i

PROPOSAL

PENELITIAN PASCASARJANA

DANA ITS TAHUN 2020

Implementasi Modelling Computational Fluid Dynamics and Validasi Experimental

pada Proses Pemurnian Bioetanol dengan Menggunakan Packed Sieve Tray Column

Tim Pengusul:

Fadlilatul Taufany, ST., PhD 1981 07 13 2005 01 1001

Prof. Dr. Ir. Ali Altway, M.Sc 1951 08 04 1974 12 1001

DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT

TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

2

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ...................................................................................................... i

DAFTAR ISI ...................................................................................................................... ii

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... v

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................. vi

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

BAB II LATAR BELAKANG .......................................................................................... 3

II.1 Latar Belakang ................................................................................................... 3

II.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah ................................................................. 4

II.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 5

II.4 Urgensi Penelitian .............................................................................................. 6

II.5 Target dan Kontribusi Penelitian serta Kesesuaian Skema ................................ 6

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

III.1 Kolom Distilasi ................................................................................................. 7

III.2 Kesetimbangan Uap-Cair pada Distilasi Multikomponen ................................ 8

III.2.1 Harga K dan Volatilitas Relatif ...................................................................... 8

III.2.2 Sistem Ideal dan Tak Ideal ............................................................................. 9

III.3 Tray Pada Kolom Distilasi ................................................................................ 9

III.4 Hidrodinamika Pada Kolom Distilasi ............................................................... 14

III.4.1 Pressure Drop ................................................................................................. 15

III.4.2 Clear Liquid Height ....................................................................................... 16

III.4.3 Flooding Point ................................................................................................ 16

III.4.4 Fraction Holes of Passing Gas ....................................................................... 16

III.4.5 Tray Efficiency .............................................................................................. 17

III.5 Packed Column pada Kolom Distilasi .............................................................. 18

III.6 Struktur Packing ................................................................................................ 19

III.6.1 Random Packing ............................................................................................ 23

III.7 Fenomena Transfer Massa ................................................................................ 24

III.7.1 Multiphase Model .......................................................................................... 24

III.7.2 Formulasi Matematis...................................................................................... 27

III.7.2.1 Governing Equation .................................................................................... 27

3

III.7.2.2 Persamaan Species Transport...................................................................... 29

III.8 Computational Fluid Dynamic .......................................................................... 29

III.9 Penelitian Terdahulu .......................................................................................... 31

III.10 Road Map Penelitian ....................................................................................... 37

BAB IV METODE ............................................................................................................. 39

IV.1 Garis Besar Penelitian ....................................................................................... 39

IV.2 Alat dan Bahan Penelitian................................................................................. 39

IV.2.1 Alat Penelitian ........................................................................................ 39

IV.2.2 Bahan Penelitian ..................................................................................... 41

IV.3 Variabel Penelitian ............................................................................................ 41

IV.4 Rangkaian Alat Penelitian ............................................................................... 42

IV.5 Metode Penelitian ............................................................................................. 42

IV.5.1 Metode Eksperimental Distilasi .................................................................... 43

IV.5.2 Sistem yang Ditinjau ..................................................................................... 44

IV.5.3 Penyelesaian Secara Simulasi Menggunakan ANSYS ................................. 46

IV.6 Metode Analisa ................................................................................................. 47

BAB V JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA ................................... 47

V.1 Jadwal Penelitian ................................................................................................ 48

V.2 Rancangan Anggaran Biaya (RAB) Penelitian .................................................. 48

BAB VI DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 51

BAB VII LAMPIRAN ....................................................................................................... 53

4

DAFTAR TABEL

Tabel III.1 Perbandingan dari Jenis Tray yang Umum Tersedia ........................................ 10

Tabel III.2 Deskripsi dari Persamaan Pressure Drop ......................................................... 15

Tabel III.3 Karakteristik Packing ....................................................................................... 19

Tabel III.4 Struktur Packing ................................................................................................ 22

Tabel III.5 Random Packing ................................................................................................ 23

Tabel III.6 Ringkasan dari Berbagai Tipe Turbulence Model............................................. 25

Tabel III.7 Kelebihan dan Kesalahan Umum yang Terjadi pada Penggunaan CFD ........... 30

Tabel III.8 Penelitian Terdahulu .......................................................................................... 31

Tabel IV.1 Spesifikasi Kolom Distilasi ............................................................................... 39

5

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1 Tipe dari Layout Tray .................................................................................... 10

Gambar III.2 Ilustrasi Aliran pada Sieve Tray .................................................................... 12

Gambar III.3 Skema Terjadinya Froth Pada Sieve Tray ..................................................... 13

Gambar III.4 Struktur Froth pada Sieve Tray, (a) Jetting Zone dan (b) Bubbling Zone ..... 12

Gambar III.5 Bentuk Froth Pada Sieve Tray ....................................................................... 14

Gambar III.6 Komposisi Aliran Liquid dan Gas pada Tiap Tray ........................................ 17

Gambar III.7 Diagram Neraca Massa Kolom Distilasi ....................................................... 18

Gambar III.8 Jenis-jenis Packing......................................................................................... 19

Gambar III.9 Proses Penyelesaian CFD .............................................................................. 30

Gambar IV.1 Bentuk Tray Penyusun Kolom, (a) Tampak Atas (Active Area), (b) Tampak

Bawah (Downflow), (c) Tampak Samping (Tray Spacing) ................................................. 39

Gambar IV.2 Jenis packing, (a) Steel Wool Packing, (b) Raschig Ring Packing ............... 39

Gambar IV.3 Skema Peralatan Penelitian. .......................................................................... 41

Gambar IV.4 Sistematikan Penelitian Simulasi dan Eksperimen........................................ 42

Gambar IV.5 Sistem Kolom Distilasi Jenis Packed Sieve Tray .......................................... 44

Gambar IV.6 Non-equilibrium stage dalam rate based model. ........................................... 45

Gambar IV.7 Blok Diagram dari Penggunaan Software ANSYS dalam Metode Simulasi.

............................................................................................................................................. 46

6

BAB I

RINGKASAN

Semakin berkembangnya ilmu pengetahuan di bidang teknik kimia terutama di bidang

distilasi, penelitian ini bertujuan untuk mencari metode alternatif yang digunakan untuk

melewati titik azeotrope yang terdapat pada sistem etanol-air. Kadar etanol yang diharapkan

menjadi lebih murni dan melewati titik azeotrope yang terdapat pada sistem etanol-air

dengan menggunakan packed sieve tray pada proses distilasi. Salah satu masalah utama yang

menyebabkan naikknya capital expenditure dan operational expenditure pada proses

pemurnian etanol adalah disebabkan sifat kimia dari etanol yang memiliki titik azeotrope

96% pada suhu 78,1oC yang berdekatan jika berkesetimbangan dengan air mendidih,

campuran berkesetimbangan ini tidak bias menghasilkan bioethanol teknis yang layak jual

(99,5%) melainkan hanya pada threshold 96,25%, hal ini dapat menyebabkan penurunan

kualitas etanol dan penambahan equipment lain seperti extractive distillation, oksidasi

impuritis dengan menggunakan O3 hingga pressure swing distillation. Sebagai solusi dari

permasalahan ini, maka peningkatan transfer massa pada system kesetimbangan bioethanol-

air perlu dilakukan. Ada beberapa metode untuk meningkatkan performansi transfer massa

pada kolom distilasi, dengan prinsip perlu ditambahkannya kontak pada system, salah

satunya menggunakan additional material berupa packing yang memiliki biaya produksi

relatif rendah, dan mudah untuk difabrikasi. Maka dari itu, Penggunaan packed sieve tray

column yang berupa penambahan packing kolom pada diprediksi dapat meningkatkan

transfer massa, peningkatan pendistribusian energi, dan hidrodinamika yang lebih statis bila

dibandingkan dengan sieve tray tanpa penambahan packing. Berangkat dari permasalahan

tersebut, maka tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan sebuah model yang

sudah tervalidasi dengan toleransi error dibawah 5% pada kolom distilasi dengan

menggunakan packed sieve tray dibutuhkan untuk mengakomodasi fenomena yang terjadi

di dalam tray yang nantinya akan divalidasi dengan hasil eksperimen. Model dan metode

simulasi yang akan digunakan pada penelitian ini adalah Eulerian-Eulerian dengan 2 fasa

yaitu gas dan cair, serta menggunakan computational fluid dynamics dengan bantuan

software berlisensi resmi ANSYS versi 19.2.

Pada penelitian ini dibagi menjadi 2 tahap, yaitu proses eksperimen, dan simulasi.

Pada proses eksperimen, langkah pertama yang perlu dilakukan adalah pre-treatment

terhadap feed untuk persiapan ke packed sieve tray dengan mengencerkan larutan sesuai

7

dengan konsentrasi feed yang dibutuhkan, yakni 0.04 fraksi mol etanol dan 0.96 fraksi mol

air. Setelah proses pre-treatment telah dilakukan, dilakukan setup pada packed sieve tray

dengan memasang packing steel wool dengan ketinggian 0, 3, dan 5 cm pada tiap tray, proses

penempatan pack dihimpitkan pada weir agar mengurangi error ketika eksperimen

dilakukan. Langkah setup selanjutnya adalah mengisi boiler dengan larutan feed

menggunakan pompa ke dalam kolom, setelah itu pengaliran air pendingin untuk kondensor,

setelah air pendingin sudah steady, maka boiler dapat dinyalakan, dan di adjust pada suhu

100oC. Setelah 1 jam, maka light key product dan heavy key product dapat diambil untuk

dianalisa pada gas kromatograf untuk kalkulasi konsentrasi.

Pada proses simulasi dengan menggunakan metode computational fluid dynamics

pada software ANSYS 19.2, digunakan perangkat FLUENT pada ANSYS 19.2 sebagai

basis perhitungan. Pada fluent, terdapat 3 tahap utama untuk menyelesaikan simulasi hingga

konvergen, yaitu: Geometry Setup, Meshing, dan Process Calculation. Pada tahap

Geometry Setup, digunakan DesignModeler sebagai alat bantu 3D Modelling untuk

menggambarkan struktur packed sieve tray. Setelah itu, proses Meshing dilakukan dengan

metode Tet/Hybrid element dengan TGrid Mesh. Setelah proses meshing, dilakukan

Process Calculation, pada tahap ini hal pertama-tama yang perlu dilakukan adalah setup

pada task page general, yaitu memilih pressure-based, dan velocity formulation pada

tautan solver. Setelah itu memilih opsi Steady pada Time, dan mengatur gravity dengan

acuan sumbu y dengan nilai -9,8 m/s2. Setelah itu pindah ke task page model, dan memilih

opsi basis Eulerian, dan membatasi number of eulerian phases hingga 2 fasa. Setelah itu

mengatur feed untuk dimasukkan ke packed sieve tray. Pada tahapan ini, digunakan 0.96

fraksi mol air sebagai gas dan 0.04 fraksi mol etanol cairan. Semua operating condition

disesuaikan dengan setup ambient. Jika tahapan sudah selesai dan tidak ada notifikasi

kekurangan input, maka simulasi dapat dijalankan.

Kata kunci: Computational Fluid Dynamics, packing, packed sieve tray, bioethanol,

azeotrope.

8

BAB II

LATAR BELAKANG

II.1 Latar Belakang

Distilasi merupakan metode pemisahan dan pemurnian yang paling banyak

digunakan dalam industri kimia. Distilasi digunakan untuk memisahkan komponen di dalam

larutan yang mempunyai titik didih (volatilitas) yang berbeda baik untuk larutan partial

miscible (larut sebagian) maupun miscible (saling larut) menjadi komponennya masing-

masing. Ketika campuran komponen dipanaskan, maka uap akan didominasi komponen

yang mudah menguap. Dewasa ini, rangkaian alat distilasi yang banyak digunakan di industri

adalah jenis tray tower dan packed tower. Tray digunakan untuk memperbesar kontak antara

cairan dan gas sehingga komponen dapat dipisahkan sesuai dengan rapat jenisnya, dalam

bentuk gas atau cairan. Tray dipakai secara luas di dalam kolom distilasi karena mudah

dalam proses desain dan hanya memerlukan biaya yang relatif kecil. Jenis dari tray adalah

sieve tray, valve tray, dan bubble cap. Namun, Tray mempunyai efisiensi yang rendah dalam

proses mass transfer antara vapor-liquid sehingga perlu modifikasi untuk meningkatkan

efisiensi. Packing merupakan tempat kontak antara vapor-liquid pada kolom distilasi,

absorbsi, atau stripping. Packing mempunyai pressure drop rendah, efisiensi perpindahan

masa yang baik, dan kapasitas tinggi. Jenis dari packing adalah structured packing dan

random packing. Penilitian akhir-akhir ini diarahkan untuk merekayasa suatu struktur

packing yang memenuhi kriteria pressure drop yang kecil namun memiliki efisiensi

perpindahan massa yang tinggi.

Etanol dengan sifat kimia yang memiliki titik azeotrope yang proses pemurnian etanol

adalah disebabkan sifat kimia dari etanol yang memiliki titik azeotrope yang berdekatan jika

berkesetimbangan dengan air, hal ini dapat menyebabkan penurunan kualitas etanol dan

penambahan equipment lain seperti menara distilasi lanjutan atau knock-out drum sebagai

proses lanjutan dalam tahap purifikasi. Hal ini menyebabkan masalah baru, yaitu penurunan

energy efficiency finance hingga peningkatan pada CAPEX dan OPEX dengan bentuk

additional equipment, control instrument, dan manpower hal ini dilakukan untuk menjaga

kemurnian etanol pada industri petrochemical.

Penambahan packing pada sieve tray, dapat meningkatkan kadar etanol dan dapat

melewati titik azeotrope yang ada di system etanol-air karena adanya peningkatan transfer

9

massa, peningkatan pendistribusian energi, dan hidrodinamika yang lebih statis bila

dibandingkan dengan sieve tray tanpa penambahan packing, dan juga terjadinya proses

reduksi diameter gelembung di dalam packed sieve tray. Oleh karena itu, sebuah model dan

simulasi kolom distilasi dengan menggunakan packed sieve tray dibutuhkan untuk

mengakomodasi fenomena yang terjadi di dalam tray yang nantinya akan divalidasi dengan

hasil eksperimen.

Simulasi, yang akan dilakukan, harus berupa metode yang sangat akurat hingga

menyerupai bentuk pilot plant. Mendukung quot ini, mendorong penyebab digunakan

metode computational fluid dynamics yang mempunyai keakuratan hingga 95% jika

menggunakan spesifikasi yang tepat dan presisi seperti pilot plant yang diinginkan.

II.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah

Salah satu masalah utama yang menyebabkan naikknya capital expenditure dan

operational expenditure pada proses pemurnian etanol adalah disebabkan sifat kimia dari

etanol yang memiliki titik azeotrope 96% pada suhu 78,1oC yang berdekatan jika

berkesetimbangan dengan air mendidih, campuran berkesetimbangan ini tidak bias

menghasilkan bioethanol teknis yang layak jual (99,5%) melainkan hanya pada threshold

96,25%, hal ini dapat menyebabkan penurunan kualitas etanol dan penambahan equipment

lain seperti extractive distillation, oksidasi impuritis dengan menggunakan O3 hingga

pressure swing distillation. Sebagai solusi dari permasalahan ini, maka peningkatan transfer

massa pada system kesetimbangan bioethanol-air perlu dilakukan. Ada beberapa metode

untuk meningkatkan performansi transfer massa pada kolom distilasi, dengan prinsip perlu

ditambahkannya kontak pada system, salah satunya menggunakan additional material

berupa packing yang memiliki biaya produksi relatif rendah, dan mudah untuk difabrikasi.

Maka dari itu, Penggunaan packed sieve tray column yang berupa penambahan packing

kolom pada diprediksi dapat meningkatkan transfer massa, peningkatan pendistribusian

energi, dan hidrodinamika yang lebih statis bila dibandingkan dengan sieve tray tanpa

penambahan packing. Akan tetapi, transfer massa, distribusi energi, dan factor-faktor

hidrodinamika susah didapatkan jika hanya menggunakan metode direct atau numerik,

dikarenakan tidak meninjau factor diatas secara detail serta tidak memiliki visualisasi yang

informatif. Semua permasalahan ini akan memilki solusi dengan percobaan penggunaan

metode computational fluid dynamics tervalidasi pun digunakan untuk menyelesaikan

masalah tersebut , Adapun dari itu, terdapat pembatasan masalah sebagai berikut:

10

1. Kondisi lingkungan pada keadaan atmosferik, dan diasumsikan steady state pada

tekanan 760 mmHg, temperature boiler pada suhu 100oC, dan temperatur feed

bioethanol dan air 30oC.

2. Jenis packing yang digunakan adalah steel wool

3. Software CFD yang digunakan adalah software berlisensi resmi ANSYS 19.2

dengan basis FLUENT

II.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan modelling CFD tervalidasi

dengan experimental dalam proses pemurnian bioethanol-air yang memiliki titik azeotrope

99,5% dengan menggunakan steel wool sebagai packing pada packed sieve tray di antaranya:

1. Membentuk model CFD tervalidasi untuk proses distilasi komponen biner secara batch

pada tray column yang diberi steel wool untuk melewati titik azeotrope dari bioethanol-

air(96%).

2. Melakukan eksperimen pada skala laboratorium distilasi batch pada tray column yang

diisi packing steel wool dengan ketinggian 3 dan 5 cm, untuk memisahkan bioethanol-

air. Selanjutnya juga diamati pressure drop dan energy yang terlibat dalam proses

tersebut.

3. Membandingkan hasil modelling CFD tervalidasi dengan data hasil eksperimen.

4. Mengetahui pengaruh packing pada kolom sieve tray dalam perspektif transfer massa

dengan menggunakan kesetimbangan etanol-air

5. Mengetahui pengaruh packing pada kolom sieve tray dalam perspektif transfer energi,

dalam bentuk distribusi suhu, velocity, dan flow pattern

6. Mengetahui pengaruh packing pada kolom sieve tray dalam perspektif hidrodinamika

dalam bentuk flooding, regimes, clear liquid height, dan pressure drop.

II.4 Urgensi (Keutamaan) Penelitian

Dengan mengembangkan modelling CFD yang tervalidasi dilengkapi dengan

perbandingan data eksperimental, maka peningkatan energy efficiency finance, dan

penurunan CAPEX, dan OPEX pada proses pemurnian bioethanol memiliki beberapa

manfaat diantaranya adalah::

1. Memberikan kontribusi pada industri yang membutuhkan proses pemurnian

bioethanol sebagai alternatif extractive distillation, pressure swing distillation, dan

pemurnian impuritis dengan menggunakan O3

11

2. Memberikan pengetahuan baru pada bidang pemisahan kolom distilasi, khususnya

pada topik azeotropic distillation, bahwa packing dapat digunakan dan

dikombinasi dengan sieve tray sebagai alternatif yang ekonomis dan efektif untuk

melewati titik azeotrope pada proses distilasi.

II.5 Target dan Kontribusi Penelitian serta Kesesuaian Skema

Dampak dari riset ini secara nasional akan memberikan penghematan CAPEX dan

OPEX yang sangat signifikan pada salah satu proses pengolahan bioethanol, yaitu pada

proses pemurnian/purifikasinya yang hanya menggunakan 1 kali proses distilasi simultan

dengan menggunakan packed sieve tray column, mengingat bioethanol merupakan salah satu

jenis sumber energi terbarukan yang melimpah. Teknologi packed sieve tray column mampu

melewati titik azeotrop yang masih dicapai oleh distilasi konvensional, sehingga dapat

menghilangkan proses lanjutan umumnya: extractive distillation, oksidasi impuritis dengan

menggunakan O3 hingga pressure swing distillation.

Penelitian ini telah sesuai dengan road map penelitian Laboratorium Perpindahan

Panas dan Massa, Teknik Kimia, yang terkait dengan topik “Teknologi Pemisahan Lanjut:

Penelitian dasar dan terapan tentang pengembangan teknologi pemisahan berbasis distilasi

dan molekuler sieve utk pemurnian bioethanol”, demikian juga telah sesuai dengan road map

penelitian Pusat Penelitian Energi Berkelanjutan, utamanya pada topik unggulannya

“Bio-based energy: Proses dan pemurnian bioethanol”. Penelitian ini tidak hanya dikerjakan

oleh mahasiswa prodi magister, namun juga akan dibantu oleh mahasiswa prodi sarjana, oleh

karenanya penelitian ini disubmit di skema Penelitian Pascasarjana.

12

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

III.1 Kolom Distilasi

Separasi melupakan salah satu operasi yang penting pada industri proses, baik pada

produksi raw material maupun produk (utama atau sampingan) dengan cara pemisahan dan

purifikasi. Untuk campuran fluida, jenis operasi yang sering digunakan ialah distilasi yang

menggunakan prinsip perbedaan relative volatility dari kesetimbangan zat pada fluida

tersebut. Distilasi sangat sering digunakan pada laboratorium berbasis kimia dan

pengoperasiannya bergantung kepada skala pemakaian yang dikehendaki (skala

laboratorium, pilot, maupun industri). Meskipun pengembangan dari teknologi distilasi

cukup terhambat, namun beberapa tahun kebelakang terdapat studi lebih dalam dari

performa kolom distilasi, baik pada sintesa proses, dinamika proses, maupun skema

kontrolnya. Hal ini dikarenakan distilasi merupakan suatu rangkaian yang terintegrasi satu

sama lain seperti pada kolom pemisah. Integrasi ini memungkinkan pengoperasian distilasi

menjadi lebih kompleks dan non-intuitif, serta menjadi rumit untuk menyamakan pemisahan

dengan kolom pemisah biasa dan kolom distilasi (Skogestad, 1997)

Distilasi secara umum memiliki 3 keunggulan disbandingkan dengan metode pemisahan

yang lain :

1. Kemampuan untuk menangani berbagai laju aliran. Distilasi dapat dirancang pada

debit yang sangat tinggi atau sangat rendah

2. Kemampuan untuk feed terpisah menjadi berbagai konsentrasi

3. Kemampuan untuk menghasilkan kemurnian produk yang tinggi

(Smith dan Jobson, 2000)

Distilasi bekerja dengan cara aplikasi dan pelepasan panas yang menyebabkan

komponen dengan titik didih yang lebih rendah dan volatilitas yang lebih besar akan

menguap, meninggalkan komponen yang lebih tidak volatil dalam bentuk liquid. Campuran

yang memiliki relative volatility yang besar lebih mudah untuk dipisahkan. Hal ini membuat

pemisahan pada campuran yang memiliki titik didih yang berdekatan atau azeotropic sulit

dipisahkan sehingga membutuhkan metode khusus dalam pemisahannya. Beberapa variabel

yang menentukan pengoperasian distilasi seperti tekanan kolom, temperatur, ukuran serta

diameter ditentukan dari karakteristik feed dan produk yang diinginkan. Beberapa jenis

13

kolom yang khusus memiliki fungsi tambahan, seperti distilasi reaktif dimana

menggabungkan reaksi pembentukan produk disertai pemisahannya didalam satu unit. Jenis

lainnya kembali kepada sistem yang dibuat dan apa hasil akhir yang diinginkan, seperti yang

biasa digunakan didalam dunia industri :

Plate or Tray Column

Vacuum Distillation

Cryogenic Distillation

Reactive Distillation

Extractive Distillation

Pressure Swing Distillation

Homogeneous Azeotropic Distillation

Heterogeneous Azeotropic Distillation

(Bravo, 1990)

Distilasi ataupun jenis pemisahan lainnya yang menggunakan mekanisme yang

sama, hingga saat ini masih menawarkan opsi yang paling murah dan paling baik dalam

pemisahan campuran untuk mendapatkan desired product, meskipun memiliki kelemahan

yaitu rentan terjadi korosi dan highly fouling

(Kister, 1992)

Operasi distilasi mengekspoitasi perbedaan kemampuan menguap (volatillitas)

komponen-komponen dalam campuran untuk melaksanakan proses pemisahan.Berkaitan

dengan hal ini, dasar-dasar keseimbangan uap-cair perlu dipahami terlebih dahulu.

III.2 Kesetimbangan Uap-Cair pada Distilasi Multikomponen

Operasi distilasi mengekspoitasi perbedaan kemampuan menguap (volatillitas)

komponen-komponen dalam campuran untuk melaksanakan proses pemisahan.Berkaitan

dengan hal ini, dasar-dasar keseimbangan uap-cair perlu dipahami terlebih dahulu

III.2.1 Harga-K dan Volatillitas Relatif

Harga-K (K-Value) adalah ukuran tendensi suatu komponen untuk menguap. Jika

harga-K suatu komponen tinggi, maka komponen tersebut cenderung untuk terkonsentrasi

di fasa uap, sebaliknya jika harganya rendah, maka komponen cenderung untuk

terkonsentrasi di fasa cair. Persamaan (2.1) di bawah ini menampilkan cara menyatakan

harga-K.

14

𝐾𝑖 ≡𝑦𝑖𝑒

𝑥𝑖𝑒 (3.1)

dengan yi adalah fraksi mol komponen i di fasa uap dan xi adalah fraksi mol komponen I di

fasa fasa cair.Harga-K adalah fungsi dari temperatur, tekanan, dan komposisi. Dalam

kesetimbangan, jika dua di antara variable-variabel tersebut telah ditetapkan, maka variable

ketiga akan tertentu harganya.Dengan demikian, harga-K dapat ditampilkan sebagai fungsi

dari tekanan dan komposisi, temperatur dan komposisi, atau tekanan dan temperatur.

Volatillitas relative (relative volatility) antara komponen i dan j didefinisikan sebagai :

𝛼𝑖𝑗 =𝐾𝑖

𝐾𝑗 (3.2)

dengan Ki adalah harga K untuk komponen I dan Ki adalah harga K untuk komponen j.

Volatillitas relatif ini adalah ukuran kemudahan terpisahkan lewat eksploitasi perbedaan

volatillitas.Volatillitas relative ditulis sebagai perbandingan harga K dari komponen lebih

mudah menguap (MVC = more-volatile component) terhadap harga-K komponen yang lebih

sulit menguap. Dengan demikian, harga α mendekati satu atau bahkan satu, maka kedua

komponen sangat sulit bahkan tidak mungkin dipisahkan lewat operasi distilasi

III.2.2 Sistem Ideal dan Tak Ideal

Untuk campuran-campuran yang mirip dengan campuran ideal. Yang dimaksud

dengan campuran ideal adalah campuran yang perilaku fasa uapnya mematuhi Hukum

Dalton dan perilaku fasa cairnya mengikuti Hukum Raoult. Hukum Dalton untuk gas ideal,

seperti diperlihatkan pada persamaan (2.3), menyatakan bahwa tekanan parsial komponen

dalam campuran, pi, sama dengan fraksi mol komponen tersebut, yi, dikalikan tekanan

parsial komponen, pi, sama dengan fraksi mol komponen di fasa cair, pis. persamaan (2.5)

menampilkan pernyataan ini.

𝑃𝑡𝑖 = 𝑦𝑖𝑃 (3.3)

𝑃𝑖 = 𝑥𝑖𝑃𝑖𝑠 (3.4)

𝐾𝑖 =𝑦𝑖

𝑥𝑖=

𝑃𝑖𝑠

𝑃 (3.5)

Pernyataan harga K untuk system tak ideal tidak seringkali pernyataan untuk system ideal.

Data kesetimbangan uap-cair umumnya diperoleh dari serangkaian hasil percobaan.

Walaupun tidak mudah,upaya penegakan persamaan-persamaan untuk mengevaluasi system

tak ideal telah banyak dikembangakan dan bahkan telah diaplikasikan.

( Smith Van Ness, 1987)

15

III.3 Tray pada Kolom Distilasi

Distilasi dapat dilakukan baik menggunakan tray ataupun dengan packing, maupun

kombinasi dari keduanya. Hal utama yang berpengaruh pada pemilihan jenis kolom yang

dipakai ialah tekanan operasi dan kesanggupan dari desain alat. Ketika tekanan meningkat,

kolom dengan tray akan menjadi lebih efisien pada perpindahan massanya dan dapat

menahan pressure drop pada tray. Prosedur desain pada kolom dengan tray yang berdiameter

besar juga dapat lebih diandalkan dibandingkan dengan packed column, sehingga kolom

dengan tray lebih dipilih pada penerapan kolom dengan tekanan yang tinggi.

Tray harus dapat menyediakan kontak liquid dan vapor yang baik agar dapat

melakukan pemisahan pada rate tertentu tanpa terjadi entrainment yang berlebihan atau

flooding. Pada distilasi yang menggunakan kondisi vakum, adalah hal yang penting untuk

meminimalkan pressure drop pada tray. Terdapat 3 jenis susunan dari tray yang biasa

digunakan :

Gambar III.1 Tipe dari Layout Tray

a. Cross-flow Tray, menyediakan aliran cairan yang lebih panjang yang memberikan

transfer massa yang baik

b. Reverse Tray, downcomer lebih banyak dikurangi pada area tray, dan terdapat aliran

liquid yang panjang. Desain jenis ini cocok untuk rasio liquid-vapor yang rendah

c. Double Pass Tray, dimana liquid terpisah menjadi 2 aliran. Jenis ini cocok untuk

rasio liquid—vapor yang tinggi

(Richardson, 2005)

Jenis Cross-flow tray memiliki weir pada downcomer untuk mengendalikan tinggi

spray pada tray, yang menyebabkan dispersi vapor-liquid yang lebih stabil pada kondisi

operasi yang luas. Tray merupakan susunan dari tray itu sendiri yang terjadi pembentukan

froth yang merupakan tempat terjadinya kontak vapor-liquid dan downcomer yang

merupakan bagian pemisah dari vapor-liquid. Sebagian besar uap akan menguap dan

16

membawa liquid yang terareasi pada tray selanjutnya. Secara umum terdapat tiga jenis dari

cross flow tray, yaitu Sieve, Valve, dan Bubble Cap Tray. Diantara ketiga jenis tersebut,

sieve tray menawarkan kapasitas yang lebih besar dan efisiensi yang lebih baik, pressure

drop rendah, kemudahan dalam maintenance, dan capital cost rendah namun memiliki

turndown ratio rendah. Meskipun tahapan desain dari ketiga jenis tray cenderung mirip,

hanya tipe sieve tray yang memiliki record penelitian yang umum dijumpai pada publikasi

yang umum tersedia

(Chuang, 2000)

Tabel III.1 Perbandingan dari Jenis Tray yang Umum Tersedia

No Factors Sieve

Tray

Valve Tray Bubble-Cap

Tray

Dual-Flow Tray

1 Capacity High High Moderately High Very High

2 Efficiency High High Moderately High Least

3 Turndown ~50% ~25-30% 10% Least

4 Entrainment Moderate Moderate High Low to Moderate

5 Pressure Drop Moderate Moderate High Low to Moderate

6 Cost Low ~1.2 times

sieve tray

~2-3 times sieve

tray

Least

7 Maintenance Low Low to

Moderate

Relatively High Low

8 Fouling

Tendency

Low Low to

Moderate

High, tends to collect extremely low solids

9 Effect of

Corrosion

Low Low to

Moderate

High Very Low

10 Design

Information

Well

Known

Proprietary,

but readily

available

Well Known Some Information Available.

Instability can occur in large

diameter (>8 feet)

11 Main

Application

Often

used

when

turndown

is not

critical

Where high

turndown is

required

Extremely low

liquid flow and

where lekage

must be

minimized

Capacity revamps, highly

fouling and corrosive services

17

Sieve tray memiliki banyak modifikasi untuk meningkatkan kapasitas, memperluas

kontak area, atau untuk mencegah fouling. Beberapa jenis modifikasi yang ada diantaranya

ripple tray, yang memiliki kontak antar aliran yang baik. Efisiensi yang terjadi pada tray

ekivalen dengan efisiensi berdasarkan metode Murphree, dimana efisiensi sieve tray telah

banyak diaplikasikan oleh industry pada kondisi operasi yang luas. Efisiensi overall dari

cross-flow dapat sangat bergantung pada beban fluida (rate) dikarenakan variasi panjang

aliran dan liquida yang tercampur kembali pada permukaan tray. Kontak countercurrent yang

terjadi saat pemisahan, diikuti dengan distribusi droplet dari liquid bersamaan dengan

naiknya vapor akan meningkatkan efisiensi tray yang sebanding dengan lamanya kontak

yang terjadi. Efisiensi yang terjadi dapat diprediksikan terlepas dari ukuran yang dimiliki,

yang membuat penelitian dari fenomena kolom menjadi menjanjikan di masa depan.

Gambar III.2 Ilustrasi Aliran Pada Sieve Tray

Zhang et Al (2015) mempelajari pembentukan 4 regime yang terjadi pada tray, yaitu :

1. Wetting Regime

Terjadi saat kontak vapor/liquid pada faktor Fs yang rendah. Regi mini ditandai

dengan lapisan tipis liquida yang tertahan pada tray dan menyumbat aliran gas yang

masuk

2. Bubbling Regime

Terjadi setelah wetting regime, dimulai dengan naiknya faktor Fs. Pada regime ini,

clear liquid height meningkat secara perlahan dan ditandai dengan pertumbuhan froth

dengan uniform bubbling yang melewati lubang tray. Pada kondisi ini, liquid yang

ada menjadi turbulen dan diikuti dengan pembentukan aliran acak yang

menyebabkan liquid mulai turun pada lubang tray

18

3. Froth Regime

Terjadi saat beban vapor dan liquid yang tinggi. Regim ini ditandai dengan

pembentukan froth (paduan dari bubbles dan continuous jets) dimana sirkulasi yang

terjadi membuat liquid membasahi dinding kolom

4. Fluctuating Regime

Terjadi saat faktor Fs yang tinggi. Regime ini ditandai dengan kenaikan tinggi froth

yang kontinu dan liquid entrainment terjadi

Gambar III.3 Skema Terjadinya Froth pada Sieve Tray

Penjelasan lain dari Syeda et al (2007) menjelaskan froth merupakan kombinasi dari

jets, bubbles, dan splash liquid. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa droplet dari liquida

terbentuk ketika bubble memisahkan diri dari splash zone. Dengan kata lain, splash zone

muncul ketika jet gas masuk melalui lapisan froth tanpa terlebih dulu membentuk bubble.

Gambar III.4 Struktur Froth pada Sieve Tray, (a) Jetting Zone dan (b) Bubbling Zone

a b

19

Pada gambar diatas menunjukkan struktur detail froth pada sieve tray yang terdiri

dari kombinasi jetting zone dan bubbling zone. Syeda et al (2007) menjelaskan bahwa jetting

zone muncul ketika aliran gas yang masuk pada tray hole menembus froth tanpa gangguan

dan diikuti dengan pelepasan liquid berupa splash yang terlepas dari lapisan statis liquida.

Jetting zone muncul ketika flowrate liquid yang tinggi dan kadang disebut juga sebagai spray

regime, sementara bubbling regime muncul ketika flowrate liquid yang rendah. Pada

bubbling zone, terdapat pembentukan bubble berukuran kecil maupun besar pada froth.

Gambar III.5 Bentuk Froth pada Sieve Tray

III.4 Hidrodinamika pada Kolom Distilasi

Pada kolom distilasi, mempelajari hidrodinamika untuk mengendalikan clear liquid

height merupakan salah satu hal yang penting pada desain dan pengoperasian kolom distilasi.

Hidrodinamika ini akan mempengaruhi pengaruh pada pressure drop, efisiensi tray, upper

dan lower operating limit serta flow regime pada tray. Flow regime ini ditentukan

berdasarkan dispersi vapor-liquid dari tiap tray. Tinggi height ini dipengaruhi oleh flowrate

dari vapor-liquid, bentuk tray, dan sifat fisis dan kimia dari fase yang terjadi. Pembentukan

ini nantinya akan mempengaruhi transfer massa yang ada, sehingga analisa dari flow regime

dinilai penting untuk dipelajari. Menurut Locket (1986), beberapa korelasi persamaan

dibutuhkan untuk tiap regime seperti dispersion density dan prediksi entrainment. Tray pada

kolom distilasi hanya dapat beroperasi dengan baik pada range beban vapor-liquid yang

terbatas, dimana diluar itu akan mengakibatkan penurunan efisiensi. Baik oleh desainer dan

operator kolom harus mengetahui batas atas dan bawah dari kondisi operasi. Batas bawah

atau lower operating limit merupakan weeping point yang didefinisikan laju aliran uap ketika

20

cairan turun melalui perforasi sieve tray menjadi terlihat. Dalam kondisi weeping, salah satu

bagian cairan melewati lubang,melakukan kontak singkat pada zona kontak utama dan

menyebabkan penurunan efisiensi sieve tray. Di atas batas atas, flooding terjadi. Flooding

adalah akumulasi cairan di dalam kolom. Akumulasi ini umumnya disebabkan oleh laju

aliran uap yang tinggi, sehingga kehilangan dari pemisahan kemudian tak terhindarkan.

(Belincanta,2005)

Pada kolom sieve tray, clear height didefiniskan sebagai tinggi liquid tanpa kehadiran

vapor disertai dengan weeping pada tray. Peristiwa ini dipengaruhi oleh kecepatan gas,

beban liquid, dan weir height. Pada kondisi steady state, clear liquid height tetap konstan

selama waktu yang cukup panjang. Froth didefinisikan sebagai wilayah dimana terdapat

volume fraksi liquid yang lebih besar dari 10%. Lebih lanjut, ketinggian rata-rata dari froth

dihitung menggunakan luas rata-rata dari susunan antar sieve tray yang dikalikan dengan

faktor yang dimulai dari angka 10% ke bawah. Dalam dunia industry, ketinggian froth

biasanya lebih kecil dari diameter sieve tray (Rahimi, 2015)

III.4.1 Pressure Drop

Salah satu masalah yang terjadi pada pengoperasian kolom distilasi ialah hubungan

antara jumlah stage dengan kebutuhan energi. Luyben (2012) menyebutkan bahwa kolom

distilasi dioperasikan pada low to moderate pressure yang dipengaruhi oleh tray pressure

drop, atau dengan kata lain semakin besar pressure drop maka kebutuhan energi meningkat.

Ortiz (2019) menyebutkan terdapat 3 jenis pressure drop yang menyusun total

pressure drop atau vapor pressure drop (ℎ𝑣). Vapor pressure drop merupakan total dari

pressure drop ketika vapor memasuki dry hole (ℎ𝐷𝑇), pressure drop ketika terdapa liquid

pada tray (ℎ𝐿), dan liquid surface tenion ketika tray hole dalam keadaan basah (ℎ𝜎).

ℎ𝑣 = ℎ𝐷𝑇 + ℎ𝐿 + ℎ𝜎 (3.6)

Lebih lanjut, Ortiz (2019) menspesifikasi persamaan tiap pressure drop menjadi :

ℎ𝐷𝑇 =1

2𝑉𝑜

2 𝜌𝑉

𝑔𝜌𝐿𝐶𝑜 [0.4 (1.25 −

𝐴𝑜𝑇

𝐴𝑛) + (4𝑓)

𝐿𝑜

𝑑𝑜+ (1 −

𝐴𝑜𝑇

𝐴𝑛)2

] (3.7)

ℎ𝐿 = (6.1 × 10−3) + 0.725ℎ𝑤 − 0.238ℎ𝑤𝑣𝑎√𝜌𝑣 + 1.225𝐿𝜌𝐿

𝑧 (3.8)

ℎ𝜎 =6𝜎

𝑑𝑜𝜌𝐿𝑔 (3.9)

21

Dengan penjalan sebagai berikut :

Tabel III.2 Deskrispi dari Persamaan Pressure Drop

Symbol Definition Formula

𝑉𝑜 Vapor velocity passing through the

set of holes 𝑉𝑜 =

𝑄𝑉

𝐴𝑜𝑇

𝑄𝑉 Gas volumetric flow rate -

𝐴𝑜𝑇 Total area of the holes 𝐴𝑜𝑇

𝐴𝑎= 0.907(

𝑑𝑜

𝑝)2

𝐴𝑎 Active area

𝑑𝑜 Hole diameter -

p Separation between holes -

f Fanning friction factor from Moody

chart -

𝐶𝑜

Coefficient that depend on the ratio

of tray thickness (𝐿𝑜) to the hole

diameter (𝑑𝑜)

𝐶𝑜 = 1.09 (𝐿𝑜

𝑑𝑜)−1 4⁄

ℎ𝑤 Weir height -

z

Average flow width. Calculated as

the arithmetic mean of the tray

diameter and the circle chord

associated with the weir length

-

𝑣𝑎 Vapor velocity relative to the active

area 𝑣𝑎 =

𝑄𝑣

𝐴𝑎

𝜎 Liquid surface tension -

III.4.2 Clear Liquid Height

Zhang et al (2015) menyebutkan bahwa geometri dari tray dan vapor/liquid

load merupakan faktor yang penting pada hidrodinamika tray, dimana ketinggian

froth dan clear liquid height (ℎ𝐿) merupakan faktor penting pada efisiensi transfer

massa. Korelasi yang dilakukan oleh FRI dan dimodifikasi oleh Xu et al (1994)

menunjukkan persamaan empiris dari clear liquid height :

ℎ𝐿 = 𝑏1

(𝐿𝑀𝐿)𝑛[𝑈𝑆(𝜌𝐺

𝜌𝐿⁄ )

0.5]𝑏2

𝜌𝐿(𝐴ℎ

𝐴𝑎⁄ )

𝑏3(𝑡𝑡

𝑑ℎ⁄ )

0.42 (3.10)

22

III.4.3 Flooding Point

Flood terjadi ketika froth dan foam pada downcomer naik kembali ke tray diatas tray

sebelumnya dan mulai terakumulasi pada tray. Pada flood point, liquid berlanjut untuk

mengalir kebawah kolom, tetapi peningkatannya terjadi ketika flowrate dari tray ke tray

meningkat

III.4.4 Fraction Holes of Passing Gas

Fraction holes area merupakan area yang tersedia untuk aliran gas pada flow pattern.

Secara singkat, fraction holes area didefinisikan sebagai rasio dari area aliran gas dan liquida.

Garcia et al (2002) membuat persamaan empiris :

𝑋 =𝑄

𝐴ℎ√

𝜌𝐺

(ℎ𝑡,𝑚𝑒𝑎𝑛𝑠−ℎ𝐿)(2𝑔𝐶𝑣2𝜌𝐿)

(3.11)

III.4.5 Tray Efficiency

Efisiensi pada tray ditentukan dari kemampuan tray untuk memisahkan zat yang

dikehendaki. Beberapa korelasi empiris telah dikembangkan untuk menemukan nilai ini.

Wiin (2003) menyebutkan terdapat 3 jenis efisiensi, yaitu :

1. Overall efficiency (𝐸0) or called Fenske efficiency

2. Average tray efficiency (𝐸𝑀) or called Murphreee efficiency

3. Local (or point) efficiency (𝐸𝑝)

Murphree memperkirakan bahwa properties dari campuran vapor-liquid akan bervariasi tiap

tray sepanjang kolom. Untuk single ideal tray, Murphree mendifinisikan tray efisieni sebagai

:

𝐸𝑀𝑣=

𝑦𝑛−𝑦𝑛−1

𝑦𝑒−𝑦𝑛−1; 𝑖𝑛 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑠 (3.12)

𝐸𝑀𝐿=

𝑥𝑛−𝑥𝑛−1

𝑥𝑒−𝑥𝑛−1; 𝑖𝑛 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑠 (3.13)

23

Gambar III.6 Komposisi Aliran Liquid dan Gas Pada Tiap Tray

Bennet et al (2000) membuat persamaan empiris untuk menentukan efisiensi tray,

dilanjutkan dengan pengembangan oleh Hassan (2006) menjadi :

𝑬 = 𝟏 − 𝒆𝒙𝒑 [−𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟗 𝑹𝒆𝟎.𝟒𝟐𝟑𝟔 (𝒉𝑨𝑳

𝒅𝑯)𝟎.𝟔𝟎𝟕𝟒

(𝑨𝒉

𝑨𝒂)𝟎.𝟑𝟏𝟗𝟓

] (3.14)

III.5 Packed Column pada Kolom Distilasi

Packed column digunakan untuk mengontakkan liquid dan vapour secara continue

baik aliran secara counter current ataupun cocurrent. Liquid terdistribusi dan mengakibatkan

hanya terdapat tetesan (tidak lagi mengalir secara langsung) dalam melewati packed bed,

mengakibatkan terjadinya permukaan kontak yang luas dengan gas.

Beberapa karekteristik packing sehingga biasa digunakan dalam kolom packing

adalah

1. Menyediakan permukaan kontak yang luas antara gas dan liquid

2. Memiliki karekteristik aliran fluid

3. Secara kimia inert terhadap fluid yang diproses

4. Memiliki struktur yang kuat sehingga dapat memudahkan dalam penanganan dan

instalasi

5. Biaya yang rendah

24

Continous Distillation

Gambar 2.7 menunjukkan diagram neraca massa untuk tipe distilasi kontinu. Kolom

dialiri feed F mol/jam dengan konsentrasi xf menghasilkan D mol/jam produk overhead

dengan konsentrasi xd dan B mol/jam produk bottom dengan konsentrasi xb. Neraca massa

total :

𝐹 = 𝐷 + 𝐵 (3.15)

dan neraca massa komponen,

𝐹𝑥𝑓 = 𝐷𝑥𝑑 + 𝐵𝑥𝑏 (3.16)

Gambar II.7 Diagram Neraca Massa Kolom Distilasi

Selanjutnya untuk menghitung neraca energi keseluruhan sistem menggunakan persamaan

sebagai berikut :

𝐹 ∗ 𝐻𝐹 + 𝑞𝑟 = 𝐷 ∗ 𝐻𝐷 + 𝐵 ∗ 𝐻𝐵 + 𝑞𝑐 (3.17)

(McCabe, 1993, hal 649)

III.6 Struktur Packing

Aplikasi untuk struktur packing mellapak digunakan di bidang petroleum, refinery

dan proses adsorbsi. Untuk waktu yang lama untuk packing ini meliputi geometri dari

lembaran logam yang begelombang dan bukaannya, saluran yang saling menyilang. Selain

itu tidak ada performa yang lebih baik yang diterima dengan packing yang bervariasi dalam

geometri yang sama. Struktur packing adalah dikembangkannya pada tahun 1994 geometri

baru total.Untuk aliran tertentu pada fasa gas dan cair dapat meningkatkan kapasitas sebesar

25% tanpa mengurangi efisiensi pemisahan. (Spiegel dan Knoche, 1999)

25

Gambar III.8 Jenis-Jenis Packing

Tabel III.3 Karakteristik Packing

Random Packings Size Packing

factor,Fp

(ft-1)

Sp.surface

area, a (ft2ft3)

Voidage

Rasching ring

(ceramic)

5/8 inch

(15 mm)

1 inci

(25 mm)

2 inci

(50 mm)

380

179

65

100

56

28

0,69

0,68

0,74

Rasching ring

(1/16inchi,mretal)

25 mm 145 56,7 0,85

Berl saddle

(ceramic)

½ inch

(13 mm)

1 inch

1 ½ inch

380

110

65

142

79

46

0,63

0,68

0,71

26

Tabel III.3 Lanjutan. Karakteristik Packing

Intalox saddle

(ceramic)

1 inch

1 ½ inch

2 inch

92

52

40

78

59

35

0,73

0,76

0,76

Intalox saddle

(plastic)

2 inch 28 37,2 0,91

Pall ring (metal) 1 inch

2 inch

56

27

68,1

34,3

0,954

0,951

Pall ring (plastic) 1 inch

2 inch

55

26

68,6

34

0,89

0,92

Random Packings Size Packing

factor,Fp

(ft-1)

Sp.surface

area, a (ft2ft3)

Voidage

IMTP (metal)* # 25

# 50

41

18

74,7

24,7

0,967

0,978

CMR 1 inch

1 ½ inch

(38 mm)

40

29

70,8

53,3

0,971

0,974

Nutter ring

(metal)*

# 1

# 2

27

17

51

29

0,978

0,98

Bialecki ring 1 inch

2 inch

72,5

37

0,94

0,966

Nor- Pac ring

(plastic)

1 inch

2 inch

31

14

55

26,4

0,927

0,947

Hi-flow ring

(ceramic)

2 inch 29 27,3 0,81

Hi-flow ring

(plastic)

2 inch 20 35,6 0,924

Hi-flow ring

(metal)

2 inch 16 28 0,9777

27

Tabel III.3 Lanjutan. Karakteristik Packing

Random Packings Size Packing

factor,Fp

(ft-1)

Sp.surface

area, a (ft2ft3)

Voidage

Struktur

Packing

Gempak 2A

(Glitsch)

68 0,95

Gempak 3A

(Glitsch)

120 0,96

Flexipac 2 (Koch) 68 0,95

Flexipac 3 (Koch) 41 0,96

Mellapak 250Y

(Sulzer)

76 0,988

Mellapak 350Y

(Sulzer)

107 0,975

* IMTP dan Nutter cincin ditandai oleh sejumlah daripada ukuran nominal

28

Tabel III.4 Struktur Packing

Knitted

Wire Mesh

Sulzer Wire

Gauze

Packing

Sulzer

Mellapak

Montzpak

Rombopak

Gempak

Ralupak

Intalox

Structure

Packing

Max-Pack

Sulzer

Optiflow

29

Tabel III.4 Lanjutan. Struktur Packing

Mellapak

Plus

Flexipac HC

Montz-pak

type M

Secara luas simulasi dengan menggunakan CFD dan uji coba secara eksperimen

dengan menggunakan prototipe packing telah dilakukan pada tahun 1999 (Spiegel dan

Knoche) dan meningkatkan struktur packing baru yang berupa lembaran logam yang

begelombang: mellapakplus. Struktur baru ini didesain untuk menghindari terbentuknya

flooding diberbagai wilayah packing. Dibandingkan dengan mellapak yang lama,

mellapakplus memliki pressure drop yang lebih rendah dan kapasitas yang lebih tinggi

sampai 50%. (Kessler dkk, 1999)

III.6.1 Random Packing

Bermacam-macam tipe packing kolom telah dikembangkan dan digunakan. Tipe

packing kolom yang umum digunakan adalah random packing.Material packing yang

digunakan memiliki sifat inert dan murah seperti tanah liat, porcelain, carbon graphite, atau

plastik.Salah satu karakteristik packing yang bagus adalah memiliki void fraction 60 sampai

90%.Random packing mengijinkan volume cairan yang cukup besar melewati packing dan

berkontak secara berlawanan dengan aliran gas melewati pada packing dengan pressure drop

yang rendah.Tabel 2.5 menunjukkan beberapa macam random packing yang umum

digunakan, tipe standard: R+ Rasching Rings, P+ Pall Rings dan S+,S++ Saddles, tipe

performa tinggi: C+ , I+ Rings dan L+, Q+, N+ packings.

30

Tabel III.5 Random Packing

R+ Rasching

Rings

(ceramics, glass,

metals, carbon,

plastics)

P+ Pall

Rings

(ceramics,

metals,

plastics)

S+,S++ Saddles

(ceramics,

plastics)

C+ , I+

Rings

(Metals,

Plastic)

L+, Q+, N+

packings

(plastics)

III.7 Fenomena Transfer Massa

III.7.1 Multiphase Model

Persamaan Navier-Stokes mendeskripsikan pergerakan dari fluida dan fundamental

dari dinamika fluida. Persamaan ini dikembangkan oleh Euler yang menganggap fluida

sebagai aliran kontinu yang membuatnya mengembangkan governing equation dari fluida

non viscous berdasarkan persamaan diferensial. Persamaan Navier-Stokes banyak

digunakan pada permasalahan sains dan engineering, namun kerumitan dari modelling

permasalahan tersebut menghambat penyelesaian dari bentuk persamaan ini. Saat ini,

persamaan Navier-Stokes tersebut menjadi basis dari governing equation pada CFD

(Computational Fluid Dynamic). Untuk menyelesaikan CFD ini secara analisis, maka

diperlukan untuk menerjemahkan permasalah menjadi bentuk diskret atau disebut dengan

diskretisasi.

Bermacam jenis aliran yang terjadi di alam dan penerapan teknologi merupakan

campuran dari berbagai fasa. Karena sistem yang ditinjau adalah fluida, maka regim

multifasa yang terjadi Gas-Liquid, dimana regim yang muncul adalah :

Bubbly Flow : Aliran diskret dari gas atau fluid bubble dalam aliran kontinu

Droplet Flow : Aliran diskret dari fluid droplet pada gas yang kontinu

Slug Flow : Aliran dari large bubble pada aliran fluida kontinu

31

Stratified/free surface flow : Aliran dari fluida immiscible yang terpisah secara jelas

pada interphase

Studi mendalam dari computational fluid mechanic telah memberikan wawasan yang

lebih dalam mengenai dinamika dalam aliran multiphase. Terdapat dua pendekatan untuk

penyelesaian persamaan numerik pada multiphase flow, yaitu pendapatan Euler-Lagrange

dan Euler-Euler. Disini hanya digunakan metode Euler-Euler pada aliran multiphase. Pada

metode Euler-Euler, perbedaan fasa digambarkan secara matematis sebagai aliran antar-

kontak yang kontinu. Dalam hal ini konsep penggunakan fraksi volume tiap fasa digunakan

karena volume dari fase tertentu tidak dapat digambarkan dengan volume dari fasa yang lain.

Fraksi volume ini diasumsikan sebagai fungsi kontinu yang terikat dimensi dan waktu, yang

memiliki jumlah total sama dengan satu. Pada ANSYS FLUENT terdapat tiga jenis model

dari Euler-Euler :

1. VOF Model

VOF Model merupakan teknik surface-tracking yang digunakan pada fixed Eulerian

mesh, yang didesain untuk dua atau fluida immiscible dimana posisi interface pada

fluida menjadi objek yang diperhatikan. Penerapan model VOF terdapat pada :

stratified flows, free-surface flows, filling, sloshing, motion of large bubbles in

liquid, prediction of surface tension, and steady or transient tracking of any liquid-

gas interface

2. Mixture Model

Mixture model merupakan bentuk penyederhanaan pada model multiphase yang

dapat digunakan pada aliran multiphase yang memiliki kecepatan yang berbeda,

namun mengasumsikan kesetimbangan lokal yang terjadi pada skala yang kecil.

Penggunaan dari mixure model terdapat pada : bubbly flows, sedimentation, and

cyclone separator

3. Eulerian Model

Eulerien model menawarkan modelling pada pemisahan multiphase sekaligus

interaksi antar fasa yang terjadi. Fase ini dapat berupa liquid, gas, atau solid dalam

berbagai campuran.

Terdapat empat jenis turbulence flow equation yang digunakan, seperti Direct

Numerical Simulation (DNS), Reynold Average Navier Stokes (RANS, Large Eddy

Simulation (LES), dan Detached Eddy Simulation (DES)

32

Tabel III.6 Ringkasan dari Berbagai Tipe Turbulence Model

Turbulence Models Kelebihan Kekurangan

Zero equation models

ex : Mixing-Length

Model yang cost effective dan

diaplikasikan pada beberapa

jumlah aliran fluida

Kekurangan pada transport

aliran turbulen. Estimasi dari

mixing length sulit, sehingga

tidak bisa digunakan pada

model yang turbulen

One equation models

ex : k-algebraic model

Model yang cost effective dan

diaplikasikan pada beberapa

jumlah aliran fluida

Penggunaan persaman aljabar

pada persamaan length scale

sangat terbatas, sehingga tidak

dapat terdeteksi

Model yang lengkap dalam hal

kecepatan dan length sclaes

dari turbulen diprediksikan

menggunakan transport

equation. Memiliki hasil yang

baik, mudah dgunakan

Terbatas pada asumsi dari

eddy-viscosity. Kecepatan

turbulen diasumsikan

isotropic. Konveksi dan difusi

dari shear stresses diabaikan

Model yang paling dipakai dan

telah terbukti secara luas

Tidak terlalu baik pada aliran

jet dan aliran yang melalui

geometri yang rumit seperti

pembelokan, perubahan

percepatan sesaat, akselerasi,

dan region yang memiliki nilai

Re kecil

Modifikasi dari model 𝑘 −

𝜀 standar memberikan

pengembangan simulasi pada

aliran yang berputar dan aliran

pada pemisahan

Tidak terlalu stabil

dibandingkan dengan 𝑘 − 𝜀

model

Bekerja dengan baik pada nilai

Re rendah. Tidak

membutuhakan wall functions.

Bekerja dengan baik pada

Membutuhkan meshing yang

baik pada dinding permukaan

33

Turbulence Models Kelebihan Kekurangan

perubahan pressure gradient

dan aliran pemisahan

SST Model Bekerja dengan baik pada

perubahan pressure gradient

dan aliran pemisahan. Banyak

yang merekomendasi model

SST seharusnya menggantikan

model 𝑘 − 𝜀 sebagai pilihan

pertama

Membutuhkan meshing yang

baik pada dinding permukaan.

Over prediksi dari region

turbulen pada nilai strain yang

besar, seperti zona stagnasi

dan zona dengan percepatan

yang besaar, tetapi model ini

tetap lebih baik dari 𝑘 − 𝜀

Reynold Stress Model (RSM) Dapat digunakan pada aliran

yang kompleks, dimana

banyak model turbulent-

viscosity models gagal dalam

penyelesaiannya.

Mahal bila dilihat dari

banyaknya jumlah transport

equation sebanyak 11

persamaan. Beberapa syarat

pada transport equation tidak

digunakan, dan memiliki

performa yang buruk pada

beberapa jenis aliran karena

keterbatasan ini

Large Eddy Simulation (LES) Dapat digunakan pada aliran

kompleks. Memberikan

informasi dari struktur aliran

turbulen, namun juga tidak

mampu memberikan informasi

pada hal yang lainnya

Mahal dari sisi pengoperasian.

Sangat banyak data yang

diperlukan dan disimpan untuk

diselesaikan terlebih dahulu.

DNS Berguna saat nilai Re yang

rendah, terutama pada aliran

gas. Dapat digunakan untuk

pengembangan dan validasi

dari turbulence models.

Mahal dari segi pengoperasian

34

II.7.2 Formulasi Matematis

II.7.2.1 Governing Equations

Metode Eulerian digunakan untuk memprediksi perilaku gas-liquid pada sieve tray.

Pada metode Eulerian-Eulerian, kontrol volume pada koordinasi yang tetap

dipertimbangkan. Dengan model yang memfokuskan pada froth region pada tray, fasa liquid

dan gas dianggap kontinu dan terdispersi masing-masing (Rahimi, 2015). Pada beberapa

penelitian sebelumnya, simulasi yang menggunakan persamaan 2 model 𝑘 − 𝜀 untuk

mengatasi karakteristik turbulen pada froth region telah terbukti untuk digunakan secara

umum. Modelling dari dua fase (gas dan liquid) membutuhkan persamaan yang mampu

mewakili perilaku dari tiap fase dan interaksi diantaranya. Oleh karena itu, digunakan

persamaan kontinuitas pada gas dan liquida seperti persamaan dibawah :

𝜕(𝑟𝐺𝜌𝐺)

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐺𝜌𝐺𝑣𝐺 ) = 0 ; for gas dispersion (3.11)

𝜕(𝑟𝐿𝜌𝐿)

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐿𝜌𝐿𝑣𝐿 ) = 0 ; for liquid dispersion (3.12)

Dimana 𝜌 merupakan rapat jenis, r adalah fraksi volume, dan 𝑣 adalah vector kecepatan.

Dengan mengasumsi bahwa densitas konstan, maka persamaan kontinuitas menjadi :

𝜕(𝑟𝐺)

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐺𝑣𝐺 ) = 0 ; for gas dispersion (3.13)

𝜕(𝑟𝐿)

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐿𝑣𝐿 ) = 0 ; for liquid dispersion (3.14)

Selanjutnya, untuk momentum fluida perlu diperhatikan karena momentum

merupakan satu-satunya cara untuk memprediksi pergerakan dari aliran pada bermacam

geometri dan dynamic force yang diberikan oleh fluida hanya dapat dikomputasikan

menggunakan pendekatan momentum (Rahimi, 2015)

For gas phase :

𝜕(𝑟𝐺𝜌𝐺𝑣𝐺 )

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐺(𝜌𝐺𝑣𝐺 𝑣𝐺 )) = −𝑟𝐺∇𝑃𝐺 + ∇. 𝜏𝐺 + 𝑟𝐺𝜌𝐺𝑔 + ∑ (𝑅𝐿𝐺

)𝑛𝑝=1 + 𝑟𝐺𝜌𝐺(𝐹𝐺

)(3.15)

For liquid phase :

𝜕(𝑟𝐿𝜌𝐿𝑣𝐿 )

𝜕𝑡+ ∇. (𝑟𝐿(𝜌𝐿𝑣𝐿 𝑣𝐿 )) = −𝑟𝐿∇𝑃𝐿 + ∇. 𝜏�� + 𝑟𝐿𝜌𝐿𝑔 + ∑ (𝑅𝐺𝐿

)𝑛𝑝=1 + 𝑟𝐿𝜌𝐿(𝐹𝐿

) (3.16)

Dimana t, P, 𝑔 , 𝜏, �� , n, and 𝐹 menggambarkan waktu, tekanan, percepatan gravitasi, stress-

strain tensor, interphase force, number of phases, dan body force. The stress-strain tensor

didefinisikan sebagai :

𝜏𝐺 = 𝑟𝐺𝜇𝐺(∇𝑣𝐺 + ∇𝑣𝐺 𝑇) + 𝑟𝐺 (𝜆𝐺 −

2

3𝜇𝐺)∇. 𝑣𝐺 (3.17)

35

𝜏�� = 𝑟𝐿𝜇𝐿(∇𝑣𝐿 + ∇𝑣𝐿 𝑇) + 𝑟𝐿 (𝜆𝐿 −

2

3𝜇𝐿)∇. 𝑣𝐿 (3.18)

Dimana 𝜇 and 𝜆 are dynamic viscosity dan bulk viscosity dari tiap fase. Kemudian,

interphase force (�� ) bergantung kepada friction, tekanan, cohesion, dan lainnya serta

diketahui bahwa 𝑅𝐺𝐿 = −𝑅𝐿𝐺

and 𝑅𝐿𝐿 = 𝑅𝐺𝐺

= 0. Persamaan dibawah ini menjelaskan

interphase force formula :

∑ 𝑅𝐺𝐿 𝑛

𝐺=1 = ∑ 𝐾𝐺𝐿(𝑣𝐺 − 𝑣𝐿 )𝑛𝐺=1 (3.19)

Dimana 𝐾𝐺𝐿 (or 𝐾𝐿𝐺) adalah interphase momentum exchange coefficient dan ditulis:

𝐾𝐿𝐺 =𝑟𝐺𝑟𝐿𝜌𝐿𝑓

𝜏𝑔 (3.20)

Dimana f and 𝜏 adalah the drag function dan relaxation time. Semua pendefinisian dari f

termasuk drag coefficient yang berdasarkan relative Reynolds number.

Standar 𝑘 − 𝜀 turbulence model yangd digunakan,memiliki dua persamaan dari

persamaan pemisahan yang membuat kecepatan turbulen dan length scale menjadi

independent, juga umum digunakan pada simulasi yang dilakukan oleh industri. Persamaan

tersebut adalah

𝜕

𝜕𝑡(𝜌𝑚𝑘) + ∇. (𝜌𝑚𝑣 𝑚𝑘) = ∇. (

𝜇𝑡,𝑚

𝜎𝑘∇𝑘) + 𝐺𝑘,𝑚 − 𝜌𝑚𝜀 (3.21)

dan

𝜕

𝜕𝑡(𝜌𝑚𝜀) + ∇. (𝜌𝑚𝑣 𝑚𝜀) = ∇. (

𝜇𝑡,𝑚

𝜎𝜀∇𝜀) +

𝜀

𝑘(𝐶1𝜀𝐺𝑘,𝑚 − 𝐶2𝜀𝜌𝑚𝜀) (3.22)

Dimana k and 𝜀 merupakan turbulent kinetic energy dan dissipation rate, serta 𝐶1𝜀, 𝐶2𝜀, 𝜎𝑘,

and 𝜎𝑚 adalah parameter dari model yang digunakan. Densitas campuran and kecepatannya,

𝜌𝑚 and 𝑣 𝑚 diperoleh dari persamaan :

𝜌𝑚 = ∑ 𝑟𝑖𝜌𝑖𝑁𝑖=1 (3.23)

dan

𝑣 𝑚 =∑ 𝑟𝑖𝜌𝑖�� 𝑖

𝑁𝑖=1

∑ 𝑟𝑖𝜌𝑖𝑁𝑖=1

(3.24)

Kecepatan turbulen diperoleh dari :

𝜇𝑡,𝑚 = 𝜌𝑚𝐶𝜇𝑘2

𝜀 (3.25)

Terakhir, pembentukan turbulent kinetic energy dihitung menggunakan

𝐺𝑘,𝑚 = 𝜇𝑡,𝑚(∇𝑣 𝑚 + (∇𝑣 𝑚)𝑇) ∶ ∇𝑣 𝑚 (3.26)

36

II.7.2.2 Persamaan Species Transport

Dalam penyelesaian persamaan dari chemical species, software ANSYS akan

memprediksi local mass fraction dari tiap species, Υ𝑖 melalui penyelesaian persamaan

convection-diffusion untuk spesi ke- 𝑖𝑡ℎ. Persamaan konservasi ini memiliki bentuk umum

𝜕

𝜕𝑡(𝜌Υ𝑖) + ∇. (𝜌𝜈Υ𝑖) = −∇. 𝐽𝑖 + 𝑅𝑖 + 𝑆𝑖

(3.27)

Dimana 𝑅𝑖adalah net rate of production of species I oleh reaksi kimia, dan karena sistem

yang digunakan tidak terjadi reaksi maka nilai ini menjadi nol. 𝑆𝑖 adalah rate of creation oleh

penambahan dari dispersed phase dan atau referensi yang digunakan oleh penulis. Persamaan

ini akan diselesaikan dengan N-1 species, dimana N total fase fluida yang ada didalam

campuran. Pada persamaan diatas juga, 𝐽𝑖adalah diffusion flux dari species i yang akan

meningkat sejalan dengan peningkatan konsentrasi dan temperatur. Secara aturan, ANSYS

menggunakan dilute approximation, dimana diffusion flux dapat ditulis sebagai :

𝐽𝑖 = −𝜌𝐷𝑖,𝑚∇Υ𝑖 (3.28)

Disini 𝐷𝑖,𝑚 adalah diffusion coefficient untuk species i didalam campuran. (El-Amin, 2011)

II.8 Computational Fluid Dynamic (CFD)

Computational Fluid Dynamic adalah metode penyelesaian numerik dari aliran

fluida, heat transfer, dan fenomena sejenisnya. Dengan bantuan computer digital, CFD dapat

prediksi kuantitatis dari peristiwa aliran fluida berdasarkan hukum konservasi (massa,

momentum, dan energi) dari governing fluid motion. Prediksi ini akan terjadi pada beberapa

kondisi seperti dalam geometri aliran (kecepatan, tekanan, dan temperatur), physical

properties dari fluida, dan kondisi awal dimulainya aliran.

37

Gambar III.9 Proses Penyelesaian CFD

Dalam penyelesaian aliran fluida, terlebih dahulu perlu diketahui physical properties

dari fluida menggunakan fluid mechanics. Setelah itu, dapat digunakan persamaan

matematis untuk mendeskripsikan physical properties menggunakan persamaan Navier-

Stokes dan governing equation dari ANSYS FLUENT. Dikarenakan persamaan Navier-

Stokes bersifat analisis dan dibuat oleh manusia, diperlukan untuk menerjamahkan

persamaan yang ada menjadi bentuk diskret, seperti metode Finite Difference, Finite

Element, dan Finite Volume . Setelah itu, program dapat digunakan untuk menyelesaikan

permasalahan. Pada hasil akhir, kita mendapat hasil dari simulasi dan dapat dibandingkan

dengan data yang diperoleh secara eksperimen. Terdapat beberapa keuntungan dan

kesalahan umum yang dapat terjadi pada saat menggunakan CFD sebagai metode

penyelesaian

Tabel III.7 Kelebihan dan Kesalahan Umum yang Terjadi pada Penggunaan CFD

Kelebihan Kesalahan Umum

Dapat diproduksi secara murah dan cepat

tanpa effort training yang cukup besar,

meskipun pengalaman penggunaan akan

sangat membantu pengoperasian simulasi

Discretization error,

error intrinsic pada metode numerik

Dapat menghasilkan informasi yang

menyeluruh secara detail dan

komprehensif untuk segala jenis variabel

yang ingin dipelajari

Input Data Error,

Kesalahan ini muncul ketika geometri

aliran dan property dari fluida memiliki

informasi yang terbatas

38

Kelebihan Kesalahan Umum

Kemampuan untuk mensimulasikan sesuai

dengan kondisi realistic yang ada, dimana

jika pada eksperimen membutuhkan

rangkaian alat baik pada skala kecil

maupun besar

Modelling error,

Kesalahan ini muncul ketika aliran

kompleks terjadi dan membutuhkan

beberapa parameter khusus yang belum

pernah dilakukan studi sebelumnya

kemampuan untuk melakukan simulasi

secara ideal, dimana beberapa kondisi

yang tidak diinginkan dapat diabaikan

sehingga studi dapat lebih terfokuskan

(Howard Hu, 2012)

III.9 Penelitian Terdahulu

Table III.8 Penelitian Terdahulu

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

1. Zhang et al.

2016

Hydrodynamics and Mass

Transfer Analysis of

Vapor-Liquid Flow of

Dual-Flow Tray

It has been found that high point

efficiency areas are concentrated around

the wall for its longer contact time.

Comparison between the fluctuating

regime and the froth regime shows that

the froth regime has higher and

homogeneous point efficiency at bulk

zone around the center.

2. Rahimi,

Rahbar. 2015

Hydrodynamics of Sieve

Tray Distillation Column

Using CFD Simulation

CFD simulations prior to constructing

the trays are beneficial

3.

Xingang Li et

al. 2015

Investigation and

Simulation on the

Performance of the

Elliptical Tray Placed in

the Unconventional “s”

Shape Distillation Column

Elliptical sieve tray has less channeling,

recirculation , stagnant zones and a

longer average residence time than

circular sieve tray which provides a

better basis for mass-transfer

39

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

4. Rahimi,

Rahbar et al.

2011

Effects of Inlet

Downcomer on the

Hydrodynamics

Parameters of Sieve Trays

Using CFD Analysis

The inlet downcomer has a great effect

on mass transfer in distillation and

absorption columns

5. Ali Zarei et

al.

2013

CFD and Experimental

studies of Liquid Weeping

in the Circular Sieve Trays

Columns

The numerical model predicted the

behavior of liquid weeping on the

different positions of the tray similarlyto

the experimental findings. the majority

of liquid volumefraction appears near the

wall and along the centerline of thetray

in x-direction, whereas, the gas bubbles

prevail betweenthese regions. The

oscillatory behavior of the liquid

weepingwas revealed by changes in the

gas velocity profile along thetest tray

with time. This proves that CFD works

well with to provide information on the

details of the gas and liquid flows in the

distillation column containing circular

sieve trays.

6. Gondosuroha

rdjo. 2019

Comparison of

Performance

Characteristic Prediction

of Sieve Tray with and

without Downcomer

The sieve tray without downcomer

showed a 50% higher capacity compared

to the sieve tray with downcomer.

Meanwhile, sieve tray without has 40%

lower pressure drop compared to that

with downcomer. Sieve trays show

smaller efficiency compared to that with

downcomer.

7. Meng Tang

et al. 2019

Hydrodynamics of the

Tridimensional Rotational

Flow Sieve Tray in a

Countercurrent Gas-

Liquid Column

(1) According to the increasing range of

the pressure drop, the operating field can

be divided into low and high loading

areas. The increasing range is relatively

small in the low loading area with the

increase of the gas-liquid flux. The

40

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

increasing range is large in the high

loading area, which is mainly due to the

water head loss formed by the foam

liquid layer on the surface of the tray.

(2) The flow patterns formed when gas-

liquid flows out of the tray are droplet-

column and continuous film flows. A

foam liquid layer will be accumulated on

the surface of the tray in the high loading

area. As the gas-liquid flux increases, the

height of the liquid layer will gradually

rise until the flooding occurs, and the

liquid volume inside the tray will be

correspondingly reduced.

(3) Pressure drops of the trays at

different installed locations are different,

showing that the gas-liquid load is

unbalanced. The situation is slightly

better when trays are in backward

installation, but the load of the third and

fifth trays is also low.

(4) Compared with the TRST in

concurrent flow operation, the pressure

drop in the low loading area is similar,

while it is far larger in the high loading

area. The operating range of the gas-

liquid flux is narrow. The range of gas

flux is at least 45% less than that in

concurrent flow, and the liquid flux

range is at least 37.5% less. Compared

with other new types of trays under

countercurrent flow conditions, the

pressure drop of the TRST is smaller, but

the gas-liquid flux range is narrow.

41

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

(5) Established mathematical models for

the loading curve, flooding curve and

wet pressure drop fit well with the

experimental data. The relative error is

within 20%.

(6) The performance of the TRST under

the gas-liquid countercurrent operation

is not ideal. The structure of the TRST or

process still requires more significant

improvements.

8. Sumit Singh

et al. 2012

Enchancement of Sieve

Tray Efficiency using

Computational Fluid

Dynamics Fluid

CFD can be used as a powerful tool for

sieve tray design, simulation,

visualization and troubleshooting, by

means of CFD a virtual experiment can

be developed to evaluate the tray

performance .

9. Meng Tang

et al. 2019

CFD simulation of gas

flow field distribution and

design optimization of the

tridimensional rotational

flow sieve tray with

different structural

parameters

(1) With the exception of the C1-type

tray, the gas flow field distributions for

all other types of trays are similar, and

only the velocity magnitudes are

different. Because the gradient of the

blades in the C1-type tray is larger, the

diversion and restriction of the blades is

weaker, and the magnitude and the

extent of the change in velocity are

lower. The relative influence of the

different structural parameters on the gas

flow field distribution is b > ds > ht > n.

(2) When two trays are installed, the gas

flow field of the second tray in a forward

installation is clearly different from that

in a backward installation. This is mainly

caused by the respectively identical or

contrasting direction of the rotational gas

flow and the twist direction of the blades.

42

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

The velocity distribution of the tray is

also more stable in the forward

installation, while it exhibits a large

fluctuation in the backward installation.

(3) The gas flow field distribution of

those trays with either a closed internal

cylinder or without a supporting ring is

similar to that of the reference A-type

tray, with only the velocity magnitude

being different. In a tray without sieve

holes there is no vortex generated in the

flow field, and the magnitude and extent

of velocity change are both relatively

large.

(4) The transformed location of the

rotational flow of in most types of trays

is about half the depth of the tray. When

the number of blades are increased (e.g.

n = 12) and the tray is installed in the

forward installation, the transformed

location occurs earlier at about a quarter

the depth of the tray. When the sieve hole

diameter is small (ds = 3 mm), the

transformed location is intermediate, at

about a third of the depth.

(5) Based on our comprehensive

evaluation, the optimized parameters for

the tray structure are n = 8, b = 90, ht =

40 -

mmand ds = 5 mm. In addition, the tray

should have an open internal cylinder

without a supporting ring. When a

multitray is installed, the backward

installation method should be adopted.

43

No. Peneliti Judul Penelitian Hasil Penelitian

10. Carlo Pirola

et al. 2019

Learning distillation by a

combined experimental

and simulation approach

in a three steps

laboratory: Vapor

pressure, vapor-liquid

equilibria

The simulation of all these activities by a

commercial software allows toverify the

thermodynamc characteristics of the

mixture and to ana-lyze the distillation

column performance. The synergy of all

thesedifferent activities can help the

learning of the distillation principles.

11. Bin Jiang et

al.

2013

Hydrodynamics and Mass-

Transfer Analysis of a

Distillation Ripple

Tray by Computational

Fluid Dynamics

Simulation

The study showed that mass transfer in

the spray zone, where all of the

downflow liquid comes into contact with

the rising vapor, made a significant

contribution to the tray efficiency. The

additional mass transfer in the spray

zone must be considered,especially at

lower Fs factors. In addition, it has been

obtained that the ripple tray efficiency

increases with increasing Fs factor,

unlike the tray with downcomers

III.10 Road Map Penelitian

Salah satu permasalahan utama pada proses pemurnian etanol dengan metode proses

distilasi adalah sifat kimia dari etanol yang memiliki titik azeotrope 96% pada suhu 78,1 oC,

yang karenanya membutuhkan penambahan proses lanjutan seperti extractive distillation,

hingga pressure swing distillation, yang dapat memberikan kerugian pada kenaikan capital

expenditure dan operational expenditure. Riset yang dikembangkan di Laboratorium

Perpindahan Panas dan Massa, Teknik Kimia ini, salah satunya adalah mengembangkan

metode packed sieve tray column, dengan menambahkan packing di atas tiap sieve tray

column untuk dapat meningkatkan transfer massa, peningkatan pendistribusian energi, dan

hidrodinamika yang lebih statis untuk melewati titik azeotrope pada proses distilasi. Road

map penelitian metode packed sieve tray column ini, diharapkan dapat menyelesaikan

permasalahan distilasi konvensional yang terbatas pada titik azeotrop.

44

45

BAB IV

METODE

IV.1 Garis Besar Penelitian

Garis besar penelitian ini dilakukan pada laboratorium Perpindahan Panas dan Massa,

Teknik Kimia, ITS. Penelitian dilakukan menggunakan dua pendekatan, secara eksperimen dan

simulasi pada penerapan teknologi distilasi menggunakan sieve tray yang dimodifikasi dengan

penambahan lapisan packing berupa steel wool. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari performa

sieve tray dari penambahan packing pada pemisahan etanol-air, efisiensi, mass transfer beserta profil

hidrodinamika. Simulasi menggunakan ANSYS 19.2 untuk mempelajari multiphase model

menggunakan metode Eulerian. Hasil dari simulasi tersebut nantinya akan menjadi acuan validasi

pada metode secara eksperimen. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software ANSYS

19.2 dengan lisensi software dari Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya.

Pada proses eksperimen, langkah pertama yang perlu dilakukan adalah pre-treatment

terhadap feed untuk persiapan ke packed sieve tray dengan mengencerkan larutan sesuai dengan

konsentrasi feed yang dibutuhkan, yakni 0.04 fraksi mol etanol dan 0.96 fraksi mol air. Setelah proses

pre-treatment telah dilakukan, dilakukan setup pada packed sieve tray dengan memasang packing

steel wool dengan ketinggian 0, 3, dan 5 cm pada tiap tray, proses penempatan pack dihimpitkan

pada weir agar mengurangi error ketika eksperimen dilakukan. Analisa gas kemudian dapat

dilakukan pada gas kromatograf untuk kalkulasi konsentrasi

Pada proses simulasi dengan menggunakan metode computational fluid dynamics

pada software ANSYS 19.2, digunakan perangkat FLUENT pada ANSYS 19.2 sebagai

basis perhitungan. Pada fluent, terdapat 3 tahap utama untuk menyelesaikan simulasi hingga

konvergen, yaitu: Geometry Setup, Meshing, dan Process Calculation. Apabila semua

tahapan sudah dipenuhi, maka simulasi dapat dimasukkan dan disesuaikan dengan variabel

yang diinginkan.

IV.2 Alat dan Bahan Penelitian

IV.2.1 Alat Penelitian

Pada eksperimen teknologi distilasi dengan kolom distilasi jenis sieve tray

yang dimodifikasi dengan penambahan packing dengan penambahan heater, thermocouple,

condenser, pompa, dan tangki penampung. Kolom distilasi memiliki 16 buah plate yang

dikombinasikan dengan penambahan packing. Packing diletakkan di atas bagian active area

dari tray. Secara rinci peralatan distilasi ditunjukkan dalam gambar III.2.

46

Gambar IV.1 Bentuk Tray Penyusun Kolom, (a) Tampak Atas (Active Area), (b) Tampak

Bawah (Downflow), (c) Tampak Samping (Tray Spacing)

Gambar IV.2 Jenis packing, (a) Steel Wool Packing, (b) Raschig Ring Packing

Tabel IV.1 Spesifikasi Kolom Distilasi

No Keterangan Ukuran

1 Diameter kolom 6.2 cm

2 Tray Spacing 30 cm

3 Diameter hole 2 mm

4 Tinggi kolom 2.5 m

5 Jumlah Tray 16

6 Jenis Tray Sieve Tray

7 Tinggi Weir 9 cm

47

IV.2.2 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan pada eksperimen teknologi distilasi dengan kolom

distilasi jenis sieve tray yang dimodifikasi dengan penambahan packing.

1. Etanol 96%

2. Aquadest

3. Packing Steel Wool

4. Packing Rasching Ring

IV.3 Variabel Penelitian

Kondisi operasi yang digunakan pada penelitian ini adalah:

1. Variabel Tetap

i. Tekanan operasi 760 mmHg (atmosferik)

ii. Temperatur boiler sebesar 100oC

iii. Temperatur feed bioethanol dan air sebesar 30oC

iv. Penambahan packing tiap tray

2. Variabel Independen

i. Menggunakan jenis packing rasching ring dan steel wool.

ii. Tinggi packing sebesar tanpa packing, 3 cm dan 5 cm.

3. Variabel Dependen

i. Kadar destilat

ii. Waktu distilasi

48

IV.4 Rangkaian Alat Penelitian

A

B

T

T

T

T

C-101 C-102

E-101

P-101

S-101

Feed

P-18

Tc1

Tc2

Tc3

E-102

GV-101

GV-102

GV-103

P-102 P-103

Tc4

V-101

S-102

B-101

A

B

D-101V-6

GV-104

Ethanol

Keterangan :

C-101 : Distillation Column 1

C-102 : Distillation Column 2

S-101 : Feed Storage

S-102 : Product Storage

V-101 : Flash Column

E-101 : Boiler

E-102 : Subcooled Condensor

P-101 : Feed Pump

P-102 : Stage Connection Pump

P-103 : Reflux Pump

B-101 : Control Panel

GV-101 : Waste Boiler Valve

GV-102 : Reflux Valve

GV-103 : Stage Connection Valve

GV-104 : Product Valve

B-101 : Control Panel

D-101 : Kwh Meter

Tc1 : Top Column 1 Temperature analyzer

Tc2 : Bottom Distillation Column Temperature

analyzer

Tc3 : Top Column 2 Temperature analyze

Tc4 : Reflux Temperature analyze

Gambar IV.3 Skema Peralatan Penelitian

IV.5 Metode Penelitian

Penelitian ini bertujuan pengaruh pemakaian packed sieve tray pada proses

pemurnian etanol melalui proses distilasi. Untuk memperoleh hasil yang sesuai dengan

tujuan penelitian maka ditempuh metodologi seperti Gambar IV.4.

49

Studi Literatur Rate based model

Packed sieve tray

Data kesetimbangan

larutan fasa uap-cair

Interface transfer

EKSPERIMEN

Menggunakan variabel

tinggi packing dan jenis

packing.

Data untuk validasi model.

Mengetahui tinggi packing

yang optimum

Kadar etanol

PERMODELAN DAN SIMULASI

Pengembangan rate based

model untuk packed sieve tray

Pembuatan program dan

penyelesaian numerik dengan

software ANSYS 19.2

Validasi dengan hasil

eksprimen

Simulasi model

Fenomena yang terjadi

didalam kolom

Kadar etanol

Gambar IV.4 Sistematika Penelitian Simulasi Dan Eksprimental Pengaruh Packed Sieve

Tray Pada Proses Distilasi

IV.5.1 Metodologi Eksperimental Disilasi

Tahap Persiapan Feed

Persiapan feed dilakukan dengan mengencerkan larutan sesuai dengan konsentrasi

feed yang dibutuhkan, yakni 0.04 fraksi mol etanol dan 0.96 fraksi mol air.

Proses Distilasi

50

ii. Memasang packing steel wool dengan ketinggian 5 cm pada setiap tray

iii. Mengecek keadaan peralatan distilasi, memastikan semua valve tertutup.

iv. Mengisi boiler dengan larutan feed menggunakan pompa P-101 ke dalam

kolom.

v. Mengalirkan air pendingin kedalam kondensor E-102.

vi. Menyalakan boiler E-101.

vii. Menjaga temperatur boiler pada 100oC.

viii. Mengambil sampel hasil distilasi untuk dianalisa dengan membuka GV-104.

ix. Menampung produk yang dihasilkan dan menganalisa produk yang

didapatkan.

x. Mengulangi untuk variabel tinggi packing dan jenis packing packing.

IV.5.2 Sistem yang Ditinjau

Sistem yang ditinjau adalah sistem kolom destilasi yang ditunjukan seperti gambar

berikut

51

Gambar IV.5 Sistem Kolom Distilasi Jenis Packed Sieve Tray.

Gambar IV.6 Non-equilibrium stage dalam rate based model.

52

IV.5.3 Penyelesaian Secara Simulasi Menggunakan ANSYS

Penyelesaian menggunaakan CFD akan menghasilkan studi dari multiphase model

menggunakan Eulerian. Pada penyelesian ini diharapkan akan mengahsilkan

performa hidrodinamika pada tray seperti flow pattern, flooding parameter, clear

liquid height, weeping, dan pressure drop. Adapun tahapan dari metode ini adalah

sebagai berikut :

1. Evaluasi pengukuran dari kolom dan tray yang ada secara detail

2. Membuat visualisasi secara 2-Dimensi dan 3-Dimensi dari kolom distilasi

beserta susunan tray dan packing. Menggunakan variabel yang ada, maka

terdapat 3 jenis variasi packing steel wool yang adaPastikan ukuran yang

dipakai mengacu pada pengukuran alat sesungguhnya. Tahap ini akan

menghasilkan engineering drawing dan explode view dari kolom distilasi

3. Mulai dengan menggunakan variabel sieve tray tanpa menggunakan steel

wool

4. Memasukkan drawing document (dalam bentuk 3D) kedalam ANSYS

Workbench Interface

5. Melakukan meshing atau diskretisasi

6. Memasukkan parameter fluida secara spesifik pada ansys, yaitu etanol dan

air. Pastikan bahwa persamaan yang digunakan menggunakan paraemeter

Eurelian. Dari tahap ini, kolom pemisah sudah bisa disimulasikan

menggunakan variabel independen

7. Setelah hasil didapatkan, maka langkah selanjutnya ialah menggunakan

variasi tinggi steel wool yang lain

8. Membuat laporan keseluruhan dari simulasi yang telah dibuat

9. Selesai

53

Gambar IV.7 Blok Diagram dari Penggunaan Software ANSYS dalam Metode Simulasi

III.6 Metode Analisa

Produk distilasi akan dianalisa menggunakan gas chromatography untuk

mengetahui kadar ethanol yang didapatkan.

54

BAB V

JADWAL DAN RANCANGAN ANGGARAN BIAYA PENELITIAN

V.1 Jadwal Penelitian

No Kegiatan April Mei Juni Juli Agustus September Oktober

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1

Studi Literatur (Packed sieve

tray column distillation,

modeling CFD menggunakan

komponen biner)

2

Perancangan dan instalasi

(drawing detil 3D pada sistem

packed sieve tray column,

instalasi body shell, packing,

weir, storage, boiler, pompa

dalam packed sieve tray

column)

3

Setup permodelan CFD dengan

ANSYS 19.2 (Input gambar

detil 3D menggunakan Design

Modeler, Meshing, framework

Eulerian)

4 Running Modelling CFD

tervalidasi

5 Analisa Hasil Modelling CFD

dengan hasil eksperimen

6 Analisis Hasil Keseluruhan

7 Pembuatan Kesimpulan

8 Publikasi Hasil di jurnal

internasional

55

V.2 Rancangan Anggaran Biaya (RAB) Penelitian

1. Peralatan penunjang

Material Kuantitas Unit Harga Satuan

(Rp)

Harga

Peralatan

Penunjang (Rp)

Peralatan Eksperimen Packed Sieve Tray Column

Body Shell Column (6,2 cm of height Mild

Steel ASME, CE, GOST, and 2,5 m of

height)

1 buah Rp.7,880,000 7,880,000.00

Temperature Control (P4101 PLUS 1/4

DIN) 2 buah Rp800,000 1,600,000.00

Coil Exchanger (12x12 Bronze Finned coil

HE) 2 buah Rp750,000 1,500,000.00

Heating element (Duty up to 60,000

BTU/hr) 2 buah Rp1,300,000 3,300,000.00

Sanyo PH-150 Reciprocatic Pumps (Flow

Range:0.0006 to 3400 mL/min) 3 buah Rp1,100,000 3,300,000.00

Honeywell Temperature sensor (Series

HEL-707, sensor type: 1000 Ohm platinum

discrete RTD)

6 buah Rp675,000 4,050,000.00

Linhui LH-750L 50L Water Tank 3 buah Rp 100,000 300,000.00

Steel Wool Packing Grade 0 Alyssa 20 gulung Rp 200,000 4,000,000.00

PCC Sieve Tray 16 Buah Rp 800,000 12,800,000.00

Sub total (Rp) 37,800,000.00

2. Bahan Habis Pakai

Material Kuantitas Unit Harga Satuan

(Rp)

Harga Bahan

(Rp)

Ethanol (96%) 20 L Rp 60,000 1,200,000.00

Sub total (Rp) 1,200,000.00

3. Analisa

Analisa Kuantitas Unit Harga Satuan

(Rp)

Harga Analisa

(Rp)

Analisa Gas Chromatography 10 kali Rp850,000 8,500,000.00

Sub total (Rp) 8,500,000.00

4. Belanja Honorarium

Item Honor Kuantitas Unit Harga Satuan

(Rp) Total (Rp)

Pembantu Peneliti :

1. Nama : Muhammad Ilham Ali

NRP : 02211640000039

40 jam Rp25,000 Rp 1,000,000

2. Nama : Muhammad Hazairin Asyiddik

NRP : 02211640000177

40 jam Rp25,000 Rp 1,000,000

Sub total (Rp) 2,000,000

TOTAL ANGGARAN YANG DIPERLUKAN (Rp) 49,500,000.00

56

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Al-Hemiri, A.A.,Hassan, M.A.R. 2006. Prediction of the Efficiency of Sieve Tray Using Air

Water System. Journal of Engineering, 13 (4), 941-956.

Bonilla, J., Logist, F., Degreve, J., De Moor, B., Van Impe J., 2012, ‘A Reduced Order Rate

Based Model for Distillation in Packed Columns: Dynamic Simulation and the

Differentiation Index Problem’, Chemical Engineering Science, vol. 68, no. 1, pp.

401-412.

Bennett, D.L.,Agrawal,R. and Cook,P.J. 1983. New Pressure Drop Correlation for Sieve

Tray Distillation Columns, AIChE J., vol. 29, no. 3, pp. 434–442.

Chen, G.X., Chuang, K.T., Chien, C., & Ye, Y., 1992, ‘Mass Transfer and Hydraulic of

Packed Sieve Tray’, Gas Separation and Purification, vol. 6, no. 4, pp. 207-213.

Geankoplis, C. J. 2003, Transport Processes and Separation Process Principles, 4th edn,

Pearson Education, Upper Saddle River, New Jersey.

Gesit, Getye.K., Nandakumar, K., Chuang, K.T. 2003. CFD Modeling of Flow Patterns and

Hydraulics of Commercial-Scale Sieve Trays. AIChE Journal, 49 (4), 910-924.

Kachur, P. J., Afacan, A., Chuang, K. T., 2004, ‘Use of Structured Packing As a Dualflow

Tray in Distillation’, Chemical Engineering Research and Design, vol. 82, no. 7, pp.

813-820.

Khrishnamurthy, R., & Taylor, R., 1985, ‘A Nonequilibrium Stage Model for Multi-

component Separation Processes: Part I Model Description and Method of Solution’,

AIChE J, vol. 31, no. 3, pp. 449-456.

Kumar, S., Singh, N., Prasad, R. 2010, ‘Anhydrous Ethanol : A Renewables Source of

Energy’, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 14, no. 7, pp. 1830–1844.

Perry, R.H. & Green, D.W. 2008, Chemical Engineer’s Handbook, 8th edn, Mc. Graw Hill

Book Company, New York.

Pilling, M. & Holden, B.S. 2009, ‘Choosing Tray and Packing for Distillation’ Chemical

Engineering Progress, September, pp. 44-50.

57

Ramesh, K., Aziz, N., Abd Shukor, S.R., Ramasamy, M., 2007, ‘Dynamic Rate-Based and

Equilibrium Model Approaches for Continuous Tray Distillation Column’, Journal

of Applied Sciences Research, vol.3, no. 12, pp. 2030-2041.

Rahimi, Rahbar. 2015. Hydrodynamics of Sieve Tray Distillation Column Using CFD Simulation.

Journal of Chemical and Petroleum Engineering, 49 (2), 119-129

Richardson, J.F., Harker, J.H., Backhurst, J.R. 2002, Coulson And Richardson’s Chemical

Engineering Particle Technology and Separation Processes Volume 2, 5th edn,

Elsevier, Oxford, UK.

Seader J. D., Henley E.J., Roper D. K. 2010, Separation Process Principles, 3rd edn, John

Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey.

Smith, R. 2005, Chemical Process Design and Integration, John Wiley & Sons, Hoboken,

New Jersey.

Spagnolo, D.A., & Chuang, K.T., 1984, ‘Improving Sieve Tray Performance with Knitted

Mesh Packing’, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and

Development, vol. 23, no. 3, pp. 561-565.

Spiegel, L., & Knoche, M. 1999, “Distillation Columns with Structured Packings in the Next

Decade”, Chemical Engineering Research and Design, vol. 77, no. 7, pp. 609-612.

Treybal, R.E. 1981, Mass Transfer Operation, McGraw-Hill Book Company, New York.

Van Ness, H.C., Smith, J.M., & Abbott, M.M., 2001, Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics, 6th edn, Mc. Graw Hill Book Company, New York.

Xu, Z. P., Afacan, A., & Chuang, K. T., 1996, ‘Prediction of Packed Sieve Tray Efficiency

in Distillation’, Chemical Engineering Research and Design, vol. 74, no. 8, pp. 893-

900.

58

Bab VII

Biodata Tim Peneliti

1. Biodata Ketua

A. Data Umum

1 Nama Lengkap (dengan

gelar) Fadlilatul Taufany, ST., PhD

2 Jenis Kelamin Laki-laki

3 Jabatan Fungsional Lektor

4 NIP/NIK/Identitas

lainnya 198107132005011001

5 NIDN 0013078103

6 Tempat, Tanggal Lahir Mojokerto, 13 Juli 1981

7 E-mail f_taufany@chem-eng.its.ac.id

8 Nomor Telepon/HP 62-31-5946240 / 62-821-31391690

9 Alamat Kantor Jurusan Teknik Kimia, Gedung N Lantai II, Kampus ITS

Sukolilo - Surabaya 60111

10 Nomor Telepon/Faks 62-31-5999282

11 Kompetensi Oil & Gas Process Engineer

12 Mata Kuliah yang Diampu

1. Thermodinamika Teknik Kimia

2. Operasi Teknik Kimia

3. Matematika Teknik Kimia

4. Proses Perpindahan

5. Desain Pabrik Kimia dan Ekonomi

6. Manajemen Pabrik Kimia

7. Analisa Pengolahan Data

59

B. Riwayat Pendidikan

S-1 S-3

Nama Perguruan Tinggi ITS NTUST - Taiwan

Bidang Ilmu Teknik Kimia Teknik Kimia

Tahun Masuk-Lulus 1999-2004 2008-2011

Judul Skripsi/Tesis/Disertasi Pemanfaatan Fly Ash

Sebagai Adsorban Pada

Treatment Logam Berat

Nanostructructured Engineering

of Pt-based Bimetallic Alloy

and Core-Shell Electrocatalysts

for DMFCs Applications

Nama Pembimbing/Promotor Prof. Ir. Judjono Suwarno Prof. Bing-Joe Hwang

C. Riwayat Pekerjaan

No.

PANGKAT /

GOLONGAN

RUANG

JABATAN

TMT NAMA

JABATAN

PEJABAT YANG

MENETAPKAN

NOMOR DAN

TANGGAL SK

1 Penata (III/c)

01-04-2015 Lektor

a.n. Menteri Pendikan

dan Kebudayaan,

Kepala Bagian Mutasi

Dosen, Biro

Kepegawaian

35642/A4.3/KP/2015

2

Penata Muda

(III/a)

01-08-2006

Asisten Ahli a.n. Menteri Pendidikan

Nasional, Rektor 1347.16/K03/KP.1/2006

3

Penata Muda

(III/a)

01-04-2006

Pengangkatan

PNS

a.n. Menteri Pendidikan

Nasional, Pembantu

Rektor Bidang

Administrasi Umum

0139/K03.II/KP.I/2006

4 III/a

01-01-2005

Pengangkatan

CPNS

a.n. Menteri Pendidikan

Nasional, Kabag TU

Biro Kepegawaian

Sekretariat Jenderal

9738/A2/KP/2005

60

D. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir (Bukan Skripsi, Tesis, maupun Disertasi)

No. Tahun Judul Penelitian Sumber Pendanaan

1 2018

(1 tahun)

Modifikasi Membran Cellulose

Acetate/Polyethylene Glycol (PEG)

untuk Menigkatkan Kinerjanya pada

Proses Desalinasi (Anggota Peneliti)

Penelitian Dasar Unggulan Perguruan

Tinggi (Kemenristekdikti)

2 2018

(1 tahun)

Peningkatan Performansi Polymer

Electrolyte Membrane Fuel Cell

(PEMFC) dengan Optimasi Desain

Geometri dan Dimensi Channel

(Ketua Peneliti)

Penelitian Laboratorium (BOPTN)

3 2018

(1 tahun)

Kajian Engineering Hydrogen

Recovery Unit di PT. Pertamina UP V

Balikpapan (Ketua Peneliti)

PT. Pertamina (Persero)

4 2017

(1 tahun)

Kajian Engineering Acid Gas

Removal Unit di PT. Pertamina UP V

Balikpapan

PT. Pertamina (Persero)

5 2015-2016

(2 tahun)

Sintesis Material Hibrida Karbon-

Silika Dengan Metode Hidrofilikasi

Karbon Mesoporous Sebagai Solid

Dessicant Pada Proses Dehidrasi Gas

Alam (Ketua Peneliti)

Penelitian Unggulan Perguruan

Tinggi (BOPTN)

6 2015-2016

(2 tahun)

Fabrication of Cellulose Membrane

for the Desalination of Saline Water

(Anggota Peneliti)

Penelitian Unggulan Perguruan

Tinggi (BOPTN)

7 2014-2015

(2 tahun)

Pembuatan Ethanol Absolut Berbahan

Dasar Molase Sebagai Bahan

Blending Produk Biofuel Dengan

Proses Distilasi Adsorpsi (Ketua

Peneliti)

Penelitian Unggulan Perguruan

Tinggi (BOPTN)

8 2013

(1 tahun)

Karbon-Fibrous dengan Karakteristik

Luas Permukaan yang Tinggi :

Sintesa, Karakterisasi, dan Aplikasi-

nya Sebagai Support Katalis Fuel

Cells (Ketua Peneliti)

Penelitian Doktor Baru (BOPTN)

9 2013-2014

Pengembangan Model Kinetika

Shrinking Core pada Proses Ekstraksi

Logam Timah dari Limbah Slag

(Anggota Peneliti)

Penelitian Laboratorium (BOPTN

ITS)

61

No. Tahun Judul Penelitian Sumber Pendanaan

10 2011 - 2012

(1 tahun) Postdoctoral Fellowship NSC-98-2113-M011-001-MY3

E. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat Sumber Pendanaan

1 2019

Konsultan Teknis “Kajian Feasibility Study

LNG Regasification piping PT. IP PLTG

Gilimanuk“ (Anggota Tim ITS-Tekno)

PT. IP PLTG Gilimanuk

2 2019

Konsultan Teknis “Studi Reklamasi

Rencana Lahan untuk Pembangunan Kilang

Petroleum-Pertrokimia dan Fasilitas

Dermaga di Tuban PT. Pertamina”

(Anggota Tim ITS-Tekno)

PT. Pertamina

3 2019

Konsultan Teknis “Studi Reklamasi

Rencana Lahan untuk Pembangunan Kilang

Pertrokimia dan Fasilitas Dermaga di

Balongan PT. Pertamina” (Anggota Tim

ITS-Tekno)

PT. Pertamina

4 2019

Konsultan Teknis “Kajian Feasibility Study

Coal Switching PT. PLN UIK TJB Jepara”

(Anggota Tim ITS-Tekno)

PT. PLN UIK TJB Jepara

5 2019

Konsultan Teknis “Kajian Feasibility Study

Coal Switching PT. IP UP Suralaya”

(Anggota Tim ITS-Tekno)

PT. IP UP Suralaya

6 2017-2018

Konsultan Teknis “Kajian Engineering

Hydrogen Recovery Unit di PT. Pertamina

UP V Balikpapan” (Ketua Tim BPPU ITS)

PT. Pertamina

7 2016

Konsultan Teknis “Kajian Engineering

Dampak Penggunaan Gas Alam PJU pada

Turbi Gas PLTGU PT. PJB UP Gresik”

(Ketua Tim LPPM ITS)

PT. PJB

8 2016

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

Feasibility Study Pembangunan Booster

Compressor untuk Gas Turbine Muara

Tawar” (Anggota Tim LPPM ITS)

PT. PJB

9 2016

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

Feasibility Study Moda Transportasi Gas

CNG Gresik-Muara Tawar” (Anggota Tim

LPPM ITS)

PT. PJB

62

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat Sumber Pendanaan

10 2015

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

DEED Pembangunan Jaringan Gas Kota

Surabaya” (Anggota Tim LPPM ITS)

PT. PGN

11 2015

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

DEED Pembangunan SPBG Paket Jawa

Barat” (Anggota Tim LPPM ITS)

PT. Pertamina

12 2015

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

Feasibility Study Pembangunan PLTGU

Perak 500 MW” (Anggota Tim LPPM

ITS)

PT IP

13 2014 Ketua Kegiatan Pengabdian Masyarakat:

Reaktor Biogas - Benowo Surabaya BOPTN - ITS

14 2014

Konsultan Teknis “Pembuatan Laporan

Feasibility Study Pembangunan PLTU

Sambelia-Lombok 100 MW” (Anggota Tim

LPPM ITS)

PT IP

15 2014

Konsultan Teknis “Pembangunan CNG

Mother Station Gresik, CNG Daughter

Station Bawean, dan CNG Marine

Transportation Gresik-Bawean Berkapasitas

2 MMSCF untuk PT Pembangkitan Jawa-

Bali (PT PJB) Unit Pembangkitan

Bawean” (Anggota Tim LPPM ITS)

PT PJB

16 2013

Konsultan Teknis “Pembangunan CNG

Plant Berkapasitas 20 MMSCF di PT

Pembangkitan Jawa-Bali (PT PJB) Unit

Pembangkitan Muara Tawar” (Anggota

Tim LPPM ITS)

PT PJB

17 2012

Pelatihan “Pengelolaan Lingkungan di PT.

Perkebunan Nusantara X (PTPN X) Menuju

PROPER HIJAU” (Anggota Tim LPPM

ITS)

PTPN X

F. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor/Tahun

1

Separation and purification of

triglyceride from nyamplung

(Calophyllum inophyllum) seed

oil as biodiesel feedstock by

using continuous countercurrent

extraction

Malaysian Journal

of Fundamental and

Applied Sciences

16/1/2020 (DOI:

10.11113/mjfas.v16n1.1439)

63

No. Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor/Tahun

2

Study of packed sieve tray

column in ethanol purification

using distillation process

Malaysian Journal

of Fundamental and

Applied Sciences

15/1/2019 (DOI:

10.11113/mjfas.v15n2019.936)

3

The Effect of Channel Width on

Biometric Flow Field Towards

Performance of Polymer

Electrolyte Membrane Fuel Cell

Journal of

Engineering Science

and Technology

14/5/2019

4

Feed Plate and Feed Adsorbent

Temperature Optimisation of

Distillation – Adsorption

Process to Produce Absolute

Ethanol

Modern Applied

Science

9/7/2015 (DOI:

10.5539/mas.v9n7p140)

5

Performance of Appended Wire

Mesh Packing in Sieve Tray

Distillation Column of Ethanol-

Water System

Modern Applied

Science

9/7/2015 (DOI:

10.5539/mas.v9n7p148)

6

Preparation of zinc oxide/silica

nanocomposite particles via

consecutive sol–gel and flame-

assisted spray-drying methods

Chemical

Engineering Journal

254/2014 (hal. 252–258; DOI:

10.1016/j.cej.2014.05.104)

7

Theoretical Studies on Effective

Metal-to-Ligand Charge

Transfer Characteristics of

Novel Ruthenium Dyes for Dye

Sensitized Solar Cells

Journal of

Computer-Aided

Molecular Design

28/5/2014 (hal.565-75; DOI:

10.1007/s10822-014-9742-2)

8

Theoretical study on molecular

design and optical properties of

organic sensitizers

Physical Chemistry

Chemical Physics

16/29/2014 (hal.15389-99; DOI:

10.1039/c4cp01653j)

9

Design Strategies of Metal Free-

Organic Sensitizers for Dye

Sensitized Solar Cells: Role of

donor and acceptor monomers

Organic Electronics 15/6/2014 (hal. 1205–1214;

DOI:10.1016/j.orgel.2014.03.022)

10

Theorical Investigation of

Metal-free Dyes for Solar cells:

Effects of Electron Donor and

Acceptor Groups on Sensitizers

Journal of Power

Sources

242/2013 (hal. 464 – 471; DOI:

10.1016/j.jpowsour)

11

Relating the Composition of

PtxRu100-x/C Nanoparticles to

Their Structural Aspects and

Electrocatalytic Activities in the

Methanol Oxidation Reaction

Chemistry - A

European Journal

(Impact Factor:

5,925)

19/3/2013 (hal. 905-915; DOI:

10.1002/chem.201202473)

12 Kinetically-Controlled

Autocatalytic Chemical Process

ACS Nano (Impact

Factor: 11,421)

5/12/2011 (hal. 9370 -9381; DOI:

10.1021/nn202545a)

64

No. Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor/Tahun

for Bulk Production of

Bimetallic Core-Shell

Structured Nanoparticles

13

Relating Structural Aspects of

Bimetallic Pt3Cr1/C

Nanoparticles to Their

Electrocatalytic Activity,

Stability, and Selectivity in the

Oxygen Reduction Reaction

Chemistry - A

European Journal

(Impact Factor:

5,925)

17/38/2011 (hal. 10724-10735;

DOI: 10.1002/chem.201100556

G. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 Tahun Terakhir

No. Nama Pertemuan Ilmiah

/ Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat

1 The 4th International

Conference on Mechanical

Engineering (ICOME)

Investigation of PEM fuel cell performance using the

bio-inspired flow field combined with baffles on

branch channels

2019,

Yogyakarta,

Indonesia

2

7th International Conference

on Fuel Cell & Hydrogen

Technology (ICFCHT)

2019 in conjunction with

Innovation Polymer Science

and Technology (IPST)

2019

The Effect of Baffle Shape Towards Performance of

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell with Leaf

Flow Field

2019, Bali,

Indonesia

3 The 4th Annual Applied

Science and Engineering

Conference (AASEC) 2019

The Effect of Mother Channel Width on Biometric

Flow Field Towards Polymer Electrolyte Membrane

Fuel Cell Performance

2019,

Bandung,

Indonesia

4 The 3rd Annual Applied

Science and Engineering

Conference (AASEC) 2018

Improving PEM fuel cell performance using in-line

triangular baffles in triple serpentine flow field

2018,

Bandung,

Indonesia

5 The 2nd International

Seminar on Science and

Technology (ISST) 2016

The Effect of Type of Surfactant Added to the

Impregnation Process of Silica on Activated Carbon

to Produce Economical Solid Dessicant

2016,

Surabaya,

Indonesia

6 2016 Young Chemical

Engineers International

Conference

Synthesis, Characterization, and Application of

Hydrophilic Mesoporous Carbon as Solid Dessicant

in Gas Dehydration Process

2016, Taipei,

Taiwan

7

2016 Young Chemical

Engineers International

Conference

Biogas Conversion Into Electricity: Production,

Purification, and Utilization 2016, Taipei,

Taiwan

65

No. Nama Pertemuan Ilmiah

/ Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat

8 International Seminar on

Chemical Engineering 2016

Effect of Chemical and Physical Forces on

Hydrophilication Proces of Mesoporous Carbon as

Economical Solid Desiccant in Biogas Purification

2016,

Bandung,

Indonesia

9

The 3rd International

Seminar on Fundamental

and Application of

Chemical Engineering

(ISFACHE) 2016

Feasibility Study of NaOH Regeneration in Acid Gas

Removal Unit Using Membrane Electrolysis

2016,

Surabaya,

Indonesia

10

The 3rd International

Seminar on Fundamental

and Application of

Chemical Engineering

(ISFACHE) 2016

Production, Purification, and Utilization of Biogas in

Power Generation

2016,

Surabaya,

Indonesia

11 The 1st International

Seminar on Science

Technology (ISST) 2015

Enhancement Concentration of Bioethanol Through

Packed Sieve Tray Distillation

2015,

Surabaya,

Indonesia

12 The 1st International

Seminar on Science and

Technology (ISST) 2015

Silica-Coated Mesoporous Carbon as Solid Desiccant

in Gas Dehydration Process

2015,

Surabaya,

Indonesia

13

The 3rd Bali International

Seminar on Science and

Technology (BISSTECH)

2015

Hydrophilication Of Mesoporous Carbon By

Impregnating-Silica Method As Solid Dessicant In

Gas Dehydration Process

2015, Bali,

Indonesia

14

The 2nd International

Seminar on Fundamental

and Application of

Chemical Engineering

(ISFAChE 2014)

Performance of Appended Wire Mesh Packing in

Sieve Tray Distillation Column of Ethanol-Water

System

2014, Bali,

Indonesia

15

The 2nd International

Seminar on Fundamental

and Application of

Chemical Engineering

(ISFAChE 2014)

Feed Plate and Feed Adsorbent Temperature

Optimisation of Distillation – Adsorption Process

to Produce Absolute Ethanol

2014, Bali,

Indonesia

16 Pelatihan Publikasi

Internasional Pemetaan dan Penelusuran Jurnal Internasional

2013, UPN

Veteran,

Surabaya,

Indonesia

17

International Conference

on Applied Technology,

Science, and Arts

(APTECS - IV 2013)

High Surface Area Activated Carbon from Carbon

Black of Waste

Tyre

2013,

Surabaya,

Indonesia

18 International Conference

on Applied Technology, Tin Extraction from Slags Used Hydrochloric Acid

2013,

Surabaya,

Indonesia

66

No. Nama Pertemuan Ilmiah

/ Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan

Tempat

Science, and Arts

(APTECS - IV 2013)

19

19th Regional Symposium

on Chemical Engineering

(RSCE 2012)

DFT-TDDFT molecular design of innovated

dyestor dye-sensitized solar cell (DSSC)

2012, Bali,

Indonesia

20

Seminar Course in

Department of Chemical

Engineering, National

Taiwan University of

Science and Technology

(NTUST), Taiwan

Nanostructured Engineering of Bimetallic Cathode

Catalysts in PEMFC and DMFC Applications:

Alloy and core-shell structures (Guest Speaker)

Mei 2011,

NTUST,

Taiwan

21

The 16th National

Synchrotron Radiation

Research Center (NSRRC)

Users' Meeting

Application of Synchrotron-based Techniques for

the Characterization of Core/Shell Materials: Cases

of Pd/Cu and Pd/Pt Nanoparticles (Awarded as

The Glory of Taiwan Presentation in Material

Science Category)A

Oktober

2010,

NSRRC,

Taiwan

H. Karya Buku dalam 5 Tahun Terakhir

No. Judul Buku Tahun Jumlah

Halaman Penerbit

1

Spherical & Anisotropic Core-shell and Alloy

Nanomaterials – Characterization using X-ray

Absorption Spectroscopy (Book Chapter;

DOI: 10.1002/9783527610419.ntls0160)

2010 377-409

(33 hal.)

WILEY-VCH

Verlag GmbH

& Co. KGaA

Publishers,

Weinheim

2

Electrocatalyst Characterization and Activity

Validation – Fundamentals and Methods (Book

Chapter: DOI: 10.1002/9783527627707.ch3)

2009 115-163

(409 hal.)

WILEY-VCH

Verlag GmbH

& Co. KGaA

Publishers,

Weinheim

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam riwayat hidup ini adalah benar dan

dapat dipertanggungjawabkan secara hukum.

Surabaya, 07 Maret 2020

(Fadlilatul Taufany, ST., PhD)

NIP. 198107132005011001

67

1. Biodata Anggota

A. Biodata Umum

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MSc.

2 Jenis Kelamin Laki-laki

3 Jabatan Fungsional Dosen

4 NIP/NIK/Identitas lainnya 195108041974121001

5 NIDN 0004085103

6 Tempat dan Tanggal Lahir Jakarta, 4 Agustus 1951

7 E-mail alimohad@chem-eng.its.ac.id

8 Nomor Telepon/HP (031) 5931130 / 081931075670

9 Alamat Kantor Jurusan Teknik Kimia, Kampus ITS Sukolilo,

Surabaya 60111

10 Nomor Telepon/Faks (031) 5946248 / (031) 5999282

11 Lulusan yang Telah Dihasilkan

12 Mata Kuliah yang Diampu

Transport Phenomena (S2/S3),

Momentum Transport (S1),

Heat Transport (S1), Mass Transport (S1),

Matematika Terapan dan Pemodelan (S1),

Desain Proses (S1)

Matematika Rekayasa (S1),

Proses Pemisahan (S2),

Perpindahan Massa disertai Reaksi Kimia (S1).

B. Riwayat Pendidikan

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan Tinggi ITS University Of Wisconsine ITS

Bidang Ilmu Teknik Kimia Chemical Engineering Teknik Kimia

Tahun Lulus 1977 1979 2004

C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir

(Bukan Skripsi, Tesis, maupun Disertasi)

No. Tahun Judul Penelitian

1 2009-2010 Pengembangan model pengeringan pupuk ammonium sulfat

didalam rotary dryer (FUNDAMENTAL)

2 2010 Evaluasi Kinetika Reaksi Katalitis Pada Absorpsi CO2 Kedalam

Larutan Potasium Karbonat (K2CO3) (GURU BESAR)

3 2011 Pemodelan berdasarkan teori difusi Maxwell dan Model Film

untuk Absorpsi Multikomponen gas asam dalam larutan kalium

68

No. Tahun Judul Penelitian

karbonat dengan promotor MDEA (PENELITIAN DASAR

KEILMUAN)

4 2012

Studi Perpindahan Massa pada Ekstraksi Bitumen dari Batuan

Asbuton dengan Pelarut Pertasol (PENELITIAN HIBAH

LABORATORIUM)

5 2013-2014

Pemodelan dan Simulasi Absorpsi CO2 Kedalam Larutan K2CO3

Berkatalis pada Absorber Skala Industri (PENELITIAN HIBAH

LABORATORIUM)

6 2015-2016

Penangkapan Gas CO2 dari Gas Hasil Pembakaran Melalui

Absorpsi Reaktif Menggunakan Pelarut Berbasis Amine dan

Berpromotor Glycine

7 2017 Proses Katalitik Pirolisis Untuk Cracking Bitumen Dari Asbuton

Dengan Katalis Zeolit Alam (PDUPT)

8 2018

Integrasi Proses Pengolahan Awal Limbah Kulit Kopi

Menggunakan Alkali Peroksida Dan Cairan Rumen Untuk

Meningkatkan Produksi Biogas (PENELITIAN

LABORATORIUM DANA LOKAL)

9 2018

Pirolisis Katalitik Asbuton Menjadi Bahan Bakar Cair Dengan

Katalis Zeolit ZSM-5 (PENELITIAN PASCASARJANA DANA

LOKAL)

10 2019

Pemisahan Bitumen Dengan Asbuton Menggunakan Hot Water

Process Dengan Penambahan Surfaktan DTAB (PENELITIAN

PASCASARJANA DANA LOKAL)

11 2019

Pirolisis Katalitik Kilat (Flash Catalytic Pyrolysis) Asbuton

Menjadi Bahan Bakar Cair Dengan Katalis Zeolit ZSM-5

(PENELITIAN PASCASARJANA DANA LOKAL)

D. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

1 2010 The Effect of Particle Shapes on

Drying Rate of Solid Vol.2,No.3

International

Review of

Chemical

Emgineering

2 2010 Kinetics Study of Carbon Dioxide

Absorption into Aqueous

Vol.2, No.7

International

Review of

69

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

Potassium Carbonate Pomoted with

Boric Acid

Chemical

Engineering

3 2011

Carbon Dioxide Absorption into

Aqueous Potassium Carbonate

Promoted with

MethylDiethanolAmine (MDEA)

vol.3,No.3

International

Journal of

Academic

Research,

vol.3,No.3

4 2012

Mathematical Modelling of CO2

Absorption by K2CO3 Solution

Promoted by MDEA in Packed

Column

Vol.4, No.2

International

Review of

Chemical

Engineering

5 2012

Liquid-liquid Extraction to

Separate Ethanol from Synthetic

Broth Using n-Amyl Alcohol and

1-Dodecanolas Solvent in Packed

Column

Vol. 6, No. 4

International

Review of

Chemical

Engineering

6 2014

Prediction of Ethanol as a

Renewable Energy by Extractive

Fermentation

Vol. 10, No.

493

Applied Mechanics

and Materials

7 2014

A Facile Method for the

Production of High Surface Area

Mesoprous Silica Gels from

Geothermal Sludge

Vol. 5, No. 25 Advanced Powder

Technology

8 2015

Experimental and Estimation of

Vapour-Liquid Equilibrium in

Aqueous Electrolyte System CO2-

K2CO3-MDEA+DEA-H2O

Vol. 9 Modern Applied

Science

9 2015

Food Grade Ethanol Production

Process of Sorgum Stem Juice

Using Immobilized Cells

Technique

Vol. 9 Modern Applied

Science

10 2015

Simulation of Sugarcane Juice

Evaporation in a Falling Film

Evaporator by Variation of Air

Flow

Vol 10, No. 3

Research Journal of

Applied Sciences,

Engineering and

Technology

11 2015 Modelling and Simulation of CO2

Absorption into PromotedAqueous Vol. 10, No. 2 BCREC

70

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

Potassium Carbonate Solution in

Industyrial Scale Packed Column

12 2015 The Preparation of Fixed Carbon

Derived From Waste Tyre Using

Pyrolysis

Vol. 16, No. 4

Scientific Study &

Research.

Chemistry &

Chemical

Engineering,

Biotechnology,

Food Industry

13 2016

The Effect Of Pretreatment And

Variety Of Microorganisms To The

Production Of Ethanol From Coffee

Pulp

Vol. 11, No. 2 ARPN J Eng Appl

Sci

14 2016 Modelling Of The Single Staggered

Wire And Tube Heat Exchanger Vol. 11, No. 8

International

Journal of Applied

Engineering

Research

15 2016 Kinetic Study of Carbon Dioxide

Absorption into Glycine Promoted

Methyl di Ethanolamine (MDEA)

Vol. 2, No. 2,

pp. 47-52

International

Journal of

Technology and

Engineering

Studies

16 2016 Modeling and Simulation of Salt

Drying Using Rotary Dryer. Z

Darmawan, A Altway

Vol. 23, No. 6,

5653-5656

Advanced Science

Letters

17 2017

A Modified Shrinking Core Model

For Leaching Of Aluminum From

Sludge Solid Waste Of Drinking

Water Treatment

Vol. 8, No. 1 Int. J. Technol

18 2017

Extractive Fermentation Of

Sugarcane Juice To Produce High

Yield And Productivity Of

Bioethanol

Vol. 824, No.

1

Journal of Physics:

Conference Series

19 2017

Optimization Of Palmyra Palmsap

Fermentation Using Co-Culture Of

Saccharomyces Cerevisiae And

Pichia Stipitis

Vol. 12, No.

23

ARPN Journal of

Engineering and

Applied Sciences

20 2017 A Preliminary Study Of Patchouli

Oil Extraction By Microwave Air-

Hydrodistillation Method

Vol. 55, No. 4

Korean Chemical

Engineering

Research

71

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

21 2017

Preliminary Study: Comparison Of

Kinetic Models Of Oil Extraction

From Vetiver (Vetiveria

Zizanioides) By Microwave

Hydrodistillation

Vol. 55, No. 4

Korean Chemical

Engineering

Research

22 2017

Methane Production From Coffee

Pulp By Microorganism Of Rumen

Fluid And Cow Dung In Co-

Digestion

Vol. 56

Chemical

Engineering

Transactions

23 2017

Measurement And Correlation Of

Isothermal Binary Vapor–Liquid

Equilibrium For Diethyl Carbonate

+ Isooctane/N-Heptane/Toluene

Systems

Vol. 62, No. 8

Journal of

Chemical &

Engineering Data

24 2017

Study On Kinetic Parameter In

Real Yarn Dyed Wastewater

Treatment Using

Electrocoagulation-Ozonation

Process

Vol. 12, No. 3 Water Practice and

Technology

25 2017 Kinetic Study of CO2 Absorption

reaction into the ppromoted

methyldiethanolamine solution

AIP Conference

Proceeding 1840,

030007(2017)

26 2017

Simulation and Modelling CO2

Absorption in Biogas with DEA

Promoted K2CO3 Solution in

Packed Column

AIP Conference

Proceeding 1840,

030007(2017)

27 2017 Research and Development in Pilot

Plant Production of Granular NPK

Fertilizer

AIP Conference

Proceeding 1840,

030007(2017)

28 2017

A Modified Shrinking Core Model

for Leaching of Aluminium from

Sludge Solid Waste of Drinking

Water Treatment

Vol 1: page

989-996

International

Journal of

Technology

29 2018

Solvent-Free Microwave Extraction

Of Essential Oil From Dried

Patchouli (Pogostemon Cablin

Benth) Leaves

Vol. 58

Journal of

industrial and

engineering

chemistry

30 2018

Vapor Pressures Of Diethyl

Carbonate+ Ethanol Binary

Mixture And Diethyl Carbonate+

Ethanol+ Isooctane/Toluene

Ternary Mixtures At Temperatures

Range Of 303.15–323.15 K

Vol. 264 Journal of

Molecular Liquids

72

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

31 2018

Effect of promoter concentration on

CO2separation using K2CO3with

reactive absorption method in

reactor packed column

Vol. 156,

pp.2002

MATEC Web of

Conferences

32 2018 The effects of microorganism on

coffee pulp pretreatment as a

source of biogas production

Vol. 156, pp.

3010

MATEC Web of

Conferences

33 2018 Kinetic model for identifying the

rate controlling step of the

aluminum leaching from peat clay

Vol.80, No. 2,

pp. 37-44

Jurnal Teknologi

34 2018

The effect of organosolv

pretreatment on optimization of

hydrolysis process to produce the

reducing sugar

Vol. 154,

pp.1022

MATEC Web of

Conferences

35 2018

Alternative Procedure of Heat

Integration Tehnique Election

between Two Unit Processes to

Improve Energy Saving

Vol.953, pp

12243

Journal of Physics:

Conference Series

36 2018

Studi Pemisahan Bitumen dari

Asbuton Menggunakan Media Air

Panas dengan Penambahan

Surfaktan Anionik dan NaOH

Vol. 2, pp.254 IPTEK Journal of

Proceedings Series

37 2019

The Effect Of Mixed Biological

Pretreatment And PEG 4000 On

Reducing Sugar Production From

Coffee Pulp Waste

Vol. 10, No. 3

International

Journal of

Technology

38 2019 Bitumen Extraction From Asbuton

Using Hot Water Process With

Na2co3 As A Sealing Agent

Vol. 54, No. 4

Journal of

Chemical

Technology and

Metallurgy

39 2019

Parameter For Scale-Up Of

Extraction Cymbopogon Nardus

Dry Leaf Using Microwave

Assisted Hydro-Distillation

Vol. 17, No. 2

Journal of Applied

Engineering

Science

40 2019

Analysis Of Liquid Fuel From

Plastic Waste Using Refinery

Distillation Bubble Cap Plate

Column With Integrated Thermal

Cracking Method.

Vol. 20, No. 1

International

Journal of

Simulation--

Systems, Science

& Technology

41 2019 Isolation And Identification Of

Caffeine-Degrading Bacteria From

Soil, Coffee Pulp Waste And

Vol. 20, No. 6 Biodiversitas

Journal of

73

No. Tahun Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor Nama Jurnal

Excreted Coffee Bean In Luwak

Feces

Biological

Diversity

42 2019

On The Effect Of The Ratio Of The

Distiler Volume And That Of The

Microwave Cavity On The

Extraction Of Cymbopogon Nardus

Dried Leaves By Microwave

Hydrodistillation.

Vol. 54, No. 4

Journal of

Chemical

Technology &

Metallurgy

43 2019

The Application Of Face-Centered

Central Composite Design For The

Optimization Of Patchouli Oil

Extraction From Pogostemon

Cablin Benth Dried Leaves Using

Microwave Hydrodistillation

Method.

Vol. 54, No. 4

Journal of

Chemical

Technology and

Metallurgy

44 2019

An Optimization Of Microwave

Hydrodistillation Extraction Of

Vetiver Oil Using A Face-Centered

Central Composite Design.

Vol. 54, No. 4

Journal of

Chemical

Technology &

Metallurgy

45 2019

Reactive Absorption Of Co2 Into

The Solution Of

Methyldiethanolamine Effect Of

Promoter Content In Packed

Column.

Vol. 54, No. 4

Journal of

Chemical

Technology &

Metallurgy

46 2019

Production Of Liquid Fuel From

Plastic Waste Using Integrated

Pyrolysis Method With Refinery

Distillation Bubble Cap Plate

Column

Vol. 5 Energy Reports

E. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 Tahun Terakhir

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

1.

Seminar Nasional

Perkembangan Riset dan

Teknologi di Bidang Industri ke -

16

Pemodelan absorpsi karbon

dioksida (CO2)

nonisothermal dalam larutan

potassium karbonat

(K2CO3) dengan promotor

diethanolamine (DEA) pada

Packed Column

2010, FT. UGM

Jogyakarta

2.

Seminar Nasional

Perkembangan Riset dan

Teknologi di Bidang Industri ke -

16

Kinetika reaksi absorpsi

CO2 menggunakan kalium

karbonat (K2CO3) dengan

promotor asam borat

2010, FT. UGM

Jogyakarta

74

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

3. Seminar Teknik

Kimia Soehadi Reksowardojo

Pengembangan model

ratebased dua-film untuk

desain absorpsi

multikomponen gas asam

dalam larutan kalium

karbonat dengan promoter

asam borat

2010, ITB Bandung

4. Seminar Teknik

Kimia Soehadi Reksowardojo

Simulasi dan model duafilm

untuk desain absorpsi

multikomponen gas asam

dalam larutan kalium

karbonat dengan promotor

pada Packed Column

2010, ITB Bandung

5 2nd APTECT 2010 International

Seminar on Applied Technology,

Science, and Arts

Carbon dioxide absorption

into promoted aqueous

potassium carbonate

2010, LPPM-ITS

Surabaya

6

The 1st International Seminar on

Fundamental & Application of

Chemical Engineering

(ISFACHE)

Kinetics study of

carbondioxide absorption

into aqueous potassium

carbonate promoted by

Methyldiethanolamine

2010, Bali

7

The 1st International Seminar on

Fundamental & Application of

Chemical Engineering

(ISFACHE)

Performance of Submerged

Membrane Adsorption

Hybrid Bioreactor

(SMAHBR) in Wastewater

Treatment Containing Toxic

Compounds

2010, Bali

8 2nd Conference on Chemical

Engineering and Advanced

Materail (CEAM) Virtual Forum

Kinetics study of carbon

dioxide absorption into

aqueous potassium

carbonate promoted with

boric acid

2010, Italy

9. Seminar Nasional

Rekayasa dan Proses

Model absorpsi

multikomponen gas sintesa

dalam larutan K2CO3

dengan promotor MDEA

pada Packed Coloumn

2011, UNDIP,

Semarang

10 Annual Engineering Seminar

Pemodelan absorpsi

multikomponen gas CO2

dan H2S dalam larutan

K2CO3 dengan promotor

MDEA pada packed xolumn

2011, FT UGM,

Yogyakarta

11 19th Regional Symposium on

Chemical Engineering (RSCE)

Kinetic Reaction Coparison

of CO2 Absorption into

Promoted Potassium

Carbonate (K2CO3)

2012, Bali

75

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

12 19th Regional Symposium on

Chemical Engineering (RSCE)

Bitumen Extraction from

Asbuton Rock Using

Pertasol

2012, Bali

13 19th Regional Symposium on

Chemical Engineering (RSCE)

Liquid0Liquid Extraction in

Packed Column Using n-

Amyl Alcohol and 1-

Dodecanol as Solvent to

Separate Ethanol from

Synthetic Broth

2012, Bali

14 Engineering International

Conference

Kinetics of Carbon Dioxide

Absorption into Aqueous

Potassium Carbonate

Solution Promoted by N-

Methyldiethanolamine and

Diethanolamine Mixture

2013, UNNES,

Semarang

15 Bali International Seminar on

Science and Technology

(Bisstech) II

Modeling and Simulation of

CO2 Gas Absorption Using

K2CO3 Solution with

Different kind of Promoter

in Packed Column

2014, Bali

16 2nd International Conference on

Chemical and Material

Engineering 2015

Kinetics study of carbon

dioxide absorption into

glycine promoted

diethanolamine (DEA)

2015, UNDIP,

Semarang

17 The 3rd International Seminar on

Fundamental And Application of

Chemical Engineering

Modeling and Simulation of

Diethanolamine (DEA)

Addition Effect in CO2 Gas

Absorption from Biogas

into K2CO3 Solution in

Packed Column (ABS-32)

Surabaya 1-2

November 2016

18 The 3rd International Seminar on

Fundamental And Application of

Chemical Engineering

Kinetic Study of Carbon

Dioxide Absorption into the

Promoted

Methyldiethanolamine

Solution (ABS-66)

Surabaya 1-2

November 2016

19 The 3rd International Seminar on

Fundamental And Application of

Chemical Engineering

NPK Pilot Plant: Innovative

Operation and Process

Development in NPK

Fertilizer Industry (ABS-99)

Surabaya 1-2

November 2016

20 The 3rd International Seminar on

Fundamental And Application of

Chemical Engineering

Biogas Production from

Pretreated Coffee-Pulp

Waste by Using Mixture of

Cow Dung and Rumen

Fluid in Co-Digestion

Surabaya 1-2

November 2016

76

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

21 The 3rd International Seminar on

Fundamental And Application of

Chemical Engineering

Simulation and

Optimization of Continuous

Extractive Fermentation

with Recycle System

Surabaya 1-2

November 2016

22 Seminar Nasional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XII

Studi Pemisahan Bitumen

dari Asbuton Menggunakan

Media Air Panas dengan

Penambahan Surfaktan

Linear Alkyl Benzen

Sulphonate dan NaOH (B-2)

Surabaya 1 Juni

2016

23 Seminar Nasional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XII

Bitumen Separation Process

from Asbuton Feed in Hot

Water Media with Solar and

Cationic Surfactant and

Sodium Hydroxide (NaOH)

Addition

Surabaya 1 Juni

2016

24 Seminar Nasional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XIII

Penangkapan CO2 dari Flue

Gas dengan Metoda Absorpsi

Reaktif kedalam Larutan

MethylDiethanolAmine

(MDEA) Berpromotor

Monosodium Glutamat

(MSG) Menggunakan Tray

Column ( Rika Dwi Nanda,

Ilham Dito Prasetyawan, Ali

Altway Susianto)

Surabaya, Juli 2017

25 RSCE 2017

Effect of Promoter

Concentration on CO2

Separation Using K2CO3

with Reactive Absorption

Method in Reactor Packed

Column (Junety Monde, Tri

Widjaja, Ali Altway)

Semarang 15 Nov

2017 s/d 16 Nov

2017

26 RSCE 2017

Caustic Effects for Bitumen

Separation from Buton Oil

Sand By Using Modified

Hot Water Process

Semarang 15 Nov

2017 s/d 16 Nov

2017

27 RSCE 2017

The Performance of

Microorganism pn Coffe

Pulp Pretreatment as Raw

Material for Biogas

Production (Sri Rachmania,

Tri Widjaja, Ali

Semarang 15 Nov

2017 s/d 16 Nov

2017

77

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

Altway,Vivi Alvionita Sari,

Desy Arista, Toto Iswanto)

28 CINIA 2017

Study of Bioethanol

Production from Palmyra

Sap Using Saccharomyces

cerevisiae with Response

Surface Methodology(Tri

Widjaja,Elly Agustiani,Ali

Altway,Dennis Farina

Nury,Febrillian Zata Lini,Li

Felix Yuwono)

Surabaya, 29

November 2017

29 CINIA 2017

Sodium Dodfecyl Benzene

Sulfonate Addition for

Bitrumen Separation from

Buton Oil Sand by Using

Modified Hot Water Process

Surabaya, 29

November 2017

30 CINIA 2017

Membrane Contactor for

CO2 Absorption Process

Udsing Various Activated

Alkanolamine

Surabaya, 29

November 2017

31 ICON-ITSD 2017

Biodegradation of Soils

Contaminated with

Naphthalene in Peroleum

Hydrocarbons Using

Bioslurry Reactors

(Abubakar Tuhuloula, Ali

Altway, Sri Rachmania

Juliastuti, Suprapto S)

Makasar, 25-26

Oktober 2017

32 The 2nd International Conference

on Technology for Sustainable

Devellopment

Reaction Kinetics of Carbon

Dioxide Absorption into

aqueous MDEA Solution

Promoted by L-Arginine and

L-Glutamic Acid

2017-UII

Yogyakarta

33 Seminar Nasaional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XIV

Katalitik Pirolisis Asbuton

Menjadi Bahan Bakar Cair

Dengan Katalis Zeolit

(Nurullafina S, Susianto, Ali

Altway

UPN-JATIM,

SURABAYA, 4

Juli 2018

78

No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

34 Seminar Nasaional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XIV

Pengaruh Penambahan

Surfaktan Sodium Dodecyl

Benzene Sulphonate

Terhadap Recovery

Bitumen dari Asbuton

dengan Metoda Hot Water

Process yang Dimodofikasi

(Novita Eka R, Novira

Dewanti, Yosita Dyah A,

Susianto, Ali Altway)

UPN-JATIM,

SURABAYA, 4

Juli 2018

35 Seminar Nasaional Teknik Kimia

Soebardjo Brotohardjono XIV

Pemodelan dan Simulasi

Stripping Gas

Karbondioksida (CO2) Dari

MDEA Berpromotor dalam

Kolom Berpacking (M Rifqi

Aqil Y, Karrisa G R, Gilang

A.S., Muhammad Fikri K,

Ali Altway, Siti

Nurkhamidah)

UPN-JATIM,

SURABAYA, 4

Juli 2018

F. Karya Buku dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul Buku Tahun Jumlah halaman Penerbit

1 Perpindahan Massa Disertai

Reaksi Kimia 2009 135

BeeMark,

BeeMarketer

Institute

2 Proses Perpindahan 2012 358 ITS Press

3 Memilih Mixer Berpengaduk

Impeller Radial 2012 68 ITS Press

4 Matematika Teknik Kimia 2015 255 ITS Press

5 Pengantar Perhitungan Teknik

Kimia 2018 133 Graha Ilmu

G. Perolehan HKI dalam 5–10 Tahun Terakhir

No Judul / Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID

1

Metode Fermentasi Ekstraktif

Terpadu untuk Menghasilkan

Ethanol

2012 A -

2

Alat Penukar Panas Jenis

Pembuluh dan Kawat

Menggunakan Susunan

Kawat Berseling

2014 A S00201405914

79

H. Pengabdian pada Masyarakat

1. 1981 – 1982 Anggota Tim Pendirian Pabrik Gondorukem di Garahan (Jember)

bekerjasama dengan Perum Perhutani

2. 1995 – 1999 Instruktur Pendidikan setara D1, Pengetahuan Kimia Industri di

Petrokimia Gresik.

3. 2004 Instruktur Pendidikan dan Latihan Teknologi Proses Gula di PG Krebet

Baru – PT. Rajawali

4. 2005 Ketua Tim pembuatan soft ware CO2 removal pada pabrik pupuk

Kaltim 2, PT. Pupuk Kaltim

5. 2005 Ketua Tim pendidikan dan latihan soft ware math-lab pada PT. Pupuk

Kaltim

6. 2005 Anggota Tim evaluasi prereformer di PT. Petrokimia – Gresik

7 2006 Ketua Tim Pembuatan software/pemodelan CO2 removal pabrik Kaltim

2 PT.Pupuk Kaltim Tbk

8 2007 Anggota Tim Pemborongan Tenaga Kerja Pembuatan Natrium Pikramat

dan Asistensi Pembuatan Diazo Dinitro Phenol untuk PT. Pindad

9 2007 Anggota Tim pengawas pembuatan Operator Training Simulation untuk

Pabrik Kaltim 4, PT. Pupuk Kaltim- Kalimantan Timur

10 2007-2008 Anggota Tim pembuatan Feasibility Study Desalinasi air laut pada PT.

Karya Daya Mandiri, PT. Pupuk Kaltim

11 2009-2010

Anggota Tim Kajian Pemodelan Proses Peningkatan Salinitas dan

Desain Alat Pengangkut Guna Meningkatkan Kualitas dan Kuantitas

Produksi Garam 2010

12 2011 Instruktur Pendidikan dan Pelatihan Optimasi Proses.

13 2012 Instruktur Pelatihan CO2 Removal

14 2012 Instruktur Pelatihan Efisiensi Energy untuk Industri.

15 2012-2013 Instruktur Pendidikan setara D1, Pengetahuan Kimia Industri di

Petrokimia Gresik.

16 2013 Anggota Panitia Penelitian Jasa Kajian Proses Penanggulangan Debu di

NPK Fusion Granulation, PKT Bontang

18 2014

Anggota Pemberian Jasa pada Peningkatan kapasitas produksi garam

yang dihasilkan pada Fluid Bed Dryer Unit PT. Sumatraco Langgeng

Makmur

19 2015-2017 Anggota Pekerjaan jasa “Pembuatan Pilot Plant Pabrik Insoluble Sulfur

PT. Belerang Kalisari“

80

20 2016 Pelatihan Peningkatan Kompetensi dan Penyegaran Karyawan PKT

Swiss Belinn Surabaya 31 Mei – 2 Juni 2016 dan Plaza Hotel Surabaya 6

– 9 September 2016

21 2016-2017

Simulasi dan Eksperimental Proses Acid Gas Removal Berbasiskan

Media MDEA Berpromotor PZ pada Skala Industri. Kerja sama

Penelitian dengan PT. Pertamina

22 2017 Pelatihan Pengendalian Polutan Industri untuk Efisiensi dan Peningkatan

Kualitas Udara

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat

dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai

ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima resikonya. Demikian biodata ini

saya buat dengan sebenarnya untuh memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan

Penelitian Penelitian Laboratorium Dana Lokal ITS.

Surabaya, 7 Maret 2020

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

NIP. 195108041974121001