Neraca Massa Total dan Neraca Massa Komponen : -dW/dt = D d/dt (W. x W ) = W. dx W /dt + x W. dW/dt...
-
Upload
habibi-novia -
Category
Documents
-
view
224 -
download
1
Transcript of Neraca Massa Total dan Neraca Massa Komponen : -dW/dt = D d/dt (W. x W ) = W. dx W /dt + x W. dW/dt...
dtW
dW ) x-(y
dt
dxW D
w
Neraca Massa Total dan Neraca Massa Komponen :
-dW/dt = D
d/dt (W . xW) = W . dxW/dt + xW . dW/dt = - D . yD
dxW/dt = (- D.yD - xW . dW/dt) / W
dxW/dt = - (D . yD ) / W - (xW.dW)/(W.dt)
dxW/dt = (dW/dt . yD) / W - (xW.dW)/(W.dt)
D, XD
W, XW
QB
QC
Kondensor
Still Pot
V, YD
Gambar 1
Asumsi : Liquida bercampur sempurna (Henley dan Seader, 1998)
dtW
dW )i
x- i
(y dt
idx
W
dW
)i
-xi
(y
dx i
0o
ii
i
oW
Wln
W
dWw
w
)-x(y
dxx
x
0ii
i
W
Wln d
)-x(y
dx
W
Wln ξ o
ξd
)-x(y
dx
ii
i ; dxi = (yi – xi) d
xi = (yi – xi)
xi,j+1 = xi,j + (yi,j – xi,j)
Validasi
BUBL T
• Kesetimbangan Fasa : F = 2 – π + N
sati
P i
x
P i
Φ i
y
iγ • Komposisi Uap :
sati
P i
x
P i
y
i γ
Pada tekanan rendah, fase uap mendekati gas ideal :
RT
)sati
P(Pli
V- exp .
sati
φ
iφ
i
Φ
• Kesetimbangan antara fasa uap dan fasa liquida
P
sati
P i
γ
ix
i
y
iK
• T estimasi awal
iC
P log -i
Ai
Bsati
T i
sati
T i
x T
• Temperatur jenuh komponen murni
• Tekanan uap jenuh
Ti
Ci
B
iA)sat
i(P log
sat333
sat222
sat111 P γ xP γ x P γ x P
total
satjjj
sat111 P γx P P γx
11
satjjjsat
1 γx
PγxP P
jC
sat1
P log -j
A
jB
T
• Identify spesies j
• T baru
eT
)T(T
baru
awalbaru
• Normalisasi
• Model Koefisian Aktivitas
ln iC =
m
1j jjxixiφ
iiφiθ
lniq2
z
ixiφ
ln
ln iR = qi
m
1jm
1k kjτkθ
ijτjθm
1j jiτjθln1
ln i = ln iC + ln i
R
m
jr
jx
ir
ix
iφ
1j
m
1jjj
iii
xq
xqθ
RT
uuexpτ iiji
ji
jj = ii = 1 1)(r)q(r
2
ziiii z = 10
UNIQUAC
- Peta Kurva Residu secara Hubungan Topologi Henley dan Seader (1998) N1 + S1 = 3 N2 + S2 = B 3 N3 + S3 = 1 atau 0 Doherty dan Perkins (1979) 2N3 - 2S3 + 2N2 – B + N1 = 2 - Data Literatur Sistem Terner Metanol-Etanol-1-Propanol (MEP)
• sistem biner - Data literatur - Sistem Biner Benzene-Toluene
• sistem terner
Peta Kurva Residu
89.8 KArgon
92.5 KOxygen
Nitrogen79.2 K
389.1 K
Octane396.8 K
406.1 K2-Ethoxy-ethanol
409.2 KEthyl benzene
400.1 K
337.4 K
328.7 K
330.5 K
Acetone329.2 K
326.4 K 334.2 KChloroform
337.7 KMethanol
Gambar - 2 Gambar -
3
Gambar - 4
X0
y1
TIE-LINESX5
X3
X4
X2
X1
y6
y4
y5
y3
y2
Kurva residu
Kurva distilat
x
y
0
Tie-line
Q
P
Hubungan Peta Kurva Residu dan Peta Kurva Distilat
Gambar 6.
Gambar 5.
Simulasi Sistem Biner
Etanol-Air
No Aseton n-Butanol
1 0.8 0.2
2 0.7 0.3
3 0.6 0.4
4 0.5 0.5
5 0.4 0.6
6 0.3 0.7
7 0.2 0.8
Komposisi Umpan (fraksi mol)
No Aseton Etanol
1 0.8 0.2
2 0.7 0.3
3 0.6 0.4
4 0.5 0.5
5 0.4 0.6
6 0.3 0.7
7 0.2 0.8
Komposisi Umpan (fraksi mol)
No Etanol n-Butanol
1 0.8 0.2
2 0.7 0.3
3 0.6 0.4
4 0.5 0.5
5 0.4 0.6
6 0.3 0.7
7 0.2 0.8
Komposisi Umpan (fraksi mol)
Tabel 1. Komposisi Umpan Sistem Biner
No Etanol Air
1 0.8 0.2
2 0.7 0.3
3 0.6 0.4
4 0.5 0.5
5 0.4 0.6
6 0.3 0.7
7 0.2 0.8
Komposisi Umpan (fraksi mol)
Aseton-n-Butanol
Aseton-Etanol Etanol-n-Butanol
Data Simulasi Sistem Biner
TABEL.2. Parameter Antoine Sistem Biner Etanol-Air
Tabel. 3. Parameter UNIQUAC Sistem Biner Etanol-Air
Parameter Antoine
Komponen A B C
Etanol 228,06 182,739 230,918
Air 5,11564 1687,537 230,17
Komponen Etanol Air r q
Etanol 0 50,8846 2,1054 1,972
Air 232,0091 0 0,92 1,4
Data Simulasi Sistem Biner
Komponen Aseton Butanol Etanol r q
Aseton 0 -198,659 98,752 2,5735 2,3359
n-Butanol 453,669 0 -38,707 3,4542 3,0520
Etanol 94,242 75,355 0 2,1054 1,9720
Parameter Antoine
Komponen A B C
Aseton 4,2184 4,6493 5,3365
n-Butanol 197,01 1395,14 1648,22
Etanol 228,06 182,739 230,918
Tabel 4. Parameter Antoine Sistem Biner
Tabel 5. Parameter UNIQUAC Sistem Biner
Input xi, T, uij, uji, r, q, z
jj
iii qx
qxθ
1rqr2
zl iiii
jrjxirix
iφ
RT
jiu
jilnτ
j jljx
ixiφ
iliφiθ
lniq2
z
ixiφ
lnCilnγ
kjτkθkΣijτjθ
jjiτjθjΣln1iqRilnγ
iγ1ln
iγ
RilnγC
ilnγilnγ
Selesai
Print i
Mulai
Algoritma Perhitungan Koefisien Aktivitas
Gambar 7.
Algoritma Perhitungan BUBL T
T <
Selesai
tidak
Input P, {xi},
Parameter Antoine (A, B, C)
Print Ti, {yi}
ya
Hitung {Tisat} dengan Persamaan (13)
Hitung T = xi Tisat
Hitung {Pisat}dengan Persamaan (15)
Hitung {γi} dengan Persamaan UNIQUAC
Identify species jHitung P1
sat dengan Persamaan (18)
Hitung T dengan Persamaan (19)
Evaluasi {Pisat}dengan Persamaan (15)
Hitung {yi} dengan Persamaan (12)
Evaluasi {γi}
Hitung P1sat dengan Persamaan (18)
Hitung T dengan Persamaan (19)
Mulai
Gambar 8.
Algoritma Distilasi Batch Sederhana
Input N, , {xi}
Mulai
Hitung {yi} fungsi Call BUBL T
Hitung {xi} fungsi dengan Persamaan (47)
Selesai
> N *
ya
tidak
Print [{xi}, {yi}, Ti ] fungsi
Hitung T fungsi dengan Persamaan
(19)
Gambar 9.
N = 350
70
75
80
85
90
95
100
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Te
mp
era
tur
( C
)
Run Etanol Air1 0.8 0.22 0.7 0.33 0.6 0.44 0.5 0.55 0.4 0.66 0.3 0.77 0.2 0.8
Komposisi Umpan (fraksi mol)
Profil Temperatur Etanol-Air
Gambar 10.
Run-4 Run-3Run-2
Run-1
Run-5
Run-6
Run-7
A. HASIL SIMULASI SISTEM BINER ETHANOL-AIR
Daerah 2Daerah 1 Daerah 3
Daerah 1 0 - 0.25Daerah 2 0.25 - 2,5Daerah 3 2,5 - 3,5
Profil Koefisien Aktifitas Ethanol-Air
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Koe
fisie
n A
ktifi
tas
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
1 0.8 0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless WaktuK
oefis
ien
Akt
ifita
s
EtanolAir
Gambar 11.
Etanol
Air
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
7 0.2 0.8
Gambar 12.
Profil Komposisi Liquida di Bottom Ethanol-Air
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Kom
posi
si L
iqui
da
di b
otto
m (
frak
si m
ol)
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
1 0.8 0.2
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
7 0.2 0.8
Etanol
Air
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Kom
posi
si li
quid
a di
bot
tom
(f
raks
i mol
)
Etanol
Air
Gambar 13. Gambar 14.
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.50.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Kom
posi
si U
ap d
i B
otto
m(fr
aksi
mol
)
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
1 0.8 0.2
Komposisi Umpan
(fraksi mol)
Run Etanol Air
7 0.2 0.8
Air
Etanol
Air
Etanol
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Dimensionless Waktu
Kom
posi
si u
ap d
i B
otto
m(f
raks
i mol
)
Gambar 15.
Gambar 16.
Profil Komposisi Uap di Bottom Ethanol-Air
Run-1 Run-7