PERFORMA KOLOM SIEVE TRAY DENGAN PACKING SERABUT …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-40297... ·...
Transcript of PERFORMA KOLOM SIEVE TRAY DENGAN PACKING SERABUT …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-40297... ·...
PERFORMA KOLOM SIEVE
TRAY DENGAN PACKING
SERABUT PADA DISTILASI
ETANOL-AIR
Oleh :
Indi Raisa Girsang 2310100119
Melvina Eliana 2310100161
Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Nonot Soewarno, M.Eng.
Siti Nurkhamidah, ST., MS., PhD.
LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA
1
75
80
85
90
95
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
T(°C
)
x,y (fraksi mol)
x
y
96,67 % vol etanol3,33 % vol air
temperatur 78.2 C
Diagram T-x-y ethanol - air
2
• Ardiyanta dan Yuwono (2012)
efisiensi overall tray sebesar 42.5 %
• Putra dan Alhafidz (2013)
penambahan packing serabut pada tigaplate teratas efisiensi overall tray sebesar 43.2 %
• Chen et al. (1992)
Efisiensi murphree sieve tray(60%) tumpukan meshpacking meningkat sebesar 40 - 50 % untuk sistemmetanol – air.
3
Meningkat 0.7 %
• TUJUAN PENELITIAN
1. Meningkatkan effisiensi Murphee (EMV)pada sieve tray
2. Mempelajari pengaruh tinggi packing pada pressure dropdan efisiensi Murphee(EMV) pada sieve tray
• MANFAAT PENELITIAN
1. Untuk memperoleh etanol dari fermentasi molasses
2. Untuk memperoleh data effisiensi Murphee (EMV) sieve traydengan penambahan packing serabut
3. Untuk memperoleh peralatan distilasi dengan efisiensimaksimal dan konsentrasi distilat yang tinggi
4
5Rangkaian Alat Distilasi Batch
6
No Nama Penulis Judul Keterangan
1 Gerdathias
Putra & Ricky
Reza N
Mendapatkan Kondisi Operasi
Kolom Distilasi Yang
Menghasilkan Kadar 96% V/V
Dalam Pembuatan Ethanol
Absolut
• menggunakan fixed-bed
adsorber
• Diperoleh RR = 3.5
2 Koko Yuwono
& Dimas
Ardiyanta
Optimasi Feed Plate dan
Temperatur Feed Adsorber
16 tray (sieve tray) kadar etanol
maksimal 89% massa etanol
No Nama Penulis Judul Keterangan
3 Irsyad Pradana P
dan Agustia Rizal A
Pengaruh Penambahan Packing
Dalam Kolom Sieve Tray Pada
Proses Distilasi Etanol-Air
• Kadar distilat meningkat
• Energi yang dibutuhkan
meningkat
4 G.X. Chen , A.
Afacan, C. Xu,
K. T. Chuang
Performance of Combined
Mesh Packing and Sieve Tray in
Distillation
• Efisiensi Murphee (EMV)
meningkat 40-50%
7
8
1. Tanpa packing2. Dengan Packing (t =
2 ; 3; 5 cm)
mol C : mol N = 35,2 : 1Massa yeast = 0,2%
massa gula
Mengukur konsentrasi etanol
Molases : Air = 1 : 3 (v/v)
EMV & ΔP
Per
siap
an
Bah
an
Bak
u
Pen
elit
ian Distilasi
Persiapan Media
Fermentasi
Fermentasi 48jam
Etanol
9
Molases
(1:3 volume)C : N = 35.2
12 jam pada30˚C
INKUBATOR
Molases 10 kali vol yeast
0.2 %
massa gula
fermentasiselama 48 jam
10
Broth
Termometer
Keluaran Air
Kondenser
Masuk air pendingin distilat
Labudistilasi
Plate 3
V-102
V-103
V - 104
Tc1
Tc2
Tc3
C-101
C-102
V-101
P - 102
B-101
PACKING
P – 101
E-101GV-101
GV-102
GV-103
GV-104
GV-105
E-102
GV-106
11
Keterangan :C-101 : Distillation Column 1C-102 : Distillation Column 2V-101 : Receiver drumV-102 : Vapor Sampling VesselV-103 : Liquid Sampling VesselV-104 : Vapor Sampling VesselE-101 : BoilerE-102 : Condenser DistillateP-101 : Liquid Pump to C-101P-102 : Reflux PumpB-101 : Control PanelGV-101 : Bottom ValveGV-102 : Drain ValveGV-103 : Vapor Sampling ValveGV-104 : Vapor Sampling ValveGV-105 : Liquid Sampling ValveGV-106 : Distillate ValveTc1 : Top Column 1 TermocoupleTc2 : Boiler TermocoupleTc3 : Top Column 2 Termocouple
ynyn* yn+1
𝐸𝑚𝑣 =𝑦𝑛 − 𝑦𝑛+1𝑦𝑛 ∗ −𝑦𝑛+1
12
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 Tray7 Tinggi Weir 5 cm 8 Tinggi Packing 2,3 dan 5 cm9 Luas alas packing 20,49 cm2
4,5 cm
5,87 cm
12
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 (EMV) pada sieve tray
2. Pressure drop (mmHg) 13
14
12,56 liter etanol-air
10 liter etanol-air
Feed (90% vol air) Residue (89% vol air)
Persamaan Rayleigh ,
V=vaporL = liquid,
xi
yi= x0 = xD
V1, y1
D, xD
still pot, with heaterstage N+1
L0, x0
LN, xNVN+1, xN+1
stage 1
stage N
Vj+1, yj+1 Lj, xj
stage j
12,56 liter etanol-air
10 liter etanol-air
Feed (90% vol air) Residue (88,85% vol air)
ln𝐿1𝐿2
=1
𝛼 − 1𝑙𝑛𝑥𝑖1𝑥𝑖2
+ 𝛼 ln1 − 𝑥𝑖21 − 𝑥𝑖1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6
EMV(%
)
Tinggi Packing (cm)
2 cm : 22% 3 cm : 42%5 cm : 58%
15
16
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 1 2 3 4 5 6
ΔP/Δ
Z (c
mH
2O
/m)
Tinggi Packing (cm)
17
Tinggi PackingEMV (%)
Delta P Increasing Delta P Interfacial Active
(cm) (cmH2O) EMV (%) cmH2O/m Area (cm2) area (cm2)
5 73.50 3.92 57.39 38.33 84.88
20.493 66.27 3.5 41.91 30 50.93
2 56.86 2.5 21.75 10 33.95
0 46.70 2.0 0.00 0 0
1. Semakin tinggi packing maka EMV akan semakin meningkat. Pada tinggi
packing 5 cm, 3 cm, 2 cm dan tanpa packing didapatkan EMV 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 cmH2O ; 3,5 cmH2O ; 2,5 cmH2O ; dan 2
cmH2O.
3. Pressure drop dan efisiensi akan semakin meningkat seiring dengan
bertambah tinggi packing. EMV meningkat karena kontak antara vapor-
liquid semakin baik. Pressure drop meningkat karena dibutuhkan energi
yang berlebih untuk memecah gelembung yang terakumulasi pada
packing. 18
LABORATORIUM PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA