BAB I PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
Dalam industri sering dibutuhkan bahan – bahan yang relatif murni terhadap bahan – bahan lainnya,baik dalam proses industri maupun hasil industri. Cara pemisahan yang digunakan untuk memisahkan suatu bahan dari campurannya dengan bahan lain antara lain : filtrasi, ekstraksi, kristalisasi, distilasi dan sebagainya. Untuk bahan – bahan – bahan bahan yang terdiri dari cairan – cairan metode distilasi lebih sering digunakan yaitu dengan menggunakan menara pemisah. Baik yang menggunakan jenis menara dengan bahan isian atau menara dengan plate. Konsep HETP pada dasarnya distilasi dipakai untuk mencari tinggi kolom bahan isian yang equivalen dengan satu plate teoritis. Konsep HETP juga dipergunakan untuk membandingkan suatu efisiensi menara isian, kecepatan dan sifat fluida. Keadaan operasi pada umumnya oleh variasi keadaan dispersi cairan dipermukaan bahan isian.
I.2. TUJUAN PERCOBAAN
Percobaan ini bertujuan untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang eqivalen terhadap satu plate teoiritis.
I.3. TINJAUAN PUSTAKA
Untuk mengetahui tinggi bahan isian yang harus digunakan untuk menghasilkan produk dengan komposisi sama dengan satu plate teoritis pada menara bertingkat digunakan istilah HETP ( High High Equivalent of Theoritical Plate). Plate). HETP adalah tinggi bahan isian yang akan memberikan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang yang diberikan oleh satu plate teoritis. Variable yang mempengaruhi HETP antara lain : Tipe dan ukuran bahan isian,kecepatan aliran masing-masing fluida,konsentrasi fluida,diameter menara,sifat fisis bahan difraksinasi. (Treybal,1981) HETP dalam penggunaannya sering digunakan dalam perhitungan menara distilasi dengan bahan isian. Distilasi adalah suatu cara pemisahan komponen – komponen – komponen komponen dari suatu larutan tergantung dari distribusi bahan – bahan – bahan bahan antara fase cair dan fase gas dalam keadaan 1
seimbang. Secara umum ada dua macam menara distilasi, yaitu menara dengan bahan isian ( packed packed tower ) dan menara plate ( plate plate tower ). ). Berdasarkan konstruksi, menara distilasi digolongkan : 1. Menggunakan plate dengan bubble cup atau perforated. Bila umpan dari komponen – komponen – komponon komponon yang berbeda jauh titik didihnya yang menguap terlebih dahulu adalah yang titik didihnya rendah. Sedangkan umpan dengan beda titik didih yang dekat maka hasil atas masih tercampur (belum murni). Untuk mendapatkan alkohol murni, hasil atas sebagian distilasi kembali berulang – berulang – ulang ulang sampai didapatkan alkohol murni. Untuk mengurangi distilasi yang berulang maka dipakai plate. Disini terjadi kontak antara cairan keatas dengan aliran kebawah. Makin banyak zat yang didistilasi melewati plate maka hasilnya makin murni.
2. Menggunakan packing dengan menara bahan isian seperti yang dipakai dalam percobaan HETP. Menara bahan isian terdiri atas sebuah silinder vertikal yang didalamnya terdapat bahan isian tertentu. Bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. Cairan mengalir melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. Cairan masuk dari bagian atas menara,sedangkan gas masuk dari bagian bawah menara (Brown,1950). Jenis bahan isian antara lain : 1. Bahan isian yang tersusun secara teratur ( regular packing ),diantaranya double spiral ring, wood grid. 2. Bahan isian yang tersusun secara acak ( random packing ), diantaranya rashing ring, ring packing. 3. Pseudo plate column, kontak fase terjadi pada plate seperti misalnya hitted trays, trays, triple trays. ( Treybal, R.E., 1986)
2
Sifat – Sifat – sifat sifat bahan yang harus dimiliki bahan isian adalah : 1. Perbandingan luas permukaan bidang basah (bidang kontak) bahan isian per satuan volume bahan isian cukup besar. 2. Susunan bahan isian dalam kolom cukup memberikan rongga kosong, sehingga memudahkan aliran fluida, sedangkan penurunan tekanan aliran tidak terlalu besar. 3. Permukaan bahan isian mudah menjadi basah. 4. Tahan terhadap suhu dan perubahannya, dan tidak mudah berkarat. 5. Cukup kuat, tidak mudah pecah. Didalam distilasi ada beberapa cara untuk menentukan jumlah plate teoritis sebagai plate minimum, yaitu dengan cara : 1. Metode Mc Cebe Thile
Rumus diatas didapat dari :
Ya
ab . Xa
1 ( ab - 1) . Xa
Rumus tersebut didapat dari: Ya ab
Xa Yb Xb
Ya Xa
Yb ab Xb Yb Xa Xb
Ya ab
Ya
ab
. 1 - Ya
Xa
1 - Xa
Syarat – Syarat – syarat syarat metode Mc Cabe Thile : a. Apabila sistem campuran yang disuling menghasilkan diagram komposisi uap jenuh dan cair jenuh adalah lurus dan sejajar atau garis operasi mendekati garis lurus atau sejajar. Syarat ini jarang dijumpai bila besaran – besarannya
3
dalam satuan massa atau jika komposisi dalam satuan fraksi massa dan enthalpi dalam Btu/Lbm , tetapi lebih mendekati bila satuan dalam mol. b. Jika prsyaratan a) dapat dipenuhi, maka Ln/Vn+1 pada seksi rektifikasi dan Lm/Vm+1 pada seksi striping bernilai tetap. Keadaan semacam ini dikenal sebagai “Constant “Constant molal ever flow and Vaporation”. Vaporation”. c. Tekanan di seluruh menara dianggap tetap. diabaikan. d. Panas pencampuran ( ∆Hs ) dapat diabaikan. e. Panas latent penguapan ( λ ) rata – rata – rata tetap. Bila ditinjau dari seksi enriching / rektifikasi : Neraca bahan :
Vn+1 = Ln + D
Neraca komponen : Vn1Yn1 V n1Y n1
Yn 1
Ln
Ln
Xn
Xn
Ln Vn1
L1 L n
V1
V2 Vn1
Yn1
V1
L V
D X d
Xn
L0
Xn
D Xd
D
D V
Vn 1
Xd
Xd ……………………..…(1)
L0 D
V LD
Yn 1
L LD
Xn
D LD
Xd ………………..(2)
L
Yn1
Yn 1
D Xn Xd L 1 L 1 D D
R R 1
Xn
Xd R 1
4
………………..(3)
Persamaan (1), (2) dan (3) disebut persamaan garis operasi atas (GOA) dengan
Slope
:
intercept
:
L V
D
L
LD
Xd
D
V
R R 1
Xd LD
Xd
R 1
Bila dilihat dari seksi striping :
Lm
Vm1 B
Vm1
Lm B Lm . X m B . X b
Vm1 . Ym1
Ym1
Y
L V
Lm Vm1
Xm
Xm
B V
B Vm1
X b
X b
….……………(4)
Persamaan (4) disebut persamaan garis operasi bawah (GOB) dengan
Slope
:
Intercept
:
L V
B . X b V
Pada refluks total dimana seluruh uap yang terembunkan dalam kondensor dikembalikan kedalam kolom sebagai refluks maka tidak ada hasil distilat ( D=0 ). Perbandingan refluks ( Lo/D ) adalah tak terhin gga.
5
2. Metode Fenske Underwood
d
Pa
o
Pb
o
w
, pada suhu puncak (td)
Pa
o
Pb
o
, pada suhu bawah (tw)
Dimana : Paº = tekanan uap murni komponen a Pbº = tekann uap murni komponen b Untuk campuran ideal, metode ini didasarkan atas volatilitas relatif αab antar komponen, dengan terlebih dahulu menetapkan αd dan αw.
ab
Ya 1 Xa Xa 1 - Ya
Dimana : Y = mol fraksi uap X = mol fraksi cairan Campuran ideal mematuhi hukum Roult dan volatilitas relatifnya ialah tekanan uap komponennya. Pa = Paº . Xa ;
Pa = tekanan parsial a
Pb = Pbº .Xb ; Pb = tekanan parsial b Ya
Pa
Yb
Pb
; Pt = tekanan total
Pt
Pt Ya
ab
ab
Untuk system biner
Ya Yb
dan
Xa
Yb
Pa
Xb
Pa
Pb
Xa Xb
Pa
o
. Xa
Pb . Xb
Xa
o
Xb
o
Pb
o
Xa Xb
dapat diganti dengan : 6
Ya 1 Ya
dan
Xa 1 Xa
Ya sehingga :
ab
ab
Yb
Xa
Ya Xa . Yb Xb
Xb
Ya
Xa
.
1 Ya 1 - Xa
Ya 1 Ya
ab
Xa 1 Xa
untuk plate n + 1 Yn1 1 Yn 1
ab
X n 1 1 X n1
oleh karena itu refluks total distilat (D) = 0 dan L = 1, Yn+1 = Xn sehingga :
Xn 1 Xn
ab
X n 1 1 X n 1
pada puncak kolom, bila kondensor total Y1 = Xd Xd 1 Xd
ab
X1 1 X1
…………………(1)
untuk n plate berurutan menghasilkan : X1 1 X1
ab
X2 1 X2
…………………(2)
jika persamaan (1) dan (2) dikalikan satu sama lain dan suku – suku tengah saling menghapuskan, maka : Xd 1 Xd
abn
Xn 1 Xn
Untuk sampai ke hasil bawah yang keluar dari kolom diperlukan N min plate ditambah satu reboiler. 7
Xd 1 Xd
Xb
N min 1
ab
1 Xb
Untuk mendapatkan N min dengan logaritma menghasilkan :
Xd 1 - Xb . 1 Xd Xb 1 log log ab
log log N min
( Treybal R.E., 1986 ) Jika perubahan nilai αab dari dasar kolom tidak terlalu menyolok, maka untuk αab digunakan rata – rata – ratanya. ratanya. o
d
P alkohol o
P aquadest
, pada suhu puncak (td)
o
w
P alkohol o
P aquadest
, pada asuhu bawah (tw)
3. Metode Ponchon – Savorit (Dengan menggunakan diagram entalpi komposisi)
HETP penggunaannya sering untuk perhitungan menara distilasi dengan memakai bahan isian. Dengan menggunakan metode diatas, jumlah plate minimum dapat diketahui, maka harga HETP dapat dihitung : HETP = Tinggi packing kolom bahan isian Jumlah plate minimum
Manfaat dari HETP adalah untuk menghitung tinggi kolom bahan isian dengan terlebih dahulu menentukan jumlah plate teoritis.
8
BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1. BAHAN
1. Alkohol 2. Aquadest
II.2. ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Labu leher tiga 2. Thermometer 3. Kolom bahan isian 4. Piknometer 5. Erlenmeyer 6. Pemanas listrik 7. Pipet gondok 8. Kondensor 9. Corong 10. Gelas ukur 11. Refraktometer 12. Tabung reaksi 13. Statif
9
II.3. GAMBAR ALAT
1
8
7
6
4
3 5 2
Gambar 1 : Rangkaian alat percobaan
Keterangan Gambar : 1. Pendingin balik 2. Erlenmeyer 3. Labu leher tiga 4. Termometer 5. Pemanas listrik 6. Kolom bahan isian 7. Kran 8. Statif
10
II.4. CARA KERJA
Membuat larutan alkohol – alkohol – aquadest aquadest untuk membuat grafik standard dari fraksi mol vs indeks bias
Memeriksa terlebih dahulu rangkaian alat percobaan.
Membuat larutan umpan yaitu campuran alkohol dan aquadest dengan perbandingan volume tertentu.
Memasukkan umpan ke dalam labu leher tiga dan diusahakan jangan sampai tumpah.
Menghidupkan pendingin balik dan pemanasnya.
Mengatur kran pada refluks total
Mencatat secara periodik perubahan suhu residu dan destilat, sehingga dapat diketahui berapa lama dicapai suhu keduanya tetap.
Mengambil distilat dengan memutar kran refluks, kemudian mengamati indeks biasnya. Setelah cukup, kran k ran dikembalikan ke posisi refluks total, Setelah suhu destilat dan residu konstan,
Mematikan pemanas, mengambil residu dan menampungnya seperti pengambilan destilat. Mengamati indeks biasnya.
11
Mengamati indeks biasnya
Menghidupkan pemanas seperti semula
Mengamati indeks bias destilat dan indeks bias residu dengan refraktomer
Mengulangi percobaan mulai dari langkah ke
12
II.5. ANALISIS PERHITUNGAN 1. Mencari densitas alkohol.
Menera piknometer sebagai berikut : Berat piknometer kosong
: A gram
Berat piknometer + aquadest
: B gram
– A ) Berat aquadest ( B – A
: C gram
Dari tabel 3-28, p3-75, p3-75, Perry, didapat harga densitas aquadest ( ρ aquadest ) pada suhu t tersebut adalah
C
= V ml
ρ aquadest
Menentukan densitas alkohol : Berat piknometer + alkohol
: D gram
Berat alkohol
: E gram
( D – A – A )
Dengan menganggap volume piknometer = volume alkohol, pada suhu yang sama t, maka : Densitas alkohol :
E gram
= alkohol gram
V ml
ml
2. Mencari kadar alkohol (sampel)
Dengan mengetahui densitas alcohol pada suhu t, maka dari Perry’s Chemical Engineers’ Handbook tabel 3-110, 3-110, p3-89 akan didapat kadar alcohol : K %. 3. Membuat grafik standart
Untuk membuat grafik standart antara fraksi mol dengan indeks bias diperlukan beberapa campuran dengan berbagai perbandingan untuk m enghitung fraksi mol dengan data-data : Kadar alkohol
:K%
Alkohol
: L ml
Aquadest
: M ml
Densitas alkohol
: ρ alcohol
Densitas aquadest
: ρ aquadest
13
Maka :
Alkohol = ρ alkohol x L x K % = S gmol. BM alkohol Aquadest = (ρ aquadest x M) + ρ alkohol x L (100% - K%) BM aquadest = R gmol
Sehingga fraksi alkohol : X =
S
= Q mol
S + R Sehingga dari harga fraksi mol alkohol tersebut dan indeks bias dapat dibuat grafik standart. 4. Mencari fraksi mol destilat dan residu sampel
Dengan mengetahui indeks bias sampel dan dengan menggunakan grafik standart didapat fraksi mol destilat dan residu. – rata (αab) 5. Mencari sifat penguapan rata – rata
Harga αd dan αw dicari dengan menggunakan rumus : αd = Pº alkohol
; P pada suhu td
Pº aquadest αw = Pº alkohol ; P pada suhu tw
Pº aquadest αab = (αd . αw)
½
Pº alkohol dan aquadest dapat dilihat pada fig. 543, p. 583, G.G. Brown, “Unit Operation”. 6. Menentukan HETP
Sebelumnya menghitung jumlah plate minimum (Np min). Jumlah Np min pada percobaan ini diasumsikan sebagai kondisi kondensor dan reboiler total, dengan cara : a. Metode Mc Cabe Thiele Metode ini menggunakan grafik antara fraksi mol uap (Y) vs fraksi mol cairan (X). dalam penggambaran kurvanya digunakan diagram kesetimbangan etanol – aquadest yang terdapat pada G.G. Brown, “Unit Operation”, p.582. 14
b. Metode Fenske Underwood Dengan rumus : [Xd/(1 – Xd)] Xd)] . [(1 – [(1 – Xb)/Xb] Xb)/Xb] Np min = log [Xd/(1 – aLog αab Maka harga HETP : HETP = Tinggi kolom bahan isian Np min
15
BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Percobaan
Suhu Aquadest Berat Piknometer kosong Berat Piknometer + Aquadest Berat Aquadest Berat Piknometer + Alkohol Berat Alkohol Densitas Aquadest Volume Piknometer Densitas Alkohol Tinggi bahan isian
: : : : : : : : : :
Tabel 1 Indeks Bias Larutan Standart Alkohol Aquades No Mol Alkohol (ml) (ml) 1 1 6 0,0132 2 2 6 0,0264 3 3 5 0,0396 4 3 4 0,0396 5 4 4 0,0528 6 4 3 0,0528
7 8 9 10
5 5 6 6
3 2 1 1
o
28 7,7037 19,719 12,0153 18,0796 10,3759 0,996233 12,0607 0,860300 64
C gram gram gram gram gram gram ml gr/ml cm
Mol Aquadest
0.3461 0.3600 0.3187 0.2634 0.2774 0.2221 0.2361 0.1808 0.1395 0.1395
0,0661 0,0661 0,0793 0,0793
Tabel 2 Indeks Bias distilat dan residu Umpan ( ml ) Indeks Bias No Alkohol Aquadest Aquades t Distilat Residu 1 90 70 1.3629 1.3531 2 70 70 1.3629 1.3507 3 70 90 1.3618 1.3466
16
Suhu ( °C ) Tw 76 76,5 76
Td 91 89 91
Fraksi Mol Alkohol ( X ) 0,0368 0,0684 0,1106 0,1308 0,1600 0,1922
Indeks Bias (n) 1.3429 1.3455 1.3509 1.3530 1.3546 1.3573
0,2186 0,2676 0,3624 0,3624
1.3591 1.3609 1.3624 1.3629
B.
Pembahasan
1. Dari Data hubungan indeks bias vs fraksi mol alkohol menunjukkan bahwa semakin besar fraksi mol alkohol, semakin besar pula indeks biasnya karena kerapatan molekulnya akan semakin besar sehingga cahaya yang dipantulkan semakin banyak pula. 2. Dari data Indeks Bias distilat dan residu didapat bahwa indeks bias destilat lebih besar daripada residu, hal ini menunjukkan bahwa fraksi mol alkohol dalam destilat lebih banyak daripada dalam residu. 3. Dari data sifat penguapan rata-rata rata-rata (αab) didapat bahwa semakin tinggi suhu makin kecil sifat penguapan rata-rata rata-rata (αab)nya. 4. Dari data Nmin dan HETP didapat bahwa semakin tinggi fraksi mol alkohol dalam umpan diperlukan Nmin dan HETP yang semakin kecil. 5. Dari perhitungan didapat perbandingan HETP yang berbeda antara metode Fenske Underwood dan McCabe Thiele. Hal ini disebabkan oleh : a. Pada Fenske Underwood, pembacaan grafik untuk mencari P˚alkohol dan P˚aquades kurang teliti sehingga mempengaruhi perhitungan pada αab dan Nmin. b. Pada McCabe Thiele, dalam penentuan jumlah plate pada kurva keseimbangan alkohol-air terdapat ketidaktelitian dalam pembacaan Nmin.
17
BAB IV KESIMPULAN
No
1 2 3
1. HETP adalah Height Equivalent of Theoritical Plate digunakan untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang equivalen terhadap 1 plate teoritis. 2. Dari grafik standar indeks bias vs fraksi mol semakin besar fraksi mol alkohol, semakin besar pula indeks biasnya. Persamaan yang didapat adalah : n = 13,9x - 18,64 3. Dari persoalan yang diberikan didapat hasil sebagai berikut : Umpan ( ml ) N min HETP ( cm ) Fenske McCabe Fenske McCabe Aquadest Alkohol Underwood Thiele Underwood Thiele 90 70 4,3016 1 13,1346 37,0156 70 70 4,2883 1,0625 13,1754 320 70 90 3,4374 1,061 16,4369 60,3204
18
DAFTAR PUSTAKA
th
Brown, G.G, 1978, “Unit Operation”,14 , John Willey&Sons, New York. th
Perry, R.H, 1999, “Chemical Engineering Handbook”, 7 ed, Mc Graw-Hill Inc, New York. Treyball, R.E, 1986, “Mass Transfer Operation” 2
19
nd
ed, Mc Graw-Hill Inc, New York.
LAMPIRAN 1. Mencari densitas alcohol a. Menera piknometer Berat piknometer kosong Berat piknometer + aquadest Berat aquadest Densitas aquadest Volume piknometer b. Menentukan densitas alkohol Berat piknometer + alkohol Berat alkohol Densitas alkohol
: : : : :
7,7037 19,719 12,0153 0,996233 12,0607
gr gr gr gr/ml ml
: : :
18,0796 10,3759 0,860300
gr gr gr/ml
2. Mencari kadar alkohol Dengan mengetahui densitas alkohol pada suhu t dari tabel 2-110 Perry o - Dengan K (%) = 70%, pada T = 28 C
25 28 30 0.8634
30-28 30-25
ρ1
=
0.85908
0.85908- ρ1 0.85908-0.8634 0.85908-0.8634 ρ1
-3
-3
-8.64 x 10 = 2.57724 x 10 ρ1 ρ1= 0.86196 25 28 30
0.83911 30-28 30-25
ρ2
0.83473
=
0.83473- ρ2 0.83473-0.8391 0.83473-0.8391 ρ2 ρ2 = 0.83648 20
o
Maka pada T = 28 C K = 70%, didapat ρ1= 0.86196gr/ml 0.86196gr/ml K = 80%, didapat ρ2 =0.83648gr/ml =0.83648gr/ml
0.83648 0.8603 0.86196
80
K
70
0.83468 - 0.8603 0.83648-0.86196
= 80-K 80-70 -0.2382 = 2.0384+0.02548K
K
=
70.65%
3. Menentukan Fraksi Mol Alkohol
N alkh N aq X
alkh
* V alkh * K
BM alkh
( aq * V aq ) ( alkh * V alkh * (1 % K ))
BM aq N alkh
( N alkh N aq )
Dengan rumus di atas maka akan diperoleh data seperti tabel di bawah ini : Tabel 3 : Menentukan harga Fraksi Mol Alkohol Alkohol Aquadest Mol No. Mol Alkohol ( ml ) ( ml ) Aquadest 1 1 6 0,0132 0.3461 2 2 6 0,0264 0.3600 3 3 5 0,0396 0.3187 4 3 4 0,0396 0.2634 5 4 4 0,0528 0.2774 6 4 3 0,0528 0.2221 7 5 3 0,0661 0.2361 8 5 2 0,0661 0.1808 9 6 1 0,0793 0.1395 10 6 1 0,0793 0.1395 21
Fraksi Mol Alkohol ( X ) 0,0368 0,0684 0,1106 0,1308 0,1600 0,1922 0,2186 0,2676 0,3624 0,3624
Indeks Bias ( n ) 1.3429 1.3455 1.3509 1.3530 1.3546 1.3573 1.3591 1.3609 1.3624 1.3629
0,4000
grafik hubungan antara indeks bias Vs y = 13,9x - 18,64 fraksi mol R² = 0,897
0,3500 0,3000 l 0,2500 o M i s 0,2000 k a r F 0,1500
0,1000 0,0500 0,0000 1,3400
1,3450
1,3500
1,3550
Indeks Bias
1,3600
1,3650
Grafik 1. Hubungan antara Indeks Bias Vs Fraksi Mol
Tabel 4 : Mencari % kesalahan No. Indeks Bias (X) Fraksi Mol Alkohol (Y) 1 1,3429 0,0368 2 1,3455 0,0684 3 1,3509 0,1106 4 1,3530 0,1308 5 1,3546 0,1600 6 1,3573 0,1922 7 1,3591 0,2186
Y hitung
% Kesalahan
0,0263 0,0624 0,1375 0,1667 0,1889 0,2268 0,2515
28,45 8,66 24,33 27,45 18,08 17,82 15,04
8
1,3609
0,2676
0,2765
3,32
9
1,3624
0,3624
0,2974
17,94
10
1,3629
0,3624
0,3043
16,02
% Kesalahan rata-rata
17,71%
4. Mencari fraksi mol distilat dan residu Tabel 5 : Menentukan Fraksi Mol Distilat dan Residu Umpan ( ml ) Indeks Bias Fraksi Mol Alkohol (X) No Alkohol Aquadest Distilat Distilat Distilat Residu 1 90 70 1,3629 1,3531 0,3043 0,1681 2 70 70 1,3629 1,3507 0,3043 0,1347 3 70 90 1,3618 1,3466 0,2890 0,0777 22
Mencari sifat penguapan rata- rata (αab) Dari Figure 543 (brown, G.G.,p.583) Tabel 6 : Menentukan P°alkohol , P°aquadest Suhu ( °C )
P°alkohol ( psia ) pada
TR
TD
TR
TD
76 76,5 76
91 89 91
12 16 12
24 22 24
αd = αw = αav
P alkohol P aquadest
P alkohol P aquadest 0,5 = (αd . αw )
P°aquadest ( psia ) pada TR TD
5,7 6,8 5,7
12 11 12
, pada suhu Td , pada Tw
Tabel 7 : Menentukan Harga αd , αw , dan αab Suhu ( °C ) αd TR TD 76 76,5 76
91 89 91
2 2 2
αw
αab
2,105 2,353 2,105
2,052 2,169 2,052
5. Menentukan Nmin dan HETP a. Metode Fenske Underwood log log
Nmin = HETP =
XD * (1 XW ) XW * (1 XD)
;
Log ab Tinggi Kolom Kolom Bahan Bahan Isian N min
Tabel 8 : Menentukan Harga Nmin dan HETP Fraksi Mol Alkohol Umpan ( ml ) (X) No Aquades Alkohol Distilat Residu 1 2 3
90 90 70 70 70 70
70 70 90
0.9962 0.9962 0.9880 23
0.9229 0.9049 0.8743
N min
HETP (cm )
Fenske Underwood 1.0744
Fenske Underwood 52.5891
1.3341 2.1854
42.3512 25.8055
b. Metode McCabe Thiele Data fraksi mol uap-cairan didapat dengan bantuan rumus: ab * X Y= 1 ( ab 1) * X Umpan 1 αab = 2.052 kurva kesetimbangan etanol air
1 0,9 0,8 0,7 l o n 0,6 a t e p a u 0,5 l o m i s k a 0,4 r f
0,3 0,2 0,1 0 0
0,1
0,2 0,2
0,3
0,4
0,5 0,5
0,6
0,7
0,8 0,8
0,9 0,9
1
fraksi mol cair etanol
Grafik 2 . kurva kesetimbangan etanol air dan fraksi mol uap etanol pada umpan 1
24
Umpan 2
αab = 2.169 kurva kesetimbangan etanol air
1 0,9 0,8 0,7 l o n 0,6 a t e p a u 0,5 l o m i s k a 0,4 r f
0,3 0,2 0,1 0 0
0,1
0,2 0,2
0,3
0,4
0,5 0,5
0,6
0,7
0,8 0,8
0,9 0,9
1
fraksi mol cair etanol
Grafik 3 . kurva kesetimbangan fraksi mol cair etanol dan fraksi mol uap etanol pada umpan 2
25
Umpan 3
αab = 2.052 kurva kesetimbangan etanol air
1 0,9 0,8 0,7 l o n 0,6 a t e o a u 0,5 l o m i s k a 0,4 r f
0,3 0,2 0,1 0 0
0,1
0,2 0,2
0,3
0,4
0,5 0,5
0,6
0,7
0,8 0,8
0,9 0,9
1
fraksi mol cair etanol
Grafik 4 . kurva kesetimbangan etanol air dan fraksi mol uap etanol pada umpan 3
26
Data fraksi mol uap-cair di dapat dengan bantuan grafik : Umpan ( ml ) N min No Fenske McCabe Aquadest Alkohol Underwood Thiele
HETP ( cm ) Fenske McCabe Underwood Thiele 64 13,1346
1
90
70
4,3016
1
2
70
70
4,2883
1,0625
13,1754
3
70
90
3,4374
2
16,4369
27
60.23529412 32
LAMPIRAN PERTANYAAN
1. Apakah yang terdapat dalam bahan isian ? Jawab : Kelereng 2. mengapa memakai bahan isian tersebut ? Jawab : karena kelereng mempunyai sifat sifat sifat :
a. Perbandingan luas permukaan bidang basah (bidang kontak) bahan isian per satuan volume bahan isian cukup besar. b. Susunan bahan isian dalam kolom k olom cukupp memberikan rongga kosong, shingga memudahkan aliran fluida, sedangkan penurunan tekanan aliran tidak terlalu besar. c. Permukaan bahan isian mudah menjadi basah. d.Tahan terhadap suhu dan perubahannya, dan tidak mudah berkarat. e.Cukup kuat, tidak mudah pecah. 3. Apa perbedaan metode fenske underwood dan metode Mc Cabe Thiele ? Jawab : a. Mc Cabe Thiele Metode ini menggunakan grafik antara fraksi mol uap (Y) vs fraksi mol cairan (X). dalam penggambaran kurvanya digunakan diagram kesetimbangan etanol – aquadest yg terdapat pada G.G. Brown, “Unit Operation”, p.582
b. Fenske underwood
Dengan rumus : [Xd/(1 – Xd)] Xd)] . [(1 – [(1 – Xb)/Xb] Xb)/Xb] Np min = log [Xd/(1 – aLog αab Maka harga HETP : HETP = Tinggi kolom bahan isian Np min
28
4. Mengapa hasil dari fenske underwood underwood dan Mc Cabe Thiele berbeda ? Jawab : Dari perhitungan didapat perbandingan yang berbeda antara metode Fenske Underwood dan McCabe Thiele. Hal ini disebabkan oleh : - Pada Fenske Underwood, pembacaan grafik untuk mencari P˚alkohol dan P˚aquades kurang teliti sehingga mempengaruhi perhitungan pada αab dan Nmin.
- Pada McCabe Thiele, dalam penentuan jumlah plate pada kurva keseimbangan alkohol-air terdapat ketidaktelitian dalam pembacaan Nmin
29
