View
230
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Latar Belakang
Upaya meningkatkan Nilai
Octane Gasoline
Penambahan Oxygenate(Eter / Alkohol)
MTBE digunakansebagai oxygenate
Alkohol(Ethanol)sebagai
Oxygenate
1995
2002
Kelebihan Kelemahan
- Meningkatkan bilangan Octane dari campuran Gasoline-Ethanol
- Mengurangi pembentukan CO & NOx dari hasil Pembakaran gasoline
-Meningkatkan emisi evaporasi disebabkan kenaikan tekanan uap campuran
-Meningkatkan toleransi kelarutan campuran Gasoline-Ethanol terhadap Air
Penambahan Ethanol sebagai oxygenate
EMISI MENINGKAT
PenambahanEthanol
Tekanan Uap CampuranMeningkat
Latar Belakang
“Metanol Report”, Lyons & Delaney, (2000)
Kajian pustaka
* Bubble points measurement for System Chloroform-Ethanol-Benzene by Inclined Ebulliometer
Li, et al (1995)
• Isobaric vapor–liquid Vapor Pressure Measurement and Prediction for Alkohol-Gasoline
Blends
Pumprhey, et al (2000)
• Investigation of Bubble Point Vapor Pressure for Mixture of an Endothermic Hydrocarbon
Fuel with Ethanol
Fang, et al (2005)
* Phase Equlibria of Ethanol Fuel Blends
French, et al (2005)
* Alternative Fuel for Conventional Spark Ignition Engines base on a standart gasoline-ethanol, and other Oxygenates
Golubkov, et al (2005)
* Potential Evaporative Emission Impacts Associated with the Introduction of Ethanol-
Gasoline Blend in California
Lyon, et al (2000)
Alat Pengukuran Tekanan Uap Campuran
Pengukuran VLE sistem Gasoline-Ethanol
Rumusan masalahSalah satu cara mengurangi kenaikan tekanan
uap campuran Gasoline-Ethanol diperlukan adanya penambahan komponen lain yang juga termasuk oksigenat. Salah satu oxigenat yang cukup potensial dikembangkan dalam pencampuran gasoline–ethanol adalah 2-propanol.
Untuk dapat menemukan komposisi ideal campuran Gasoline-Ethanol dan 2-propanol dibutuhkan data Vapor-Liquid Equilibria (VLE). Data VLE untuk sistem tersebut selama ini belum tersedia. Sehingga perlu dilakukan pengukuran VLE untuk sistem tersebut.
TUJUAN & ruang lingkup Mendapatkan data VLE
sistem biner Gasoline-Ethanol Gasoline-2-Propanol Ethanol-2-Propanol
sistem terner Gasoline-Ethanol–2–Propanol
Data yang diperoleh dikorelasikan dengan persamaan Wilson, dan NRTL.
Dari korelasi model sistem biner diprediksi tekanan uap sistem terner Gasoline–Ethanol–2-Propanol.
MANFAAT EksPERIMEN Hasil penelitian ini diharapkan dapat
memberikan informasi properties campuran
sistem terner Gasoline-Ethanol-2-Propanol
untuk mengurangi peningkatan emisi penguapan.
Metode Penelitian
Eksperimen untuk mendapatkan data P-T-x sistem biner
Penentuan Parameter biner persamaanWilson, NRTL
Prediksi Tekanan uap sistem terner berdasarkan parameter biner persamaan
Wilson, NRTL
Perbandingan error Tekanan Uap untuk perhitungan sistem terner antara prediksi
dengan korelasi
Eksperimen untuk mendapatkan data P-T-x sistem terner
Penentuan Parameter biner persamaanWilson, NRTL
Korelasi Tekanan uap sistem terner berdasarkan persamaan Wilson, dan NRTL
Korelasi Tekanan uap sistem binerberdasarkan persamaan Wilson, dan
NRTL
EKSPERIMEN (EBULLIOMETER)
PENGOLAHAN DATA
Bahan Experimen:
Property
Gasoline2-Propanol
C3H7OHEthanol C2H5OH
(Reformate)(Petrosol)
CA CB CC
ProdusenPertamina(Balongan)
Pertamina(Cepu)
Pertamina(Cepu)
Pertamina(Cepu)
Merck Merck
Molecular weight (g/mol)
120.3 100.1 123.7 141.9 60.096 46.069
Purity (GC) - - - - 99.8 % 99.9 %
Density (d 20oC/20oC)
0.735 (kg/l) 0.721 ( kg/l) 0.762 (kg/l) 0.781 (kg/l) 0.784 (Kg/l) 0.790 (Kg/l)
Boiling range (0C)
- - - - 81 - 83 78
RON 92 - - - 118 129
Validasi• Membandingkan data experimen dengan literatur
• Hasil perbedaan tekanan uap komponen murni rata-rata sebesar ±0,0007
a. Tekanan Uap 2-Propanol murni b. Tekanan Uap Ethanol murni
T
P
(K)
(kP
a)
AAD = 0.7 %
Exp. DataWagner Eq.Literatur Data (Lide, 2007)
300 305 310 315
10
15
Exp. DataWagner Eq.Literatur Data (Lide, 2007)
T
P
(K)
(kPa
)AAD = 0.4 %
300 305 310 315
10
15
20
• Validasi Pengukuran Ebulliometer
c. Tekanan Uap Campuran biner Isooctane-Ethanol pada 308.15 K
[4] Golubkov, et al (2005)
“Asean Regional Symposium on Chemical Engineering”, Wibawa dkk (2009)
Validasi konsentrasi Camp. Liquid (Dxi)
Li dkk, (1995)
Hasil KorelasiPerhitungan Dimensi volume vapor
(asumsi Gas Ideal)
DIUJI PADA CAMPURAN BINER REFORMATE- 2-PROPANOL 4% PADA TEMPERATUR 318 K.
x0 = 0,101 x1 = 0,100692 (Hasil dgn Persamaan. Li)
Dx = 3,08 x 10 -4
• Pengukuran Tekanan Uap Komponen Murni
T
P
(K)
(kP
a)Petrosol CA (Exp. Data).txt
Petrosol CA (Wagner Eq.).txt
Petrosol CB (Exp. Data).txt
Petrosol CB (Wagner Eq.).txt
Petrosol CC (Exp. Data).txt
Petrosol CC (Wagner Eq.).txt
Reformate (Exp. Data).txt
Reformate (Wagner Eq.).txt
Ethanol (Exp. Data).txt
Ethanol (Wagner Eq.).txt
2-Propanol (Exp. Data).txt
2-Propanol (Wagner Eq.).txt
300 305 310 315
20
40
60
80
100
Perubahan tekanan Uap Gasoline terhadap penambahan Alkohol
Eksperimen pada kondisi 310,15 K :Penambahan ethanol hingga 6% dalam Reformate DP = + 9,9 kPa.
Penambahan 2-propanol hingga 5% dalam Reformate DP = +7,9 kPa.
Penambahan ethanol hingga 6% dalam Petrosol CB DP = +12,9 kPa.
Penambahan 2-propanol hingga 5% dalam Petrosol CB DP = + 8,7 kPa.
x
P(k
Pa)
Fase Liq. (Reformate-Ethanol) Fase Liq. (Reformate-2-Propanol)
1
Ethanol
mulai tidak larut
2-Propanol
mulai tidak larut
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
22
24
26
28
30
32
x
P(k
Pa)
Fase Liq. (Petrosol CB-Ethanol) Fase Liq. (Petrosol CB-2-Propanol)
1
Ethanol
mulai tidak larut
2-Propanol
mulai tidak larut
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
20
25
30
Perubahan tekanan Uap Gasoline terhadap penambahan Alkohol
Eksperimen pada kondisi 310,15 K :Penambahan ethanol hingga 7% dalam Petrosol CA DP = +18,6 kPa.
Penambahan 2-propanol hingga 5% dalam Petrosol CA DP = +13,0 kPa.
Penambahan ethanol hingga 6% dalam Petrosol CC DP = + 8,2 kPa.
Penambahan 2-propanol hingga 5% dalam Petrosol CC DP = +7,0 kPa.
x
P(k
Pa)
Fase Liq. (Petrosol CA-Ethanol) Fase Liq. (Petrosol CA-2-Propanol)
1
Ethanol
mulai tidak larut
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.160
65
70
75
80
x
P(k
Pa)
Fase Liq. (Petrosol CC-Ethanol) Fase Liq. (Petrosol CC-2-Propanol)
1
Ethanol
mulai tidak larut
2-Propanol
mulai tidak larut
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
24
26
28
30
32
• Model Wilson
Dimana:
Perhitungan Korelasi Metode BARKER:
Parameter Model
N
kN
j
kjj
kikN
j
ijji
x
xxln1ln
Wilson, (1964)
• Model NRTL
Dimana:
– Parameter model Modifikasi:
N
jN
k
kkj
N
k
kjkjk
ijN
k
kkj
ijj
N
k
kki
N
j
jjiji
i
xG
Gx
xG
Gx
xG
xG
ln
Gij = exp (- ij)RT
bij
ij
Parameter Model
PERHITUNGAN KORELASI METODE BARKER:
Renon & Prausnitz, (1968)
• Korelasi Sistem Binary
Penyimpangan terhadap Data Exp:Campuran Wilson NRTL NRTL (Parameter
modifikasi)
Reformate(1)-
Ethanol(2) a12= 749,54
a21=2053,18
a = 0,3
b12= 1123,894
b21= 1007,457
a = 0,3
b120= 1,068
b121=11,036
b122=-0,010
b210= 1,126
b211=20,034
b212=-0,067
Reformate(1)-
2-Propanol(3)
a13= 1061,47
a31= 1003,64
a = 0,3
b13= 1260,48
b31= 1142,04
a = 0,3
b130= 1,262
b131=40,429
b132=-0,104
b310= 0,986
b311=-2,241
b312= 0,005
Ethanol(2)-
2-Propanol(3)
a23= 33,878
a32= 25,975
a = 0,3
b23= 45,482
b32= 45,473
a = 0,3
b230= 1,033
b231= 6,232
b232=-0,028
b320= 1,094
b321=15,687
b322= -0,02
Model AAD
(%)*
Reformate(1)-Ethanol(2)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
Reformate(1)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
5,5
6,7
2,7
4,6
4,2
2,4
3,4
3,5
2,6
VLE (Pxy) Campuran sistem biner Gasoline-
Alkohol pada 310,15 K
• Reformate-Alkohol
x ; y
P(k
Pa)
Fase Liq. (Reformate-Ethanol) Fase vap. (Reformate-Ethanol) Fase Liq. (Reformate-2-Propanol) Fase vap. (Reformate-2-Propanol)
1 1
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.3520
25
30
35
• Prediksi Tekanan Uap Sistem TernerModel AAD (%)
Reformate(1)-Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
3,4
5,3
15,1
Parameter dari sistem BinerModel Wilson, dan NRTL
prediksii 321 ,,
Model AAD (%)
Petrosol CA(1)-Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
5,7
10,9
13,6
Model AAD (%)
Petrosol CB(1)-Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
4,5
13,5
20,4
Model AAD (%)
Petrosol CC(1)-Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
4,3
5,6
13,8
DP campuran sistem terner Reformate-Alkohol thdReformate (Penambahan 6% Alkohol)
Eksperimen pada kondisi 300,15 - 318,15 K :Peningkatan tekanan uap optimum campuran biner Reformate-Alkohol terjadi pada komposisi 6%
ethanol.Komposisi penambahan alkohol divariasi hingga total 6% dari campuran terner didapatkan kenaikan
tekanan uap minimal pada komposisi 3% Ethanol + 3% 2-Propanol dalam campuran terner Reformate-Alkohol.
Ref.+6%EthRef.+5%2-PropRef.+5%Eth+1%2-PropRef.+4%Eth+2%2-PropRef.+3%Eth+3%2-PropRef.+2%Eth+4%2-PropRef.+1%Eth+5%2-Prop
(kPa
)C
ampu
ran
R
efor
mat
e
T (K)
P.
-P
.
300 305 310 3150
5
10
15
• Korelasi Sistem Terner
Penyimpangan terhadap Data Experimen:
Campuran Wilson NRTL NRTL (Parameter
modifikasi)
Reformate(1)-
Ethanol(2)-
2-Propanol(3)
a12= 673,72
a21=862,305
a13= 1844,61
a31= 2082,32
a23= 463,19
a32= 170,95
a = 0,3
b12= 906,45
b21= 2827,55
b13= 1388,47
b31= 2135,52
b23= 43,385
b32= 281,820
a = 0,3
b120= 1,109
b121=17,536
b122=-0,048
b210= 1,023
b211=4,026
b212=0,019
b130= 1,045
b131=7,632
b132=0,008
b310= 1,000
b311=0,493
b312=-0,007
b230= 1,024
b231= 4,277
b232=0,002
b320= 1,037
b321=6,263
b322= -0,035
Model AAD
(%)
Reformate(1)-Ethanol(2)-2-Propanol(3)
Wilson
NRTL
NRTL (Parameter modifikasi)
3,3
4,4
3,1
KESIMPULAN1) Hasil validasi pengukuran Tekanan Uap pada Unit Ebulliometer Cell ini
memberikan deviasi yang kecil untuk komponen murni Ethanol dan 2-Propanol.
AAD yang dihasilkan masing-masing sebesar 0,7 dan 0,4%. Alat ini juga telah
divalidasi sebelumnya untuk campuran sistem biner Isooctane-Ethanol oleh
Wibawa dkk, 2009 dan membandingkannya dengan data literatur. Deviasi yang
dihasilkan dalam validasi sistem biner Isooctane-Ethanol sebesar 1,2%.
2) Pada sistem biner, Penambahan Ethanol kedalam Gasoline (Reformate, Petrosol
CA, Petrosol CB, dan Petrosol CC) hingga 6% mengakibatkan kenaikan tekanan
uap campuran rata-rata sebesar 12,4 kPa. Dan untuk penambahan 2-Propanol
kedalam Gasoline (Reformate, Petrosol CA, Petrosol CB, dan Petrosol CC)
mengakibatkan kenaikan tekanan uap campuran rata-rata sebesar 9,2 kPa.
3) Perhitungan tekanan uap campuran sistem biner Reformate-Ethanol, Reformate-
2-Propanol, Petrosol CA-Ethanol, Petrosol CA-2-Propanol, Petrosol CB-Ethanol,
Petrosol CB-2-Propanol, Petrosol CC-Ethanol, Petrosol CC-2-Propanol dapat
dikorelasikan dengan baik dengan model Pers. NRTL (Parameter independen
temperatur). Nilai AAD rata-rata sebesar 2,8% .
KESIMPULAN4) Perubahan tekanan uap (DP) sistem terner pada Sistem Gasoline-alkohol terhadap
Gasoline murni pada 300,15–318,15 K juga dianalisa untuk mengetahui komposisi
penambahan alkohol yang tepat dalam menurunkan tekanan uap campuran.
Perubahan tekanan uap paling rendah pada penambahan Alkohol ke dalam campuran
terner Reformate-Ethanol-2-Propanol dan Petrosol CC-Ethanol-2-Propanol yaitu pada
komposisi Ethanol dan 2-Propanol yang ditambahkan masing-masing sebesar 3%
berat campuran. Perubahan tekanan uap paling rendah pada penambahan Alkohol ke
dalam campuran terner Petrosol CA-Ethanol-2-Propanol yaitu pada komposisi Ethanol
dan 2-Propanol yang ditambahkan masing-masing sebesar 4% dan 3% berat
campuran. Perubahan tekanan uap paling rendah pada penambahan Alkohol ke dalam
campuran terner Petrosol CB-Ethanol -2-Propanol yaitu pada komposisi Ethanol dan 2-
Propanol yang ditambahkan masing-masing sebesar 5 dan 1% berat campuran.
5) Hasil prediksi Tekanan uap campuran sistem terner Reformate-Etanol-2-Propanol,
Petrosol CA-Etanol-2-Propanol, dan Petrosol CB-Etanol-2-Propanol, dan Petrosol CC-
Etanol-2-Propanol menggunakan Persamaan NRTL (Parameter independen
temperatur) menghasilkan AAD rata-rata sebesar 15,7%. Sedangkan korelasi Tekanan
uap campuran sistem terner untuk persamaan tersebut memberikan AAD rata-rata
sebesar 3,1%.
Recommended