KESETIMBANGAN UAP CAIR (KUC) · PDF file... 3 BAB IV: PROSEDUR KERJA ... satu model...

MODUL PRAKTIKUM

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

KESETIMBANGAN UAP CAIR

(KUC)

Koordinator LabTK

Dr. Pramujo Widiatmoko

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FTI - ITB

MODUL KESETIMBANGAN UAP CAIR (KUC)

KUC – 2016/PW 2

Kontributor:

Dr. Antonius Indarto, Dr. Ardiyan Harimawan, Gisela Swastika, Mirna Jatiningrum


FTI - ITB


KUC – 2016/PW i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ............................................................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. ii

DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii

BAB I: PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1

BAB II: TUJUAN DAN SASARAN ......................................................................................... 2

2.1 Tujuan............................................................................................................................... 2

2.2 Sasaran ............................................................................................................................. 2

BAB III: RANCANGAN PERCOBAAN ................................................................................. 3

3.1. Perangkat dan Alat Ukur ................................................................................................. 3

3.2. Bahan ............................................................................................................................... 3

3.3 Skema Alat Ebuliometer .................................................................................................. 3

BAB IV: PROSEDUR KERJA .................................................................................................. 5

4.1 Diagram Alir Percobaan ................................................................................................... 5

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Ebuliometer ........................................................................ 6

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 8

LAMPIRAN A ........................................................................................................................... 9

LAMPIRAN B ......................................................................................................................... 12

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA…………………………………………..13


FTI - ITB


KUC – 2016/PW ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Skema Alat Ebuliometer………………………………………………………… 4

Gambar 4.1 Diagram Alir Percobaan........................................................................................5

Gambar A.1 .Contoh Kurva Kalibrasi Refraktometer............................................................. 10


FTI - ITB


KUC – 2016/PW iii

DAFTAR TABEL

Tabel A.1 KalibrasiRefraktometer…………………………………………………………. 9

Tabel A.2 TabelPercobaan…………………………………………………………………. 9

Tabel A.3 ContohKalibrasiRefraktometer………………………………………………… 10

Tabel A.4Contoh Data Percobaan………………………………………………………...... 11


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 1

BAB I

PENDAHULUAN

Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukandalam

perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi. Contoh nyata penggunaandata

termodinamika kesetimbangan uap cair dalam berbagai metoda perancangan kolomdistilasi

packed column dan tray column dapat dilihat pada Treyball 1982 dan King 1980.Data

kesetimbangan uap cair dapat diperoleh melalui eksperimen dan pengukuran.

Namun,percobaan langsung yang betul-betul lengkap baru dapat diperoleh dari serangkaian

metodapengukuran. Percobaan langsung yang betul-betul lengkap memerlukan waktu lama

dan biaya besar, sehingga cara yang umum ditempuh adalah mengukur data tersebut pada

beberapa kondisi kemudian meringkasnya dalam bentuk model-model matematikyang relatif

mudah diterapkan dalam perhitungan-perhitungan komputer. Pengembangan model

matematik tersebut juga harus memiliki landasan teoretik yang tepat sehingga penerapannya

di luar batas-batas pengembangannya dapat dipertanggungjawabkan.

Percobaan ini bertujuan memperoleh data kesetimbangan uap cair sistem biner.Data yang

diperoleh dikorelasikan dalam bentuk model-model termodinamik. Penaksiranparameter-

parameter model dilaksanakan dengan regresi tidak linear berdasarkan kriteriajumlah kuadrat

terkecil.

Agar sasaran percobaan di atas dapat tercapai dengan baik, sebagai persiapanpembicaraan

awal praktikanharus menguasai materi sebagai berikut:

1. Teori kesetimbangan uap cair (Daubert 1985, Smith dan Van Ness 1987, Sandler

1989,Prausnitz dkk 1986, dan lain-lain)

2. Teknik-teknik pengukuran kesetimbangan uap cair (kesetimbangan fasa Walas

1985,Black 1987)

3. Pengujian konsistensi data kesetimbangan uap cair (Lu 1960)

4. Teknik minimasi multivariabel dengan menggunakan metoda Simpleks

(Reklaitis1982, Edgar dan Himmelblau 1988, diktat kuliah teknik optimasi

Soerawidjaja, 1990)

5. Metoda analisis kromatografi gas dan index bias


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 2

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN

2.1 Tujuan

Dengan melakukan praktikum Modul Kesetimbangan Uap Cair, praktikan mempelajari

kesetimbangan fasa uap-cair sistem biner.

2.2 Sasaran

Setelah melakukan praktikum diharapkan:

1. Praktikan mempunyai pengalaman sehingga terampil dalam percobaan pengukuran

kesetimbangan uap-cair.

2. Praktikan mampu melakukan perhitungan kesetimbangan uap-cair berdasarkan salah

satu model termodinamika di literatur.

3. Praktikan dapat menentukan parameter-parameter model termodinamika di atas.


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 3

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1. Perangkat dan Alat Ukur

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan adalah sebagai berikut:

1. SOLTEQ Vapor Liquid Equilibrium, terdiri dari kondenser, evaporator,

penampungprodukbawah, pressure relief valve, control panel, top sampelcollector,

rotameter, dan heater.

2. Termometer Gelas

3. Gelas Ukur

4. Gelas Kimia

5. Refraktometer

6. Selang Air

3.2. Bahan

Campuranbineretanol/metanol/aseton air,untuksetiappercobaandibutuhkan 5 L campuran.

3.3 Skema Alat Ebuliometer

Dalam percobaan ini, data yang diukur berupa data isobarik pada kondisi atmosfer.

Pengambilan data kesetimbangan dilakukan dengan menggunakan alat ebuliometer seperti

pada Gambar 3.1.


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 4

Gambar 3.1 Skema Alat Ebuliometer


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 5

BAB IV

PROSEDUR KERJA

4.1 Diagram Alir Percobaan

Secara umum, percobaan dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah dalam diagram alir

yang ditmapilkan pada Gambar 4.1.

Mulai

Kalibrasi Refraktometer

Start Up alat SOLTEQ VLE

Pengambilan sampel, dicek

dengan refraktometer

hingga data sama 3 kali berturut-turut

Masukkan umpan,Nyalakan heater

Buat Umpan

Data

Pengolahan data. Cocokkan data

dengan Literatur

Selesai

Data VLE literatur

Gambar 4.1 Diagram Alir Percobaan


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 6

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Ebuliometer

Alat utama percobaan, yaitu ebuliometer, dioperasikan dengan mengikuti beberapa tahapan,

sebagai berikut:

Start-up :

1. Cek kondisi semua valve, valve harus dalam keadaan tertutup.

2. Cek kondisi heater, heater harus dalam kondisi off.

3. Nyalakan alat dengan menyambungkannya dengan stop kontak.

4. Main switch dinyalakan.

Prosedur :

1. Buka penutup umpan, masukkan umpan, lalu tutup kembali penutup umpan tersebut.

2. Buka valve 13 dan valve 14, cek level dari umpan, pastikan level berada pada ¾ level

maksimal, lalu tutup valve 13 dan valve 14 kembali.

3. Cek kondisi valve 8, pastikan valve 8 dalam kondisi terbuka agar berada pada tekanan

atmosferik.

4. Keran air pendingin dinyalakan, kondensor dinyalakan.

5. Buka valve 10, cek apakah air pendingin melaju antara 5-10 LVM dan tunggu hingga

konstan. Tunggu hingga aliran mendekati konstan.

6. Set temperatur awal sebesar 100⁰C pada TT01.

7. Nyalakan heater.

8. Tunggu selama 5 menit, catat temperatur yang tertera pada TT02, lalu keluarkan

sampel.

9. Untuk mengambil sampel yang berisi kondensat dari gas dengan cara:

a. Buka valve 5 dan 6. Pastikan valve 5 terbuka hingga seluruh kondensat telah

masuk, lalu tutup valve tersebut.

b. Buka valve 7 untuk mengambil sampel.

10. Untuk mengambil sampel liquid dengan cara:

a. Buka valve 12.

b. Buka valve 4 dan valve 2.

c. Tunggu sebentar, lalu tutup valve 2.

d. Buka valve 3 untuk mengambil sampel.


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 7

Shut Down :

1. Matikan heater.

2. Buka valve 11.

3. Tunggu hingga angka yang tertera pada TT02 ≤ 50⁰C.

4. Buka valve 2 dan valve 3, tamping seluruh cairan yang ada dalam wadah yang

disediakan.

5. Buka valve 6 dan valve 7, tamping seluruh cairan dan masukkan pada wadah cairan

yang disediakan.

6. Bilas Ebuliometer dengan cara memasukkan selang tempat air pendingin masuk ke

valve 3 dan tunggu hingga air naik sampai ¾ level maksimal. Lalu matikan keran air

pendingin dan tutup valve 3 secara bersamaan. Selang dimasukkan ke tempat semula.

Buka valve 3 hingga air di dalamnya habis.


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 8

DAFTAR PUSTAKA

Smith, V., Van Ness, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 4th

Edition,

McGraw-Hill, Singapore, 1987, Chapter 10, 11, 12

Larrinaga, L., Graphically Determining the Wilson Parameters, Chemical Engineering,April

1981, pp. 87-91

Silverman, N., and Tassios, D., The NUmber of Roots in thr Wilson Equation and ItsEffect

on Vapor Liquid Equilibrium Calculations, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev.,16(1), 1977


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 9

LAMPIRAN A

TABEL DATA MENTAH

Komponen A = __________ KomponenB = ___________

Densitas A = __________ Densitas B = ___________

Mr A = __________ Mr B = ___________

Tabel A.1 KalibrasiRefraktometer

Volume

A

Volume

B

Fraksi

Mol wt%

Indeks

Bias

Tabel A.2 TabelPercobaan

P VA (L) VB (L) Temperatur (oC) Indeks Bias Komposisi (wt%)

Liquid Vapor Liquid Vapor Liquid Vapor


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 10

Contoh:

Misal: Komponen A = Metanol 99,9% Komponen B = Air

Densitas A = 0,79 g/mL Densitas B = 1 g/mL

Mr A = 32,04 g/mol Mr B = 18 g/mol

Tabel A.3 ContohKalibrasiRefraktometer

Volume

A

Volume

B

Fraksi

Mol wt%

Indeks

Bias

0 10 0.0000 0.00 1.3334

1 9 0.0470 8.07 1.3354

2 8 0.0999 16.49 1.3369

3 7 0.1598 25.29 1.3404

4 6 0.2283 34.50 1.3414

5 5 0.3074 44.13 1.3425

6 4 0.3997 54.23 1.3417

7 3 0.5087 64.83 1.3406

8 2 0.6397 75.96 1.3387

9 1 0.7998 87.67 1.3342

10 0 1.0000 100.00 1.33

1.326

1.328

1.33

1.332

1.334

1.336

1.338

1.34

1.342

1.344

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000

Ind

eks

Bia

s

Fraksi Mol

Gambar A.1 .Contoh Kurva Kalibrasi Refraktometer


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 11

Tabel A.4Contoh Data Percobaan

P

(atm)

VA

(L)

VB

(L)

Temperatur

(oC)

Indeks Bias Komposisi

(wt%)

KomposisiLiter

atur (wt%)

Eror (%)

Liq Vap Liq Vap Liq Vap Liq Vap Liq Vap

1 1 3 86.2 83.

3

1.3

379

1.341

0

0.10

5

0.49

8

0.12 0.53 12.5 6.04

1 2 3 82.8 79.

9

1.3

394

1.338

7

0.15

0

0.61

5

0.17 0.61 11.7

6

-

0.82

1 3 3 78.1 77.

8

1.3

410

1.336

4

0.21

0

0.71

5

0.3 0.67 30.0 -

6.72

1 2 1 73.7 72.

7

1.3

415

1.334

8

0.47

0

0.78

2

0.480 0.79 2.08 1.01

1 3 1 72.0 71.

0

1.3

407

1.333

3

0.52

0

0.85

0

0.560 0.83 7.14 -

2.41

1 5 1 70.1 69.

3

1.3

371

1.332

6

0.68

5

0.88

0

0.650 0.88 -5.38 0.00


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 12

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan dapat dilakukan dengan mengikuti langkah

berikut:

1. SiapkangrafikTxysesuaidengan literatur

2. PerhitunganDensitas:

( )

( )

3. PerhitunganFraksiMol

((

)

( )

)


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 13

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA

No. Bahan Sifat Bahan Tindakan Penanggulangan

1. Air

Tidak berwarna

Tidak berbau

Tidak beracun

Titik didih : 100oC

Titik leleh : 0oC

Stabil

Menghantarkan listrik

Tidak perlu penanganan khusus

karena tidak berbahaya bagi tubuh.

Hindari zat tercecer di dekat

sumber listrik.

2. Etanol

Cair

Tidak berwarna

Mudah menguap

Mudah terbakar baik dalam bentuk

cair maupun gas

Berbau ringan

Titik didih : 78oC

Titik leleh : -114oC

Larut dalam air

Pastikan wadah zat tertutup bila

tidak digunakan.

Simpan di tempat dengan ventilasi

yang baik.

Hindarkan dari api.

Hindari kontak dengan mata dan

mulut.

Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan

Terhirupnya uap etanol Segera bawa penderita ke ruangan dengan udara segar.

Jika tidak bernafas, segera beri pernafasan buatan.

Segera minta nasihat medis.

Larutan terpercik atau tumpah dari tabung

reaksi

Bila mengenai tangan atau mata, segera bilas dengan air

selama paling kurang 15 menit. Bila tertelan, segera

hubungi medis.

Kontak arus pendek akibat instrumen yang

menggunakan listrik terkena air

Segera putuskan hubungan arus listrik pada alat

Alat pecah Jangan panic dan segera bersihkan pecahan alat.

Apabila pecahan mengenai badan segera bersihkan luka

dengan antiseptic. Apabila kondisi parah segera minta

bantuan medis.

Perlengkapan Keselamatan Kerja

Jas lab Goggle Sarung tangan Sepatu


FTI - ITB


KUC – 2016/PW 14

Asisten Pembimbing Koordinator Lab TK

Persiapan Alat

Pastikan selang kondensor pada alat

tersambung dengan baik

Pastikan semua valve tertutup pada awal

percobaan, kecuali valve pengatur tekanan

Pastikan listrik tersambung pada alat dengan

baik dan jalur kabel tidak mengganggu

Kalibrasi dengan Refraktometer

Pastikan listrik tersambung pada

refraktometer dengan baik

Berhati-hati dalam mengoleskan aseton

dan sampel pada refraktometer

Percobaan

Pastikan semua valve dibuka dan ditutup

pada waktu yang tepat

Pastikan heater menyala setelah umpan

masuk ke dalam ebuliometer

Pastikan kondensor mengalir selama

percobaan

Pasca Percobaan

Umpan dikuras dari ebuliometer setelah

temperatur heater turun hingga di bawah 50˚C

Alat diperbolehkan dimatikan setelah

temperatur kesetimbangan di bawah 50˚C

Putus hubungan listrik setelah alat telah di

switch off

Bilas tempat umpan dengan air bersih

Matikan aliran dan rapikan selang kondensor

Pastikan semua valve tertutup setelah semua

aktivitas selesai dilakukan, kecuali valve

pengatur tekanan

KESETIMBANGAN UAP CAIR (KUC) · PDF file... 3 BAB IV: PROSEDUR KERJA ... satu model...

Documents

Transcript of KESETIMBANGAN UAP CAIR (KUC) · PDF file... 3 BAB IV: PROSEDUR KERJA ... satu model...