PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR ISOTHERMAL …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-25993-2308100041-2308100164...Latar Belakang Tujuan Penelitian Hasil. Kesimpulan. LATAR BELAKANG.

Masita Fardini Akbarina

2308100041

Pembimbing :

Ir. WINARSIH

Prof. Dr. Ir. GEDE WIBAWA, M.Eng

Rika Mariani Ruslim

2308100164

Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia FTI-ITS 2012

PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR ISOTHERMAL SISTEM BINER ETHANOL + GLISEROL DAN

ISOPROPANOL + GLISEROL PADA TEKANAN RENDAH

OUTLINE PRESENTASI

Latar Belakang

Tujuan Penelitian

Hasil

Kesimpulan

LATAR BELAKANG

Produksi Biodiesel

(Transesterifikasi)

Optimasi Proses Pemisahan

Data Kesetimbangan Uap-Cair

Biodiesel + alcohol

(methanol/ethanol/isopropanol/

propanol) + glycerol

TINJAUAN PUSTAKA PENULIS SISTEM KONDISI

OPERASI

HASIL YANG

DIDAPATKAN

Oliviera, et al (2009)

Water + Glycerol Alcohol + Glycerol

T = 350 – 450 K

Data kesetimbangan uap-cair sistem biner untuk 5 alkohol (metanol-pentanol) dengan gliserol dg CPA EoS

Kuramochi, et al (2009)

• Methanol + Biodiesel • Methanol + Glycerol

T = 100˚C and 20˚C Memprediksi dengan UNIFAC untuk sistem Metanol+Biodiesel dan Metanol+Gliserol

Shimoyama, et al (2009)

• Methanol + Glycerol • Ethanol + Glycerol

T = 493 – 573 K P = 3.03 – 11.02 MPa (methanol+glycerol) 2.27 – 8.87 MPa (ethanol+glycerol)

Data kesetimbangan dengan model persamaan PRASOG

TINJAUAN PUSTAKA

PENULIS SISTEM KONDISI

OPERASI

HASIL YANG

DIDAPATKAN

Soujanya, et al (2009)

Methanol + Water Water+ Glycerol Methanol + Glycerol

• Methanol + Water = Atmospheric pressure (95.3kPa) dan sub-atmospheric (15.19, 29.38, 42.66, 56.03, 67.38 kPa) • Water + Glycerol = (14.19, 29.38, 41.54, 54.72, 63.84, 95.3 kPa) •Methanol+Glycerol= 32.02 dan 45.3 kPa

Data kesetimbangan uap cair dengan pendekatan Wilson

Coelhe, et al (2011)

• Ethanol + Glycerol • Water + Glycerol • Ethanol + Etyl Stearate •Ethanol + Etyl Palmitate

P = 14 – 96 kPa Untuk sistem water + gliserol menghasilkan deviasi positive sedangkan untuk sistem etanol + gliserol dan etanol + etil ester menghasilkan deviasi negatif.

TUJUAN PENELITIAN

Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair untuk sistem

ethanol-gliserol dan isopropanol+gliserol

Mengkorelasikan data hasil eksperimen dengan

permodelan Wilson, NRTL, dan UNIQUAC

MATERIAL & VARIABEL

Chemicals Sources Purity

Ethanol (p.a) Merck ≥ 99.5 mass%

Isopropanol (p.a) Merck > 99 mass%

Glycerol (p.a) Merck > 99 mass%

MATERIAL :

VARIABEL:

• Ethanol + Glycerol pada 323.15 K, 333.15 K, dan 343.15 K • Isopropanol + Glycerol pada 333.15 K, 343.15 K, dan 353.15 K

PERALATAN EKSPERIMEN

Keterangan : A = Kondensor B = Equilibrium cell C = Heater D = Pressure gauge E = Valve F = Pompa Vakum G = Themperature controller

P

I-1

T

A

B

C

D E

FG

HASIL EKSPERIMEN

Tekanan Uap Ethanol Murni vs Wagner Equation

Tekanan Uap Campuran Methanol(1)-Water(2) vs Published Data

• Validasi

HASIL EKSPERIMEN

• Hasil Eksperiment Tekanan Uap Sistem Biner Pada Berbagai Kompisisi dan Suhu

Ethanol(1) – Gliserol(2) Isopropanol(1) – Gliserol(2)

x1 = ethanol / isopropanol

HASIL EKSPERIMEN

• Perbandingan Tekanan Uap Sistem Ethanol(1)-Gliserol(2) dan Isopropanol(1)+Gliserol(2)

x1 = ethanol / isopropanol

VAPOR PRESSURE

L

i

V

i ff ˆˆ sat

iiiii PxPy ˆ 1ˆ idimana,

sehingga, ii

sat

ii xPPy satsat

PxPxP 222111

∑

Jika sistem mengikuti Hukum Raoult, maka : 1i

sehingga,

i

sat

ii xPPy satsat

PxPxP 2211

Untuk larutan non-ideal 1i

Sehingga digunakan permodelan Wilson, NRTL dan UNIQUAC untuk menentukan nilai

atau

∑

Uap

Cair

T, P, yi

T, P, xi

HASIL EKSPERIMEN • Perhitungan Parameter Model

Model Aij Aji α AAD

(%)

T = 323,15K Wilson 0,5032 0,7322 2,23

NRTL 212,641 359,645 0,21 2,13

UNIQUAC -263,4 -32,596 1,37

T = 333,15K Wilson 0,52 1,02 2,26

NRTL 169,949 188,099 0,148 2,31

UNIQUAC -186,33 -18,18 2,03

T = 343,15K Wilson 0,5917 1,7156 2,78

NRTL -47,86 -64,879 0,5 2,58

UNIQUAC -0,489 6,9606 2,51

Model Aij Aji α AAD

(%)

T = 323,15K Wilson 0,611 0,4048 1,56

NRTL 448 417,53 0,5 1,98

UNIQUAC -214,46 11,413 1,95

T = 333,15K Wilson 0,5827 0,8024 2,30

NRTL 242,2 256,4 0,49 2,49

UNIQUAC -136,46 17,97 3,03

T = 343,15K Wilson 2,5296 0 2,74

NRTL 1401 -491 0,49 4,91

UNIQUAC 96,237 85,755 2,91

Ethanol(1)+Glycerol(2) Isopropanol(1)+Glycerol(2)

Parameter: Wilson Aij = Ʌ12 , Aji = Ʌ21 (dimensionless), NRTL Aij = b12 , Aji = b21 (cal/mol), α (dimensionless), UNIQUAC Aij = Δu12 , Aji = Δu21 (cal/mol)

HASIL EKSPERIMEN

• Perbandingan Hasil Eksperimen dengan Permodelan Wilson, NRTL, dan UNIQUAC

Ethanol(1) – Gliserol(2) Isopropanol(1) – Gliserol(2)

x1 = ethanol / isopropanol

HASIL EKSPERIMEN

Hasil Eksperimen Sistem Ethanol(1)-Glycerol(2) vs UNIQUAC Model and Raoults

Law

Hasil Eksperimen Sistem Ethanol(1)-Glycerol(2) vs Wilson Model and Raoults

Law

x1 = ethanol / isopropanol

KESIMPULAN

Telah berhasil didapatkan data kesetimbangan uap cair sistem ethanol+glycerol

pada 323.15, 333.15, & 343.15 K dan sistem isopropanol+glycerol pada

333.15, 343.15, & 353.15 K

Telah dilakukan validasi alat dan menghasilkan nilai AAD untuk ethnaol murni sebesar 0,7%

(dibandingkan dengan Wagner eq.) dan nilai AAD untuk campuran methanol-air sebesar 0,8%

(dibandingkan dengan literatur)

Ethanol lebih mudah dipisahkan dari gliserol pada komposisi 60%-90% fraksi mol

sedangkan isopropanol lebih mudah dipisahkan dari gliserol pada komposisi 10%-50%

fraksi mol (pada suhu 333,15K dan 343,15K)

Sistem ethanol(1) – gliserol(2) mendekati larutan ideal, sedangkan sistem

isopropanol(1) – gliserol(2) merupakan larutan non ideal

Nilai AAD untuk sistem ethanol (1)-gliserol (2) dan sistem isopropanol(1)-gliserol(2)

Pada semua variabel suhu dibawah 10%

TERIMA KASIH. .