PERFORMA KOLOM SIEVE TRAY DENGAN PACKING SERABUT PADA DISTILASI ETANOL-AIR Oleh :
Indi Raisa Girsang 2310100119 Melvina Eliana 2310100161
Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Nonot Soewarno, M.Eng. Siti Nurkhamidah, ST., MS., PhD.
LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA
Diagram T-x-y ethanol - air 100
x y
T(°C)
95 90
96,67 % vol etanol 3,33 % vol air temperatur 78.2 C
85 80 75
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
x,y (fraksi mol)
1
2
• Ardiyanta dan Yuwono (2012) efisiensi overall tray sebesar 42.5 % Meningkat 0.7 % • Putra dan Alhafidz (2013) penambahan packing serabut pada tiga plate teratas efisiensi overall tray sebesar 43.2 % • Chen et al. (1992) Efisiensi murphree sieve tray(60%) tumpukan mesh packing meningkat sebesar 40 - 50 % untuk sistem metanol – air.
3
• TUJUAN PENELITIAN 1. Meningkatkan effisiensi Murphee (EMV)pada sieve tray 2. Mempelajari pengaruh tinggi packing pada pressure drop dan efisiensi Murphee(EMV) pada sieve tray • MANFAAT PENELITIAN 1. Untuk memperoleh etanol dari fermentasi molasses 2. Untuk memperoleh data effisiensi Murphee (EMV) sieve tray dengan penambahan packing serabut 3. Untuk memperoleh peralatan distilasi dengan efisiensi maksimal dan konsentrasi distilat yang tinggi
4
Rangkaian Alat Distilasi Batch
5
No 1
Nama Penulis Gerdathias
Judul
Mendapatkan Kondisi Operasi • menggunakan fixed-bed
Putra & Ricky Kolom Distilasi Yang Reza N
Keterangan
Menghasilkan Kadar 96% V/V
adsorber • Diperoleh RR = 3.5
Dalam Pembuatan Ethanol Absolut 2
Koko Yuwono
Optimasi Feed Plate dan
16 tray (sieve tray) kadar etanol
& Dimas
Temperatur Feed Adsorber
maksimal 89% massa etanol
Ardiyanta
6
No 3
Nama Penulis
Judul
Irsyad Pradana P
Pengaruh Penambahan Packing • Kadar distilat meningkat
dan Agustia Rizal A
Dalam Kolom Sieve Tray Pada Proses Distilasi Etanol-Air
4
Keterangan
G.X. Chen , A.
Performance of Combined
Afacan, C. Xu,
Mesh Packing and Sieve Tray in
K. T. Chuang
Distillation
• Energi yang dibutuhkan meningkat • Efisiensi Murphee (EMV) meningkat 40-50%
7
Persiapan Bahan Baku Penelitian
Persiapan Media Fermentasi Fermentasi 48 jam Distilasi
Etanol
Molases : Air = 1 : 3 (v/v)
mol C : mol N = 35,2 : 1 Massa yeast = 0,2% massa gula Mengukur konsentrasi etanol 1.
2.
Tanpa packing Dengan Packing (t = 2 ; 3; 5 cm)
EMV & ΔP
8
Molases
(1:3 volume)
C : N = 35.2
INKUBATOR
fermentasi selama 48 jam
12 jam pada 30˚C
Molases 10 kali vol yeast
0.2 % massa gula
9
Termometer
Keluaran Air Kondenser
Labu distilasi Broth
Masuk air pendingin
distilat
10
Keterangan : C-101 : Distillation Column 1 C-102 : Distillation Column 2 V-101 : Receiver drum V-102 : Vapor Sampling Vessel V-103 : Liquid Sampling Vessel V-104 : Vapor Sampling Vessel E-101 : Boiler E-102 : Condenser Distillate P-101 : Liquid Pump to C-101 P-102 : Reflux Pump B-101 : Control Panel GV-101 : Bottom Valve GV-102 : Drain Valve GV-103 : Vapor Sampling Valve GV-104 : Vapor Sampling Valve GV-105 : Liquid Sampling Valve GV-106 : Distillate Valve Tc1 : Top Column 1 Termocouple Tc2 : Boiler Termocouple Tc3 : Top Column 2 Termocouple
Tc3
Tc1
C-102 PACKING GV-103 E-102 GV-104
yn yn*
C-101
Plate 3 GV-105
yn+1
V - 104
V-102
V-103
V-101 GV-106 P - 102 GV-101
E-101 Tc2
P – 101
𝐸𝑚𝑣
𝑦𝑛 − 𝑦𝑛+1 = 𝑦𝑛 ∗ −𝑦𝑛+1 B-101
GV-102
11
4,5 cm
5,87 cm
No
Keterangan
Ukuran
1
Diameter kolom
5.87 cm
2
Tray Spacing
30 cm
3
Diameter hole
2 mm
4
Tinggi kolom
2.5 m
5
Jumlah Tray
16
6
Jenis Tray
Sieve Tray
7
Tinggi Weir
5 cm
8
Tinggi Packing
2,3 dan 5 cm
9
Luas alas packing 20,49 cm2
12
Variabel tetap pada penelitian ini : 1. Feed : etanol-air 10% massa dari hasil fermentasi molases 2. Total refluks 3. Penambahan packing pada tray ke – 3 4. Void fraction = 0.94 Variabel bebas penelitian : 1. Tanpa penambahan packing 2. Penambahan packing dengan tinggi = 2 cm, 3 cm dan 5 cm Variabel respon pada penelitian ini : 1. Efisiensi Murphree (EMV) pada sieve tray 2. Pressure drop (mmHg) 13
Feed (90% vol air)
Residue (89% vol air) V1, y1
12,56 liter etanol-air
10 liter etanol-air
Vj+1, yj+1
𝐿1 1 𝑥𝑖1 1 − 𝑥𝑖2 ln = 𝑙𝑛 + 𝛼 ln 𝐿2 𝛼−1 𝑥𝑖2 1 − 𝑥𝑖1
12,56 liter etanol-air
stage 1
y i= x 0 = x D
stage j
Persamaan Rayleigh ,
Feed (90% vol air)
L0, x0 D, xD
Residue (88,85% vol air)
10 liter etanol-air
L j , xj
stage N VN+1, xN+1
L N , xN
V=vapor L = liquid, xi still pot, with heater stage N+1
14
EMV(%)
80 70 60 50 40 30 20 10 0
2 cm : 22% 3 cm : 42% 5 cm : 58%
0
1
2 3 4 Tinggi Packing (cm)
5
6
15
45.00
ΔP/ΔZ (cmH2O/m)
40.00
35.00 30.00 25.00 20.00 15.00
10.00 5.00 0.00 0
1
2
3
4
5
6
Tinggi Packing (cm)
16
Tinggi Packing (cm) 5 3 2 0
EMV (%)
Delta P
(cmH2O) 73.50 3.92 66.27 3.5 56.86 2.5 46.70 2.0
Increasing
Delta P
Interfacial
Active
cmH2O/m Area (cm2) area (cm2) EMV (%) 57.39 38.33 84.88 41.91 30 50.93 20.49 21.75 10 33.95 0.00 0 0
17
1. Semakin tinggi packing maka EMV akan semakin meningkat. Pada tinggi packing 5 cm, 3 cm, 2 cm dan tanpa packing didapatkan EMV sebesar 73,5%; 66,27% ; 56,86% dan 46,7%.
2. Pressure drop meningkat seiring dengan meningkatnya tinggi packing. Pada tinggi packing 5 cm, 3 cm, 2 cm dan tanpa packing didapatkan pressure drop sebesar 3,92 cmH2O ; 3,5 cmH2O ; 2,5 cmH2O ; dan 2
cmH2O. 3. Pressure drop dan efisiensi akan semakin meningkat seiring dengan bertambah tinggi packing. EMV meningkat karena kontak antara vaporliquid semakin baik. Pressure drop meningkat karena dibutuhkan energi yang berlebih untuk memecah gelembung yang terakumulasi pada packing.
18
LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA
