Post on 09-Sep-2018
OlehOlehOlehOleh ::::
Novi AkbarNovi AkbarNovi AkbarNovi Akbar
Yulia RachmawatiYulia RachmawatiYulia RachmawatiYulia Rachmawati
PEMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA
EKSTRAKSI ASBUTON DENGAN PELARUT
KEROSIN
LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA JURUSAN TEKNIK KIMIA – FTI ITS SURABAYA
Pembimbing Pembimbing Pembimbing Pembimbing ::::
Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MSProf. Dr. Ir. Ali Altway, MSProf. Dr. Ir. Ali Altway, MSProf. Dr. Ir. Ali Altway, MS
Dr. Ir. Susianto, DEADr. Ir. Susianto, DEADr. Ir. Susianto, DEADr. Ir. Susianto, DEA
Eksplorasi Asbuton Lawele
OUTLINE PRESENTASI
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Metodologi
• Hasil dan Pembahasan
• Kesimpulan
PENDAHULUANPENDAHULUANPENDAHULUANPENDAHULUAN
PEMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA EKSTRAKSI ASBUTON DENGAN PELARUT KEROSIN
• Kenaikan harga minyak dunia yang melambung pada dekade terakhir berdampak pada kenaikan harga aspal dipasaran.
• Indonesia memiliki potensi sumber aspal natural di pulau Buton, Sulawesi Tenggara cukup besar sekitar 650 juta ton.
• Berbagai usaha dilakukan untuk memanfaatkan aspal Buton (asbuton) untuk menggantikan aspal minyak.
LATAR BELAKANG
• Beberapa penelitian dilakukan untuk mendapatkan bitumen dari asbuton dengan cara pemisahan (ekstraksi).
• Penelitian pemisahan bitumen dari asbuton masih terbatas pada penelitian eksperimen.
• Perlu dilakukan kajian teoritis (pemodelan) mengenai proses ekstraksi bitumen dari asbuton.
LATAR BELAKANG
Koefisien perpindahan massa semakin besar dengan bertambah besarnya ukuran butir aspal. Hal ini berlawanan dengan teori. Selain itu diperoleh hasil koefisien perpindahan massa semakin besar dengan bertambah besarnya kecepatan pengadukan.
Mempelajari pengaruh ukuran butir, waktu ekstraksi, dan kecepatan putar pengaduk terhadap koefisien perpindahan massa pada proses ekstraksi multistage crosscurrent aspal Kabungka dengan pelarut n-heksan
• Suryo Purwono, dkk (2003)
Hasil perolehannya masih rendah. Hal ini disebabkan oleh tingginya viskositas dari aspal sehingga menghambat proses pemungutan aspal apabila dilakukan secara berlawanan arah.
Ekstraksi aspal Buton• Novia (2001)
Semakin lama waktu ekstraksi, konsentrasi bitumen dalam kerosin dan yield bitumen semakin naik, dan pada waktu tertentu akan mendekati konstan.
Ekstraksi asbuton dengan menggunakan pelarut kerosin
• Indah dan Diana (2009)
Diperoleh asbuton murni dengan destilasiMenjabarkan prinsip pembuatan asbuton murni (asbuton hasil proses ekstraksi)
• Affandi (2006)
Hasil PenelitianPenelitian yang DilakukanNama Peneliti
PENELITI TERDAHULU
Bagaimana model matematis yang mendeskripsikan proses ekstraksi bitumen dari asbuton di dalam
agitated leaching tank
PERUMUSAN MASALAHPERUMUSAN MASALAHPERUMUSAN MASALAHPERUMUSAN MASALAH
Pemodelan menggunakan Shrinking Core Model dengan asumsi :
• Partikel diasumsikan bola
• Kondisi dan ukuran partikel dianggap seragam
BATASAN MASALAH
Mengembangkan model matematis
untuk proses ekstraksi asbuton dalam
agitated leaching sehingga dapat diprediksi
besarnya yield bitumen yang terekstrak
dari asbuton
TUJUAN PENELITIAN
Model matematis yang dikembangkan dapat
dimanfaatkan sebagai acuan untuk mendesain
peralatan yang digunakan untuk ekstraksi bitumen
dari asbuton.
MANFAAT PENELITIAN
TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA
PEMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA EKSTRAKSI ASBUTON DENGAN PELARUT KEROSIN
Ekstraksi padat – cair adalah proses ekstraksi suatu konstituen yang dapat larut (solute) pada suatu campuran padatan dengan menggunakan pelarut (solvent). Proses ini sering disebut dengan leaching.
Ada 4 faktor yang harus diperhatikan dalam proses leaching, yaitu :o Ukuran partikelo Pelarut o Suhu operasio Pengadukan
EKSTRAKSI PADAT-CAIR
SCM pertama kali dikembangkan oleh Yagi dan Kunii
(1955) untuk reaksi padat-fluida. Dalam pengembangan SCM,
reaktan padat dianggap berbentuk bola dan pada mulanya
dikelilingi oleh film fluida dimana transfer massa terjadi antara
partikel padat dan fluida.
PEMODELAN MATEMATIS (SCM)
PEMODELAN MATEMATIS (SCM)
( )[ ]RCCR
k
t
qi
f −=∂∂ 3
022
=
∂∂
∂∂
r
Cr
rr
D ie
Goto dkk (1966) telah mengembangkan model SCM untuk proses
ekstraksi fluida superkritis. Goto memberikan persamaan perubahan
konsentrasi minyak pada padatan yang setara dengan kecepatan transfer
massa zat terlarut melalui film eksternal disekeliling partikel :
…………………………………….(1)
Diffusi pada bagian luar :
…………………………….(2)
Zat terlarut fasa padat berada pada inti, nilai rata-rata konsentrasi minyak pada padatan :
…………………………………….(3)3
0
=R
r
q
q c
METODOLOGI PENELITIANMETODOLOGI PENELITIANMETODOLOGI PENELITIANMETODOLOGI PENELITIAN
PEMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA EKSTRAKSI ASBUTON DENGAN PELARUT KEROSIN
Pengembangan model ekstraksi dari persamaan yang diberikan Goto (1996)
Penyelesaian numerik
Pembuatan program dengan software Matlab
Validasi data
METODOLOGI PENELITIAN
Perubahan konsentrasi bitumen dalam padatan :
……………..(5)
………………(4)( )[ ]RCCR
k
dt
dCi
f −−=ε
ε13
( )[ ]RCCR
k
t
qi
f −=∂∂ 3
Konsentrasi rata-rata bitumen dalam padatan :
……………….(6)3
0
=R
r
q
q c
Kondisi awal :
Pada t = 0 C = 0
Pada t = 0 rc = R
Neraca masssa bitumen dalam larutan :
PENGEMBANGAN MODEL MATEMATIS
Persamaan diffusi dalam partikel :
)7(.............022
=
∂∂
∂∂
r
Cr
rr
D ie
Kondisi batas :
( )[ ] )9(......
)8(.........
RCCkr
CDRr
CCrr
ifRr
ie
satic
−=
∂∂
⇒=
=⇒=
=
?...)( =RCi)10(......
11
)(
11
)()(
22 ccf
e
satsat
cf
e
sati
rRrRk
D
CCC
rRrRk
D
CCrC
−+
−++
−+
−−=
PENGEMBANGAN MODEL MATEMATIS
FITTING PARAMETER
Parameter yang di fitting :• De• kf
EVALUASI PROSES
Variabel penelitian :• Variabel input :- Ukuran partikel : -8+18, -18+20, dan -20+30 mesh- Kecepatan putar : 330, 450, dan 600 rpm
• Variabel output :- Yield - kf- De
HASIL DAN PEMBAHASANHASIL DAN PEMBAHASANHASIL DAN PEMBAHASANHASIL DAN PEMBAHASAN
PEMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA EKSTRAKSI ASBUTON DENGAN PELARUT KEROSIN
Pengaruh Parameter Koefisien Difusi Intra Partikel Efektif,
De Terhadap Hasil Pemodelan
Gambar 1 Pengaruh koefisien difusi intra partikel, De terhadap hasil simulasi model pada kondisi : dp = -8+18 mesh, N = 330 rpm
dan kf = 5,635x10-7 m/s
Pengaruh Parameter Koefisien Perpindahan Massa,
kf Terhadap Hasil Pemodelan
Gambar 2 Pengaruh koefisien perpindahan massa, kf terhadap hasil simulasi model pada kondisi : dp = -8+18 mesh, N = 330 rpm dan
De = 10-9 m2/s
Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Konsentrasi dan YieldBitumen dalam Kerosin
Gambar 3 Konsentrasi bitumen dalam kerosin vs waktu ekstraksi pada kecepatan putar pengaduk 330 rpm untuk tiga ukuran partikel berbeda
Gambar 4 Yield bitumen dalam kerosin vs waktu ekstraksi pada kecepatan putar pengaduk
330 rpm
Pengaruh Kecepatan Putar Pengaduk Terhadap Konsentrasi dan YieldBitumen dalam Kerosin
Gambar 5 Konsentrasi bitumen dalam kerosin vs waktu ekstraksi pada ukuran
partikel -8/+18 mesh
Gambar 6 Yield vs waktu ekstraksi pada ukuran partikel -8/+18 mesh
Pengaruh Diameter Partikel dan Kecepatan Putar Pengaduk Terhadap Koefisien
Perpindahan Massa (kf)
Gambar 7 Pengaruh ukuran diameter partikel terhadap koefisien perpindahan massa (kf)
1. Model Shrinking Core Model yang telah dikembangkan dapat mendeskripsikan proses ekstraksi asbuton dengan baik untuk semua kondisi operasi.
2. Difusivitas intra partikel (De) dalam simulasi ini tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap kecepatan ekstraksi, sebaliknya koefisien perpindahan massa (kf) memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap kecepatan ekstraksi pada berbagai kondisi operasi yang dipelajari.
3. Koefisien perpindahan massa (kf) cenderung meningkat dengan semakin besar ukuran partikel.
4. Koefisien perpindahan massa (kf) cenderung meningkat dengan semakin besar kecepatan putar pengaduk untuk ukuran partikel kecil. Sedangkan untuk ukuran partikel besar koefisien perpindahan massa (kf) cenderung turun.
KESIMPULAN