PERFORMA KOLOM SIEVE TRAY DENGAN PACKING SERABUT PADA DISTILASI ETANOL-AIR

Transkripsi

1 PERFORMA KOLOM SIEVE TRAY DENGAN PACKING SERABUT PADA DISTILASI ETANOL-AIR Oleh : Indi Raisa Girsang Melvina Eliana Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Nonot Soewarno, M.Eng. Siti Nurkhamidah, ST., MS., PhD. LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA

2 T( C) Diagram T-x-y ethanol - air x y 96,67 % vol etanol 3,33 % vol air temperatur 78.2 C x,y (fraksi mol) 1

3 2

4 Ardiyanta dan Yuwono (2012) efisiensi overall tray sebesar 42.5 % Putra dan Alhafidz (2013) penambahan packing serabut pada tiga plate teratas efisiensi overall tray sebesar 43.2 % Chen et al. (1992) Meningkat 0.7 % Efisiensi murphree sieve tray(60%) tumpukan mesh packing meningkat sebesar % untuk sistem metanol air. 3

5 TUJUAN PENELITIAN 1. Meningkatkan effisiensi Murphee (E MV )pada sieve tray 2. Mempelajari pengaruh tinggi packing pada pressure drop dan efisiensi Murphee(E MV ) pada sieve tray MANFAAT PENELITIAN 1. Untuk memperoleh etanol dari fermentasi molasses 2. Untuk memperoleh data effisiensi Murphee (E MV ) sieve tray dengan penambahan packing serabut 3. Untuk memperoleh peralatan distilasi dengan efisiensi maksimal dan konsentrasi distilat yang tinggi 4

6 Rangkaian Alat Distilasi Batch 5

7 No Nama Penulis Judul Keterangan 1 Gerdathias Putra & Ricky Reza N 2 Koko Yuwono & Dimas Ardiyanta Mendapatkan Kondisi Operasi Kolom Distilasi Yang Menghasilkan Kadar 96% V/V Dalam Pembuatan Ethanol Absolut Optimasi Feed Plate dan Temperatur Feed Adsorber menggunakan fixed-bed adsorber Diperoleh RR = tray (sieve tray) kadar etanol maksimal 89% massa etanol 6

8 No Nama Penulis Judul Keterangan 3 Irsyad Pradana P dan Agustia Rizal A 4 G.X. Chen, A. Afacan, C. Xu, K. T. Chuang Pengaruh Penambahan Packing Dalam Kolom Sieve Tray Pada Proses Distilasi Etanol-Air Performance of Combined Mesh Packing and Sieve Tray in Distillation Kadar distilat meningkat Energi yang dibutuhkan meningkat Efisiensi Murphee (E MV ) meningkat 40-50% 7

9 Persiapan Bahan Baku Penelitian Persiapan Media Fermentasi Fermentasi 48 jam Distilasi Etanol Molases : Air = 1 : 3 (v/v) mol C : mol N = 35,2 : 1 Massa yeast = 0,2% massa gula Mengukur konsentrasi etanol 1. Tanpa packing 2. Dengan Packing (t = 2 ; 3; 5 cm) E MV & ΔP 8

10 Molases (1:3 volume) C : N = 35.2 INKUBATOR fermentasi selama 48 jam 12 jam pada 30 C Molases 10 kali vol yeast 0.2 % massa gula 9

11 Termometer Keluaran Air Labu distilasi Kondenser Broth Masuk air pendingin distilat 10

12 Keterangan : C-101 : Distillation Column 1 C-102 : Distillation Column 2 V-101 : Receiver drum V-102 : Vapor Sampling Vessel V-103 : Liquid Sampling Vessel V-104 : Vapor Sampling Vessel E-101 : Boiler E-102 : Condenser Distillate P-101 : Liquid Pump to C-101 P-102 : Reflux Pump B-101 : Control Panel GV-101 : Bottom Valve GV-102 : Drain Valve GV-103 : Vapor Sampling Valve GV-104 : Vapor Sampling Valve GV-105 : Liquid Sampling Valve GV-106 : Distillate Valve Tc1 : Top Column 1 Termocouple Tc2 : Boiler Termocouple Tc3 : Top Column 2 Termocouple GV-101 GV-102 Tc3 Tc1 C-102 PACKING GV-103 E-102 GV-104 Plate 3 C-101 y nyn GV-105 V-102 V * y n+1 V-103 V-101 GV-106 P E-101 Tc2 P 101 E mv = y n y n+1 B-101 y n y n+1 11

13 4,5 cm 5,87 cm No Keterangan Ukuran 1 Diameter kolom 5.87 cm 2 Tray Spacing 30 cm 3 Diameter hole 2 mm 4 Tinggi kolom 2.5 m 5 Jumlah Tray 16 6 Jenis Tray Sieve Tray 7 Tinggi Weir 5 cm 8 Tinggi Packing 2,3 dan 5 cm 9 Luas alas packing 20,49 cm 2 12

14 Variabel tetap pada penelitian ini : 1. Feed : etanol-air 10% massa dari hasil fermentasi molases 2. Total refluks 3. Penambahan packing pada tray ke 3 4. Void fraction = 0.94 Variabel bebas penelitian : 1. Tanpa penambahan packing 2. Penambahan packing dengan tinggi = 2 cm, 3 cm dan 5 cm Variabel respon pada penelitian ini : 1. Efisiensi Murphree (E MV ) pada sieve tray 2. Pressure drop (mmhg) 13

15 Feed (90% vol air) Residue (89% vol air) 12,56 liter etanol-air 10 liter etanol-air V 1, y 1 stage 1 L 0, x 0 D, x D y i = x 0 = x D Persamaan Rayleigh, ln L 1 L 2 = 1 α 1 ln x i1 x i2 + α ln 1 x i2 1 x i1 stage j V j+1, y j+1 L j, x j stage N Feed (90% vol air) 12,56 liter etanol-air Residue (88,85% vol air) 10 liter etanol-air V N+1, x N+1 L N, x N V=vapor L = liquid, xi still pot, with heater stage N+1 14

16 EMV(%) cm : 22% 3 cm : 42% 5 cm : 58% Tinggi Packing (cm) 15

17 ΔP/ΔZ (cmh2o/m) Tinggi Packing (cm) 16

18 Tinggi Packing E MV (%) Delta P Increasing Delta P Interfacial Active (cm) (cmh 2 O) E MV (%) cmh 2 O/m Area (cm 2 ) area (cm 2 )

19 1. Semakin tinggi packing maka E MV akan semakin meningkat. Pada tinggi packing 5 cm, 3 cm, 2 cm dan tanpa packing didapatkan E MV sebesar 73,5%; 66,27% ; 56,86% dan 46,7%. 2. Pressure drop meningkat seiring dengan meningkatnya tinggi packing. Pada tinggi packing 5 cm, 3 cm, 2 cm dan tanpa packing didapatkan pressure drop sebesar 3,92 cmh 2 O ; 3,5 cmh 2 O ; 2,5 cmh 2 O ; dan 2 cmh 2 O. 3. Pressure drop dan efisiensi akan semakin meningkat seiring dengan bertambah tinggi packing. E MV meningkat karena kontak antara vaporliquid semakin baik. Pressure drop meningkat karena dibutuhkan energi yang berlebih untuk memecah gelembung yang terakumulasi pada packing. 18

20 LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA