-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
1/12
KIMIA FISIKA II
“KESETIMBANGAN UAP-CAIR UNTUK CAMPURAN BINER DARI
PROPILEN GLIKOL DENGAN HIDROKARBON AROMATIK:
EKSPERIMENTAL DAN REGRESI"
OLEH:
FINAL MUDRAWAN (4143331010)
MHD.HAMLI NAWAWI (4143331015)
RIPALDI HARAHAP (4143331021)
EKSTENSI DIK A KIMIA 2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2016
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
2/12
Kesetimbangan uap-cair untuk campuran biner dari propilen glikol
dengan hidrokarbon aromatik: Eksperimental dan regresi
MarilenaNicolae* ,FlorinOprea
Petroleum Processing and Environmental Engineering Department, Universitatea Petrol-
Gaze, 39 Bucures¸ ti, Blvd., Ploies¸ ti, Romania
ABSTRAK
Data kesetimbangan uap-cair ditentukan dengan menggunakan metode statis untuk campuran
biner dipropilen glikol (4-Oxa-2,6-heptanediol) dengan benzena, toluena, etil benzena,
o-xylene, m-xylene, dan p-xilena dalam suhu 293,15 K - 481,15 K. Data percobaan p-T-x
yang diperoleh mundur dengan NRTL dan UNIQUAC model termodinamika untuk
mendapatkan parameter interaksi biner dari model, spesifik untuk masing-masing campuran.
Selanjutnya, diagram T-x-y ditentukan berdasarkan parameter ini dan kemudian
dibandingkan dengan diagram dan dihitung dengan menggunakan model prediksi UNIFAC.
Kami mengamati perbedaan antara T-x kurva dihitung dengan dua model yang disebutkan di
atas dan model prediktif UNIFAC.
I. PENDAHULUAN
Ekstraksi hidrokarbon aromatik dari campuran adalah proses yang signifikan dan penting
untuk industri dan penelitian. Sepanjang tahun, sejumlah besar pelarut digunakan untuk
ekstraksi cair-cair, seperti etilena glikol, sulfolana, n-metil-2-pirolidon, formylmorpholine
atau dimetil-sulfoksida. Etilena glikol, memiliki penggunaan luas dalam instalasi petrokimia.
Meskipun proses ekstraksi luas digunakan di industri, tetapi dokumentasi set data sangat
terbatas,terutama yang berhubungan dengan cairan-cairan dan keseimbangan uap-cair antara
alifatik dan hidrokarbon aromatik dan pelarut seperti disebutkan di atas.Selama proses penelitian kami kami mengidentifikasi ed sejumlah artikel tentang hal ini,
seperti:
- Kesetimbangan uap-cair dan pengukuran kepadatan pada campuran yang dibentuk oleh
sulfolana dan aromatik hidrokarbon dilaporkan oleh Wei-Kuan et al. [1], oleh Rappel et al. [2]
dan untuk campuran aromatik dan NMF kesetimbangan uap-cair dan data kepadatan
dilaporkan oleh Wei-Kuan [3].
- Data Equilibrium antara n-metil-2-pirolidon dan aromatik dilaporkan oleh Al-Zayied et al.
[4] dan oleh Gupta et al. [5].
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
3/12
- Data kesetimbangan Dimethyl sulfoksida dan hidrokarbon aromatik sistem uap-cair
dilaporkan oleh Al-Sahhaf, Kapetanovic [6].
- Untuk etilena glikol, data yang terbatas tentang kesetimbangan cair-cair dan kesetimbangan
uap-cair untuk campuran etilena glikol-hidrokarbon tersedia, meskipun etilena glikol masih
digunakan untuk ekstraksi aromatik dari bensin.Kesetimbangan uap-cair untuk campuran
trietilenglikol dan aromatik hidrokarbon disajikan oleh Gupta et al. [5] dan oleh Ng et al. [7].
Campuran dari glikol Tetraethylene berdasarkan data aromatik tentang kesetimbangan fase
yang disebutkan oleh Al-Sahhaf dan Kapetanovic [8], dan oleh Yu et al. [9]. Glikol propilena
memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai pelarut untuk ekstraksi aromatik dari
campuran, karena kesamaan mereka dalam hal struktur kimia dan sifat dengan etilena glikol.
Sesuai pernyataan ini dan hasil dari karya-karya sebelumnya[10,11]
terkait dengan
pemanfaatan glikol propilena sebagai pelarut, dipropilen glikol (yang mirip dengan dietilen
glikol) dapat digunakan dengan sukses dan dengan hasil yang baik sebagai pelarut untuk
ekstraksi aromatik. Seperti yang telah disebutkan dalam makalah sebelumnya [12].
Data kesetimbangan untuk sistem yang dibentuk oleh dipropilen glikol dan aromatik rendah
(BTX) atau hidrokarbon alifatik (dengan enam, tujuh dan delapan atom karbon) sebelumnya
tidak didokumentasikan. Dalam rangka untuk merancang proses baru untuk ekstraksi
aromatik hidrokarbon dari campuran, menggunakan pelarut dipropilen glikol, diperlukan
untuk memiliki data kesetimbangan konsisten campuran.
Figure 1.1. Symbols
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
4/12
Data ini akan digunakan lebih lanjut untuk ekstraksi cair-cair atau / dan proses distilasi
ekstraktif desain menggunakan proses kimia komputer simulasi. Dalam penelitian ini,
kesetimbangan data eksperimen uap-cair diukur untuk campuran biner yang dibentuk oleh
dipropilen glikol dan aromatik rendah: benzena, toluena, etil benzena, o-xylene, mxylene dan
p-xilena. kesetimbangan uap-cair untuk binari tersebut di atas ditentukan dengan mengukur
tekanan uap campuran dengan aparat statis dijelaskan secara rinci dalam [13].
Data eksperimen p-T-x yang diperoleh itu mundur dengan NRTL [14] dan UNIQUAC [15]
model untuk mendapatkan interaksi biner parameter dari model termodinamika, spesifik
untuk setiap biner.
Parameter yang diperoleh dari cara ini dapat digunakan lebih lanjut dalam proses ekstraksi
cair-cair atau desain proses distilasi ekstraktif, menggunakan proses kimia komputer simulasi.
Menggunakan parameter biner NRTL dan model UNIQUAC diperoleh untuk setiap biner dan
PRO software simulasi II [16] dihitung diagram T-x-y dan kemudian diplot dan dibandingkan
dengan diagram T-x-y untuk binari yang sama dihitung dengan model prediktif UNIFAC.
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
5/12
II. EXPERIMENT
2.1. Bahan
Pemasok dan tingkat kemurnian zat kimia yang digunakan dalam pekerjaan ini dilaporkan
dalam Tabel 1. Kemurnian adalah diverifikasi melalui analisis kromatografi gas per metode
ASTM D 6370 menggunakan instrumen Clarus 500 dari Perkin Elmer dilengkapi dengan
injektor perpecahan / pisah, detektor ionisasi ame fl, dan menggunakan kolom kapiler dilapisi
dengan metil silikon dalam fase cair. Tidak ada kotoran yang terdeteksi.
2.2. Aparatus Dan Prosedur
Kami menggunakan alat statis di laboratorium kami, tujuannya adalah untuk menentukan
data p-T-x keseimbangan, dengan mengukur tekanan uap.
Aparat terdiri dari sel keseimbangan terhubung dengan tabung berbentuk U yang berisi cairan
manometric (merkuri).
Tabung berbentuk U terhubung ke sensor tekanan DPI 705 (mengukur kisaran antara 0 dan
100 kPa, yang menunjukkan nilai-nilai eksperimental sampel 'tekanan uap) dan untuk
beberapa katup: satu untuk komunikasi dengan pompa vakum, lain untuk komunikasi dengansuasana. Dua cabang dari tabung berbentuk U yang terhubung melalui katup cara lain yang
diadakan terbuka selama operasi degassing dan ditutup selama sisa percobaan. Untuk
memudahkan pembacaan level cairan manometric di cabang tabung ini, kami menggunakan
skala lulus melekat padanya. Selama penentuan eksperimental tekanan uap, sel ekuilibrium
yang berisi sampel campuran dianalisis dan tabung yang tenggelam dalam bak minyak
termostatik dilengkapi dengan NIST ditelusuri Digital Thermometer (± akurasi 0,05% dan
0,001 K resolusi) yang disediakan oleh VWR International, LLC .
Menggunakan peralatan, kami menentukan tekanan uap campuran dan komponen murni pada
suhu antara 293,15 K dan 481,15 K. Prosedur eksperimen dijelaskan di bawah:
1. Sampel campuran sekitar 30 ml dengan konsentrasi dikenal (disiapkan oleh berat dalam
kondisi laboratorium (101,3 kPa, 293,15 K) menggunakan keseimbangan elektronik Mettler
Toledo AB204-S akurat untuk 0,0001 g) diperkenalkan di sel ekuilibrium, adalah didinginkan
dekat suhu nitrogen cair dan kemudian gasnya dengan
pompa vakum;
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
6/12
2. Tabung diperkenalkan di kamar mandi thermostatic yang dipanaskan pada suhu yang
diinginkan setelah degassing sel;
3. Mandi dipertahankan pada suhu ini, sampai tingkat cairan manometric dalam dua cabang
dari tabung tidak berbeda selama paling sedikit 30 menit (saat itu dianggap bahwa
keadaan ekuilibrium tercapai).
4. Setelah periode ini, tingkat cairan manometric di tabung itu menyamakan kedudukan
memperkenalkan udara di dalam tabung;
5. Dalam langkah terakhir suhu dan tekanan dicatat. Prosedur ini diulang minimal 3 kali
untuk masing-masing konsentrasi masing-masing campuran biner. Tekanan uap ditentukan
untuk konsentrasi berikut dari campuran: 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 dan 0,9 fraksi molar hidrokarbon.
proses pengukuran yang sama diterapkan untuk komponen murni (hidrokarbon aromatik dan
dipropilen glikol). Hasil pengukuran eksperimental dari tekanan uap ditampilkan dalam Tabel
5-10.
III. HASIL PENELITIAN
Metode eksperimen divalidasi dengan mengukur tekanan uap campuran 1,2-propanediol (1) +
dipropilen glikol (2), campuran yang datanya akurat dapat dihitung dengan menggunakan
software simulasi [16]. Hasil eksperimen (T, x, dan p) tercantum
pada Tabel 4. Gambar. 1 tangga lagu hasil eksperimen terhadap data dihitung dengan
simulasi software[16]
menggunakan PRO II 9.2 basis data. Seperti yang diharapkan, dua set
data yang sama. Setelah metode eksperimen divalidasi, kami bertekad tekanan uap selama
enam sistem biner yang dibentuk oleh dipropilen glikol dan benzena, toluena, etil benzena, o-
xylene, m-xylene, dan p-xilena. Tabel 5-10 laporan percobaan pengukuran hasil untuk setiap
biner:
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
7/12
Table 1. Deskripsi Bahan
molar fractionof x aromatik hidrokarbon, temperatur T, tekanan uap p, dan ketidakpastian
dari tekanan uap u (p). Seperti yang kita tidak mengukur komposisi dari fase uap, konsistensi
termodinamika tidak ditentukan pada tahap ini.
Percobaan data p – T – x merupakan regresi dengan penggunaan PRO II rergres modul dan
NRTL dan UNIQUAC termodinamika modul. Persamaan 1 – 5 menjelaskan tentang NRTL
parameter interaksi binary secara spesifik untuk masing –
masing binary
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
8/12
Table 2 & 3
Figure 2
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
9/12
Table 4
Table 5
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
10/12
Persamaan 6-13 menjelaskan tentang parameter UNIQUAC :
Untuk mendapatkan parameter untuk model NRTL (dengan lima dan delapan parameter
interaksi) dan untuk model UNIQUAC (dengan dua dan empat parameter) kami
menggunakan analisis regresi dari data eksperimen. Kami memperoleh hasil yang baik untuk
model NRTL dengan lima parameter interaksi. Untuk versi regresi ini, kami memperoleh
Figure 3
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
11/12
deviasi relatif terkecil dari nilai yang dihitung untuk tekanan uap dan komposisi dari nilai-
nilai eksperimental variabel yang sama.
Kami menghitung persentase penyimpangan relatif tekanan uap dihitung dari nilai-nilai dari
tekanan uap eksperimental menggunakan Persamaan. (14). Tujuan kami adalah untuk fi nd
penyimpangan relatif sekitar ± 1,5% untuk tekanan uap dan penyimpangan relatif
sekitar ± 3% untuk komposisi molar hidrokarbon dan dipropilen glikol. Penyimpangan dari
tekanan uap ditunjukkan pada Gambar. 2 dan parameter hasil regresi tercantum pada Tabel 3.
Selanjutnya, regresi telah dicapai untuk model UNIQUAC. Meskipun hasil terbaik diperoleh
dengan menggunakan model empat parameter, penyimpangan komposisi yang tidak
memuaskan. Pada Tabel 2 kita terdaftar maksimum dan penyimpangan rata-rata komposisi
molar untuk setiap biner dipelajari, baik untuk NRTL dan model UNIQUAC. Kami dihitung
dan diplot diagram T-x-y untuk semua binari dipelajari dengan menggunakan dua model
spesifik untuk setiap campuran biner, di tiga tekanan yang berbeda (6,664 kPa, 26,584 kPadan 101,33 kPa). Kami membandingkan hasil dengan yang diprediksikan menggunakan
model UNIFAC Dortmund (diagram ditunjukkan pada Gambar. 3).
Sesuai Gambar. 3, diagram T-x-y dihitung dengan NRTL dan model UNIQUAC, dilengkapi
dengan parameter interaksi biner yang diperoleh dari regresi, yang tumpang tindih. Selain itu,
ada perbedaan besar antara kurva titik didih dihitung dengan NRTL dan model UNIQUAC
dan mereka diprediksi dengan UNIFAC Dortmund [16,17] Model. Alasannya adalah bahwa
UNIFAC (kombinasi dari model UNIQUAC dengan konsep groupcontribution fungsional)
adalah model termodinamika prediksi digunakan untuk menghitung koefisien fi aktivitas
koefisien dalam larutan non-elektrolit, yang merupakan campuran dari kelompok fungsional,
bukan campuran spesies molekul. Sebagai UNIFAC adalah metode perkiraan, keakuratan
meningkatkan sebagai perbedaan antara kelompok meningkat. Model UNIFAC Dortmund
lebih baik menjelaskan parameter disesuaikan '
ketergantungan suhu tersirat dalam perhitungan aktivitas koe fi sien [18]
-
8/17/2019 Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental …
12/12
V.KESIMPULAN
Kami memperoleh data yang kesetimbangan uap-cair eksperimental menggunakan alat statis
untuk campuran biner berikut: benzena + dipropilen glikol, toluene + dipropilen glikol,
etilbenzena + dipropilen glikol, o-xylene + dipropilen glikol, mxylene dan + dipropilen
glikol, dan p-xilena + dipropilen glikol. Kami diterapkan analisis regresi untuk data ini
menggunakan NRTL UNIQUAC model termodinamika untuk mendapatkan parameter
interaksi biner, spesifik untuk setiap biner. Selanjutnya, kami menggunakan yang dihasilkan
parameter untuk menghitung diagram T-x-y. Meskipun diagram mengakibatkan, (dihitung
dengan dua model ini) berada dalam perjanjian, ada perbedaan besar antara kurva titik didih
(dihitung dengan model dan mereka diprediksi dengan model UNIFAC Dortmund)