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

EVALUASI PROSES

( )

( )∑

∑

=

=

−

ni

ni

eksperimenyield

eksperimenyieldelyield

2

2

.

.modError =

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