STUDI PEMISAHAN SISTEM ASPAL – KEROSIN

DENGAN CARA DISTILASI VAKUM

Disusun Oleh

Heri Fitrisno (2309105007)

Firman Dwi Prasetya (2309105109)

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Kusnarjo, MT

Prof. Ir. Ali Altway, MS

Laboratorium Perpindahan Massa dan Panas

Teknik Kimia FTI – ITS2011

Deposit Aspal Alam yangBelum Termanfaatkan

LATAR BELAKANG

Kebutuhan AspalNasional Yang Tinggi

Penelitian mengenai PenggantianAspal Minyak dengan Menggunakan

Aspal Alam (Asbuton)

PENELITI TAHUN LINGKUP PENELITIAN

Aris 1997 Mempelajari sifat – sifat bitumen ekstrak

asbuton Kabungka A dan Kabungka B yang

diperoleh dengan jalan ekstraksi dengan

menggunakan pelarut CCL4 dan pelarut naphta.

Hardjono 1996 Melakukan penelitian yang hampir sama dengan

aris, yaitu mempelajari sifat – sifat bitumen

PENELITIAN TERDAHULU

aris, yaitu mempelajari sifat – sifat bitumen

ekstrak Asbuton Kabungka A dan Kabungka B

yang diperoleh dengan jalan ekstraksi dengan

menggunakan pelarut CCL4. Ekstraksi dilakukan

dengan menggunakan ekstraktor sokhlet,

sedangkan bitumen ekstrak dipisahkan dari

larutannya dengan jalan distilasi hampa.

PENELITI TAHUN LINGKUP PENELITIAN

Nielsen, et al 1994 Mempelajari pengaruh temperatur dan tekanan

pada distribusi ukuran partikel aspalten dalam

minyak mentah yang dilarutkan dengan n-pentana.

Penelitian dilakukan pada suhu 0 – 150 oC dan

tekanan 0 – 6,5 Mpa.

Novia 2001 Melakukan penelitian ekstraksi Asbuton, tetapi

hasil perolehannya masih rendah.

Suryo P et al 2003 mempelajari pengaruh ukuran butir, waktu

ekstraksi, dan kecepatan putar pengaduk terhadap

koefisien perpindahan massa pada proses

ekstraksimulti stage cross current aspal Kabungka.

PENELITI TAHUN LINGKUP PENELITIAN

Affandi 2006 Menjabarkan prinsip pembuatan aspal murni

(aspal hasil ekstraksi Aspal Buton). Bahan dasar

asbuton diekstraksi dengan menggunakan proses

dan bahan tertentu sehingga mineralnya < 1%, dan

kemudian cairan yang masih mengandung aspal

didistilasi.

Indah dan Diana 2009 Melakukan ekstraksi Aspal Buton dengan

menggunakan pelarut kerosin yang di campurkan

dalam tangki leaching.

Novi dan Yulia 2010 Melakukan penelitian model berdasarkan pada

Shrinking Core Model (SCM) dengan pendekatan

partikel dianggap berbentuk bola dan kondisi

steady state serta proses difusi yang mengontrol

leaching.

Hary P 2010 Melakukan studi perpindahan massa pada

ekstraksi Aspal Buton dengan pelarut kerosin dan

menentukkan koefisien perpindahan massa.

penelitian proses distilasi aspal dari asbuton belum

pernah dilakukan. Perlu kajian untuk mengetahui

kondisi optimum dengan memperhatikan kebutuhan

energi dan waktu distilasi batch pada proses

PERUMUSAN MASALAH

energi dan waktu distilasi batch pada proses

pemisahan bitumen dalam larutan aspal dengan

menggunakan pelarut kerosin dan menentukan

koefisien perpindahan panas untuk proses ini.

BATASAN MASALAH

Feed masuk dalam kolom distilasi konstan.

Kondisi operasi pada tekanan vakum yang

ditentukan

mengkaji proses pemisahan sistem aspal – kerosin

dengan memperhatikan kebutuhan energi dan

waktu operasi yang digunakan dalam distilasi batch

TUJUAN PENELITIAN

sehingga dapat memprediksi parameter

perpindahan panas.

Penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan

sebagai acuan untuk mendesain peralatan yang

digunakan untuk destilasi aspal – kerosin

MANFAAT PENELITIAN

• Aspal Buton adalah aspal alam yang terkandung dalam deposit batuan

yang terdapat di Pulau Buton dan sekitarnya.

• Jumlah deposit diperkirakan sebesar 350 juta ton dengan kadar aspal

antara 10% sampai dengan 40%.

TENTANG ASBUTON

antara 10% sampai dengan 40%.

• Aspal ini berada di dalam tanah dengan kedalaman mulai 1,5 m di bawah

permukan tanah.

•Lokasi tersebar sekitar 70.000 ha dari Teluk Sampolawa disebelah Selatan

sampai ke Teluk Lawele di sebelah Utara.

TABEL KOMPOSISI MINERAL ASBUTON

No. Senyawa Kadar (%)

1. CaCO3 81,62 – 85,27

2. MgCO3 1,98 – 2,25

3. CaSO4 1,25 – 1,70

4. CaS 0,17 – 0,33

5. SiO2 6,95 – 8,255. SiO2 6,95 – 8,25

6. Al2O3+Fe2O3 2,15 – 2,84

7. H2O 1,30 – 2,16

8. Sisa 0,83 – 1,12

( Sumber : Alberta 1988 )

DISTILASI BATCH

Distilasi batch yang paling sederhana adalah

tampak pada gambar dibawah ini :

Keterangan :

D = laju alir distilat, mol/jamD = laju alir distilat, mol/jam

yD = komposisi distilat, fraksimol

V = jumlah uap dalam labu

W = jumlah cairan dalam labu

Langkah – langkah penelitian

Persiapan alat dan bahan

Studi Literatur

Pelaksaan Eksperimen

Studi hasil eksperimen

Pembuatan Laporan

Rangkaian alat Distilasi

28

9

1.Tangki Distilasi

2. Kondensor

3. Tangki Gas LPG

4. Tangki Penampung Distilat

1

3

4

5

6

7

9

5. Pompa Vakum

6. Kompor Gas

7. Indikator Tekanan Tangki

8. Indikator Suhu Liquid

9. Indikator Suhu Uap

PERHITUNGAN KADAR BITUMEN

TAHAP DISTILASI

• Memasukkan 2 Liter larutan aspal hasil ekstraksi dalam

kolom distilasi.

• Memvakumkan kolom distilasi pada 10 cmHg

• Memanaskan larutan aspal dengan menggunakan kompor

LPG pada suhu 1100 oC

• Mengukur volume destilat yang keluar setiap 10 menit

sekali.

• Mengulang prosedur diatas untuk setiap variabel yang

berubah.

• Keterangan :

Cp = Heat Capacity (Kj/Kg.K)

A = Luas Perpindahan panas (m )

……(1)

Metode Studi Hasil Eksperimen

A = Luas Perpindahan panas (m2)

W = massa Liquid (Kg)

Tw = Suhu Liquid (K)

Tg = Suhu pemanas (K)

D = volume Distilat (Kg)

Hd = Enthalpy Distilat (Kj/Kg)

U = Coefficient Overall Heat Transfer (W/m2.K)

• Persamaan (1) Dideferensialkan menjadi

• Trial nilai U untuk mendapatkan Tw2 hasil

perhitungan

• Setelah didapat Tw hasil perhitungan • Setelah didapat Tw2 hasil perhitungan

dibandingkan dengan Tw2 hasil penelitian

sehingga nanti akan didapatkan selisih, dan

diambil selisih yang paling kecil.

• Dari penelitian yang telah dilakukan kebutuhan bahan bakar

LPG yang digunakan sebanyak 2,1 Kg dengan massa aspal

yang dihasilkan sebanyak 0,46 Kg. Sehingga untuk bahan baku

larutan aspal 1 kg membutuhkan bahan bakar LPG sebanyak

0,22 kg.

Kebutuhan Energi

0,22 kg.

Variabel Penelitian

Dalam penelitian ini variabel yang diamati :

•Variabel Input :

Tekanan operasi : -10, -15, dan -20 cmHg

Kadar Bitumen : 10 % dan 18 %Kadar Bitumen : 10 % dan 18 %

•Variabel output :

Volume Destilat

Hasil dan Pembahasan

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Vo

lum

e d

isti

lat

(ml)

P = -10 cmHg

P = -15 cmHg

Pengaruh tekanan vakum terhadap volume distilat

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

Vo

lum

e D

isti

lat

(ml)

P = -10 cmHg

P = -15 cmHg

0

200

400

600

0 20 40 60 80 100 120 140

Vo

lum

e d

isti

lat

(ml)

Waktu (menit)

P = -20 cmHg

0

250

500

750

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120130

Vo

lum

e D

isti

lat

(ml)

waktu (menit)

P = -20 cmHg

Konsentrasi bitumen 18% Konsentrasi bitumen 10%

Pengaruh tekanan vakum terhadap distribusi suhu liquid

150

200

250

300

350

Su

hu

liq

uid

(oC

)

Tekanan = -10 cmHg

Tekanan = -15 cmHg150

200

250

300

350

Su

hu

Liq

uid

a (

oC

)

Tekanan = -10 cmHg

Tekanan = -15 cmHg

0

50

100

0 20 40 60 80 100 120 140

Su

hu

liq

uid

(

Waktu (menit)

Tekanan = -15 cmHg

Tekanan = -20 cmHg

0

50

100

0 20 40 60 80 100 120 140

Su

hu

Liq

uid

a (

oC

)

Waktu (menit)

Tekanan = -15 cmHg

Tekanan = -20 cmHg

Konsentrasi bitumen 18% Konsentrasi bitumen 10%

Tabel perbandingan harga koefisien perpindahan panas

Konsentrasi Tekanan

Koefisienperindahan

panas

Koefisien perindahan

panasPercobaan Perhitungan

(%) (cmHg) W/m2.K W/m2.K10 10 0,16667 0,166910 10 0,16667 0,166910 15 0,11667 0,1131110 20 0,08333 0,0858318 10 1,58333 1,6006518 15 1,08333 1,0848218 20 0,83333 0,82318

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Dari penelitian proses pemisahan campuran larutan aspal – kerosin

pada kondisi tekanan vakum -10 cmHg, -15 cmHg dan -20 cmHg dengan

konsentrasi aspal 10% dan 18% dapat disimpulkan :

•Semakin tinggi konsentrasi bitumen dalam larutan aspal maka waktu yang

dibutuhkan selama proses distilasi semakin lama dan volume distilat kerosin

semakin sedikit pula. Massa aspal yang dihasilkan semakin banyak dan

harga koefisien perpindahan panas (u) semakin meningkat.

KesimpulanKesimpulan

• Semakin tinggi tekanan vakum didalam tangki distilasi maka waktu yang

dibutuhkan selama proses distilasi semakin cepat dan volume distilat

kerosin yang dihasilkan semakin banyak. Massa aspal yang dihasilkan

semakin sedikit dan harga koefisien perpindahan panas (u) semakin kecil.

• Persamaan koefisien perpindahan panas total U = 0,00022 C3,84627 P-0,9594• Persamaan koefisien perpindahan panas total U = 0,00022 C3,84627 P-0,9594

• Kebutuhan bahan bakar LPG yang digunakan untuk bahan baku larutan

aspal 1 kg adalah sebanyak 0,22 kg.

Saran

• Dalam penelitian ini masih sangat terbatas pada 2 variabel konsentrasi

dan 3 variabel tekanan, perlu dikembangkan lagi pemodelan matematis

pemisahan sistem aspal – kerosin untuk memperoleh nilai koefisienpemisahan sistem aspal – kerosin untuk memperoleh nilai koefisien

perpindahan panas yang dapat divalidasi dengan data eksperimen.

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYATERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA