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