6 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Energi Departemen Teknik Mesin dan Biosistem dan Laboratorium Kimia Pangan Departemen Ilmu Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan dari bulan Februari 2012 hingga September 2012. 3.2 ALAT Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari alat produksi biodiesel non-katalitik, vacum rotary evaporator, software dan komputer. 3.2.1 Alat Produksi Biodiesel Non-Katalitik Alat yang digunakan dalam penelitian ini merupakan produksi biodiesel non-katalitik yang dirancang oleh Departement of Global Agricultural Sciences The University of Tokyo, Jepang. Alat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1, keterangan gambar bisa dilihat pada Lampiran 1. Gambar 1. Alat produksi biodiesel secara non-katalitik
9
Embed
III. METODOLOGI PENELITIAN · Katup berfungsi untuk membuka atau menutup jalan bagi metanol ... kerja dari alat ini adalah dengan menguapkan ... tabung sampel dan katup V6 dibuka
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
6
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Energi Departemen Teknik Mesin dan Biosistem dan
Laboratorium Kimia Pangan Departemen Ilmu Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan dari bulan Februari 2012 hingga September 2012.
3.2 ALAT
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari alat produksi biodiesel non-katalitik,
vacum rotary evaporator, software dan komputer.
3.2.1 Alat Produksi Biodiesel Non-Katalitik
Alat yang digunakan dalam penelitian ini merupakan produksi biodiesel non-katalitik yang
dirancang oleh Departement of Global Agricultural Sciences The University of Tokyo, Jepang. Alat
yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1, keterangan gambar bisa dilihat pada Lampiran 1.
Gambar 1. Alat produksi biodiesel secara non-katalitik
7
a) Pompa metanol
Pompa metanol berfungsi untuk memompakan metanol yang akan direaksikan di
dalam reaktor kolom gelembung sesuai laju aliran yang diinginkan. Besarnya laju aliran diatur
dari bukaan stroke dengan cara memutar stroke. Semakin besar bukaan stroke maka laju aliran
metanol akan semakin tinggi.
b) Pemanas metanol
Pemanas metanol berfungsi untuk memanaskan metanol hingga mencapai fase uap
super-terpanaskan sebelum metanol memasuki reaktor. Pemanas metanol terdiri dari dua
bagian yaitu evaporator dan superheater. Masing-masing bagian dilengkapi dengan dua buah
pemanas elektrik. Besarnya suhu diatur melalui regulator pemanas dengan cara mengatur
tegangan.
c) Reaktor
Reaktor yang digunakan merupakan reaktor jenis kolom gelembung. Reaktor
dilengkapi dengan pemanas listrik dan oil leveler untuk mengontrol volume dalam reaktor
agar selalu tetap. Reaktor tidak hanya berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi tetapi juga
sebagai separator. Seperti halnya pemanas metanol, besarnya suhu diatur melalui regulator
pemanas dengan cara mengatur tegangan.
d) Kondensor
Kondensor berfungsi sebagai penukar panas. Fluida penukar panas yang digunakan
adalah metanol yang berasal dari pompa. Kondensor merubah uap produk yang keluar dari
reaktor menjadi cairan melalui proses kondensasi.
e) Penampung produk
Penampung produk berfungsi untuk menampung produk keluar reaktor yang dihasilkan
setelah didinginkan oleh kondensor. Penampung produk yang digunakan adalah vacuum
erlenmeyer.
f) Katup
Katup berfungsi untuk membuka atau menutup jalan bagi metanol atau minyak yang
mengalir, dan mengatur besar-kecilnya aliran.
g) Pipa-pipa
Pipa-pipa berfungsi sebagai tempat mengalirnya metanol, minyak, dan nitrogen.
h) Kontrol suhu
Kontrol suhu berfungsi mengontrol suhu agar stabil sesuai suhu yang telah diset.
i) Timbangan
Timbangan digunakan untuk mengukur massa metanol yang dialirkan oleh pompa,
sehingga diketahui laju aliran metanol yang masuk ke dalam reaktor.
j) Erlenmeyer
Erlenmeyer digunakan sebagai wadah metanol yang dipompakan ke dalam reaktor
kolom gelembung dan sebagai wadah minyak.
k) Jerigen
Jerigen digunakan sebagai tempat pembuangan metanol dan minyak sisa.
3.2.2 Vacum Rotary Evaporator
Alat ini digunakan untuk memisahkan biodiesel yang tercampur dengan metanol. Prinsip
kerja dari alat ini adalah dengan menguapkan metanol pada suhu dan tekanan tertentu. Pada proses
evaporasi suhu yang digunakan untuk menguapkan metanol adalah 45 oC dengan tekanan 0.02 MPa.
Alat yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 2.
8
3.2.3 Software dan Komputer
a. GAMBIT
Software GAMBIT yang digunakan adalah GAMBIT Versi 2.4.6. GAMBIT merupakan
software yang digunakan untuk mendesain model dan deskritisasi (meshing) reaktor kolom
gelembung yang dianalisis dengan CFD.
b. ANSYS FLUENT
ANSYS FLUENT yang digunakan untuk menganalisis aliran fluida pada reaktor kolom
gelembung adalah ANSYS FLUENT Versi 13.
c. Komputer
Komputer yang digunakan untuk simulasi adalah komputer merk Dell Inspiron 620
dengan processor core i3 dan RAM 4 GB.
3.3 BAHAN
Bahan yang digunakan untuk proses pengujian penggunaan obstacle yang telah dibuat dalam
reaktor adalah:
1. Metanol
Metanol yang digunakan untuk pengujian adalah metanol untuk analisis EMSURE
(ACS, ISO, Reag. Ph Eur) dengan tingkat kemurnian 99% dan titik didih 64-65oC.
2. Minyak sawit
Minyak sawit yang digunakan adalah minyak goreng Bimoli 5000 ml dengan
kandungan lemak total 10 gram. Menurut Fatimah et al. (2009), kandungan terbesar minyak
goreng adalah 40,67% untuk asam palmitat, 49,34% asam ∆8-oktadekenoat, dan 4,90 % untuk
asam stearat.
3. Nitrogen
Nitrogen digunakan untuk mencegah masuknya minyak dari reaktor kolom gelembung
ke dalam pipa metanol maupun pemanas metanol yang dapat menyebabkan terjadinya
penyumbatan oleh minyak pada pipa tersebut.
4. Alkohol
Alkohol yang digunakan adalah alkohol 70%. Alkohol berfungsi untuk membilas alat-
alat kimia yang akan digunakan.
5. Bahan lain untuk pencucian alat
Bahan lain yang digunakan untuk mencuci alat adalah air dan sabun pencuci.
9
3.4 TAHAP-TAHAP PENELITIAN
Tahap-tahap penelitian digambarkan dalam Gambar 2. Penelitian diawali dengan merancang
beberapa desain obstacle kemudian mensimulasikannya dengan menggunakan software CFD.
Identifikasi masalah
Mulai
Laju reaksi yang rendah
Kondisi proses :Suhu reaksi (T),
laju aliran metanol
Analisis masalah, pengumpulan data
Perancangan tipe obstacle
Simulasi rancangan dengan CFD
Pembandingan dengan obstacle S
Bagus
Pembuatan dan pengujian obstacle
Verifikasi hasil Selesai
Asumsi:Metanol dan minyak
tidak saling larut, metanol dalam
bentuk gas ideal
Alternatif rancangan struktural obstacle
Yang dibandingkan:
Luas permukaan kontak dan gas
holdup
Tidak
Ya
Hasil simulasi
Pemilihan obstacle
terbaik berdasarkan hasil simulasi
Gambar 2. Bagan rancangan penelitian
10
3.4.1 Perancangan Obstacle
Perancangan berbagai tipe obstacle diantaranya: obstacle berbentuk nozzle, kombinasi antara
nozzle dengan obstacle DO7 dari penelitian Wulandani (2010) dan desain alternatif apabila hasil
simulasi dari kedua rancangan di atas kurang memuaskan. Penggambaran desain obstacle dilakukan
dengan menggunakan software GAMBIT.
3.4.2 Simulasi dengan CFD
Simulasi rancangan dilakukan untuk mengetahui apakah rancangan yang dibuat sudah sesuai
dengan hasil yang diharapkan. Hasil yang diharapkan adalah obstacle yang dapat menghasilkan luas
permukaan kontak antara metanol dan minyak yang lebih besar dibandingkan hasil yang telah
dicapai dari penelitian sebelumnya.
Desain yang disimulasikan antara lain simulasi reaktor kolom gelembung dalam keadaan
kosong (S) dan reaktor gelembung dengan dua obstacle (DO7). Hasil dari simulasi ini dijadikan
sebagai pembanding dari hasil rancangan. Selajutnya dibuat beberapa obstacle jenis nozzle yang
kemudian disimulasikan. Obstacle berbentuk nozzle (N) yang memiliki luas permukaan kontak
paling tinggi dikombinasikan dengan DO7. Hasil dari kombinasi ini kemudian dibandingkan
dengan simulasi reaktor kolom gelembung dengan DO7. Apabila hasil dari kedua kombinasi
tersebut tidak ada yang lebih bagus dari hasil simulasi reaktor gelembung dengan dua obstacle,
maka dibuat lagi desain alternatif, sampai ditemukan desain dengan hasil simulasi yang lebih bagus
dari pembanding. Dalam simulasi mass flow rate yang digunakan adalah 6.67x10-5 kg/detik, ini
didasarkan pada mass flow rate yang digunakan pada penelitan sebelumnya yang dilakukan oleh
Wulandani (2010). Bahan yang digunakan dalam simulasi adalah metanol dan trigliserida dengan
suhu reaktor kolom gelembung 290oC. Sifat bahan metanol dan trigliserida pada pada suhu 290oC
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat bahan metanol dan trigliserida pada pada suhu 290oC