DAFTAR ISI. halaman. ii iii iv v. viii

Transkripsi

1 DAFTAR ISI halaman Halaman Judul Persetujuan Pernyataan Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Arti Lambang dan Singkatan Intisari Abstract I. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang 2. Rumusan dan Batasan Masalah 3. Keaslian Penelitian 4. Tujuan Penelitian 5. Manfaat Penelitian II. STUDI PUSTAKA 1. Tinjauan Pustaka 1. Material 1. Propelan 2. Binder Propelan 3. PGN 4. Gliserol 2. Proses Pembentukan PGN dari gliserol 1. Nitrasi 2. Siklisasi 3. Polimerisasi 4. Penelitian Terdahulu 2. Landasan Teori 1. Reaksi Nitrasi 1. Termodinamika Reaksi Nitrasi 2. Kinetika Reaksi Nitrasi 2. Reaksi Siklisasi 3. Reaksi Polimerisasi 3. Hipotesis III. METODOLOGI PENELITIAN 1. Prosedur Analisis Produk 1. Bahan untuk Analisis 2. Alat untuk Analisis 3. Pelaksanaan 2. Tahap Nitrasi 1. Studi Pustaka Nitrasi Gliserol 1. Pengumpulan Data Reaksi Nitrasi ii iii iv v viii xi xiii xv xvi xxi xvii viii

2 2. Pengolahan Data Pustaka Reaksi Nitrasi 3. Interpretasi Data Pustaka Reaksi Nitrasi 2. Pemodelan Termodinamika Nitrasi 1. Prosedur Simulasi 2. Pengolahan Hasil Simulasi 3. Interpretasi Hasil Simulasi 3. Eksperimen Nitrasi 1. Bahan Eksperimen Nitrasi 2. Alat Nitrasi 3. Prosedur Eksperimen Nitrasi 4. Analisis Hasil Eksperimen Nitrasi 5. Pengolahan Data Eksperimen Nitrasi 4. Pemodelan Kinetika 1. Estimasi Parameter kinetika dengan Model 7 Reaksi 2. Estimasi Parameter Kinetika dengan Model 3 Reaksi 3. Interpretasi Hasil Pemodelan Kinetika 3. Tahap Siklisasi 1. Studi Pustaka Siklisasi 1,3-DNG 1. Pengumpulan Data Reaksi Siklisasi 2. Pengolahan Data Pustaka Reaksi Siklisasi 3. Interpretasi Data Pustaka Reaksi Siklisasi 2. Bahan Eksperimen Siklisasi 3. Alat Eksperimen Siklisasi 4. Prosedur Eksperimen Siklisasi 5. Pengolahan Data Eksperimen Siklisasi 6. Interpretasi Data Eksperimen Siklisasi 4. Tahap Polimerisasi 1. Studi Pustaka Polimerisasi Glisidil Nitrat 1. Pengumpulan Data Reaksi Polimerisasi 2. Interpretasi Data Pustaka Reaksi Polimerisasi 2. Bahan Eksperimen Polimerisasi 3. Alat Eksperimen Polimerisasi 4. Prosedur Eksperimen Polimerisasi 5. Pengolahan Data Eksperimen Polimerisasi 6. Interpretasi Data Eksperimen Polimerisasi IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Analisis Produk 2. Nitrasi 1. Aspek Termodinamika 1. Tinjauan Energi Gibbs 2. Kondisi Operasi 3. Konstanta Kesetimbangan dengan Koefisien Aktivitas 2. Parameter Kinetika 1. Model 7 Reaksi 2. Model 3 Reaksi 3. Kondisi Operasi Reaksi Nitrasi 3. Siklisasi 1. Kondisi Operasi Reaksi Siklisasi 2. Reaksi-reaksi dalam Siklisasi ix

3 3. Kinetika dan Kesetimbangan Reaksi Siklisasi 4. Polimerisasi 1. Kondisi Operasi Reaksi Polimerisasi 2. Kinetika Reaksi Polimerisasi V. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan 2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

4 DAFTAR TABEL halaman Tabel 2.1 Specific impulse dan densitas propelan dengan berbagai jenis 13 binder propelan Tabel 2.2. Pengaruh komposisi binder PGN terhadap Sifat propelan 13 Tabel 2.3. Sifat propelan dengan binder PGN 14 Tabel 2.4. Sifat fisis PGN 17 Tabel 2.5. Sifat fisis lain PGN 18 Tabel 2.6. Data termodinamika PGN 18 Tabel 2.7. Perbandingan sifat berbagai polimer energetik 19 Tabel 2.8. Sifat PGN pendekatan dari nitrogliserin 20 Tabel 2.9. Kekerasan PGN setelah dikuring dengan toluen diisosianat 21 Tabel Kekerasan PGN setelah dikuring dengan PAPI Tabel Sifat fisika dan kimia gliserol Tabel Parameter kualitas gliserol Tabel Reaksi nitrasi Tabel Hasil DNG (1,3-DNG dan 1,2-DNG) pada variasi pertama menurut Highsmith dkk (2002a) Tabel Konstanta Kesetimbangan reaksi nitrasi Tabel Faktor frekuensi tumbukan dan energi aktivasi beberapa senyawa aromatik Tabel Energi aktivasi dekomposisi TNG, 1,3-DNG dan 1,2-DNG Tabel Hasil siklisasi 1,3-DNG disampaikan oleh Highsmith dkk (2002a) Tabel Hasil polimerisasi glisidil nitrat disampaikan oleh Willer dkk 48 (1992a) Tabel Rangkuman penelitian tentang nitrasi Tabel Rangkuman penelitian tentang siklisasi Tabel Rangkuman penelitian tentang polimerisasi Tabel Reaksi nitrasi untuk model 3 reaksi Tabel 4.1. Hasil Analisis Campuran propanol,dce dan butanol serta campuran nitropropana,dce dan butanol Tabel 4.2. Waktu retensi senyawa hasil nitrasi Tabel 4.3. Nilai Panas reaksi dan entropi proses nitrasi antara gliserol dan asam nitrat Tabel 4.4. Koefisien dari persamaan Gibb Tabel 4.5 Konstanta dari persamaan konstanta kesetimbangan reaksi nitrasi pada konsentrasi asam nitrat 69% Tabel 4.6. Hasil bagi koefisien aktivitas pada rasio mol 2/1 Tabel 4.7. Persamaan Antoine dari NIST Tabel 4.8. Persamaan Antoine dari bank data HYSYS Tabel 4.9. Persamaan Antoine berdasar titik didih Tabel 4.10 Hasil bagi koefisien aktivitas dengan persamaan Antoine TNG,gliserol dan air dari NIST pada C HNO3 65,67%, rasio mol asam nitrat/gliserol 2/ xi

5 Tabel Hasil bagi koefisien aktivitas dengan persamaan Antoine gliserol dari NIST pada C HNO3 68,42% dan rasio mol 2/1 Tabel Hasil bagi koefisien aktivitas dengan persamaan Antoine gliserol, asam nitrat, nitrogliserin dan air dari HYSYS pada C HNO3 68,42% dan rasio mol asam nitrat/gliserol 2/1 Tabel Persamaan Antoine dari Yaws Tabel Persamaan Antoine TNG dari Brandner dan Smith Tabel Hasil bagi konsentrasi dan konstanta kesetimbangan pada konsentrasi asam nitrat 68,42% Tabel Hasil bagi koefisien aktivitas dengan konsentrasi HNO 3 78,85% dan rasio mol asam nitrat/gliserol 2/1 Tabel Hasil bagi konsentrasi dan konstanta kesetimbangan pada konsentrasi asam nitrat 78,85% dan rasio mol 2/1 Tabel Hasil bagi koefisien aktivitas pada suhu 25 o C dan rasio mol 2/1 Tabel Hasil bagi konsentrasi dan Konstanta kesetimbangan pada suhu 25 o C dan rasio mol 2/1 Tabel Konversi maksimum 1,3-DNG Tabel Konstanta kesetimbangan dihitung berdasar data Kazakov dkk dan berdasar data eksperimen Tabel Parameter kinetika nitrasi nitrasi gilserol pada konsentrasi asam nitrat 69% dan suhu 20 o C dihitung dengan model 7 reaksi Tabel Rasio C i /C G, untuk semua produk nitrasi gliserol antara data eksperimen dan data perhitungan dengan dua model kinetika (HNO 3 69%, rasio mol 3/1 dan suhu reaksi 15 o C) Tabel Kesalahan relatif (%) konsentrasi DNG pada variasi rasio molar dengan konsentrasi asam nitrat 69% dan suhu 20 o C Tabel Parameter Kinetika nitrasi gliserol pada konsentrasi asam nitrat 69% dan suhu 20 o C dihitung dengan model 3 reaksi Tabel Rasio mol NaOH/gliserol dan rasio mol glisidil nitrat/gliserol Tabel Nilai k pada berbagai suhu dan rasio mol sodium hidroksida/gliserol xii

6 DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1. Rumus molekul poliglisidil nitrat Gambar 2.2. Proses produksi PGN dari gliserol Gambar 2.3. Hasil nitrasi dari gliserol dan asam nitrat Gambar 2.4. Pengurangan TNG pada suhu 25 o C dan ph 7,4 (1), 1,0 (2), 11(3) dan 13 (4) Gambar 2.5. Pengurangan TNG (1), 1,2-DNG (2) dan 1,3-DNG (3) pada suhu 25 o C dan ph 11 Gambar 2.6. Hubungan antara bilangan tak berdimensi waktu pengadukan dan bilangan Reynold Gambar 3.1. Konsep penelitian Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 4.1. Tahapan penelitian Reaktor Gibbs dengan tipe specify equilibrium reactions yang digunakan pada simulasi nitrasi dengan HYSYS Rangkaian alat eksperimen pembentukan PGN dari gliserol Algoritma perhitungan estimasi parameter nitrasi Kromatogram yang diperoleh dari analisis GC dari reaksi nitrasi Gambar 4.2. Energi Gibbs reaksi untuk nitrasi gliserol dihitung dari ΔH expt Gambar 4.3. Energi Gibbs pembentukan dari semua produk proses nitrasi Gambar 4.4. Konversi kesetimbangan produk nitrasi pada variasi suhu reaksi (HNO 3 71,35%, rasio mol 2/1) Gambar 4.5. Gambar 4.6. Konversi kesetimbangan 1,3-DNG pada variasi suhu dan rasio mol Pengaruh rasio mol asam nitrat/gliserol terhadap konversi kesetimbangan produk nitrasi (HNO 3 71,35%, 20 o C) Gambar 4.7. Pengaruh rasio mol asam nitrat/gliserol terhadap konversi 1,3-DNG pada berbagai suhu reaksi (HNO 3 71,35%) Gambar 4.8. Konversi produk nitrasi pada variasi konsentrasi (suhu 20 o C dan rasio mol 4/1) Gambar 4.9. Konversi 1,3 DNG pada variasi suhu reaksi dan konsentrasi HNO 3 (rasio mol 4/1) Gambar C i /C G,0 semua produk nitrasi pada konsentrasi asam nitrat 69%, rasio mol asam nitrat/ gliserol 3/1 dan suhu reaksi 20 o C Gambar C i /C G,0 dari 1,3-DNG pada variasi suhu (HNO 3 69%, rasio mol 3/1) xiii

7 Gambar C i /C G,0 1,3-DNG dari data eksperimen dan hasil estimasi pada variasi rasio mol asam nitrat/gliserol (HNO 3 69%, suhu 20 o C) Gambar C i /C G,0, pada variasi suhu ( asam nitrat 69%, rasio mol 3/1) Gambar C i /C G,0 pada variasi rasio mol (asam nitrat 69%, suhu 20 o C) Gambar Kromatogram yang diperoleh dari analisis GC dari reaksi siklisasi Gambar Konversi hasil siklisasi (suhu 20 o C, kadar NaOH 15%, rasio mol NaOH/gliserol 1/1) Gambar Konstanta kecepatan reaksi siklisasi pada konsentrasi NaOH 15%, rasio mol NaOH/gliserol 1,5/1, suhu reaksi 15 o C Gambar Konversi 1,3-DNG menjadi glisidil nitrat pada molar rasio NaOH/gliserol 1.5/1 dan konsentrasi NaOH 15% Gambar Konversi 1,3-DNG menjadi glisidil nitrat pada konsentrasi NaOH 15% dan suhu reaksi 10 o C dengan variasi rasio mol NaOH/gliserol Gambar Konversi glisidil nitrat menjadi PGN Gambar Grafik hubungan antara 1/C GN dan waktu reaksi Gambar Yield gliserol menjadi PGN Gambar Rekomendasi proses produksi PGN dari gliserol hasil penelitian ini xiv

8 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Sifat Fisis dan Termodinamika Bahan 2. Foto Alat Eksperimen Pembuatan PGN dari Gliserol 3. Hasil Eksperimen Pembuatan PGN dari Gliserol 4. Pembuatan Larutan Penjerap Griess Saltzman 5. Contoh Kromatogram dan Komposisi Larutan Hasil Dengan Analisis GC 6. Program Estimasi Parameter Reaksi Nitrasi 7. Contoh Hasil Perhitungan Program Estimasi Parameter Reaksi Nitrasi 8. Publikasi 9. Daftar Riwayat Hidup xv