PDTK D-4

7/25/2019 PDTK D-4

1/49

LAPORAN SEMINAR

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

Height Equivalent of a Theoritical Plate

(HETP)

D-4

DISUSUN OLEH :

Galuh Nur Prasidhilaskmi (121130330)

Kadek Dwi Mahayasa (121130351)

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA

PRODI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN

YOGYAKARTA

2015

7/25/2019 PDTK D-4

2/49

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN SEMINAR

Height Equivalent of a Theoritical Plate

(HETP)

D-4

Disusun Oleh :

Galuh Nur Prasidhilaskmi (121130330)

Kadek Dwi Mahayasa (121130351)

Yogyakarta, Juni 2015

Disetujui oleh

Asisten Pembimbing

Hardin Kurnia Utami S.T.

ii

7/25/2019 PDTK D-4

3/49

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan YME, karena atas karunia-Nya

makalah ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Makalah

Praktikum Dasar Teknik Kimia ini disusun guna memenuhi kurikulum

pendidikan pada Jurusan Teknik Kimia, UPN Veteran

Yogyakarta.

Pokok bahasan makalah ini adalah Height Equivalent of a Theoritical

Plate (HETP) yang merupakan salah satu dari beberapa acara Praktikum DasarTeknik Kimia. Tujuan dari makalah ini adalah untuk memberikan gambaran yang

nyata dari teori yang telah ada. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Orang Tua yang telah mendukung pembuatan makalah ini

2.

Ir. Danang Jaya M.T., selaku kepala Laboratorium Dasar Teknik

Kimia

3.

Hardin Kurnia Utami S.T., selaku asisten pembimbing4. Staf laboran Laboraturium Dasar Teknik Kimia

5. Rekan rekan dalam satu plug

Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya rekan

rekan mahasiswa Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta. Segala kritik dan

saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi sempurnanya

makalah ini.

Yogyakarta, Juni 2015

Penyusun

iii

7/25/2019 PDTK D-4

4/49

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan Percobaan ... 1

I.3 Tinjauan Pustaka 1

I.4 Hipotesis . 8

BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1 Bahan .. 9II.2 Alat . 9

II.3 Gambar Alat ... 10

II.4 Cara Kerja .. 10

II.5 Daigram Alir .. 12

II.6 Analisis Perhitungan .. 13

II.6.1 Mencari Densitas Alkohol . 13

II.6.2 Mencari Kadar Alkohol (Sampel) . 13

II.6.3 Membuat Grafik Standar 13

II.6.4 Mencari Fraksi Mol Distilat dan Residu Sampel ... 14

II.6.5 Mencari Sifat Penguapan Rata-rata (ab) .. 14

II.6.6 Menentukan Hetp ... 15

BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Percobaan .. 16

III.2 Pembahasan 17

BAB IV KESIMPULAN

IV.1 Kesimpulan 21

IV.2 Kritik dan Saran . 22

DAFTAR PUSTAKA 23

LAMPIRAN

iv

7/25/2019 PDTK D-4

5/49

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Massa Larutan Standar .............................................................. 16

Tabel 2. Massa Larutan Distilat dan Residu ............................................ 16

Tabel 3. Menentukan Harga Fraksi Mol Alkohol ................................... 17

Tabel 4. Fraksi Mol Distilat dan Residu Masing-masing Sampel ............ 18

Tabel 5. Hubungan Nmin dengan HETP .................................................. 20

v

7/25/2019 PDTK D-4

6/49

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Rangkaian Alat HETP ............................................................... 11

Gambar 2. Hubungan Fraksi Mol Alkohol Dengan Densitas ........................ 17

Gambar 3. Kurva Kesetimbangan Etanol Air dan Fraksi Mol Uap Etanol

Pada Sampel 1 .............................................................................18


Pada Sampel 2 .............................................................................19


Pada Sampel 3 .............................................................................19

vi

7/25/2019 PDTK D-4

7/49

DAFTAR LAMBANG

T = suhu, oC

= densitas, gr/ml

x = kadar alkohol, %

BM = berat molekul, g/mol

P = tekanan uap larutan, psia

TD = suhu distilat,oC

TR = suhu residu,

o

CR = sifat penguapan residu

D = sifat penguapan distilat

ab = sifat penguapan rata-rata

Nmin = jumlah plate minimum

HETP = tinggi bahan isian yang ekuivalen dengan satu plate teoritis, cm

vii

7/25/2019 PDTK D-4

8/49

INTISARI

HETP (High Equivalent of Theoritical Plate) digunakan untuk

menghitung tinggi kolom bahan isian dengan terlebih dahulu menentukan

jumlah plate teoritisnya. Percobaan HETP dimaksudkan untuk menentukan

perbandingan tinggi kolom bahan isian yang ekuivalent dengan satu plate

teoritisnya.

Dalam percobaan ini, bahan yang digunakan sebagai umpan adalah alkohol dan

aquadest, sedangkan alat yang digunakan adalah kolom bahan isian dilengkapi

dengan labu leher tiga, pemanas dan pendingin.

Mula-mula campuran alkohol-aquadest dalam labu leher tiga

dipanaskan. Setelah suhu konstan, destilat dan residu diambil untuk diamati indeks

biasnya. Berdasarkan indeks bias dari grafik indeks bias vs fraksi mol maka molfraksi destilat dan residu dapat diketahui. Dimana mol fraksi destilat (Xd) dan mol

fraksi residu (Xw) tersebut digunakan untuk menghitung jumlah plate sehingga

diperoleh HETP.

Dari percobaan yang dilakukan didapatkan hasil HETP (cm/plate) pada

Metode Mc Cabe Thile dengan perbandingan umpan alkohol dengan aquadest

sebanyak 50 ml dan 100 ml sebesar 7,6596, sebanyak 75 ml dan 75 ml sebesar 10,

sebanyak 50 ml dan 75 ml sebesar 12,4138. Pada Metode Franske Underwood

didapatkan hasil dengan perbandingan umpan alkohol dengan aquades sebanyak

50 ml dan 100 ml sebanyak 8,0761, sebanyak 75 ml dan 75 ml sebesar 10,0372,

sebanyak 50 ml dan 75 ml sebesar 12,8331.

viii

7/25/2019 PDTK D-4

9/49

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Dalam industri sering dibutuhkan bahan bahan yang relatif murni

terhadap bahan bahan lainnya, di dalam proses industri maupun hasil

industri. Untuk itu diperlukan metode untuk memisahkannya. Cara

pemisahan yang digunaka untuk memisahkan suatu bahan dari campurannya

ada beberapa jenis, diantaranya adalah filtrasi, ekstraksi, kristalisasi,

destilasi, dan sebagainya.

Untuk bahan yang terdiri dari cairan cairan, metode destilasi lebih

sering digunakan yaitu dengan menggunakan menara pemisah. Baik

menggunakan menara dengan bahan isian ataupun menara dengan plate.

Konsep HETP dalam destilasi pada dasarnya digunakan untuk

mencari tinggi kolom bahan isian yang equivalentdengan membandingkan

suatu efisiensi menara isian terhadap menara plate, kecepatan dan sifatfluida, keadaan operasi pada umumnya oleh variasi keadaan dispersi cairan

di permukaan bahan isian.

I.2. Tujuan Percobaan

Menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang equivalent

terhadap suatu plate teoritis pada destilat alkohol aquadest pada sistem

batch.

I.3. Tinjauan Pustaka

HETP dalam penggunaannya sering digunakan dalam perhitungan

menara destilasi dengan bahan isian. Destilasi merupakan suatu cara

pemisahan komponen komponen dari suatu larutan, tergantung dari

distribusi bahan - bahan antara fase cair dan fase gas. Berdasarkan

konstruksi, menara destilasi digolongkan:

1

7/25/2019 PDTK D-4

10/49

1) Menggunakan plate dengan bubble cupatauperforated

2) Menggunakanpackingdengan menara bahan isian

Adapun jenis bahan isian antara lain :

1) Bahan yang tersusun teratur (regular packing) , diantarannya

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, triple trays.

( Treybal, R.E., 1986)

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, shingga 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. Bulk Densitycukup rendah.

6. Cukup kuat, tidak mudah pecah.

Didalam distilasi ada beberapa cara untuk menentukan jumlah plate

teoritis sebagai plate minimum, yaitu dengan cara :

1.

Metode Mc Cabe Thile

Rumus diatas didapat dari :

Xa.1)-ab(1

Xa.abYa

a

a

+=

2

7/25/2019 PDTK D-4

11/49

Rumus tersebut didapat dari:

XbYb

XaYa

ab=a

=

Xb

Ybab

Xa

Yaa

XaXb

YbabYa

=a

( )Xa

Xa-1

Ya-1.abYa

a

=

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 besarannyadalam satuan massa atau jika komposisi dalam satuan

fraksi massa dan enthalpi dalam Btu , tetapi lebih

mendekati bila satuan dalam mol. Lbm

b. Jika persyaratan (a) dapat dipenuhi, maka Ln/Vn+1pada

seksi rektifikasi dan Lm/Vm+1 pada seksi striping

bernilai tetap. Keadaan semacam ini dikenal sebagai

Constant molal ever flow and Vaporation.

c. Tekanan di seluruh menara dianggap tetap.

d.

Panas pencampuran ( Hs ) dapat diabaikan.

e. Panas latent penguapan ( ) rata rata tetap.

Bila ditinjau dari seksi enriching/ rektifikasi :

Neraca bahan : Vn+1 = Ln + D

3

7/25/2019 PDTK D-4

12/49

Neraca komponen : dnn1n1n XDXLYV +=++

dnn YV XDXL nn11 +=++

d

1n

n

1n

n1n

XV

DX

V

LY

++

+ +=

n10 LLL ==

1n21 VVV +==

XdV

DXn

V

LY 1n +=+ ..(1)

DLV 01 +=

DLV +=

XdDL

DXn

DL

LY 1n

++

+=+ ..(2)

1D

L

XdXn

1D

LD

L

Y1n

++

+=+

1R

XdXn1R

RY 1n +++=+ ..(3)

Persamaan (1), (2) dan (3) disebut persamaan garis operasi

atas (GOA) dengan

Slope:1R

R

DL

L

V

L

+=

+=

Intercept:1R

X

DL

XD

V

XD ddd

+=

+=

Bila dilihat dari seksi striping:

BVL 1mm += +

BLV m1m =+

bmm1m1m X.BX.LY.V =++

b

1m

m

1m

m1m X

V

BX

V

LY

++

+ =

bm

XV

BX

V

LY = (4)

4

7/25/2019 PDTK D-4

13/49

Persamaan (4) disebut persamaan garis operasi bawah

(GOB) dengan

Slope:V

L

Intercept:V

X.B b

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 terhingga.

2. Metode Fenske Underwood

o

o

dPb

Pa=a , pada suhu puncak (td)

o

o

Pb

Paw=a , pada suhu bawah (tw)

Dimana : Pa = tekanan uap murni komponen aPb = tekann uap murni komponen b

Untuk campuran ideal, metode ini didasarkan atas

volatilitas relatif ab antar komponen, dengan terlebih dahulu

menetapkan d dan w.

( )( )Ya-1Xa

Xa1Yaab

=a

Dimana : Y = mol fraksi uap

X = mol fraksi cairan

Campuran ideal mematuhi hukum Roult dan volatilitas

relatifnya ialah tekanan uap komponennya.

Pa = Pa . Xa ; Pa = tekanan parsial a

Pb = Pb .Xb ; Pb = tekanan parsial b

Pt

PaYa= ; Pt = tekanan total

5

7/25/2019 PDTK D-4

14/49

Pt

PbYb=

( )

( )Xb

Xb.Pb

XaXa.Pa

XbPb

XaPa

XbYb

XaYa

abo

o

===a

o

o

Pb

Paab=a

Untuk sistem biner

Yb

Yadan

Xb

Xadapat diganti dengan :

Ya1

Ya

dan

Xa1

Xa

sehingga :Xb

Xa.

Yb

Ya

XbYb

XaYa

ab ==a

Xa-1

Xa.

Ya1

Yaab

=a

Xa1Xaab

Ya1Ya

a=

untuk plate n + 1

1n

1n

1n

1n

X1

Xab

Y1

Y

+

+

+

+

a=

Oleh karena itu refluks total distilat (D) = 0 dan L = 1, Y n+1 = Xn

Sehingga :1n

1n

n

n

X1Xab

X1X

+

+

a=

Pada puncak kolom, bila kondensor total Y1= Xd

1

1

d

d

X1

Xab

X1

X

a=

..(1)

untuk n plate berurutan menghasilkan :

2

2

1

1

X1

Xab

X1

X

a=

..(2)

6

7/25/2019 PDTK D-4

15/49

jika persamaan (1) dan (2) dikalikan satu sama lain dan

suku suku tengah saling menghapuskan, maka :

( )Xn1

Xnab

Xd1

Xd n

a=

Untuk sampai ke hasil bawah yang keluar dari kolom

diperlukan N min plate ditambah satu reboiler.

( )Xb1

Xbab

Xd1

Xd 1minN

a=

+

Untuk mendapatkan N min dengan logaritma menghasilkan

:

1ablog

Xb

Xb-1.

Xd1

Xdlog

minN a

=

( Treybal R.E., 1986 )

Jika perubahan nilai ab dari dasar kolom tidak terlalumenyolok, maka untuk ab digunakan rata ratanya.

aquadestP

alkoholPd

o

o

=a , pada suhu puncak (td)

aquadestP

alkoholPw

o

o

=a , pada suhu 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

7

7/25/2019 PDTK D-4

16/49

Manfaat dari HETP adalah untuk menghitung tinggi kolom

bahan isian dengan terlebih dahulu menentukan jumlah plate

teoritis.

I.4. Hipotesis

Diperkirakan bahwa semakin besar perbandingan antara volume aquadest

dengan volume alkohol, maka tinggi kolom bahan isian yang equivalentterhadap

suatu plate teoritis semakin kecil.

1.

Semakin besar densitas larutan campuran semakin kecil normalitas

alkohol.

2. Semakin besar fraksi mol alkohol semakin kecil densitas larutan

campuran.

3. Semakin besar indeks bias semakin kecil densitas larutan campuran.

4.

Semakin tinggi fraksi mol alkohol maka semakin kecil Nmin dan

HETP .

8

7/25/2019 PDTK D-4

17/49

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1. Bahan

1. Alkohol

2.

Aquadest

II.2. Alat

1.

Piknometer2. Erlenmeyer

3.

Pipet

4. Corong

5. Gelas ukur

6. Refraktometer

7. Tabung reaksi

9

7/25/2019 PDTK D-4

18/49

II.3. Gambar Alat

6

2 5

3 Keterangan

1. Labu leher tiga

2. Termometer

3.

Kolom bahan isian

4. Pemanas listrik

5. Kran pengatur

6. Pendingin balik

7. Erlenmeyer

1 7

4

Gambar 1. Rangkaian alat HETP

II.4. Cara Kerja

1. Membuat larutan alkohol aquadest untuk membuat grafik

standart dari fraksi mol vs indeks bias.

2.

Memeriksa terlebih dahulu rangkaian alat percobaan.

3. Membuat larutan umpan, yaitu campuran alkohol dan aquadest

dengan perbandingan volume tertentu.

4. Memasukkan umpan ke dalam labu leher tiga, diusahakan jangan

sampai tumpah.

5.

Menghidupkan pendingin balik dan pemanasnya. Mengatur kran

pada posisi refluks total.

6. Mencatat secara periodik perubahan suhu residu dan destilat,

sehingga dapat diketahui berapa lama dicapai suhu keduanya tetap.

10

7/25/2019 PDTK D-4

19/49

7. Setelah suhu destilat dan residu konstan, mengambil distilat

dengan memutar kran refluks, kemudian mengamati indeks

biasnya. Setelah cukup, kran dikembalikan ke posisi refluks total.

8.

Mematikan pemanas, mengambil residu dan menampungnya

seperti pengambilan destilat. Mengamati indeks biasnya.

9. Menghidupkan pemanas seperti semula.

10.Mengamati indeks bias destilat dan indeks bias residu dengan

refraktomer.

11.

Mengulangi percobaan mulai dari langkah ke-3.

11

7/25/2019 PDTK D-4

20/49

II.5. Diagram Alir

a. Pembuatan Diagram Standar

b. Percobaan

Siapkan alat dan bahan

Membuat 3 macam larutan alkohol-aquades sebagai larutan umpan

Memasukan larutan umpan dalam labu leher 3

Menghidupkan pendingin balik

Mengambil destilat dan residu setelah suhu destilat dan residu konstan,

kemudian mengukur indek biasnya dengan refraktometer

Ulangi langkah memanaskan larutan umpan dengan perbandingan

volume umpan yang berbeda

Mencatat hasil indeks bias dari masing perbandingan larutan campuran

Siapkan alat dan bahan

Membuat 9 macam larutan alkohol-aquades pada tabung reaksi dengan

perbandingan volume tertentu, kemudian mengukur indeks biasnya

den an refraktometer

Memanaskan larutan um an hin a dica ai kesetimban an

12

7/25/2019 PDTK D-4

21/49

II.6. Analisa Perhitungan

1. Mencari densitas alkohol.

Menera piknometer sebagai berikut :

Berat piknometer kosong : A gram

Berat piknometer + aquadest : B gram

Berat aquadest : ( B A ) : C

gram

Dari tabel 3-28, p3-75 Perry, didapat harga densitas aquadest (

aquadest) pada suhu t tersebut adalah C = V ml

aquadest

Menentukan densitas alkohol :

Berat piknometer + alkohol : D gram

Berat alkohol : ( D A ) : E

gram

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 alkohol pada suhu t, maka dari

Perrys Chemical Engineers Handbook tabel 3-110, p3-89 akan

didapat kadar alkohol : K %.

3. Membuat grafik standart

Untuk membuat grafik standart antara fraksi mol dengan indeks

bias diperlukan beberapa campuran dengan berbagai

perbandingan untuk menghitung fraksi mol dengan data-data :

Kadar alkohol : K %

Alkohol : L ml

13

7/25/2019 PDTK D-4

22/49

Aquadest : M ml

Densitas alkohol : alkohol

Densitas aquadest : aquadest

Maka :

Alkohol =

alkohol x L x K % = S gmol.

BM alkohol

Aquadest =

( aquadest x M) + alkohol x L (100% - K%) = R

gmol

BM aquadest

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.

5. Mencari sifat penguapan rata rata (ab)

Harga d dan w dicari dengan menggunakan rumus :

d = P alkohol ; P pada suhu td

P aquadest

w = P alkohol ; P pada suhu tw

P aquadest

ab = (d . w)

14

7/25/2019 PDTK D-4

23/49

P 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 :

1. 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.

2. Metode Fenske Underwood

Dengan rumus :

Np min = log [Xd/(1 Xd)] . [(1 Xb)/Xb]

Log ab

Maka harga HETP :

HETP = Tinggi kolom bahan isian

Nmin

15

7/25/2019 PDTK D-4

24/49

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

III.1 Hasil Percobaan

Suhu aquadest : 28 C

Berat labu ukur kosong : 11,4805 gram

Berat labu ukur + aquadest : 21,3185 gram

Berat aquadest : 9,8380 gram

Berat labu ukur + alkohol : 19,3975 gramBerat alkohol : 7,9170 gram

Densitas aquadest : 0,996233 g/ml

Volume labu ukur : 9,8752 ml

Densitas alkohol : 0,8017 g/ml

Kadar alkohol : 96%

Tinggi Bahan Isian : 72 cm

BM alkohol (C2H5OH) : 46

Tabel 1. Massa larutan standar

No.Alkohol

(ml)

Aquadest

(ml)

Massa Larutan + Labu Ukur

(gram)

1. 15 2 19.7697

2. 14 3 19.8883

3. 13 4 20.0465

4. 12 5 20.1708

5. 11 6 20.3322

6. 10 7 20.4268

7. 9 8 20.5321

8. 8 9 20.6609

9. 7 10 20.7301

10. 6 11 21.3052

Tabel 2. Massa larutan distilat dan residu

No.Umpan (ml) Massa Larutan + Labu Ukur

TrC Td

C

Alkohol Aquadest Distilat Residu

1. 50 100 19,2634 21,2442 90 63,5

2. 75 75 19,2515 20,9435 85 63,5

3. 50 75 19,3612 21,0543 84 63

16

7/25/2019 PDTK D-4

25/49

III.2 Pembahasan

Tabel 3. Menentukan Harga Fraksi Mol Alkohol

No.Alkohol

(ml)

Aquadest

(ml)

Mol

AlkoholMol Aquadest

Fraksi Mol

Alkohol

1 15 2 0,2442 0,1547 0,6123

2 14 3 0,2279 0,2071 0,5240

3 13 4 0,2117 0,2595 0,4492

4 12 5 0,1954 0,3119 0,3851

5 11 6 0,1791 0,3643 0,3296

6 10 7 0,1628 0,4167 0,2809

7 9 8 0,1465 0,4692 0,2380

8 8 9 0,1303 0,5216 0,1998

9 7 10 0,1140 0,5740 0,1657

10 6 11 0,0977 0,6264 0,1349

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan pada acara HETP (Height

Equivalent of Theoritical Plate), didapat grafik standar hubungan antara fraksi

mol alkohol dengan densitas.

Gambar 2. Hubungan fraksi mol alkohol dengan densitas.

y = -0.2716x + 0.992

R = 0.8824

0.8000

0.8200

0.8400

0.8600

0.8800

0.9000

0.9200

0.9400

0.9600

0.9800

1.0000

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000

Densitas(gr/ml)

Fraksi Mol Alkohol

ydata

yhitung

17

7/25/2019 PDTK D-4

26/49

Grafik tersebut menunjukkan semakin besar perbandingan antara volume

aquadest dengan volume alkohol, maka densitasnya semakin besar, sehingga

fraksi mol alkohol dalam campuran alkohol aquadest akan semakin besar.

Tabel 4. Fraksi Mol Distilat dan Residu Masing-masing Sampel

NoUmpan Fraksi mol alkohol (X)


1 50 100 0,9540 0,0237

2 75 75 0,9637 0,1118

3 50 75 0,8757 0,0736

Semakin banyak volume aquadest dan semakin sedikit volume alkohol

dalam larutan umpan menyebabkan suhu residu (Tr) semakin tinggi dan suhu

distilat semakin rendah. Hal ini disebabkan karena titik didih aquadest lebih tinggi

daripada alkohol, maka pada residu, komposisi aquadest yang lebih banyak akan

meningkatkan suhu titik didihnya. Namun, hal ini tidak sesuai dengan hasil

percobaan yang telah dilakukan. Berdasarkan percobaan ketiga, pada saat volume

aquadest tetap dan volume alkohol dikurangi, suhu distilat (Td) justru turun.

Adanya ketidaksesuaian ini dikarenakan kran refluks yang tidak sepenuhnya

menutup.

Gambar 3. Kurva kesetimbangan etanol-air dan fraksi mol uap etanol pada

sampel 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (x)

18

7/25/2019 PDTK D-4

27/49


sampel 2


sampel 3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (X)

Xd

Xr

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (X)

Xd

Xr

19

7/25/2019 PDTK D-4

28/49

Tabel 5. Hubungan Nmin dengan HETP

No. N min HETP

Fenske Underwood Mc.Cabe Thiele Fenske Underwood Mc.Cabe Thiele

1. 8,9151 9,4 8,0761 7,6596

2. 7,1733 7,2 10,0372 10

3. 5,6105 5,8 12,8331 12,4138

Perhitungan jumlah plate minimum dilakukan dengan menggunakan dua

metode, yaitu metode Fenske Underwood dan metode McCabe Thiele. Pada

perhitungan dengan kedua metode ini didapatkan hasil yang berbeda. Adanya

ketidaksamaan jumlah plate minimum ini dikarenakan pada metode Fenske

Underwood, ketelitian pada saat pembacaan grafik untuk mencari Po alkohol dan

Po aquadest sangat mempengaruhi perhitungan pada aab dan Nmin. Sedangkan

pada metode Mc Cabe Thiele, ketelitian pada saat menggambar plate sangat

mempengaruhi Nmin.

20

7/25/2019 PDTK D-4

29/49

BAB IV

KESIMPULAN

IV.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut.

a.

Dari grafik standar fraksi mol alkohol dengan densitas, semakin besar

fraksi mol alkohol, maka semakin kecil densitasnya.

b. Umpan 1 (50 ml alkohol + 100 ml aquadest)

Fenske UnderwoodNmin = 8,9151

HETP = 8,0761 cm

Mc Cabe Thiele

Nmin = 9,4

HETP = 7,6596 cm

Umpan 2 (75 ml alkohol + 75 ml aquadest)

Fenske UnderwoodNmin = 7,1733

HETP = 10,0372 cm

Mc Cabe Thiele

Nmin = 7,2

HETP = 10 cm

Umpan 3 ( 50 ml alkohol + 75 ml aquadest)

Fenske Underwood

Nmin = 5,6105

HETP = 12,8331 cm

Mc Cabe Thiele

Nmin = 5,8

HETP = 12,4138 cm

21

7/25/2019 PDTK D-4

30/49

IV.2 Kritik dan Saran

Kritik

Rangkaian alat yang tidak terawat

Praktikum yang tidak dimulai tepat waktu karena laboratorium

yang belum dibuka oleh laboran

Saran

Rangkaian alat dibersihkan secara berkala

Laboran membuka laboratorium tepat pada waktunya

22

7/25/2019 PDTK D-4

31/49

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G, 1978, Unit Operation,14th , John Willey&Sons, New York.

Perry, R.H, 1999, Chemical Engineering Handbook, 7th. ed, Mc Graw-Hill Inc,

New York.

Treyball,R.E.,1986, Mass Transfer Operation ,2nd edition,Mc Graw Hill, New

York

Tutik Muji, Setyoningrum, 2015, Operasi Teknik Kimia II, Program Studi

Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN Veteran Yogyakarta

23

7/25/2019 PDTK D-4

32/49

LAMPIRAN

JURNAL HETP

Suhu aquadest : 28 C

Berat labu ukur kosong : 11,4805 gram

Berat labu ukur + aquadest : 21,3185 gram

Berat aquadest : 9,8380 gram

Berat labu ukur + alkohol : 19,3975 gram

Berat alkohol : 7,9170 gram

Densitas aquadest : 0,996233 g/ml


Densitas alkohol : 0,8017 g/mlKadar alkohol : 96%

Tinggi Bahan Isian : 72 cm

BM alkohol (C2H5OH) : 46

Tabel 6. Massa Larutan Standar

No.Alkohol

(ml)

Aquadest

(ml)

Massa Larutan + Labu Ukur

(gram)

1. 15 2 19.7697

2. 14 3 19.8883

3. 13 4 20.0465

4. 12 5 20.1708

5. 11 6 20.33226. 10 7 20.4268

7. 9 8 20.5321

8. 8 9 20.6609

9. 7 10 20.7301

10. 6 11 21.3052

Tabel 7. Massa Larutan Distilat dan Residu

No.Umpan (ml) Massa Larutan + Labu Ukur

TrC Td

C


1. 50 100 19,2634 21,2442 90 63,5

2. 75 75 19,2515 20,9435 85 63,5

3. 50 75 19,3612 21,0543 84 63

Yogyakarta, Mei 2015

Praktikan 1 Praktikan 2 Asisten Pembimbing

Galuh Nur P. Kadek Dwi M. Hardin Kurnia Utami S.T.

7/25/2019 PDTK D-4

33/49

LAMPIRAN

PERHITUNGAN

1.

Mencari densitas alkohol

a. Menera labu ukur :

Suhu aquadest : 28C

Berat labu ukur kosong : 11,4805 gr

Berat labu ukur + aquadest : 21,3185 gr

Berat aquadest : 9,8380 gr

Densitas aquadest pada suhu 28C dapat dilihat pada table 2-28

Perrys Chemical Engineers Handbook, yaitu 0,996233 gr/ml

Volume labu ukur = berataquadestdensitasaquadest

=9,838gr

,996233gr/ml

= 9,8752 ml

b.

Menentukan densitas alkohol

Berat labu ukur + alkohol : 19,3975 gr

Berat alkohol : 7,9170 gr


Densitas alkohol =beratalkohol

volumelabuukur

=7,97gr9,8752ml

= 0,8017 gr/ml

2. Mencari kadar alkohol

Dengan mengetahui densitas alkohol pada suhu T dari Perry table 2-110

a. Dengan kadar = 94%, pada T = 28oC

25

28

30

0,8027 0,7984

7/25/2019 PDTK D-4

34/49

253283 =

,827,7984,7984

= 0,8001 gr/ml

b. Dengan kadar = 93%, pada T = 28oC

253283 =

,855,8,8

= 0,8029 gr/ml

Dari data yang diperoleh dari hasil interpolasi:

Pada k = 94%, = 0,8001 gr/ml

Pada k = 93%, = 0,8029 gr/ml

Sehingga pada = 0,8017 gr/ml akan diperoleh kadar dengan cara

interpolasi

949393 =

,8,829,87,829

x = 93,4185 %

Jadi, kadar alkohol pada T = 28oC adalah 93,4185%

25

28

30

0,8055 0,8011

94

x

93

0,8001 0,8017 0,8029

7/25/2019 PDTK D-4

35/49

3. Menentukan fraksi mol alkohol

Kadar alkohol : 93,4185%

Densitas alkohol : 0,8017 gr/ml

Densitas aquadest : 0,996233 gr/ml

Data sampel 1

mol alkohol =alkoholvolumealkoholk%

BMalkohol

=,875ml,93485

46

= 0,2442 gmol

mol aquadest =(aqVaq)+(alVal(%k%))

BMaq

=(,9962332)+(,875(93,485))

8

= 0,1547 mol

fraksi mol alkohol = molalkoholmolalkohol+molaquadest

=,2442

,2442+,547

= 0,6123

7/25/2019 PDTK D-4

36/49

Analog dengan perhitungan yang sama, maka didapat data berikutnya pada

tabel berikut.

Tabel 5. Menentukan Harga Fraksi Mol Alkohol

No.Alkohol

(ml)

Aquadest

(ml)

Mol

AlkoholMol Aquadest

Fraksi Mol

Alkohol

1 15 2 0,2442 0,1547 0,6123

2 14 3 0,2279 0,2071 0,5240

3 13 4 0,2117 0,2595 0,4492

4 12 5 0,1954 0,3119 0,3851

5 11 6 0,1791 0,3643 0,3296

6 10 7 0,1628 0,4167 0,2809

7 9 8 0,1465 0,4692 0,2380

8 8 9 0,1303 0,5216 0,1998

9 7 10 0,1140 0,5740 0,1657

10 6 11 0,0977 0,6264 0,1349

Dari data diatas, dibuat persamaan regresi linier antara fraksi mol alkohol

dengan densitas.

y = ax + b

dimana: y = densitas; x = fraksi mol alkohol; a,b = konstanta

Dengan metodeLeast Square, yaitu:

y = ax + n.b

xy = ax2+ bx

7/25/2019 PDTK D-4

37/49

Tabel 6. Menentukan Persen Kesalahan

No. X Y X2 XY

1. 0,6123 0,8394 0,3749 0,5139

2. 0,5240 0,8514 0,2746 0,4461

3. 0,4492 0,8674 0,2018 0,3897

4. 0,3851 0,8800 0,1483 0,3389

5. 0,3296 0,8964 0,1086 0,2954

6. 0,2809 0,9059 0,0789 0,2545

7. 0,2380 0,9166 0,0566 0,2181

8. 0,1998 0,9269 0,0399 0,1858

9. 0,1657 0,9366 0,0174 0,1552

10. 0,1349 0,9949 0,0182 0,1342

3,3195 9,0183 1,3293 2,9139

= Y X n XYX X n X^2

b =X XY Y X^2X X n X^2

a = -0,2716

b = 0,9920

Sehingga diperoleh persamaan garisnya:

y = ax + b

y = -0,2716x + 0,9920

Pada data 1, x = 0,6123

yhitung = -0,2716 (0,6123) + 0,9920

= 0,8257

% kesalahan = ydatayhitungydata x100%

= ,8394,8257,8394 100%

= 1,6320

7/25/2019 PDTK D-4

38/49

Analog dengan perhitungan yang sama, sehingga diperoleh hasil berikut.

Tabel 7. Hubungan antara Ydata dan Yhitung serta Persen Kesalahan

No. Fraksi Mol Alkohol (X) Densitas (Y) Y Hitung % Kesalahan

1. 0,6123 0,8394 0,8257 1,6320

2. 0,5240 0,8514 0,8497 0,2032

3. 0,4492 0,8674 0,8700 0,2940

4. 0,3851 0,8800 0,8874 0,8377

5. 0,3296 0,8964 0,9025 0,6829

6. 0,2809 0,9059 0,9157 1,0765

7. 0,2380 0,9166 0,9273 1,1728

8. 0,1998 0,9269 0,9377 0,8686

9. 0,1657 0,9366 0,9470 1,1046

10. 0,1349 0,9949 0,9553 3,9741

dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 1,1846 %

Dari data tersebut, dibuat grafik seperti berikut:

Gambar 3. Hubungan antara densitas dengan fraksi mol

y = -0.2716x + 0.992

R = 0.8824

0.8000

0.8200

0.8400

0.8600

0.8800

0.9000

0.9200

0.9400

0.9600

0.9800

1.0000

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000

Densitas(gr/ml)

Fraksi Mol Alkohol

ydata

yhitung

7/25/2019 PDTK D-4

39/49

4. Mencari fraksi mol distilat dan residu sampel

a. Mencari densitas distilat

Untuk data pertama

Berat labu ukur+distilat = 19,2634 gram

Berat labu ukur kosong = 11,4805 gram

Berat distilat = 7,7829 gram

Densitas distilat =beratdistilat

volumelabuukur

=7,7829gram

9,8752ml

= 0,7881 gr/ml

b. Mencari kadar distilat

Dengan kadar = 99%, pada T = 28oC

253283 =

,788,7838,7838

= 0,7855 gr/ml


253283 =

,792,7868,7868

= 0,7886 gr/ml

25

28

30

0,7881 0,7838

25

28

30

0,7912 0,7868

7/25/2019 PDTK D-4

40/49


Pada k = 99%, = 0,7855 gr/ml

Pada k = 98%, = 0,7886 gr/ml


interpolasi

999898 =

,7855,7886,788,7886

x = 98,1475 %

Jadi, kadar alkohol pada T = 28oC adalah 98,1475% dan kadar

aquadest adalah 1,8525%.

c. Menghitung fraksi mol distilat (Xd)

Mol alkohol =distilatvolumelabuukurkadaralkohol

BMalkohol

=,7889,8752ml,985

46g/mol

= 0,1661 mol

Mol aquadest =distilatvolumelabuukurkadaraquadest

BMaquadest

=,7889,8752ml,85

8g/mol

= 0,0080 mol

Fraksi mol distilat =molalkohol

molalkohol+molaquadest

=,66mol

(,66+,8)mol

= 0,9540

99

x

98

0,7855 0,7881 0,7886

7/25/2019 PDTK D-4

41/49

d. Mencari densitas residu

Untuk data pertama

Berat labu ukur+residu = 21,2442 gram

Berat labu ukur kosong = 11,4805 gram

Berat residu = 9,7637 gram

Densitas residu =beratresidu

volumelabuukur

=9,7637gram

9,8752ml

= 0,9887 gr/ml

e.

Mencari kadar residu


253283 =,9898,9884,9884

= 0,9890 gr/ml


253283 =

,9882,9867,9867

= 0,9873 gr/ml

25

28

30

0,9898 0,9884

25

28

30

0,9882 0,9867

7/25/2019 PDTK D-4

42/49


Pada k = 6%, = 0,9890 gr/ml

Pada k = 5%, = 0,9873 gr/ml


interpolasi

999898 =

,989,9873,9887,9873

x = 5,8449 %

Jadi, kadar alkohol pada T = 28oC adalah 5,8449% dan kadar aquadest

adalah 94,1551%.

f. Menghitung fraksi mol residu (Xr)

Mol alkohol =residuvolumelabuukurkadaralkohol

BMalkohol

=,98879,8752ml,985

46g/mol

= 0,0124 mol

Mol aquadest =residuvolumelabuukurkadaraquadest

BMaquadest

=,98879,8752ml,85

8g/mol

= 0,5107 mol

Fraksi mol distilat =molalkohol

molalkohol+molaquadest

=,24mol

(,24+,57)mol

= 0,0237

6

x

5

0,9890 0,9887 0,9873

7/25/2019 PDTK D-4

43/49

Analog dengan perhitungan diatas, maka diperoleh data sebagai berikut.

Tabel 8. Fraksi Mol Distilat dan Residu Masing-masing Sampel

No.Umpan Fraksi Mol Alkohol (X)


1. 50 100 0,9540 0,0237

2. 75 75 0,9637 0,1118

3. 50 75 0,8757 0,0736

5. Mencari sifat penguapan rata-rata (ab)

Dari Fig. 543 ( Brown G.G, p.583)

Tabel 9. Menentukan P Alkohol dan P Aquadest

NoSuhu (C) P Alkohol (psia) P Aquadest

TD TR TD TR TD TR

1 63,5 90 7 25 3,5 11

2 63,5 85 7 20 3,5 9

3 63 84 6,9 19,5 3,2 8,5

Data 1

R =Palkohol

P

aquadest

, pada suhu TR

=25

= 2,2727

D =Palkohol

Paquadest, pada suhu TD

=7

3,5

= 2

ab = (R . D)0,5

= (2,2727 . 2)0,5

= 2,1320

7/25/2019 PDTK D-4

44/49

Analog dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh hasil seperti table

berikut:

Tabel 10. Sifat Penguapan

NoSuhu (C) Sifat Penguapan

TD TR R D ab

1 63,5 90 2,2727 2 2,1320

2 63,5 85 2,2222 2 2,1082

3 63 84 2,2941 2,1875 2,2402

6.

Menentukan Nmindan HETP

a. Metode Fenske Underwood

Data 1

Nmin =logD(R)R(D)

log ab

=log(,(,),(,))

log2,32

= 8,9151 plate

HETP =

=72

8,95

= 8,0761 cm

Analog dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh hasil pada

table berikut:

Tabel 11. Nmindan HETP

No

Umpan (ml) Fraksi mol Alkohol

Nmin HETPAlkohol Aquadest XD XR

1 50 100 0,9540 0,0237 8,9151 8,0761

2 75 75 0,9637 0,1118 7,1733 10,0372

3 50 75 0,8757 0,0736 5,5604 12,9486

b. Metode Mc Cabe Thiele

Pada fraksi mol uap cairan didapat dengan rumus:

y =ab.

+(ab)

7/25/2019 PDTK D-4

45/49

Data 1

ab

= 2,1320

x = 0,1

y =2,32. ,

+(2,32),

= 0,1915

Analog dengan perhitungan yang sama, sehingga diperoleh data:

Umpan 1, ab= 2,1320

Xd= 0,9540

Xr= 0,0237

Tabel 12. Nilai Fraksi Mol Uap Cairan Umpan 1

x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y 0 0.1915 0.3477 0.4775 0.5870 0.6807 0.7618 0.8326 0.8950 0.9505 1

Gambar 4. Kurva kesetimbangan etanol-air dan fraksi mol uap

etanol pada sampel 1

Nmin = 9,4

HETP =72

9,4 = 7,6596 cm

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (x)

7/25/2019 PDTK D-4

46/49

Data 2

ab

= 2,0917

x = 0,1

y =2,97 . ,

+(2,97),

= 0,1866


Umpan 2, ab= 2,0917

Xd= 0,9637

Xr= 0,1118


x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y 0 0.1886 0.3434 0.4727 0.5824 0.6765 0.7583 0.8299 0.8932 0.9496 1

Gambar 5. Kurva kesetimbangan etanol air dan fraksi mol uap


Nmin = 7,2

HETP =727,2

= 10 cm

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (X)

Xd

Xr

7/25/2019 PDTK D-4

47/49

Data 3

ab

= 2,1129

x = 0,1

y =2,29 . ,

+(2,29),

= 0,1901


Umpan 3, ab= 2,1129

Xd= 0,8757

Xr= 0,0736


x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y 0 0.1901 0.3456 0.4752 0.5848 0.6788 0.7602 0.8314 0.8942 0.9500 1

Gambar 6. Kurva kesetimbangan etanol air dan fraksi mol uap


Nmin = 5,8

HETP =725,8

= 12,4138 cm

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

FraksiMolUap(Y)

Fraksi Mol Cair (X)

Xd

Xr

7/25/2019 PDTK D-4

48/49

LAMPIRAN

PERTANYAAN DAN JAWABAN SEMINAR

1.

Pada praktikum HETP digunakan refluks. Apa fungsi refluks dan

bagaimana jika tidak ada refluks?

Fungsi refluks yaitu mengembalikan hasil kondensasi ke dalam

menara distilasi. Jika tidak ada refluks, maka tidak terjadi

kesetimbangan antara cair dan gas, sehingga didapat distilat yang

tidak begitu murni

(Previa Widodo / 121130286)

2.

Mengapa berat distilat lebih kecil daripada berat residu?

Titik didih alkohol lebih kecil daripada titik didih aquadest,

sehingga alkohol akan lebih dulu menguap. Hal ini menyebabkan

pada distilat (hasil bagian atas) lebih banyak terdapat alkohol,

dimana berat alkohol lebih kecil dibanding dengan berat aquadest.

(Martin Bima Wicaksana / 121130190)

3.

Apa itu distilasi secara batch?

Distilasi secara batch merupakan proses pemisahan campuran cair-

cair berdasarkan titik didihnya yang dilakukan dengan satu kali

proses, yaitu memasukkan umpan, menjalankan proses distilasinya,

kemudian mengambil hasilnya.

(Aswin Arif Fauzan /121130178)

PERTANYAAN DARI PENGUJI

1.

Apakah pada praktikum kadar alkoholnya diencerkan?

Pada saat pembuatan campuran etanol-air untuk grafik standar,

alkohol yang digunakan tidak diencerkan. Namun untuk larutan

umpan alkoholnya diencerkan, dimana pada sampel pertama

digunakan alkohol sebanyak 50 ml dan ditambahkan aquadest

sebanyak 100 ml.

7/25/2019 PDTK D-4

49/49

2. Bagaimana GOA dan GOB pada HETP?

Pada HETP, letak umpan berada dibawah dan umpan yang masuk

merupakan uap jenuh (saturated vapor), sehingga q=0. Untuk nilai

q=0, garis umpannya horizontal, sehingga tidak bisa ditentukan

daerah operasi atas dan daerah operasi bawah.

Documents

PDTK D-4