![24.8.2018 - Lampiran Neraca Energi PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/2482018-lampiran-neraca-energi-pdf.jpg)
7 0 554 KB
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Basis Temperatur
: 25oC = 298,15 K
Neraca panas menggunakan rumus-rumus sebagai berikut : • Perhitungan panas untuk bahan dalam padat dan cair T
Q i = 𝑁𝑖 ∫
Cp dT
298,15˚K
• Perhitungan panas penguapan Q V = N. HVL • Perhitungan panas reaktor ΔHoverall =
𝑑𝑄 𝑑𝑇
= r x ƩΔHr. + ΔHtotal masuk - ΔHtotal keluar + ΔHfasa
1.
Data-Data Dasar Perhitungan
a.
Kapasitas Panas Komponen Tabel 1. Data panas kapasitas panas liquid komponen pada suhu 298,15 K No. Komponen A 1 C4H10 51,8583 2 O2 1105,01 3 N2 14,7141 4 C4H2O3 -12,662 5 CO 14,9673 6 CO2 11,0417 7 H2O 18,2964 8 C16H22O4 230,175
B 0,656571 -33,3636 2,20257 1,0564 2,14397 1,15955 0,472118 1,5996
C -0,0025308 0,3502110 -0,0352146 -0,0023244 -0,0324703 -0,0072313 -0,00133878 -0,0034574
D 0,0000044988 -0,0012126200 0,0001799600 0,0000020518 0,0001580420 0,0000155019 0,0000013142 0,0000034963
Cp = A + BT + CT2 + DT3 kJ /(kmol.K) 𝑇
∫𝑇𝑜 Cp = A(T-To)+ B(T2-To2)/2 + C(T3-To3)/3 + D(T4-To4)/4 kJ /(kmol.K) (Sumber : Reklaitis,1983)
1
Tabel 2. Data panas kapasitas panas liquid komponen pada suhu 298,15 K
No. Komponen A 1 C4H10 66,7088 2 C5H12 83,1454 3 O2 29,8832 4 N2 29,4119 5 C4H2O3 -72,015 6 CO 29,0063 7 CO2 19,0223 8 H2O 34,0471 9 C16H22O4 148,647
B C D -0,185523 0,001528440 -0,000002187920 -0,241925 0,001946530 -0,000002807490 -0,0113842 0,00004337790 -0,000000037008 -0,0030068 0,00000545064 -0,00000000513186 1,0423 -0,0018716 0,000001652700 -0,0024924 -0,000018644 0,000000047989 0,0796291 -7,37067E-05 0,0000000374572 -0,0096506 3,29983E-05 -0,000000020447 -0,31458 0,0045159 -0,000006599600
E 0,00000000104577000 0,00000000135276000 0,00000000001010060 -0,00000000000425308 -0,00000000055647 -0,00000000002872660 -0,00000000000813304 0,00000000000430228 0,00004549847838873
Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 𝑇
∫𝑇𝑜 Cp = A(T-To)+ B(T2-To2)/2 + C(T3-To3)/3 + D(T4-To4)/4 + E(T5-To5)/5 kJ/(kmol.K)
(Sumber : Reklaitis,1983) b. Data-data panas pembetukan komponen pada suhu 298,15 K (ΔH˚f)
Tabel 3. Data panas pembentukan komponen pada suhu 298,15 K No.
Komponen
ΔHf kcal/gmol
kJ/kmol
1
C4H10
-30,15
2
C5H12
-30
3
O2
0
0
4
N2
0
0
5
C4H2O3
-112,43
-470410
6
CO
-26,42
-110541,28
7
CO2
-94,05
-393505,2
8
H2O
-57,8
-241835,2
9
C16H22O4
-185,95
-126147,6 -125520
-778000
2
c.
Data-data panas entalpi vaporisasi Tabel 4. Data entalpi Vaporisasi No.
Titik didih
Komponen
Hvap
C
K
kJ/kmol
1
C4H10
-0,5
272,7
22.390
2
C5H12
36
309,2
26.430
3
O2
-182,9
90,3
212.965,6
4
N2
-195,8
77,4
5.570
5
C4H2O3
202
475,2
54.810,4
6
CO
-192
81,2
215.894,4
7
CO2
-78
195,2
347.774,1
8
H2O
100
373,2
40.655,9
9
C16H22O4
340
613,2
92.698,4
2.
Perhitungan Neraca Panas Tiap Alat
a.
Neraca Panas Fan udaran (F-1) Fungsi
: menghisap udara dari lingkungansebelum masuk ke T-Joint Mixer
Kondisi operasi :
Tin
: 35 oC = 308,15 K
Tout
: 35 oC =308,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
1
N2 O2
Fan Udara (F-1)
2
N2 O2
Gambar B.1 Diagram Neraca Energi Fan udara
3
Qin = Qout
= ∑ N1 komponen
298,15 ∫
308,15
Cp dT
= N1 O2 298,15∫308,15 cp.dT + N1 N2 298,15∫308,15 cp.dT = 5.142.041,73 kJ/jam
Tabel 5 . Tabel Neraca Energi Fan Udara (F-1) Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 1
Aliran 2
kJ/jam
kJ/jam
Komponen
N2
4.043.049,97
4.043.049,97
O2
1.098.991,76
1.098.991,76
Total
5.142.041,73
5,142.041,73
b. Neraca Panas Heater 1 (H-1) Fungsi : Memanaskan udara (N2 dan O2) dari suhu 35 oC menjadi 175 oC sebagai umpan masukan ke Reaktor. Kondisi operasi :
Tin
: 35 oC = 308,15 K
Tout
: 175 oC =448,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
Steam
2 N2 O2
T=120,2⁰C P= 2 atm Heater H-1
3 N2 O2
Kondensat T = 120⁰C P= 2 atm
Gambar B.2 Diagram Neraca Energi Heater 1 (H-1) 4
Qout (3)
= ∑ N3 komponen 298,15∫ 448,15 Cp dT = N3 O2 298,15∫448,15 cp.dT + N3 N2 298,15∫308,15 cp.dT = 77.134.088,23 kJ/jam
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin
ΔHsteam
= ΔHout(3) – ΔHin(2) = 77.134.088,23 kJ/jam - 5.142.041,73 kJ/jam = 71,992,046.50 kJ/jam
Tabel 6 . Tabel Neraca Energi Heater -1 (H-1)
Komponen
Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 2
Aliran 2
kJ/jam
kJ/jam
N2
4.043.049,97
60.372.479,37
O2
1.098.991,76
16.761.608,86
Steam
71.992.046,50
0,00
Total
77.134.088,23
77.134.088,23
c. Neraca Panas Expansion Valve -1 ( V-1) Fungsi
: Menurunkan tekanan gas n-Butana dan Pentana dari 2 atm menjadi 4 atm .
Kondisi operasi :
Tin
: 35 oC = 308,15 K
Tout
: 35 oC =308,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P in
: 2 atm
P out : 4 atm
5
C4H10 C5H12
C4H10 C5H12
5
4
Gambar B.3 Diagram Neraca Energi Expansion Valve (V-1)
Qin = Qout
= ∑ N4 komponen
298,15 ∫
308,15
Cp dT
= N4 C4H10 298,15∫308,15 cp.dT + N4 C5H12 298,15∫308,15 cp.dT = 64.610,73 kJ/jam
Tabel 7 . Tabel Neraca Energi Expansion Valve -1 (V-1) Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 4
Aliran 5
kJ/jam
kJ/jam
Komponen
C4H10
62.635,57
62.635,57
C5H12
1.974,82
1.974,82
64.610,39
64.610,39
Total
d. Neraca Panas Heater 2 (H-2) Fungsi
: Memanaskan gas (C4H10 dan C5H12) dari suhu 35 oC menjadi 175 o
C sebagai umpan masukan ke Reaktor.
Kondisi operasi :
Tin
: 35 oC = 308,15 K
Tout
: 175 oC =448,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
6
C4H10 C5H12
Heater -2 (H-2)
5
C4H10 C5H12
Hh 6
Gambar B.4 Diagram Neraca Energi Heater 2 (H-2)
Qout (6)
= ∑ N5 komponen 298,15∫ 448,15 Cp dT = N3 C4H10 298,15∫448,15 cp.dT + N3 C5H12 = 1.145.778,18 kJ/jam
298,15∫
308,15
cp.dT
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin
ΔHsteam
= ΔHout(3) – ΔHin(2) = 1.145.778,18 kJ/jam - 64.610,39kJ/jam = 1.081.167,79 kJ/jam
Tabel 8 . Tabel Neraca Energi Heater -2 (H-2)
Komponen
Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 5
Aliran 6
kJ/jam
kJ/jam
C4H10
62.635,57
1.110.750,04
C5H12
1.974,82
35.028,14
Steam
1.081.167,79
0,00
Total
1.145.778,18
1.145.778,18
7
e. Neraca Panas T-Joint Mixer (M-1) Fungsi : Mencampurkan udara (O2 dan N2 ) dan gas (C4H10 dan C5H12) sebelum masuk ke Reaktor. Kondisi operasi :
Tin
: 35 oC = 308,15 K
Tout
: 175 oC =448,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
N2 O2
3 N2 O2 C4H10 C5H12
7
C4H10 C5H12
6
Gambar B.5 Diagram Neraca Energi T-Joint Mixer 1 (Mix-1)
Qout (7)
= ∑ N7komponen 298,15∫ 448,15 Cp dT = N7 O2
448,15 cp.dT 298,15 ∫
cp.dT + N7 C5H12
+ N7 N2
298,15∫
448,15
298,15∫
308,15
cp.dT + N7 C4H10
298,15∫
448,15
cp.dT
= 78.279.866,41 kJ/jam
Tabel 9 . Tabel Neraca Energi Mixer -1 (Mix-1) Energi Masuk (Qin) Komponen
Energi keluar (Qout)
Aliran 3
Aliran 6
Aliran 7
kJ/jam
kJ/jam
kJ/jam
N2
60.372.479,37
0,00
60.372.479,37
O2
16.761.608,86
0,00
16.761.608,86
C4H10
0,00
1.110.750,04
1.110.750,04
C5H12
0,00
35.028,14
35.028,14
78.279.866,41
78.279.866,41
Total
8
f.
Neraca Panas Heater 3 (H-3) Fungsi
: Memanaskan udara (O2 dan N2 ) dan gas (C4H10 dan C5H12) dari suhu 325 oC menjadi 390 oC.
Kondisi operasi :
8
Tin
: 325 oC = 598,15 K
Tout
: 390 oC =663,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
9
Heater 3
N2 O2 C4H10 C5H12
(H-3)
He
N2 O2 C4H10 C5H12
Gambar B.6 Diagram Neraca Energi Heater 3 (H-3)
Qin (8)
= ∑ N8komponen = N8 O2
298,15∫
598,15
Cp dT
598,15 cp.dT 298,15 ∫
cp.dT + N8 C5H12
+ N8 N2
298,15∫
298,15∫
598,15
cp.dT + N8 C4H10
298,15∫
598,15
598,15
= 156.723.283,38 kJ/jam
Qout (9)
= ∑ N9komponen = N9 O2 663,15
298,15 ∫
298,15∫ 663,15
663,15
Cp dT
Cp dT + N9 N2
Cp dT + N9 C5H12
298,15∫
298,15 ∫
663,15
663,15
Cp dT + N9 C4H10
298,15∫
Cp dT
= 190.558.395,27 kJ/jam
9
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin
ΔHsteam
= ΔHout(9) – ΔHin(8) = 190.558.395,27 kJ/jam - 156.723.283,38 kJ/jam = 33.835.111,90 kJ/jam
Tabel 10. Tabel Neraca Energi Heater -3 (H-3)
Komponen
g.
Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 8
Aliran 9
kJ/jam
kJ/jam
O2
34.246.523,72
42.067.996,28
N2
119.833.411,46
145.106.693,41
C4H10
2.562.578,70
3.280.349,10
C5H12
133.460,98
103.356,48
Steam
33.835.111,90
0,00
Total
190.558.395,27
190.558.395,27
Neraca Panas Fixed Bed Reaktor (FBR-1) Fungsi
: Tempat Terjadinya Reaksi pembentukan Maleic Anhydride
Kondisi operasi :
Tin
: 390 oC =663,15 K
Tout
: 390 oC =663,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
10
9
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
10 FBR-1
N2 O2 C4H10 C5H12
Gambar B.7 Diagram Neraca Energi Fixed Bed Reaktor 1 (FBR-1)
Qout(10)
= N10 C4H10
663,15 298.15 ∫
663,15 298.15 ∫
+
N10 CO 298.15∫663,15 cp.dT + N10 CO2 298.15∫
663,15 298.15 ∫
+ N10 O2 298.15∫663,15 cp.dT + N10 H2O 298.15∫ 663,15 cp.dT
cp.dT + N10 C5H12
663,15 298.15 ∫
cp.dT + N10 C4H2O3 663,15
cp.dT + N10 N2
= 191.047.485,68 kJ/jam
Reaksi utama: C4H10 + 3,5 O2 → C4H2O3 + 4 H2O ........................(1) Reaksi samping: C4H10 + 4,5 O2 → 4 CO + 5 H2O ..........................(2) C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O...........................(3) Data-data ha ga ΔHfo dari Perry, 2008, untuk masing-masing komponen pada suhu 298 K adalah sebagai berikut: Δ H fo n-C4H10
= 126,8 kJ/mol
Δ H fo O2
= 0,00 kJ/mol
Δ H fo C4H2O3
= - 398,3 kJ/mol
Δ H fo H2O
= - 241,82 kJ/mol
Δ H fo CO2
= - 393,51 kJ/mol
Δ H fo CO
= - 110,53 kJ/mol
11
Jika ΔH nilai negatif maka reaksi bersifat eksotermis sedangkan jika ΔH bersifat positif maka reaksi eksotermis Reaksi 1: ΔH1
= ΔHfo produk - ΔHfo reaktan = (ΔHfo C4H2O3 + 4 ΔHfo H2O) – (ΔHfo n-C4H10 + 3 5 ΔHfo O 2) = (-398,30 + 4 x -241,82) – (-126,8 + 4,5 x 0) = -1260,6 kJ/mol
Reaksi 2: ΔH2
= ΔHfo produk - ΔHfo reaktan = (4 ΔHfo CO + 5 ΔHfo H2O) – ( ΔHfo n-C4H10 + 4,5 ΔHfo O2) = (4 x -110,53 + 5 x -241,82) – (-126,8 + 4,5 x 0) = -1526,2 kJ/mol
Reaksi 3: ΔH3
= ΔHfo produk - ΔHfo reaktan = (4 ΔHfo CO2+ 5 ΔHfo H2O) – (ΔHfo n-C4 H10 + 6,5 ΔHfo O2) = (4 x -393,51 + 5 x -241,82) – (-126,8 + 6,5 x 0) = -2658,6 kJ/mol
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin
ΔHsteam
= ΔHout(10) – ΔHin(9) = 191.047.485,68 kJ/jam - 190.558.395,27 kJ/jam = 489.090,04 kJ/jam
12
Tabel 11. Tabel Neraca Energi Fixed Bed Reaktor-1 (FBR-1)
Komponen
Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 9
Aliran 10
kJ/jam
kJ/jam
O2
42.067.996,28
39.448.124,55
N2
145.106.693,41
145.106.693,41
C4H10
3.280.349,10
492.129,99
C5H12
103.356,48
103.356,48
CO
0,00
436.595,67
CO2
0,00
695.245,08
C4H2O3
0,00
1.724.764,53
H2O
0,00
3.040.575,97
489.090,04
0,00
191.047.485,68
191.047.485,68
Steam Total
h. Neraca Energi Heat Exchanger -1 (HE-1) Fungsi
: alat penukar panas yang dapat digunakan untuk memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu fluida untuk dipindahkan ke fluida lain
Kondisi operasi :
Tin7
: 175 oC =448,15 K
Tin10
: 390oC =663,15 K
Tout8 : 325 oC =598,15 K Tout11 : 240 oC =513,15 K Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
13
N2 O2 C4H10 C5H12
7 10
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
HE-1 11
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
8
N2 O2 C4H10 C5H12
Gambar B.8 Diagram Neraca Energi Heat Exchanger 1 (HE-1)
Qout(11)
= N11 C4H10
513,15 298.15∫
cp.dT + N11 C5H12
513,15 298.15 ∫
cp.dT + N11 C4H2O3
513,15 298.15 ∫
+
N11 CO 298.15 ∫513,15 cp.dT + N11 CO2 298.15∫513,15 cp.dT + N11 N2
513,15 298.15 ∫
+ N11 O2 298.15∫513,15 cp.dT + N11 H2O 298.15∫513,15 cp.dT
= 112.671.635,64 kJ/jam
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin = (112.671.635,64 kJ/jam+156.723.283,38 kJ/jam) - (78.279.866,41 kJ/jam + 191.047.485,68 kJ/jam) = 269.394.918,90 kJ/jam -269.327.352,09 kJ/jam = 67.566,93 kJ/jam
14
Tabel 12. Tabel Neraca Energi Heat Exchanger -1 (HE-1) Energi Masuk (Qin) Komponen
Aliran 7
Aliran 10
Aliran 8
Aliran 11
kJ/jam
kJ/jam
kJ/jam
kJ/jam
N2
60.372.479,37
39.448.124,55
34.246.523,72 86.291.147,55
O2
16.761.608,86 145.106.693,41
119.833.411,46 22.732.435,33
C4H10
1.110.750,04
492.129,99
2.562.578,70
255.310,23
C5H12
35.028,14
103.356,48
133.460,98
53.659,03
CO
0,00
436.595,67
0,00
257.045,33
CO2
0,00
695.245,08
0,00
387.837,74
C4H2O3
0,00
1.724.764,53
0,00
940.716,42
H2O
0,00
3.040.575,97
0,00
1.753.484,02
67.566,93
0,00
0,00
Steam Total
i.
Energi keluar (Qout)
269.394.919,02
269.394.919,02
Neraca Energi Cooler -1 (C-1) Fungsi
: Menurunkan suhu atau mendinginkan dari suhu 240 oC menjadi 100 oC
Kondisi operasi
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
:
11
Tin
: 240 oC = 513,15 K
Tout
: 100 oC = 373,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
12
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
Gambar B.9 Diagram Neraca Energi Cooler -1 (C-1) 15
= N12 C4H10
Qout(12)
373,15 298.15∫
cp.dT + N12 C5H12
373,15 298.15 ∫
cp.dT + N12 C4H2O3
373,15 298.15 ∫
+
N12 CO 298.15 ∫373,15 cp.dT + N12 CO2 298.15∫373,15 cp.dT + N12 N2
373,15 298.15 ∫
+ N12 O2 298.15∫373,15 cp.dT + N12 H2O 298.15∫373,15 cp.dT
= 39.254.569,55 kJ/jam
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin = 39.254.569,55 kJ/jam - 112,671,635.64 kJ/jam = -73,417,066.10 kJ/jam
Tabel 13. Tabel Neraca Cooler -1 (C-1)
Komponen
Energi Masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
Aliran 11
Aliran 12
kJ/jam
kJ/jam
N2
86.291.147,55
30.265.100,81
O2
22.732.435,33
7.784.456,24
C4H10
255.310,23
76.451,12
C5H12
53.659,03
16.069,99
CO
257.045,33
90.086,62
CO2
387.837,74
126.795,02
C4H2O3
940.716,42
293.676,76
1.753.484,02
601.932,99
Steam
-73,417,066.10
0,00
Total
39.254.569,55
39.254.569,55
H2O
16
j. Neraca Energi 3-Way Valve 2 (V-2) Fungsi
: tempat jalur recycle dan tempat backup dibutil phatalat (C16H22O4)
Kondisi operasi
Tin18,19 : 35 oC = 308,15 K
:
Tout
: 35 oC = 308,15 K
Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
19
C16H22O4
17
C16H22O4 C4H2O3
C16H22O4 C4H2O3
18
Gambar B.10 Diagram Neraca Energi 3-Way Valve 2 (V-2)
Qin (19)
= N19 C16H22O4 298.15∫308,15 cp.dT = 192377,62 kJ/jam
Qin (18)
= N14 C4H2O3 298.15∫308,15 cp.dT + N14 C16H22O4 298.15∫308,15 cp.dT = 181,27 kj/jam + 108885734,68 kj/jam = 108885915,96 kJ/jam
Qout (17)
= Qin (19) + Qin (18) = 192377,62 kJ/jam + 108885915,96 kJ/jam = 109078293,58 kJ/jam
17
Tabel 14. Tabel Neraca Energi 3-Way Valve 2 (V-2) Komponen
Energi masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
kJ/jam
kJ/jam
aliran 18 C4H2O3
aliran 19
aliran 17
181,27
0
181,27
C16H22O4
108.885.734,68
192.377,62
109.078.112,31
Sub Total
108.885.915,96
192.377,62
109.078.293,58
Total
109.078.293,58
109.078.293,58
k. Neraca Energi di Absorber -1 (ABS-1) Fungsi
: Berfungsi menyerap gas maleic anhydride menggunakan pelarut
dibutil phatalat (C16H22O4) dengan hasil bagian bawah absorber adalah maleic anhydride dengan konsentrasi yang tinggi sedangkan bagian atas keluar gas-gas yang terdiri dari gas C4H10, C5H12, CO2, CO, N2, O2, dan H2O dengan mengandung 0,1% C4H2O3. Kondisi operasi :
Tin12 : 100 oC = 373,15 K Tin13 : 100 oC = 373,15 K Tout17 : 35 oC = 308,15 K Tout14 : 35 oC = 308,15 K Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
18
13
17
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
12
C16H22O4 C4H2O3
N2 O2 C4H10 C5H12 H2O C4H2O3 CO CO2
14
C16H22O4 C4H2O3
Gambar B.11 Diagram Neraca Energi Absorber -1 (ABS-1)
Qin (13)
= N13 C4H10
373,15 298.15 ∫
373,15 298.15 ∫
+
N13 CO 298.15∫373,15 cp.dT + N13 CO2 298.15∫
373,15 298.15 ∫
+ N13 O2 298.15∫373,15 cp.dT + N13 H2O 298.15∫ 373,15 cp.dT
cp.dT + N13 C5H12
373,15 298.15 ∫
cp.dT + N13 C4H2O3 373,15
cp.dT + N13 N2
= 38.961.173,09 kJ/jam Qin (14)
= N14 C4H2O3 298.15∫308,15 cp.dT + N14 C16H22O4 298.15∫308,15 cp.dT = 36470,09 kj/jam + 109078112,31 kj/jam = 109.114.582,40 kJ/jam
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin = 148.075.750,00 kJ/jam - 148.332.863,13 kJ/jam = -257.113,13 kJ/jam
19
Tabel 15. Tabel Neraca Energi Absorber -1 (ABS-1) Komponen
N2 O2
Energi masuk (Qin) Kj/jam Aliran 12 Aliran 17 30.265.100,81 0,00
Energi Keluar (Qout) Kj/jam Aliran 13 Aliran 14 30.265.100,81 36470,09
7.784.456,24
0,00
7.784.456,24
0,00
C4H10
76.451,12
0,00
76.451,12
0,00
C5H12
16.069,99
0,00
16.069,99
0,00
CO
90.086,62
0,00
90.086,62
0,00
CO2
126.795,02
0,00
126.795,02
0,00
C4H2O3
293.676,76
181,27
274,81
36.470,09
H2O
601.932,99
0,00
601.932,99
0,00
109.078.112,31 109.078.293,58 -257.113,13 148.075.750,00
0,00 38.961.167,60
C16H22O4 Sub Total Steam Total
l.
0,00 39.254.569,55
109.078.112,31 109.114.582,40 0,00 148.075.750,00
Neraca Panas Heat Exchanger -2 (HE-2) Fungsi
: Memanaskan atau mendinginkan temperature sebelum masuk ke stripper
Kondisi operasi :
Tin15 : 35 oC = 308,15 K Tin28 : 270 oC = 543,15 K Tout18 : 35 oC = 308,15 K Tout16: 270 oC = 543,15 K Tref
: 25 oC =298,15 K
P
: 2 atm
20
18
C16H22O4 C4H2O3 C16H22O4 C4H2O3 HE-2
15
C16H22O4 C4H2O3
16
28
C16H22O4 C4H2O3 Gambar B.11 Diagram Neraca Energi Heat Exchanger 2 (HE-2)
Qin (28)
= N28 C4H2O3 298.15∫543,15 cp.dT + N28 C16H22O4 298.15∫543,15 cp.dT = 5446,35 kj/jam + 11568805967,51kj/jam = 11.568.811.413,86 kj/jam
Qout (16)
= N16 C4H2O3 298.15∫543,15 cp.dT + N16 C16H22O4 298.15∫543,15 cp.dT = 1.095.736,78 kj/jam + 11.589.245.554,03 kj/jam = 11.590.341.290,81 kj/jam
Menghitung Kebutuhan Steam ΔHin + ΔHsteam
= ΔHout
ΔHsteam
= ΔHout – ΔHin = 11.699.227.206,76 kJ/jam – 11.677.925.996,26 kJ/jam = 21.301.210,50 kJ/jam
21
Tabel 16. Tabel Neraca Energi Heat Exchanger -2 (HE-2) Komponen
Energi masuk (Qin)
Energi keluar (Qout)
kj/jam
kj/jam
aliran 15 C4H2O3
aliran 28
aliran 16
aliran 18
36.470,09
5.446,35
1.095.736,78
181,27
C16H22O4 109.078.112,31
11.568.805.967,51
11.589.245.554,03
108.885.734,68
Sub Total
11.568.811.413,86
11.590.341.290,81
108.885.915,95
109.114.582,40
Steam Total
21.301.210,50 11.699.227.206,76
0,00 11.699.227.206,76
m. Neraca Panas Distillation Column (D-1) Fungsi
: untuk memurnikan kandungan Maleic Anhydride menjadi 99,5%
Kondisi operasi : To = 298,15 K Tin = 523,15 K Tout = 573,15 K T boiling C4H2O3 = 475,2 K T boiling C16H22O4 = 613,2 K
-
Perhitungan Panas Masuk D-1
Aliran A-16
Komponen
Nsenyawa kmol/jam C4H2O3 32,19 C16H22O4 28,35 Qtotal masuk
Cp kJ/kmol 38.727,14 123.686,84
Qin kJ/jam 1.246.625,52 3.506.731,29 4.753.356,81
22
-
Perhitungan Panas Keluar D-1
Aliran Komponen
A-22
C4H2O3
Nsenyawa
Cp, liquid
Hvl, Vapor
Cp, gas
Qout
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/kmol
kJ/kmol
kJ/jam
32,03
29.567,44
54.810,40
15.283,37
3.192.195,83
183.613,64
92.698,40
0,00
15.665,03
C16H22O4 0,06
Qtotal keluar
-
3.207.860,86
Perhitungan Panas Keluar D-1 Aliran
A-27
Komponen
Nsenyawa
Cp
Qout
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/jam
C4H2O3
0,16
49.034,57
7.889,60
C16H22O4
28,30
155.910,87
4.411.498,59
Qtotal keluar
4.419.388,19
dQ/dT = Qout total - Qin total dQ/dT = (3.207.860,86 + 4.419.388,19) - 4.753.356,81 dQ/dT = 2.873.892,24 kJ/jam
n. Neraca Panas Kondensor 1 (CD-1) Fungsi : mengkondensasi atau merubah gas menjadi cairan Kondisi operasi : To = 298,15 K Tin = 573,15 K Tout = 355,15 K
23
-
Perhitungan Panas Masuk CD-1 Aliran
A-22
Komponen
Nsenyawa
Cp
Qin
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/jam
C4H2O3
32,03
38.840,83
1.244.090,10
C16H22O4
0,06
29.992.657,90
1.700.381,34
Qtotal masuk
-
2.944.471,44
Perhitungan Panas Keluar CD-1 Aliran
A-23
Komponen
Nsenyawa
Cp
Qout
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/jam
C4H2O3
32,03
8.882,01
284.495,08
C16H22O4
0,06
28.820,87
1.633,95
Qtotal keluar
286.129,02
dQ/dT = Q keluar - Q masuk dQ/dT = 286.129,02 - 2.944.471,44 dQ/dT = -2.658.342,41 kJ/jam (melepas Panas)
o.
Neraca Panas Prilling Tower 1 (PT-1) Fungsi : mengubah liquid menjadi granula-granula Kondisi operasi : To = 298,15 K Tin = 353,15 K Tout = 325,15 K
24
-
Perhitungan Panas Masuk PT-1 Aliran
A-30
Komponen
Nsenyawa
Cp, liquid
Qin
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/jam
C4H2O3
32,03
1657,89
53.103,12
C16H22O4
0,06
477,00
27,04
Qtotal masuk
-
53.130,16
Perhitungan Panas Keluar PT-1 Aliran
A-31
Komponen
Nsenyawa
Cp, solid
Qout
kmol/jam
kJ/kmol
kJ/jam
C4H2O3
32,03
1.193,24
38.219,98
C16H22O4
0,06
477,00
27,04
Qtotal keluar
38.247,02
Panas Perlu dibuang oleh udara : Q = Panas Keluar - Panas Masuk Q = 38.247,02 - 53.130,16 Q = - 14.883,14 kJ/jam Udara yang dibutuhkan : m = Q/Cp udara m = - 14.883,14 kJ/jam/ 1007 kJ/kg m = 14779,68 kg/jam
25
