Top Banner

of 12

Kesetimbangan Uap-cair Untuk Campuran Biner Dari Propilen Glikol Dengan Hidrokarbon Aromatik Eksperimental Dan Regresi

Jul 06, 2018

Download

Documents

Ripaldi Harahap
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 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)