HDU、 :":山"|‖

mlah ttns dan Thologl,V06 No 2 Jur1 2007 ha arnan 144 155

PEMISATIAN SISTEM BINER ETANOLAIRDAN SISTEM TERNER ASETON.N-BUTANOL.ETANOL

DENGAN DISTILASI BATCH SEDERHANANi Ketut Sari, Gede Wibawa, Kusu'andi, Nonot Soewarno, Renanto

lurusan Teknik Kimia, Fakuhas Teknologi IndusrriInstitut Teknokrgi Scpuluh Nopember

Kampus ITS Sukolih - Sur.rbaya 601 I I

Abslmct: An eryeritnmtlbr hin(try systent of ethunol-*'ater nt atnutsplteri<. pressurt, usittg sintplebatch distilatton lws been conductec! to ih'estigate the perfonnanc.e of rhe appararus ,"heiherthc liquid co,nposition in the llask v'as in equilibritun teitlt tlrc vupour cor lr.)sition in rheoverhead- Thc tzsult slnwed that the experinentul datav'as in goo(l agre(ment with that in thelitcraturc, A temary systcm of Acetotte-n-Butuno!-Ethlno! ,.as ulso cottducretl in rhe sameapwalus iives that such contlitions con be achicved, Tlrc result *,us used to validate thesimulationfor the sarne ,-stem A comparsion in the tempcruure antl liquid conposition in thercsidue ptofiIes were made to assure that simnlution *.ere in gootl agree,nent i.irh e.rperimenraldata. ..'

Kcywot*: simple harch distitlarion, tenperature prof le, liquid cotnposirion proJite.

Absfruk &speritnen si;ten biner etuto!-air (EA) padu tekurun utnosfir ntenggwrukan disrilasibatch scderhanq utulcnelihat kinerja olat apukuh konrynsisi liqtidu tlan k<tnrynsisi uap beratludalatn kcofuun T etimbang telah diktkukun. Hasil t'kspcrinrcn sistun bincr EA vang sesuti tlenguttlcla lileralu.r, dijadikan dusar unru': pemisultru si.tt<tn rrnrcr Asctol-n- Burunol-Etunol (ABE).Httsil ekpe:itnen sistem terntr ABE digturukan untuk r.u!itlusi sirnulusi sisrcnr te mtr ABE yungteluh diteliti sebelutn tyu- Htsil ekrperinrcn lun sintulusi siste'ra t(nvr /lBE tlibuut du!un pnfiltemp.mlur dan Profil komlnsisi liquidu di alum rcsidu !<,rluu!tt1t tlimcnsionless tuktu. Husilsimulosi nrcndckuti hasil cksptrin,tt duri sttnrut pnlil xury tlittn,ittu.Kata Kunci: distilu.rl batch se erlrunu, pnlil tunltenutrr, yn$l knry.,,si5i liq11i/a1_

PendahuluanPada awalnya distilasi barch seder.hana

digunakan untuk menrisahkan sistem biner yaitucampuran HCI-H,O, H.,SOr-H,O, NHr-H-O.Adapun asumsi yang digunal:an adalah liquida

'ircampur sempurna pada str/I-por, kondensasimenggunakan total kondensor dan relativerolanTiry (d) dianggap konsan (Rayleigh, t902)dan kemudian ditulis ulang dalam bukupanduan Separation Process Principles olehHenley dan Seader ( 1998). Pemisahan sistenrbiner etanol-air secara eksperimen dengandistilasi bat:h sederhana dan secara simulasidengan pmgram Basic. Dalam menghitung \rLEmenggunakan peNamaan lr,largulcs, Vrn Laar.Wilsoru NRTL dan UNIQUAC. H.r-sil [€neliriandibuat dalam kurva kesetimbangan rempeftrrur.komposisi liquida dan konrposisi uap. DariPersama:rn yang digunalan diperoleh lreurr

letiutton antar:t hasll eksperirnen dan hasilsimulasi untuh temper.rtur dan komposisi uapdari perstmian LTNIQUAC yang paling kecil(Schrveitzer, 1996). Serehh itu dikembrngkanuntuk pemisahan sistem terner benzene-toluene-o-xylene menggunakun diameter koloml0 cm dengan kondisi total refluk, dilengkapidengan penerima hasil distilat (distiltaterecc'ivcrl. Asumsi ftoldup di kondensordiubaikrn, rurlar rrle4ilou, konstan , boilup ruteuap konstan, reloti.f wtlarilitr konstan. Haiileksperimen berupa konsentrasi di distilat danlionsentrasi di reridu terhadap waktu distilasi.Dari nrctoda :tltort..ul \.inE digunakln. rnak:rdapat diprcdiksi bahu,a konrposisi yang palingtinggi dari komponen yang paling rinr:an dipenerima hasil disrilat secara teoritis dapatdicapai tlibarvah londisi operasi lang diberikan.Deng;rn nrclurunkan batas lomposisi 1,ung

瘍理羞爛遭轟官■■■．′　　．

‥ｌｌｌ■ｊ岨綱増選１１１１１１

■７■

r帥蜘 al¨tern● ner ttanorAr can sstem To■ erttlol卜 n‐&"noLElano deng“ Desuas:Ban sederhana

(M Kett%“ ,Gede Wbawa,Kuttmd,Nonot詢 嘔mo,Renanb)

Kondensor

D,yDXD=yD

:ling tinggi dari komponen yang paling ringanr'5esid3 .uk- diperoleh hasil yang berbeda-eda terhadap kemurnian distilat. Pada prinsip-ya, petodl ini dapat diguoakan pada sistern

maupun simulasi belum pernah ditelitisebelumny4 sehingga dalam penelitiaa iniditinjau profil temperatur dao prolil liquida diDollon terhadap waktu proses- Unhrk eksperi-men sistern terner ABE menggunakan distila sibatch sede-'hana pada tekanatr atmosfir dalamskrla laboratorium dan untuk simulasimarggunakan metoda rigorous dengan modelD iffere n t ia I -A I ge braic-Equatio,zs (DAEs),dimana model DAEs telah digunakan olehpeneliti pendanulu. Hasil eksperimen sistemtcmer ABE kemudian dibandingkan denganhasil simulasi sistem temer ABE.

TeoriPersamaan yang berlaku untuk pemisahan

sistcm temer pada distilasi batch sederhanadapat dijabarkan dari penguralgan kecepatanalirar dalam still pot daa kecepatan atirankeluar, seperti Gambar l.V日 =_d/dt Ⅳ .、) (1)

V" = - W.dx*/dt -x*.dw/dt A)Vn=D.ち

D =-dwdt (4)

Pengurangan kecepatan aliran dalam kolom =kecepatan aliran keluar

W. dx,^./dt + x* . dWdt = - P. yo

dx- dw

- = (Yo - *-) frdi (s)

Dalam pemisahan sistem temer, diasumsikanbehwa l.iquida bercampur sempuna dimana x*= x. dan ye: y,, maka persamaan (5) ditulisberikut (HenLey dan Seader, 1998):

dimasibat`ふ J』akecil untuk

salkanⅢpOnCnplgpamgHngandari:llnp-uBn umpan pada kemumian tinggi. Hasilぶperinlcn kemudian dibandingkan dengan

aS,S raulasi dan mcnutukkan has‖ y“gι=よ

(1【 im dan」 L1999)Kcmudial dikcm‐angkュ n dalan PJOc“∫P/ar EngJ″

`ο′」″g

ra/fOrt・ I sIP力

`E■8/●″ピuntuk sistem terncr

lctanol‐ ctanol‐air dcnganシカ″ガCα′ッ“

scJ

ュpasita,20 1itct diametcr ko10m O,1,n dan

鴫9 kolonl l,7m.Yang dikanbanょ an adalah

lcncan cFtsicnsi kompOne■ yang diPisahlanJam ellsicnsi distilasi.Data yang diperoleh

ienunJukkan bahwa rnよ in besar kOnsentmsi

omponcn餞硼 ′diα′●(ctan。 1)pada umpanlasuk,maka akan mengurangi eflsic:lsi

OmpOP摯 ″

“

″′・・Daヒ juga menuttukkall

ahWlPC魂

"饉inttti antarmOlekuisangat

出』棚 憲∬:酬:棚」]器窯淵出:t認識鼻Iを 認器服

=鰍

p訛踏懺∫l麟翼

‖l艦穏‐ _織11嶽驚胤 :猶li詮鮮買Ъ∬1習蹴訳‖瞥露:R鯛[ぷmlt:器聖l督胤∬ょξ鮮鷲智飽[l:穏stilasi batch sedohallabalk secara clspcnt,m

(3)

Gambar i Skt・

“

aliran distiasi batch sedcrhana

145

lNDuSTR1 3omJ肺山 San dan Tek「っbgl.Ib1 6 No 2Ju鵬 2∞7h」aman 144‐ 155ｕЛ輌翅一Ш一蜀一超輛憫「．．．「．．‐１１１１，‐，‐

(6)

(7)

ｄＷ

一Ｗ ｄｔ

１１１１１盟組硼ヨ■■１１１‐１

１１１１１ｌЛ嗣燿―■Ｊ颯■■■■■■１１１１１１１１

Ｌ丁

=Oi‐ Xl)

dx: =壁

01-Xl) WDengan kondisi awal : x: xo dan W = Wo,

kemudian persamaan (7) diintegralkan menjadi:

(10)

Dimana, x = bilangan tak bcrdimensi yang

tergantung pada u'aktu.Persamaan (10) disubstitusi ke dalam

perc:tmaan (9), sehingga dipcroleh pcrsamaan

(11):

凸 = dξ

komposisi uap (yJ dihitung menggumkanpersamaan BUBL T (Prausnitz, 2001). Pada

tek:aan rendah fase uap mendekati gas ideal,sehingga harga d=$,"':1, sehingga faktorpotnting dap l pula dianggap sama deogan satu,

pengambilan asums bahwa d= I menimbulkankesalahan yang }:ecil untuk kesetimbangan uap

liquid tekanarr rendah, sehingga diperoleh per-

samaan untuk menghitung kornposisi uap (y) :

i嵩

=ム

満鋼 h時

)JDideSnisikanど i“ιなわ″′os waktu(x)adJ由

sebagai bedkut:

ζ = in(や)

００

ヽ―

――

―′

Ｗ一鶏

′

―

―

―

、

ｈ〓ｄＷ一Ｗ L=詰

1 1

Pcsamaan(11)merupakan Modcl D拶 売πttι

Иrgabrafc_F92●′:ο′な CDAEs)unttk dSm¨ i

batch sederhana sistem tcI.cr.dengan asumsi

udak menlbentuk dua phase liquida

Pcrs,maan(11)tdah dltulis oleh Doh的

dan Pご趙厖 (1978)sebagai berikut:

P ersamaan ( I 5) ini dikenal ju.ga seba,gai

persamaan Raouit yang dimodi6kasi.Salah satu persam&rn yang digunakan untukmenghitung koefisien aktifitas (g) adalah

persamaan UNIQUAC.Konstanta kesetimbangan antara fase uap dan

fase liquid didefinisikan sebagai berikut :

=生_=L三■X P

1

Proscdur itcrasl untuk mcncan tclllpcratur

b“ bb′′Ⅲtu inenはd harga temperatur jenuh

dan komponcn mumi TrtPda P erausm乾dkk,2001)

T,at= Bi ―c: Ai‐ log P :

dimanaA, B, C adalah konstantalrroine untuk

spesies i , untuk semua estimasi awal.

T=7 XiT'at1

I{argaT sebagai harga awal akan digunakan

untuk mengetahui tekanan uap jenuh suatu zat

;,ang akan diestimasi dengan persamaanAntoine.

聰q均 =ヘー吾1

P'' dapat dicari dari Persarnaan Antoine,dimana P,"' adalah untuk semua spesiestermasuk j, yang mana ini merupakan spesies

yang dipilih dari set (i).

K1

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(H)

(12)dζ =嵩

Dengan forward-f inite-difference, daripersamaan (ll) akan Ciperoleh komposisiliquida di bottom. (xLi.t) sebagai fungsi Dx,sehingga didapat persamaan (13) sebagaibcrikut:

dXi=Q― X)dX

D、 二oi― X,Dx

XⅢ: XO+Q● Xp DxDimana komposisi liquida mula-mula dibottom (x) dan Dx ditent-rkan, sedangkan

(13)

(14)

146

rc“咆 cl,dl1 0Stcll:●“

Ioこ lan●「

■ r Oan ustcm ierneraseon‐ n‐oltaoに tanol cengan DesblasI Bala Sedefhana

{M Kettt San,Cede Ⅷbtta,Kuttand,NonotSmmo,Renanb)

Identi$spesies j:I4*cari tekanan uap jenuh spesies jkompouen-l:= |_ _

P高 =ヽ γ:ギ +121・2げ +X3γ 3げ

、γl甲 =P― Σ馬

静LP~Σ Xriギ

(20)

Lげ 01)

Xiγl

Untukj=2,3.Sedangkan harga T

Pcrsalnaan(23):

(22)

A, - Iog{at―C,

(23)

Kemudian dilakukan normaiisasi antara Tbaru dengan T arval, dangan persamaan (24):

(24)

untuk

1々′οあ ragi

Scbclum cksperinlen sistem biner EAdilaklikan,tcrlebih dahulu dilakuku kahbrasi

datrentoma∝ 駒 erimen sistm binerEAuntuk melihat kineria alat distilasi batch

scdcrhana, yaitu dengan validasi hasil

eksperimcn sistem biner EA dengan dati

ltcrattlr(SChWdセ cr9 1996).Hasil ek,erimeII

sistem biner EA yang sesuai dengan data

literatu■ dijadikan dasar untuk ekspeHmenpcrnisahan sistem temer ABE

Kalibrasi alat refraktometer menggunakanetanol PA dengan maksud untuk memperolehkun,a komposisi liquida (x) dan komposisiuap(y) sebagai fungsi indeks bias (n). Datakomposisi liquida pada umpan masuk denearmenggunakan interval 0,05 mol etanol darietanol mumi srd air murni, dengan maksuduntuk memperoleh kuwa kalibrasi lang baik.

Ketcrangan ganrbar:l. Still Pot2. Oil batch3 . Heater4. Thernocouple Manual5. Controller6. Kontaktor7. Reg'llator8. Thermometer9. Gelas Ukur

. 10. Kondensor11. Thermocouple KID12. Kolom Pemisah13. Packed kolom

baru dicari menurut Kalibrasi Alat Refnzktometer

B,T=

ヽ C

ke udi.ra

Gambar 2. Peralatan pcnelrriao disriiasi batch sederhana.

147

―

‘

‘卜ｒ」１１～―ＩＦ，１

・●１　

　

，

|

` '

11

‥

――

，，

ｒ

lNDuSm力 剛」lh由 騎 ns dan TeknOlogi,Vo1 6 No 2 Ju雨 21D7ha arnan 144‐ 155

Prmedur l--aiibrasi Alat Refraktometer:- Dari data komposisi etanol (fraksi mol) dan

komposisi air (fi aksi mol) dan data incleksbias yang diperoleh dari hasil pengukuranalat rcfraktometer, kemudian dibuat dalambentuk grafik, oimana grafik didekarimenggunakan persanlaan linear Iaitu : y =ax+b

Ekperimen Sbtetn Biner Etunol-Air danSistcmTcruer ABE. Dalarn penelitian ini digunakan peralaun

scperti Gambar 2 yang terdiri dari srill-por (l)den3an kapasitas 5liter, pipa tegak yangbcrfungsi sebagai pactcd kolom (13) dengandiameter 6,1 cnr darr tinggi 9O cm terbuat darigela* Media pemanas (2) beruga tabung silinderterbuu dari baja iahan karal Sepcrangkat alat

iang berfrrngsi sebagi hearer (3-7) terdiri darisensor. Iicrrno couple not"rul, controller,kontaktor dan reguiator. Thennoutuple (ll),Retura Temperarure Digital (lllD) terbuat daribaja tahan karat dan dilengkapi sensor r/igrtal.Kondensor ( t 0) dengan panjang 75 cm, kolorapemisah (12) dan gelas ukur (9) terbuat darigelasProsalur Ekperimen Sistem Biner Eunol-Airuntuk Kurva Kesetimbangan:- Data komposisi liquida pada umpan masuk

yang digunakan sebaryak l2 dataditunjukkan pada Tat,el I, dengan maksuduntuk memp:roleh kurva kesetimbanlan

yang baik. Semakin banyak data yangdigunakan akan diperoleh kurva kesetim-bangan yang lebih baik.

- Volume campuran eunol-air ditentukan 2000ml, kemudian komposisinya diukurmenggunakan labu takar ukuran 2000 ml.

- '/olume campuran etanol-air dimasukkan<Jtlam stil l-pot, kemudian dimasukkanbeberapa butir batu didih kedalam sri//-poruntuk memperoleh campuran ennol-air yanghomogen.

- Porver pada seperangkat alat pemanas(heater) dihidupkan untuk memanaskanminyak kelapa yang berfungsi sebagaimedia pemanas, panas yang diperolehkemudian digunakan un.uk memanaskancampuran etanol-air.

- Air pendingin dijalank::n untuk keperlulnkondensasi melalui alat kondensor.

- Setelah peralatan sudah dipersiapkansemuanya, mak:r proses distilasi batchsederhana dioperrsikan. Proses distilasidioperasikan dalam keadaan toral refluksdengan menutup kran pada pengambilandistilut-

- Keadaan total refluks sudah dicapai apubilatemPeratur di bottotn dan temperatur didistilat mendekati sama, baru kemudiundiambil bebenpa tetes volume di distilat dan

di bottutt, kemudian diukur densan alatretiuktornc(cr.

Tabel l. KomFxrisi liquida padu umpan nrrrsuk untuk eksperinren .isrern biner EAV.rlunr etuml Volunre air Kornposisi etunrrl Kolrlxrsisi air

(ml) ( nrl) inxll) (nx)l)

I fr00 2764

i4(X, 2419:2{X) 2073 4444

lotx) 1(XX) 1728

ll(Ю 1555 611112(Ю 1382

r 300 1209:4(X) 1037 77.78

15∝ ) 8,M1600

t 7(n 5.18 9444

69110

148

つ‘ 200 18(Xl 10000

―ｌ

１

１

１

ョ

ーョ

週

Ｉ

Ｉ

ｌ

ｌ

ｌ

ｌ

ｌ

ｌ

‥―

―

―

72.22.7

8889

Pem'Isahan sisrer Biner Eranor'Airdar s,','I-].,ff;ffii1XrrJil*x}## r"'ffl,A*iffm- Dari hasil p:ngukuran diperoleh h:rga indek disrilar.

bias di distirat dan di bt rron, dengan - Keacraln rorar refluks sudrh dicapai apabiramenggunakan grafik karibrasi arat refrakto- tcmperatur di bottonr arn ,.rp.rni* Jimeter diperoleh komposisi liquida di bononr disrilat rnendekati sama.dan komgt:rsisi uap di distirar daram fraksr - Kemudiandiambil beberapa etes vorumerrimol. distilat dan di bottotn ,"tiop ai,r"*iJol,- Dengan variasi komposisi Jampuran ctanor- s,aktu sama dengan 0. I. 2 arn :, t.,nriionair yang berbeda-beda. dengan cera runq 4ianaiisu dengan mengtunalian alat Gassarna akan dtperoleh komposisi liquida dan Kromarografi.komposisi ua, daram fraksi rnor

'anq - proses.iirirasi barch sederhana dihentikan

berbeda pula. serel:lh volume yang ma-sih tenlnggal disri/lprosed ur Ekpcri nrcn Sisre, n'ir rncr A i3 E u n r uk'Jl, Iil1H,i:l'1"'j#,*iJ::: lii rll;,Distilasi Batch .sederhana: berbetla-beda, deng,,n clra t,ang .,,rn";k;;- Data komposisi liquid;r paria eksperimen dip:roleh konrposisr liquid; da; k"r;.;i;i

I an-e di-uunakan disesuaikan dengan uap dalam fruk.si rnol 1,,,ng UerUeau p,lt".kornposisi liquiril padl sirnulasi. unruk dutaronrposisi liquida pada eksperirnen rritenru- Sinurttsi Sistctn T:,ter ABEkan Run-l dan Run-7 sepeni Tabel l. Simulasi sistem terner ABE secara distilasi

Tubel2. KomFxisi liquida pada umpan masuk batch sederhana menggunakan metoda・kspehmen slstem iemerABE ηgο″ι

`dcngan modcl DAEs,dimana pcnyele‐KoF吊話Ri umpan(■ .k「in01) saian modcin)a mCnggunakan persamaan

: 離爵工書鱗類撫ぶIVolume campuran terner .\BE ditenrukan3500 ml., kemudian kompos,sinya diukurnnnggunakan labu takar ukuran 2000 ml dan500 ml.Volume campuran terner ABE dimasukkandalam sri//-1rol. kemudian dimarukkanbeberapa burir baru didih ke,lalam sri/i.7.roruntuk menrperoleh !ampumn ehnol-.rir vanghomogen.Pou,er p;rda seperangkat alar pemanas(he:lter) dihidupkan un r,.rk lrernanaskanminyak kelapa yang berfungsi seba:ai me_dia pemanas, panas yang diperoleh kemudiandigunakan untuk memanaskan campuranterner.A,BE.Air pendingin dihidupkan untuk keperluankondensasi melal ui alat kondensor.Setelah peralatan sudah d ipers iapkansemuanya. maka oroses disrilasi barchsederhana dioperasikao. proses disrilasidioperasikan dalam keadaan tohl refluksdengan menutup kran pada pengambilan

umpan rnlsuk sistem ierner ABE dilakukansecara acak kurang lebih 24 Run. kemudiandipilih 7 R un vang mewakili seperti Tabel 3,dimana kurva yang dihasilkan dari 7 Runtersebur mewtkili apa yang akan diteliti.

Tlbel -1. K(,otxrsi:.i liquida pirdl umpan mitsukunruk simulasi sistctn tcmcrAB!

0,10.I0.8

0,10207

0.20.l0.7

0,1030,6

り,30.1

0.40,10、5

0.50,104

,. Un,.uk menghitung lekanan uap jenuh

digunakan persamaan ,4nrome, data pirameterAntoine seperti Tabel 4 (prausnirz, 2001),dimana suhu (T) dalam satuan K dan tekananuapjenuh (P-,) dalam satuan Bar.

untuk eksJxrimen sistem remerABE

n-Butanol

:49

lNDU●●TRI Jun■ J‖「

ian sa ns dan■ kno■.lyd 6 No 2Ju雨 2007 ha ttan 144・ 155

Tabcl 4, Par,rrncter Aaroinc sistem ternerABEParametsrAruoirl?

Frranreter Aaloirtt'Komponen

Aseton 42184 46493 53365

Butanol 19701 1395 14 164822

Eranol 22806 182739 230918

L'ntuk nrerghitung Loet-rsien rktilitas ('I)

menggunakan persan.aan IJNIQUAC' dimana

harga parameter interuksi biner UNIQUAC ( u,r).

data volume molekuler (r) dan lua-s pe rmukitln

molekuler (q) seperti Tabel 5 (Gmehling dan

Onken, 1977), dirsumsi harga z = 10.

Prosedur Simulasi Sisrem lenrerABE unruk

Distilasi Fatch Sederhanl .

- Memasukkan harga, komposisi liquida

mula-mula (x,\, dimensionless waktu (Dx)'

Ekanan (P). data parameter Antt'rirre (A. B'

c)- Menghitung hitrga temperrtur uap jenuh

(T,'') dengan persama:rn ( l7), kentudian

mcnghitung temPeril t u r (T,) dengan

pc$amaan ( I El.

- ivtenghitung harga tekanan uuo jenuh (P,'')

dengan p.rlamran ( l'l).- Menghitung I'arga koelrsien Aktilitrrr tr,t

dengan Persam:un LTNIQUAC.

- ldenrify species j. dcngun ntenghitun5

tekanan uap jenuh komponcn-l (P'"'rmeng gunirkan perr;lmnan ( 21).

- Menghitung harga temPeratur )'ang blru lT,

baru) dengan Persam:run (13). .- Menormalisrsi temperatur yang baru 1T,

baru), dengan cara memband ingkan

temperatur yang bitru dengan temPelutur

yang lama, apabila memenuhi syarat sesuai

dengan kesalahan yang kiu tetapkan maka

program dilanjutkan dcngan persama:tn (24).

jika tidak memenuhi kentbali me:rghitunl

harga tekanan uaP jenuh (P,'')- Menghitung komposisi uap (y,) dengLrn

peniamaan ( I 5).

CA

Hasil dan PembahasanH as i I Kali brasi Al at Refrakt onre t e r

Kalibrasi alat refraktometer menggunakan

eunol PA dengan mtrksud untuk memperoleh

kurva komposisi liquida (x) dan komposisi uap

(1') terhudap indcks bias (n ). dari kalihrasi alat

alian diprolch per:\am:!:rn linear Y = 22.57 n -10.-119 dan pcndckatrn hlsil (Rr) = 0.997ti.

09

03

07

16

05

04

03

02

01

13L11 1.35,1: 136.al 1.3741 13€rl

rvJek Bias (n)

rfan.t'ar 3. Elek komfx)si5 etanol

terh.traP indeks bia-s.

Cimbar 3 u:enunjukkatt k:natLun komposisi

etanol terhadlp indeks bias. hal ini disebabkan

scrnalin be\ur k()mposisi etunol dallmkonrpo:isi ;unlpurJn nlall kotttponen r'<,r/lrtile

(ctanol) nlaliin beslr dun indek bias scmakin

bcsar pula. Hasil penelitian mengikutipcrsrmiutn g:rris luru: dan R: = ().9978 :1'ang

nrenunjukkan hlthu a drtri data rang rliarnbil

hanya 0,0022 y''ang tidak rnemenulri s1'arut,

sehingga ktlibrasi allt reiraktometer dapat

diterima dun memenuhi sl arat.

Dengan ntemasukkan harga indeks bias dari

hasil eksperimen kedalam persamaan linear,

akan diperoleh komposisi liquida (x) dan

komposisi uaP (y). Selain itu dari hasil

eksperinten Lita jugu rnelihat temperatur di

bottom d.fi t1i distilat. Data temperatur (T),

komposisi liquida (x) dan komposisi uap (y)

lang diperoleh dari persamaan linearditunj ukkirn pudl Tabel 6.

Tubcl 5. Pxti'tuclcr LtNl(lLiAC sisl.rrr ltnrcr A!ll:

Kompt)ncn Aseton Buliln()i Eruntrl

全ｏ〓』一′〓に〓）〓）Ｃ〓一Ｗ一。ぅ。ュ〓・。Ｙ

tl

Aset()n ‐lり ヽ659 98752 25735 23359

[ru! Jn(\l 453669 34542 30520-38707

()

ヽ′=21ヽ ln St,3ユ リ

F =t,ル'1ト

. 1i-{d EL\Fru'r[

- Rrlrc(i LrEar

Etlr,ol ,4242 75355 21()54 l()'20

:

Pemisahan Sistem Biner Etan,‐ Ar dan Sistem Temeraseton‐ n‐ 81anメ‐Etad dengan Destilasi Balぬ Sede麟(Ni Ketu San,Gede Vrlbawa,Kuswandi,Nonot S_mo.Rmnto)

Tatbc1 6.Dュ :● ko:1llx)｀ iヽ iu● Pd● 11:iЧ uida,ic,lIPcratur di disti:at

dan diわ (′ rrr,″′ha、■eksPc■ men sistcm biner EA

N,, Kornfxrsisi Etlnol (lrlksi nxrl) T ( r,C)

ヽ y diわ`′

rr`,′′: di distilat

1 0.5580 o.6551 80.0 79.5

0.462: 062:2 8〈 ).7 8().5

0.4tЮ l 0.6036 81.5 81.20.29「 5 05648 82.8 82.30.2488 ()5343 83.5 83.2

0.1969 0.5067 85.2 桝 .6

0.1540 0.4773 86.4 86.2

0.:143 0.44:8 89.5 88.3

9.":l 0.3712 90.5 ∞ .4

I() 0.0656 0.3256 94.2

ll 0.0502 0.2576 95.0 94.612 0.0310 0.2!29 96.2 95.7

92.6

Untuk validasi hirsileksprinren sis(em binerEA digun:rkln dlta dari lirerutur, dara titcrarurdiperoleh dari peneliti:rn (Sr:hu,eirzrr. I996).seperti pada Tabcl 7.

Tlttl 7. D;lt;l si\tcnt trrncr cllr,.rl-arr rlclt(Schs eitz.cr. I

(.t96 l.

KunF)sisi etanol (fral ri nrrl)

)' T("c)0.(Ю 0.OⅨX) 1(｀ 1｀ .α )

0.3372 9().00

0.10 0.4521 85.93

0.:5 0.5056 8397

82.S)00.20 0.5359

0.25 0.5589 82.14

0.5794 8:.52

0.35 0.5987 80.99

0.40 0.6177 80.52

0.45 0637! 80 10

0_5() ().6558 79.75().55 06765 79_42

050 0.6986 7り .:3

0.65 07250 78.85

070 0.7550 78.6()

0.75 0.7840 78.42

0.80 0.8:67

'8300.8591 78.22(,_90 0.ヽ 959 78.200.95 0.9474 7824

Hasil cksperimen'lhbel 6 dan data literaturTabcl 7, kemudian dibandingkan rlalam kurvakesetinrbancan T. x. v. scpcrri patla Gambar4.

1000 -― ‐ ――

"96:▲ .

o lltih卜 ,■●1`しに“

むO l

94

92

9C・

88

861

84‐

セ |

8r」:

78 ,

o l\r llnr flic..trr)l lkhft t\r! (t\Frrntr l>* Puitl t[\[EnrEa,

76‐――一―――_――――――_00 01 02 03 0_■ o5 06 07 08 09 1 o

ヽ)(11よ si nり |)

（し

）“Ｅ

Ｅ

ｏ」

一́３

ト

0.05

▲

0.30

10‐―一―_

09

08

..●8°

・ 日 ・`・・・

ヽ

―――――一―――■壁壼壁=:壁

上空 n)

01 0_9 D3 04 o5 06 07 oo o9 10

ヽ|には1「ぃ!町 t・Ja

，三

０こ

こ‘〓

・ゝ

(ア

0し

05‐

0■

03

02 0

(|, ‐

ЭI●

ヽ　・

５８‥ヽ′．

Canrbur4. Kuna kesetirnbangan T. x, y sisrernelanol-air. hasiI eksperrmrn dan data literatur

(Schireitzer. 1996).

`:r▲ fI:Ъぃ,Q..ュ 凰:

l.00 10_(Ю0 78.33

7

9

:NDU、 1"I Jumal‖ mtah Sains dar TeknO 09i VC1 6:lo 2」 uni 2007 halaman 144‐ 155

Gambar 4 menunju':kan bahwa antara hasileksperimen dengan hasil dara liretarurmendekati sama, sehingga kinerja alat distilasibatch sederhana memenuhi slarat dirn bisadilanjutkan untuk eksperimen sisrem terncrABE. Profil komposisi uap terhadap konlpo:;isiliquida hasil eksperimen pemisahan sistembiner etanol-air berada diba*,ah profilkomposisi uap terhadap konrposisi Iiquida data

literatur, karena pada proses pemisahan untukkomposisi liquida non- r'olarile lebih lamamenguap drbandingkan kornposisi liquidavolarile. Sehingga komposisi liquida non-volatile cende lg lebih kecil, berber.la untukkomposisi uap cenderung le.:ih besar.

Profil temperatur terhadap kon,posisi uap

dan liquida hasil ekscerimen untuk kurvabubble-point benda diatas profil data literatur.karena komJ,onen yang berpengaruh adalah

komposisi liquida, semakin kecil komposisiliquida pada kurva kesetimbangan x,y makadiperlukan temperatur yang kecil untuk proses

penguapan. Hal yang srma uniuk profiltemperatur terhadap komposisi uap dan liquidahasil eksperimen untuk kurva dev'-point"dimana semakin besar kornposisi uap padakurva kesetimbangan x,y maka diperlukantemperatur yang lebih besar dalcm prosesp€nguapan. Hal lain 1,ang menyebabkan antarahasil ekspe.'imen dengan data literatur tidaksaman karena dalam analisa hasil eksperimenmenggunakan refraktomeler, dimana dalammenentukan indeks bias hanya dengan melihatbaurs antara garis terang dan gelap. Diperlukanketelitian dalam melihat perbedaan anrara garisterang dan garis gelap, sehingga letelitiankurang dalam pengukuran menggunakan alatrefractometer jika dibandingkan menggunakanGas Kronratografi (GC).

Husil Ekpannten dur Sintutttsi Sistent Tern<'rABE- Profil Tentper<tur

Profil ternneratur dari hasil cksperimc n r ir r r-::

ditinjau adalah profil tempe-irtur di bo )t,t tJ.in

temperatur di distilat, karena dalam prosesdistilasi batch sederhana adalah total refluksserliirgga temperalur di bottom dengi.n

temperatur di distilat hampir sama. Sehinggaprofil temperatur dalam Cambar 5 nrerupakanprotil temperatur rata-rata anhra temperaturdistillt dan br,,rrorr. Untuk hasil cksperimenmenunjukkan profil temperatur naik saat dinten-siortless v'akru menunjukkan 0-0.25 : karenafaktor 1'ang berpengaruh adalah efek panas dariheater.

器 1_ ^▲

（̈））」う〓Ｅ●一Ｓ一り」

115

,10

106

1∞

95

∞

“∞

73

71

▲Run‐ 1(Ekspcdmen,

●Run‐

'(Eksドrimcn)

“SI

O1 05 10 15 20 25 00 3`

Dit,,t′ :∫ル,"た 、∫ ヽ'aktu

C.rmhar 5. Prutil tem[tcratur tcrhadap r/irrrrr:si,rrr-/, ', \.rklu untuk Run-l dun Run-?. hrrilsrnrulal dan

h!sil ekspen llren.

Profil temperatur dari hasil sirnulasi padaGambar -5 merupakan temperatur cantpuran,yaitu temperatur masing-masing komponenmenggunakan persamaan (21) dikalikankomposisi liquida masing-masing komponen.Untuk hasil simulasi menunjukkan profiltemperatur menurun saat drnensionless valttumenunjukkan 0-0,25 karena komponenn-butanol mempunyai sifat yang sangar ridakideal. Komposisi liquida nrasing-masingkomponen dan temperarur berpe n garuhterhadap koefisien aktifihs (g). Untuk Run-lkomposisi n-butanol pada umpan masukkomposisirrya kecil. maka pengaruh yangditimbulkan terh:rdtp profil temperatur bcsar.Sedangkan untuk Run-7 komporisi eranol p:rdaumpan masuk komposisinl'a besar. makapengaruh vang ditimbulkan rerhadap profilr.'rn[rratur kecil- Srhincga dllirr .lisin]pulkanblhrra profil tentpenttur sanglr dipenglruhiolcir sillt kctidak-idctltn r!uiltu z t. _\ an-r daparclitunjulilian dari koefisicn aiirifiras. tlasileksperimen dan hasil simulasi merrunjukkanprofil tcnrperatur r ur! m-'r:dckirti samu.

Run‐ l(Simulasり

Run‐ 7(Simul● り

15■

P… SiStern 3tner Etaoo‐ Ar dan Sistem Terleraselof「 ●Brano‐ Elallo derOm a鋼国 3alch Sede面(Ni keM San,Gede Ⅷ bawa,Kuswand,N∞ d Su″

“

Renanto)

50‐――――__ __‐ ― ― ― ― ― ――― ―――

00 05 10 15 20 25 31 3

Oi?€r,sirn/ess Waklu

Gambar 6. Profil rcmpcratur sisrem temcrABEusrukRun-l sampai Run-?. hasil rimul&ii.

Gambar 6 menunjukkan bahua nrakin bcsi-Lr

komposisi n-butanol pada umpan masuk. nrlkaprofil temperatur menurun dengan slopc yanglebih curam, ditunjukkan pada Run-2 dan Run-4. Hal yang sanra untuk komposisi et:"lnol pada

uurpan masuk makin besar, maka profrltemperutur menurun dengan slope yang curlrn,ditunjuklan pa'Ja Run-6 dan Run-7. Semakinbcsur konrposisi liquida pada 'rmpln masuk

)'an8 nlcnrpunyai sil'at tidak irleal. nrukamcmberikan pengaruh l ung signifikan rerhudapprofil temperatur pada dintensionlrss u'aktu0-0,45. Setelah r/r'rnerrsrorrless waktu 0,25 profilpcrgerakan temperatur naik dari Run- I sampaiRun-7, k:rrena campumn dari masing-masingkomponen sudah mencapai homogen danpernisahan campuran sudi,h tidak dipngaruhioleh sifat ketidak-idealan masing-masingkornponen. Pada saar r.limensicnlass waktu 3,5pr:ses distilasi batch sederhana dihenrikan,k.rrena volume di srill-pot yang terringgalkr:rang lebih l0 ?a dari volume awal dansebagian profil temperatur me nunj ukkankcnstan.

09

00

07

1_

O`

0`

(3

12

Cl

OI

0c o'5 r_0 .5 LO 25 10 :-n

Di,'.,!i,,'J.J' U illu

Crmbrr 7. Komposisi liquida di bororaterhadap dimcasionlcss wakru unruk Run- 1,

hasil :imulasi dan eksperimen.

Oambar 7 menunjukkan bahrva profilpergerakan komposisi aseton menurunsedangkan n-butanol dan etanol menunjukkanpergerak;rn naik, karena komponen aseton<iiuapkan dalam porsi yang lebih besar dankomponen etanol dan n-butanol menguap dalamporsi 1'ang kecil. Sctelah clilrensrbzlass ryaktunrenunjukkan nilai I .5-2 nraka profil komposisietanol konstan, karena temperatur ABEmendekati titik didih etanol. Profil pergerakankomposisi etanol turun, karena temperaturABEdiatas titik didih etanol sehingga komposisietanol menguap dalam porsi kecil. S aat dimen-sion/ess wat:(u menunjuklan nilai 3,25 semuakomponen aseton menguap dan komponenetanol dan n-butanol belum menunjukkrnkomponcn murni.

ｒｃＥ

〓´●〓

〓ｏミ●ヽ

一，

●コ

”ｇ

〓

，ぁぅ。ＣＯＹ

（０）」３一０〓こＥ一ト

115.

1,0

“

“

“"‐05

0●

75RLrn -7

Run-6Run-5

“65

∞Run-3

“

―

Profil Komposisi Liquida tli Bouom

n'B{nlnof (Simutr.i)

欧ざκЯ(Sunul● 1)

INDtlSTRI力 md‖miah Sans dan Tehlolo91,VOI・ 6 No.2 Jun1 2∞ 7 halarlan 1 44‐ 155

Kesinrpulan●燎 tOn(F■・ド:むrn, / Kurva kesclimbangan■ x、 y etan01‐」r

10

°91▲「

5品t(ふFⅢ・〕oa I' Flril{(Eli\PcrirBn} antara hasil eksperimen dengan data literatur

= ::1'tsn'rrra\lEr,E,' /' menunjuklianhasill'angtnendekatisamir'Profil

AE ::1 ,'-8u*4,(si,n,t"'it i

;.tg;k;' ;t'pt*t.,ieBE clipcng:*uhi oleh

5{ "ul z-- ./ .ic,rteri.iak-iclealanmasing-nrasingkomponen3E *iZ-- "7" sifatketidak-ictealanmasing-niasingkomponen

E : tt f- Eranol (sinrulrst) ,)rr ;;r, <lirnensiotiless waktu 0 sampai 0.25. Prof,rl

5E ::i-\ ,/ \ perserakan tetnperatur ABE dipensaruhiL lilヽ/

＼ i:品0ヾぶumparm8uk n_butand dan dand021ノ/ハ＼ぐ'Ю

n Omda“ )｀＼ | :aati`ル岬∫″‖ルゞS wakm o,25 samp」 3,5.

:;f-- - l>------' -. pt"trr pergerakrn *?*Io::t1,,':1::*,i::,,:Jooof--i, --'o-': 2o 23 3i 35 brrtttttiuntuk Run-l' baik digunakan untuk

l)lrtrrurrrrtlrs \\J'tu ntefitper.lelf kOnfpOSiSi n-bUt^nOl 1'Ang lebih

Gambur 8. Korn;xrsisi liquirla di b'ltonr- n',urnl dari kornposisi n-butanol uri'itl dengitn

"'n'uTJ,i'ii',il;XHl"Xt',::il'.:*""'' ttitrtcttsittt.t!ts::::::,,;l::,:'.:l-::cir' Protir

Dc-rscrakan komposisi liquitla ABE di hofittnt

Gambar g menunjukkan protll pergcralan uniur. Run-?. baik Cigtrnakrtn untuk

n.,"ing.n..using konrponen dt bot,,lt.tt, untuk u-.e,,p.,ot.t, kornposisi ctar.ol 1.irn.r lebih nrurni

Run-?, d:ngan memper.)esa: komposisietantil Jrri ion.,pnsisi iua rlengan t/irai'ttsi,rt/c''r'r

il" ;;;;" n1"rrk, maka tenrperatur AB E u:rrru r 1ng letrih l.c.'il. Dlri prtrtil pergerirkan

iebih besar sehinggu komposisi aseton lebih ,.,r,p.'rr,J, ABE dan profil perterakan

;:;;i;;;surp aiilebih cepat menunjuhka: k;il".isi liquida ABE di hotiltm antura hasil

ili,l k;J ,n. prd, dittrct.sionless s'aktu 0'75 .krp*n,r.,.n ,Jengan hasil simulasi nrenunjukkan

,ampai 1,25 menunjukkan profii kompostst hasil vang mendekrti santl.

.i""ir mak:;imum, ieadaln ini menunjukkan

,.rlotut ABE mendekati titik didih etunol' Penutup

,.1,ingg" profil komposisi etanol tonstan. L;;p-" rerirnl k.rsih diberil:rrn oleh p,enulis

Kt*t'itt]un''aatr/irnensr'rnilessrvaktu l'15 sam- xtpu.'i" Direktur Penlbinaan Pe nelitian dan

pai 3,5 profil konrposisi eranol menurun, prot-tl pengatrdian lrlasl arakat Didcn. Dikt' atas

lo*poriri n_buunolnaik dan profil komposisi toniru,, duna penelirian Hibrh plscasarjana

tttton mendekati konsun' karena telnPerutur ut'i""t"nkonrrukl]()nlor 130?lIPT/DPF\1t

ABE rnakin naik sehingga kompo-n en wtlu.rile HTTPilyi l(n-l..t,,t", porsl yxng lebih besar diuapkan' Dalani

Ji, titasi butcir sederh un lwltl-up diabaikan-da" Doftr. Nrrtusi

tanpa refluks ratio, dirnana fuild'up dun relluks d C iterensiul I - I

ratio dapat meml.,erbesar profiI pergerltkun D kec.'prrtun lrlirun Jr<trl;.rt lrltr'l'Jt:ik!konrposisi etanol, maLa salah satu cilru unluk c Lcslrlrrhu'.' i-lmenip.rotet protil konrposisieurnol bes.ar 1'litu P rekatratt iBur]

dengan jalarr nrernperhcsltr konrposisi ctitnol Q panus hc.rtcr ljoulclpada umpan masu[' T' telnlxrltur t Cl

Jika iun-t dibantlingkan ileng;ln Run-?' r rrakru ldetik]

maka pa,Ja Run-7 profil komposisi aseton lebth \/ kecepaun aliran lmol/detikl

..pr, ionron p.,tu ditnensionless rvaktu 2'?-5. \\' kecepatan rliran ltttttcttrt lmol/detik]Hat inl disebibkan karena temperatur ABE x kot,p,.rsisi liquitlu Iliaksi nroll

nrakin besar, sehingga kotnponen t'ttlttiilt' r komposisi urp Ifraksi rnoll

(aseton) lebih cepat menguaP. Hasil eksPerinrcn i' to*porisi cli r1istilat Ifraksi nroll

dan hasil sintulasi menunjukkan profil liquida y komposisi di btsnont [fraksi mol]

di bottont mendekati samir baik Run- I maupun

Run-7.

154

Hud∬

an slslem 3 nerElano A dan鍮

町

愧 柵 棚 鼈 棚

ζ謙織‖袴lWttu‖

il戦I雨彙m… 恥nl計

鰐』準遇hf竹

:椰dl121r7151・71h軸u躙 構癬懺弼

Wれ“ 需iFhCm Rcs,恥L38,No3,"J o24-

鵬職 撫 計&監1ぶ:盈P hu澱

1ふ肥ぶ股胤 蹴宝∬■mc5m口 e Dlslll肺伽 ごM“dsdⅢ RJ謝 誌 wtt・

PⅢ 晦 Itt■ No 4

錨11動樅継撻榊