15
I. TUJUAN PERCOBAAN Untuk mengukur effisiensi tray Untuk mempelajari cara kerja alat sieve tray Untuk mengukur berat densitas dari hasil destilasi alcohol pada setiap tray II. TEORI PERCOBAAN Distilasi merupakan proses pemisahan yang banyak dipakai dalam industri. Dimana sistem pemisahannya berdasarkan perbedaan titik didih. Proses distilasi dapat terjadi bilamana zat cair atau liquid dipanaskan hingga mencapai titik didihnya yang kemudian mengalirkan uapnya ke dalam suatu alat pendingin yang disebut condenser dan mengembunkannya sebagai zat cair. Jika suatu campuran bahan diuapkan maka uap yang terbentuk akan memiliki konsentrasi yang berbeda dengan cairannya. Yang memiliki titik didih yang lebih rendah biasanya akan didapatkan dengan konsentrasi lebih tinggi. Jika ini dilakukan berulang-ulang maka akan diperoleh konsentrasi yang semakin murni. Apabila suatu larutan yang mengandung dua bahan penguap salah satunya mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi, maka uap pada system ini akan mengandung banyak bahan yang mudah menguap. Oleh karena itu distilasi biasa tidak dapat digunakan untuk pemisahan. Jika perbedaan tekanan itu besar dan harga P B X B dianggap terlalu kecil apabila dibandingkan dengan harga P A X A , sehingga persamaan (2) menjadi : P V = P A X A Sedangkan apabila tekanan uap dari dua bahan atau lebih komponen yang berdekatan, distilasi biasa tidak bisa memberi hasil yang baik. Untuk itu harus menggunakan Kolom Distilasi. Kolom distilasi sieve tray adalah salah satu jenis kolom distilasi yang banyak dipakai untuk operasi distilasi. Di dalam kolom ini terdapat tray sebagai tempat kontak antara liquid dengan uap.

Sieve Tray Evi

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Sieve Tray Evi

I. TUJUAN PERCOBAAN Untuk mengukur effisiensi tray Untuk mempelajari cara kerja alat sieve tray Untuk mengukur berat densitas dari hasil destilasi alcohol pada setiap tray

II. TEORI PERCOBAANDistilasi merupakan proses pemisahan yang banyak dipakai dalam industri.

Dimana sistem pemisahannya berdasarkan perbedaan titik didih. Proses distilasi dapat terjadi bilamana zat cair atau liquid dipanaskan hingga mencapai titik didihnya yang kemudian mengalirkan uapnya ke dalam suatu alat pendingin yang disebut condenser dan mengembunkannya sebagai zat cair. Jika suatu campuran bahan diuapkan maka uap yang terbentuk akan memiliki konsentrasi yang berbeda dengan cairannya. Yang memiliki titik didih yang lebih rendah biasanya akan didapatkan dengan konsentrasi lebih tinggi. Jika ini dilakukan berulang-ulang maka akan diperoleh konsentrasi yang semakin murni.

Apabila suatu larutan yang mengandung dua bahan penguap salah satunya mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi, maka uap pada system ini akan mengandung banyak bahan yang mudah menguap. Oleh karena itu distilasi biasa tidak dapat digunakan untuk pemisahan. Jika perbedaan tekanan itu besar dan harga PBXB

dianggap terlalu kecil apabila dibandingkan dengan harga PAXA, sehingga persamaan (2) menjadi :

PV = PAXA

Sedangkan apabila tekanan uap dari dua bahan atau lebih komponen yang berdekatan, distilasi biasa tidak bisa memberi hasil yang baik. Untuk itu harus menggunakan Kolom Distilasi. Kolom distilasi sieve tray adalah salah satu jenis kolom distilasi yang banyak dipakai untuk operasi distilasi. Di dalam kolom ini terdapat tray sebagai tempat kontak antara liquid dengan uap.

\

Gambar 2. 1. Skema Aliran Uap dan Liquid dalam Kolom

Page 2: Sieve Tray Evi

Pada fraksionasi campuran multikomponen, dalam rancangan kaskade diandaikan piring ideal (ideal plate) dan jumlah tahap (stage) lalu dikoreksi dengan efisiensi piring.

Ada 3 macam effisiensi piring yang biasa digunakan, antara lain :

1. Effisiensi murphree (murphree efficiency), yang berkaitan dengan satu piring.Nilai efficiency di definisikan dengan :

Dimana Yn adalah rata – rata konsentrasi dari campuran uap yang meninggalkan tray n, Yn+1 rata – rata konsentrasi dari campuran uap yang masuk tray n, dan Yn* adalah konsentrasi dari kesetimbagan uap dengan cairan dari konsentrasi xn yang meninggalkan tray bagian bawah.

Liquid yang masuk kedalalam tray mempunyai konsentrasi xn – 1 dan melewati tray. Konsentrasi diturunkan menjadi xn dibagian luar. Konsentrasi gradient dalam liquid melewati aliran tray. Uap masuk tray itu berhubungan langsung dengan liquid dari konsentrasi yang berbeda dan uap keluar tidak memiliki konsentrasi yang seragam.

2. Effisiensi menyeluruh (overall efficiency), yang meliputi kolom.Rasio dari nilai nilai atau tray yang ideal dibutuhkan masuk kedalam tower seluluhnya. Nilai efisiensi seluruhnya dari tray yang terpakai menggunakan persamaan :

3. Effisiensi local (local efficiency), yang menyangkut suatu lokasi tertentu pada satu piring.

Karena kontak antara liquid dan uap cukup cepat maka terdapat efisiensi tray yang dapat dinyatakan sebagai efisiensi murphree. Effisiensi murphree adalah perubahan komposisi uap dari satu piring ke piring berikutnya, dibagi dengan perubahan yang terjadi jika uap yang meninggalkan piring itu berada dalam keseimbangan dengan zat cair yang keluar dari piring tersebut.

Perhitungan instalasi distilasi dapat dilakukan dengan dua cara. Pada cara yang pertama ditentukan pemisahan yang dikehendaki dan jumlah piring diatas dan dibawah piring umpan dihitung untuk suatu rasio refluks yang dipilih. Pada metode yang kedua, jumlah piring yang diatas dan dibawah piring umpan diandaikan terlebih dahulu, pemisahan komponen dihitung dengan mengandaikan aliran refluks dari condenser dan uap dari pendidih ulang (reboiler)

Page 3: Sieve Tray Evi

III. SKEMA PERCOBAAN

Membuat bahan yang akan didestilasi (larutan alcohol 10% )

memasukkan bahan yang akan didestilasi kedalam reboiler alat destilasi

Menyalakan pemanas reboiler dan mengalirkan air kedalam condenser. Menunggu bahan dalam reboiler mendidih sampai

kondisinya steady state

Menunggu selama ± 1jam, dimulai dari tetesan pertama pada condenser.

Mengambil pada setiap tray ± sebanyak 11 ml dimulai dari tray paling atas (ditampung dalam kantong plastik dan diikat dengan

rapat)

mematikan pemanas pada reboiler dan pada aliran air condenser.

Mengulangi langkah 5 untuk laju uap kecepatan penuh.

Menunggu sampai suhu pada sampel sama dengan suhu ruangan, kemudian mengukur density pada masing – masing

sampel dengan piknometer.

Page 4: Sieve Tray Evi

Alat Percobaan.1. Seperangkat alat distilasi sieve tray, yang terdiri :

o Kolom sieve trayo Kondenser reflukso Labu distilasi ( reboiler )o Termometero Kompor listriko Pompa kondensor

2. Picnometer.3. Timbangan ( ketelitian sd 1 mg )

Bahan Percobaan1. Alkohol 10%2. Aquadest3. Kantong plastik kecil

Gambar alat

Page 5: Sieve Tray Evi

IV. DATA HASIL PERCOBAAN

Massa piknometer kosong = 11,2566 gr

Volume picno = 10 ml

1. Keadaan putaran api penuh

Tray Massa Picno + larutan (gr) Density (gr/ml)I 19,8316 0,8575

II 19,9406 0,8684III 20,8686 0,9612IV 20,9696 0,9713

2. Keadaan putaran api ½

Tray Massa Picno + larutan (gr) Density (gr/ml)I 19,8476 0,8591

II 19,9086 0,8652III 20,7826 0,9526IV 20,9396 0,9683

V. HASIL PEMBAHASAN, PERHITUNGAN DAN DISKUSIHasil perhitungan 1. Keadaan putaran api ½

Tray Density (gr/ml) alkohol

% berat alkohol

% mol alkohol

Fraksi mol alkohol

η ( % )

1 0,8591 71.79 1.561 0.4990 10.35

2 0,8652 69.25 1.505 0.4684 74.293 0,9526 28.89 0.628 0.1372 13.784 0,9683 18.66 0.406 0.0824 82.4

2. Keadaan putaran api penuh

Tray Density (gr/ml) alkohol

% berat alkohol

% mol alkohol

Fraksi mol alkohol

η ( % )

1 0,8575 72.45 1.575 0.5072 17.68

2 0,8684 67.90 1.476 0.4529 81.763 0,9612 23.52 0.511 0.1074 8.944 0,9713 16.50 0.359 0.0718 71.8

Page 6: Sieve Tray Evi

Pembahasan dan diskusi

Keadaan putaran api 1/2

Gambar 5.1 grafik perbandingan % efisiensi dengan letak tray

Keadaan putaran api 1

Gambar 5.2 grafik perbandingan % efisiensi dengan letak tray

Dari grafik diatas pada gambar 5.1 tray dan efisiensi kurvanya cenderung naik dari tray 1 (tray paling bawah) ke tray 4 (tray paling atas) dapat disimpulkan bahwa jumlah tray akan mempengaruhi % effisiensi, karena semakin banyak tray yang dipasang maka semakin besar nilai effisiensinya. Semakin letak tray dekat dengan puncak kolom destilasi maka nilai efiisiensinya semakin besar, akam tetapi pada gambar 5.2 hasil percobaan tidak sesuai karena tray no 2 hasilnya lebih besar.

Page 7: Sieve Tray Evi

Keadaan putaran api 1/2

Gambar 5.3 grafik perbandingan % efisiensi dengan % berat

Keadaan putaran api 1

Gambar 5.4 grafik perbandingan % efisiensi dengan % berat

Dari gambar 5.3 dan gambar 5.4 grafik tersebut dapat dilihat bahwa hubungan antara % berat ethanol (alcohol) dan effisiensi di dapatkan kurva yang tidak menentu. Hal ini terjadi karena kurang bercampurnya antara alcohol dan air pada saat sebelum di destilasi karena seharusnya semakin ke atas mengalami kontak dengan arus zat cair yang mengalir ke bawah yang menyebabkan permukaan liquid disetiap tray menjadi

Page 8: Sieve Tray Evi

lebih besar sehingga efisiensinya juga akan menjadi lebih besar. Jadi seharusnya semakin meningkatnya % Berat etanol maka efisiensi tray semakin meningkat.

3. KESIMPULAN Jumlah tray akan mempengaruhi effisiensi karena semakin banyak tray yang

dipasang effisiensinya semakin besar dilihat dari data tray 1 pada keadaan putara api ½ dengan nilai effisiensi 10.35% yang semakin meningkat sampai tray 4 dengan nilai efisiensi 82.4% begitu pula pada keadaan api penuh tidak terjadi hal demikian karena pada saat api penuh terdapat selang bocor.

Jumlah tray akan mempengaruhi effisiensi karena semakin banyak tray yang dipasang effisiensinya semakin besar, namun efisiensi tidak perlu seragam.

% berat juga mempengaruhi efisiensi.

4. DAFTAR PUSTAKA

Transport Processes and Unit Operations, Christie J. Geankoplis, 3rd edition, 1993, Prentice-Hall Inc., New Jersey, U.S.A.

Perry’s Chemichal Engineering Handbook, 6th edition, Mc Graw-Hill Book Co., Singapore.

Unit Operation of Chemical Enginering, 4th edition, Werren L. McCabe and Sons. 1994.

Introduvtion to Chemichal Engineering Thermodynamics, Smith, J.M. & H.C. Van Ness & M.M. Abbott, 5th edition, 1996, Mc Graw-Hill Co. Inc.

Modul praktikum kimia fisika

5. APPENDIKS

Alkohol dengan konsentrasi alkohol 10%

Berat pikno kosong = 11,2566 gram

BM alkohol (C2H5OH) = 46 gr/mol

BM air (H2O) = 18 gr/mol

Volume air dalam pikno = 10 ml

1. Menghitung ρ etanol

ρ alkohol =

Pada Tray 1:

ρ etanol = 19,8476 gr – 11,2566 gr = 0,8591 gr/ml

10 ml

Page 9: Sieve Tray Evi

2. Menghitung % berat alkohol dengan T alkohol = 25 0C dari Tabel 2-110 Perry’s Chemical Engineers Hand Book.

Pada Tray 1

Dengan interpolasi maka didapatkan :

X = 71.79 % = 0,7179

3. Menghitung Fraksi Mol Alkohol 10%Tray 1 :

% berat alkohol = 71.79 %

% berat air = % total - % alkohol

= 100% - 71.79 %

= 28.21 %

Fraksi mol alkohol =

=

4. Menghitung effisiensi (η) menurut Murphee untuk konsentrasi alkohol 10%Tabel data kesetimbangan untuk etanol-air pada tekanan 101,325 kPa (1 Atm) dari Transport processes and unit operations

No Suhu (oC) XA YA

ρ % berat

0,86100 71

0,8591 X

0,858591 72

Page 10: Sieve Tray Evi

1 100 0 0

2 98,1 0,02 0,192

3 95,2 0,05 0,377

4 91,8 0,1 0,527

5 87,3 0,2 0,656

6 84,7 0,3 0,713

7 83,2 0,4 0,746

8 82 0,5 0,771

9 81 0,6 0,794

10 80,1 0,70 0,822

11 79,1 0,8 0,858

12 78,3 0,9 0,912

13 78,2 0,94 0,942

14 78,1 0,96 0,959

15 78,2 0.98 0,978

16 78,3 1 1

Nilai Yn* dibaca pada tabel

Kondisi  Tray ke-

Yn Yn+1 Yn*

Putaran api 1/2

1 0.4990 0.4684 0,764

2 0.4684 0.1372 0.583

3 0.1372 0.0824 0.480

4 0.0824 0 0.1Putaran

api 11 0.5072 0.4529 0.76

2 0.4529 0.1074 0.53

3 0.1074 0.0718 0.47

4 0.0718 0 0.1

Page 11: Sieve Tray Evi

Dari grafik ini diperoleh :

Pada Tray 1(pada keadaan putaran api 1/2)

Yn = 0,4990 Yn+1 = 0,4684 Yn* = 0.764

x 100%

Page 12: Sieve Tray Evi