Laporan VLE 2

8/16/2019 Laporan VLE 2

1/12

BAB IV

LAPORAN PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA II

VAPOR LIQUID EQUILIBRIUM (VLE)

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengetahui suhu kesetimbangan etanol-air pada berbagai fraksi

2. Mengetahui pengaruh fraksi umpan terhadap kesetimbangan uap cair etanol

air isobarik.

3. Mengetahui banyaknya komposisi etanol saat kondisi kesetimbangan.

4. Menggambar kurva T, ! dan membandingkan dengan literatur.

II. DASAR TEORI

"ap berasal dari fase li#uida yang menun$ukan kecenderungan untuk berubah

men$adi uap. %ase uap $uga memiliki kecenderungan men$adi fase li#uida dengan

cara kondensasi. &ecendrungan untuk berubah dapat diukur dengan kuantitas

yang disebut dengan fugasitas. 'ada keadaan setimbang properti-properti yang

teramati tidak berubah terhadap (aktu. )ehingga properti-properti intensif atau

potensial termodinamikanya * suhu, tekanan, potensial kimia + sama dalam suatu

sistem. &eseragaman tersebut berpengaruh pada tidak adanya transfer panas,

transfer massa, dan ker$a dari dalam maupun keluar sistem * )mith, .M., 211 +.

&esetimbangan termodinamika merupakan terdistribusinya komponen-

komponen dalam semua fase pada suhu, tekanan dan fugasitas tertentu, sehingga

akan ada kesamaan tekanan, suhu dan fugasitas masing-masing komponen dalam

semua fase yang berada dalam keseimbangan. ika fase uap dan cairan beradadalam keseimbangan maka * agung dan yustia, 21 +

`f i L= `f i

V

///////.. *1+

T L=T V ///////..*2+

P L= P

V

///////..*3+

dengan 0 untuk fase uap

untuk fase li#uid


2/12

itin$au sistem kontak uap dan cair campuran dan

5ambar 60.1 )istem kontak uap dan cair campuran dan

7, merupakan fraksi mol difase cair.

y, merupakan fraksi mol difase uap.

"ntuk fase uap dengan fraksi mol y, hubungan antara fugasitas dengan

temperatur, tekanan, dan fraksi mol, koefisien fugasitas dapat dinyatakan dengan

persamaan `f iV = yi ∅̀i …………………..(4)

%ugasitas komponen i dalam fase cair terhubung dengan komposisi fase yang

bersangkutan melalui koefisien aktivitas γ yang dapat dinyatakan dalam

persamaan `f i L= x i γ i f i

0

////////*8+

engan harga f i0

sama dengan

f i0= Pi

sat ∅i

sat exp( V i ( P− Pi

sat ) R T ) ////..*9+

'ada tekanan rendah, faktor e7ponensial mendekati 1 dan∅i dianggap 1

sehingga

f̀ i L=γ i xi P i

sat

/////////*:+

engan menganggap kondisi tekanan rendah sehingga diasumsikan pada keadaan

gas ideal, maka

∅̀i=1

Maka diperoleh persamaan

y i P= Pisat

γ i x i … .(5)

)edangkan koefisien aktivitas dinyatakan dengan persamaan


3/12

γ =f̀ i

L

xi

f i

0 =

y i P

xi

Pi

sat … .(6)

'ada persamaan persamaan 5ibbs uhem dinyatakan bah(a didalam suatu

campuran, koefisien aktivitas tiap komponennya tidak bebas terhadap yang lain

melainkan terhubung melalui persamaan diferensial.

'ersamaan umum 5ibbs uhem

[ ∂ M ∂ P ]T , x dP+[ ∂ M

∂ T ] P , x dT −∑i xi d ´ M i=0 ….(7)

'ada ' dan T konstan, maka

∑i

x i d ´ M i=0

ika ln γ 1 adalah properti parsial, maka persamaan men$adi

∑ x i dlnγ i=0

Maka diperoleh hubungan persamaan 5ibbs uhem untuk sistem binner sebagai

berikut

x i[ ∂ ln γ 1∂ x1 ]

T , P

= x2[ ∂ ln γ 2∂ x

2 ]

T , P/////*;+

M E

= M − M id

/////..*


4/12

larutan biner, mengandungn1 mol komponen 1 dan

n2 mol komponen 2

didefinisikan dengan

G E= R T (n1 ln γ 1−n2ln γ 2 ) ///////..*1+

'ada persamaan 5ibbs uhem kita dapat menghubungkan koefisien aktifitas tiap

komponenγ 1 dan

γ 2 dengan 5= melalui diferensial

R T ln γ 1

=

[∂ G

E

∂ n1

]T , P , n2 ///////.*11+

R T ln γ 2=[ ∂ G E

∂ n2 ]T ,P,n1 ..........................(12)

'ersamaan untuk mencari konstanta kesetimbangannya adalah

K 1= y 1

x1

K 2=

y2

x2

K 1=γ i P

sat

P //////////*13+

sifat kesetimbangan uap-cair suatu campuran akan menentukan desain seperti

$umlah stages, $umlah tray, dan ketinggian kolom distilasi. Model-model

termodinamika seperti equation of state *=o)+ atau activity coefficient digunakan

untuk mengkorelasi data-data eksperimen tersebut sehingga dapat diperoleh

parameter interaksi yang optimal dimana parameter interaksi ini merupakan hasil

optimasi atau fitting parameter pada korelasi data kesetimbangan uap-cair dan

cair-cair dengan model termodinamika tertentu. )elan$utnya, parameter interaksi

tersebut dapat digunakan untuk memprediksi data kesetimbangan uap-cair atau

cair-cair yang dibutuhkan sehingga dapat dihasilkan grafik kesetimbangan yang

digunakan untuk mendesain kolom distilasi. * honi dan ayu, 214 +.


5/12

1. Persamaan NRTL

Nonrandom two!iquid *>?T+ pertama kali diusulkan oleh ?enon dan

'rausnit@ *1?T diturunkan dari model )cott two!iquid dan

diasumsikan bah(a ketidakrandoman sama dengan model yang digunakan pada

Model Ailson. Model >?T memiliki parameter ketidakrandoman *"12+

sehingga memungkinkan untuk digunakan dalam berbagai macam campuran.

Melaui set nilai "12 maka model >?T mempunyai keunggulan yaitu dapat

merepresentasikan berbagai macam campuran larutan dengan baik saat persamaan

komposisi lokal yang lain terbatas. Model >?T ini hanya menggunakan

parameter biner untuk menghitung properti kesetimbangan fasa.

G E

R T = x1 x2( τ 21 G21 x1+ x2G21+

τ 12G12

x2+ x1G12) ////..*14+

ln γ 1= x22[τ 21[ G21 x1+ x2 G21 ]

2

+ τ 12G12

( x2+ x2G12 )2 ] /////*18+

ln γ 2= x12[τ 21[ G21 x2+ x1 G12 ]

2

+ τ 21G21

( x1+ x2G21 )2 ] /////.*19+

ln G12=−α 12 τ 12 ////*1:+

lnG21=−α 12 τ 21 ////*1;+

τ 12= A12+B12

T /////*1


6/12

multikomponen. 6ni yang menyebabkan persamaan Ailson lebih superior dari

persamaan sebelumnya. &eunggulan lainnya adalah dimasukkannya pengaruh

suhu pada persamaan tersebut. * agung dan yustia, 21 +

G E

R T =− x1 ln ( x1+ A12 x2)− x2 ln ( x2 A21 x1 ) ////..*21+

ln γ 1=−ln ( x1+ A12 x2 )+ x2( A12( x1+ A12 x2 )+

A21

( x1+ A21 x2 ) ) //..*22+ln γ 2=−ln ( x2+ A21 x1 )+ x1( A12( x1+ A12 x2 )+

A21

( x1+ A21 x2 ) ) ///.*23+ A12=

V 2

V 1exp(− λ12− λ11 RT ) ////.*24+

A21=V 1

V 2exp(− λ21− λ22 R T ) ////..*28+

'ada &urva T, ! untuk sistem biner etanol *1++ B ir *2+ menun$ukan semakin

besar fraksi mol maka temperatur dew #oint dan bubb!e #oint semakin menurun.

Cal ini dikarenakan komponen etanol bersifat volatil dengan titik didih ; D dan

air bersifat non volatil dengan titik didih 1D * )ari, 212+.

III. PROSEDUR KERJA

A. A"a$

1. 'iknometer 8 ml

2. =rlenmeyer 28 ml

3. all filler

4. 'ipet ukur 1 ml

8. Termometer 2oD

9. Dorong kaca

:. Ethmer still


7/12

B. Ba%an

1. =thanol

2. #uades

C. Ran&'a!an A"a$

amar *.1. Ran&'a!an A"a$ O$%mer S$!""

D. S'ema Ker+a

a. Pembuatan Ethanol 91% (sebelum titik azeotrop)

A uadesEtanol

Ditimban

Etanol +

Dimasukkan thmer !till dan di


8/12

IV. DATA PENAMATAN

Tabel 60.1. ata pengamatan percobaan 0apor i#uid =#uilibrium

Per"a',an Pen&ama$an1. 'erhitungan densitas etanol

2. 'erhitungan densitas a#uades

'ikno kosong 12,8 gr

'ikno isi 19,4 gr

0olume 8 ml

m! gr m!

gr gr F:


9/12

'ikno isi 2,; gr

0olume 8 ml

m! gr m!

gr gr F-22,1

8


10/12

Tabel 60.3 Tabel densitas fase cair dan fase uap larutan etanol

=tanol *,


11/12

b. )emakin lama (aktu pemanasan maka densitas dari larutan baik

fase uap atau cair semakin menurun.

c. &onsentrasi etanol pada fase uap dan fase li#uid di konsentrasi

,

a. &etelitian dan kecermatan dalam pembacaan skala thermometer

lebih diperhatikan lagi agar pembacaan hasil suhu kesetimbangan

setiap variabel dapat lebih akurat.

b. alam memasang rangkaian alat pada othmer still sebaiknya

benar-benar tepat maksimal untuk menghindari adanya gangguan-gangguan yang dapat menyebabkan faktor eror pada pengukuran

suhu kesetimbangan larutan campuran dan konsentrasi masing-

masing fase va#or!iquid .

VI. DATAR PUSTAKA

.M.)mith, C.D.0an >ess, M.M.bbott. 1


12/12

Tim osen 'raktikum Eperasi Teknik &imia 2. 219, G etun*u+

ra+ti+um #erasi e+ni+ -imia $$ H, Teknik &imia "niversitas

>egeri )emarang, )emarang.

rindradita. 2

Laporan VLE 2

Documents

Transcript of Laporan VLE 2