Dhoni Hartanto
2307100014
Agung Ari Wibowo
2307100015
Pembimbing
Dr. Ir. Kuswandi, DEA
Ir. Winarsih
PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR SISTEM BINER ETANOL+ETIL ASETAT DAN ETANOL+ ISOAMIL ALKOHOL PADA TEKANAN 101,33 kPa , 79,99 kPa dan 26,67 kPa
LABORATORIUM THERMODINAMIKA I JURUSAN TEKNIK KIMIA I FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA I 2011
KegiatanIndustri
LATAR BELAKANG
Data kesetimbangan
(VLE)
Proses Pemisahan
(ex. Distilasi)
TUJUAN PENELITIAN
Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair sistemetanol+etil asetat dan etanol+isoamil alkohol pada tekanan 101,33 kPa, 79,99 kPa dan 26,67 kPa
Mengkorelasikan data eksperimen dengan permodelanWilson, NRTL, dan UNIQUAC
TINJAUAN PUSTAKA
Thermodynamic
Laboratory
Va
po
r-Li
qu
id E
qu
ilib
ria
Kesetimbangan Vapor-Liquid?
Vapor Liquid
L
i
V
i ff ˆˆ
sat
iiiii PxPy ˆ
1ˆ iPada Tekanan Rendah
Wilson
PERMODELAN
UNIQUACNRTL
Wilson
PERMODELANWilson
Dapat digunakan untuk sistem biner dan multikomponen, penyelesaiannya tidak terlalu rumit
Sangat cocok digunakan untuk campuran biner yang sangatnon-ideal seperti larutan alkohol dengan hidrokarbon
Dapat digunakan untuk campuran larut sebagian (partial miscible) dengan syarat terbatas hanya pada wilayah yang memiliki satu fase
Hanya memiliki 2 parameter sehingga secara matematiklebih simpel.
12 21
PERMODELAN
Tidak seperti persamaan Wilson, NRTL dapat diterapkan dengan baik pada kesetimbangan uap – cair maupun cair-cair.
Dapat diterapkan untuk sistem larutan partial miscible. Cocok untuk tekanan rendah Dapat menangani keadaan-keadaan yang sangat tidak ideal,
dengan tiga parameter yang dapat disesuaikan
α , b12, b21
NRTL
NRTL
PERMODELAN
Mempunyai dua parameter yang dapat disesuaikanMempunyai ketergantungan yang lebih kecil terhadap suhu Dapat diterapkan pada larutan dengan molekul-molekul yang
besar atau kecil
Δu12, Δ u21
UNIQUAC
UNIQUAC
Kesetimbangan uap-cair untuk sistemair-trietilen glikol pada tekanan vakum 200, 400 dan 600 mmHg dengan permodelan menggunakan NRTL dan UNIQUAC.
PENELITIAN SEBELUMNYA
Kuswandi, et.al. (2009)
Gmehling dan Sanz (2008) Vapor-Liquid Equilibrium lima sistembiner yang terdapat dalam distilasietanol pada keadaan isotermal. etilasetat + 3-metil-1-butanol, etanol + 3-metil-1-butanol, etil asetat + 2-metil-1-butanol, etanol + 2-metil-1-butanol, dan etil asetat + 2-metil-1-propanol
Isobaric (vapour + liquid) equilibria untuk sistem biner trikloroetilendengan 1-pentanol, 2-metil-1-butanol serta 3-metil-1-butanol pada 100 kPaHasil percobaan dibandingan denganmenggunakan permodelan Van Laar, Margules, Wilson, NRTL dan UNIQUAC
Dejoz et al (1999)
PENELITIAN SEBELUMNYA
METODOLOGI PENELITIAN DAN EKSPERIMENThermodynamic
Laboratory
METODOLOGI PENELITIAN
Start EksperimenHitung Koefisien aktifitas
dari data Eksperimen
Tes Konsistensi Thermodinamika
Hitung Parameter dengan persamaan Wilson, NRTL, dan
UNIQUAC
Prediksi Kesetimbangan Uap-Cair
Plot diagram T-x-y dari hasil eksperimen dan hasil korelasi
untuk sistem biner
Menghitung Deviasi antara hasil eksperimen dengan prediksi
End
EKSPERIMEN
V2
V1
P
T
U
B : Boiler
CP : Cottrel Pump
S : Tabung Kesetimbangan
C1 : Cooler 1
C2 : Cooler 2
V : Vapor Fraction Condensate Trap
L : Liquid Fraction Trap
T : Thermocouple
F : Tabung Umpan
U : Manometer Pipa U
T : Tangki Udara
V1 : Valve ke pompa Vakum
V2 : Valve Pengatur Tekanan
P : Pompa Vakum
Membuat campuran etanol (1) + etil asetat (2) untuk berbagai komposisi (sistem biner)
Mengalirkan air pendingin melalui kondensor (C1 dan C2).
Memasukkan sampel larutan ke dalam tabung umpan (F) sampai tabung boiler (B) penuh ditandai dengan terendamnya ujung pipa dalam tabung (B) dan mengatur tekanan sesuai yang diinginkan dengan menggunakan pompa vakum lalu menjalankan pemanas pada (B).
Mengamati kesetimbangan yang ditandai dengan stabilnya suhu (tidak kurang dari 30 menit) yang dibaca pada termokopel
Mengambil sampel fase cair (pada valve L) dan fase uap (pada valve V).
Membuat campuran etanol (1) + isoamil alkohol (2) untuk berbagai komposisi (sistem biner) dan mengulangi langkah 2-7.
Prosedur Percobaan
V2
V1
P
T
U
B : Boiler
CP : Cottrel Pump
S : Tabung Kesetimbangan
C1 : Cooler 1
C2 : Cooler 2
V : Vapor Fraction Condensate Trap
L : Liquid Fraction Trap
T : Thermocouple
F : Tabung Umpan
U : Manometer Pipa U
T : Tangki Udara
V1 : Valve ke pompa Vakum
V2 : Valve Pengatur Tekanan
P : Pompa Vakum
BAHAN DAN VARIABEL
Bahan : Etanol p.a Etil Asetat p.a Isoamil Alkohol p.a
Variabel Tekanan: 101,33 kPa 79,99 kPa 26,67 kPa
FITTING PARAMETERWilson
FITTING PARAMETER
NRTL
UNIQUAC
FITTING PARAMETER
PREDIKSI KURVA T,x,yWilsonNRTL
UNIQUAC
BUBBLE T
HASIL DAN PEMBAHASAN*Validasi
T(C)
P(m
mH
g)
40 60 80 100 120
200
400
600
800
Perbandingan Tekanan Uap secara eksperimen dan perhitungan denganpersamaan Antoine
Etanol ( )
Etil asetat ( )
Isoamil Alkohol( )
RMSD P = 0,856 mmHg
HASIL UJI KONSISTENSI THERMODINAMIKADENGAN METODE LUASAN
Sistem :Uji Konsistensi
D J Abs (D-J) Konsistensi
Etanol (1) + EtilAsetat (2)
P 101,33 kPa 2,2006 0,5617 1,6389 ( + )
79,99 kPa 0,0000 0,9679 0,9679 ( + )
26,67 kPa 0,0000 2,577 2,577 ( + )
Etanol (1) + IsoamilAlkohol (2)
P 101,33 kPa 3,5437 13,193 9,6497 ( + )
79,99 kPa 3,5679 13,433 9,8656 ( + )
26,67 kPa 17,9767 17,328 0,6483 ( + )
PARAMETER SISTEM BINER ETANOL (1) + ETIL ASETAT (2)
ModelParameter RMSD
Aij (cal mol-1) Aji(cal mol-1) α T ( oC ) y(1)
P= 101,333 kPaWilson 500,393 570,58 - 0,8020 0,0310NRTL -278,2643 1090,0821 0,1 0,4266 0,0335UNIQUAC -76,9112 453,9809 0,6271 0,0275
P= 79,999 kPaWilson 849,113 -190,637 - 0,3057 0,0149NRTL -70,50465 682,245 0,1 0,3515 0,0164UNIQUAC -189,026 635,6959 0,2435 0,0160
P= 26,67 kPaWilson 53,82605 164,7798 - 0,2792 0,0281NRTL 626,05736 387,248 0,2 0,2775 0,0280UNIQUAC -124,954 490,334 0,2578 0,0956
Grafik T-x-y Etanol (1) + Etil Asetat (2)
Etanol+etil asetat ( )
Y-eksperimen ( )
UNIQUAC ( )
x(1),y(1)
T ( C) o
P=101,33 kPa
P=79,99 kPa
P=26,67 kPa
DATA AZEOTROP ETANOL (1) + ETIL ASETAT (2)
P (kPa)
x (1) T ( oC )
Wilson NRTL UNIQUAC Wilson NRTL UNIQUAC
101,33 0,490 0,413 0,503 70,484 70,558 70,551
79,99 0,386 0,394 0,401 65,724 65,672 65,643
26,67 0,320 0,325 0,339 39,470 39,277 39,301
PARAMETER SISTEM BINER ETANOL (1) + ISOAMIL ALKOHOL (2)
ModelParameter RMSD
Aij Aji α T (oC) y(1)
P= 101,33 kPaWilson 380,638 -239,41 - 1,149 0,0194NRTL 263,770 -246,162 0,1 1,079 0,0183UNIQUAC -39,4478 190,494 1,941 0,0178
P= 79,99 kPaWilson -64,503 1105,44 0,8860 0,0218NRTL 126,813 10,678 0,1 1,102 0,0354UNIQUAC 15,6264 275,1346 2,049 0,0153
P= 26,67 kPaWilson 1972,13 -1181,996 - 0,892 0,0245NRTL -303,894 486,381 0,3 1,138 0,0420UNIQUAC -120,141 268,6974 1,589 0,0375
GRAFIK T-x-y ETANOL (1) + ISOAMIL ALKOHOL (2)
x(1),y(1)
P=101,3 kPa
P=79,9 kPa
P=26,67 kPa
T (oC)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 140
50
60
70
80
90
100
110
120
130 Etanol+Isoamil Alkohol ( )
y- eksperimen ( )
Wilson ( )
KESIMPULAN
Minimum boiling point azeotrop tampak pada sistem etanol + etil asetat
Model koefisien aktivitas Wilson, NRTL dan UNIQUAC memberikan hasilprediksi yang baik terhadap hasil percobaan
Tes konsitensi thermodinamika dengan metode tes untuk semua sistemkonsisten karena bernilai indeks konsistensi kurang dari 10 %
TERIMA KASIHSEKIAN Dan.....