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