PROPOSAL PENELITIAN LABORATORIUM...Kolom destilasi sederhana /simple distillation column (SDC) memiliki beberapa kelemahan untuk pemisahan campuran titik didih dek at dan azeotrop

i

PROPOSAL

PENELITIAN LABORATORIUM

DANA ITS TAHUN 2020

Judul Penelitian:

EFISIENSI ENERGI PADA PROSES PEMISAHAN CAMPURAN

SIKLOHEKSENA/SIKLOHEKSANA MENGGUNAKAN

DISTILASI REAKTIF DAN SIMULASI UNSTEADY STATE-NYA

Tim Peneliti:

Prof. Ir. Renanto, M.Sc., Ph.D.

(Departemen Teknik Kimia/Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem/ITS)

Siti Nurkhamidah S.T., M.S., Ph.D.


Muhammad Ikhsan Taipabu, S.Si., M.Sc., M.T.


Annasit, S.T., M.T.


LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGADIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR

BAB I. RINGKASAN ................................................................................................. 1

BAB II. PENDAHULUAN ......................................................................................... 2

2.1. Latar Belakang .................................................................................................. 2

2.2. Perumusan dan Pembatasan Masalah................................................................ 3

2.3. Tujuan ............................................................................................................... 5

2.4. Relevansi ........................................................................................................... 5

2.5. Target Luaran .................................................................................................... 6

BAB III. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 7

3.1. Produksi Sikloheksena ...................................................................................... 7

3.2. Kolom Distilasi Reaktif..................................................................................... 8

3.3. Desain Thermally Coupled ................................................................................ 9

3.4. Studi Hasil Penelitian Sebelumnya (State of the Art) ..................................... 11

3.5. Keterbaruan Penelitian (Novelty) .................................................................... 14

BAB VI. METODE PENELITIAN ......................................................................... 15

4.1. Skema Tahapan Penelitian .............................................................................. 15

4.2. Filosofi Desain Flowsheet ............................................................................... 16

4.3. Metode Penentuan Properti Temodinamika dan Kinetika Reaksi .................. 16

4.3.1. Properti termodinamika ................................................................................ 16

4.3.2. Kinetika reaksi ............................................................................................. 17

4.4. Metode Optimasi Desain Proses ..................................................................... 20

4.5. Model Dinamik ............................................................................................... 24

BAB V. ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA ................. 26

4.1. Organisasi Tim Peneliti ................................................................................... 26

4.2. Jadwal Penelitian ............................................................................................. 27

4.3 Anggaran Biaya ................................................................................................. 28

BAB VI. DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 29

BAB VII. LAMPIRAN ............................................................................................. 32

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 4-1. Parameter Model Termodinamik ........................................................ 17

Tabel 5-1. Organisasi Tim Peneliti ...................................................................... 26

Tabel 5-2. Pembagian Tugas Tim Peneliti ........................................................... 26

Tabel 4-1. Jadwal penelitian ................................................................................ 27

Tabel 4-1. Rincihan Anggaran ............................................................................. 27

iv

DAFTAR GAMBAR

Tabel 2-1. Reaksi-reaksi sikloheksena ........................................................................ 2

Tabel 2-2. Pemisahan campuran sikloheksena/sikloheksana menggunakan kolom

distilasi sederhana ......................................................................................................... 4

Tabel 3-1. Produksi sikloheksena melalui reaksi hidrogenasi parsial benzena .......... 7

Tabel 3-2. Hydrogenation of benzene over Ru-Zn Catalysts ...................................... 7

Tabel 3-3. Transformasi proses konvensional menjadi kolom reaktif distilasi .......... 9

Tabel 3-2. Hydrogenation of benzene over Ru-Zn Catalysts ...................................... 7

Tabel 3-4. Desain thermally coupled dengan menghilangkan kondensor (a), desain

thermally coupled dengan menghilangkan reboiler (b), dan desain thermally coupled

dengan menghilangkan reboiler dan kondensor (c).....................................................10

Tabel 3-5. Flowsheet desain dalam proses produksi sikloheksanol .......................... 11

Tabel 3-6. Desain flowsheet pemisahan cyclohexene/cyclohexane menggunakan

kolom distilasi reaktif ................................................................................................. 12

Tabel 3-7. Desain thermally coupled (Yu et al., 2016) ............................................. 13

Tabel 3-8. Desain thermally coupled (dalam penelitian ini) ..................................... 13

Tabel 4-1. Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 15

Tabel 4-2. Direct hydration sikloheksena untuk menghasilkan sikloheksanol ......... 18

Tabel 4-3. Filosofi desain flowsheet ......................................................................... 21

Tabel 4-4. Variabel desain dari konvensional flowsheet .......................................... 22

Tabel 4-5. Prosedur optimisasi desain konvensional ................................................ 23

Tabel 4-6. Skema inventori control .......................................................................... 25

1

BAB I. RINGKASAN

Pemisahan komponen titik didih dekat seperti campuran sikloheksena/

sikloheksana adalah topik penting karena sulitnya proses pemisahannya. Baru-baru ini,

pemisahan campuran sikloheksena/sikloheksana dengan menggunakan dua kolom

distilasi reaktif telah dipelajari. Karena "remixing effect" pada kolom pertama (RDC-

1) dan "tingginya komposisi air" pada kolom kedua (RDC-2) dalam desain

konvensionalnya, sistem distilasi reaktif dengan penggabungan stream termal

(thermally coupled design) telah dipelajari.

Meskipun remixing effect dapat dihilangkan dari RDC-1, komposisi air yang

tinggi masih terlihat di bagian bawah RDC-2. Dalam penelitian ini, suatu desain baru

(proposed design) diusulkan dan juga desain thermally coupled-nya. Sebagai

peningkatan dalam proposed design, bottom recycle stream pada RDC-2 ditambahkan

untuk mendaur ulang atau meregenerasi air kembali ke RDC-1 melalui bagian dasar

RDC-2. Dengan cara tersebut maka akan mengurangi air yang menguap ke decanter

atas melalui bagian reaktif kolom sekaligus mengurangi konsetrasi air yang ada pada

bagian bawah kolom. Denga demikian, konsumsi energy terutama pada RDC-2 jelas

dapat dikurangi. Untuk mengatasi remixing effect dari proposed design ini, desain

thermally coupled-nya diusulkan dalam proses pemisahan campuran ini. Konfigurasi

thermally coupled ini diyakini dapat mengurangi konsumsi energi secara signifikan

karena menggabungkan dua fungsi penghematan energi sekaligus.

Proses optimasi untuk semua konfigurasi dilakukan dengan metode iterasi secara

manual dengan merujuk Total Annual Cost (TAC) sebagai target akhir untuk

menghasilkan desain proses yang lebih ekonomis dan efisien. Optimasi ditentukan

menggunakan Aspen Plus Economic Analyzer (APEA). Setelah menyelesaikan proses

steady state kemudian simulasi model dinamik (unsteady state) diusulkan

menggunakan Aspen Dynamic untuk mengekspresikan kondisi yang sebenarnya

terjadi ketika proses ini diaplikasikan pada kondisi real dalam industri.

Target luaran yang hendak dicapai dari usulan penelitian ini adalah publikasi

makalah ilmiah pada jurnal internasional terindex SCOPUS atau jurnal internasional

terindex Thomson Reuters dengan impact factor berkategori Q2 dan publikasi

tambahan pada seminar internasional terindex SCOPUS.

Keywords : bottom recycle stream, desain thermally coupled, distilasi reaktif, model

dinamik, pemisahan sikloheksena/sikloheksana.

2

BAB II. PENDAHULUAN

2.1. Latar Belakang

Proses purifikasi untuk menghasilkan senyawa kimia yang murni adalah topik

yang sangat penting dalam proses industri untuk menghasilkan bahan baku yang

mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Keberadaan impurity pada suatu komponen

sebagai reaktan akan berpengaruh pada proses reaksi seperti produk samping akan

dihasilkan diakhir reaksi sehingga secara langsung akan menguragi kualitas produk,

seperti keberadaan sikloheksana pada proses produksi sikloheksena akan memberikan

kerugian saat digunakan secara langsung sebagai reaktan.

Siklohesena adalah bahan baku esensial dalam proses sintesis senyawa organik

seperti proses sintesis polimer, senyawa intermediet untuk memproduksi peptisida,

sikloheksanol, asam adipat, dan ԑ-caprolactam sebagain senyawa intermediate untuk

mensintesis nilon-6, nilon 66, poliamida, dan polyester dimana senyawa-senyawa

tersebut mempuyai banyak aplikasi dalm industry kimia modern (Yu et al., 2016; Sun

et al., 2018; Wang et al., 2015; He et al., 2009). Reaksi-reaksi sikloheksena dapat

dilihat pada Gambar 2-1.

Gambar 2-1. Reaksi-reaksi sikloheksena (Robert and Caserio, 1977; Jiang et al.,

2002; Loudo 2002; Berndt 2018; Benaissa 2018).

3

Karena begitu banyak aplikasi sikloheksena, diperkirakan lebih dari satu juta

ton sikloheksena diproduksi setiap tahun di seluruh dunia (Takamatsu et al., 2003).

Selanjutnya, pada tahun 2017, pemasaran sikloheksena global dipimpin oleh Jepang,

menangkap sekitar 48,89% dari produksi sikloheksena global. Cina adalah pasar

bijaksana kawasan terbesar kedua dengan 35,99% pangsa produksi. Baru-baru ini,

produsen utama sikloheksena adalah Asahi Kasei, Grup Shenma, Kemoksi, Gelest,

Metadynea Austria. Asahi Kasei adalah pemimpin dunia, memegang 40,59% pangsa

pasar produksi pada tahun 2017.

Dalam aplikasinya, pemanfaatan sikloheksena dibidang industry telah

memperoleh peningkatan signifikansi dalam berbagai bidang perantara dan lainnya.

Secara global, pasar cyclohexene terutama didorong oleh meningkatnya permintaan

senyawa intermediet yang menyumbang hampir 80,47% dari total konsumsi hilir

cyclohexene (Cyclohexene Market Size, 2019).

2.2. Perumusan dan Pembatasan Masalah

Proses separasi dalam bidang industri sangatlah penting karena pencapaian

produk dengan tingkat kemurnian yang tinggi sangat diperlukan dalam rangka

meningkatkan nilai ekonomis suatu bahan. Keberhasilan proses separasi tidak terlepas

dari kesesuaian sifat campuran dan metode yang digunakan. Lingkup penelitian ini

mencakup proses pemisahan campuran dengan titik didih dekat (cloce boiling point

mixtures). Batasan penelitian ini merujuk pada metode yang digunakan dalam proses

separasi.

Dalam industri kimia, sikloheksena diproduksi oleh hidrogenasi benzena, dan

biasanya, sejumlah sikloheksana sebagai produk samping akan hadir (Sun et al., 2018;

Wang et al., 2015; He et al., 2009 , Yuan et al., 2009). Komponen pengotor ini akan

mempengaruhi pemanfaatan sikloheksena, dan telah memberikan batasan pada

penggunaannya sebagai bahan baku penting. Salah satu metode yang dapat digunakan

untuk campuran pemisahan adalah metode distilasi.

Distilasi adalah operasi yang paling penting untuk pemisahan dan pemurnian

dalam proses industri (Kapoor et al., 1986). Pemisahan didasarkan pada perbedaan

"volatilitas" (kecenderungan untuk menguap) di antara berbagai komponen kimia.

4

Dalam kolom distilasi, komponen yang lebih mudah menguap atau ringan akan keluar

sebagai produk dari bagian atas kolom dan komponen yang berat akan keluar sebagai

produk dari bagian bawah kolom.

F = 100 kmol/h

ENE = 0.8 mol

ANE = 0.2 mol

F = 19.4 kmol/h

ENE = 0.01 mol

ANE = 0.99 mol

F = 80.6 kmol/h

ENE = 0.99 mol

ANE = 0.01 mol

SDC

299

170

2

QR = 13.28 MW

QC = -13.22 MW

Gambar 2-2. Pemisahan campuran sikloheksena/sikloheksana menggunakan kolom

distilasi sederhana, SDC (Yu et al., 2016).

Kolom destilasi sederhana/simple distillation column (SDC) memiliki

beberapa kelemahan untuk pemisahan campuran titik didih dekat dan azeotrop.

Dengan menggunakan SDC dalam campuran pemisahan titik didih dekat, diperlukan

banyak stages dan tugas reboiler tinggi atau konsumsi energy sangat banyak yang

secara langsung berkorelasi dengan total capital cost (TCC) dan total operating cost

(TOC). Pada Gambar 2-2 dapat dilihat bahwa diperlukan 300 stages kolom dan

reboiler duty sekitar 13,28 MW harus disediakan untuk memisahkan campuran

sikloheksena/sikloheksana. Dengan demikian, metode pemisahan lain untuk proses

pemisahan campuran sikloheksena/sikloheksana perlu dikembangkan. Sebenarnya ada

beberapa metode dalam proses separsi, namun dalam penelitian ini akan menfokuskan

pada pengembangan proses pemisahan menggunakan metode distilasi reaktif.

5

2.3. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan efisiensi energi pada

proses memisahkan campuran sikloheksena/sikloheksana menggunakan distilasi

reaktif dan konfigurasi thermally coupled-nya. Yu et al. (2016) mengusulkan dua

kolom distilasi reaktif secara seri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-3. Untuk

maksud pemisahan, reaksi dilibatkan di dalam kolom. Dengan mengubah sikloheksena

melalui reaksi hidrasi untuk menghasilkan sikloheksanol dimana memiliki titik didih

lebih tinggi daripada sikloheksana, maka proses pemisahan sikloheksana lebih mudah

terjadi pada kolom pertama (RDC-1) sebagai produk atas. Kemudian sikloheksanol

diubah menjadi sikloheksena dan air melalui reaksi dehidrasi pada kolom kedua

(RDC-2). Meskipun desain proses ini memfasilitasi hidrasi sikloheksen menjadi

sikloheksanol, proses ini memberikan fenomena yang tidak menguntungkan yaitu

"remixing effect" pada RDC-1.

2.4. Relevansi

Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari seperti nilon sudah menjadi

kebutuhan primer manusia. Dengan meningkatnya populasi manusia dan berbagai

jenis kebutuhannya, semakin banyak pula kebutuhan nilon dalam industry kimia untuk

memproduksi barang-barang yang secara langsung berhubungan dengan kebutuhan

sehari-hari manusia seperti peralatan dapur, ATK, kain, dan masih banyak lagi. Hal ini

secara langsung akan berdampak pada permintaan sikloheksena sebagai bahan baku

pembuatan nilon. Selain itu, sikloheksena juga dapat menjadi senyawa awal untuk

mensintesis beberapa senyawa kimia yang telah ditampilkan pada Gambar 2-1.

Referensi menunjukkan bahwa lebih dari satu juta ton sikloheksena diproduksi tiap

tahunnya dan nilai ini akan terus meningkat.

Dalam proses industri, saat memproduksi sikloheksena melalui proses

hidrogenasi benzene, biasanya komponen impurities (sikloheksana) juga akan

dihasilkan dan impurities ini akan mengurangi nilai ekonomis dari sikloheksena.

Dengan demikian diperlukan desain proses yang ekonomis untuk memisahkan

campuran tersebut sehingga dihasilkan sikloheksena dengan tingkat kemurnian tinggi.

6

2.5. Target Luaran

Target luaran yang perlu dicapai dari usulan penelitian ini berupa publikasi

internasional dengan rencana perolehan atau penyelesaiannya :

a. Publikasi makalah ilmiah pada jurnal internasional terindex SCOPUS Q2

atau jurnal internasional terindex Thomson Reuters dengan impact factor.

b. Publikasi tambahan pada seminar internasional terindex SCOPUS yang telah

didaftarkan pada Sysmposium of Malaysian Chemical Engineering

(SOMChE) 2020.

7

BAB III. TINJAUAN PUSTAKA

3.1. Produksi Sikloheksena

Sikloheksena adalah salah satu senyawa siklik hidrokarbon tak jenuh yang

bermanfaat sebagai senyawa start untuk mensintesis senyawa organik seperti

sikloheksanol dan asam adipat. Umumnya, sikloheksena dihasilkan dari proses

hidrogenasi parsial selektif senyawa benzena atau melalui proses dehidrogenasi

oksidatif dari sikloheksana seperti yang ditunjukan Gambar 3-1 (Kondo et al., 1982).

+

Benzene Cyclohexene Cyclohexane

(a) H2, Pt/Ru-Zn

(b) H2O, Ru

Gambar 3-1. Produksi sikloheksena melalui reaksi hidrogenasi parsial benzena (Sun

et al., 2018 (a); Mitsubishi Chemical Corporation, 2001 (b)).

Hidrogenasi parsial senyawa benzena dilakukan dengan menggunakan

hidrogen sebagai reaktan dengan bantuan katalis Ru-Zn (Sun et al., 2018) atau melalui

interaksi antara air sebagai reaktan dan rutherium sebagai katalis (Japanese Examined

Patent Publications, 1992), dimana produk yang dihasilkan berupa campuran sebagian

besar sikloheksena, benzena yang tidak bereaksi, dan produk samping berupa

sikloheksana, seperti terlihat pada Gambar 3-2.

Gambar 3-2. Hidrogenasi benzena menggunakan katalis Ru-Zn (Sun et al., 2018).

8

Dengan tujuan untuk mendapatkan sikloheksena dengan kemurnian tinggi,

pengembangan metode separasi perlu dilakukan. Bagaimanapun juga, titik didih antara

ketiga komponen (sikloheksena, sikloheksana, benzena) sangat dekat antara satu

dengan yang lain sehingga pemisahan campuran ini menggunakan distilasi kolom

sederhana sangatlah sulit dan tidak ekonomis (Mitsubishi Chemical Corporation, 2001

; Yu et al., 2016).

3.2. Kolom Distilasi Reaktif

Perencanaan system CCS telah dilakukan selama beberapa decade karena

berbagai alasan seperti kebutuhan evaluasi geological sink, pengenalan sumber karbon

yang baru, dan perkiraan geological sink yang mungkin akan tersedia di kemudian

hari. Hal ini seringkali menyebabkan source dan sink hanya tersedia dalam waktu yang

berbeda, sehingga menimbulkan pendekatan multi period (Ooi dkk, 2012).

Proses separasi adalah topik penting dalam bidang industri dan penelitian,

khususnya untuk pemisahan campiran azeotrope dan campuran titik didih dekat. Di

beberapa proses separasi, terutama untuk pemisahan campiran titik didih dekat,

sebenarnya pemisahan dapat dilakukan dengan menggunakan kolom distilasi

sederhana. Namun, dengan metode ini, jumlah stages yang dibutuhkan sangat banyak,

dengan kata lain kolom distilasi yang digunakan sangat tinggi yang secara langsung

berdampak pada tingginya biaya operasi dan biaya peralatan yang dibutuhkan. Oleh

karena itu, metode pemisahan lain seperti melibatkan kolom reaktif distilasi dalam

proses pemisahan perlu dipertimbangkan dengan tujuan mendapatkan metode

pemisahan yang ekonomis.

Kolom distilasi reaktif adalah kolom distilasi dimana reaksi dan separasi proses

digabungkan dalam satu kolom sehingga beberapa manfaat dapat dicapai, seperti

meningkatkan produktifitas, selektifitas, mengurangi konsumsi energy, dan

mengurangi penggunaan pelarut selama proses. Ini sebenarnya merupakan ide yang

telah lama diterima dan menarik perhatian para peneliti. Beberapa penelitian pun telah

dilaporkan dalam berbagai literature (Doherty and Buzad, 1992; Malone, 2000; Steyer,

2010; Lee et al., 2010). Gambar 3-3 memperlihatkan transformasi dari proses

konvensional kedalam model distilasi reaktif.

Dalam penelitian ini, reaksi dilibatkan dalam proses pemisahan yaitu

menggunakan distilasi reaktif. Tidak seperti halnya kolom distilasi sederhana,

9

penggabungan fungsi dari kolom distilasi sederhana dan fungsi reaktor sebagai tempat

terjadinya reaksi memungkinkan multi konfigurasi dihasilsilkan dalam proses yang

tentunya menambah kompleksitas dari proses yang terjadi pada kolom reaktif distilasi

(Lee and Hsio, 2017).

REACTORREACTANTS PRODUCTS

SE

PA

RA

TO

R

A + B C + D

Boiling point ranking : A > B > C > D

C

D

A + B

C

D

RDCTRANSFORMATION

Gambar 3-3. Transformasi proses konvensional menjadi kolom reaktif distilasi (RDC).

3.3. Desain Thermally Coupled

Untuk kebutuhan energi dalam suatu proses pemisahan, urutan pemisahan

menggunakan kolom konvensional (satu umpan dengan dua aliran produk, kondensor,

dan reboiler) mengalami inefisiensi pada proses yang dihasilkan oleh

ketidakterbalikan termodinamika selama pencampuran yang terjadi di dalam kolom

yaitu antara aliran umpan (feed stream), aliran atas (top stream), dan aliran bawah

kolom (bottom stream) (Petlyuk et al., 1965). Proses pencampuran ini melekat pada

setiap pemisahan yang melibatkan komponen mendidih menengah dan dapat

digeneralisasi ke campuran komponen-N. Fenomena ini dikenal dengan sebutan

Remixing Effect yang biasanya terjadi pada desain proses yang dirancang secara hibrid

(dua kolom dstilasi yang disusun secara seri).

Desain thermally coupled adalah solusi untuk mengatasi fenomena remixing.

Konsep dasar dari desain ini adalah memanfaatkan cairan ataupun uap dari suatu

kolom untuk digunakan sebagai sumber panas/energi atau pendingin pada kolom

lainnya. Sumber alirannya (stream) diambil dari tray kolom yang memiliki fraksi mol

10

tinggi untuk komponen yang mengalami remixing yang kemudian akan diumpankan

ke bagian kolom dimana remixing itu terjadi (dibagian bawah atau atas kolom).

Dengan demikian, tugas reboiler/kondensor dapat dikurangi dan salah satu dari

reboiler/kondensor dapat dieliminasi, yang secara langsung akan berakibat pada

menurunan biaya operasi dan biaya peralatan.

Gambar 3-4. memperlihatkan beberapa contoh desain thermally coupled. Tiga

contoh umum konfigurasi thermally coupled yaitu desain thermally coupled dengan

menghilangkan kondensor (Gambar 3-4a), desain thermally coupled dengan

menghilangkan reboiler (Gambar 3-4b), dan desain thermally coupled dengan

menghilangkan reboiler dan kondensor (Gambar 3-4c) (Petlyuk et al., 1965; Smith,

2005).

A

A B C

CB

C1

C2

A B C

A

B

C

C1C2

Gambar 3-4. Desain thermally coupled dengan menghilangkan kondensor (a), desain

thermally coupled dengan menghilangkan reboiler (b), dan desain

thermally coupled dengan menghilangkan reboiler dan kondensor (c).

Peneliti sebelumnya telah melaporkan bahwa desain thermally coupled dapat

mengurangi konsumsi energi dibandingkan dengan desain distilasi konvensional

(c)

(a)

(b)

A B C B

A

C

C1 C2

11

terutama karena efek remixing ditekan atau dikurangi (Barroso-Muñoz et al., 2007;

Caballero dan Grossmann, 2013).

3.4. Studi Hasil Penelitian Sebelumnya (State of the Art)

Pada dekade terakhir, hanya sedikit peneliti yang melaporkan tentang

pemisalahn campuran sikloheksena/sikloheksana. Chen et al. (2014) memperkenalkan

aplikasi dari kolom distilasi reaktif dalam proses sintesis sikloheksanol dari

sikloheksena melalui reaksi hidrasi, seperti terlihat pada Gambar 3-5. Proses desain

pada reaksi dehidrasi sikloheksena dengan menggunakan air yang berlebihan sangat

diperlukan dengan tujuan untuk meningkatkan konversi sikloheksena menjadi

sikloheksanol. Namun demikian, penggunaan air yang berlebihan secara langsung

akan meningkatkan jumlah recycle air dan berakibat pada kenaikan konsumsi energi

dalam proses. Sebuah decanter/stripper diusulkan oleh Chen et al. (2014) dalam

desainnya untuk memisahkan sikloheksanol dan air dengan memanfaatkan liquid-

liquid split yang terjadi secara natural dalam decanter.

DECANT.

DECANT.

Stripp.

Aqueous

phase

Water

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 NOL

RDC

P = 3 atm

P = 1 atmOrganic

phase

Aqueous

phase

Organic

phase

ENE = 0.00014

H2O = 0.496

NOL = 0.504

ANE = trace

Reactive Section

Gambar 3-5. Flowsheet desain dalam prose produksi sikloheksanol melalui reaksi

dehidrasi (Chen et al., 2014).

12

Yu et al. (2016) mengusulkan pemisahan campuran sikloheksena/

sikloheksana yang dirangkai secara seri, seperti ditunjukkan Gambar 3-6. Untuk tujuan

pemisahan, reaksi dilibatkan di dalam kolom. Dengan mengkonversi sikloheksena

melalui reaksi hidrasi untuk menghasilkan sikloheksanol, yang memiliki titik didih

lebih tinggi daripada sikloheksana, lebih mudah untuk dipisahkan dalam kolom

pertama (RDC-1). Kemudian sikloheksanol dikonversi menjadi sikloheksena dan air

melalui reaksi dehidrasi pada kolom kedua (RDC-2). Meskipun desain proses ini

memfasilitasi hidrasi sikloheksen menjadi sikloheksanol, proses ini memberikan

fenomena yang tidak menguntungkan yaitu "efek remixing" dalam RDC-1. Efek

remixing berarti bahwa komposisi satu komponen memiliki nilai yang lebih tinggi

dalam baki di dekat baki produk dan kemudian berkurang pada baki produk karena

perbedaan volatilitas komponen. Remixing adalah sumber inefisiensi, yang tidak dapat

dihindari dalam kereta kolom (Prat, 2000).

DECANT.

DECANT.

RDC-2

Aqueous

phase

Aqueous

phase

Water

Cyclohexane

CyclohexeneRDC-1

Reactive Section

Cyclohexene

Cyclohexane

Gambar 3-6. Desain flowsheet pemisahan sikloheksena/sikloheksana menggunakan

kolom reaktif distilasi (Yu et al., 2016).

Fenomena remixing adalah poin penting yang harus disoroti ketika konfigurasi

desain thermally coupled diusulkan. Yu et al. (2016) mendesain konfigurasi Thermally

Coupled pada kolom distilasi reaktif untuk proses pemisahan campuran

sikloheksena/sikloheksana. Namun demikian, konfigurasi Thermall Coupled yang

13

diusulkan (Gambar 3-7) tampak berbeda dengan konfigurasi thermally coupled pada

umumnya karena transfer masa dan panas terjadi pada stage/tray yang berbeda.

Reactive Section

DECANT.1

DECANT. 2

RDC-2

Aqueous

phase

Aqueous

phase

Water

Cyclohexene

Cyclohexane

Cyclohexane

CyclohexeneRDC-1

Gambar 3-7. Desain thermally coupled (Yu et al., 2016).

Reactive Section

DECANT.1

DECANT. 2

RDC-2

Aqueous

phase

Aqueous

phase

Water

Cyclohexene

Cyclohexane

Cyclohexane

CyclohexeneRDC-1

Gambar 3-8. Design thermally coupled (dalam penelitian ini).

14

3.5. Keterbaruan Penelitian (Novelty)

Dari penelitian yang dilakukan oleh Yu et al. (2016), tekanan kedua kolom

dioperasikan pada tekanan atmosfer (1 atm). Namun pada kondisi ini, konversi reaksi

sangat rendah mengingat bahwa kelarutan antara sikloheksena dan air sangat rendah

sehingga jumlah katalis yang dibutuhkan sangat banyak yang membuat proses ini tidak

realistik. Selain itu, dari temperature profile yang ditunjukkan dalam jurnal Yu et al.

menunjukkan bahwa temperatur pada bagian kolom dimana terjadi reaksi (reaction

zone) masih jauh dari limit temperatur katalis yang digunakan (120 ◦C) sehingga

peluang untuk meningkatkan tekanan kolom masih memungkinkan hingga temperatur

pada reaction zone mendekati limit temperature katalis.

Perbedaan antara desain yang digabungkan secara termal (thermally coupled

design) dalam penelitian Yu et al. (Gambar 3-7) dan desain thermally coupled design

dalam penelitian ini (Gambar 3-8) adalah perpindahan massa dan panas yang terjadi

pada tray yang berbeda terutama yang terletak di RDC-2. Flowheet desain pada

Gambar 3-7 diusulkan karena beberapa alasan. Pertama, aliran uap yang sebagian

besar terdiri dari air disediakan dari bagian bawah RDC-2 karena ada banyak agregasi

air di sana (mengacu pada Gambar 7 dalam jurnal Yu et al.). Kedua, produk dasar

RDC-1 sebagai aliran cairan tidak dapat diumpankan melalui bagian bawah RDC-2 di

mana aliran uap disediakan sehingga aliran cairan dimasukkan di tengah RDC-2.

Kedua alasan itu menjadikan konfigurasi desain thermally coupled pada penelitian Yu

et al. dapat diterima.

Desain flowheet pada Gambar 3-8 diusulkan karena fraksi mol air yang tinggi

ditemukan di tengah RDC-2 (mengacu pada Gambar 7 dalam jurnal Yu et al.)

Sehingga memiliki kemungkinan untuk menyediakan aliran uap dari sana. Dengan

cara ini, aliran yang digabungkan secara termal sebagai perantara transfer massa dan

panas yang terletak di RDC-2 dapat disediakan dari tray yang sama sehingga Gambar

3-8 diusulkan.

Setelah menyelesaikan simulasi steady state dengan TAC yang minimum,

simulasi unsteady state menggunakan Aspen Dynamic V10 diusulkan untuk

mengekspresikan proses yang terjadi sebenarnya saat diterapkan dalam industri.

15

BAB VI. METODE PENELITIAN

4.1. Skema Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan melalui beberapa tahapan mulai dari studi

literatur, simulasi steady state, dan simualsi unsteady state, seprti yang ditunjukkan

pada skema yang ditunjukkan Gambar 4-1.

Gambar 4-1. Diagram Alir Penelitian

Studi Literatur

Penentuan novelty dan

Improvement dari Desain Proses

Perancangan Konfigurasi

Desain Flowsheet

Proses Optimasi Desain Berdasarkan

Total Annual Cost (TAC)

Penentuan Metode dan Parameter

Thermodinamik dari Sistem

Simulasi Proses Menggunakan

Aspen Plus V.10 (steady state)

Simulasi Proses Dinamik Menggunakan

Aspen Dynamic V.10 (steady state)

Selesai

16

4.2. Filosofi Desain Flowsheet

Sebelum mendesain proses separasi dalam penelitian ini, terlebih dahulu

proses konvensional diselesaikan. Desain proses konvensional ini kemudian

dikembangkan sehingga menghasilkan beberapa konfigurasi yang tentunya lebih

ekonomis dimana masing-masing konfigurasi diusulkan dengan alasan tertentu.

Gambar 3-3. memperlihatkan alur perancangan proses desain dalam penelitian ini.

Gambar 4-3(a) merupakan desain konvensional untuk proses pemisahan

campuran sikloheksena/sikloheksana. Desain konvensional ini merujuk pada

penelitian sebelumnya (Yu et al., 2016) dengan beberapa pengembangan dalam

pemilihan variabel optimasi dan proses optimasinya. Gambar 4-3(b) diusulkan dengan

tujuan untuk mereduksi remixing effect penyebab inefisiensi proses yang terjadi pada

desain konfensional. Proposed desing pada Gambar 4-3(c) diusulkan dengan alasan

untuk mengurangi jumlah air yang diregenerasi melalui bagian atas RDC-2. Meskipun

proposed design dapat mengurangi konsumsi energi pada RDC-2, kemungkinan

remixing effect pada RDC-2 masih diperkirakan terjadi. Oleh karenanya, desain

thermally coupled dari proposed design seperti ditunjukkan Gambar 4-3(d) perlu

diusulkan. Dengan menggabungkan dua fungsi efisiensi energi dalam satu konfigurasi

maka diyakini dapat mengurangi konsumsi energi secara signikfikan.

4.3. Metode Penentuan Properti Temodinamika dan Kinetika Reaksi

4.3.1. Properti termodinamika

Berdasarkan reaksi yang terjadi selama proses, ada empat komponen yang

terlibat, yaitu sikloheksena, sikloheksana, air, dan sikloheksanol. Software komersial

Aspen Plus V.10 digunakan untuk memprediksi performa sistem. Untuk menentukan

interaksi vapor-liquid and liquid-liquid equilibria, metode Non-Random Two Liquid

model (NRTL model) dipilih untuk menghitung parameter interaksi biner antara

komponen. Parameter interaksi biner dalam pekerjaan ini disajikan pada Tabel 4-1

(Chen et al., 2014; Yu et al., 2016).

17

Table 4-1. Parameter Model Termodinamik

Component i Component j aij bij cij aji bji

ENE NOL 0 429.305 0.802522 0 0.115809

ENE H2O 0 1705.00 0.267206 0 2609.45

ENE ANE 0 5.10961 0.831053 0 7331.87

NOL H2O 0 160.782 0.359706 0 1318.19

NOL ANE 0 2.39765 0.993301 0 489.733

ANE H2O 0 2122.93 0.258799 0 3012.81

Persamaan NRTL terdiri dari tiga parameter untuk sistem biner (Renon and

Prausnitz, 1968):

ln 𝛾𝑖 = ∑ 𝑥𝑗𝜏𝑗𝑖𝐺𝑗𝑖𝑗

∑ 𝑥𝑘𝐺𝑘𝑖𝑘+ ∑

𝑗

𝑥𝑖𝐺𝑖𝑗

∑ 𝑥𝑘𝐺𝑘𝑗𝑘(𝜏𝑖𝑗 −

∑ 𝑥𝑚𝜏𝑚𝑗𝐺𝑚𝑗𝑚

∑ 𝑥𝑘𝐺𝑥𝑘𝑘)

𝑓𝑜𝑟 𝑇𝑙𝑜𝑤𝑒𝑟≤ 𝑇𝑢𝑝𝑝𝑒𝑟

(4.1)

dimana:

Gij = exp (-αij τij)

τij = αij + bij/T + eij ln T + fij T

αij = cij + bij (T – 273.15K)

τii = 0

Gii = 1

aij, bij, eij, and fij tidak simetris yang berarti bahwa aij tidak sama dengan aji, dan

seterusnya. Those parameters specific to a particular pair of species, are

independent of composition and temperature. Parameter tersebut khusus untuk

pasangan spesies tertentu, tidak tergantung pada komposisi dan suhu.

4.3.2. Kinetika reaksi

Ketika reaksi terlibat dalam proses, model kinetik menjadi sangat penting

untuk dipertimbangkan. Umumnya laju reaksi yang diperhatikan diasumsikan sebagai

jumlah dari reaksi yang dikatalisasi secara heterogen dan homogen. Pengecualian

18

untuk ini adalah reaksi direct hydration sikloheksena, yang diasumsikan hanya katalis

heterogen. Pemodelan reaksi didasarkan pada formulasi laju reaksi reversibel. Reaksi

fordward dan backward masing-masing adalah eksotermik dan endotermik. Laju

reaksi berdasarkan aktivitas, dan parameter kinetika disediakan dari literatur (Steyer

dan Sundmacher, 2007).

Hydration

Eksothermic

Dehydration

Endothermic

+

Cyclohexene Cyclohexanol

OH

Water

O

H H

Gambar 4-2. Direct hydration sikloheksena untuk menghasilkan sikloheksanol

Katalis heterogen digunakan dalam reaksi ini, yaitu Amberlyst 15, dengan

densitas 770 kg/m3. Namun, katalis ini memiliki batasan suhu, yaitu sekitar 120 oC,

sehingga suhu operasi bagian reaktif harus di bawah batasan suhu katalis. Model

kinetik reaksi dalam bentuk Langmuir− Hinshelwood (LHHW), yang ditunjukkan di

bawah ini:

𝑟 = (𝑚cat 𝑘het

𝐾adsENE 𝐾ads

H2O

(1 + 𝛼ENE𝐾adsENE + 𝛼H2O𝐾ads

H2O+ 𝛼NOL𝐾ads

NOL)2 ) (𝛼ENE 𝛼H2O −

1

𝐾eq

𝛼NOL) (4.2)

dimana:

α = liquid activity

Kads = konstanta adsorption

Nilai Kads masing-masing adalah 19.989, 0.056839, dan 0.77324, untuk air

(H2O), cyclohexene (ENE), dan cyclohexanol (NOL). Konstanta laju reaksi dan

konstanta kesetimbangan reaksi Keq diberikan sebagai (Steyer dan Sundmacher,

2007):

𝑘het = 7.7083𝑥1012 exp (−93687

𝑅𝑇) (

𝑚𝑜𝑙

𝑘𝑔cat. 𝑠) (4.3)

𝐾eq = 4.2907 exp [3389.38 (1

𝑇−

1

298.15)] (4.4)

19

DEC. 1

DEC. 2

3

5

Aqueous

phase Water

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 ENE

RDC-2

Aqueous

phase

RDC-1

DEC. 1

DEC. 2

3

5

Aqueous

phase Water

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 ENE

RDC-2

Aqueous

phase

RDC-1

DEC. 1

DEC. 2

3

5

Aqueous

phase Water

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 ENE

Aqueous

phase

RDC-1

RDC-2

DEC. 1

DEC. 2

3

5

Aqueous

phase Water

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 ENE

RDC-2

Aqueous

phase

RDC-1

Eliminated the remixing effect at

the bottom of RDC-1

Eliminated the remixing effect at

the bottom of RDC-1

Removing some water

accumulating at the

bottom of RDC-2

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 4-3. Filosofi desain flowsheet: desain konvensional (a), desain thermally coupled berdasarkan desain konvensional (b), proposed

design (c), desain thermally coupled berdasarkan proposed design (d).

20

4.4. Metode Optimasi Desain Proses

Distilasi reaktif berbeda dari distilasi konvensional (kolom distilasi sederhana)

karena terdapat komposisi produk dan spesifikasi konversi reaksi. Banyaknya derajat desain

kebebasan (degree of freedoom) dalam kolom distilasi reaktif harus disesuaikan untuk

mencapai spesifikasi produk sambil mengoptimalkan beberapa fungsi objektif seperti total

biaya tahunan (TAC). Derajat kebebasan desain ini meliputi tekanan kolom, reactive tray

holdup, jumlah reactive trays, lokasi umpan/feed treams, jumlah stripping trays, jumlah

rectifying trays, reflux ratio, dan input panas reboiler (Luyben dan Yu, 2008).

Dalam penelitian ini, TAC dihitung menggunakan Aspen Plus Economic Analyzer

(APEA). Minimalisasi TAC (dengan payback period 10 tahun) diambil sebagai fungsi

objektif untuk sintesis dan desain proses. Biaya operasi (operating cost) termasuk biaya uap,

biaya air pendingin, dan biaya katalis, sedangkan biaya modal (capital cost) terdiri dari

biaya shell kolom, biaya trays kolom, biaya kondensor, dan biaya reboiler, dimana semua

harga peralatan dan biaya operasi mengacu pada basis data APEA.

Prosedur optimasi sekuensial iteratif manual digunakan untuk menghasilkan desain

optimal dari desain flowsheet dengan meminimalkan TAC. Meskipun metode ini memakan

waktu, semua kombinasi dari variabel desain diselidiki untuk mengetahui minimalisasi

TAC. Alasan utama untuk tidak menggunakan prosedur optimasi otomatis, seperti

simulating annealing algorithm (SAA), adalah karena masalah convergent dalam simulasi.

Batasan yang sama juga disebutkan dalam penelitian Chen et al. (2014). Lebih jauh lagi,

desain flowsheet dalam proses pemisahan ini lebih rumit, terutama untuk konfigurasi

thermally coupled. Ketika simulasi sedang berjalan, terutama untuk konfigurasi dengan

beberapa recycle streams, mungkin perlu untuk memutuskan aliran recycle streams terlebih

dahulu untuk menghasilkan simulasi yang konvergen dan kemudian secara manual

menghubungkan kembali aliran daur ulang satu-per-satu untuk mendapatkan hasil dari

menjalankan tanpa masalah konvergensi.

Saat ini, sintesis dan desain RDC dari campuran pemisahan ini dinyatakan dengan

meminimalkan TAC, yang merupakan penjumlahan dari biaya operasi (OC) dan biaya

modal tahunan (CC) oleh periode pengembalian yang diberikan. Dalam studi ini, periode

pengembalian diasumsikan 10 tahun dan diambil sebagai fungsi objektif untuk sintesis dan

desain proses. Persamaan 4.5 menunjukkan perhitungan TAC sebagai:

21

TAC = OC +CC

𝑃𝑎𝑦𝑏𝑎𝑐𝑘 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 (4.5)

Terdapat 15 desain variabel yang perlu dioptimasi yaitu: laju alir air umpan (Fw),

tekanan kolom (P1 and P2), reactive sections (Nrxn1 and Nrxn2), rectifying sections (Nrec1 and

Nrec2), stripping sections (Nstr1 and Nstr2), feed stages (NFw, NF1, and NF2), external reflux

fed stages (NFR1 and NFR2), reflux ratio (R2). Variables operasi adalah: reflux ratio (R1)

yang diatur hingga mencapai spesifikasi produk ANE, laju alir distilat RDC-1 (D1) is setting

to keep the top product flow rate of RDC-1, external reflux flow rate (Rex) diatur hingga

mencapai spesifikasi produk ENE, laju alir bottom stream RDC-2 (FB) diatur sama dengan

nol (tidak ada aliran badah keluar) untuk menghindari kehilangan NOL sebagai reaktan pada

RDC-2. Semua variabel yang telah disebutkan diatas dapat dilihat pada Gambar 4-4.

Pengaturan prosedur optimisasi iteratif telah dimodifikasi sehingga semua variabel

desain untuk loop iteratif terluar adalah yang paling sensitif dalam hal perubahan TAC

sebagai fungsi objektif, dan variabel desain untuk loop iteratif terdalam yang paling sedikit

mempengaruhi TAC. Dalam prosedur optimasi ini, kolom pertama (RDC-1) akan

dioptimalkan terlebih dahulu, kemudian pergi ke kolom kedua (RDC-2) dengan tetap

mempertahankan spesifikasi produk dari kedua kolom. Prosedur optimasi keseluruhan

ditunjukkan pada Gambar 4-5.

22

DECANTER 1

DECANTER 2

RDC-1

Nrec1

35

Aqueous

phase

Nstr1

NFw

NF1

P1

Nrxn1

FwWater

0.8 ENE

0.2 ANE

0.99 ANE

0.99 ENE

RDC-2

NF2

Nrec2

Nrxn2

Nstr2

NFR1

NFR2

P2

Aqueous

phase

R1

FB

R2

Rex

D1

Gambar 4-4. Variabel desain dari konvensional flowsheet.

23

START

Given initial condition and design specification

Guess Fw

Adjust P1

Is TAC minimized and meet spec?

Adjust Nrec1 and Nrxn1


Adjust Nstr1 and NFR1


Adjust NF1 and NFw


Is TAC minimized and meet

spec. in term of P1?Is TAC minimized and meet

spec. term of Fw?

Adjust P2


Adjust Nrec2 and Nrxn2


Adjust Nstr2 and NFR2


Adjust NF2


Is TAC minimized and meet

spec. in term of P2?

STOP

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

YES

YES

YES

YES

YES

NO

YES

YES

YES

YES

YES

YES

Figure 4-5. Prosedur optimisasi untuk proses desain konvensional.

24

4.5. Model Dinamik

Di bidang industri, kondisi real suatu proses dapat diilustrasikan dengan

simulasi unsteady state karena operasi yang sebenarnya pasti memiliki beberapa

gangguan (disturbances) dan human error. Namun, mensimulasikan proses ini,

terutama untuk desain yang dianggap lebih ekonomis (asumsi dari penelitian ini adalah

desain thermally coupled dari proposed design) dengan menggunakan Aspen Plus

Dynamic harus dilakukan untuk melihat respon pada proses dan menentukan metode

kontrol yang tepat. Skema kontrol awal yang diusulkan pada proposal penelitian ini

hanya sebatas pada inventory control, seperti terlihat pada Gambar 4-6. Skema quality

control akan diusulkan kemudian setelah melihat reaspon dari inventory control.

25

Gambar 4-6. Skema inventori control

2

4

1

3

21

22

2

2

31

56

66

PC

LC

LC

LC

LC

LC

PC

RDC-1

RDC-2

LCFC

FC

X

FC

LCFC

X

X

LC

FC

FC

1

Keterangan :

PC = pressure control

FC = feed control

LC = level control

X = cascade

26

BAB V. ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA

4.1. Organisasi Tim Peneliti

Susunan organisasi tim peneliti dan pembagian tugas sebagai berikut:

Tabel 5-1. Organisasi Tim Peneliti

No. Nama NIP / NIM Alokasi waktu

(jam/minggu) Job Desk

1. Prof. Ir. Renanto, M.Sc.,

Ph.D.

195307191978031001 5 Ketua tim

2. Siti Nurkhamidah S.T., M.S,

Ph.D.

198405082009122004 5 Anggota 1

3. Muhammad Ikhsan

Taipabu, S.Si., M.Sc., M.T.

02211750012004 10 Anggota 2

4. Annasit, S.T, M.T. 02211760010001 5 Anggota 3

Tabel 5-2. Pembagian Tugas Tim Peneliti

No. Nama Deskripsi Tugas

1. Prof. Ir. Renanto, M.S, Ph.D Merumuskan rancangan metodologi penelitian dan

tahapan-tahapannya

Menetapkan parameter-parameter optimasi dan

objek yang dievaluasi

Melakukan analisa hasil pengolahan data dan

optimasi

Menyiapkan publikasi dan laporan hasil penelitian

Melaksanakan seminar internasional

2. Prof.Ir.Ali Altway M.Sc.,

Ph.D. Membantu ketua dalam membuat rumusan

rancangan metodologi penelitian dan tahapan-

tahapannya

Membantu menyiapkan publikasi

Bersama ketua melaksanakan seminar internasional

3. Muhammad Ikhsan Taipabu,

S.Si., M.Sc., M.T. Merumuskan rancangan metodologi penelitian dan

tahapan-tahapannya

Menetapkan parameter-parameter optimasi dan

objek yang dievaluasi

Melakukan analisa hasil pengolahan data dan

optimasi

Menyiapkan publikasi dan laporan hasil penelitian

Melaksanakan seminar internasional

27

4. Siti Nurkhamidah S.T., M.S,

Ph.D. Melakukan pengambilan data dan membantu

menyiapkan scenario eksperimen

Membantu menyusun publikasi (jurnal ilmiah dan

makalah pada seminar internasional)

4.2. Jadwal Penelitian

Timeline atau susunan waktu pelaksanaan penelitian ini sebagai berikut:

Tabel 5-3. Jadwal penelitian

No. Kegiatan Bulan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8

1. Studi literatur

2. Menentukan model

termodinamik dan kinetik reaksi

3. Menyelesaikan desain

konvensional

4.

Menentukan variabel desain dan

melakukan proses optimisasi

pada desain konvensional

berdasarkan TAC minimum

5.

Merancang desain proses untuk

menghasilkan desain flowsheet

yang efisien

6.

Proses optimisasi untuk semua

konfigurasi flowheet yang

dihasilkan berdasarkan TAC

minimum

7. Analisa dinamik pada desain

flowsheet yang paling efisien

8.

Penyusunan full paper untuk

prosiding konferens yang

terindeks scopus (pada SOMChE

2020)

9. Publikasi hasil pada jurnal

internasional Q2

10. Penulisan laporan

28

4.3 Anggaran Biaya

Rencana pengeluaran biaya pada penelitian ini diperkirakan sebagai berikut:

Tabel 5-4. Rincihan Anggaran

1. Honorarium

Honor

Honor/Ja

m

(Rp)

Waktu

(jam/minggu) Minggu

Honor per

Tahun (Rp)

Ketua/Peneliti Utama 0 0

Anggota Dosen 1 0 0

Anggota Mahasiswa 1 0 0

Anggota Mahasiswa 2

SUB TOTAL (Rp) 0

2. Pembelian Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi

Pembelian Kuantitas

Harga

Satuan (Rp)

Harga

Peralatan

Penunjang

(Rp)

ATK Paket 1 3.000.000 3.000.000

Fotocopy laporan Paket 5 50.000 250.000

Penjilidan laporan Eksemplar 5 20.000 100.000

Biaya Registrasi

Seminar

Orang 2 8.000.000 16.000.000

Lisensi software

Aspen

Paket 1 12.000.000 12.000.000

SUB TOTAL (Rp) 31.350.000

3. Perjalanan


Perjalanan Kuantitas

Harga

Satuan (Rp)

Biaya per

Tahun (Rp)

Tiket 2 orang 1 kali 5.000.000 10.000.000

Biaya akomodasi 2 Orang 5 hari 500.000 2.500.000

Lumpsum 2 Orang 5 hari 500.000 2.500.000


4. Sewa


Sewa Kuantitas

Harga

Satuan (Rp)

Biaya per

Tahun (Rp)

Sewa kendaraan

(mobil)

Paket 1 3.650.000 3.650.000


TOTAL ANGGARAN SETIAP TAHUN (Rp) 50.000.000

29

BAB VI. DAFTAR PUSTAKA

[1] Barroso-Muñoz, F.O., Hernández, S., Segovia-Hernández, J.G., Hernández-

Escoto, H., and Aguilera-Alvarado, A.F. Thermally Coupled Distillation

Systems: Study of an Energy-Efficient Reactive Case. Chem. Biochem. Eng.,

2007, 21(2): 115–120.

[2] Caballero, J.A., and Grossmann, I.E. Synthesis of Complex Thermally Coupled

Distillation Systems Including Divided Wall Columns. AIChE J., 2013, 59 (4):

1139–1159.

[3] Chen, B. C., Yu, B. Y., Lin, Y. L., Huang, H. P., and Chien, I. L. Reactive

Distillation Process for Direct Hydration of Cyclohexene to Produce

Cycohexanol. Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53: 7079.

[4] Cyclohexene (CAS 110-83-8) Market Size, Share 2019, Global Trend -

WRCBtv.com _ Chattanooga News, Weather & Sports.html.

https://www.marketwatch.com/press-release/cyclohexene-cas-110-83-8-

market-size-share-global-potential-growth-demand-and-analysis-of-key-

players-research-forecasts-to-2024-2019-11-21

[5] Doherty, M.F., Buzad, G. Reactive distillation by design. Trans. I. Chem. E.,

1992, A70, 448.

[6] Douglas, J. M. Conceptual design of chemical processes, McGraw-Hill, New

York, 1988.

[7] Japanese Examined Patent Publications No. 5370/1991 and No. 19098/1990

and Japanese Unexamined Patent Publication No. 074141/1992.

[8] Kapoor, N., Avoy, T.J., and Marlin, T.E. Effects of Recycle Structure on

Distillation Tower Time Constants, AICHE Journal., 1986, 32: 411-418.

[9] Kondo, T., Konan, Miwa, K., Kamakura, and Inoue T. Process for the

Separation of Cyclohexene. United States Patent. Patent No. 4,313,014/1982.

[10] Lee, H.Y., Lee, Y.C., Chien, I.L., and Huang, H.P. Design and Control of a

Heat-Integrated Reactive Distillation System for the Hydrolysis of Methyl

Acetate. Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49: 7398.

30

[11] Lee, H.Y., and Hsiao, T.L. Design and Simulation of Reactive Distillation

Processes. Chemical Engineering Process Simulation., 2017, 311-353.

[12] Luyben, W.L., and Yu, C.C. Reactive Distillation Design and Control. John

Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. 2008.

[13] Malone, M F.; Doherty, M. F. Reactive distillation. Ind. Eng. Chem. Res., 2000,

39, 3953.

[14] Mitsubishi Chemical Corporation. Method for separating cyclohexene.

European Patent Specification, Application number: 96116521.4., 2001.

[15] Petlyuk, F.B., Platonov, V.M., and Slavinsk, D.M. Thermodynamically Optimal

Method for Separating Multicomponent Mixtures, Int. Chem. Eng., 1965, 5 (3):

555.

[16] Prat, M.S. Energy Optimisation and Controllability in Complex Distillation

Columns. Universitat Politècnica de Catalunya. Department of Chemical

Engineering. Barcelona, 2000.

[17] Renon, H., Prausnitz J. M. Local Compositions in Thermodynamic Excess

Functions for Liquid Mixtures. AIChE J., 1968, 14(1): 35-144.

[18] Smith, R. Chemical Process Design and Integration. School of Chemical

Engineering and Analytical Science, University of Manchester. John Wiley &

Sons Ltd, England. 2005: 220-223.

[19] Steyer, F. A Novel Reactive Distillation Process for the Production of

Cyclohexanol from Cyclohexene. 2010. Disertation. Fakultät für Verfahrens-

und Systemtechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Germany.

[20] Steyer, F., and Sundmacher, K. Cyclohexanol Production via Esterification of

Cyclohexene with Formic Acid and Subsequent Hydration of the Ester-reaction

Kinetics. Ind. Eng. Chem. Res., 2007, 46: 1099−1104.

[21] Sun, H., Chen, Z., Li, C., Chen, L., Peng, Z., Liu, Z., and Liu, S. Selective

Hydrogenation of Benzene to Cyclohexene over Ru-Zn Catalysts: Mechanism

Investigation on NaOH as a Reaction Additive. J. Catal., 2018, 8: 104.

31

[22] Takamatsu, Y., and Kaneshima, T. Process for the Preparation of Cyclohexanol.

U.S. Patent, 6,552,235 B2, 2003.

[23] Wang, Z.B., Zhang, Q., Lu, X.F., Chen, S.J., and Liu, C.J. Ru-Zn Catalysts for

Selective Hydrogenation of Benzene Using Co-precipitation in Low Alkalinity.

Chin. J. Catal., 2015, 36: 400–407.

[24] Yu, J., Shi, L., Yuan, Y., Chen, H., Wang S., and Huang K. Thermally Coupled

Reactive Distillation System for the Separations of Cyclohexene/Cyclohexane

Mixtures. Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 551: 311–322.

[25] Yuan, P.Q., Wang, B.Q., Ma, Y.M., He, H.M., Cheng, Z.M., and Yuan, W.K.

Hydrogenation of Cyclohexene Over Ru-Zn/Ru (0001) Surface Alloy: A First

Principles Density Functional Study. J. Mol. Catal. A Chem., 2009, 301: 140–

145.

32

BAB VII. LAMPIRAN

Lampiran 1. Biodata Tim Peneliti

1. Ketua

a. Nama lengkap : Prof. Ir. Renanto, M.Sc., Ph.D.

b. Jenis Kelamin : Laki-Laki

c. NIP : 19530719 197803 1 001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Guru Besar/ Pembina Utama/ IVe

e. Jabatan Struktural : -

f. Bidang Keahlian : Proses Sistem Engineering

g. Fakultas/Jurusan : FTI/Teknik Kimia

h. Alamat Rumah dan no. Telp : Lab Perdalpro Jurusan Teknik Kimia FTI-

ITS Sukolilo-Surabaya 60111 – Indonesia, 031-593-1127 / 0811333410

i. Riwayat penelitian : -

j. Publikasi :

1) Optimisasi natural gas network region jawa timur dengan metode

superstructure, 2020, (Ketua)

2) Perbandingan model predictive controller dan neural network

controller pada sistem distilasi nonkonvensional kolom rectifier

demethanizer-deethanizer untuk menjaga kemurnian produk dan

menurunkan penggunaan energi pada kolom distilasi, 2020, (Ketua)

3) Optimisasi jaringan carbon capture and storage system dengan

menggunakan metode pinch, 2019, (Ketua)

k. Paten (2 terakhir) :

l. Tugas Akhir, Tesis dan Disertasi :

33

2. Anggota 1

a. Nama lengkap : Siti Nurkhamidah S.T., M.S, Ph.D.

b. Jenis Kelamin : Perempuan

c. NIP : 198405082009122004

a. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/Lektor/IIIc

d. Jabatan Struktural : -

e. Bidang Keahlian : Laboratorium Perpindahan Panas dan Massa

f. Fakultas/Jurusan : FTI/Teknik Kimia

g. Alamat Rumah dan no. Telp : Jurusan Teknik Kimia, Gedung N Lantai II,

Kampus ITS Sukolilo - Surabaya 60111

h. Riwayat Penelitian :

1. Fabrication and Characterization of Biopolymer-based Membrane for

Brackish Water Desalination Process, 2018, (Ketua).

2. Uji Kinerja Kontaktor Membran Hollow Fiber Sebagai Teknologi Baru

Untuk Meningkatkan Penyerapan Gas CO2 Dari Gas Buang Industri

Untuk Mengendalikan Pencemaran Lingkungan, 2018, (Anggota).

i. Publikasi ilmiah :

1. The effect of organosolv pretreatment on optimization of hydrolysis

process to produce the reducing sugar, 2018, (Ketua)

2. CO2 desorption from activated DEA using membrane contactor with vacuum

regeneration technology, 2018, (Ketua)

3. Modifikasi Membran Cellulose Acetate/Polyethylene Glycol

(CA/PEG) untuk Meningkatkan Kinerjanya pada Proses DesalinasI

(Ketua), 2019, (Ketua)

j. Paten : -

k. Tugas Akhir, Tesis dan Disertasi : -

34

3. Anggota 2

a. Nama lengkap : Muh. Ikhsan Taipabu, S.Si., M.Sc., M.T.

b. Jenis Kelamin : Laki-Laki

c. NRP : 02211750012004

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : -

e. Jabatan Struktural : -

f. Bidang Keahlian : Proses Sistem Engineering

g. Fakultas/Jurusan : FTI/Teknik Kimia

h. Alamat Rumah dan no. Telp : Lab Perdalpro Jurusan Teknik Kimia FTI-


i. Riwayat Penelitian : -

j. Publikasi ilmiah : Separation of Cyclohexene/Cyclohexane

Mixtures via Hear-Integrated Reactive Distillation Arrangement, 2019

Chemical Annual Conference Poster Paper Exhibition, 66th TwIChE Annual.

k. Paten (2 terakhir) : -

l. Tugas akhir, tesis dan disertasi : Improvement of cyclohexene/cyclohexane

separation process design via reactive distillation and its thermally coupled

configuration

35

4. Anggota 3

b. Nama lengkap : Annasit S.T., M.T.

c. Jenis Kelamin : Laki-Laki

d. NIP/NRP : 198106012006041001/02211760010001

e. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/Penata Muda Tk. 1/IIIc

f. Jabatan Struktural : -

g. Bidang Keahlian : Proses Sistem Engineering

h. Fakultas/Jurusan : FTI/Teknik Kimia

i. Alamat Rumah dan no. Telp : Lab Perdalpro Jurusan Teknik Kimia FTI-


j. Riwayat Penelitian : -

k. Publikasi ilmiah : -

l. Paten (2 terakhir) : -

m. Tugas akhir, paten dan disertasi: Teknologi Carbon Capture and Storage

(CCS) System dengan Menggunakan Metode Perancangan Pinch.

DATA USULAN DAN PENGESAHAN

PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020

1. Judul Penelitian

EFISIENSI ENERGI PADA PROSES PEMISAHAN CAMPURAN SIKLOHEKSENA/SIKLOHEKSANA MENGGUNAKAN DISTILASI REAKTIF DAN SIMULASI UNSTEADY STATE-NYA

Skema : PENELITIAN LABORATORIUM

Bidang Penelitian : Energi Berkelanjutan

Topik Penelitian : Minyak dan Gas bumi

2. Identitas Pengusul

Ketua Tim

Nama : Prof.Ir. Renanto M.Sc Ph.D

NIP : 195307191978031001

No Telp/HP : 0811333410

Laboratorium : Laboratorium Perancangan dan Pengendalian Proses

Departemen/Unit : Departemen Teknik Kimia

Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem

Anggota Tim

No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/UnitPerguruan

Tinggi/Instansi

1Prof.Ir. Renanto

M.Sc Ph.D

Laboratorium Perancangan dan

Pengendalian Proses

Departemen Teknik Kimia

ITS

2Siti Nurkhamidah S.T., M.S, Ph.D

Laboratorium Perpindahan Panas

dan Massa

Departemen Teknik Kimia

ITS

3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 2

4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana Lokal ITS 2020 : 50.000.000,-

b. Sumber Lain : 0,-

Jumlah : 50.000.000,-

Tanggal Persetujuan

Nama Pimpinan Pemberi

Persetujuan

Jabatan Pemberi Persetujuan

Nama Unit Pemberi

PersetujuanQR-Code

09 Maret 2020

Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja M.Eng.

Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan

Iptek

Direktorat Riset dan Pengabdian

kepada Masyarakat

09 Maret 2020

Agus Muhamad Hatta , ST, MSi,

Ph.DDirektur

Direktorat Riset dan Pengabdian

Kepada Masyarakat

Documents

PROPOSAL PENELITIAN LABORATORIUM...Kolom destilasi sederhana /simple distillation column (SDC) memiliki beberapa kelemahan untuk pemisahan campuran titik didih dek at dan azeotrop