KESETIMBANGAN UAP CAIR (KUC)

(1)

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

KESETIMBANGAN UAP CAIR

(KUC)

Disusun oleh: Gisela Swastika Mirna Jatiningrum Dr. Antonius Indarto Dr. Ardiyan Harimawan

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013

(2)

KUC i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR GAMBAR ... ii

DAFTAR TABEL ... iii

BAB I: PENDAHULUAN ... 1

BAB II: TUJUAN DAN SASARAN ... 2

2.1 Tujuan... 2

2.2 Sasaran ... 2

BAB III: RANCANGAN PERCOBAAN ... 3

3.1. Perangkat dan Alat Ukur ... 3

3.2. Bahan ... 3

3.3 Skema Alat Ebuliometer ... 3

BAB IV: PROSEDUR KERJA ... 5

4.1 Diagram Alir Percobaan ... 5

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Ebuliometer ... 6

DAFTAR PUSTAKA ... 8

LAMPIRAN A ... 9

LAMPIRAN B ... 12

(3)

KUC ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Skema Alat Ebuliometer……… 4 Gambar 4.1 Diagram Alir Percobaan...5 Gambar A.1 .Contoh Kurva Kalibrasi Refraktometer... 10

(4)

KUC iii

DAFTAR TABEL

Tabel A.1 KalibrasiRefraktometer………. 9

Tabel A.2 TabelPercobaan………. 9

Tabel A.3 ContohKalibrasiRefraktometer……… 10

(5)

KUC 1

BAB I

PENDAHULUAN

Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukandalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi. Contoh nyata penggunaandata termodinamika kesetimbangan uap cair dalam berbagai metoda perancangan kolomdistilasi packed column dan tray column dapat dilihat pada Treyball 1982 dan King 1980.Data kesetimbangan uap cair dapat diperoleh melalui eksperimen dan pengukuran. Namun,percobaan langsung yang betul-betul lengkap baru dapat diperoleh dari serangkaian metodapengukuran. Percobaan langsung yang betul-betul lengkap memerlukan waktu yang lamadan biaya yang besar, sehingga cara yang umum ditempuh adalah mengukur data tersebutpada beberapakondisi kemudian meringkasnya dalam bentuk model-model matematikyang relatif mudah diterapkan dalam perhitungan-perhitungan komputer. Pengembanganmodel matematik tersebut juga harus memiliki landasan teoretik yang tepat sehinggapenerapannya di luar batas-batas pengembangannya dapat dipertanggungjawabkan.

Percobaan ini bertujuan memperoleh data kesetimbangan uap cair sistem biner.Data yang diperoleh dikorelasikan dalam bentuk model-model termodinamik. Penaksiranparameter-parameter model dilaksanakan dengan regresi tidak linear berdasarkan kriteriajumlah kuadrat terkecil.

Agar sasaran percobaan di atas dapat tercapai dengan baik, sebagai persiapanpembicaraan awal praktikanharus menguasai materi sebagai berikut:

1. Teori kesetimbangan uap cair (Daubert 1985, Smith dan Van Ness 1987, Sandler 1989,Prausnitz dkk 1986, dan lain-lain)

2. Teknik-teknik pengukuran kesetimbangan uap cair (kesetimbangan fasa Walas 1985,Black 1987)

3. Pengujian konsistensi data kesetimbangan uap cair (Lu 1960)

4. Teknik minimasi multivariabel dengan menggunakan metoda Simpleks (Reklaitis1982, Edgar dan Himmelblau 1988, diktat kuliah teknik optimasi Soerawidjaja, 1990)

(6)

KUC 2

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN

2.1 Tujuan

Dengan melakukan praktikum Modul Kesetimbangan Uap Cair, praktikanmempelajari kesetimbangan fasa uap-cair sistem biner.

2.2 Sasaran

Setelah melakukan praktikum diharapkan:

1. Praktikan mempunyai pengalaman sehingga terampil dalam percobaan pengukurankesetimbangan uap-cair.

2. Praktikan mampu melakukan perhitungan kesetimbangan uap-cair berdasarkan salahsatu model termodinamika di literatur.

(7)

KUC 3

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1. PerangkatdanAlatUkur

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan adalah sebagai berikut:

1. SOLTEQ Vapor Liquid Equilibrium, terdiri dari kondenser, evaporator,

penampungprodukbawah, pressure relief valve, control panel, top sampelcollector, rotameter, dan heater.

2. Termometer Gelas 3. Gelas Ukur 4. Gelas Kimia 5. Refraktometer 6. Selang Air 3.2. Bahan Campuranbineretanol/metanol/aseton air,untuksetiappercobaandibutuhkan 5 L campuran.

3.3 Skema Alat Ebuliometer

Dalam percobaan ini, data yang diukur berupa data isobarik pada kondisi atmosfer.Pengambilan data kesetimbangan dilakukan dengan menggunakan alat ebuliometer seperti pada Gambar 3.1.

(8)

KUC 4 Gambar 3.1 Skema Alat Ebuliometer

(9)

KUC 5

BAB IV

PROSEDUR KERJA

4.1 Diagram Alir Percobaan

Secara umum, percobaan dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah dalam diagram alir yang ditmapilkan pada Gambar 4.1.

Mulai Kalibrasi Refraktometer Start Up alat SOLTEQ VLE Pengambilan sampel, dicek dengan refraktometer hingga data sama 3

kali berturut-turut Masukkan umpan, Nyalakan heater Buat Umpan Data Pengolahan data. Cocokkan data dengan Literatur Selesai Data VLE literatur

(10)

KUC 6

4.2 Prosedur Kerja Penggunaan Ebuliometer

Alat utama percobaan, yaitu ebuliometer, dioperasikan dengan mengikuti beberapa tahapan, sebagai berikut:

Start-up :

1. Cek kondisi semua valve, valve harus dalam keadaan tertutup. 2. Cek kondisi heater, heater harus dalam kondisi off.

3. Nyalakan alat dengan menyambungkannya dengan stop kontak. 4. Main switch dinyalakan.

Prosedur :

1. Buka penutup umpan, masukkan umpan, lalu tutup kembali penutup umpan tersebut. 2. Buka valve 13 dan valve 14, cek level dari umpan, pastikan level berada pada ¾ level

maksimal, lalu tutup valve 13 dan valve 14 kembali.

3. Cek kondisi valve 8, pastikan valve 8 dalam kondisi terbuka agar berada pada tekanan atmosferik.

4. Keran air pendingin dinyalakan, kondensor dinyalakan.

5. Buka valve 10, cek apakah air pendingin melaju antara 5-10 LVM dan tunggu hingga konstan. Tunggu hingga aliran mendekati konstan.

6. Set temperatur awal sebesar 100⁰C pada TT01. 7. Nyalakan heater.

8. Tunggu selama 5 menit, catat temperatur yang tertera pada TT02, lalu keluarkan sampel.

9. Untuk mengambil sampel yang berisi kondensat dari gas dengan cara:

a. Buka valve 5 dan 6. Pastikan valve 5 terbuka hingga seluruh kondensat telah masuk, lalu tutup valve tersebut.

b. Buka valve 7 untuk mengambil sampel. 10.Untuk mengambil sampel liquid dengan cara:

a. Buka valve 12.

b. Buka valve 4 dan valve 2.

c. Tunggu sebentar, lalu tutup valve 2. d. Buka valve 3 untuk mengambil sampel. Shut Down :

1. Matikan heater. 2. Buka valve 11.

(11)

KUC 7 3. Tunggu hingga angka yang tertera pada TT02 ≤ 50⁰C.

4. Buka valve 2 dan valve 3, tamping seluruh cairan yang ada dalam wadah yang disediakan.

5. Buka valve 6 dan valve 7, tamping seluruh cairan dan masukkan pada wadah cairan yang disediakan.

6. Bilas Ebuliometer dengan cara memasukkan selang tempat air pendingin masuk ke valve 3 dan tunggu hingga air naik sampai ¾ level maksimal. Lalu matikan keran air pendingin dan tutup valve 3 secara bersamaan. Selang dimasukkan ketempat semula. Buka valve 3 hingga air didalamnya habis.

(12)

KUC 8

DAFTAR PUSTAKA

1. Smith, V., Van Ness, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 4thEdition, McGraw-Hill, Singapore, 1987, Chapter 10, 11, 12

2. Larrinaga, L., Graphically Determining the Wilson Parameters, Chemical Engineering,April 1981, pp. 87-91

3. Silverman, N., and Tassios, D., The NUmber of Roots in thr Wilson Equation and ItsEffect on Vapor Liquid Equilibrium Calculations, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev.,16(1), 1977

(13)

KUC 9

LAMPIRAN A

TABEL DATA MENTAH

Komponen A = __________ KomponenB = ___________ Densitas A = __________ Densitas B = ___________

Mr A = __________ Mr B = ___________

Tabel A.1 KalibrasiRefraktometer Volume A Volume B Fraksi Mol wt% Indeks Bias

Tabel A.2 TabelPercobaan

P VA (L) VB (L) Temperatur (oC) Indeks Bias Komposisi (wt%)

(14)

KUC 10

Contoh:

Misal: Komponen A = Metanol 99,9% Komponen B = Air Densitas A = 0,79 g/mL Densitas B = 1 g/mL

Mr A = 32,04 g/mol Mr B = 18 g/mol

Tabel A.3 ContohKalibrasiRefraktometer Volume A Volume B Fraksi Mol wt% Indeks Bias 0 10 0.0000 0.00 1.3334 1 9 0.0470 8.07 1.3354 2 8 0.0999 16.49 1.3369 3 7 0.1598 25.29 1.3404 4 6 0.2283 34.50 1.3414 5 5 0.3074 44.13 1.3425 6 4 0.3997 54.23 1.3417 7 3 0.5087 64.83 1.3406 8 2 0.6397 75.96 1.3387 9 1 0.7998 87.67 1.3342 10 0 1.0000 100.00 1.33 1,326 1,328 1,33 1,332 1,334 1,336 1,338 1,34 1,342 1,344 0,0000 0,2000 0,4000 0,6000 0,8000 1,0000 1,2000 In d e ks B ias Fraksi Mol

(15)

KUC 11 Tabel A.4Contoh Data Percobaan

P (atm) VA (L) VB (L) Temperatur (oC)

Indeks Bias Komposisi (wt%)

KomposisiLiter atur (wt%)

Eror (%)

Liq Vap Liq Vap Liq Vap Liq Vap Liq Vap 1 1 3 86.2 83. 3 1.3 379 1.341 0 0.10 5 0.49 8 0.12 0.53 12.5 6.04 1 2 3 82.8 79. 9 1.3 394 1.338 7 0.15 0 0.61 5 0.17 0.61 11.7 6 -0.82 1 3 3 78.1 77. 8 1.3 410 1.336 4 0.21 0 0.71 5 0.3 0.67 30.0 -6.72 1 2 1 73.7 72. 7 1.3 415 1.334 8 0.47 0 0.78 2 0.480 0.79 2.08 1.01 1 3 1 72.0 71. 0 1.3 407 1.333 3 0.52 0 0.85 0 0.560 0.83 7.14 -2.41 1 5 1 70.1 69. 3 1.3 371 1.332 6 0.68 5 0.88 0 0.650 0.88 -5.38 0.00

(16)

KUC 12

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

Pengolahan data yang diperlukan pada percobaan dapat dilakukan dengan mengikuti langkah berikut: 1. SiapkangrafikTxysesuaidengan literatur 2. PerhitunganDensitas: ( ) ( ) 3. PerhitunganFraksiMol (( ) ( ) )

(17)

KUC 13

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Semester I-2013/2014

Nama / No.Modul : Kesetimbangan Uap Cair/ KUC Asisten Modul : Mirna Jatiningrum / Gisela Swastika Dosen Pembimbing : Dr. Antonius Indarto

No. Bahan Sifat Bahan Tindakan Penanggulangan

1. Air - Tidak berwarna - Tidak berbau - Tidak beracun - Titik didih : 100oC - Titik leleh : 0oC - Stabil - Menghantarkan listrik

- Tidak perlu penanganan khusus karena tidak berbahaya bagi tubuh. - Hindari zat tercecer di dekat

sumber listrik.

2. Etanol

- Cair

- Tidak berwarna - Mudah menguap

- Mudah terbakar baik dalam bentuk cair maupun gas

- Berbau ringan - Titik didih : 78oC - Titik leleh : -114oC - Larut dalam air

- Pastikan wadah zat tertutup bila tidak digunakan. - Simpan di tempat dengan

ventilasi yang baik. - Hindarkan dari api.

- Hindari kontak dengan mata dan mulut.

Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan

Terhirupnya uap etanol Segera bawa penderita ke ruangan dengan udara segar. Jika tidak bernafas, segera beri pernafasan buatan. Segera minta nasihat medis.

Larutan terpercik atau tumpah dari tabung reaksi

Bila mengenai tangan atau mata, segera bilas dengan air selama paling kurang 15 menit. Bila tertelan, segera hubungi medis.

Kontak arus pendek akibat instrumen yang menggunakan listrik terkena air

Segera putuskan hubungan arus listrik pada alat

Alat pecah Jangan panic dan segera bersihkan pecahan

alat. Apabila pecahan mengenai badan segera bersihkan luka dengan antiseptic. Apabila kondisi parah segera minta bantuan medis. Perlengkapan Keselamatan Kerja

Jas lab Goggle Sarung tangan Sepatu

Persiapan Alat

 Pastikan selang kondensor pada alat tersambung dengan baik

 Pastikan semua valve tertutup pada awal percobaan, kecuali valve pengatur tekanan

 Pastikan listrik tersambung pada alat dengan baik dan jalur kabel tidak mengganggu

Kalibrasi dengan Refraktometer

 Pastikan listrik tersambung pada refraktometer dengan baik

 Berhati-hati dalam mengoleskan aseton dan sampel pada refraktometer

(18)

KUC 14

Asisten Modul, Dosen Pembimbing,

Mirna Jatiningrum Gisela Swastika Dr. Antonius Indarto