MAKALAH SEMINAR PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA HETP

(1)

MAKALAH SEMINAR

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA HETP (High Equivalent Theoretical Plate)

D-2

Disusun oleh :

Qoriana Zulindra (121210066) Annisa Rizky Ramadhanty (121210068)

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA 2023

(2)

HALAMAN PENGESAHAN MAKALAH SEMINAR

PRAKTIKUM PEMISAHAN DIFUSIONAL HETP (High Equivalent Theoretical Plate)

(D-2)

Disusun oleh

Qoriana Zulindra 121210066 Annisa Rizky Ramadhanty 121210068

Yogyakarta, November 2023 Asisten Pembimbing

Widayati, S. T

(3)

i KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya,sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah seminar Praktikum Dasar Teknik Kimia Acara D-2 HETP ini tepat pada waktunya.

Dalam menyelesaikan laporan seminar ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. Tunjung Wahyu Widayati, M.T., selaku kepala laboratorium Praktikum Dasar Teknik Kimia,

2. Ibu Nina Anggita Wardani, S. T., M. Eng., selaku dosen pengampu Praktikum Dasar Teknik Kimia Plug D,

3. Ibu Widayati, S. T., selaku asisten laboratorium Praktikum Dasar Teknik Kimia Plug D,

4. Rekan-rekan sesame Praktikum Dasar Teknik Kimia yang telah membantu tersusunnya makalah seminar ini.

Penulis menyadari adanya kekurangan pada makalah ini oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan demi menyempurnakan makalah penelitian ini.

Akhir kata penyusun berharap semoga makalah seminar ini bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa jurusan Teknik Kimia.

Yogyakarta, November 2023

Penulis

(4)

ii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR ARTI LAMBANG ... iii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

INTISARI ... vi

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Percobaan ... 1

1.3 Tinjauan Pustaka ... 1

1.4 Hipotesis ... 6

BAB II ... 7

PELAKSANAAN PERCOBAAN ... 7

2.1 Bahan dan Alat ... 7

2.2 Rangkaian Alat ... 7

2.3 Cara Kerja ... 8

2.4 Bagan Alir ... 9

BAB III ... 10

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 10

3.1 Data Percobaan ... 10

3.2 Pembahasan ... 11

BAB IV ... 14

PENUTUP ... 14

4.1 Kesimpulan ... 14

4.2 Kritik dan Saran ... 14

DAFTAR PUSTAKA ... 15

(5)

iii DAFTAR ARTI LAMBANG

αab : volatilitas relative αd : hasil atas

αw : hasil bawah

Pa : tekanan parsial komponen A Paº : tekanan uap komponen A Pb : tekanan parsial komponen B Pbº : tekanan uap komponen B R : rasio refluks

Td : suhu distilat Tr : suhu residu X : mol fraksi cairan Xd : fraksi mol distilat Xb : fraksi mol residu Y : mol fraksi uap ρ : densitas V : volume K : kadar

BM : berat molekul

Nmin : jumlah plate minimum

(6)

iv DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data percobaan indeks bias larutan standar ... 10 Tabel 3.2 Data percobaan indeks bias distilat dan residu ... 11

(7)

v DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Rangkaian alat HETP ... 7 Gambar 2. Grafik hubungan antara fraksi mol dengan indeks bias ... 12

(8)

vi INTISARI

HETP (High Equivalent of Theoritical Plate) digunakan untuk pemisahan bahan cair- cair. Konsep HETP adalah menghitung tinggi kolom bahan isian dengan terlebih dahulu menentukan jumlah plate teoritisnya. Percobaan HETP dimaksudkan untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang ekuivalen dengan satu plate teoritisnya. Dalam percobaan ini, bahan yang digunakan sebagai umpan aalah kolom bahan isian dilengkapi dengan labu leher tiga panas dan pendingin.

Campuran alkohol-aquades dipanaskan didalam labu leher tiga. Setelah suhu konstan distilat dan residu diambil untuk untuk diamati indeks biasnya. Berdasarkan grafik indeks bias vs fraksi mol, maka fraksi mol fraksi distilat dan residu dapat diketahui. Dimana mol fraksi distilat (Xd) dan mol fraksi residu (Xw) tersebut digunakan untuk menghitung jumlah plate sehingga diperoleh HETP.

Percobaan yang dilakukan pada metode McCabe Thiele dengan perbandingan umpan aquadest dengan alkohol sebesar 150 ml : 200 ml menghasilkan HETP sebesar 134 cm/plate, pada perbandingan sebesar 175 ml : 175 ml menghasilkan HETP sebesar 44,67 cm/plate, dan pada perbandingan sebesar 200 ml : 150 ml menghasilkan HETP sebesar 26,8 cm/plate.

Percobaan yang dilakukan pada metode Fenske Underwood dengan perbandingan umpan aquadest dengan alkohol sebesar 150 ml : 200 menghasilkan plate minimum sebesar 131,47051 cm/plate, pada perbandingan sebesar 175 ml : 175 ml menghasilkan plate minimum sebesar 42,11929 cm/plate, dan pada perbandingan sebesar 200 ml : 150 ml menghasilkan plate minimum sebesar 25,67069 cm/plate.

Kata Kunci : alkohol, aquades, distilat, residu, HETP (High Equivalent of Theoritical Plate), Nmin.

(9)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068) 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dalam industri, sering dibutuhkan bahan-bahan yang relatif murni terhadap bahan-bahan lainnya, baik dalam proses industri maupun hasil industri. Metode yang digunakan untuk memisahkan suatu bahan dan campurannya dengan bahan lain : filtrasi, ekstraksi, kristalisasi, distilasi, dan sebagainya. Metode distilasi lebih sering digunakan untuk bahan-bahan yang terdiri dari cairan-cairan, yaitu dengan menggunakan menara pemisah, baik jenis dengan bahan isian maupun dengan plate.

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode adalah suatu metode pemisahan campuran bahan kimia berdasarkan perbedaan kemudahan menguap (volatilitas) bahan dengan titik didih yang berbeda. Distilasi menggunakan panas sebagai agen pemisah campuran, campuran zat yang dididihkan hingga menguap dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap terlebih dahulu.

Konsep HETP pada dasarnya merupakan distilasi yang dipakai untuk mencari tinggi kolom bahan isian yang ekuivalen dengan satu plate teoritis.

Konsep HETP juga dipergunakan untuk membandingkan suatu efisiensi menara isian, kecepatan dan sifat fluida, keadaan operasi pada umumnya oleh variasi keadaan dispersi cairan di permukaan bahan isian.

1.2 Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan perbandingan tinggi kolom bahan isian yang ekuivalen terhadap suatu plate teoritis.

1.3 Tinjauan Pustaka

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

(10)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068) 2

destilasi dilakukan di 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).

Masing - masing jenis menara tersebut memiliki kelebihan dan kelemahan. Menara bahan isian memberikan pressure drop yang lebih kecil, biaya lebih murah, dan dapat digunakan untuk bahan yang tidak tahan suhu tinggi akan tetapi, pembersihan sulit dilakukan. Sebaliknya pada menara plate, pembersihan lebih mudah dan tidak terjadi by-passing dan channeling.

Untuk mengetahui tinggi bahan isian yang harus digunakan untuk menghasilkan produk dengan komposisi yang sama dengan satu plate pada menara bertingkat digunakan dengan istilah HETP (High Equivalent of Theoretical Plate). HETP adalah tinggi bahan isian yang akan memberikan perubahan komposisi yang sama dengan perubahan komposisi yang diberikan satu plate teoritis. Variabel yang mempengaruhi HETP antara lain : tipe dan ukuran bahan isian, kecepatan aliran masing - masing fluida, konsentrasi fluida, diameter menara, sifat fisis bahan di fraksinasi (Treyball, 1981).

HETP dalam penggunaannya sering digunakan dalam perhitungan menara distilasi berbahan isian. Distilasi adalah suatu proses pemisahan dua atau lebih komponen dalam suatu campuran berdasarkan perbedaan titik didih dari masing-masing komponen dengan menggunakan panas sebagi tenaga pemisah (Mc.Cabe, 2003).

Berdasarkan konstruksi, menara distilasi digolongkan:

1. Menggunakan plate dengan bubble cup atau perforated.

Bila umpan dari komponen-komponen yang berbeda jauh titik didihnya, yang menguap terlebih dahulu adalah yang titik didihnya rendah, sedangkan umpan dengan beda titik didih yang dekat maka hasil atas masih tercampur (belum murni) untuk mendapat alkohol murni, hasil atas sebagian distilasi kembali berulang-ulang sampai didapatkan alkohol murni. Untuk mengurangi distilasi yang berulang maka dipakai plate.

(11)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

Disini terjadi kontak antara cairan ke atas dengan aliran ke bawah. Makin banyak zat yang di distilasi melewati plate maka hasilnya makin murni.

2. Menggunakan packing dengan menara bahan isian seperti yang dipakai dalam percobaan HETP.

Menara bahan isian terdiri atas sebuah silinder vertikal yang di dalamnya terdapat bahan isian tertentu. Bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan cair sehingga transfer massa dan panas berjalan baik. Cairan mengalir melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair makin besar. Cairan masuk dari bagian atas menara, sedangkan gas masuk dari bagian bawah menara (Brown, 1950).

Jenis bahan isian antara lain :

a. Bahan isian yang tersusun secara teratur (Regular Packing).

Contoh : double spiral ring, wood grid.

b. Bahan isian yang tersusun acak (Random Packing) Contoh : rashing ring, ring packing.

c. Pseudo Plate Column

Kontak fase terjadi pada plate seperti triple trays.

(Treyball, 1986).

Jenis bahan isian yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : a. Harus memiliki luas permukaan per volume yang besar sehingga dapat

menyediakan luas kontak yang besar.

b. Harus memiliki porositas yang besar sehingga pressure drop tidak tinggi.

c. Harus dapat memiliki “wething characteristics” yang baik.

d. Tahan korosi.

e. Memiliki bulk density yang rendah.

f. Tidak mahal.

(Foust, 1980).

(12)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

Didalam distilasi ada beberapa cara untuk menentukan jumlah plate teoritis sebagai plate minimum, yaitu :

1. Metode McCabe-Thiele

Komposisi uap dan cairan di dalam kolom distilasi dianggap mencapai kesetimbangan dan memenuhi persamaan berikut :

Ya = ∝_%&. X_% 1 + (∝_%&− 1)X_% Dimana :

Ya = fraksi mol uap Xa = fraksi mol air

Syarat – syarat metode McCabe-Thiele :

a. Apabila sistem campuran yang disuling menghasilkan diagram komposisi uap jenuh dan cair jenuh atau garis operasi mendekati garis lurus atau sejajar.

b. Jika persyaratan (a) dapat dipenuhi, makaL𝑛 V𝑛 + 1⁄ pada seksi rektifikasi dan L𝑚 V𝑚 + 1⁄ pada seksi striping bernilai tetap. Keadaan semacam ini dikenal dengan “Constant molal ever flow and vaporation”.

c. Tekanan di seluruh menara dianggap tetap.

d. Panas pencampuran dapat diabaikan.

e. Panas laten penguapan rata-rata tetap.

Persamaan garis operasi untuk seksi enriching/rektrifikasi (Garis Operasi Atas) :

Y_>?@= R

R + 1X_>+ X_B R + 1

Sedangkan persamaan garis operasi dari seksi striping (Garis Operasi Bawah) :

Y =L

VX_C−B VX_&

Penentuan jumlah plate minimum (Npmin) dilakukan dengan asumsi refluks total di mana seluruh uap yang terembunkan dalam

(13)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

kondensor dikembalikan ke dalam kolom sebagai refluks sehingga tidak ada hasil distilat (D = 0). Perbandingan refluks L0 D⁄ adalah tak terhingga.

Pada kondisi ini, slope dari garis operasi atas = 1. (Gralatia, 2005).

2. Metode Fenske – Underwood

∝_B= P_%°

P_&B° ; pada suhu puncak (td)

∝_O= P_%°

P_&B° ; pada suhu bawah (tw) Dimana :

P_%° = tekanan uap murnin komponen a P_&° = tekanan uap murni komponen b

Untuk campuran ideal, metode ini didasarkan atas volatilitas relatif ∝_ST antar komponen, dengan terlebih dahulu menetapkan ∝_U dan

∝_V.

∝_%&= 𝑌_S(1 − 𝑋_S) 𝑋_S(1 − 𝑌_S) Dimana :

X = mol fraksi uap Y = mol fraksi cairan

Untuk mendapatkan Nmin dengan logaritma menghasilkan : Nmin = LogX_[(1 − 𝑋_\)

X_](1 − 𝑋_^) Log ∝_%&

Jika perubahan nilai ∝_ST dari dasar kolam tidak terlalu mencolo, maka untuk ∝_%T digunakan rata-ratanya.

∝_B= ^P°alkohol

P°aquades; pada suhu puncak (td)

∝_O= ^P°alkohol

P°aquades; pada suhu bawah (tw) 3. Metode Ponchon – Savorit

(Menggunakan diagram entalpi komposisi)

(14)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

HETP sering digunakan untuk perhitungan menara distilasi dengan memakai bahan isian. Dengan metode di atas, jumlah plate minimum dapat diketahui, sehingga harga HETP dapat dihitung :

HETP =Tinggi packing bahan isian Jumlah plate minimum

Manfaat dari HETP adalah untuk menghitung tinggi kolom bahan isian dengan terlebih dahulu menentukan jumlah plate teoritis.

Faktor - faktor yang mempengaruhi HETP : a. Tipe dan ukuran packing

Efisiensi meningkat jika ukuran packing menurun.

b. Beban uap dan cair

Beban cairan dan uap memiliki efek kecil terhadap HETP random packing.

c. Distribusi

Distribusi yang tidak merata cairan dan uap memiliki efek penting pada efisiensi packing.

d. Tekanan

Efisiensi menurun jika tekanan diturunkan.

e. Sifat fisis bahan yang difraksinasi.

f. Diameter menara g. Konsentrasi fluida

(Sumantri, 2013).

1.4 Hipotesis

Berdasarkan tinjauan pustaka dan kerangka pemikiran, kami dapat menyatakan bahwa hipotesis dari praktikum HETP ini yaitu semakin besar fraksi mol alkohol maka nilai HETP akan semakin besar.

(15)

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1 Bahan dan Alat

2.1.1 Bahan - Alkohol - Aquades 2.1.2 Alat

- Piknometer - Pipet - Kondensor - Corong - Gelas ukur - Refractometer - Tabung reaksi 2.2 Rangkaian Alat

Gambar 1. Rangkaian alat HETP

1

3 2

4

5

6a 6b

(16)

Keterangan gambar : 1. Pendingin balik 2. Labu leher tiga 3. Kompor listrik 4. Kran

5. Kolom bahan isian 6a. Termometer residu 6b. Termometer distilat 6. Kolom bahan isian 2.3 Cara Kerja

1. Periksalah terlebih dahulu rangkaian alat percobaan

2. Buat larutan umpan, yaitu campuran alkohol dan aquades dengan perbandingan volume 150 ml:100 ml ; 125 ml:125ml ; 100 ml:150ml.

3. Masukan umpan ke dalam labu leher tiga, usahakan jangan sampai tumpah. Hidupkan pendingin balik dan pemanasnya. Atur kran pada posisi refluks total.

4. Catat secara periodik perubahan suhu residu dan distilat, sehingga dapat diketahui berapa lama dicapai suhu keduanya tetap. Setelah suhu distilat dan residu konstan, ambil distilat dengan memutar kran refluks, kemudian amati indeks biasnya. Setelah cukup, kran dikembalikan ke posisi refluks total.

5. Matikan pemanas, ambil residu dan tampung seperti pada pengambilan distilat. Amati indeks biasnya.

6. Hidupkan pemanas seperti semula.

7. Amati indeks bias distilat dan indeks bias residu dengan refraktometer.

8. Ulangi percobaan mulai dari langkah ke-3.

(17)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

2.4 Bagan Alir

(18)

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Percobaan

Suhu aquades : 29℃

Berat piknometer kosong : 17,4354 gram Berat piknometer + aquades : 42,3833 gram Berat aquades : 24,9479 gram Berat piknometer + alkohol : 41,3633 gram Berat alkohol : 23,9279 gram Densitas aquades : 0,995945 gr/ml Volumen piknometer : 25,04947562 ml Densitas alkohol : 0,9552255847 gr/ml Tinggi bahan isian : 63 cm

Tabel 3.1 Data percobaan indeks bias larutan standar

No Alkohol (ml) Aquades (ml) Indeks Bias (n)

1. 9 1 0,105

2. 8 2 0,09

3. 7 3 0,085

4. 6 4 0,08

5. 5 5 0,065

6. 4 6 0,05

7. 3 7 0,04

8. 2 8 0,033

9. 1 9 0,02

(19)

Tabel 3.2 Data percobaan indeks bias distilat dan residu

No Umpan (ml) Indeks Bias Suhu

Aquades Alkohol Distilat Residu Tw Td

1. 150 100 0,25 0,2 95 67

2. 125 125 0,5 0,3 96 67

3. 100 150 0,55 0,31 97 67

3.2 Pembahasan

Berdasarkan percobaan yang telat dilakukan, diperoleh grafik standar dari fraksi mol vs indeks bias alkohol dari persamaan garis y = 0,8781x + 0,0145. Dari grafik standar tersebut diperoleh hubungan antara fraksi mol dengan indeks bias yaitu berbanding lurus, dimana apabila konsentrasi alkohol semakin tinggi nilainya, maka indeks biasnya juga semakin tinggi. Indeks bias pada setiap konsentrasi berbeda-beda. Perbedaan indeks bias ini disebabkan karena kecepatan cahaya pada masing-masing sampel berbeda, dimana laju cahaya pada ruang hampa lebih cepat dibandingkan laju cahaya ketika melewati suatu medium.

Perlambatan ini disebabkan dalam suatu medium terjadi penyerapan dari hamburan cahaya.

(20)

Gambar 2. Grafik hubungan antara fraksi mol dengan indeks bias

Dari percobaan juga diperoleh bahwa indeks bias destilat lebih besar daripada indeks bias residu. Hal tersebut dikarenakan fraksi mol alkohol lebih besar dibandingkan fraksi mol alkohol di residu. Konsentrasi alkohol yang semakin murni menyebabkan indeks bias dari suatu larutan semakin besar. Hal ini membuktikan bahwa nilai indeks bias dipengaruhi oleh konsentrasi suatu larutan.

Hubungan fraksi mol alkohol dengan densitasnya adalah berbanding terbalik. Semakin besar fraksi mol maka densitas larutan tersebut akan semakin rendah. Hal tersebut dikarenakan pada fraksi mol alkohol yang besar kandungan air di dalam campuran sedikit, sehingga densitas larutan akan turun.

Untuk hubungan antara fraksi mol alkohol dengan suhu distilat dan residu, semakin besar fraksi mol alkohol maka suhu distilat akan semakin naik sedangkan suhu residu akan semakin turun. Hal ini disebabkan karena titik didih di aquades lebih tinggi dibandingkan titik didih alkohol. Maka pada residu komposisi aquades yang semakin banyak akan meningkatkan titik didihnya.

Dengan menggunakan grafik kesetimbangan maka akan didapatkan jumlah plate minimum untuk metode Mccabe Thiele. Semakin besar fraksi mol alkohol maka akan membentuk plate yang semakin kecil pada grafik ini. Dan

(21)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

semakin kecil perbedaan distilat dan residu maka semakin sedikit jumlah plate minimumnya.

Dalam perhitungan fraksi mol alkohol diperoleh % kesalahan 5,5235%.

Hal tersebut disebabkan oleh fraksi mol yang diperoleh kurang tepat dikarenakan kurang sempurnanya reflux yang terjadi, dimana kondisi larutan dalam setimbang sehingga alkohol belum teruapkan semuanya.

(22)

QORIANA ZULINDRA (121210066)

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dari perhitungan diperoleh hasil sebagai berikut : 1. Nmin dan HETP dengan metode Franske Underwood

Umpan 1 : Nmin = 0,5974 HETP = 105,4466 Umpan 2 : Nmin = 0,8677

HETP = 72,6012 Umpan 3 : Nmin = 0,9444

HETP = 66,7081

2. Nmin dan HETP dengan metode Mc Cabe-Thiele Umpan 1 : Nmin = 0,4

HETP = 157,5 Umpan 2 : Nmin = 1,25

HETP = 50,4 Umpan 3 : Nmin = 1,375

HETP = 45,82 4.2 Kritik dan Saran

4.2.1 Kritik

Penggunaan alat refraktometer ini dapat menyebabkan ketidakpastian hasil dalam pengukuran yang berdampak pada keseluruhan ketepatan perhitungan eksperimen.

4.2.2 Saran

Sebaiknya praktikan sebelum melakukan percobaan, alat percobaan di cek terlebih dahulu supaya kerusakan atau kebocoran dalam alat dapat diminimalisir serta lebih teliti lagi dalam pembacaan termometer dan refraktometer yang akan berpengaruh terhadap hasil perhitungan

(23)

ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068) 15

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G. G. 1950. “Unit Operations”. Modern Asia Edition, John Wiley and sons, Inc. New York

Foust, A. S. 1980. “Principle of Unit Operations, 2^nd Edition”. Allyn Bacon. Inc.

New York

Galatia, Rikhi. 2015. “HETP”. Diakses pada 8 September 2023 pukul 21.00 Mc.Cabe. 2003. “Operasi Teknik Kimia Jilid 2”. Jakarta : Erlangga

Treyball, R. E. 1986. “Mass Transfer Operation” 2^nd ed. Mc Graw-Hill Inc, New York

(24)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

LAMPIRAN PERHITUNGAN 1. Mencari densitas alkohol

a. Menera piknometer

Suhu aquades = 29°C

Berat piknometer kosong = 17,4354 gram Berat piknometer + aquades = 42,3833 gram Berat aquades = 24,9479 gram

Berdasarkan tabel dalam Perry’s chemical engineering handbook 7th ed. Densitas aquades pada suhu 29°C adalah 0,995945 gr/ml.

Volume piknometer = ^{e SfgSUhi}_{j SfgSUhi}

= kl,nlon pqSe

r,nnsnls p/eu= 25,0494 𝑚𝑙 b. Menentukan densitas alcohol

Berat piknometer + alcohol = 41,3633gram Berat alkohol = 23,9279 gram Volume piknometer = 25,0494 gram Densitas alkohol = ~ •€{•|eh‚hq^{e Su{|}|u}

=kƒ,nkon pqSe

ks,rlnl eu = 0,95522 𝑔/𝑚𝑙 2. Mencari kadar alkohol

Dengan mengetahui densitas alcohol pada suhu T dari Perry’s table 2-110 a. Kadar = 26% pada T = 29°C maka

Pada T = 25°C 𝜌 = 0,95736g/ml Pada T = 30°C 𝜌 = 0,95442g/ml Interpolasi pada T = 29°C

25

29

30

0,95736 𝜌 0,95442

(25)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

25 − 29

25 − 30= 0,95736 − 𝜌 0,95736 − 0,95442 𝜌 = 0,955008𝑔/𝑚𝑙

b. Kadar = 27% pada T = 29°C maka Pada T = 25°C 𝜌 = 0,95576g/ml Pada T = 30°C 𝜌 = 0,95272g/ml Interpolasi pada T = 29°C

25 − 29

25 − 30= 0,95576 − 𝜌 0,95576 − 0,95272 𝜌 = 0,953328 𝑔/𝑚𝑙

Dari data yang diperoleh dari hasil interpolasi:

Pada kadar = 26% 𝜌 = 0,955008g/ml Pada kadar = 27% 𝜌 = 0,953328g/ml

Sehingga pada 𝜌 = 0,955225 gram/ml akan diperoleh kadar dengan interpolasi

26 − 𝑥

26 − 27= 0,955008 − 0,95522 0,955008 − 0,953328 25

29

30 0, 95576 𝜌 0, 95272

26

x

27 0, 955008 0,95522 0,953328

(26)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

x = 25,8704%

Jadi kadar alcohol pada T = 29°C adalah 25,8704%

3. Metode Grafik Standar

Kadar alcohol = 25,87%

Densitas alcohol = 0, 955225 gram/ml Densitas aquades = 0,995945 gram/ml

- Data sampel 1

Mol alcohol = j Su{|}|u • Ž Su{|}|u • {%

•• Su{|}|u

=^r,nsskks

‘’

“” • n eu • r,ks•o l–_“”^‘’

= 0,04827 mol

Mol aquades = (j SfgSUhi • Ž SfgSUhi)?—j Su{|}|u • Ž Su{|}|u(@˜{)™

•• SfgSUhi

= ^šr,nnsnls

‘’

“”• @ eu›?œ•,žŸŸ Ÿ ‘’

“” • n eu(@˜r,ks•o)¡

@•_“”^‘’

= 0,409382 mol

Fraksi mol alcohol = e|u Su{|}|u e|u Su{|}|u?e|u SfgSUhi

= r,rl•ko ?r,lrnƒ•k ^r,rl•ko

= 0,10548

Analog dengan perhitungan yang sama, maka didapat :

Tabel 1. Hubungan Indeks Bias dengan fraksi mol larutan standar No Alkohol(ml) Aquades(ml) Mol

alkohol

Mol aquades

Fraksi mol

Indeks bias

1. 9 1 0,0482 0,40938 0,10548 0,105

2. 8 2 0,0429 0,42537 0,09163 0,09

3. 7 3 0,0375 0,44136 0,0784 0,085

4. 6 4 0,0321 0,45735 0,0657 0,08

5. 5 5 0,0268 0,47334 0,0536 0,065

6. 4 6 0,0214 0,4893 0,04200 0,05

(27)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

7. 3 7 0,01609 0,50532 0,03086 0,04

8. 2 8 0,01072 0,52123 0,02016 0,033

9. 1 9 0,00536 0,5373 0,0098 0,02

∑ 0,49782 0,568

Dari table di atas dapat ditentukan menggunakan pendekatan dengan metode least square, yaitu :

y = ax + b

∑y = ∑xa + nb

∑xy = ∑x^k+ ∑xb

Tabel 2. Hubungan Indeks bias dengan fraksi mol dengan least square : No Fraksi mol

alcohol(x)

Indeks bias (y) xy 𝑥^k

1. 0,10548 0,105 0,0110 0,0111

2. 0,09163 0,09 0,0082 0,0083

3. 0,07840 0,085 0,0066 0,0061

4. 0,06574 0,08 0,0052 0,0043

5. 0,05362 0,065 0,0034 0,0028

6. 0,04200 0,05 0,0021 0,0017

7. 0,03086 0,04 0,0012 0,0009

8. 0,02016 0,033 0,0006 0,0004

9. 0,00988 0,02 0,00019 0,00009

∑ 0,49782 0,568 0,0389 0,03609

(i) 0,568 = 0,4978a + 9b x (0,4978) (ii) 0,0389 = 0,03609a+ 0,4978b x (9) (i) 0,2827 = 0,2478a + 4,4804b (ii) 0,3503 = 0,3248a + 4,4804b

-0,0676 = -0,077006a a = 0,8781

(28)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

b = 0,0145 y = 0,8781x + 0,0145 pada data 1, x = 0,10548

y hitung = 0,8781x + 0,0145

= 0,8781(0,10548) + 0,0145

= 0,10717

% kesalahan = ¤ US‚S˜¤}€‚g•p

¤ US‚S 𝑥 100%

=r,@rs˜r,@ro@o

r,@rs 𝑥100%

= 2,0676%

Analog dengan perhitungan yang sama, sehingga diperoleh hasil Tabel 3. Persen kesalahan indeks bias larutan dan fraksi mol larutan

No Fraksi mol (x) y data y hitung % kesalahan

1. 0,1054 0,105 0,10717 2,0676

2. 0,9163 0,09 0,0950 5,5666

3. 0,0784 0,085 0,083 1,8956

4. 0,0657 0,08 0,0722 9,6601

5. 0,0536 0,065 0,0616 5,1884

6. 0,042 0,05 0,0514 2,8520

7. 0,0308 0,04 0,0416 4,1009

8. 0,0201 0,033 0,0322 2,2860

9. 0,0098 0,02 0,0232 16,0940

Rata-rata % kesalahan 5,52%

(29)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

Gambar 1. Grafik hubungan antara fraksi mol dengan indeks bias.

4. Mencari fraksi mol distilat dan residu

Melalui Gambar 1, maka dapat diketahui fraksi mol distilat dan residu y = ax + b

x =^¥˜&_%

y = 0,8781x + 0,0145 x =𝑦 − 0,0145

0,8781

§ Untuk Data 1 Y residu = 2,5 Y distilat = 2

§ Fraksi mol alkohol (residu) x =𝑦 − 𝑏

𝑎

x =2,5 − 0,0145 0,8781 x = 2,8304

(30)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

§ Fraksi mol alcohol (distilat) x =𝑦 − 𝑏

𝑎

x =2 − 0,0145 0,8781 x = 2,26102

Analogi dengan perhitungan yang sama maka didapat data sebagai berikut:

Tabel 4. Hubungan indeks bias dengan fraksi mol di residu dan distilat

5. Mencari sifat penguapan rata – rata (ab)

Data P° alkohol dan P° aquades didapat dari appendix D-1 “Vapor Pressure of Common Liquid” pada buku Unit Operation (Brown).

Tabel 5. Hubungan P° dengan suhu (°F)

Suhu (°F) P° alkohol P° aquades

T residu T distilat T residu T distilat T residu T distilat

203 152,6 30 9 13,4 4,1

204,8 152,6 31 9 13,7 4,1

206,6 152,6 32 9 14 4,1

Dari data diatas dapat dihitung :

∝_[=_{ª°%¯°%B±²}^{ª°%«¬-®-«}

∝_]= _{ª°%¯°%B±²}^{ª°%«¬-®-«}

Umpan (ml) Indeks Bias (y) Fraksi mol (x) alkohol aquades distilat residu distilat residu

150 100 0,25 0,2 0,2681412257 0,211201659 125 125 0,5 0,3 0,5528390589 0,3250807923 100 150 0,55 0,31 0,6097786255 0,3364687056

(31)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

§ Untuk data 1

∝_[= 9 4,1

∝_[= 2,1951

∝_]= 30 13,4

∝_]= 2,2388

∝_%&= ³∝] ∝_[

∝_%&= ³2,2388 x 2,1951

∝_%&= 2,2168

Analog perhitungan yang sama, maka didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 6. Hubungan antara suhu ℉ dengan sifat penguapan

Suhu (℉) Sifat Penguapan

T residu T distilat ∝_\ ∝_^ ∝_ST

203 152,6 2,2388 2,1951 2,2168

204,8 152,6 2,2627 2,1951 2,2286

206,6 152,6 2,2857 2,1951 2,2399

6. Menentukan Nmin dan HETP a. Metode Fenske – Underwood

§ Untuk Data 1

Nmin = LogX_[(1 − 𝑋_\) X_](1 − 𝑋_^) Log ∝_%&

Nmin = log0,2681(1 − 0,2112) 0,2112(1 − 0,2681

log 2,2168 Nmin = 0,5974

HETP = Tinggi kolom bahan isian Nmin

HETP = 63 0,5974

(32)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

HETP = 105,4466 cm

Analog dengan perhitungan yang sama, maka didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 7. Nmin dan HETP Metode Fenske – Underwood

b. Metode McCabe- Thiele

Pada fraksi mol uap cairan didapat dengan rumus : y_% = ∝_%&. X_%

1 + (∝_%&− 1)X_%

• Untuk umpan 1

∝_%&= 2,2168 x = 0,1

y = 2,2168 . 0,1 1 + (2,2168 − 1)0,1 y = 0,1976

Analog dengan perhitungan yang sama didapatkan : Tabel 8. Fraksi mol uap – cairan pada umpan I

X_[ = 0,2681; X_] = 0,211

Umpan (ml) Fraksi mol alkohol

Nmin HETP alkohol aquades Distilat (X_[) Residu (X_])

150 100 0,2681412257 0,211201659 0,5974 105,4466 125 125 0,5528390589 0,3250807923 0,8677 72,6012 100 150 0,6097786255 0,3364687056 0,9441 66,7081

X 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Y 0 0,197 0,356 0,487 0,596 0,689 0,768 0,837 0,898 0,952 1

(33)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

Gambar 2. Grafik hubungan fraksi mol alkohol residu dengan fraksi mol alkohol distilat pada umpan 1.

Nmin = 0,4 HETP = 63

0,4= 157,5

• Untuk umpan 2

∝_%&= 2,286 x = 0,1

y = 2,2286 . 0,1 1 + (2,2286 − 1)0,1 y = 0,1984

(34)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068) Analog dengan perhitungan yang sama didapatkan : Tabel 9. Fraksi mol uap – cairan pada umpan 1

X_[ = 0,5528; X_] = 0,3250

Gambar 3. Grafik hubungan fraksi mol alkohol residu dengan fraksi mol alkohon distilat pada umpan 2

Nmin = 1,25 HETP = 63

1,25= 50,4

• Untuk umpan 3

∝_%&= 2,2399 x = 0,1

X 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Y 0 0,198 0,357 0,488 0,597 0,690 0,769 0,838 0,899 0,952 1

(35)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

y = 2,2399 . 0,1 1 + (2,399 − 1)0,1 y = 0,199

Analog dengan perhitungan yang sama didapatkan : Tabel 10. Fraksi mol uap – cairan pada umpan 1

X_[ = 0,6097; X_] = 0,336

Gambar 4. Grafik hubungan fraksi mol alkohol residu dengan fraksi mol distilat pada umpan 3

Nmin = 1,375 HETP = 63

1,375= 45,81

X 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Y 0 0,199 0,358 0,489 0,598 0,691 0,770 0,839 0,899 0,952 1

(36)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068) Tabel 11. Perbandingan Nmin dan HETP

No

Umpan (ml) Nmin HETP

Alkohol Aquades Fenske- Underwood

McCabe- Thiele

Fenske- Underwood

McCabe- Thiele

1 150 100 0,597 0,4 105,4 157,5

2 125 125 0,867 1,25 72,6 50,4

3 100 150 0,944 1,375 66,7 45,82

(37)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

PERTANYAAN 1. Salwa Anindhita Khansa (121210066)

Pertanyaan : Kenapa bahan yang digunakan adalah alkohol dan aquades?

Jawaban : Pada praktikum HETP menggunakan bahan aquades dan alkohol karena kedua senyawa ini memiliki perbedaan titik didih yang cukup besar. Aquades memiliki titik didih 100 °C, sedangkan alkohol memiliki titik didih 78,3 °C. Perbedaan titik didih yang cukup besar ini menyebabkan kedua senyawa ini dapat dipisahkan dengan baik. Jika bahan yang digunakan tidak memiliki perbedaan titik didih yang cukup besar, maka akan sulit untuk memisahkan kedua senyawa tersebut. Misalnya, jika menggunakan campuran air dan metanol. Pada praktikum HETP, bahan yang digunakan dapat diganti dengan bahan lain yang memiliki perbedaan titik didih yang cukup besar. Misalnya, dapat menggunakan campuran air dan eter, campuran air dan aseton, atau campuran air dan toluena.

2. Nabilla Diandra Putri (121210116)

Pertanyaan : Mengapa suhu distilat lebih rendah daripada suhu residu?

Jawaban : Suhu distilat lebih rendah daripada residu karena komponen yang lebih volatil (memiliki titik didih lebih rendah) akan menguap lebih dulu. Uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan, yaitu distilat. Residu adalah bagian yang tidak menguap, yang mengandung komponen-komponen yang kurang volatil. Seiring dengan berlangsungnya proses destilasi, komponen-komponen yang lebih volatil akan terus menguap dan terkondensasi menjadi distilat. Komponen- komponen yang kurang volatil akan tertinggal di dalam residu. Oleh karena itu, suhu distilat akan terus menurun, sedangkan suhu residu akan terus meningkat. Perbedaan suhu antara distilat dan residu dapat digunakan untuk memperkirakan komposisi campuran. Semakin tinggi perbedaan suhunya, maka semakin besar perbedaan titik didih antara

(38)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

komponen-komponen dalam campuran tersebut. Berikut adalah contoh sederhana untuk memahami mengapa suhu distilat lebih rendah daripada suhu residu. Misalkan kita memiliki campuran air dan alkohol. Air memiliki titik didih 100 °C, sedangkan alkohol memiliki titik didih 78,3

°C. Pada suhu 78,3 °C, alkohol akan mulai menguap. Uap alkohol ini kemudian akan didinginkan kembali menjadi distilat. Residu yang tersisa di dalam labu destilasi akan mengandung air dan alkohol yang tidak menguap pada suhu 78,3 °C. Pada suhu 78,3 °C, distilat akan mengandung 100% alkohol. Residu yang tersisa akan mengandung 100% air. Oleh karena itu, suhu distilat akan lebih rendah daripada suhu residu.

3. Ferdi Surya

Pertanyaan : Pada percobaan kali ini bahan isian yang digunakan apa? dan mengapa pakai bahan isian tersebut?

Jawaban : Pada percobaan kali ini kita menggunakan bahan isian kelereng, karena kelereng mempunyai sifat sifat :

- Perbandingan luas permukaan bidang basah (bidang kontak) bahan isian persatuan volume bahan isian cukup besar.

- Susunan bahan isian dalam kolom cukup memberikan rongga kosong, sehingga memudahkan aliran fluida, sedangkan penurunan tekanan aliran tidak terlalu besar.

- Permukaan bahan isian mudah menjadi basah

- Tahan terhadap suhu dan perubahannya, dan tidak mudah berkarat - Cukup kuat, tidak mudah pecah.

Diperlukan bahan isian karena bahan isian merupakan media untuk memperluas bidang kontak antara fase uap dan fase cair sehingga transfer massa dan panas berjalan dengan baik sampai terjadi kesetimbangan.

Cairan melewati permukaan bahan isian dalam bentuk lapisan film tipis sehingga luas bidang kontak antara fase uap dan cair semakin besar.

Cairan masuk dari bagian atas dan gas masuk dari bagian bawah Menara.

(39)

QORIANA ZULINDRA (121210066) ANNISA RIZKY RAMADHANTY (121210068)

4. Ibu Nina Anggita W, S.T., M.Eng.

Pertanyaan : Indeks bias itu apa? Apakah indeks bias perlu di konversi?

Berapa harga n seharusnya?

Jawaban : Indeks bias adalah perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium. Jadi, n ≥ 1, untuk konversi indeks bias disesuaikan dengan refraktometer yang digunakan.