Lapres Hetp (3)

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Dalam industri seringkali kita jumpai proses pemisahan larutan biner atau dua komponen secara destilasi. Operasi pemisahan fasa liquid-liquid ada beberapa macam yaitu destilasi, absorpsi dan ekstraksi. Seperti halnya pemisahan komponenkomponen campuran yang dilakukan dengan proses destilasi. Destilasi adalah proses pemisahan secara fisik yang berdasarkan atas perbedaan titik didih dan sedikitnya dibutuhkan dua komponen proses pemisahan tidak dapat dilakukan apabila kedua komponen memiliki titik didih yang sama. High Equivalent of Theoritical Plate (HETP) terdapat di dalam proses pemisahan, seperti dalam menara destilasi, proses absorpsi dan proses adsorpsi. HETP adalah daerah (stage) yang mana daerah tersebut terdapat dua fase (uap dan cair) yang berada dalam keadaan kesetimbangan masing masing fase. Menurut definisi, pada satu plate ideal, uap dan cairan yang meninggalkan plat ideal juga pada kesetimbangan fase atau termodinamik. Berarti satuan unit kolom tersebut ekivalen dengan satu plate ideal, inilah konsep pada HETP. Tingkat akurasi pemisahan merupakan fungsi stage atau dapat dikatakan semakin banyak stage maka pemisahan akan lebih sempurna. Prosedur percobaan dari praktikum kolom berpacking adalah pertama kalibrasi alkohol terlebh dahulu, kemudian mengisi labu leher tiga dengan larutan umpan, kemudian dipanaskan dengan refluks total sampai terjadi boil up rate minimum dan terbentuk distilat. Selanjutnya biarkan beberapa saat sampai keadaan steady. Lalu amati suhu, volume distilat yang diperoleh ditimbang dengan piknometer. Catat pressure drop dan ambil sampel dari atas dan bawah sebanyak 2-3 ml. Kemudian menentukan kadarnya dengan tabel di Perry, dan mencari nilai HETP. Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan nilai HETP (Height Equivalent of Theotitical Plate) atau dapat menentukan tinggi bahan isian dalam suatu kolom distilat. Serta untuk menghitung jumlah packed colum aktual yang diterapkan pada perancangan alat pemisah. Dan tujuan terakhir adalah untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang ekivalen terhadap satu plate teoritis.

I.2 Tujuan Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 1

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

1. Untuk menentukan nilai HETP atau tinggi bahan isisan dalam suatu kolom destilasi. 2. Untuk menghitung jumlah packed colum aktual yang

diterapkan pada

perancangan alat pemisah 3. Untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang ekivalen terhadap satu plate teoritis. I.3 Manfaat 1. Agar praktikan dapat mengetahui hubungan antara variasi konsentrasi alkohol yang digunakan dengan banyak destilat yang diperoleh. 2. Agar praktikan dapat mengetahui persamaan-persamaan yang digunakan untuk menghitung HETP 3. Agar praktikan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi dalam percobaan HETP

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 2

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

II.1

Secara Umum Distilasi adalah suatu operasi untuk memisahkan larutan yang relatif volatil

menjadi komponen-komponen penyusunnya atas dasar perbedaan titik didih dengan jalan menambahkan panas ke dalam campuran yang akan dipisahkan. Pada operasi distilasi fase cair berada pada titik didihnya, sedangkan fase uap berada dalam kesetimbangan pada titik embunnya. Perpindahan massa dari fasa cair terjadi dengan penguapan dan dari fasa uap terjadi dengan pengembunan yang berlangsung secara simultan. Masing-masing komponen campuran umpan terdapat di dalam kedua fase itu, hanya berbeda jumlah relatifnya. Pada larutan ideal volatilitas dapat dikaitkan langsung dengan tekanan uap murni masing-masing. Distilasi banyak digunakan untuk memisahkan campuran cairan agar menjadi campuran yang lebih murni. Keuntungan pemisahan secara distilasi adalah tidak diperlukannya komponen tambahan, sehingga tidak diperlukan proses lebih lanjut untuk menghitung senyawa yang ditambahkan tersebut. Alat yang diperlukan untuk operasi distilasi dapat berupa kolom berplat dengan sieve tray atau bubble cap tray, atau dapat pula menggunakan kolom dengan bahan isian (packing). Faktor-faktor penting dalam merancang dan mengoperasikan kolom plat adalah jumlah plat yang diperlukan untuk mendapatkan pemisahan yang dikehendaki, diameter kolom, kalor yang diperlukan dalam pendidihan, kalor yang dibuang pada kondensor, jarak antar plat yang dipilih, dan konstruksi plat. (Ricky, 2015) Dalam industri kimia, proses pemisahan berperan penting. Salah satu proses yang sering ditemui adalah proses distilasi yaitu proses pemisahan suatu campuran berdasarkan beda titik didihnya. Untuk skala industri, proses distilasi dilakukan di dalam menara distilasi. Pemilihan jenis menara distilasi sangat tergantung dari efisiensi, kapasitas, dan kadar yang ingin diperoleh. Secara umum ada dua macam menara

distilasi

yaitu

menara

dengan

bahan

isian

(packed tower)

dan

menara plate (plate tower). Salah satu cara perancangan menara bahan isian adalah dengan konsep HETP (Height of packing Equivalent to a Theoritical Plate). HETP adalah tinggi bahan isian yang akan memberikan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang diberikan oleh satu plate teoritis. Nilai HETP dapat digunakan untuk menentukan efisiensi suatu menara bahan isian dan untuk menentukan tinggi dan

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 3

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

jenis bahan isian yang seharusnya digunakan agar memberikan hasil yang maksimum. Metode ini dipilih karena mudah dalam perhitungannya. (Budi, 2011) II.1.1 Volatilitas Relatif Dari Sistem Uap Cair Pada suatu diagram kesetimbangan untuk suatu campuran biner A dan B, jarak terjauh antara garis kesetimbangan dan garis 45o merupakan perbedaan yang lebih besar antara komposisi uap yA dan komposisi cairan xA. Oleh sebab itu pemisahan mudah dilakukan. Suatu bilangan ukuran pemisahan ini disebut relative volatility α AB. Hal ini didefinisikan sebagai rasio antara konsentrasi pada A di dalam uap berlebih dan konsentrasi A dalam cairan yang terbagi dari rasio konsentrasi pada B dalam uap berlebih dari konsentrasi B dalam cairan, 1−Y A /(1−X A ) ¿ Y A/ X A Y A / X A α AB= = ¿ YB/XA

(1)

Di mana αAB adalah relative volatility pada A terhadap B dalam sistem biner. Jika pada sistem hukum Roult’s, misalnya pada sistem Benzen-Toluene Y A=

PA . X A P

Y B=

PB . XB P

(2)

Disubtitusikan persamaan tersebut pada sistem ideal αAB =

PA PB

(3)

Persamaan berubah menjadi Y A=

αXa 1+ ( α−1 ) Xa

(4)

Di mana α = αAB. Karena nilai αB di atas 1,0 memungkinkan terjadinya pemisahan. Nilai α boleh diganti sebagai perubahan konsentrasi, karena sistem biner mengikuti hukum Roult’s., relative volatility sering berubah terhadap konsentrasi yang besar dan tekanan total yang tetap. Distilasi dapat dilakukan dengan dua metode utama. Metode pertama pada distilasi meliputi dengan pembentukan uap dengan mendidihkan campuran cairan untuk dipisahkan pada satu stage uap dikondensasikan. Pembentukan uap di mana uap langsung dipisahkan dengan cairan dan dikondensasikan tanpa memberi kesempatan adanya kontak antara distilat dengan uap yang baru terbentuk. Metode kedua pada distilasi meliputi kembalinya sebagian dari kondensat ke dalam still. Uap akan meningkat pada saat melewati series of stages of tray dan sebagian kondensat Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 4

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

yang mengalir turun melewati series of stages of tray secara berlawanan arah dengan uap. Metode kedua ini disebut distilasi fraksional, distilasi dengan reflux atau rektifikasi. II.1.2 Methode McCabe-Thiele Metode grafik matematika untuk menentuan jumlah dari plate (trays) teoritik atau tahap yang diperlukan untuk pemisahan campuran biner A dan B telah ditemukan oleh McCabe dan Thiele. Metode ini digunakan pada keseimbangan disekitar bahan, seperti bagian tower, yang memberikan garis operasi yang sama. Asumsi utama yang dibuat oleh metode McCabe-Thiele aliran harus ekimolar masuk tower di antara umpan masuk dan tray teratas dan umpan masuk dan tray terbawah. Keseimbangan total material dapat diberikan : Vn+1 + Ln-1 = Vn + Ln

(5)

Keseimbangan komponennya Vn+1 . Yn+1 + Ln-1 . Xn-1 = VnYn + Ln Xn

(6)

Di mana Un+1 adalah mol/jam dari uap pada plate n+1. Ln adalah mol /jam cairan dari plat n. Yn+1 adalah fraksi mol A Vn+1 dan seterusnya (Geankoplis, 2003) Dalam penentuan jumlah plate ideal dengan metode McCabe-Thiele dianggap bahwa disetiap bagian kolom, antara feed dan plate teratas, juga antara feed dan plate terbawah alirannya ekimolar. Untuk menentukan jumlah plate harus digambar kurva kesetimbangan sistem dan garis oparsi masing-masing bagian yaitu bagian Rectifying dan bagian Stripping. 1. Kondensor dan piring teratas Kontruksi McCabe-Thiele untuk piring teratas tidak bergantung pada kegiatan kondensor. Konsentrasi uap dari piring teratas ialah y1 dan konsentrasi reflux ke piring teratas ialah x0, sesuai dengan sifat-sifat umum garis operasi, ujung atas garis ini ialah pada titik (x0, y1). Susunan yang paling sederhana untuk mendapatkan reflux dan hasil berwujud zat cair dan yang paling umum digunakan ialah sebuah kondensor horizontal yang mengkondensasi semua uap dari kolom itu untuk dijadikan reflux maupun hasil. Bila menggunakan kondensor total, konsentrasi uap dari piring teratas dan konsentrasi reflux ke piring teratas, demikian pula hasil atas, semuanya sama, dan Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 5

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

dapat diganti dengan xD. Ujung operasi garis itu jadinya adalah titik (x D, xD), yaitu titik potong garis operasi dan diagonal. 2. Piring terbawah dan pendingin ulang Hal ini analogi dengan kejadian di atas Ym+1 =

B xB L xm− L−B L−B

(7)

Titik terendah pada operasi ini adalah untuk kolom itu sendiri merupakan titik untuk piring terbawah (xb, xb) pendingin ulang. Namun, sebagaimana ditunjukkan terdahulu garis operasi itu dapat diteruskan sampai memotong diagonal pada titik (xb, xb). 3. Piring Umpan Pada piring di mana umpan tersebut dimasukkan, laju zat cair atau laju uap, atau keduanya dapat dirubah bergantung pada kondisi umpan. Penambahan umpan akan menyebabkan bertambahnya reflux di bagian stripping, menambah uap di bagian rectifiying atau keduanya dapat terjadi. Pada bagian rectifiying uap lebih besar daripada rate liquid, slope rectifiying lebih kecil dari 1, pada bagian stripping rate liquid lebih besar daripada uapnya, slope garis stripping lebih besar dari 1. (McCabe, 1993). II.1.3 Reflux Total Dalam distilasi pada campuran biner A dan B pada kondisi umpan, komposisi distilat dan komposisi bottom biasanya untuk menghitung jumlah trays. Bagaimanapun jumlah tray secara teoritik tergantung pada garis operasi. Jumlah teoritik tray adalah sebelum langkah terakhir tray dari distilat ke bottom. Hal ini menjadi minimum jumlah dari tray yang mungkin dapat digunakan untuk pemisahan. Kondisi dari total reflux ini dapat juga diinterpretasikan dengan ukuran yang tak terbatas dari kondensor, reboiler dan diameter menara untuk rata-rata umpan yang diberikan. Distilasi campuran biner A dan B, komponen distilat dan komponen bottom biasanya tersesifikasi dan jumlah tray teoritik dapat dihitung. Untuk memperbaiki garis operasi, reflux rasio R=Ln/D pada bagian atas kolom harus dihitung. Salah satu dari jumlah terkecil dari reflux ratio adalah pada saat total reflux ratio, R = ∞, selama R =Ln/D dan dengan persamaan : Vn+1 = Ln + D

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

(8)

Page 6

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

Apabila Ln sangat besar, sebagai aliran uap Vo. Hal ini berarti slope R/(R+1) dari garis enriching menjadi 1,0 dan garis operasi pada kedua bagian kolom bertepatan pada 45o garis diagonal.

Gambar 1. Reflux total dan Jumlah Tray Minimum berdasarkan McCabe-Thiele method Jumlah plate teoritik diperlukan untuk mendapatkan sebelum melangkah ke tray dari distilat menuju bottom. Hal ini bisa dilakukan dengan memberikan jumlah plate minimum yang mungkin digunakan dalam pemisahan. Pada praktek sebenarnya, kondisi ini biasa dilakukan dengan mengembalikan semua uap yang telah terkondensasi V1 dari tower yang paling atas kembali ke tower sebagai total reflux. Hanya apabila semua cairan dari bottom dan terdidihkan, sehingga semua aliran hasil dari distilat dan bottom menurun jadi nol, sebagai umpan dari tower. Kondisi dari total reflux ini bisa diartikan sebagai kebutuhan ukuran dari kondensor, reboiler dan diameter tower untuk memberikan umpan. Apabila penguapan relative (α) dari campuran biner dianggap konstan. Persamaan analitis dari Fenske bisa digunakan untuk menghitung jumlah minimum langkah teoritik Nm apabila digunakan total kondensor. log( N m=

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

x D 1−x W ) 1−x D x W log α av

(9)

Page 7

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

II.1.4 Minimum Reflux Rasio Minimum reflux ratio atau Rm merupakan aliran uap yang minimum dalam menara dan minimum reboiler dan ukuran kondensor. Jika R meningkat, slope dari garis operasi enriching R/(R+D) meningkat Rm XD− y ' = Rm+ 1 XD −X ' (10) Dalam beberapa kasus garis operasi minimum reflux dapat menjadi tangent dari garis kesetimbangan.

Gambar 2. Rasio Reflux Minimum dan Jumlah Tray tak terbatas Berdasarkan McCabe-Thiele method II.1.5 Optimum dan Operasi Rasio Reflux Untuk kasus total reflux, jumlah plates adalah minimum tetapi diameter menara tak terhingga. Ini menyebabkan biaya yang tak terhingga dari menara, steam dan air pendingin. Ini merupakan limit dari operasi menara, begitu juga untuk minimum reflux, jumlah tray tak terhingga, dengan biaya yang tak terhingga. Itu adalah dua limit dalam operasi menara. Operasi reflux ratio sebenarnya menggunakan di antara kedua limit tersebut. Pemilihan nilai R untuk menyempurnakan kesetimbangan ekonomi dalam biaya yang pasti akan menara dan biaya operasi. Optimum reflux rasio menggunakan biaya total yang rendah pertahun di antara Rm minimum dan total reflux. Ini dapat digunakan pada banyak kasus untuk operasi reflux rasio antara 1,2 Rm sampai 1,5 Rm. (Geankoplis, 2003)

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 8

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

II.1.6 Hal – Hal Yang Mempengaruhi HETP Untuk mengetahui tinggi bahan isian yang harus digunakan untuk menghasilkan produk dengan komposisi sama dengan satu plate teoritis pada menara bertingkat digunakan istilah HETP (Height of Packing Equivalent to a Theoretical Plate). Variabel-variabel yang mempengaruhi HETP antara lain : 1. Tipe dan ukuran bahan isian. 2. Kecepatan aliran masing – masing fluida. 3. Konsentrasi fluida. 4. Diameter menara. 5. Sifat fisis bahan yang difraksinasi. 6. Perbandingan diameter menara dan diameter bahan isian. 7. Koefisien penyebaran atau distribusi cairan. (Budi, 2011) II.2

Sifat Bahan

1. Aquadest Sifat Fisika a. Tidak berwarna b. Tidak berbau c. Tidak berasa Sifat kimia a. Rumus molekul H2O b. Massa molar 18,0153 g/mol c. Densitas 0,998 g/cm3 d. Titik didih 100 oC e. Titik lebur 0oC (Anonim, 2017.”Air”) 2. Alkohol Sifat fisika a. Cairan tak berwarna b. Mudah menguap c. Berbau khas Sifat kimia a. Rumus molekul C2H5OH b. Massa molar 46,08644 g/mol c. Densitas 0,7893 g/cm3 Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 9

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

d. Titik Leburnya -112oC e. Titik Didihnya 78.4oC (Anonim, 2017.”Etanol”) II.3

Hipotesa Pada percobaan HETP diharapkan dapat memperoleh jumlah plate pada

kolom destilasi, semakin besar konsentrasi alkohol yang digunakan maka semakin besar nilai equivalen dari HETP.

II.4

Diagram Alir

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 10

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

Kalibrasi alkohol Rangkai alat

Membuat larutan alkohol dengan konsentrasi yang sudah ditentukan

Masukkan pada labu destilasi

Lakukan pemanasan Tunggu sampai terbentuk distilat ± 10 ml

Ambil sampel destilat dan bottom masingmasing 10 ml

Catat suhu masing-masing

Timbang, hitung berat dan densitas

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 11

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1 Bahan 1. Aquadest 2. Alkohol III.2 Alat 1. Labu Leher Tiga

6. Erlenemyer

11. Elektro mantel

2. Thermometer

7. Statif + klem

12. Beaker glass

3. Gelas Ukur

8. Piknometer

13. Satu set alat HETP

4. Pipet

9. Waterbath

5. Kondensor

10. Neraca Analitik

III.3 Rangkaian Alat

Keterangan : 1. Distilation Head 2. Termometer 3. Labu Distilasi 4. Kondensor Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 12

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

5. Kolom Berpacking 6. Air keluar 7. Air masuk 8. Adaptor 9. Labu penampung III.4 Prosedur Percobaan A. Kalibrasi 1. Ukur volume air sebesar 10ml, kemudian masukkan dalam piknometer 2. Timbang piknometer yang sudah diisi dan catat beratnya 3. Ukur air sebesar 9 ml dan etanol 1 ml, lalu masukkan keduanya dalam piknometer 4. Timbang piknometer yang sudah diisi dan catat beratnya 5. Lakukan prosedur no. 3 dan 4 dengan mengubah volume air menjadi 8 ml dan etanol 2 ml dan seterusnya hingga volume etanol 10 ml. B. Destilasi 1. Lakukan pengenceran terhadap etanol 96 % menjadi etanol 35 % 500 ml 2. Masukkan etanol 35 % 500 ml ke dalam labu tiga leher 3. Rangkai alat destilasi yang sudah disiapkan kemudian panaskan hingga terbentuk destilat 4. Ambil 10 cc distilat yang terbentuk dan 10 cc bottom. Masukkan ke dalam piknometer kemudian ditimbang dan dicatat beratnya .Catat pula suhu yang tertera pada kolom dan bottom. 5. Ulangi langkah ke 4 setiap 10 menit hingga 10 kali.

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 13

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Tabel Hasil Pengamatan IV.1.1 Tabel Pengamatan Kalibrasi Massa piknometer kosong

: 15,7065 gr

Massa piknometer + aquadest

: 25,6678 gr

Densitas air

: 0,997 gr/ml = 997 kg/m3

Tabel 1. Hasil Kalibrasi Etanol - Air V air (ml) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V etanol (ml) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

M pikno + isi (gram) 25,1488 25,1608 25,2888 25,3295 25,3854 25,4271 25,4739 25,5330 25,5585 25,6323 25,6678

X etanol (v/v) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Densitas etanol (kg/m3) 945,0547 946,2557 959,0669 963,1405 968,7353 972,9090 977,5931 983,5082 986,0605 993,4469 997,0000

X etanol (mol/mol) 0,8990 0,7023 0,5548 0,4365 0,3406 0,2606 0,1930 0,1351 0,0842 0,0398 0,0000

IV.1.2 Tabel Pengamatan Destilasi Massa pikno kosong

: 11,5857 gr

Tabel 2. Hasil Pengamatan Dengan Destilasi T

T kolo m

T labu

m pikno + campuran destilat

m pikno + campuran bottom

ρ destilat

ρ bottom

(menit )

(oC)

(oC)

(gram)

(gram)

(kg/m3)

(kg/m3)

15

30

85

20,5814

21,3795

30

30

86

20,4367

21,3701

45

30

86

20,4245

21,3418

60

30

85

20,3210

21,3789

75

30

84

20,2119

21,3812

90

30

84

20,1820

20,3891

900,355 7 885,873 0 884,652 0 874,292 9 863,373 4 860,380 8

980,235 4 979,294 5 976,462 1 980,175 3 980,405 5 881,108 9

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 14

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

105

30

85

20,2210

20,5341

120

30

84

20,4510

20,7535

135

30

84

20,5120

20,9231

150

30

84

20,3140

20,3813

864,284 2 887,304 3 893,409 6 873,592 3

895,621 5 917,580 7 934,555 5 880,328 2

IV.2 Tabel Perhitungan IV.2.1 Tabel Perhitungan Fraksi Mol Tabel 3. Perhitungan Sistem Etanol – Air t (menit) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

T kolo m o ( C) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

T labu (oC) 85 86 86 85 84 84 85 84 84 84

m pikno + campuran destilat (gram) 20,5814 20,4367 20,4245 20,3210 20,2119 20,1820 20,2210 20,4510 20,5120 20,3140

m pikno + campuran bottom (gram) 21,3795 21,3701 21,3418 21,3789 21,3812 20,3891 20,5341 20,7535 20,9231 20,3813

ρ destilat

ρ bottom

(kg/m3) 900,3557 885,8730 884,6520 874,2929 863,3734 860,3808 864,2842 887,3043 893,4096 873,5923

(kg/m3) 980,2354 979,2945 976,4621 980,1753 980,4055 881,1089 895,6215 917,5807 934,5555 880,3282

x x destilat bottom 1,4923 1,7254 1,7451 1,9119 2,0877 2,1359 2,0730 1,7024 1,6041 1,9232

0,2062 0,2214 0,2670 0,2072 0,2035 0,1907 1,5685 1,2150 0,9417 0,8479

IV.2.2 Tabel Perhitungan HETP (Height Equivalent of Theoritical Plate) Tinggi Kolom (cm)

Jumlah Plate

HETP

32

2

16

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 15

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

IV.3 Grafik

Kurva Kalibrasi Densitas Etanol x etanol (mol/mol)

1.0000 0.8000

f(x) = - 0.02x + 15.99 R² = 0.96

0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 940.0000

950.0000

960.0000

970.0000

980.0000

990.0000

1000.0000

Densitas etanol (kg/m3)

Grafik 1. Kurva Kalibrasi Densitas Etanol Pada Praktikum

IV.3.2 Grafik kesetimbangan Xa terhadap Ya

YA

Grafik Kurva Kesetimbangan Xa terhadap Ya 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Grafik Kurva Kesetimbangan Xa terhadap Ya

0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1

XA

Grafik 2. Kurva Kesetimbangan Xa terhadap Ya Untuk Mencari Jumlah Plate Ideal

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 16

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

IV.4 Pembahasan Berdasarkan hasil yang didapat pada kalibrasi densitas dari etanol, didapatkan semakin besar volume dari etanol dalam suatu campuran air – etanol, maka densitasnya semakin kecil, namun fraksi mol dari etanol dalam campuran air – etanol semakin besar. Ini disebabkan, karena densitas dari etanol lebih kecil dari denstitas air, namun karena seiring bertambahnya volume etanol dalam suatu campuran, maka fraksi atau bagian etanol dalam suatu campuran juga semakin besar. Fraksi yang didapatkan dari sistem suatu campuran harus berjumlah 1. Hasil densitas terbesar dari etanol adalah 997 kg/m3 dengan fraksinya etanol yaitu 0.000. untuk densitas terkecil dari etanol 995,05 kg/m3 sedangkan fraksinya didapatkan sebesar 0.8990 Berdasarkan grafik yang didapatkan dari kurva kalibrasi densitas etanol, semakin besar densitasnya maka fraksinya semakin kecil. Sedangkan untuk grafik kesetimbangan uap cair dimulai dari titik Xd yang berpotongan dengan garis x=y dibuat plate dengan batas persamaan garis operasi dengan kurva kesetimbangan. Plate tersebut berakhir pada titik Xb. Jumlah tahap pada refluks parsial adalah jumlah plate yang terbentuk sepanjang Xd dan Xb. Pada grafik kesetimbangan uap cair etanol didapatkan nilai y minimum sebesar 0.6. Pada kurva kesetimbangan dapat dilihat bahwa jumlah plate yang didapat sebanyak 2 plate dengan tinggi kolom 32 cm. Sehingga nilai HETP yang didapatkan yaitu sebesar 27 cm. Dari hasil percobaan, percobaan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya perubahan suhu, perubahan fase, perubahan massa, perubahan panas dan perubahan momentum. Hal ini tentu saja dapat mengakibatkan hasil percobaan yang didapat kurang maksimal.

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 17

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan 1. Faktor – faktor yang mempengaruhi dalam praktikum ini yaitu perubahan suhu, perubahan fase, perbedaan massa antara berat destilat dan berat bottom. Massa bottom rata-rata lebih besar daripada massa distilat. 2. Dari grafik kurva kesetimbangan Uap – Cair etanol dan air didapatkan jumlah plate teoritis sebanyak 2 buah. 3. Nilai HETP yang diperoleh adalah 16 cm

V.2 Saran 1. Sebaiknya praktikan saat melakukan kalibrasi, lakukan dengan benar dan teliti sehingga hasil yang didapatkan benar-benar akurat dan maksimal. 2. Sebaiknya praktikan saat merangkain alat hendaknya dilakukan dengan baik dan benar seperti tidak adanya lubang sehingga proses destilasi dapat berjalan dengan benar dan hasil yang didapatkan akurat dan benar. 3. Sebaiknya praktikan saat melakukan destilasi jaga temperature suhu yang telah ditentukan, sehingga hasil yang didapatkan benar-benar maksimal dan zat lain yang tidak diinginkan untuk didestilasi tidak ikut terdestilasi.

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 18

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2017. ”Air”. (https://id.wikipedia.org/wiki/Air). Diakses pada tanggal 26 September 2017 pukul 18.38 Anonim. 2017. ”Etanol”. (https://id.wikipedia.org/wiki/Etanol). Diakses pada tanggal 26 September 2017 pukul 17.21 Budi, Ginanjar. 2011. ” HETP Height of packing Equivalent to a Theoritical Plate”. (https://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/16/hetp-height-of-packingequivalent-to-a-theoritical-plate/). Diakses pada tanggal 26 September 2017 pukul 20.34. Geankoplis, C.J. 2003. “Transport Processes and Unit Operation Edisi 2”. Erlangga. Jakarta. Mc. Cabe, W.L.,dkk. 1993. “Unit Operation Of Chemical Engineering”, 5 th edition. McGraw Hill: New York. Ricky. 2015. ”LAPORAN HETP”. (https://www.scribd.com/document/LaporanPraktikum-HETP./). Diakses pada tanggal 26 September 2017 pukul 21.00 WIB

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 19

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

APPENDIX Data Literatur Data Kesetimbangan Uap-Cair yang Diuji Pada Tekanan Praktikum T (˚C) 79,1 80,1 81 82 83,2 84,7 87,3 91,8 95,2 98,1 100

Xa 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0,02 0

Ya 0,858 0,822 0,794 0,771 0,746 0,713 0,656 0,527 0,377 0,192 0

Sumber : Geankoplis, C.J, 1978, “Transport Process and Unit Operation”, Second Edition, Allyn and Bacon Inc, Boston. Densitas Air pada Berbagai Temperatur T (˚C) 28

Densitas air (g/ml) 0,99727

Sumber : Perry, JM, Chemical Engineering HandBook, edisi 8, Mc.Graw Hill Book Company Inc, New York, 1950. Sifat Fisik Etanol dan Air Bahan Mr (g/mol)

Tdidih (˚C)

Puap (mmHg)

Air

18

100

28,4521

Etanol

46

78,4

76,2812

Sumber : Perry, JM, Chemical Engineering HandBook, edisi 8, Mc.Graw Hill Book Company Inc, New York, 1950.

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 20

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

1.

Pengenceran

Etanol37 500 ml x V 1= x V 2 0,96 x V 1=0,37 x 500 ml V 1=192,71 ml Jadi dibutuhkan 192,71 ml etanol 96% yang diencerkan hingga 500 ml dengan aquadest dalam labu ukur.

2.

Densitas etanol  Massa pikno kosong = 15,7065 gr  Massa pikno air ρair



= 25,6678 gr = 0,997 gr/ml

Untuk densitas etanol pada kalibrasi volume 9 ml air dan1 ml etanol ( massa pikno +campuran )−massa pikno kosong ρ etanol = . ρ air ( massa pikno+ air ) −massa pikno kosong =

25,6323−15,7065 × 0,997 25,6678−15,70658

= 993,44 kg/m3 Fraksi etanol x =

Etanol x Vol Etanol x ρ Etanol BM Etanol Etanol x Vol Etanol x ρ Etanol ( 1− Etanol ) xVolAir Vol Air x ρ Air + x BM Etanol BM Air BM Air

0,96 ×1 ×0,9976360 46 = 0,96 ×1 ×0,9976360 ( 1−0,96 ) × 9 10 ×0,997 + × 46 18,0152 18,0152 = 0,0398 3.

Densitas Bottom Untuk densitas bottom pada menit ke 15 ( massapikno+ campuran )−massapiknokosong ρ = ( massapiknometer+ air )−massapiknokosong =

.

ρair

21,3795−11,5857 × 0,997 25,6678−15,7065

= 980,2354 kg / m3 4.

Densitas Distilat Untuk densitas distilat pada menit ke 26

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 21

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

ρ =

( massapikno+ campuran )−massapiknokosong ( massapiknometer+ air )−massapiknokosong

.

ρair

20,5814−11,5857 × 0,997 25,6678−15,7065 = 900,3557 kg / m3 Menghitung Fraksi Mol pada Destilat =

5.

Untuk ρ destilat pada menit ke 15 X = -0,0161X + 15,988 ¿ (−0,0161× 900,3557 ) +15,988 = 1,4923 6.

Menghitung Fraksi Mol pada Bottom Untuk ρ bottom pada menit ke 15 X = -0,0161X + 15,988 = (−0,0161× 980,2354 ) +15,988 = 0,2062

7. Menghitung Yoperasi Y min =0,87 XD R m+ 1 1,4923 0,6= Rm +1 Rm=1,4872 Y min =

Y op=2,2 × R m Y op=2,2 ×1,4872 Y op=3 , 27184 8.

Menghitung HETP (Height Equivalent of Theoritical Plate) HETP=

Tinggi Kolom 32cm = =16 cm JumlahTahap Kesetimbangan 2

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 22

LAPORAN PRAKTIKUM OTK II “KOLOM BERPACKING (HETP)”

Praktikum Operasi teknik Kimia II UPN “Veteran” Jawa Timur

Page 23