logo laboratorium...
TRANSCRIPT
C o m p a n y
LOGO
PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP CAIR SISTEM
TERNER ETHANOL-AIR-TRIETHYLENE GLYCOL
PADA TEKANAN ATMOSFERIK
Oleh:
Ary Mega Permana 2306 100 014
Elok Rizqian E P 2305 100 037
Dosen Pembimbing : Dr.Ir. Kuswandi, DEA
Prof. Dr. Ir. Gede Wibawa, M. Eng
LABORATORIUM THERMODINAMIKA JURUSAN TEKNIK KIMIA FTI ITS
Company
Logo Latar Belakang
Company
Logo Latar Belakang
Perlu adanya data kesetimbangan uap cair yang
akurat secara thermodinamik dan lengkap untuk
merancang alat pemisah
Pemisahan ethanol-air sulit dilakukan karena
membentuk azeotrop
Distilasi senyawa yang mengandung azeotrop bisa
dilakukan dengan penambahan solven atau biasa
disebut Distilasi Ekstraktif
Triethylene glycol termasuk dalam golongan solven
kelas 1
Company
Logo
Penelitian Terdahulu Objek Penelitian
Dominguez, et al (2003)
VLE isobarik biner dan terner 2-butanol, n-heksana dan 1-chlorobutane pada tekanan 101,3 kPa. Hasil percobaan dikorelaasikan dengan Wilson, NRTL, UNIQUAC dan UNIFAC
Faundez, et al (2006)
VLE campuran terner air-ethanol-cogener menggunakan parameter permodelan biner PSRK, UNIFAC, NRTL, UNIQUAC
Gomis, et al (2007)
Isobaric vapor-liquid and vapor-liquid-liquid equilibrium data untuk sistem air-ethanol-hexane dengan permodelan menggunakan NRTL dan UNIQUAC
Gupta, et al (1989)
Isobaric Vapor-Liquid Equilibria Of The Systems: Benzene-Triethylene Glycol, Toluene-Triethylene Glycol And Benzene-N-Methylpyrrolidone. NRTL dan UNIQUAC dapat diterapkan dengan baik.
Company
Logo
Penelitian Terdahulu Objek Penelitian
Kuswandi, et al (2009)
Pengukuran Kesetimbangan Uap-Cair untuk Sistem Air-Trietilen Glikol pada Tekanan 200, 400, dan 600 mmHg
Mostafazadeh, et al (2009)
VLE air-(TEG), dan air-TEG-toluen pada tekanan 85 kPa. NRTL, UNIQUAC, untuk mengkorelasikan data eksperimen.
Raal, et al (2006) Desain ebulliometer untuk vapor pressure beberapa solvent dengan nilai yang mendekati literatur dan mengukur batas koefisien aktifitas
Company
Logo Perumusan Masalah
Belum adanya data kesetimbangan uap-cair
untuk sistem terner ethanol-air-triethylen glycol
pada tekanan 1 atm.
Company
Logo Tujuan Penelitian
Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair sistem
biner ethanol-triethylene glycol pada tekanan 1 atm
1
Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair
sistem terner ethanol-air-tryiethylen glycol pada
tekanan 1 atm
2
Mengkorelasikan data eksperimen dengan model-
model UNIQUAC dan NRTL
3
Company
Logo Manfaat Penelitian
Hasil penelitian berupa data kesetimbangan
uap-cair sistem terner ethanol-air-triethylene glycol
dapat digunakan sebagai dasar perancangan
proses distilasi secara ekstraktif
Company
Logo
Persamaan Koefisien Aktifitas:
; ; ;
1212
1212
2121
2121
21Gxx
G
Gxx
Gxx
RT
G E
ijijG ln
RT
bijij
• Persamaan Kesetimbangan:
; ϕi = 1
Persamaan Model NRTL
n
kn
k
kkj
kjkjk
ij
n
jn
k
kkj
ijj
n
k
kki
n
j
jjiji
i
xG
Gx
xG
Gx
xG
xG
1
1
1
11
1ln
Tinjauan Pustaka
Company
Logo
R
i
C
ii lnlnln
j j
ij
jii
R
is
sq
ln1ln
l
lilis
RT
uu iiji
ji
)(exp
Persamaan Model Uniquac
j
jj
i
ii
i
ii
i
iC
i lxx
lqz
x
ln
2lnln
j
jj
iii
qx
qx
j
jj
ii
irx
rx
)1r()qr(2
zl iiii
Company
Logo
www.themegallery.com Company Logo
Persamaan Tes Konsistensi Thermodinamika:
Dengan memplot ln vs x1, didapatkan luas daerah di
bawah sumbu x (B) dan luas daerah di atas sumbu x (A).
Perbedaan kedua luasan tersebut dapat dihitung dengan
persamaan:
Tes Luasan Herrington
BA
BAD
%100
21
min
minmax%150
T
TTJ
10%D J
Company
Logo Start
Eksperimen
Hitung Koefisien aktifitas
dari data Eksperimen
Tes Konsistensi
Thermodinamika
Hitung Parameter dengan
persamaan NRTL dan UNIQUAC
Prediksi Kesetimbangan
Uap-Cair
Plot diagram T-x-y dari hasil
eksperimen untuk sistem
biner dan tabulasi T-x-y
untuk sistem terner
Menghitung Deviasi antara hasil
eksperimen dengan prediksi
Company
Logo
1 • Komposisi fase cair untuk
x1, dan x2 (sistem biner)
2 • Komposisi fase cair untuk x1,
x2, dan x3 (sistem terner)
Variabel Percobaan:
Company
Logo Bahan Yang Digunakan
1 Aqua bidestilat (IKAPHARMINDO)
2 Ethanol p.a. 99,9% (MERCK)
3 Triethylene Glycol 99% (HESS AMERADA)
Company
Logo Alat Penelitian
Keterangan:
B : Boiler
TC: Cotrel Pump
S : Separator
C1: Cooler 1
C2: Cooler 2
V : Vapour Condensate Trap
L : Liquid Trap
TH: Termokopel Gate
P : To Atmospheric
RA: Feed Inlet
Company
Logo Data Percobaan Sistem Biner
Ethanol(1)-Air(2) pada Tekanan Atmosferik
T (◦C) x1 y1
99.9 0.0000 0.0000
95.7 0.0373 0.1392
93.9 0.0646 0.1934
90.5 0.1209 0.2813
87.6 0.1647 0.3650
84.2 0.1735 0.3863
81.1 0.5141 0.5671
80.5 0.4372 0.5811
80.4 0.4317 0.6102
80.1 0.5141 0.6329
77.9 0.7416 0.7600
77.6 1.0000 1.0000
Company
Logo
Kurva kesetimbangan uap cair T-x-y sistem Ethanol(1)–Air(2).
Company
Logo
Sistem D (%) J (%) D - J (%) Konsistensi
Air - Ethanol 6.914 7.606 0.692 baik
Kurva uji konsistensi thermodinamika sistem Ethanol(1)–Air (2) pada tekanan
atmosfer
Data konsistensi thermodinamika sistem Ethanol(1)–Air(2)
Company
Logo
Kesetimbangan uap-cair
sistem biner ethanol-TEG
Company
Logo Uji Konsistensi Thermodinamika
T (°C) x1 y1 ln(γ1/γ2)
eksperimen
ln(γ1/γ2)
perhitungan
77,6 1,00000 1,00000 - -
79,3 0,93197 0,99859 -4,916 -4,562
80,1 0,90990 0,99833 -4,757 -4,887
81,6 0,88372 0,99532 -5,463 -5,199
82,0 0,81323 0,99519 -4,922 -5,671
83,8 0,73517 0,99460 -4,535 -5,662
85,3 0,69199 0,97897 -5,656 -5,463
93,4 0,62492 0,97951 -5,262 -5,262
96,0 0,54124 0,96475 -4,405 -4,405
96,5 0,43021 0,97498 -4,143 -4,101
169,0 0,15835 0,97115 0,498 -0,652
185,0 0,07507 0,93860 -1,044 -1,044
277,9 0,00000 0,00000 - -
Data Percobaan Sistem Biner Ethanol(1)-TEG(2) pada tekanan atmosferik dan ln(γ1/γ2) eksperimen dan perhitungan
Company
Logo
Kurva luasan uji konsistensi sistem ethanol(1)–TEG(2)
Sistem D (%) J (%) D - J (%) Konsistensi
Ethanol - TEG 76.712 44.985 31.727 kurang
Hasil uji konsistensi thermodinamika dengan metode luasan Herrington
Company
Logo
Parameter persamaan model NRTL dan UNIQUAC
Parameter Nilai
b12 -3788,5628
b21 2810,2704
α 0,4
Parameter Nilai
u12-u22 -299,206
u21-u11 234,94794
NRTL UNIQUAC
Company
Logo
x1 y1 T (°C)
Eksp. NRTL UNIQUAC Eksp. NRTL UNIQUAC
1,0000 1,0000 1,000000 1,000000 77,6 78,24 78,23
0,9320 0,9986 0,999994 0,999996 79,3 80,07 80,29
0,9099 0,9983 0,999992 0,999994 80,1 80,72 81,09
0,8837 0,9953 0,999988 0,999992 81,6 81,52 82,12
0,8132 0,9952 0,999977 0,999979 82,0 83,91 85,26
0,7352 0,9946 0,999957 0,999954 83,8 87,01 89,34
0,6920 0,9790 0,999942 0,999931 85,3 88,97 91,87
0,6249 0,9795 0,999906 0,999877 93,4 92,44 96,19
0,5412 0,9648 0,999828 0,999755 96,0 97,66 102,30
0,4302 0,9750 0,999596 0,999405 96,5 106,70 111,98
0,1583 0,9712 0,992489 0,991488 169 151,04 153,28
0,0751 0,9386 0,961948 0,961791 185,0 185,00 185,00
0,0000 0,0000 0,000000 0,000000 277,9 278,30 278,30
Kesetimbangan uap-cair sistem biner ethanol(1)-TEG(2) hasil
eksperimen dan prediksi dengan permodelan NRTL dan UNIQUAC
Company
Logo
50
100
150
200
250
300
50
100
150
200
250
300
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
T/ o
C
X1, Y1
UNIQUAC NRTL X Eksperimen Y Eksperimen
Kurva kesetimbangan uap-cair T-x-y sistem Ethanol(1)-TEG(2)
dengan permodelan UNIQUAC dan NRTL
Company
Logo
Δy1rata-rata Δy1maksimum ΔTrata-rata ΔTmaksimum
NRTL 0,012 0,04
3,2 18
UNIQUAC 0,012 0,0203
4,55 15,7195
Perbandingan deviasi data percobaan terhadap
persamaan NRTL dan UNIQUAC
Company
Logo
Sistem Terner Ethanol (1)-
Air (2)-Triethylene Glycol (3)
Company
Logo
Variabel x Eksperimen Prediksi
x1 x2 y1 y2 y3 T0C y1 y2 y3 T
0C
0,203 0,190 0,4697 0,5303 0,0000 100,7 0,6123 0,3870 0,0007 113
0,090 0,506 0,2294 0,7673 0,0033 97 0,2013 0,7983 0,0004 109
0,125 0,188 0,2467 0,7533 0,0000 99,6 0,5037 0,4948 0,0015 123
Data eksperimen sistem terner dan prediksi model NRTL
serta deviasi komposisi fase uap (y)
Company
Logo
Variabel x Eksperimen Prediksi
x1 x2 y1 y2 y3 T0C y1 y2 y3 T
0C
0,203 0,190 0,4697 0,5303 0,0000 100,7 0,6384 0,3604 0,0012 123
0,090 0,506 0,2294 0,7673 0,0033 97 0,2411 0,7585 0,0004 112
0,125 0,188 0,2467 0,7533 0,0000 99,6 0,5176 0,4797 0,0027 134
Data eksperimen sistem terner dan prediksi model UNIQUAC
serta deviasi komposisi fase uap (y)
Company
Logo
RMSD Y RMSD T
NRTL UNIQUAC NRTL UNIQUAC
0,13961 0,1683 0,1596 0,2592
Perbandingan nilai RMSD antara model NRTL dan model UNIQUAC
Company
Logo KESIMPULAN
Ebulliometer Berro-Rogalski yang telah
dimodifikasi konsisten dan layak digunakan
untuk penelitian pengukuran kesetimbangan
uap-cair dengan kesalahan 0,69% (<10%).
1
Company
Logo KESIMPULAN
Kesetimbangan uap-cair sistem ethanol-
trietilen glycol dapat dikorelasikan dengan
baik oleh model NRTL dan UNIQUAC dengan
deviasi Δy1rata-rata yang sama= 0,012 dan
untuk ΔTrata-rata secara berurutan=3,2 dan
4,55
2
Company
Logo KESIMPULAN
Sistem terner ethanol-air-triethylene glycol dapat
diprediksikan dengan baik oleh persamaan NRTL
dibanding persamaan UNIQUAC dari perbandingan
hasil deviasi dengan menggunakan RMSD
temperatur (T) dan fraksi uap (y)
3
C o m p a n y
LOGO
Company
Logo Diagram alir perhitungan parameter dengan
persamaan NRTL
Duga b12, b21
k = 1 : n
P, T, x1, x2, R,
Hitung (P1sat), (P2
sat)
Hitung 12, 21
A
Error = ΔP rata-rata
Y
T
Hitung G12, G21
Hitung (γ1)exp, (γ2)exp,
(γ1)hitung, (γ2)hitung
Hitung Phitung
ΔP
A
[Error] min
b12, b21, α
Company
Logo Diagram alir perhitungan parameter dengan
persamaan UNIQUAC
Company
Logo
Start
Trial T
Hitung P1sat, P2
sat
Duga Δu12, Δu21
Hitung r1, r2, q1, q2, l1, l2
τ 12, τ 21, θ1, θ2, ϕ1, ϕ2
Hitung (γ1)hitung, (γ2)hitung
Hitung y1, y2
Σyi=1
T, x, y
Input P, R, Ai, Bi, Ci, xi
NRTL/ UNIQUAC
Hitung τ12,
τ21, G12, G21
Duga b12, b2
Company
Logo
Company
Logo
Company
Logo
www.themegallery.com Company Logo
Company
Logo
Company
Logo
Company
Logo