"￨‖
mlah ttns dan Thologl,V06 No 2 Jur1 2007 ha arnan 144 155
PEMISATIAN SISTEM BINER ETANOLAIR DAN SISTEM TERNER ASETON.N-BUTANOL.ETANOL DENGAN DISTILASI BATCH SEDERHANA
′ ． 瘍理羞爛遭轟官■■■．
HDU、 :":山
Ni Ketut Sari, Gede Wibawa, Kusu'andi, Nonot Soewarno, Renanto
Abslmct: An eryeritnmtlbr hin(try systent of ethunol-*'ater nt atnutsplteri<. pressurt, usittg sintple batch distilatton lws been conductec! to ih'estigate the perfonnanc.e of rhe appararus ,"heiher thc liquid co,nposition in the llask v'as in equilibritun teitlt tlrc vupour cor lr.)sition in rhe overhead- Thc tzsult slnwed that the experinentul datav'as in goo(l agre(ment with that in the litcraturc, A temary systcm of Acetotte-n-Butuno!-Ethlno! ,.as ulso cottducretl in rhe same apwalus iives that such contlitions con be achicved, Tlrc result *,us used to validate the simulationfor the sarne ,-stem A comparsion in the tempcruure antl liquid conposition in the rcsidue ptofiIes were made to assure that simnlution *.ere in gootl agree,nent i.irh e.rperimenral
data. ..' Kcywot*:
simple harch distitlarion, tenperature
prof le, liquid cotnposirion proJite.
Absfruk &speritnen si;ten biner etuto!-air (EA) padu tekurun utnosfir ntenggwrukan disrilasi batch scderhanq utulcnelihat kinerja olat apukuh konrynsisi liqtidu tlan k
tlcla lileralu.r, dijadikan dusar unru': pemisultru si.tt
campuran HCI-H,O, H.,SOr-H,O, NHr-H-O. Adapun asumsi yang digunal:an adalah liquida 'ircampur sempurna pada str/I-por, kondensasi menggunakan total kondensor dan relative rolanTiry (d) dianggap konsan (Rayleigh, t902) dan kemudian ditulis ulang dalam buku panduan Separation Process Principles oleh Henley dan Seader ( 1998). Pemisahan sistenr biner etanol-air secara eksperimen dengan distilasi bat:h sederhana dan secara simulasi dengan pmgram Basic. Dalam menghitung \rLE menggunakan peNamaan lr,largulcs, Vrn Laar. Wilsoru NRTL dan UNIQUAC. H.r-sil [€nelirian dibuat dalam kurva kesetimbangan rempeftrrur. komposisi liquida dan konrposisi uap. Dari Persama:rn yang digunalan diperoleh lreurr
letiutton antar:t hasll eksperirnen dan hasil simulasi untuh temper.rtur dan komposisi uap dari perstmian LTNIQUAC yang paling kecil (Schrveitzer, 1996). Serehh itu dikembrngkan untuk pemisahan sistem terner benzenetoluene-o-xylene menggunakun diameter kolom l0 cm dengan kondisi total refluk, dilengkapi
dengan penerima hasil distilat (distiltate recc'ivcrl. Asumsi ftoldup di kondensor diubaikrn, rurlar rrle4ilou, konstan , boilup rute uap konstan, reloti.f wtlarilitr konstan. Haiil eksperimen berupa konsentrasi di distilat dan lionsentrasi di reridu terhadap waktu distilasi. Dari nrctoda :tltort..ul \.inE digunakln. rnak:r dapat diprcdiksi bahu,a konrposisi yang paling tinggi dari komponen yang paling rinr:an di penerima hasil disrilat secara teoritis dapat dicapai tlibarvah londisi operasi lang diberikan. Deng;rn nrclurunkan batas lomposisi 1,ung
︰ｌｌｌ■ｊ岨綱増選１１１１１ １
lurusan Teknik Kimia, Fakuhas Teknologi Indusrri Institut Teknokrgi Scpuluh Nopember Kampus ITS Sukolih - Sur.rbaya 601 I I
■７ ■
r帥 蜘 al¨ tern● ner
ttanorAr can sstem To■ erttlol卜 n‐ &"noLElano deng“ Desuas:Ban sederhana
(M Kett%“ ,Gede Wbawa,Kuttmd,Nonot詢 嘔 mo,Renanb)
Kondensor
D,yD XD=yD
Gambar i Skt・
aliran distiasi batch sedcrhana
“
:ling tinggi dari komponen yang paling ringan r'5esid3 .uk- diperoleh hasil yang berbedaeda terhadap kemurnian distilat. Pada prinsipya,
maupun simulasi belum pernah diteliti sebelumny4 sehingga dalam penelitiaa ini ditinjau profil temperatur dao prolil liquida di
petodl ini dapat diguoakan pada sistern Dollon dimasibat`ふ J』 akecil untuk
salkanⅢ pOnCnplgpamgHngandari :llnp-uBn umpan pada kemumian tinggi. Hasil
ぶperinlcn kemudian dibandingkan dengan
terhadap waktu proses- Unhrk eksperimen sistern terner ABE menggunakan distila si
batch sede-'hana pada tekanatr atmosfir dalam
skrla laboratorium dan untuk simulasi
`E■8/● lctanol‐ ctanol‐ air dcnganシ
marggunakan metoda rigorous dengan model D iffere n t ia I -A I ge braic-Equatio,zs (DAEs), dimana model DAEs telah digunakan oleh peneliti pendanulu. Hasil eksperimen sistem tcmer ABE kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi sistem temer ABE.
鴫9 kolonl l,7m.Yang dikanbanょ an adalah
Teori
aS,S raulasi dan mcnutukkan has‖ y“ g ι
(1【
im dan」 L1999)Kcmudial
=よ n angkュ
dikcm‐ dalan PJOc“ ∫P/ar EngJ″ ′」 ″g `ο
″ピ untuk sistem terncr カ″ガCα ′ッ scJ pasita,20 1itct diametcr ko10m O,1,n dan “ ュ
ra/fOrt・ I sIP力
lcncan cFtsicnsi kompOne■ yang diPisahlan Jam ellsicnsi distilasi.Data yang diperoleh
ienunJukkan bahwa rnよ in besar kOnsentmsi omponcn餞硼 ′diα ′ ●(ctan。 1)pada umpan
lasuk,maka akan mengurangi eflsic:lsi OmpOP摯 ″ ″ ′ ・Daヒ juga menuttukkall ・ ahWlPC魂 inttti antarmOlekuisangat
"饉 “
棚 憲∬ :酬:棚 出』
Persamaan yang berlaku untuk pemisahan
sistcm temer pada distilasi batch sederhana dapat dijabarkan dari penguralgan kecepatan
alirar dalam still pot daa kecepatan atiran keluar, seperti Gambar V日
=_d/dt
Ⅳ
l.
.、)
V" = - W.dx*/dt
Vn=D.ち
(1)
-x*.dw/dt A) (3)
」 ]器窯淵出:t認 識鼻 認 D =-dw (4) dt p訛 器服 踏懺∫ l麟 翼Pengurangan aliran kolom = aliran keluar =鰍 ‖l艦 穏‐ _織 11嶽驚 W. dx,^./dt + x* dWdt = - P. 胤 :猶 li詮鮮買 Ъ∬1習 蹴訳 dx- = (Yo - *-) dw (s) frdi - pemisahan sistem temer, diasumsikan ‖瞥露:R鯛[ぷ mlt:器 Dalam bercampur sempuna dimana x* 聖l督胤∬ょ ξ 鮮鷲 智飽[l:穏 = x. dan ye: y,, maka persamaan (5) ditulis Iを
kecepatan
dalam
kecepatan
.
yo
behwa l.iquida
stilasi batch sedohallabalk secara clspcnt,m
berikut (HenLey dan Seader, 1998): 145
Xl)
ｔ Ｗ 一ｄ ｄ Ｗ
Ｌ丁
=Oi‐
(6)
dx: =壁
01-Xl) W
(7)
komposisi uap (yJ dihitung menggumkan persamaan BUBL T (Prausnitz, 2001). Pada tek:aan rendah fase uap mendekati gas ideal, sehingga harga d=$,"':1, sehingga faktor potnting dap l pula dianggap sama deogan satu, pengambilan asums bahwa d= I menimbulkan kesalahan yang }:ecil untuk kesetimbangan uap liquid tekanarr rendah, sehingga diperoleh per-
L=詰
i嵩
(y)
:
(15)
1 1 鋼
h時
満
os waktu(x)adJ由 DideSnisikanど i“ ιなわ″′ sebagai bedkut:
ζ = in(や )
(10)
Dimana, x = bilangan tak bcrdimensi yang tergantung pada u'aktu.
Persamaan (10) disubstitusi ke dalam perc:tmaan (9), sehingga dipcroleh pcrsamaan
(11):
Konstanta kesetimbangan antara fase uap dan fase liquid didefinisikan sebagai berikut :
K =生 _=L三 ■
(H)
Pcsamaan(11)merupakan Modcl D拶 売 πttι :ο ′ な CDAEs)unttk dSm¨ i Иrgabrafc_F92● ′ batch sederhana sistem tcI.cr.dengan asumsi
udak menlbentuk dua phase liquida
Pcrs,maan(11)tdah dltulis oleh Doh的 dan Pご 趙厖 (1978)sebagai berikut:
=嵩
P
Proscdur itcrasl untuk mcncan tclllpcratur
′Ⅲ tu
inenはd harga temperatur jenuh
dan komponcn mumi TrtPda P erausm乾 dkk,2001)
T,at= :
Bi
―c
Ai‐ log P :
(17)
dimanaA, B, C adalah konstantalrroine untuk spesies i , untuk semua estimasi awal.
T=7 XiT'at (12)
(16)
1
(18)
1
I{argaT sebagai harga awal akan digunakan
Dengan forward-f inite-difference, dari untuk mengetahui tekanan uap jenuh suatu zat persamaan (ll) akan Ciperoleh komposisi ;,ang akan diestimasi dengan persamaan liquida di bottom. (xLi.t) sebagai fungsi Dx, Antoine. sehingga didapat persamaan (13) sebagai
聰q均 =ヘ ー 吾
bcrikut:
dXi=Q― X)dX D、
二oi― X,Dx
(19)
1
P'' dapat dicari dari Persarnaan Antoine, P,"' adalah untuk semua spesies dimana XⅢ : XO+Q● Xp Dx (14) termasuk j, yang mana ini merupakan spesies Dimana komposisi liquida mula-mula di yang dipilih dari set (i). bottom (x) dan Dx ditent-rkan, sedangkan 146
(13)
１１１ １ １ ｌ Л 嗣 燿 ︱ ■ Ｊ 颯 ■ ■ ■ ■ ■ ■ １ １１１１１１ １
= dξ
X
1
b“ bb′
凸
dζ
ersamaan ( I 5) ini dikenal ju.ga seba,gai persamaan Raouit yang dimodi6kasi. Salah satu persam&rn yang digunakan untuk menghitung koefisien aktifitas (g) adalah persamaan UNIQUAC. P
)J
１ １１１１１盟組硼ヨ■■１１１︲
samaan untuk menghitung kornposisi uap ００
ヽ︱ ︱︱ ︱′
ｈ
′︱︱︱、
〓
Ｗ Ｗ ｄ一
=ム
Ｗ一 鶏
Dengan kondisi awal : x: xo dan W = Wo, kemudian persamaan (7) diintegralkan menjadi:
144‐ 155
１ ︲， ︲ １ １ ， ︲ １ ﹁ ﹁． ． ． 憫 ｕ 超 Ш 蜀 輛 一 一 Л 翅 一 輌 ． ．
bgl.Ib1 6 No 2Ju鵬 2∞ 7h」 aman lNDuSTR1 3omJ肺山 San dan Tek「 っ
rc“ 咆 cl,dl1 0Stcll:● Ioこ lan● “
「
■
r Oan ustcm ierneraseon‐
n‐
oltaoに tanol cengan DesblasI Bala Sedefhana
{M Kettt San,Cede
Identi$spesies j: I4*cari tekanan uap jenuh spesies kompouen-l: =
￨_
_
P高 =ヽ
j
1々′ οあ ragi
untuk
dilaklikan,tcrlebih dahulu dilakuku kahbrasi
erimen sistm binerEA untuk melihat kineria alat distilasi batch
scdcrhana, yaitu dengan validasi hasil eksperimcn sistem biner EA dengan dati
(20)
Xriギ 静LP Σ Xiγ
Scbclum cksperinlen sistem biner EA
datrentoma∝ 駒
γ :ギ +121・ 2げ +X3γ 3げ
、γ l甲 =P― Σ馬 Lげ
Ⅷbtta,Kuttand,NonotSmmo,Renanb)
01)
ltcrattlr(SChWdセ cr9 1996).Hasil ek,erimeII
sistem biner EA yang sesuai dengan data literatu■ dijadikan dasar untuk ekspeHmen pcrnisahan sistem temer ABE
(22)
l
Untukj=2,3. Sedangkan harga T baru dicari menurut Kalibrasi Alat Refnzktometer Pcrsalnaan(23):
B,
T=
A, -
―C,
Iog{at
(23)
Kemudian dilakukan normaiisasi antara T baru dengan T arval, dangan persamaan (24): ヽ
C
(24)
Kalibrasi alat refraktometer menggunakan etanol PA dengan maksud untuk memperoleh kun,a komposisi liquida (x) dan komposisiuap (y) sebagai fungsi indeks bias (n). Data komposisi liquida pada umpan masuk denear menggunakan interval 0,05 mol etanol dari etanol mumi srd air murni, dengan maksud untuk memperoleh kuwa kalibrasi lang baik.
ke udi.ra
Ketcrangan ganrbar: Still Pot 2. Oil batch 3 . Heater 4. Thernocouple Manual
l.
5. Controller 6. Kontaktor 7. Reg'llator 8. Thermometer 9. Gelas Ukur .
10. Kondensor 11. Thermocouple
￨
`
KID
'
11
Kolom Pemisah 13. Packed kolom 12.
卜 ｒ ﹂ １ １ ∼︱ Ｉ Ｆ １ ︱ ‘ ‘ ， ・●１ ，
Gambar 2. Peralatan pcnelrriao disriiasi batch sederhana.
147 ︰ ︱︱ ，， ｒ
-
剛」lh由 騎 ns dan TeknOlogi,Vo1 6 No 2 Ju雨
Prmedur l--aiibrasi Alat Refraktometer: Dari data komposisi etanol (fraksi mol) dan komposisi air (fi aksi mol) dan data incleks bias yang diperoleh dari hasil pengukuran alat rcfraktometer, kemudian dibuat dalam bentuk grafik, oimana grafik didekari menggunakan persanlaan linear Iaitu : y =
ax+b
Ekperimen Sbtetn Biner Etunol-Air dan SistcmTcruer ABE
. Dalarn penelitian ini digunakan peralaun scperti Gambar 2 yang terdiri dari srill-por
(l)
den3an kapasitas 5liter, pipa tegak yang bcrfungsi sebagai pactcd kolom (13) dengan diameter 6,1 cnr darr tinggi 9O cm terbuat dari gela* Media pemanas (2) beruga tabung silinder terbuu dari baja iahan karal Sepcrangkat alat iang berfrrngsi sebagi hearer (3-7) terdiri dari sensor. Iicrrno couple not"rul, controller, kontaktor dan reguiator. Thennoutuple (ll), Retura Temperarure Digital (lllD) terbuat dari baja tahan karat dan dilengkapi sensor r/igrtal. Kondensor ( t 0) dengan panjang 75 cm, kolora pemisah (12) dan gelas ukur (9) terbuat dari gelas Prosalur Ekperimen Sistem Biner Eunol-Air untuk Kurva Kesetimbangan: - Data komposisi liquida pada umpan masuk yang digunakan sebaryak l2 data ditunjukkan pada Tat,el I, dengan maksud untuk memp:roleh kurva kesetimbanlan
21D7ha arnan 144‐ 155
yang baik. Semakin banyak data yang digunakan akan diperoleh kurva kesetimbangan yang lebih baik. - Volume campuran eunol-air ditentukan 2000
ml, kemudian komposisinya
menggunakan labu takar ukuran 2000 ml.
- '/olume campuran etanol-air dimasukkan <Jtlam stil l-pot, kemudian dimasukkan
-
-
beberapa butir batu didih kedalam sri//-por untuk memperoleh campuran ennol-air yang homogen.
Porver pada seperangkat alat pemanas (heater) dihidupkan untuk memanaskan minyak kelapa yang berfungsi sebagai media pemanas, panas yang diperoleh kemudian digunakan un.uk memanaskan campuran etanol-air.
Air pendingin dijalank::n untuk keperluln kondensasi melalui alat kondensor.
Setelah peralatan sudah dipersiapkan semuanya, mak:r proses distilasi batch sederhana dioperrsikan. Proses distilasi dioperasikan dalam keadaan toral refluks dengan menutup kran pada pengambilan distilut-
-
Keadaan total refluks sudah dicapai apubila
temPeratur di bottotn dan temperatur di distilat mendekati sama, baru kemudiun diambil bebenpa tetes volume di distilat dan di bottutt, kemudian diukur densan alat retiuktornc(cr.
Tabel l. KomFxrisi liquida padu umpan nrrrsuk untuk eksperinren .isrern biner EA
V.rlunr
etuml
(ml) I
Volunre nrl)
5.18
1(XX) ll(Ю 12(Ю r
300
:4(X)
15∝ )
10
t つ‘
148
200
etunrrl
7(n
:2{X)
7
Kornposisi
1600
fr00
i4(X,
lotx)
air
inxll) 2764 2419 2073 1728 1555 1382 1209 1037 8,M 691
(
18(Xl
diukur
Kolrlxrsisi air (nx)l)
4444 6111 72.22.
77.78
8889 9444 10000
︱ｌ １ １ １ ョ ョ 週 Ｉ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ︰ ︱ ︱ ︱ ー
lNDuSm力
Pem'Isahan
-
sisrer Biner Eranor'Airdar
r"'ffl,A*iffm
s,','I-].,ff;ffii1XrrJil*x}##
indek disrilar. - Keacraln rorar refluks sudrh dicapai apabira menggunakan grafik karibrasi arat refrakto- tcmperatur di bottonr arn ,.rp.rni* Ji meter diperoleh komposisi liquida di bononr disrilat rnendekati sama. dan komgt:rsisi uap di distirar daram fraksr - Kemudiandiambil beberapa etes vorumerri mol. distilat dan di bottotn ,"tiop ai,r"*iJol, - Dengan variasi komposisi Jampuran ctanor- s,aktu sama dengan 0. I. 2 arn :, t.,nriion air yang berbeda-beda. dengan cera runq 4ianaiisu dengan mengtunalian alat Gas sarna akan dtperoleh komposisi liquida dan Kromarografi. komposisi ua, daram fraksi rnor - proses.iirirasi barch sederhana dihentikan 'anq serel:lh volume yang ma-sih berbeda pula. Dari hasil p:ngukuran diperoleh h:rga
bias di distirat dan di bt rron, dengan
tenlnggal
prosed ur Ekpcri nrcn Sisre,
n'ir rncr A i3 E u n
uk'Jl,
Iil1H,i:l'1"'j#,*iJ:::
disri/l
lii
rll;, Distilasi Batch .sederhana: berbetla-beda, deng,,n clra t,ang .,,rn";k;; - Data komposisi liquid;r paria eksperimen dip:roleh konrposisr liquid; da; k"r;.;i;i I an-e di-uunakan disesuaikan dengan uap dalam fruk.si rnol 1,,,ng UerUeau p,lt". kornposisi liquiril padl sirnulasi. unruk duta ronrposisi liquida pada eksperirnen rritenru- Sinurttsi Sistctn T:,ter ABE kan Run-l dan Run-7 sepeni Tabel l. Simulasi sistem terner ABE secara distilasi Tubel2. KomFxisi liquida pada umpan masuk batch sederhana menggunakan metoda kspehmensistem slstem iemerABE untuk ・ eksJxrimen ηgο ″ι remerABE `dcngan modcl DAEs,dimana pcnyele‐ KoF吊 話Ri umpan(■ .k「 in01) saian modcin)a mCnggunakan persamaan
:
r
n-Butanol
Volume campuran terner .\BE ditenrukan 3500 ml., kemudian kompos,sinya diukur nnnggunakan labu takar ukuran 2000 ml dan
500 ml. Volume campuran terner ABE dimasukkan
離 爵工書 鱗類撫ぶI
umpan rnlsuk sistem ierner ABE dilakukan
secara acak kurang lebih 24 Run. kemudian dipilih 7 R un vang mewakili seperti Tabel 3,
dimana kurva yang dihasilkan dari 7 Run tersebur mewtkili apa yang akan diteliti. Tlbel -1. K(,otxrsi:.i liquida pirdl umpan mitsuk
dalam sri//-1rol. kemudian dimarukkan beberapa burir baru didih ke,lalam sri/i.7.ror
unruk simulasi sistctn
tcmcrAB!
untuk menrperoleh !ampumn ehnol-.rir vang homogen.
Pou,er p;rda seperangkat alar pemanas (he:lter) dihidupkan un r,.rk lrernanaskan minyak kelapa yang berfungsi seba:ai me_ dia pemanas, panas yang diperoleh kemudian
0.8
0.I
0,1
07
02
0,1
0.7
0.l
0.2
0,6
03
0,1
digunakan untuk memanaskan campuran
5
terner.A,BE.
0、
Air pendingin dihidupkan untuk keperluan
04
kondensasi melal ui alat kondensor.
Setelah peralatan sudah d ipers iapkan semuanya. maka oroses disrilasi barch sederhana dioperasikao. proses disrilasi dioperasikan dalam keadaan tohl refluks dengan menutup kran pada pengambilan
,.
0.1
り,3
0,1
0.4
0,1
0.5
Un,.uk menghitung lekanan uap jenuh
digunakan persamaan ,4nrome, data pirameter
Antoine seperti Tabel 4 (prausnirz, 2001), dimana suhu (T) dalam satuan K dan tekanan uapjenuh (P-,) dalam satuan Bar.
:49
TRI Jun■ J‖ ian sa ns dan■ lNDU●●
「
kno■ .lyd 6 No 2Ju雨 2007
Hasil dan Pembahasan
Tabcl 4, Par,rrncter Aaroinc sistem ternerABE ParametsrAruoirl?
H as i
Frranreter Aaloirtt'
Komponen
C
A
Aseton
42184
46493
Butanol
19701
1395 14
Eranol
22806
182739
53365 164822 230918
。Ｙ 。ぅ。ュ〓・ Ｃ〓一 Ｗ一 ′〓に〓︶〓︶ 全ｏ〓﹄一
pc$amaan I El. ivtenghitung harga tekanan uuo jenuh (P,'') (
-
-
onre
te
r
09
′ ヽ=21ヽ ln St,3ユ リ
03
F =t,ル '1ト
07 16
05 04 03 02
.
1i-{d
EL\Fru'r[
Rrlrc(i LrEar
-
13L11 1.35,1: 136.al 1.3741
Menghitung hitrga temperrtur uap jenuh (T,'') dengan persama:rn ( l7), kentudian mcnghitung temPeril t u r (T,) dengan
-
Kali brasi Al at Refrakt
01
c)
-
I
Kalibrasi alat refraktometer menggunakan eunol PA dengan mtrksud untuk memperoleh kurva komposisi liquida (x) dan komposisi uap (1') terhudap indcks bias (n ). dari kalihrasi alat alian diprolch per:\am:!:rn linear Y = 22.57 n 10.-119 dan pcndckatrn hlsil (Rr) = 0.997ti.
L'ntuk nrerghitung Loet-rsien rktilitas ('I) menggunakan persan.aan IJNIQUAC' dimana ( harga parameter interuksi biner UNIQUAC u,r). (r) pe rmukitln dan lua-s data volume molekuler (Gmehling dan 5 (q) Tabel seperti molekuler Onken, 1977), dirsumsi harga z = 10. Prosedur Simulasi Sisrem lenrerABE unruk Distilasi Fatch Sederhanl . - Memasukkan harga, komposisi liquida mula-mula (x,\, dimensionless waktu (Dx)' Ekanan (P). data parameter Antt'rirre (A. B'
-
ha ttan 144・ 155
13€rl
rvJek Bias (n)
rfan.t'ar 3. Elek komfx)si5 etanol terh.traP indeks bia-s.
Cimbar u:enunjukkatt k:natLun komposisi etanol terhadlp indeks bias. hal ini disebabkan 3
Menghitung I'arga koelrsien Aktilitrrr tr,t
scrnalin be\ur k()mposisi etunol dallm konrpo:isi ;unlpurJn nlall kotttponen r'<,r/lrtile
dengan Persam:un LTNIQUAC.
(ctanol) nlaliin beslr dun indek bias scmakin
meng gunirkan perr;lmnan ( 21).
nrenunjukkan hlthu a drtri data rang rliarnbil hanya 0,0022 y''ang tidak rnemenulri s1'arut, sehingga ktlibrasi allt reiraktometer dapat diterima dun memenuhi sl arat. Dengan ntemasukkan harga indeks bias dari hasil eksperimen kedalam persamaan linear,
dengan p.rlamran ( l'l).
ldenrify species j. dcngun ntenghitun5 bcsar pula. Hasil penelitian mengikuti ().9978 :1'ang tekanan uap jenuh komponcn-l (P'"'r pcrsrmiutn g:rris luru: dan R: = Menghitung harga temPeratur )'ang blru lT, baru) dengan Persam:run (13). . Menormalisrsi temperatur yang baru 1T, baru), dengan cara memband ingkan temperatur yang bitru dengan temPelutur yang lama, apabila memenuhi syarat sesuai dengan kesalahan yang kiu tetapkan maka program dilanjutkan dcngan persama:tn (24). jika tidak memenuhi kentbali me:rghitunl harga tekanan uaP jenuh (P,'')
Menghitung komposisi uap (y,)
dengLrn
peniamaan ( I 5). Tubcl
Kompt)ncn
5. Pxti'tuclcr LtNl(lLiAC sisl.rrr ltnrcr A!ll:
Aseton
[ru! Jn(\l
Buliln()i ‐lり ヽ659
Aset()n
Etlr,ol
akan diperoleh komposisi liquida (x) dan komposisi uaP (y). Selain itu dari hasil eksperinten Lita jugu rnelihat temperatur di bottom d.fi t1i distilat. Data temperatur (T), komposisi liquida (x) dan komposisi uap (y) lang diperoleh dari persamaan linear ditunj ukkirn pudl Tabel 6.
453669 ,4242
75355
Eruntrl
:
tl
-38707
25735 34542
23359 30520
()
21()54
l()'20
98752
Pemisahan Sistem Biner Etan,‐ Ar dan Sistem Temeraseton‐
n‐
81anメ ‐ Etad dengan Destilasi Balぬ
Sede麟
(Ni Ketu San,Gede Vrlbawa,Kuswandi,Nonot S_mo.Rmnto) Tatbc1 6.Dュ
:●
ko:1llx)｀
dan diわ
N,,
(′
rrr,″
iヽ iu● Pd● 11:iЧ uida,ic,lIPcratur di disti:at ′ha、 ■eksPc■ men sistcm biner EA
Kornfxrsisi Etlnol ヽ
1
`′
0.462:
062:2
8〈
0.4tЮ l
0.6036
81.5
81.2
0.29「 5
05648
82.8
82.3
0.2488
()5343
83.5
83.2
8().5
0.5067
85.2
桝 .6
0.1540
0.4773
86.4
86.2
0.:143
0.44:8
89.5
88.3
9
9.":l
0.3712
90.5
∞ .4
I()
0.0656
0.3256
94.2
92.6
0.0502 0.0310
0.2576 0.2!29
95.0
94.6
96.2
95.7
ll
12
Untuk validasi hirsileksprinren sis(em biner EA digun:rkln dlta dari lirerutur, dara titcrarur diperoleh dari peneliti:rn (Sr:hu,eirzrr. I996). seperti pada Tabcl 7.
Hasil cksperimen'lhbel 6 dan data literatur Tabcl 7, kemudian dibandingkan rlalam kurva kesetinrbancan T. x. v. scpcrri patla Gambar4. 1000
7. D;lt;l si\tcnt trrncr cllr,.rl-arr rlclt (Schs eitz.cr. I (.t96 l.
‐
――
1`しに む O l ,■ ● “ l\r llnr flic..trr) l lkhft t\r! (t\Frrnt r l>* Puitl t[\[EnrEa, o lltih卜
"
o
.
94 ︵し ︶“Ｅ Ｅ ｏ﹂´ 一３ ト
)' 0.OⅨ X)
-―
96:▲
KunF)sisi etanol (fral ri nrrl) 0.(Ю
).7
0.1969 7
Tlttl
: di distilat diわ rr`,′ ′ 80.0 79.5
y o.6551
0.5580
r,C) T(
nxrl)
(lrlksi
T("c) 1(｀ 1｀
.α )
0.05
0.3372
9().00
0.10
0.4521
85.93
92 9C・
88
861 84‐ ▲
セ
￨
0.:5
0.5056
8397
0.20
0.5359
82.S)0
78 ,
0.25
0.5589
82.14
一―――_― ―――――_ 76‐ ――
0.30
0.5794
8:.52
0.35
0.5987
80.99
0.40
0.6177
80.52
80 10
09
().6558
79.75
08
07250
070
78.85
0.7550
78.6()
0.75
0.7840
78.42
0.80
0.8:67 0.8591
(,_90
0.ヽ 959
78.20
0.95
0.9474
7824
10_(Ю 0
78.33
l.00
0_■
o5
(ア 0し
..●
05‐
06
07
08
09
1 o
・・ 日｀
・ 8°
・・
ヽ
0■
03 02
'830 78.22
03
ヽ ・
0.65
.:3
ゝ 三 ０ こ こ ‘〓 ・
7り
，
0.6986
５ ８ ︰′ ． ヽ
79_42
02
ヽ )(11よ si nり ￨)
0637!
06765
01
10‐ ―一―_
0.45 ().55
ぃ ,Q..ュ 凰 :
00
0_5()
050
`:r▲ fI:Ъ
:
8r」
0
(￨, ‐ ЭI●
―――――一―――■壁壼壁 01
0_9
上空 n)
D3 04 o5 06 07 =:壁 oo o9 ヽ
￨に
10
は1「 ぃ!町 t・Ja
Canrbur4. Kuna kesetirnbangan T. x, y sisrern elanol-air. hasiI eksperrmrn dan data literatur
(Schireitzer. 1996).
:NDU、 1"I Jumal‖ mtah Sains dar TeknO 09i VC1 6:lo 2」
uni 2007 halaman 144‐ 155
Gambar 4 menunju':kan bahwa antara hasil
eksperimen dengan hasil dara liretarur mendekati sama, sehingga kinerja alat distilasi batch sederhana memenuhi slarat dirn bisa dilanjutkan untuk eksperimen sisrem terncr ABE. Profil komposisi uap terhadap konlpo:;isi liquida hasil eksperimen pemisahan sistem
biner etanol-air berada diba*,ah profil
temperatur di distilat hampir sama. Sehingga profil temperatur dalam Cambar 5 nrerupakan protil temperatur rata-rata anhra temperatur distillt dan br,,rrorr. Untuk hasil cksperimen menunjukkan profil temperatur naik
saat dintensiortless v'akru menunjukkan 0-0.25 : karena faktor 1'ang berpengaruh adalah efek panas dari
heater.
komposisi uap terhadap konrposisi Iiquida data literatur, karena pada proses pemisahan untuk komposisi liquida non- r'olarile lebih lama り ︵ ﹂ ¨ ︶︶﹂う〓Ｅ●一Ｓ一
menguap drbandingkan kornposisi liquida volarile. Sehingga komposisi liquida nonvolatile cende lg lebih kecil, berber.la untuk komposisi uap cenderung le.:ih besar. Profil temperatur terhadap kon,posisi uap dan liquida hasil ekscerimen untuk kurva bubble-point benda diatas profil data literatur. karena komJ,onen yang berpengaruh adalah komposisi liquida, semakin kecil komposisi liquida pada kurva kesetimbangan x,y maka diperlukan temperatur yang kecil untuk proses penguapan. Hal yang srma uniuk profil temperatur terhadap komposisi uap dan liquida hasil eksperimen untuk kurva dev'-point" dimana semakin besar kornposisi uap pada kurva kesetimbangan x,y maka diperlukan temperatur yang lebih besar dalcm proses p€nguapan. Hal lain 1,ang menyebabkan antara hasil ekspe.'imen dengan data literatur tidak saman karena dalam analisa hasil eksperimen menggunakan refraktomeler, dimana dalam menentukan indeks bias hanya dengan melihat baurs antara garis terang dan gelap. Diperlukan ketelitian dalam melihat perbedaan anrara garis terang dan garis gelap, sehingga letelitian kurang dalam pengukuran menggunakan alat refractometer jika dibandingkan menggunakan Gas Kronratografi (GC).
115
,10
Run‐ l(Simulasり
106
Run‐
7(Simul●
り
1∞ 95
∞ ∞ “ 73 71 1_
器
▲Run‐ 1(Ekspcdmen, ●Run‐ rimcn)
^▲
'(Eksド
SI “
O1
05
10 Dit,,t′
/,
15 :∫
20
25
00
3`
ル,"た 、 ∫ ヽ'aktu
C.rmhar 5. Prutil tem[tcratur tcrhadap r/irrrrr:si,rrr\.rklu untuk Run-l dun Run-?. hrrilsrnrulal dan ', h!sil ekspen llren.
Profil temperatur dari hasil sirnulasi pada Gambar -5 merupakan temperatur cantpuran, yaitu temperatur masing-masing komponen menggunakan persamaan (21) dikalikan komposisi liquida masing-masing komponen.
Untuk hasil simulasi menunjukkan profil temperatur menurun saat drnensionless valttu menunjukkan 0-0,25 karena komponen n-butanol mempunyai sifat yang sangar ridak ideal. Komposisi liquida nrasing-masing komponen dan temperarur berpe n garuh terhadap koefisien aktifihs (g). Untuk Run-l komposisi n-butanol pada umpan masuk komposisirrya kecil. maka pengaruh yang ditimbulkan terh:rdtp profil temperatur bcsar. Sedangkan untuk Run-7 komporisi eranol p:rda umpan masuk komposisinl'a besar. maka pengaruh vang ditimbulkan rerhadap profil r.'rn[rratur kecil- Srhincga dllirr .lisin]pulkan blhrra profil tentpenttur sanglr dipenglruhi olcir sillt kctidak-idctltn r!uiltu z t. _\ an-r dapar
Husil Ekpannten dur Sintutttsi Sistent Tern<'r ABE - Profil Tentper
15■
P…
●Brano‐ Elallo derOm a鋼 国 3alch Sede面 Renanto) (Ni keM San,Gede Ⅷ bawa,Kuswand,N∞ d Su″ “
SiStern 3tner Etaoo‐ Ar dan Sistem Terleraselof「
Profil Komposisi Liquida tli Bouom
115. 1,0
09
“ "‐ 05
Run-6 Run-5 Run-3
75
65 “ ∞
-7
――――__ 50‐ “
05
__‐ 10 15
―― ―
20
25
― ― ――― ―――
31
3
Oi?€r,sirn/ess Waklu Gambar 6. Profil rcmpcratur sisrem temcrABE usrukRun-l sampai Run-?. hasil rimul&ii.
Gambar 6 menunjukkan bahua nrakin bcsi-Lr komposisi n-butanol pada umpan masuk. nrlka profil temperatur menurun dengan slopc yang lebih curam, ditunjukkan pada Run-2 dan Run4. Hal yang sanra untuk komposisi et:"lnol pada
uurpan masuk makin besar, maka profrl temperutur menurun dengan slope yang curlrn, ditunjuklan pa'Ja Run-6 dan Run-7. Semakin bcsur konrposisi liquida pada 'rmpln masuk )'an8 nlcnrpunyai sil'at tidak irleal. nruka mcmberikan pengaruh l ung signifikan rerhudap
profil temperatur pada dintensionlrss u'aktu 0-0,45. Setelah r/r'rnerrsrorrless waktu 0,25 profil pcrgerakan temperatur naik dari Run- I sampai Run-7, k:rrena campumn dari masing-masing
komponen sudah mencapai homogen dan pernisahan campuran sudi,h tidak dipngaruhi oleh sifat ketidak-idealan masing-masing kornponen. Pada saar r.limensicnlass waktu 3,5
pr:ses distilasi batch sederhana dihenrikan, k.rrena volume di srill-pot yang terringgal kr:rang lebih l0 ?a dari volume awal dan sebagian profil temperatur me nunj ukkan kcnstan.
07 1_
n'B{nlnof (Simutr.i)
O`
0` (3 12
―
00
ぁ ぅ。Ｃ ＯＹ ，
RLrn
，
0●
ｒ ｃＥ 〓 ´●〓 〓 ｏミ ●ヽ 一
●コ ”ｇ 〓
︵ ３一 ０〓こＥ一ト ０ ︶﹂
00
“ “
Cl
OI
欧ざκЯ(Sunul●
0c o'5 r_0 .5 Di,'.,!i,,'J.J'
1)
LO 25 10 U
:-n
illu
Crmbrr 7. Komposisi liquida di borora terhadap dimcasionlcss wakru unruk Runhasil :imulasi dan eksperimen.
1,
Oambar 7 menunjukkan bahrva profil pergerakan komposisi aseton menurun sedangkan n-butanol dan etanol menunjukkan
pergerak;rn naik, karena komponen aseton
etanol konstan, karena temperatur ABE mendekati titik didih etanol. Profil pergerakan komposisi etanol turun, karena temperaturABE
diatas titik didih etanol sehingga komposisi etanol menguap dalam porsi kecil. S aat dimension/ess wat:(u menunjuklan nilai 3,25 semua komponen aseton menguap dan komponen etanol dan n-butanol belum menunjukkrn komponcn murni.
6 No.2 Jun1 2∞ INDtlSTRI力 md‖ miah Sans dan Tehlolo91,VOI・
10
● ・ド:む rn, ° 91▲ 燎 tOn(F■ oa
I'
/
〕 5品 「 t(ふ FⅢ・
Kesinrpulan
E
:
f-
5E L ::i-\ lilヽ
/,/
021ノ /ハ ＼
ぐ ooof--i, --'o-': -
:;f--
i
./
,)rr
x、
y etan01‐ 」r
antara hasil eksperimen dengan data literatur
/' = ::1'tsn'rrra\lEr,E,' ,'-8u*4,(si,n,t"'it AE ::1 "7" *iZ-Eranol (sinrulrst)
155
Kurva kesclimbangan■
Flril{(Eli\PcrirBn}
5{ 3E "ul z-tt
7 halarlan 1 44‐
\
＼ )｀
n Omda“
＼
menunjuklianhasill'angtnendekatisamir'Profil ;t'pt*t.,ieBE clipcng:*uhi oleh
;.tg;k;'
.ic,rteri.iak-iclealanmasing-nrasingkomponen sifatketidak-ictealanmasing-niasingkomponen ;;r,
perserakan tetnperatur ABE dipensaruhi umparm8uk n_butand dan dand 0ヾ ぶ S wakm o,25 samp」 3,5. ゞ ル ″‖ ￨ :aati`ル 岬 ∫ pt"trr pergerakrn *?*Io::t1,,':1::*,i::,,:J 35 brrtttttiuntuk Run-l' baik digunakan untuk
i:品
-. l>------' 2o 23 3i 'Ю
\\J'tu 8. Korn;xrsisi liquirla di b'ltonr-
lebih
ntefitper.lelf kOnfpOSiSi n-bUt^nOl 1'Ang dengitn Gambur n',urnl dari kornposisi n-butanol uri'itl Protir "'n'uTJ,i'ii',il;XHl"Xt',::il'.:*""'' ttitrtcttsittt.t!ts::::::,,;l::,:'.:l-::cir' hofittnt di Dc-rscrakan komposisi liquitla ABE untuk Cigtrnakrtn g menunjukkan protll pergcralan Run-?. baik l)lrtrrurrrrtlrs
Gambar
uniur.
untuk u-.e,,p.,ot.t, kornposisi ctar.ol 1.irn.r lebih nrurni n.,"ing.n..using konrponen dt bot,,lt.tt, komposisietantil Jrri ion.,pnsisi iua rlengan t/irai'ttsi,rt/c''r'r Run-?, d:ngan memper.)esa: maka tenrperatur AB E u:rrru r 1ng letrih l.c.'il. Dlri prtrtil pergerirkan il" ;;;;" n1"rrk, komposisi aseton lebih ,.,r,p.'rr,J, ABE dan profil perterakan iebih besar sehinggu antura hasil menunjuhka: ;:;;i;;;surp aiilebih cepat s'aktu 0'75 k;il".isi liquida ABE di hotiltmnrenunjukkan .krp*n,r.,.n ,Jengan hasil simulasi ili,l k;J ,n. prd, dittrct.sionless kompostst profii hasil vang mendekrti santl. ,ampai 1,25 menunjukkan .i""ir mak:;imum, ieadaln ini menunjukkan etunol' Penutup ,.rlotut ABE mendekati titik didihtonstan. L;;p-" rerirnl k.rsih diberil:rrn oleh p,enulis ,.1,ingg" profil komposisi etanol l'15 sam- xtpu.'i" Direktur Penlbinaan Pe nelitian dan Kt*t'itt]un''aatr/irnensr'rnilessrvaktu prot-tl pengatrdian lrlasl arakat Didcn. Dikt' atas pai 3,5 profil konrposisi eranol menurun, plscasarjana lo*poriri n_buunolnaik dan profil komposisi toniru,, duna penelirian Hibrh tttton mendekati konsun' karena telnPerutur ut'i""t"nkonrrukl]()nlor 130?lIPT/DPF\1t en wtlu.rile HTTPilyi l(n-l. ABE rnakin naik sehingga kompo-n .t,,t", porsl yxng lebih besar diuapkan' Dalani Ji, titasi butcir sederh un lwltl-up diabaikan-da" Doftr. Nrrtusi dun relluks d C iterensiul tanpa refluks ratio, dirnana fuild'up
ratio dapat meml.,erbesar profiI pergerltkun D cilru unluk konrposisi etanol, maLa salah satu menip.rotet protil konrposisieurnol bes.ar 1'litu ctitnol dengan jalarr nrernperhcsltr konrposisi pada umpan
c
I-I
Jr
kec.'prrtun lrlirun
P rekatratt
Q panus hc.rtcr masu[' T' telnlxrltur Jika iun-t dibantlingkan ileng;ln Run-?' r rrakru aseton lebth \/ kecepaun aliran maka pa,Ja Run-7 profil komposisi
iBur]
ljoulcl t Cl
ldetik] lmol/detikl 2'?-5. rvaktu \\' kecepatan rliran ltttttcttrt lmol/detik] ..pr, ionron p.,tu ditnensionless ABE temperatur karena Iliaksi nroll disebibkan x kot,p,.rsisi liquitlu Hat inl Ifraksi rnoll nrakin besar, sehingga kotnponen t'ttlttiilt' r komposisi urp eksPerinrcn to*porisi cli r1istilat Ifraksi nroll (aseton) lebih cepat menguaP. Hasil i' profil liquida y komposisi di btsnont [fraksi mol] dan hasil sintulasi menunjukkan I maupun di bottont mendekati samir baik RunRun-7. 154
an slslem 3 nerElano A dan鍮
愧
Hud∬
柵
棚
町
鼈
棚
織‖ 袴 lWttu‖ ζ 謙 恥 nl計 』 遇hf竹 鰐 準 il戦 彙 m… 71h軸 u躙 構 癬 懺 弼 :椰 Wれ “ 需 I雨
dl121r7151・
iFhCm Rcs,恥
L38,No3,"J o24-
1ふ 肥 ぶ股胤 蹴宝∬ 鵬 職mc5m口 撫 計&監1ぶ :盈 P hu澱 PⅢ Itt■ No 4 M“dsdⅢ RJ謝 ■
e Dlslll肺 伽 ご
錨
誌
wtt・
晦
11動 樅継撻榊
