Simulation and Experimental System Terner Aseton-Butanol-Ethanol with Batch Distillation

Simulation and Experimental System Terner Aseton-Butanol-Ethanol with Batch Distillation

 

Ni Ketut Sari

Departement of Chemical Engineering, Industrial Technologi Faculty UPN ”Veteran” East Java

E-mail: sari_ketut@yahoo.com

 

 

  1. 1.       INTRODUCTION

In the chemical industry, the fermentation process is one way to get a chemical compound with the help of microorganisms, fermentation products enter the next stage of separation. At this stage it is very important to produce a product with a certain purity, one of the tools commonly used in the separation process is a batch distillation column. Separation process in the industry generally and the separation of multicomponent separation rarely binary, therefore it is important to review the multicomponent batch distillation. Design of multi-component batch distillation is generally obtained by performing simulations, in order to obtain simulation results are close to the actual state of the required thermodynamic data are accurate.

In the process of separation, thermodynamic data of the most dominant influence on the process performance is the equilibrium phase. One of the modern thermodynamic correlation in mempersentasikan behavior is not ideal mixture UNIQUAC equation, the approximate equilibrium ternary and quaternary systems can be done only based on experimental data of binary systems. Activity coefficient models with UNIQUAC equation was developed from a binary mixture, and has advantages for applications in multi-component mixture system because it only requires a binary parameter (does not require additional parameters). But the loss model does not always succeed in predicting the equilibrium multi-component system that shows a mixture which is not ideal especially for mixtures that have a spouse with limited solubility such as butanol-water. To overcome these measurement data needed to accurately balance the binary system and model parameters estimation of activity coefficient models so that these parameters can be used to estimate the vapor-liquid equilibrium multi-component systems accurately.

From the simulation results obtained ternary system, to see the profile of the movement of the composition of liquida on the bottom then drawn in the form of residue curve maps. From the residue curve maps the ternary system can be known whether they form a ternary mixture zeotropik or azeotropic mixtures. Of the azeotropic mixture can be divided into homogeneous azeotropic mixtures and heterogeneous azeotropic mixtures. For homogeneous azeotropic mixture after separation of the results obtained form a single phase and azeotropnya point does not lie in Liquid-Liquid-Equilibrium (Mademoiselle), while for heterogeneous azeotropic mixture after separation of the results obtained form more than one phase and azeotropnya point is at Mademoiselle. Then further developed for multi-component systems, namely in the form of residue curve maps of homogeneous and heterogeneous azeotropic mixture, the movement of the composition profile in the residue is formed liquida zeotropik or azeotropic mixtures. Ternary systems such as isopropanol-water-benzene to form a pseudo-homogeneous azeotropic mixtures have been studied by Pham and Doherty (1990). Ternary systems such as chloroform-benzene-acetone (Fidkowski et al. 1993), acetone-heptane-benzene (Henley and Seader, 1998), acetone-water-metyl ethyl ketone (Villiers et al. 2002) and isopropanol-methyl cyclohexane-toluene (Egbewatt and Fletcher 2003) to form a homogeneous azeotropic mixtures. Other ternary systems that form the heterogeneous azeotropic mixtures such as ethanol-water-benzene (Henley and Seader, 1998), ethanol-water-toluene (Henley and Seader, 1998). Other ternary systems such as nitrogen-argon-oxygen mixture without forming azeotropic or zeotropik, octane-2-ethoxy ethanol to form ethyl benzene azeotropic binary system, acetone-chloroform-methanol to form binary and ternary azeotropic system (Widagdo and Seider 1996). From the results of previous research, no one has made a map of residue curves for ternary mixtures ABE.

From the residue curve maps obtained and validated, the validation of the topological relations. To validate the topological relations using the equation that already exist in the literature (Henley and Seader, 1998). To determine whether the program listing the ternary system simulation is generally applicable, then validated based on data from the literature. Many ternary systems that already exist in the literature or journals that can be used for validation ABE ternary system, one of the ternary system used is a mixture that forms the ternary system zeotropik the MEP. More

PENENTUAN PETA KURVA RESIDU SISTEM TERNER ETANOL-AIR-HCl DENGAN DISTILASI BATCH

PENENTUAN PETA KURVA RESIDU

SISTEM TERNER ETANOL-AIR-HCl DENGAN

DISTILASI BATCH

 

          Ni Ketut Sari

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN”Veteran” Jawa Timur,

 Jalan Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya, Telpon 031-8782179, Fax 031-8782257

Email: sari_ketut@yahoo.co.id

 

ABSTRAK

Peta kurva residu dipergunakan untuk memperkirakan daerah komposisi produk yang dapat dihasilkan dari proses distilasi untuk campuran sistem multikomponen. Dengan mengetahui peta kurva residu, maka dapat diketahui apakah campuran tersebut akan terbentuk campuran zeotropik atau azeotropik.

Untuk pemisahan sistem terner Etanol-Air-HCl dilakukan penelitian secara simulasi sebelum dilakukan penelitian secara eksperimen, supaya dalam penentuan variabel penelitian bisa lebih terarah dan biaya penelitian lebih murah. Simulasi sistem terner Etanol-Air-HCl secara distilasi batch menggunakan metoda rigorous, model DAEs dan bahasa Matlab. Hasil dari simulasi sistem terner Etanol-Air-HCl kemudian divalidasi dengan metode topologi dan dikomparasi menggunakan sistem terner Metanol-Etanol-Air yang membentuk campuran azeotropik. Penggunaan sistem terner Metanol-Etanol-Air  dalam komparasi sistem terner Etanol-Air-HCl, karena diprediksi campuran sistem terner Etanol-Air-HCl membentuk campuran azeotropik. Hasil simulasi berupa profil temperatur, profil komposisi liquida dan profil komposisi uap fungsi dimensionless waktu baik di bottom maupun di distilat.

Hasil menunjukkan bahwa simulasi sistem terner Etanol-Air-HCl  menunjukkan campuran azeotropik,  validasi secara topologi dan komparasi dengan sistem terner Etanol-Air-HCl mendekati hasil yang sama.

Kata kunci : azeotropik, dimensionless waktu , distilasi batch, peta kurva residu, zeotropik. More

SIMULASI DAN EKSPERIMEN ETHANOL-AIR DARI HASIL FERMENTASI RUMPUT GAJAH DENGAN DISTILASI BATCH

SIMULASI DAN EKSPERIMEN ETHANOL-AIR DARI HASIL FERMENTASI RUMPUT GAJAH DENGAN DISTILASI BATCH

  

Ni Ketut Sari

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur, Jalan Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya, Telpon 031-8782179, Fax 031-8782257

  

Abstrak

Simulasi dan eksperimen ethanol-air dari hasil fermentasi rumput gajah dengan distilasi batch  bertujuan untuk mencari profil temperatur, komposisi uap, komposisi liquida fungsi % distilat dengan simulasi dan mencari data temperatur, komposisi distilat dengan kolom distilasi batch dari hasil fermentasi rumput gajah. Dari penelitian terdahulu kadar ethanol yang diperoleh dari kajian produksi bioethanol dari rumput gajah antara 23-28 %, untuk meningkatkan kemurnian kadar ethanol dilakukan pemisahan menggunakan distilasi batch.

Dalam penelitian ini dilakukan secara simulasi dan eksperimen, untuk simulasi bahasa pemrograman yang digunakan bahasa Matlab, kesetimbangan uap-cair menggunakan persamaan UNIQUAC, kondisi tetap: tekanan atmosferik, kondisi berubah: kadar ethanol 5, 10, 15, 20, 25 (%v/v). Sedangkan untuk eksperimen menggunakan kolom distilasi batch dengan kondisi tetap: tekanan atmosferik, volume campuran ethanol-air 0,5 liter pada still pot dan kondisi berubah: kadar ethanol 5, 10, 15, 20, 25 (%v/v). Dari hasil penelitian secara simulasi diperoleh profil temperatur, profil komposisi uap dan liquida yang sudah divalidasi dengan data literatur. Untuk hasil penelitian secara eksperimen diperoleh kadar ethanol tertinggi yaitu pada 95,87 %v/v dengan kadar ethanol awal (hasil fermentasi rumput gajah) 20 (%v/v).  .

Dari hasil yang diperoleh yaitu kadar ethanol (90–96) %v/v, hasil fermentasi rumput gajah memenuhi standar kadar ethanol teknis yaitu kadar ethanol (95-96) %v/v, Untuk memperoleh produk ethanol yang lebih murni (pro analisis) dilakukan proses lanjutan menggunakan teknologi membran.

Kata kunci: bioethanol, distilasi batch, fermentasi, rumput gajah. More

Production of Bioethanol from Bulrush with Process Hydrolysis, Fermentation and Batch Distillation

Production of Bioethanol from Bulrush with Process Hydrolysis, Fermentation and Batch Distillation

 

Ni Ketut Sari*

Departement of Chemical Engineering

Industrial Technology Faculty UPN”Veteran” East Java

Jl. Raya Rungkut Madya-Gunung Anyar-Surabaya Telp : (031)8782179

*Corresponding Author’s E-mail: sari_ketut@yahoo.com

Keyword: Bioethanol; Bulrush; Distillation; Fermentation; Filtrat; Hydrolysis.

 

Abstract

 

Bulrush is an alternative raw material to produce bioethanol, through acid hydrolysis process, fermentation and batch distillation. Bulrush avaibility can be obtained continuesly and abundantly, representing one of the crops which less is exploited.  Bulrush is only used as livestock food, sometimes it is olso considered to be an intruder crop. But bulrush has cellulose content which can be used as one of the materials which produces ethanol. Up to now the word ethanol consumption has been about 63 % for fuel, especially inBrazil, North America,Canada, United Europe andAustralia. In Asia, Japan and South Korea the biggest ethanol consumption is for liquor.

Hydrolysis process in this reseach used constant condition: temperature 30 oC, water volume 700 ml, reseach variable: hydrolysis time 2 until 3 hours, bulrush weights 50, 100, 150, 200, 250 (gram), volume HCl 10, 20, 30, 40, 50(ml). Fermentation  process in this reseach used constant condition: temperature 20 up to 30 oC, pH 4, 5 ; filtrate volume 250 ml, reseach variable: 4, 5, 6, 7, 8 days; and starter 8, 10, 12 %. Pure ethanol product was obtained by batch distillation process. This research resulted in hydrolysis process has the best glucose content 26.29 %, dry bulrush weight 200 gram, and HCl volume 20 ml. Fermentation process has saccaromyces cerevisiae starter content 10 % during 6 days, ethanol yields 9 up to 12 % before distillation process, residu glucose content 8.09 % and after distillation process ethanol yields 96 %. From the research result which was obtain, it can be  concluded that: bulrush can be used as an alternative which produces bioethanol. More

PROCESS STUDY ON PROCESSING AND PERFORMANCE “BIOSOLID” ON AGRICULTURAL LAND

PROCESS STUDY ON PROCESSING AND PERFORMANCE “BIOSOLID” ON AGRICULTURAL LAND

Ni Ketut Sari

Departement of Chemical Engineering

Industrial Technologi Faculty UPN ”Veteran” East Java

  Jl. Raya Rungkut Madya-Gunung Anyar-Surabaya Telp:  (031)8782179  e-mail: sari_ketut@yahoo.com

Abstract

            BIOSOLID a solid waste originating from industrial waste water treatment and household waste in aerobic and anaerobic conditions. Biosolid this be the case for industries considering the amount of biosolid generated approximately large enough to reach 30-40 tonnes per day depending on the industry. Management conducted currently only used as embankment (land fills) and sent to Cilengsi to do further processing. This management requires substantial costs and no economic value on these biosolid. Based on literature review and laboratory analysis known biosolid contains various nutrient needed such plants: Nitrogen (N): 2-3%, Phosphorous (P2O5): 2-4%, Potassium (K2O): 0.5 to 1% and Sulfur (S): 0.2 to 0.4% and organic materials: 26-30%. In addition to containing nutrients, biosolid from industrial waste can contain pathogenic bacteria and heavy metals. Quality biosolid produced every type of industry vary depending on the type of industry and waste water treatment technology.

Biosolid treatment process intended to reduce the content of pathogenic bacteria and heavy metals contained in the biosolid and biosolid processing into carbon or biochar. The assessment in this study include: Identify the quantity and quality (physical, chemical and biological) of solid waste biosolid on various types of industries, processing: Extraction and Carbonization acid-base and the performance of biosolid and carbon (biochar) on agricultural land. After doing research, product standards obtained organic fertilizer (SNI), biosolid quality standards that can be applied to agricultural land.

Attention to the quality biosolid obtained can be used as fertilizer, growing media (carbon or biochar) that serves to improve the quality of agricultural land and land reclamation for agriculture, and avoiding environmental pollution (water, soil and air) and pollution on agricultural products .

Keywords : Agricultural Land, Biosolid, Carbonization, Extraction.

SIMULASI SISTEM BINER (ETHANOL-AIR) PADA DISTILASI BATCH, PRODUKSI BIOETHANOL DARI RUMPUT GAJAH

SIMULASI SISTEM BINER (ETHANOL-AIR) PADA DISTILASI BATCH, PRODUKSI BIOETHANOL DARI RUMPUT GAJAH

 

Ni Ketut Sari

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur, Jalan Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya, Telpon 031-8782179, Fax 031-8782257


Abstrak

Kadar ethanol yang diperoleh dari kajian produksi bioethanol dari rumput gajah antara 23-28 %, untuk meningkatkan kemurnian kadar ethanol dilakukan pemisahan menggunakan distilasi batch. Hasil simulasi yang diperoleh dibandingkan dengan hasil eksperimen yang telah dilakukan, kemudian divalidasi dengan hasil yang ada di pustaka dan jurnal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperoleh kadar ethanol yang tinggi, baik secara eksperimen maupun simulasi.

Dalam penelitian simulasi sistem biner (ethanol-air) pada distilasi batch, produksi bioethanol dari rumput gajah dilakukan pada kondisi tetap : volume filtrat (hasil proses fermentasi)  500 ml, suhu proses distilasi batch dijaga 78 oC, volume bottom 1/10 volume filtrat. Untuk kondisi berubah: konsentrasi filtrat 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1 (v/v). Model yang digunakan dalam proses distilasi batch adalah Differential Algebraic Equations (DAEs), untuk distilasi batch sederhana sistem biner dengan asumsi larutan tidak membentuk dua phase liquida dan tercampur secara sempurna. Kesetimbangan uap-cair dihitung menggunakan pendekatan UNIQUAC. Bahasa pemrograman yang digunakan dalam simulasi adalah bahasa Matlab versi 6.1 dan verifikasi menggunakan hasil eksperimen menggunakan kolom distilasi batch.

Dari penelitian simulasi sistem biner (ethanol-air) pada distilasi batch, produksi bioethanol dari rumput gajah diperoleh hasil berupa profil suhu, profil komposisi uap dan profil komposisi liquida fungsi waktu antara hasil simulasi dan eksperimen. Dari hasil simulasi dan eksperimen yang diperoleh yaitu kadar ethanol (90–96)%, rumput gajah dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioethanol. Namun untuk standar bioethanol yaitu kadar ethanol diatas 98%, perlu dilakukan proses lebih lanjut untuk memenuhi standar bioethanol. 

Kata kunci: bioethanol, simulasi, sistem biner, rumput gajah. More

KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL DARI RUMPUT GAJAH

KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL DARI RUMPUT GAJAH

Ni Ketut Sari

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknologi Industri- UPN ”Veteran” Jawa Timur

Jl. Raya Rungkut Madya-Gunung Anyar-Surabaya Telp : (031)8782179

e-mail: sari_ketut@yahoo.com

ABSTRAK

Penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah bertujuan untuk mencari bahan baku alternatif bioethanol dan mengkaji proses hidrolisis asam dan fermentasi. Ketersediaan rumput gajah dapat diperoleh secara kontinyu dan melimpah, merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan. Rumput gajah hanya digunakan sebagai makanan ternak, terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman pengganggu. Tetapi rumput gajah mempunyai kadar selulosa yang dapat digunakan sebagai salah satu bahan penghasil ethanol. Sampai saat ini konsumsi ethanol dunia sekitar 63 persen untuk bahan bakar, terutama di Brazil, Amerika Utara, Kanada, Uni Eropa, dan Australia. Di Asia, Jepang dan Korea Selatan konsumsi terbesar ethanol adalah untuk minuman keras. Dalam penelitian ini dilakukan proses hidrolisis pada kondisi tetap : suhu 30 oC, volume larurtan HCl 700 ml,  waktu hidrolisis 1 jam dan kondisi berubah: berat rumput gajah 25, 30, 35, 40, 45 (gram),  pH larutan HCl 1,2,3,4,5. Kemudian dilanjutkan proses fermentasi pada kondisi tetap : suhu 30 ­­­oC,  pH 4, 5 ;  volume fermentasi 500 ml dan kondisi berubah: waktu fermentasi 4, 5, 6, 7, 8 (hari), starter 8 %, 10 %, 12 %, 14 %. Untuk memperoleh produk ethanol yang lebih murni dilakukan proses distilasi. Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil, pada proses hidrolisis kadar glukosa yang terbaik 26,29 %, berat rumput gajah kering 35 gram dan pH 4. Pada proses fermentasi kondisi terbaik menggunakan starter Saccharomyces Cerevisiae 10 % selama 6 hari, menghasilkan ethanol 4,32 % sebelum di distilasi dan setelah didistilasi menghasilkan ethanol sebesar 27,71 % dan kadar glukosa sisa 8.09 %. Dari hasil yang diperoleh, rumput gajah dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioethanol.

Kata kunci: bioethanol, fermentasi, hidrolisis, rumput gajah.

More

Previous Older Entries