hasil Penelitian Proses Distilasi 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 11
12
13
14
15
FEED PLATE Gambar 2. Hubungan Rate Distillate dan Posisi Feed Plate
16
Hasil Penelitian Proses Distilasi Energy (kW/l (kW/l)
0.29
0.24
0.19
0.14
0.09
0.04 11
12
13
14
15
16
FEED PLATE Gambar 3. Hubungan Konsumsi Energi dan Posisi Feed Plate
Hasil Penelitian Proses Adsorpsi 1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
C= (water) concentration Co=0.0797 kg/liter
Temp 80 oC C/Co
C/Co
Kurva Break Trough pada Variasi Temperatur
break trough time
0 2 4 6 8 10121416182022242628303234363840424446485052
1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
break trough time
waktu (menit)
C= (water) concentration Co=0.0797 kg/liter
Temp 100 oC C/Co
C/Co
Temp 90 oC
0 2 4 6 8 10121416182022242628303234363840424446485052
waktu (menit) 1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
C= (water) concentration Co=0.0797 kg/liter
break trough time
1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
C= (water) concentration Co=0.0797 kg/liter
Temp 110 oC
break trough time
0 2 4 6 8 10121416182022242628303234363840424446485052
0 2 4 6 8 10121416182022242628303234363840424446485052
waktu (menit)
waktu (menit)
Hasil Penelitian Proses Distilasi - Adsorpsi Biaya Operasi pada Pembuatan Etanol Absolut PLATE
%v/v
Biaya Operasi
Volume (liter)
energy kW
cooling water Rp
volume (liter)
Rp
Harga Ethanol/ liter (Rp)
Harga Explain ethanol/ liter (Rp)
profit/liter (Rp)
12
84
19.9
1.07
679.81
575.34 1323.29
12000
110.13
11898.5
13
89
16.5
1.19
775.35
575.34 1323.29
18000
137.42
17873.0
14
92
9.1
1.50
977.80
575.34 1323.29
27500
273.21
27245.8
15
76
7.0
1.77
1150.10
575.34 1323.29
10000
380.09
9644.7
Distillation-Adsorption Tempera ture oC
%v/v
Operating Cost
Volume (liter)
energy kw
cooling water Rp
volume (liter)
Rp
Cost Ethanol/ liter (Rp)
Cost Explain ethanol/ liter (Rp)
profit/liter (Rp)
80
99.5
0.2
8.64
5618.80
670.66 1542.52
180000
34085.7 146845.7
90
99.5
0.7
10.02
6515.80
670.66 1542.52
180000
12089.5 168205.0
100
99.5
0.6
11.46
7451.80
670.66 1542.52
180000
14330.7 165982.9
110
99.5
0.4
12.78
8309.80
670.66 1542.52
180000
26631.8 153901.1
•Note: biaya feed, transportasi, limbah, operator dan lain-lain dianggap sama.
KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapat beberapa kesimpulan, yaitu: • Keadaan optimum feed masuk kedalam kolom distilasi 16 tray adalah pada plate ke-14 dengan kadar distilate 92% v/v dan energi yang diperlukan adalah 759,74 kJ/kg. • Keadaan optimum temperatur feed masuk kolom adsorpsi adalah pada temperatur 90 oC dengan waktu break through 28 menit. • Total energi yang diperlukan dalam proses distilasi – adsorpsi pada pembuatan etanol absolut adalah 1358,92 kJ/kg.
DAFTAR PUSTAKA [1] Al-Asheh, S., Banat, F., Al-Lagtah, N. “Separation of Ethanol-Water Mixtures using Molecular Sieves and Biobased Adsorbent,” Chemical Engineering Research and Design. 2004; 82(A7):855-864. [2] Choiruddin Sinaga, Annisa Damayanti. “Optimization of Reflux Ratio and Use of Energy in Distillation Process Ethanol-Water Mixture,”.2010. [3] Gerdathias putra, Reza Ricky Nasution, “Getting Distillation Column Operating Conditions that produce 96% of the content of Making Ethanol Absolu,” 2011. [4] Jonathan Sergio G, Dwikurniawan, “Built With Absolute Ethanol Distillation and Molecular Sieve Using adsorption”. 2011. [5] Kumar, S., Singh, N., Prasad, R. Anhydrous Ethanol : A Renewable Source of Energy. Renewable and Sustainable Energy Reviewes. 2010; 14:1830-1844. [6] McCabe,W.L., Smith,J.C., and Harriot,P. Unit Operations Of Chemical Engineering. New York : McGrawHill Book Company. 2001. [7] Seader,J.D. and Henley,E.J. Separation Process Principles. New York : John Wiley & Sons, Inc. 1998. [8] Wang, Y., Gong, C., Sun, J. Separation of Ethanol/Water Azeotrope using Compound Starch-based Adsorbent. Bioresource Technology. 2010; 101:6170-6176.
