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