ASSIGNMENT 2

PERPINDAHAN MASSA

Oleh:

Rayhan Hafidz I.

1306409362

PROGRAM S1 TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, SEPTEMBER 2015

1. Define component A and B, calculate using analytical method and software if

the mixture of them is flash vaporized.

2. Similar to no.1, calculate for mixture of A, B, and C components.

3. Find a process production of chemical which uses distillation column, draw

the flow sheet including information concerning to concentration of the

component entering and come out from the column.

Jawab:

1. Contoh soal:

A liquid mixture containing 60% mol of ethanol and 40% mol of propanol at 100oc

(373.15 K) is flash vaporized at 1 atm to vaporize 60% of the feed. Calculate the

composition of the vapor and liquid products.

Jawaban no. 1

- Basis untuk feed ditentukan:

Feed = 100 mol

D = 60% x 100 mol

= 60 mol

W = 100 mol – 60 mol

= 40 mol

- Mencari data parameter Antoine dan titik didih pada 1 atm dari setiap komponen zat

Komponen Titik Didih (1

atm)

Parameter Antoine

A B C

Ethanol 78,37 oC 8,2133 1652,05 231,48

Propanol 97 oC 7,6192 1375,14 193,01

(Pvp in mmHg, T in oC)

Sehingga:

Komponen A = Ethanol (karena lebih volatile)

Komponen B = Propanol

- Mencari grafik hubungan x dan y*

Kita harus menentukan nilai tekanan masing-masing komponen dengan data diatas

menggunakan rumus persamaan Antoine, yaitu:

( )

Lalu kita dapat mencari nilai dari x dan y* pada setiap nilai temperatur (T) dengan

menggunakan rumus:

,

( Ptotal = PA* + PB* = x PA + (1 - x) PB )

Setelah proses perhitungan didapatkan data:

T (oC) PA PB x y*

78,37 761,2487 356,441262 0,99691534 0,998553287

80 811,76096 382,1568485 0,87951474 0,939415439

82 877,5398 415,7887545 0,74544768 0,86073685

84 947,71214 451,8298112 0,6214583 0,774952075

86 1022,5043 490,4101492 0,50665821 0,681658133

88 1102,1502 531,6642925 0,40024777 0,580438362

90 1186,8918 575,7311822 0,30150639 0,470862433

92 1276,9787 622,7541962 0,20978397 0,352486381

94 1372,6686 672,8811644 0,12449328 0,224852659

97 1527,2926 754,225893 0,00746909 0,015009855

- Membuat grafik

Dengan data-data diatas, kita dapat membuat grafik x-y* dengan T dan grafik x-y*

Grafik 1. Grafik hubungan antara x dengan y*

Gambar 2. Grafik hubungan antara x-y* dengan suhu (T)

y = 0,4606x3 - 1,3931x2 + 1,9317x + 0,0026 R² = 1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Grafik hubungan x dengan y*

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Grafik hubungan x, y* dengan T

x

y*

- Membuat garis operasi

Gambar 3. Grafik hubungan x dengan y* beserta garis operasi

- Mencari nilai xW dan yD ethanol dan propanol.

Dari persamaan diatas didapatkan

Nilai x tersebut menunjukkan xw (fraksi cair), dan dapat digunakan untuk mencari yD (fraksi

uap) menggunakan persamaan garis operasi.

y = 0,4606x3 - 1,3931x2 + 1,9317x + 0,0026 R² = 1

y = -0,67x + 1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Grafik hubungan x dengan y*

( )

Nilai xW dan yD tadi menunjukkan nilai fraksi cair di W dan fraksi uap di D miliki Ethanol, zat

yang menjadi komponen A. Untuk mencari xW dan yD propanol sebagai komponen B, dapat

dicari dengan mengurangi 1 dengan fraksi milik ethanol, sehingga didapatkan:

Komponen xW yD

Ethanol 0,4918 0,6705

Propanol 0,5082 0,3295

Komposisi diatas inilah yang akan dihasilkan jika ingin menghasilkan distilat sebesar 60%,

2. Contoh soal:

A solution mixture containing 50% mol of ethanol, 30% mol of propanol, and 20% mol

of pentanol will be flashed at 1 atm and 100oC (373,15 K). Calculate the amount of

vapor-liquid product and their composition.

- Mencari data parameter Antoine dan titik didih pada 1 atm dari setiap komponen zat

Komponen Titik Didih

(1 atm)

Parameter Antoine

A B C

Ethanol 78,37 oC 8,2133 1652,05 231,48

Propanol 97 oC 7,6192 1375,14 193,01

Pentanol 138 oC 7,1776 1314,56 168,16

(Pvp in mmHg, T in oC)

- Menghitung tekanan uap masing-masing komponen dengan persamaan Antoine:

(

)

a. Ethanol

(

)

(

)

b. Propanol

(

)

(

)

c. Pentanol

(

)

(

)

- Mencari x dan y* masing-masing komponen dengan trial and error.

Trial and error yang dilakukan adalah dengan melakukan pendugaan nilai W/D sampai

mendapatkan nilai ∑ xj = 1 dan ∑ yj = 1. Rumus yang akan digunakan untuk mencari nilai x

dan y* yaitu :

( )

( )

a. W/D = 1

Komponen P m zf y* x

Ethanol 1696,05424 2,23165 0,5 0,6905606 0,309439

Propanol 843,4310704 1,109778 0,3 0,3156099 0,28439

Pentanol 188,5610677 0,248107 0,2 0,0795146 0,320485

1,085685 0,914315

b. W/D = 0,5

Komponen P m zf y* x

Ethanol 1696,05424 2,23165 0,5 0,6127203 0,274559

Propanol 843,4310704 1,109778 0,3 0,3102292 0,279542

Pentanol 188,5610677 0,248107 0,2 0,0994938 0,401012

1,0224433 0,955113

c. W/D = 0,2

Komponen P m zf y* x

Ethanol 1696,05424 2,23165 0,5 0,5506508 0,246746

Propanol 843,4310704 1,109778 0,3 0,3050288 0,274856

Pentanol 188,5610677 0,248107 0,2 0,1328826 0,535587

0,9885623 1,057189

d. W/D = 0,3

Komponen P m zf y* x

Ethanol 1696,05424 2,23165 0,5 0,5729751 0,25675

Propanol 843,4310704 1,109778 0,3 0,3070082 0,276639

Pentanol 188,5610677 0,248107 0,2 0,1176919 0,47436

0,9976753 1,007749

Terlihat bahwa dengan W/D = 0,3 nilai y* dan x semakin mendekati 1. Untuk hasil yang lebih

akurat, dilakukan metode goal-seek sehingga menghasilkan nilai W/D yang lebih akurat

dengan y* dan x yang semakin mendekati 1 (∑ xj = 1 dan ∑ yj = 1). Nilai tersebut yaitu:

W/D = 0,320110292 ≈ 0,3201

Komponen P vp m zf y* x

Ethanol 1696,05424 2,23165 0,5 0,5772533 0,258667

Propanol 843,4310704 1,109778 0,3 0,3073728 0,276968

Pentanol 188,5610677 0,248107 0,2 0,1152828 0,46465

0,9999089 1,000285

- Mengumpulkan dan menyimpulkan hasil komposisi vapor-liquid semua komponen

Berdasarkan hasil trial and error yang dilakukan dan dengan bantuan metode goal-seek,

didapatkan nilai perbandingan W/D yang tepat adalah 0,3201, dimana hasil tersebut

mebgfhasilkan ∑ xj = 1 dan ∑ yj = 1. Komposisi zat dengan perbandingan tersebut ialah:

Komponen y* x

Ethanol 0,5772533 0,258667

Propanol 0,3073728 0,276968

Pentanol 0,1152828 0,46465

∑ 0,9999089 1,000285

3. Contoh proses distilasi yang dilakukan ini adalah distilasi single-state, dimana proses

ini ingin memisahkan air untuk produknya. Feed pada proses ini adalah air, asam

asetat, dan acrylic acid. Pada stream di bottom, air telah berhasil terpisahkan.

Gambar 4. Contoh proses distilasi (http://www.cheresources.com/invision/uploads/images/articles/qdist2.gif)