Claim Missing Document
Check
Articles

Found 6 Documents
Search
Journal : Jurnal Rekayasa Proses

Pemodelan dan Simulasi Kinetika Reaksi Alkoholisis Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) dengan Katalisator Zirkonia Tersulfatasi Heri Rustamaji; Hary Sulistyo; Arief Budiman
Jurnal Rekayasa Proses Vol 4, No 1 (2010)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (299.996 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.571

Abstract

Biodiesel berhasil diproduksi dengan alkoholisis minyak jarak menggunakan katalisator zirkonia tersulfatasi. Proses alkoholisis dilakukan dalam suatu reaktor batch yang dilengkapi dengan pemanas, termokopel, pengaduk, termostat, dan pengambil sampel. Reaktor batch diisi dengan minyak jarak pagar, metanol dan katalisator. Reaksi selanjutnya dilakukan selama 120 menit dan sampel diambil setiap 15 menit. Model kinetika reaksi kimia disusun dan diselesaikan dengan MATLAB. Nilai faktor frekuensi tumbukan untuk reaksi tiga tahap adalah 5,13 x 103; 5,682 x 103, dan 2,534 x 103 (cm3/mgek) (cm3/g.kat/min). Sementara itu, nilai energi aktivasi reaksi berturut-turut adalah 4.176; 4.309,809 dan 6.018,623 kal/mol. Hasil simulasi menunjukkan bahwa tahap pengurangan trigliserida menjadi digliserida adalah tahap paling cepat dan tahap pengurangan monogliserida menjadi gliserol adalah tahap paling lambat.Kata kunci: minyak jarak pagar, alkoholisis, model kinetika reaksi, katalisator asam padatJatropha oil is a very potential source of biodiesel fuel that can be processed through alcoholysis. In the present work, a study on alcoholysis of Jatropha oil with the use of solid acid catalyst was conducted in a wellmixed batch reactor. The study involved varying reaction temperatures of 100°C to 140°C, ethanol-oil molar ratio of 9, agitation speed of 1000 rpm and catalyst loading of 3% with respect to the oil. The reaction was carried out for 120 minutes; meanwhile samples were taken from the reactor every 15 minutes for glycerol analysis. In order to predict kinetics parameter of the alcoholysis reaction, a mathematical model of consecutive reactions was developed. The Matlab software was used to solve the simultaneous differential equations. Over the range of variables used in the experiment, the mathematical model was able to fit the experimental data quite well. The calculation results showed that the values of collision frequency factor for the consecutive reactions are 5.13 x 103; 5.682 x 103, and 2.534 x 103 (cm3/mgek) (cm3/g.cat/min). Meanwhile, the activation energies for the consecutive reaction are 4,176; 4,310 and 6,019 cal/mol. Keywords: jatropha curcas, methanolysis, kinetics modeling, solid acid catalyst
Kinetika Reaksi Esterifikasi Gliserol dengan Asam Asetat Menggunakan Katalisator Indion 225 Na Nuryoto; Hary Sulistyo; Suprihastuti, Sri Rahayu; Sutijan
Jurnal Rekayasa Proses Vol 5, No 2 (2011)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (558.23 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.1897

Abstract

Biodisel merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan. Dengan semakin meningkatnya proses pembuatan biodiesel, maka akan diikuti dengan meningkatnya produk samping berupa gliserol. Untuk itu, usaha pengolahan gliserol menjadi produk lain harus dilakukan, agar nilai ekonomi gliserol makin meningkat. Salah satunya adalah dengan mengolahnya menjadi triacetin. Triacetin merupakan hasil reaksi antara gliserol dan asam asetat. Penggunaan katalisator padat berupa resin penukar ion Indion 225 Na dimaksudkan untuk mempermudah pemisahan hasil reaksi. Pembuatan triacetin pada penelitian ini dilakukan dalam reaktor batch, dengan kecepatan pengadukan 1000 rpm, suhu reaksi 333 K – 373 K, menggunakan katalisator padat ukuran diameter 0,085 cm, perbandingan pereaksi 7 gmol asam asetat/gmol gliserol, dan konsentrasi katalisator 3% berat asam asetat. Pengambilan sampel dilakukan setiap 15 menit sampai waktu reaksi 90 menit untuk dianalisis kadar asam bebasnya. Disamping itu, asam total, asam bebas, dan gliserol total pada saat awal reaksi ditentukan secara volumetri. Hasil percobaan menunjukkan konversi tertinggi diperoleh sebesar 41,7% pada suhu 373 K, dan laju reaksi merupakan langkah yang mengontrol. Pengaruh suhu terhadap konstanta kecepatan reaksi pada kisaran 333 K – 373 K dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: kr = 3,344 x 100000 exp (-7.955,56/T ) (1/detik) Kata kunci: esterifikasi, asam asetat, gliserol, Indion 225 Na, triacetin, biodisel Biodiesel is an environmentally friendly alternative fuel. The increase of biodiesel production is followed by the increase of the glycerol as by product. Therefore, conversion of glycerol into other products to increase its economic value should be done such as converting it to triacetin. Triacetin is a product from a reaction between glycerol and acetic acid. The use of solid catalysts such as ion exchange resin 225 Indion Na is an alternative method to ease product separation. Preparation of triacetin was conducted in a batch reactor with a stirring speed of 1000 rpm, at temperature of 333 K – 373 K, catalyst diameter of 0.085 cm, the reactant ratio of 7 gmol acetic acid / gmol glycerol, and catalyst concentration of 3% to weight of acetic acid. The sample was taken every 15 minutes in a reaction time of 90 minutes then was analized for free acid concentration. Total acid, free acid, and total glycerol were also determined by volumetric method at the early stage of reaction. The results showed that the highest conversion as high as 41.7% was achieved at 373 K. It was found that the reaction rate was the controlling step. The effect of temperature to rate of reaction constants in the temperature range of 333 K – 373 K can be expressed as follows: kr = 3.344 x 100000 exp (-7,955.56/T ) (1/s) Keywords: esterification, acetic acid, glycerol, Indion 225 Na, triacetin, biodiesel
Kinetika Reaksi Polimerisasi Urea-Asetaldehid dalam Proses Enkapsulasi Urea Indah Purnamasari; Rochmadi; Hary Sulistyo
Jurnal Rekayasa Proses Vol 6, No 2 (2012)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (463.817 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.4694

Abstract

Untuk meningkatkan efektivitas penggunaan urea dan mengurangi pencemaran lingkungan, perlu dilakukan enkapsulasi urea sehingga pelepasan urea dalam air dapat dikontrol. Dinding kapsul terbentuk langsung di permukaan partikel urea yang disebut in situ polimerisasi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kinetika reaksi polimerisasi urea dan asetaldehid dalam proses enkapsulasi urea. Urea dan asetaldehid dengan perbandingan 1:1,2 mol/mol dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang dilengkapi dengan termometer dan pendingin. Reaksi dijalankan di dalam erlenmeyer selama 2 jam dan contoh diambil setiap 20 menit untuk dianalisis asetaldehid sisa dengan metode sodium sulfit dan ukuran butiran diukur dengan mikroskop optik dan menggunakan software image pro. Variabel yang dipelajari adalah suhu reaksi (5-15°C), ukuran butir urea (14, 18, dan 25 mesh), dan pH (2, 3, 4). Konstanta kecepatan reaksi dan koefisien difusivitas ditentukan dengan optimasi antara model dengan data penelitian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu dan ukuran butir, semakin tinggi konversi yang dihasilkan. Semakin rendah pH (semakin asam) memberikan konversi yang semakin tinggi akan tetapi butiran hasil sedikit mengembang dan lengket. Model kinetika reaksi yang diajukan sesuai dengan data pengamatan. Reaksi adisi berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan reaksi kondensasi. Kondisi reaksi yang cukup baik terjadi pada suhu reaksi 15°C, pH 4, ukuran butir 14 mesh dan waktu 120 menit dengan konversi sebesar 63,38%. Pada kondisi ini, produk polimer yang dihasilkan lebih keras dibandingkan dengan kondisi yang lainnya. Kata kunci: enkapsulasi, urea-asetaldehid, polimerisasi, pelepasan terkontrol The function of urea encapsulation is to control its release in water, thus increasing effectiveness of using urea and reducing environmental pollution. Microcapsule shell is formed directly on the surface of urea particles called in-situ polymerization. This research aimed to study the kinetics of the polymerization reaction of urea and acetaldehyde in the urea encapsulation process. Urea and acetaldehyde in the ratio of 1:1.2 mol/mol were placed in an erlenmeyer equipped with a thermometer and cooler. The reaction was run for 2 hours in erlenmeyer and sample was taken every 20 minutes. The amount of remaining acetaldehyde was determined by sodium sulfite method and grain size was measured by optical microscope and image pro software. Variables investigated were reaction temperatures (5 - 15°C), particle sizes (14, 18, and 25 mesh), and pH (2 - 4). Reaction rate and diffusivity constants were determined through fitting the experimental data and proposed model. The results showed that the higher temperature and grain size, the higher conversion was. Lower pH (more acid) provides higher conversion but urea particle was seen slightly swelling during the reaction, and also slightly sticky. Addition reaction was much faster than condensation reaction. The proposed reaction kinetics model fitted reasonably well to the experimental data. The process was best conducted at 15°C, 14 mesh, pH 4 and 120 minutes time of reaction which result in 63.38% conversion. Polymer product of urea-acetaldehyde obtained at this condition was slightly harder than that at other conditions. Keywords: encapsulation, urea-acetaldehyde, polymerization, controlled release
Pengolahan Gas CO2 Hasil Samping Industri Amoniak Melalui Gasifikasi Batubara yang Telah dipirolisis dengan Menambahkan Ca(OH)2 Saripah Sobah; Hary Sulistyo; Siti Syamsiah
Jurnal Rekayasa Proses Vol 7, No 1 (2013)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (232.76 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.4943

Abstract

Gas CO2 merupakan salah satu gas rumah kaca yang dianggap memiliki kontribusi terhadap pemanasan global. Industri amoniak menghasilkan emisi CO2 cukup besar dengan faktor emisi 3,273 ton CO2/ton amoniak. Salah satu upaya untuk mengurangi emisi gas CO2 yang dapat dilakukan adalah mengkonversi gas CO2 menjadi gas sintesis (CO) melalui proses gasifikasi batubara. Gas CO merupakan salah satu bahan baku pembuatan metanol. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar gas CO2 dapat dikurangi kadarnya melalui proses gasifikasi arang batubara. Reaksi karbon dari arang batubara dengan gas CO2 pada proses gasifikasi merupakan reaksi endotermis dan berlangsung sangat lambat pada suhu di bawah 1000oC sehingga digunakan Ca(OH)2 sebagai katalisator. Proses gasifikasi batubara dijalankan dalam reaktor fixed bed. Hasil penelitian menunjukkan bahwa gasifikasi arang batubara dengan penambahan Ca(OH)2 pada proses pirolisis dapat mengurangi gas CO2 sampai sebesar 63,17%, sementara untuk gasifikasi tanpa Ca(OH)2 , gas CO2 hanya berkurang sampai 35,2%. Kata kunci: karbondioksida, pemanasan global, gasifikasi, arang batubara, kalsium hidroksida CO2 is one of the greenhouse gases that is considered to cause global warming. Ammonia industry produces emission gas of CO2 in relatively great amount with an emission factor of 3.273 ton CO2/ton ammonia. One of the attempts to reduce CO2 gas emissions is by converting CO2 into syngas (CO) through gasification process. CO is one of the methanol feedstock. This research aimed to find out the amount of CO2 that can be reduced through charcoal gasification process. The reaction of carbon from coal can be reduced through the gasification process. Since the carbon reaction from coal with CO2 gas in the gasification process was an endothermic and occured very slowly at temperatures below 1000°C, Ca(OH)2 was used as a catalyst. The coal gasification process was conducted in a fixed bed reactor. The experimental results showed that coal gasification with the use of Ca(OH)2 in the pyrolysis process could reduce CO2 levels by 63.17%, meanwhile without Ca(OH)2, the CO2 could be reduced only up to 35.2%. Keywords: carbon dioxide, global warming, gasification, charcoal, calcium hydroxide.
Kinetika Reaksi Esterifikasi Gliserol Monoacetin dari Gliserol Hasil Samping Industri Biodiesel dan Asam Asetat dengan Katalisator Lewatit Monoplus s-100 Anita Arsyad; Hary Sulistyo; Sarto
Jurnal Rekayasa Proses Vol 9, No 2 (2015)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (467.832 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.31034

Abstract

Biodiesel is one of the potential candidates for alternative energy to replace fossil fuel. Glycerol is the side product in biodiesel production. To increase the economic value, glycerol can be processed through esterification to produce glycerol monoacetine. Monoacetine is very useful for non-food application such as printing ink, plasticizer, and intermediate material for biodegradable polyester. This research was conducted in batch reactor with variations of reaction temperatures (323 K-343 K), catalyst concentrations (3%, 5%, and 7% w/w of glycerol), and reactant ratios in terms of glycerol and acetate volume ratios (3:1, 5;1, and 7:1). Samples were withdrawn every 15 minutes up to 60 minutes of reaction time and the free fatty acid concentration was measured. Besides, the initial acid concentration and free glycerol in the raw material were also measured. The highest conversion was obtain as much as 63.86% at 343K, 7:1 reactant volume ratio (glycerol: acetic acid), and catalyst concentration of 3% of glycerol weight. The reaction kinetics of glycerol mono acetin production was modeled. Two kinetics models were used, which were pseudo-homogeneous catalytic model and heterogeneous catalytic model. Based on experimental data fitting on the models, it turned out that pseudo-homogeneous model was better representing the esterification of glycerol with Lewatit Monoplus s-100 catalyst. Keywords: esterification, acetic acid, monoacetin glycerol, Lewatit Monoplus s-100 Biodiesel merupakan salah satu energi alternatif yang diharapkan dapat menggantikan bahan bakar diesel. Gliserol merupakan produk samping dari produksi biodiesel. Untuk meningkatkan nilai ekonominya, gliserol dapat diesterifikasi untuk membentuk gliserol monoacetin. Kegunaan monoacetin sangat banyak untuk keperluan non-makanan seperti pelarut dalam tinta cetak, plasticizer dan bahan baku poliester yang biodegradable. Penelitian ini dilakukan dalam sistem batch dengan variasi suhu reaksi 323 K–343 K, konsentrasi katalis 3%, 5% dan 7% dari massa gliserol, serta perbandingan volum pereaksi (gliserol:asam asetat) 3:1, 5:1 dan 7:1. Pengambilan sampel dilakukan setiap 15 menit sampai waktu 60 menit untuk dianalisis kadar asam bebasnya. Dalam penelitian ini kinetika reaksi gliserol monoacetin didekati dengan model matematis yang disusun dari persamaan neraca massa. Hasil percobaan menunjukkan konversi tertinggi diperoleh sebesar 63,86% pada suhu 343 K, perbandingan volum gliserol: asam asetat sebesar 7:1 dan konsentrasi katalis 3% dari massa gliserol yang digunakan. Pada penelitian ini, diuji 2 model kinetika reaksi yaitu model katalitik pseudo-homogen dan model `katalitik heterogen. Berdasarkan kesesuaian dengan data eksperimen, model pseudo-homogen lebih sesuai untuk esterifikasi gliserol dengan katalisator Lewatit Monoplus s-100. Kata kunci: esterifikasi, asam asetat, gliserol monoacetin, Lewatit monoplus s-100
Mathematical Modelling and Simulation of Hydrotropic Delignification Indah Hartati; Wahyudi Budi Sediawan; Hary Sulistyo; Muhammad Mufti Azis; Moh Fahrurrozi
Jurnal Rekayasa Proses Vol 13, No 1 (2019)
Publisher : Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | Full PDF (586.363 KB) | DOI: 10.22146/jrekpros.42364

Abstract

A B S T R A C TDelignification is a fundamental step in bio-refinery for lignocellulose feedstock processing. Hydrotropic delignification is considered as a promising alternative compared to other conventional delignification processes due to the use of mild chemicals. In this paper, a quantitative description of hydrotropic delignification for a cylindrical biomass particle is presented by using fundamental concepts of chemical kinetics and transport processes. The development of hydrotropic delignification model was based on following assumptions: i) lignin in the biomass is immobile, ii) delignification is considered as a simultaneous process which involves intra-particle diffusion of hydrotropic agent followed by second order reaction for lignin and hydrotropic chemical, as well as intra-particle product diffusion. Finite difference approximation was applied to solve the resulting partial and ordinary differential equations. The simulation results of the proposed model may describe the concentration profiles of lignin, hydrotropic agent and soluble product distributions in a cylindrical solid particle as a function of radial position and time. In addition, the model could also predict the concentration of hydrotropic agent and soluble product in the liquid phase as well as the yield and conversion as a function of time. A local sensitivity analysis method using one factor at a time (OFAT), has been applied to investigate the influence of particle size and hydrotropic agent concentration to the yield and conversion of the hydrotropic delignification model. Validation of the proposed model was conducted by comparing the numerical results with an analytical solution for a simple case diffusion in cylinder with constant surface concentration and in the absence of chemical reaction. The validation result showed that the hydrotropic delignification model was in good agreement with the analytical solution.Keywords: cylindrical particle; delignification; hydrotropic; modelling; simulation A B S T R A KDelignifikasi merupakan tahap penting dalam proses biorefineri biomassa berlignoselulosa. Delignifikasi hidrotropi adalah salah satu alternative proses yang memiliki beberapa kelebihan dibandingkan proses-proses delignifikasi konvensional karena tidak menggunakan bahan kimia berbahaya. Dalam artikel ini disajikan deskripsi kuantitatif proses delignifikasi hidrotropi untuk partikel berbentuk silinder dengan menggunakan konsep fundamental kinetika reaksi dan proses-proses perpindahan. Penyusunan model proses delignifikasi hidrotropi dilakukan berdasarkan asumsi-asumsi bahwa i) lignin pada biomassa bersifat immobile, ii) proses delignifikasi dipandang sebagai suatu rangkaian proses simultan yang terdiri atas proses difusi intrapartikel senyawa hidrotrop, reaksi order dua terhadap lignin dan senyawa hidrotrop, serta difusi intrapartikel produk delignifikasi. Finite difference approximation (FDA) digunakan untuk menyelesaikan persamaan simultan berbentuk persamaan diferensial ordiner dan persamaan diferensial parsial dalam tahap pemodelan. Hasil simulasi memberikan gambaran profil distribusi konsentrasi lignin, konsentrasi senyawa hidrotrop dan produk delignifikasi di dalam partikel padatan yang berbentuk silinder sebagai fungsi posisi dan waktu. Model yang dikembangkan juga dapat memprediksi konsentrasi senyawa hidrotropik dan produk di fasa cairan, serta yield dan konversi sebagai fungsi waktu.  Metode analisis sensitivitas lokal, yakni metode one factor at a time (OFAT), digunakan untuk mengkaji pengaruh ukuran partikel dan konsentrasi senyawa hidrotropik terhadap yield dan konversi proses delignifikasi. Validasi model yang diajukan dilakukan dengan membandingkan hasil analisa numerik dengan hasil penyelesaian analitis untuk kasus difusi pada silinder dengan konsentrasi permukaan yang konstan serta tidak melibatkan reaksi kimia. Hasil validasi model menunjukkan bahwa model delignifikasi hidrotropi yang diajukan memiliki kesesuaian yang tinggi dengan hasil penyelesaian analitis.Kata kunci: delignifikasi; hidrotropi; pemodelan; silinder; simulasi