C o m p a n y

LOGO

PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP CAIR SISTEM

TERNER ETHANOL-AIR-TRIETHYLENE GLYCOL

PADA TEKANAN ATMOSFERIK

Oleh:

Ary Mega Permana 2306 100 014

Elok Rizqian E P 2305 100 037

Dosen Pembimbing : Dr.Ir. Kuswandi, DEA

Prof. Dr. Ir. Gede Wibawa, M. Eng

LABORATORIUM THERMODINAMIKA JURUSAN TEKNIK KIMIA FTI ITS

Company

Logo Latar Belakang

Company

Logo Latar Belakang

Perlu adanya data kesetimbangan uap cair yang

akurat secara thermodinamik dan lengkap untuk

merancang alat pemisah

Pemisahan ethanol-air sulit dilakukan karena

membentuk azeotrop

Distilasi senyawa yang mengandung azeotrop bisa

dilakukan dengan penambahan solven atau biasa

disebut Distilasi Ekstraktif

Triethylene glycol termasuk dalam golongan solven

kelas 1

Company

Logo

Penelitian Terdahulu Objek Penelitian

Dominguez, et al (2003)

VLE isobarik biner dan terner 2-butanol, n-heksana dan 1-chlorobutane pada tekanan 101,3 kPa. Hasil percobaan dikorelaasikan dengan Wilson, NRTL, UNIQUAC dan UNIFAC

Faundez, et al (2006)

VLE campuran terner air-ethanol-cogener menggunakan parameter permodelan biner PSRK, UNIFAC, NRTL, UNIQUAC

Gomis, et al (2007)

Isobaric vapor-liquid and vapor-liquid-liquid equilibrium data untuk sistem air-ethanol-hexane dengan permodelan menggunakan NRTL dan UNIQUAC

Gupta, et al (1989)

Isobaric Vapor-Liquid Equilibria Of The Systems: Benzene-Triethylene Glycol, Toluene-Triethylene Glycol And Benzene-N-Methylpyrrolidone. NRTL dan UNIQUAC dapat diterapkan dengan baik.

Company

Logo

Penelitian Terdahulu Objek Penelitian

Kuswandi, et al (2009)

Pengukuran Kesetimbangan Uap-Cair untuk Sistem Air-Trietilen Glikol pada Tekanan 200, 400, dan 600 mmHg

Mostafazadeh, et al (2009)

VLE air-(TEG), dan air-TEG-toluen pada tekanan 85 kPa. NRTL, UNIQUAC, untuk mengkorelasikan data eksperimen.

Raal, et al (2006) Desain ebulliometer untuk vapor pressure beberapa solvent dengan nilai yang mendekati literatur dan mengukur batas koefisien aktifitas

Company

Logo Perumusan Masalah

Belum adanya data kesetimbangan uap-cair

untuk sistem terner ethanol-air-triethylen glycol

pada tekanan 1 atm.

Company

Logo Tujuan Penelitian

Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair sistem

biner ethanol-triethylene glycol pada tekanan 1 atm

1

Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair

sistem terner ethanol-air-tryiethylen glycol pada

tekanan 1 atm

2

Mengkorelasikan data eksperimen dengan model-

model UNIQUAC dan NRTL

3

Company

Logo Manfaat Penelitian

Hasil penelitian berupa data kesetimbangan

uap-cair sistem terner ethanol-air-triethylene glycol

dapat digunakan sebagai dasar perancangan

proses distilasi secara ekstraktif

Company

Logo

Persamaan Koefisien Aktifitas:

; ; ;

1212

1212

2121

2121

21Gxx

G

Gxx

Gxx

RT

G E

ijijG ln

RT

bijij

• Persamaan Kesetimbangan:

; ϕi = 1

Persamaan Model NRTL

n

kn

k

kkj

kjkjk

ij

n

jn

k

kkj

ijj

n

k

kki

n

j

jjiji

i

xG

Gx

xG

Gx

xG

xG

1

1

1

11

1ln

Tinjauan Pustaka

Company

Logo

R

i

C

ii lnlnln

j j

ij

jii

R

is

sq

ln1ln

l

lilis

RT

uu iiji

ji

)(exp

Persamaan Model Uniquac

j

jj

i

ii

i

ii

i

iC

i lxx

lqz

x

ln

2lnln

j

jj

iii

qx

qx

j

jj

ii

irx

rx

)1r()qr(2

zl iiii

Company

Logo

www.themegallery.com Company Logo

Persamaan Tes Konsistensi Thermodinamika:

Dengan memplot ln vs x1, didapatkan luas daerah di

bawah sumbu x (B) dan luas daerah di atas sumbu x (A).

Perbedaan kedua luasan tersebut dapat dihitung dengan

persamaan:

Tes Luasan Herrington

BA

BAD

%100

21

min

minmax%150

T

TTJ

10%D J

Company

Logo Start

Eksperimen

Hitung Koefisien aktifitas

dari data Eksperimen

Tes Konsistensi

Thermodinamika

Hitung Parameter dengan

persamaan NRTL dan UNIQUAC

Prediksi Kesetimbangan

Uap-Cair

Plot diagram T-x-y dari hasil

eksperimen untuk sistem

biner dan tabulasi T-x-y

untuk sistem terner

Menghitung Deviasi antara hasil

eksperimen dengan prediksi

Company

Logo

1 • Komposisi fase cair untuk

x1, dan x2 (sistem biner)

2 • Komposisi fase cair untuk x1,

x2, dan x3 (sistem terner)

Variabel Percobaan:

Company

Logo Bahan Yang Digunakan

1 Aqua bidestilat (IKAPHARMINDO)

2 Ethanol p.a. 99,9% (MERCK)

3 Triethylene Glycol 99% (HESS AMERADA)

Company

Logo Alat Penelitian

Keterangan:

B : Boiler

TC: Cotrel Pump

S : Separator

C1: Cooler 1

C2: Cooler 2

V : Vapour Condensate Trap

L : Liquid Trap

TH: Termokopel Gate

P : To Atmospheric

RA: Feed Inlet

Company

Logo Data Percobaan Sistem Biner

Ethanol(1)-Air(2) pada Tekanan Atmosferik

T (◦C) x1 y1

99.9 0.0000 0.0000

95.7 0.0373 0.1392

93.9 0.0646 0.1934

90.5 0.1209 0.2813

87.6 0.1647 0.3650

84.2 0.1735 0.3863

81.1 0.5141 0.5671

80.5 0.4372 0.5811

80.4 0.4317 0.6102

80.1 0.5141 0.6329

77.9 0.7416 0.7600

77.6 1.0000 1.0000

Company

Logo

Kurva kesetimbangan uap cair T-x-y sistem Ethanol(1)–Air(2).

Company

Logo

Sistem D (%) J (%) D - J (%) Konsistensi

Air - Ethanol 6.914 7.606 0.692 baik

Kurva uji konsistensi thermodinamika sistem Ethanol(1)–Air (2) pada tekanan

atmosfer

Data konsistensi thermodinamika sistem Ethanol(1)–Air(2)

Company

Logo

Kesetimbangan uap-cair

sistem biner ethanol-TEG

Company

Logo Uji Konsistensi Thermodinamika

T (°C) x1 y1 ln(γ1/γ2)

eksperimen

ln(γ1/γ2)

perhitungan

77,6 1,00000 1,00000 - -

79,3 0,93197 0,99859 -4,916 -4,562

80,1 0,90990 0,99833 -4,757 -4,887

81,6 0,88372 0,99532 -5,463 -5,199

82,0 0,81323 0,99519 -4,922 -5,671

83,8 0,73517 0,99460 -4,535 -5,662

85,3 0,69199 0,97897 -5,656 -5,463

93,4 0,62492 0,97951 -5,262 -5,262

96,0 0,54124 0,96475 -4,405 -4,405

96,5 0,43021 0,97498 -4,143 -4,101

169,0 0,15835 0,97115 0,498 -0,652

185,0 0,07507 0,93860 -1,044 -1,044

277,9 0,00000 0,00000 - -

Data Percobaan Sistem Biner Ethanol(1)-TEG(2) pada tekanan atmosferik dan ln(γ1/γ2) eksperimen dan perhitungan

Company

Logo

Kurva luasan uji konsistensi sistem ethanol(1)–TEG(2)

Sistem D (%) J (%) D - J (%) Konsistensi

Ethanol - TEG 76.712 44.985 31.727 kurang

Hasil uji konsistensi thermodinamika dengan metode luasan Herrington

Company

Logo

Parameter persamaan model NRTL dan UNIQUAC

Parameter Nilai

b12 -3788,5628

b21 2810,2704

α 0,4

Parameter Nilai

u12-u22 -299,206

u21-u11 234,94794

NRTL UNIQUAC

Company

Logo

x1 y1 T (°C)

Eksp. NRTL UNIQUAC Eksp. NRTL UNIQUAC

1,0000 1,0000 1,000000 1,000000 77,6 78,24 78,23

0,9320 0,9986 0,999994 0,999996 79,3 80,07 80,29

0,9099 0,9983 0,999992 0,999994 80,1 80,72 81,09

0,8837 0,9953 0,999988 0,999992 81,6 81,52 82,12

0,8132 0,9952 0,999977 0,999979 82,0 83,91 85,26

0,7352 0,9946 0,999957 0,999954 83,8 87,01 89,34

0,6920 0,9790 0,999942 0,999931 85,3 88,97 91,87

0,6249 0,9795 0,999906 0,999877 93,4 92,44 96,19

0,5412 0,9648 0,999828 0,999755 96,0 97,66 102,30

0,4302 0,9750 0,999596 0,999405 96,5 106,70 111,98

0,1583 0,9712 0,992489 0,991488 169 151,04 153,28

0,0751 0,9386 0,961948 0,961791 185,0 185,00 185,00

0,0000 0,0000 0,000000 0,000000 277,9 278,30 278,30

Kesetimbangan uap-cair sistem biner ethanol(1)-TEG(2) hasil

eksperimen dan prediksi dengan permodelan NRTL dan UNIQUAC

Company

Logo

50

100

150

200

250

300

50

100

150

200

250

300

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T/ o

C

X1, Y1

UNIQUAC NRTL X Eksperimen Y Eksperimen

Kurva kesetimbangan uap-cair T-x-y sistem Ethanol(1)-TEG(2)

dengan permodelan UNIQUAC dan NRTL

Company

Logo

Δy1rata-rata Δy1maksimum ΔTrata-rata ΔTmaksimum

NRTL 0,012 0,04

3,2 18

UNIQUAC 0,012 0,0203

4,55 15,7195

Perbandingan deviasi data percobaan terhadap

persamaan NRTL dan UNIQUAC

Company

Logo

Sistem Terner Ethanol (1)-

Air (2)-Triethylene Glycol (3)

Company

Logo

Variabel x Eksperimen Prediksi

x1 x2 y1 y2 y3 T0C y1 y2 y3 T

0C

0,203 0,190 0,4697 0,5303 0,0000 100,7 0,6123 0,3870 0,0007 113

0,090 0,506 0,2294 0,7673 0,0033 97 0,2013 0,7983 0,0004 109

0,125 0,188 0,2467 0,7533 0,0000 99,6 0,5037 0,4948 0,0015 123

Data eksperimen sistem terner dan prediksi model NRTL

serta deviasi komposisi fase uap (y)

Company

Logo

Variabel x Eksperimen Prediksi

x1 x2 y1 y2 y3 T0C y1 y2 y3 T

0C

0,203 0,190 0,4697 0,5303 0,0000 100,7 0,6384 0,3604 0,0012 123

0,090 0,506 0,2294 0,7673 0,0033 97 0,2411 0,7585 0,0004 112

0,125 0,188 0,2467 0,7533 0,0000 99,6 0,5176 0,4797 0,0027 134

Data eksperimen sistem terner dan prediksi model UNIQUAC

serta deviasi komposisi fase uap (y)

Company

Logo

RMSD Y RMSD T

NRTL UNIQUAC NRTL UNIQUAC

0,13961 0,1683 0,1596 0,2592

Perbandingan nilai RMSD antara model NRTL dan model UNIQUAC

Company

Logo KESIMPULAN

Ebulliometer Berro-Rogalski yang telah

dimodifikasi konsisten dan layak digunakan

untuk penelitian pengukuran kesetimbangan

uap-cair dengan kesalahan 0,69% (<10%).

1

Company

Logo KESIMPULAN

Kesetimbangan uap-cair sistem ethanol-

trietilen glycol dapat dikorelasikan dengan

baik oleh model NRTL dan UNIQUAC dengan

deviasi Δy1rata-rata yang sama= 0,012 dan

untuk ΔTrata-rata secara berurutan=3,2 dan

4,55

2

Company

Logo KESIMPULAN

Sistem terner ethanol-air-triethylene glycol dapat

diprediksikan dengan baik oleh persamaan NRTL

dibanding persamaan UNIQUAC dari perbandingan

hasil deviasi dengan menggunakan RMSD

temperatur (T) dan fraksi uap (y)

3

C o m p a n y

LOGO

Company

Logo Diagram alir perhitungan parameter dengan

persamaan NRTL

Duga b12, b21

k = 1 : n

P, T, x1, x2, R,

Hitung (P1sat), (P2

sat)

Hitung 12, 21

A

Error = ΔP rata-rata

Y

T

Hitung G12, G21

Hitung (γ1)exp, (γ2)exp,

(γ1)hitung, (γ2)hitung

Hitung Phitung

ΔP

A

[Error] min

b12, b21, α

Company

Logo Diagram alir perhitungan parameter dengan

persamaan UNIQUAC

Company

Logo

Start

Trial T

Hitung P1sat, P2

sat

Duga Δu12, Δu21

Hitung r1, r2, q1, q2, l1, l2

τ 12, τ 21, θ1, θ2, ϕ1, ϕ2

Hitung (γ1)hitung, (γ2)hitung

Hitung y1, y2

Σyi=1

T, x, y

Input P, R, Ai, Bi, Ci, xi

NRTL/ UNIQUAC

Hitung τ12,

τ21, G12, G21

Duga b12, b2

Company

Logo

Company

Logo

Company

Logo

www.themegallery.com Company Logo

Company

Logo

Company

Logo

Company

Logo