Analisis Eksergi Study of Heat Recirculation in Non-Catalytic Reaction of Biodiesel Production Based on Exergetic Analysis.
TRIGLISERIDA TOTAL
njH njG
nja njb
njc njd
∆Hf kJmol ∆Gf kJmol Cp Jmol K Tripalmitate
-2121.38 -608.89
69.00 4.48 -2.08E-03
2.18E-07 -2053.09
-555.01 1227.33
Tristearate -2245.22
-558.37 63.55
5.05 -2.41E-03 2.89E-07
-2176.93 -504.49
1365.43 Trioleat
-1893.56 -317.71
21.00 5.11 -2.66E-03
4.32E-07 -1825.27
-263.83 1322.09
Trilinoleat -1972.46
-523.81 48.78
4.60 -1.77E-03 -4.43E-08 -1904.17
-469.93 1263.27
1.47 kJkgK
Me thyl Este r Total
njH njG
nja njb
njc njd
∆Hf kJmol-∆Gf kJmol Cp Jmol K Methyl palmitate
-779.78 -271.99
50.77 1.35 -4.15E-04 -7.20E-08
-711.49 -218.11
413.10 Methyl stearate
-821.06 -255.15
48.96 1.54 -5.24E-04 -4.82E-08
-752.77 -201.27
459.13 Methyl oleate
-775.60 -249.39
46.49 1.47 -4.19E-04 -1.04E-07
-707.31 -195.51
442.10 Methyl linoleate
-730.14 -243.63
44.03 1.39 -3.13E-04 -1.59E-07
-661.85 -189.75
425.08 1.48 kJkgK
Me thyl linole ate
Gugus nj
njH njG
nja njb
njc njd
CH2 12
-247.68 101.04
-10.91 1.14
-6.53E-04 1.43E-07
–CH3 2
-152.90 -87.92
39.00 -0.02
3.06E-04 -1.93E-07
=CH- 4
8.36 45.20
-8.56 0.23
-6.56E-06 -6.36E-08
.-COO-Ester 1
-337.92 -301.95
24.50 0.04
4.02E-05 -4.52E-08
Total -730.14
-243.63 44.03
1.39 -3.13E-04
-1.59E-07
GLISEROL T
300 Gugus
nj njH
njG nja
njb njc
njd ∆Hf kJmol-∆Gf kJmol Cp Jmol K
CH2 2
-41.28 16.84
-1.82 0.19
-1.09E-04 2.38E-08
27.01 70.72
41.47 CH-
1 29.89
58.36 -23.00
0.20 -2.65E-04
1.20E-07 98.18
112.24 13.03
.-OH Alkohol 3
-624.12 -567.60
77.10 -0.21
5.31E-04 -2.96E-07
-555.83 -513.72
50.14
Total -635.51
-492.40 52.28
0.19 1.57E-04
-1.53E-07 -567.22
-438.52 113.76
1.24 kJkgK
Lampiran 2 Prosedur pengujian alat produksi biodiesel non-katalitik setelah dirangkaikan dengan penukar panas
No. Proses
Keterangan
1. Persiapan:
- Nitrogen dialirkan ke dalam reaktor
- Seluruh katup V1-8 ditutup
- Ujung selang pengeluaran nitrogen dimasukkan
kedalam gelas yang berisi air -
Katup V1 dibuka dan dialirkan gas nitrogen Tekanan nitrogen yang
dialirkan sebesar 0.3 – 0.5 Mpa
- Minyak sawit diisikan kedalam reaktor melalui
oil leveler -
Katup V5 dibuka, setelah tidak ada lagi minyak yang keluar maka pengisian minyak dihentikan
Minyak sawit yang digunakan sebanyak
200 ml
2. Pemanasan Minyak:
- Pemanas dihidupkan
- Regulator pemanas Tr
5
dihidupkan dan diatur tegangan pada 50 Volt
Maksimun suhu yang digunakan pada Tr
5
adalah 290
o
C 3.
Pemanasan Metanol: -
Suhu Tr
1
, Tr
2
, Tr
3
, Tr
4
diatur sesuai suhu yang digunakan
- Tegangan Tr
1
, Tr
2
, Tr
3
, Tr
4
diatur sesuai dengan tegangan yang digunakan
Besarnya tegangan yang digunakan
bergantung pada suhu yang ingin dicapai
4. Pengisian Metanol
- Bukaan stroke diatur sesuai dengan laju aliran
yang digunakan -
Pompa metanol dinyalakan -
Selang nitrogen dikeluarkan dari gelas yang berisi air
- Setelah produk liquid dihasilkan dan tertampung
dalam gelas penampung produk, tutup katup V1 untuk menghentikan laju aliran nitrogen
Besarnya bukaan stroke untuk setiap laju aliran
dapat diatur pada bukaan stroke pada
pompa
5 Percobaan
- Apabila suhu reaktor sudah mencapai 100
o
C. pompa dinyalakan untuk mengalirkan metanol
- Pencatatan waktu ke-0 dimulai ketika suhu
reaktor mencapai suhu target 290
o
C -
Kran pada tabung lalu harus segera ditutup
setelah selesai mengambil produk
- Produk hasil reaksi
diambil setiap 30 menit sekali
Minyak yang berlebihan ditampung
dalam O
2
6 Menghentikan Percobaan
- Turunkan tegangan Tr
1
, Tr
2
, Tr
3
, Tr
4
hingga mencapai 0 Volt
- Selang nitrogen dimasukkan kedalam air
- Setelah nitrogen mengalir keseluruh bagian
pompa lalu dimatikan -
Ditunggu hingga suhu mencapai suhu ruangan -
Katup V5 dan V6 dibuka untuk mengeluarkan semua produk dari reaktor
- Setelah semua produk keluar, katup V5 dan V6
ditutup -
Semua sumber tegangan dimatikan -
Aliran nitrogen dihentikan dengan menutup V1 7
Proses Pemisahan FAME dengan Metanol: -
Alat yang digunakan adalah rotary evaporator, dengan suhu pengoperasian 45
o
C dan tekanan 0.06-0.08 MPa.
Hasil dari destilasi didapatkan
FAME+Gliserol serta Metanol yang telah
terpisah.
Lampiran 3 Gambar desain alat penukar panas
Rancangan pipa keluar produk Rancangan pipa aliran metanol
Pipa aliran produk fluida panas Pipa aliran metanol fluida dingin
Alat penukar panas hasil rancangan Alat penukar panas setelah diisolasi
Lampiran 4 Alat produksi biodiesel non-katalitik metode SMV dengan daur ulang panas
Lampiran 5 Produk hasil reaksi
Laju alir MeOH
mL menit
-1
Produk sebelum dievaporasi Produk setelah
dievaporasi metil ester
1.5
3.0
4.5
Lampiran 6 Kesetimbangan massa berbagai laju alir metanol Kesetimbangan massa laju alir metanol 1.5 mL menit
-1
Suhu reaksi = 290
o
C Volume awal minyak
= 200 mL Berat molekul BM MeOH = 32.042 g gmol
-1
Densitas MeOH = 0.79 g cm
-3
Laju alir MeOH = 1.5 mL menit-1 = 71.2 g jam
-1
: 32.042 g gmol
-1
= 2.22 gmol jam
-1
Laju produksi biodiesel kotor = 3.65 g jam
-1
Produktivitas of biodiesel = 3.651000 kg0.2 L jam
-1
= 0.0182 kg L
-1
h Kadar ME dalam produk
= 72.8 w w
-1
ME dalam produk = 0.728 x 3.65 = 2.66 g jam
-1
BM ME adalah 287 = 2.66287 = 0.00925 gmol jam
-1
Reaksi secara keseluruhan per jam adalah TG +
3MeOH → GL +
3ME
0.00925 gmol
Produksi gliserol BM GL: 92 = 13 x 0.00925 gmol x 92 g gmol
-1
= 0.284 g. Hasil percobaan, laju gliserol adalah 0.410 g jam
-1
, jadi kemurnian gliserol sekitar 0.2840.410 x 100 = 69.21 w w
-1
. Minyak sebagai uME dalam fase Gl = 0.410 – 0.284 = 0.126 g
Minyak sebagai uME dalam fase ME = 3.65 – 2.66 = 0.992 g Minyak TG yang bereaksi = 13 x 0.00925 gmol = 0.00308 gmol = 2.65 g
BM TG adalah 858 Laju alir minyak = 0.126 + 0.992 + 2.65 = 3.76 g jam
-1
= 0.00439 gmol jam
-1
Konversi TG = 0.003080.00439 x 100 = 70.29 mol mol
-1
Yield FAME = massa FAMEmassa minyak x 100
= 2.663.76 x 100 = 70.54 w w
-1
MeOH yang bereaksi = 0.00925 gmol = 0.296 g
MeOH yang tidak bereaksi = 71.2 – 0.296 = 70.9 g
Rasio molar MeOH terhadap minyak = 2.220.00439 = 506 mol mol
-1
Kesimpulan kesetimbangan massa dalam reaktor: Komponen