Anugraha, Rendra Panca (2019) Pengembangan Aplikasi Dimethyl Carbonate Dan Diethyl Carbonate Sebagai Zat Aditif Gasoline Yang Ramah Lingkungan. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02211660010007-Dissertation.pdf Download (4MB) | Preview |
Abstract
Kebutuhan akan bahan bakar minyak (BBM) di Indonesia masih sangat tinggi. Untuk golongan bensin/gasoline sendiri pada tahun 2014 kebutuhannya mencapai 31 milyar liter, mencakup 44% dari kebutuhan BBM secara keseluruhan (Kementrian ESDM, 2016). Padahal penggunaan gasoline menimbulkan berbagai masalah lingkungan, baik karena emisi gas buangnya maupun karena emisi dari gasoline itu sendiri. Untuk mengurangi dampak negatif dari penggunaan gasoline tersebut, diperlukan suatu zat aditif yang berfungsi untuk meningkatkan performa pembakaran sehingga emisi dari gas buang yang dihasilkan lebih ramah lingkungan serta menurunkan emisi dari penguapan gasoline. Saat ini, telah digunakan beberapa zat aditif yang umum digunakan pada gasoline, antara lain Tetraethyl Lead (TEL), Methyl Tert-Buthyl Ether (MTBE) dan alkohol. Namun, bahan-bahan tersebut memiliki dampak yang buruk terhadap lingkungan karena sifatnya yang toksik. Untuk mengatasi hal tersebut, DMC dan DEC merupakan green chemical yang dapat digunakan sebagai zat aditif gasoline untuk menggantikan MTBE.
Aplikasi DMC dan DEC sebagai aditif gasoline memerlukan knowledge physical properties dari campuran tersebut dan perubahan performa gasoline akibat penambahan zat aditif DMC/DEC. Berdasarkan penelusuran di NIST (National Institute of Standards and Technologies), data yang tersedia masih terbatas baik ditinjau dari kondisi maupun jumlah sistem sehingga yang tersedia pun belum dapat diaplikasikan secara akurat untuk melakukan optimasi pemakaian aditif pada gasoline, terutama untuk distribusi dan konsumsi gasoline di Indonesia.
Tujuan dari penelitian ini untuk memperoleh data physical properties dari sistem untuk senyawa yang terkait meliputi vapor pressure yang dapat dilakukan dengan metode kesetimbangan fasa uap-cair, Vapor-Liquid Equilibrium (VLE), solubility terhadap gasoline dan air dengan metode kesetimbangan fasa cair-cair, Liquid-Liquid Equilibrium (LLE) dan performa pembakaran gasoline ketika ditambahkan DMC/DEC. Sehingga, originalitas dari penelitian ini meliputi sistem yang diteliti belum tersedia dan optimasi dari data yang ada sehingga diperoleh pemakaian aditif yang optimum.
Data eksperimen tekanan uap campuran untuk isooktana + DEC, n-heptana + DEC, toluena + DEC dan etanol + DEC telah diperoleh dan dikorelasi dengan model Wilson, NRTL dan UNIQUAC. Model Wilson, NRTL dan UNIQUAC mampu memberikan prediksi tekanan uap yang cukup akurat untuk sistem terner dengan AAD kurang dari 5%. Diethyl carbonate (DEC) sukses menurunkan tekanan uap dalam campuran beberapa hidrokarbon (isooktana, n-heptana dan toluena) dibandingkan dimethyl carbonate (DMC) dan etanol. Penambahan DEC sebesar 20% efektif untuk menurunkan tekanan uap hingga 1,5 kPa sedangkan DMC dan etanol cenderung untuk menaikkan tekanan uap. Diethyl carbonate (DEC) mampu digunakan untuk menurunkan emisi penguapan bahan bakar secara efektif hingga 15%. DEC merupakan aditif terbaik dalam hal kelarutan air jika dibandingkan dengan DMC dan etanol karena bahan bakar beraditif DEC memiliki konten air yang sangat sedikit dengan jumlahnya terhitung sangat kecil (< 0.06% v/v) dan kandungan aditifnya tidak berkurang ketika terpapar dengan tumpahan air. Performa bahan bakar campuran pertamax dengan aditif DEC dan DMC memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan pertamax tanpa tambahan aditif. Campuran bahan bakar DMC10 memberikan performa pembakaran terbaik namun tidak jauh berbeda dengan DEC10. Campuran bahan bakar yang optimum adalah campuran pertamax dengan penambahan DEC sebanyak 10%vol (DEC10).
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah mendapatkan formulasi pencampuran, data eksperimen dan parameter-parameter serta metode-metode yang dapat dijadikan referensi dasar untuk aplikasi DMC/DEC sebagai zat aditif pada campuran bahan bakar di Indonesia.
================================================================================================
The usage of fossil fuel in Indonesia is still very high. For gasoline fuel type
in 2014, the consumption has reached 31 billion liters, covers 44% of overall usage
of fossil fuel (Kementrian ESDM, 2016). However, the usage of gasoline gives rise
several environmental problems because of its evaporative emission and exhaust
gas emission. To resolve these problems, an additive is required to decrease
evaporative emission of gasoline and to improve its combustion performance so
that emissions from exhaust gases produced are more environmentally friendly.
Recently, several additives were applied to gasoline such as Tetraethyl Lead (TEL),
Methyl Tert-Butyl Ether (MTBE) and alcohols. However, these additives have bad
impacts to the environment because of its toxicity and its physical properties. To
overcome this, Dimethyl Carbonate (DMC) and Diethyl Carbonate (DEC) are green
chemicals that can be used as gasoline additives to replace MTBE.
The application of DMC and DEC as gasoline additive require the
knowledge of physical properties of the mixture and change in combustion
performance due to the addition of DMC/DEC. Based on information from NIST
(National Institut of Standards and Technologirs), the available data are still limited
both in terms of conditions and number of systems, so the available data cannot be
accurately applied to optimize the use of DMC/DEC as gasoline additives,
especially for the material handling and consumption in Indonesia.
The objectives of this study are to obtain the physical properties data of the
system for the related compounds including vapor pressure that can be carried out
with the vapor-liquid phase equilibrium (VLE) method and solubility of water in
blended-gasoline by liquid-liquid equilibrium (LLE) method also to obtain the
combustion performance data of blended-gasoline by DMC and DEC. Thus, the
novelties of this study include the physical properties and combustion performance
data of related system that not available and optimization of the existing data so that
the optimum use of additives is obtained.
The vapor pressure experimental data for mixture of isooctane + DEC, n-
heptane + DEC, toluene + DEC and ethanol + DEC were obtained and correlated
accurately by Wilson, NRTL and UNIQUAC models. The Wilson, NRTL and
UNIQUAC models give vapor pressure prediction result accurately with AAD less
than 5%. DEC successfully reduces the vapor pressure of mixtures with several
hydrocarbons (isooctane, n-heptane and toluene) compared to DMC and ethanol.
The addition of DEC by 20% is effective for reducing vapor pressure to 1.5 kPa
while DMC and ethanol tend to increase vapor pressure. DEC can be used to reduce
emissions of fuel evaporation effectively up to 15%. DEC is the best additive in
terms of water solubility compared to DMC and ethanol because DEC-fueled fuels
have very little water content with very small amounts (<0.06% v/v) and the
additive content does not decrease when exposed to water spills. The combution
performance of gasoline (Pertamax) blended with DMC and DEC additives gives
better results compared to gasoline without additives. The DMC10 fuel mixture
provides the best combustion performance but is not much different from DEC10.
The optimum fuel mixture is a mixture of gasoline with DEC addition of 10 vol%
(DEC10).
The benefits obtained from this study are obtaining mixing formulations,
experimental data and parameters as well as methods that can be used as a basic
reference for DMC / DEC applications as additives in fuel mixtures in Indonesia.
| Item Type: | Thesis (Doctoral) |
|---|---|
| Additional Information: | RDK 660.284 4 Anu p-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | Dimetil karbonat, dietil karbonat, gasoline, ramah lingkungan |
| Subjects: | T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD195.B56 Biomass energy T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ324.5 Fuel systems T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ785 Internal combustion engines. Spark ignition T Technology > TP Chemical technology > TP339 Ethanol as fuel. Biomass energy. T Technology > TP Chemical technology > TP343 Liquid and gaseous fuel T Technology > TP Chemical technology > TP692.5 Oil and gasoline handling and storage |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis |
| Depositing User: | Rendra Panca Anugraha |
| Date Deposited: | 22 Apr 2022 07:10 |
| Last Modified: | 22 Apr 2022 07:10 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/62463 |
Actions (login required)
 |
View Item |