Top Banner
Dhoni Hartanto 2307100014 Agung Ari Wibowo 2307100015 Pembimbing Dr. Ir. Kuswandi, DEA Ir. Winarsih PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR SISTEM BINER ETANOL+ETIL ASETAT DAN ETANOL+ ISOAMIL ALKOHOL PADA TEKANAN 101,33 kPa , 79,99 kPa dan 26,67 kPa LABORATORIUM THERMODINAMIKA I JURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA I 2011
29

PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Apr 27, 2018

Download

Documents

hakiet
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
Page 1: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Dhoni Hartanto

2307100014

Agung Ari Wibowo

2307100015

Pembimbing

Dr. Ir. Kuswandi, DEA

Ir. Winarsih

PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR SISTEM BINER ETANOL+ETIL ASETAT DAN ETANOL+ ISOAMIL ALKOHOL PADA TEKANAN 101,33 kPa , 79,99 kPa dan 26,67 kPa

LABORATORIUM THERMODINAMIKA I JURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA I 2011

Page 2: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

KegiatanIndustri

LATAR BELAKANG

Data kesetimbangan

(VLE)

Proses Pemisahan

(ex. Distilasi)

Page 3: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

TUJUAN PENELITIAN

Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair sistemetanol+etil asetat dan etanol+isoamil alkohol pada tekanan 101,33 kPa, 79,99 kPa dan 26,67 kPa

Mengkorelasikan data eksperimen dengan permodelanWilson, NRTL, dan UNIQUAC

Page 4: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

TINJAUAN PUSTAKA

Thermodynamic

Laboratory

Page 5: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Va

po

r-Li

qu

id E

qu

ilib

ria

Kesetimbangan Vapor-Liquid?

Vapor Liquid

L

i

V

i ff ˆˆ

sat

iiiii PxPy ˆ

1ˆ iPada Tekanan Rendah

Page 6: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Wilson

PERMODELAN

UNIQUACNRTL

Page 7: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Wilson

PERMODELANWilson

Dapat digunakan untuk sistem biner dan multikomponen, penyelesaiannya tidak terlalu rumit

Sangat cocok digunakan untuk campuran biner yang sangatnon-ideal seperti larutan alkohol dengan hidrokarbon

Dapat digunakan untuk campuran larut sebagian (partial miscible) dengan syarat terbatas hanya pada wilayah yang memiliki satu fase

Hanya memiliki 2 parameter sehingga secara matematiklebih simpel.

12 21

Page 8: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

PERMODELAN

Tidak seperti persamaan Wilson, NRTL dapat diterapkan dengan baik pada kesetimbangan uap – cair maupun cair-cair.

Dapat diterapkan untuk sistem larutan partial miscible. Cocok untuk tekanan rendah Dapat menangani keadaan-keadaan yang sangat tidak ideal,

dengan tiga parameter yang dapat disesuaikan

α , b12, b21

NRTL

NRTL

Page 9: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

PERMODELAN

Mempunyai dua parameter yang dapat disesuaikanMempunyai ketergantungan yang lebih kecil terhadap suhu Dapat diterapkan pada larutan dengan molekul-molekul yang

besar atau kecil

Δu12, Δ u21

UNIQUAC

UNIQUAC

Page 10: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Kesetimbangan uap-cair untuk sistemair-trietilen glikol pada tekanan vakum 200, 400 dan 600 mmHg dengan permodelan menggunakan NRTL dan UNIQUAC.

PENELITIAN SEBELUMNYA

Kuswandi, et.al. (2009)

Gmehling dan Sanz (2008) Vapor-Liquid Equilibrium lima sistembiner yang terdapat dalam distilasietanol pada keadaan isotermal. etilasetat + 3-metil-1-butanol, etanol + 3-metil-1-butanol, etil asetat + 2-metil-1-butanol, etanol + 2-metil-1-butanol, dan etil asetat + 2-metil-1-propanol

Page 11: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Isobaric (vapour + liquid) equilibria untuk sistem biner trikloroetilendengan 1-pentanol, 2-metil-1-butanol serta 3-metil-1-butanol pada 100 kPaHasil percobaan dibandingan denganmenggunakan permodelan Van Laar, Margules, Wilson, NRTL dan UNIQUAC

Dejoz et al (1999)

PENELITIAN SEBELUMNYA

Page 12: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

METODOLOGI PENELITIAN DAN EKSPERIMENThermodynamic

Laboratory

Page 13: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

METODOLOGI PENELITIAN

Start EksperimenHitung Koefisien aktifitas

dari data Eksperimen

Tes Konsistensi Thermodinamika

Hitung Parameter dengan persamaan Wilson, NRTL, dan

UNIQUAC

Prediksi Kesetimbangan Uap-Cair

Plot diagram T-x-y dari hasil eksperimen dan hasil korelasi

untuk sistem biner

Menghitung Deviasi antara hasil eksperimen dengan prediksi

End

Page 14: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

EKSPERIMEN

V2

V1

P

T

U

B : Boiler

CP : Cottrel Pump

S : Tabung Kesetimbangan

C1 : Cooler 1

C2 : Cooler 2

V : Vapor Fraction Condensate Trap

L : Liquid Fraction Trap

T : Thermocouple

F : Tabung Umpan

U : Manometer Pipa U

T : Tangki Udara

V1 : Valve ke pompa Vakum

V2 : Valve Pengatur Tekanan

P : Pompa Vakum

Page 15: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Membuat campuran etanol (1) + etil asetat (2) untuk berbagai komposisi (sistem biner)

Mengalirkan air pendingin melalui kondensor (C1 dan C2).

Memasukkan sampel larutan ke dalam tabung umpan (F) sampai tabung boiler (B) penuh ditandai dengan terendamnya ujung pipa dalam tabung (B) dan mengatur tekanan sesuai yang diinginkan dengan menggunakan pompa vakum lalu menjalankan pemanas pada (B).

Mengamati kesetimbangan yang ditandai dengan stabilnya suhu (tidak kurang dari 30 menit) yang dibaca pada termokopel

Mengambil sampel fase cair (pada valve L) dan fase uap (pada valve V).

Membuat campuran etanol (1) + isoamil alkohol (2) untuk berbagai komposisi (sistem biner) dan mengulangi langkah 2-7.

Prosedur Percobaan

V2

V1

P

T

U

B : Boiler

CP : Cottrel Pump

S : Tabung Kesetimbangan

C1 : Cooler 1

C2 : Cooler 2

V : Vapor Fraction Condensate Trap

L : Liquid Fraction Trap

T : Thermocouple

F : Tabung Umpan

U : Manometer Pipa U

T : Tangki Udara

V1 : Valve ke pompa Vakum

V2 : Valve Pengatur Tekanan

P : Pompa Vakum

Page 16: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

BAHAN DAN VARIABEL

Bahan : Etanol p.a Etil Asetat p.a Isoamil Alkohol p.a

Variabel Tekanan: 101,33 kPa 79,99 kPa 26,67 kPa

Page 17: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

FITTING PARAMETERWilson

Page 18: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

FITTING PARAMETER

NRTL

Page 19: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

UNIQUAC

FITTING PARAMETER

Page 20: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

PREDIKSI KURVA T,x,yWilsonNRTL

UNIQUAC

BUBBLE T

Page 21: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

HASIL DAN PEMBAHASAN*Validasi

T(C)

P(m

mH

g)

40 60 80 100 120

200

400

600

800

Perbandingan Tekanan Uap secara eksperimen dan perhitungan denganpersamaan Antoine

Etanol ( )

Etil asetat ( )

Isoamil Alkohol( )

RMSD P = 0,856 mmHg

Page 22: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

HASIL UJI KONSISTENSI THERMODINAMIKADENGAN METODE LUASAN

Sistem :Uji Konsistensi

D J Abs (D-J) Konsistensi

Etanol (1) + EtilAsetat (2)

P 101,33 kPa 2,2006 0,5617 1,6389 ( + )

79,99 kPa 0,0000 0,9679 0,9679 ( + )

26,67 kPa 0,0000 2,577 2,577 ( + )

Etanol (1) + IsoamilAlkohol (2)

P 101,33 kPa 3,5437 13,193 9,6497 ( + )

79,99 kPa 3,5679 13,433 9,8656 ( + )

26,67 kPa 17,9767 17,328 0,6483 ( + )

Page 23: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

PARAMETER SISTEM BINER ETANOL (1) + ETIL ASETAT (2)

ModelParameter RMSD

Aij (cal mol-1) Aji(cal mol-1) α T ( oC ) y(1)

P= 101,333 kPaWilson 500,393 570,58 - 0,8020 0,0310NRTL -278,2643 1090,0821 0,1 0,4266 0,0335UNIQUAC -76,9112 453,9809 0,6271 0,0275

P= 79,999 kPaWilson 849,113 -190,637 - 0,3057 0,0149NRTL -70,50465 682,245 0,1 0,3515 0,0164UNIQUAC -189,026 635,6959 0,2435 0,0160

P= 26,67 kPaWilson 53,82605 164,7798 - 0,2792 0,0281NRTL 626,05736 387,248 0,2 0,2775 0,0280UNIQUAC -124,954 490,334 0,2578 0,0956

Page 24: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

Grafik T-x-y Etanol (1) + Etil Asetat (2)

Etanol+etil asetat ( )

Y-eksperimen ( )

UNIQUAC ( )

x(1),y(1)

T ( C) o

P=101,33 kPa

P=79,99 kPa

P=26,67 kPa

Page 25: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

DATA AZEOTROP ETANOL (1) + ETIL ASETAT (2)

P (kPa)

x (1) T ( oC )

Wilson NRTL UNIQUAC Wilson NRTL UNIQUAC

101,33 0,490 0,413 0,503 70,484 70,558 70,551

79,99 0,386 0,394 0,401 65,724 65,672 65,643

26,67 0,320 0,325 0,339 39,470 39,277 39,301

Page 26: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

PARAMETER SISTEM BINER ETANOL (1) + ISOAMIL ALKOHOL (2)

ModelParameter RMSD

Aij Aji α T (oC) y(1)

P= 101,33 kPaWilson 380,638 -239,41 - 1,149 0,0194NRTL 263,770 -246,162 0,1 1,079 0,0183UNIQUAC -39,4478 190,494 1,941 0,0178

P= 79,99 kPaWilson -64,503 1105,44 0,8860 0,0218NRTL 126,813 10,678 0,1 1,102 0,0354UNIQUAC 15,6264 275,1346 2,049 0,0153

P= 26,67 kPaWilson 1972,13 -1181,996 - 0,892 0,0245NRTL -303,894 486,381 0,3 1,138 0,0420UNIQUAC -120,141 268,6974 1,589 0,0375

Page 27: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

GRAFIK T-x-y ETANOL (1) + ISOAMIL ALKOHOL (2)

x(1),y(1)

P=101,3 kPa

P=79,9 kPa

P=26,67 kPa

T (oC)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 140

50

60

70

80

90

100

110

120

130 Etanol+Isoamil Alkohol ( )

y- eksperimen ( )

Wilson ( )

Page 28: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

KESIMPULAN

Minimum boiling point azeotrop tampak pada sistem etanol + etil asetat

Model koefisien aktivitas Wilson, NRTL dan UNIQUAC memberikan hasilprediksi yang baik terhadap hasil percobaan

Tes konsitensi thermodinamika dengan metode tes untuk semua sistemkonsisten karena bernilai indeks konsistensi kurang dari 10 %

Page 29: PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR …digilib.its.ac.id/...Undergraduate-17296-2307100014-Presentation.pdfJURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI ... vakum 200, 400 dan 600

TERIMA KASIHSEKIAN Dan.....