![Lampiran A Sudah Final [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/lampiran-a-sudah-final.jpg)
11 0 758 KB
LAMPIRAN A NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pada prarancangan pabrik soda ash (natrium karbonat) dengan proses solvay dari Ammonia, Natrium Klorida, dan Kalsium Karbonat adalah sebagai berikut :
Kapasitas produksi
= 505.000 Ton/tahun
Waktu bekerja/tahun
= 330 hari
Satuan operasi
= Kg/jam
Tabel A.1Tabel MR Tiap Komponen Senyawa Komponen
Rumus Molekul
Berat Molekul (Kg/Kmol)
Air
H20
18
Ammonia
NH3
17
Ammonium Bikarbonat
NH4HCO3
79
Ammonium Hidroksida
NH4OH
35
Ammonium Karbonat
(NH4)2CO3
96
Ammonium Klorida
NH4Cl
53,5
Karbon Dioksida
CO2
44
Natrium Bikarbonat
NaHCO3
84
Natrium Karbonat
Na2CO3
106
Natrium Klorida
NaCl
58,5
Kalsium Diklorida
CaCl2
111
Kalsium Karbonat
CaCO3
100
Kalsium Oksida
CaO
56
Kalsium Hidroksida
Ca(OH)2
74
Carbon
C
12
Oksigen
O2
32
Nitrogen
N2
28
A.1
1. Karbonating Tower (KT-101) Mixer (M-101) Waste Gas Ammonia Absorber (AA-101)
Rotary Kiln (RK-101) Calciner (C-101)
Rotary Filter (RF-101)
Fungsi : Tempat terjadinya Reaksi antara NH4OH, NaCl, dan CO2 sehingga dihasilkan slurry NaHCO3 dan NH4Cl.
Reaksi 1 : Basis yang digunakan adalah = 1000 Kg NH4OH = 28,571 Kmol NH4OH
Pada reaksi I, konversi terhadap senyawa NH4OH = 28,571 x 99% = 28,286 Kmol NH4OH +
CO2
99.0%
NH4HCO3
Awal
28,571
28,571
-
Reaksi
28,286
28,286
28,286
Akhir
0,286
0,286
28,286
NH4OH masuk reaktor
= 28,571 Kmol x 35 Kg/Kmol = 1000 Kg
NH4OH bereaksi
= 28,286 Kmol x 35 Kg/Kmol = 990 Kg
NH4OH sisa
= 0,286 Kmol x 35 Kg/Kmol = 10 Kg
CO2 awal masuk reaktor = 28,571 Kmol x 44 Kg/Kmol = 1257,142 Kg CO2 bereaksi
= 28,286 Kmol x 44 Kg/Kmol = 1255,571 Kg
CO2 sisa keluar reaktor = 0,286 Kmol x 44 Kg/Kmol = 12,571 kg CO2 yang terikut bersama larutan untuk menuju rotary filter
= 5 - 7 % (Kirk
and Othmer vol 1, pg 717). CO2 yang terikut bersama larutan
= 7% x 0,286 Kmol = 0,020 Kmol = 0,020 Kmol x 44 Kg/Kmol = 0,880 Kg
A.2
CO2 yang keluar ke puncak menara = 0,286 Kmol - 0,020 Kmol = 0,266 Kmol = 0,266 Kmol x 44 Kg/Kmol = 11,691 Kg Reaksi II : Konversi terhadap senyawa NH4HCO3 = 28,286 x 97,5% = 27,579 Kmol NaCl Awal
+ NH4HCO3
97.5%
NaHCO3 +
NH4Cl
: 28,286
28,286
-
-
Reaksi : 27,579
27,579
27,579
27,579
Akhir : 0,707
0,707
27,579
27,579
NH4HCO3 sisa
= 0,707 Kmol x 79 Kg/Kmol
= 55,864 Kg
NaHCO3 akhir
= 27,579 Kmol x 84 Kg/Kmol
= 2316,600 Kg
NH4Cl akhir
= 27,579 Kmol x 53,5 Kg/Kmol = 1475,454 Kg
MASUK
KOMPONEN
F6
KELUAR
F5
F9
G1
F10
Kmol
Kg
Kmol
Kg
Kmol
Kg
Kmol
Kg
Kmol
Kg
NH4OH
-
-
-
-
28,571
1000
-
-
0,286
10
NH3
0,134
2,284
-
-
-
-
0,134
2,284
-
-
H2O
-
-
-
-
3,175
57,143
-
-
3,175
57,143
CO2
28,523
1255,005
-
-
0,049
2,138
0,266
11,691
0,02
0,880
NaCl
-
-
28,286
1654,714
-
-
-
-
0,707
41,368
NH4HCO3
-
-
-
-
-
-
-
-
0,707
55,864
NaHCO3
-
-
-
-
-
-
-
-
27,579
2316,6
NH4Cl
-
-
-
-
-
-
-
-
27,579
1475,454
1257,289
TOTAL
1654,714 3971,284
1059,281
13,976
3957,309 3971,284
A.3
2. Rotary Filter (RF-101) Karbonating Tower (KT101)
Ammonia Recovery (AR-101)
Fresh Water (FW1)
Calciner (C-101)
Fungsi = Untuk memisahkan cake dan filtrat larutan produk keluar Karbonating Tower NaHCO3 yang menjadi cake adalah 2316,6 Kg/Jam Kebutuhan air pencuci adalah 25% (Hugot : 479) dari jumlah NaHCO3 : 25% x 2316,6 Kg/Jam = 579,150 Kg/Jam Liquid (H2O) yang terikut bersama solid adalah 20% (Perry’s 7ed : 19-87) : H2O = 20% x 579,150 Kg/Jam = 115,830 Kg/Jam H2O yang terikut keluar menuju Ammonia Recovery : = (579,150 Kg/Jam – 115,830 Kg/Jam) + 57,143 Kg/Jam = 520,463 Kg/Jam Kandungan NH4Cl pada crude bicarbonate 0,4% (Ullman, 7th edition) : NH4Cl = 0,4% x 27,579 Kmol = 0,110 Kmol x 53,5 Kg/Kmol = 5,9 Kg Kandungan NH4HCO3 pada crude bicarbonate 3,4% (Ullman, 7th edition):
MASUK F10
KOMPONEN NaCl H2O CO2 NH4HCO3 NH4OH NaHCO3 NH4Cl
KELUAR
Kmol 0,707 3,175 0,02 0,707 0,286 27,579 27,579
FW1 F12 Kg Kmol Kg Kmol Kg 41,368 57,143 32,175 579,150 6,435 115,830 0,880 55,864 0,024 1,899 10,000 2316,6 27,579 2316,6 1475,454 0,110 5,9
F11 Kmol 0,707 28,915 0,02 0,683 0,286 27,468
Kg 41,368 520,463 0,880 53,965 10,000 1469,552
A.4
TOTAL
3957,309
579,150 2440,231 2096,227 4536,459 4536,459 NH4HCO3 = 3,4% x 0,707 Kmol = 0,024 Kmol x 79 Kg/Kmol = 1,899 Kg
3. Calciner (C-101) Karbonating Tower (KT-101)
Produk
Rotary Filter (RF-101)
Fungsi : Untuk mendekomposisi NaHCO3 menjadi Na2CO3 menggunakan udara panas Reaksi I : Konversi terhadap senyawa NaHCO3 = 27,579 x 98% = 27,027 Kmol 2 NaHCO3 Awal :
98 %
Na2CO3 +
27,579
CO2
+
H2O
-
-
-
Reaksi : 27,027
13,514
13,514
13,514
Akhir :
13,514
13,514
13,514
0,552
NaHCO3 masuk kalsiner = 27,579 Kmol x 84 Kg/Kmol = 2316,600 Kg NaHCO3 bereaksi
= 27,027 Kmol x 84 Kg/Kmol = 2270,268 Kg
NaHCO3 sisa reaksi I
= 0,552 Kmol x 84 Kg/Kmol = 46,332 Kg
Na2CO3 terbentuk
= 13,514 Kmol x 106 Kg/Kmol = 1432,431Kg
CO2 terbentuk
= 13,514 Kmol x 44 Kg/Kmol = 594,594 Kg
H2O terbentuk pada reaksi I = 13,514 Kmol x 18 Kg/Kmol = 243,243 Kg H2O yang terkandung dalam produk 5% dari total H2O yang ada : = 5% x 13,514 Kmol = 0,676 Kmol x 18 Kmol/Kg = 12,162 Kg Reaksi II : Konversi terhadap senyawa NH4Cl = 0,110 x 100% = 0,110 Kmol NaHCO3 + NH4Cl Awal :
100%
NH3 + CO2
+ H2 O
+ NaCl
-
-
0,552
0,110
-
-
Reaksi : 0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
Akhir
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,442
A.5
NaHCO3 sisa dari reaksi I= 0,552 Kmol x 84 Kg/Kmol = 46,332 Kg NaHCO3 bereaksi
= 0,110 Kmol x 84 Kg/Kmol = 9,266 Kg
NaHCO3 sisa
= 0,442 Kmol x 84 Kg/Kmol = 37,066 Kg
NH3 terbentuk
= 0,110 Kmol x 17 Kg/Kmol = 1,875 Kg
CO2 terbentuk
= 0,110 Kmol x 44 Kg/Kmol = 4,854 Kg
NaCl terbentuk
= 0,110 Kmol x 58,5 Kg/Kmol = 6,453 Kg
H2O terbentuk pada reaksi II = 0,110 Kmol x 18 Kg/Kmol = 1,986 Kg Reaksi III : Konversi terhadap senyawa NaHCO3 = 0,024 x 100% = 0,024 Kmol NH4HCO3 Awal :
100 %
0,024
NH3
+
CO2
+
H2O
-
-
-
Reaksi : 0,024
0,024
0,024
0,024
Akhir :
0,024
0,024
0,024
-
NH3 terbentuk
= 0,024 Kmol x 17 Kg/Kmol = 0,409 Kg
CO2 terbentuk
= 0,024 Kmol x 44 Kg/Kmol = 1,058 Kg
H2O terbentuk pada reaksi III = 0,024 Kmol x 18 Kg/Kmol = 0,433 Kg H2O yang menguap dari kalsiner menuju kondenser = (H2O terbentuk pada reaksi I + H2O terbentuk pada reaksi II + H2O terbentuk pada reaksi III + H2O yang berasal dari rotary filter) - H2O yang terdapat pada produk sebagai moist = = (243,243 Kg + 1,986 Kg + 0,433 Kg + 115,830 Kg) - 12,162 Kg = 349,330 Kg Total CO2 terbentuk sebagai feed karbonating tower = = CO2 sisa reaksi I + CO2 sisa reaksi II + CO2 sisa reaksi II = 594,594 kg + 4,854 kg + 1,058 = 600,605 kg = 13,648 Kmol Komposisi produk Na2CO3 yang keluar : NaHCO3 = 0,442 Kmol x 84 Kg/Kmol
= 37,066 Kg
NaCl
= 0,110 Kmol x 58,5 Kg/Kmol
= 6,435 Kg
Na2CO3
= 13,514 Kmol x 106 Kg/Kmol
= 1432,431 Kg
H2O
= 0,676 Kmol x 18 Kg/Kmol
= 12,162 Kg+ = 1488,112 Kg
A.6
H2O
MASUK F12 Kmol Kg 6,435 115,830
Kmol 19,407
Kg 349,329
Kmol 0,676
Kg 12,162
NaHCO3
27,579 2316,600
-
-
0,441
37,066
KOMPONEN
NH4Cl NH4HCO3 NaCl NH3 CO2 Na2CO3
0,110 0,024 -
KELUAR F13
F14
0,110 6,453 0,134 2,284 13,648 600,506 13,514 1432,431 952,119 1488,112 TOTAL 2440,231 2440,231 Komposisi produk Na2CO3 yang keluar : NaHCO3 = NaCl
=
Na2CO3
=
H2O
=
37,066 1488,112 6,435 1488,112 1432,431 1488,112 12,162 1488,112
5,902 1,899 -
𝑥 100%
= 2,491 %
𝑥 100%
= 0,434 %
𝑥 100%
= 96,258 %
𝑥 100%
= 0,817 % Total = 100 %
4. Lime Kiln (RK-101) Karbonating Tower (KT-101)
Lime Slaker (LS-101)
A.7
Fungsi : Untuk mendekomposisi CaCO3 menjadi senyawa CaO dan CO2 yang akan digunakan pada proses produksi selanjutnya.
Diasumsikan bahwa proses sudah berjalan secara steady state.
Berdasarkan perhitungan basis sebelumnya diketahui bahwa kebutuhan CO2 di dalam Karbonating Tower sebanyak 28,571 Kmol/Jam dimana kebutuhan tersebut adalah total dari keseluruhan Karbonating Tower yang nantinya akan di suplai oleh Kiln. Namun setelah proses diselesaikan terdapat CO2 recycle yang dihasilkan oleh kalciner sebanyak 13,648 Kmol/Jam dan 0,049 Kmol/Jam dari Ammonia Recovery sehingga kebutuhan CO2 yang disuplai oleh Kiln sebagai fresh feed akan dikurangi oleh hasil recycle.
Suspension Preheater merupakan tempat terjadi reaksi kalsinasi awal. Alat ini bertujuan untuk memudahkan proses pembakaran pada Kiln sehingga efisiensi energi cukup tinggi. Pada suspension preheater terjadi 85% reaksi kalsinasi. Sedangkan sisa reaksi kalsinasi 15% terjadi pada Rotary Kiln.
Kebutuhan CO2 keseluruhan = 28,571 Kmol
CO2 yang dibutuhkan dari Kiln : = Kebutuhan CO2 keseluruhan – (Recycle CO2 kalsiner + Recycle CO2 Ammonia Recovery) = 28,571 𝐾𝑚𝑜𝑙 − (13,648 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 0,049 𝐾𝑚𝑜𝑙) 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 14,875 𝐽𝑎𝑚
A. Suspension Preheater Konversi terhadap senyawa CaCO3 = 14,875 x 85% = 12,644 Kmol CaCO3
85 %
CaO
+
CO2
Awal :
14,875
-
-
Reaksi :
12,644
12,644
12,644
Akhir :
2,231
12,644
12,644
A.8
B. Rotary Kiln Konversi terhadap senyawa CaCO3 = 2,231 x 100% = 2,231 Kmol CaCO3
100%
CaO
+
CO2
Awal :
2,231
-
-
Reaksi :
2,231
2,231
2,231
Akhir :
-
2,231
2,231
CaCO3 yang masuk ke dalam Kiln = Kg = 1487,499 Kg Kmol CO2 yang keluar dari Kiln = 𝐶𝑂2 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑆𝑃 + 𝐶𝑂2 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑅𝐾 = 12,643 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 2,231 Kmol = 14,875 Kmol 14,874 Kmol 𝑥 100
Kg
= 14,875 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 44 Kmol
= 645,499 Kg
CaO yang keluar dari Kiln = 𝐶𝑎𝑂 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑆𝑃 + 𝐶𝑎𝑂 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑅𝐾 = 12,643 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 2,231 Kmol = 14,875 Kmol Kg
= 14,875 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 56 Kmol
CaCO3 CaO CO2
MASUK F1 Kmol Kg 14,875 1487,499 -
TOTAL
1487,499
KOMPONEN
5.
= 832,999 Kg
KELUAR F2
F3
Kmol Kg Kmol Kg 14,875 832,999 14,875 654,499 654,499 832,999 1487,499
Lime Slaker (LS-101) Fresh Water 2 Rotary Kiln (RK-101)
Ammonia Recovery (AR-101)
Fungsi : Mereaksikan CaO dengan H2O untuk menghasilkan slurry Ca(OH)2
A.9
Pada reaksi, konversi terhadap senyawa CaO = 14,875 x 94% = 13,982 Kmol (Sumber PT. Soda Waru Indonesia,1980) CaO
+
94.0%
H2O
Ca(OH)2
Awal :
14,875
14,875
-
Reaksi :
13,982
13,982
13,982
Akhir :
0,892
0,892
13,982 Kg
CaO yang masuk ke dalam lime slaker : 14,875 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 56 Kmol = 832,999 Kg Kg
CaO yang bereaksi di lime slaker
: 13,982 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 56 Kmol = 783,0194 Kg
CaO yang tersisa atau tidak bereaksi
: 0,892 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 56 Kmol
Kg
= 49,980 Kg
Kg
H2O yang masuk ke dalam lime slaker : 14,875 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18 Kmol = 267,750 Kg Kg
H2O yang bereaksi di lime slaker
: 13,982 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18 Kmol = 251,685 Kg
H2O yang tersisa atau tidak bereaksi
: 0,892 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18 Kmol = 16,065 Kg
Ca(OH)2 yang terbentuk
: 13,982 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 74 Kmol = 1034,704 Kg
Kg
Kg
MASUK KOMPONEN
H2O CaO Ca(OH)2 TOTAL
F3
KELUAR FW
F16
kmol kg kmol kg 267,750 14,875 14,875 832,999 832,999 267,750 1100,749
Kmol Kg 0,892 16,065 0,892 49,980 13,982 1034,704 1100,749
6. Mixer (M-101) Fresh Water
Gudang NaCl
Karbonating Tower (KT-101)
A.10
Fungsi : Membentuk larutan NaCl
Diketahui bahwa Larutan NaCl yang dibutuhkan oleh Karbonating Tower adalah = 28,286 Kmol Kg
Larutan NaCl = 28,286 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 58,5 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 1654,714 Kg
Dimana Komposisi NaCl padatan : Air yang dibutuhkan untuk membentuk laurtan jenuh = 36% : 64%
Jumlah NaCl padat = 36% 𝑥 1654,714 Kg = 595,697 Kg
Jumlah Air
= 64% 𝑥 1654,714 Kg = 1059,017 Kg
MASUK F4
KOMPONEN H2O NaCl (s) NaCl (l) TOTAL
FW
Kmol Kg Kmol Kg 58,834 1059,017 10,183 595,697 595,697 1059,017143 1654,714
KELUAR F5 Kmol Kg 28,286 1654,714 1654,714
7. Ammonia Recovery (AR-101) Ammonia Absorption (AA-101)
Rotary Filter (RF-101) Lime Slaker (Ls-101)
CaCl2
A.11
Fungsi : Me-recycle ammonia berlebih sehingga dapat digunakan pada proses ammonia absorpsi. Reaksi I :
Konversi terhadap senyawa Ca(OH)2 = 13,982 x 97,7% = 13,661 Kmol 97,7%
Ca(OH)2 + 2NH4Cl
2 NH3 + 2H2O
+ CaCl2
Awal : 13,982
27,468
-
-
-
Reaksi : 13,661
27,322
27,322
27,322
13,661
Akhir :
0,146
27,322
27,322
13,661
0,322
Reaksi II :
Konversi terhadap senyawa NH4HCO3 = 0,683 x 99,7% = 0,681 Kmol Ca(OH)2
99,7%
NH3
+
H2O
+ CO2
Awal : 0,683
-
-
-
Reaksi : 0,681
0,681
0,681
0,681
Akhir : 0,002
0,681
0,681
0,681
Diasumsikan :
Komponen Light Key
= NH3
Komponen Heavy Key
= H2O Kg
NH4OH yang masuk ke recovery
= 0,286 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 35 Kmol = 10 𝐾𝑔
Ca(OH)2 yang masuk ke recovery
= 13,982 Kmol x 74 𝐾𝑚𝑜𝑙
𝐾𝑔
= 1034,704 Kg
NH4Cl yang masuk ke recovery
Kg
= 27,468 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 53,5 Kmol = 1469,352 Kg Kg
NH4HCO3 yang tersisa dari reaksi II = 0,002 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 79 Kmol = 0,162 Kg
Total NH3 yang terbentuk : = NH3 terbentuk dari reaksi I + NH3 terbentuk dari reaksi II = 27,322 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 0,681 Kmol = 28,003 𝐾𝑚𝑜𝑙 Kg
= 28,003 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 17 Kmol = 476,048 𝐾𝑔
Total H2O yang terbentuk :
A.12
= H2O dari reaksi I + H2O dari reaksi II + H2O dari Rotary Filter + H2O dari Lime Slaker = 27,322 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 0,681 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 28,915 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 0,892 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 57,810 𝐾𝑚𝑜𝑙 x 18
𝐾𝑔 = 1040,579 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
Total CO2 yang dihasilkan : = CO2 hasil reaksi II + CO2 yang masuk dari Rotary Filter = 0,681 𝐾𝑚𝑜𝑙 + 0,020 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,701 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,701 𝐾𝑚𝑜𝑙 x 44
𝐾𝑔 = 30,844 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
CaCl2 yang dihasilkan : = 13,661 𝐾𝑚𝑜𝑙 x 111
𝐾𝑔 = 1516,359 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
H2O yang terbawa oleh NH3 dan CO2 sebesar 20% dari total H2O yang ada = 20% 𝑥 57,810 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 11,562 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 208,116 𝐾𝑔
NH4OH yang terbawa oleh NH3 dan CO2 sebesar 40% dari total NH4OH yang ada = 40% 𝑥 0,286 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,114 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 35
𝐾𝑚𝑜𝑙
= 4 𝐾𝑔
NH3 yang terbawa komponen berat (HK) sebesar 1% dari total NH3 yang ada = 1% 𝑥 28,003 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,280 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 17
𝐾𝑔
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 4,760 𝐾𝑔
CO2 yang terbawa komponen berat (HK) sebesar 1% dari total CO2 yang ada = 1% 𝑥 0,701 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,007 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 44
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 0,308 𝐾𝑔
A.13
MASUK KOMPONEN NaCl CaO Ca(OH)2 NH4OH NH4Cl NH4HCO3 NH3 H20 CaCl2 CO2 TOTAL
KELUAR
F11
F16
Kmol Kg Kmol Kg 0,707 41,368 0,892 49,980 13,982 1034,704 0,286 10,000 27,468 1469,552 0,683 53,965 28,915 520,463 0,892 16,065 0,020 0,880 2096,227
1100,749
F8 Kmol 0,114 27,723 11,562 0,694
F17
Kg 4,000 471,288 208,116 30,538
Kmol 0,707 0,892 0,322 0,171 0,146 0,002 0,280 46,248 13,661 0,007
713,941
3196,977
2483,035 3196,977
8. Ammonia Absorption (AA-101)
Fresh Water
Fresh NH3
Karbonating Tower (KT-101)
Kg 41,368 49,980 23,798 6,000 7,836 0,162 4,760 832,463 1516,359 0,308
Ammonia Recovery (AR-101)
Fungsi : Mengabsorpsi NH3 dengan H2O sehingga membentuk senyawa NH4OH Berdasarkan perhitungan basis sebelumnya, didapati bahwa kebutuhan NH4OH di dalam Karbonating Tower sebesar 28,571 Kmol/Jam dimana kebutuhan tersebut merupakan suplai dari unit Ammonia Absorpsi namun setelah proses
A.14
selesai ternyata terdapat NH3 hasil recycle unit Ammonia Recovery sebanyak 27,518 Kmol/Jam, sehingga kebutuhan NH3 fresh feed akan dikurangi hasil recycle tersebut. Reaksi : Konversi terhadap senyawa NH3 = 31,746 x 90% = 28,571 Kmol NH3 Awal
+
90%
H2O
NH4OH
: 31,746
31,746
-
Reaksi : 28,571
28,571
28,571
Ammonia yang dibutuhkan sebagai fresh feed :
= 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑎𝑚𝑜𝑛𝑖𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑝𝑠𝑖 − ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑟𝑦 𝑎𝑚𝑜𝑛𝑖𝑎 = 31,746 𝐾𝑚𝑜𝑙 − 28,571 Kmol = 4,023 Kmol = 4,023 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 17
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 68,395 Kg
NH3 yang tersisa setelah reaksi : = 3,175 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 17
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 53,968 Kg
H2O yang masuk ke kolom absorpsi : = 31,746 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 571,429 Kg
H2O yang tersisa setelah reaksi : = 3,175 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 18
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 57,143 Kg
NH4OH yang dihasilkan dari proses absorpsi : = 28,571 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 35
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 1000 Kg
CO2 yang masuk ke kolom absorpsi : = 0,694 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 44
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 30,538 Kg
CO2 yang terbawa menuju Karbonating Tower sebesar 7% dari total CO2 yang ada di kolom absorpsi : = 7% 𝑥 0,694 𝐾𝑚𝑜𝑙 = 0,049 Kmol
=0,049 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑥 44
𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙
= 2,138 Kg
MASUK
KOMPONEN NH3 H2O CO2 NH4OH TOTAL
KELUAR FW F15 F9 Waste Gas Kmol Kg Kmol Kg Kmol Kg Kmol Kg 31,746 539,683 3,175 53,968 31,746 571,429 3,175 57,143 0,694 30,538 0,049 2,138 0,645 28,400 28,571 1000,000 571,429 570,220 1059,281 82,368 1141,649 1141,649
A.15
Neraca massa sebenarnya dapat dihitung dengan faktor pengali berdasarkan perbandingan antara kapasitas produksi natrium karbonat dengan kapasitas produksi berdasarkan basis. Kapasitas produksi natrium karbonat
= 505.000.000 Kg/Tahun (330 Hari x 24 Jam) = 63.762,626 Kg/Jam
Kapasitas produksi natrium karbonat berdasarkan basis = 1432,431 kg/jam Faktor pengali (F) = 63.762,626 Kg/Jam 1432,431 Kg/Jam (F) = 44,514
1. Neraca Massa Sebenarnya Ammonia Absorpsi (AA-101) MASUK
NH3 H2O CO2 NH4OH TOTAL
F15
FW
KOMPONEN
Kmol Kg 1413,129 25436,329 25436,329
Kmol
Kg 24023,200 1413,129 1359,345 30,894 25382,545 50818,874 KELUAR
F9
KOMPONEN NH3 H2O CO2 NH4OH TOTAL
Waste Gas
Kmol
Kg
Kmol
Kg
141,313 2,163 1271,816
2543,633 95,154 44513,576
141,313 28,732 -
2.402,320 1.264,191 -
47152,363
3666,511 50818,874
A.16
2. Neraca Massa sebenarnya Kiln (RK-101)
CaCO3 CaO CO2
MASUK F1 Kmol Kg 662,139 66213,894 -
TOTAL
66213,894
KOMPONEN
KELUAR F2 F3 Kmol Kg Kmol Kg 662,139 37079,780 662,139 29134,113 29134,113 37079,780 66213,894
3. Neraca Massa sebenarnya Lime Slaker (LS-101) MASUK KOMPONEN
F3
F15
Kmol Kg Kmol Kg 662,139 11918,501 662,139 37079,780 37079,780 11918,501 48998,281
H2O CaO Ca(OH)2 TOTAL
4. Neraca Massa sebenarnya Karbonating Tower KOMPO NEN NH4OH NH3 H2O CO2 NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl
F5 Kmol Kg 1259,098 73657,250 55966,442
TOTAL
MASUK F6 F9 Kmol Kg Kmol Kg 1271,816 44513,576 0,13436 101,672 141,313 2543,633 1269,654 55864,770 2,163 95,154 73657,250 47152,363 176776,056
KELUAR KOMPONEN NH4OH
F10
G1 Kmol -
Kg -
Kmol 12,718
Kg 445,136
A.17
NH3 H2O CO2 NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl TOTAL
5,981 101,672 11,828 520,427 622,099
141,313 0,890 31,477 31,477 1227,621 1227,621
2543,633 39,172 1841,431 2486,719 103120,150 65677,715 176153,956
176776,056
5. Neraca Massa di Rotary Filter (RF-101) KOMPO NEN NH4OH NaCl H2O CO2 NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl TOTAL
MASUK F10
FW
Kmol Kg Kmol Kg 12,718 445,136 31,477 1841,431 141,313 2543,633 1432,224 25780,038 0,890 39,172 31,477 2486,719 1227,621 103120,150 1227,621 65677,715 176153,956 25780,038 201933,994 KELUAR
KOMPO NEN
F12
F11
Kmol
NH4OH NaCl H2O CO2 NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl
286,445 1,070 1227,621 4,910
Kg
Kmol
Kg
5156,008 84,548 103120,150 262,711
12,718 31,477 1287,092 0,890 30,407 1222,710
445,136 1841,431 23167,663 39,172 2402,171 65415,004
108623,417
TOTAL
93310,577
201933,994
6. Neraca Massa di Mixer (M-101) KOMPO NEN H2O
MASUK F4 Kmol -
Kg -
FW Kmol Kg 2618,924 47140,640
Kmol -
KELUAR F5 Kg -
A.18
NaCl (s) NaCl (l) TOTAL
453,275 26516,610 26516,610 47140,640 73657,250
1259,098
73657,250 73657,250
7. Neraca Massa di Calciner
H2O NaHCO3 NH4Cl NH4HCO3 NaCl NH3 CO2 Na2CO3
MASUK F12 Kmol Kg 286,445 5156,008 1227,621 103120,150 4,910 262,711 1,070 84,548 -
TOTAL
108623,417
KOMPO NEN
KELUAR F13
F14
Kmol Kg Kmol Kg 863,883 15549,895 30,077 541,381 19,642 1649,922 4,910 287,263 5,981 101,672 607,515 26730,657 601,534 63762,626 42382,224 66241,193 108623,417
8. Neraca Massa di Ammonia Recovery KOMPO NEN NaCl CaO Ca(OH)2 NH4OH NH4Cl NH4HCO3 NH3 H2O CaCl2 CO2 TOTAL
MASUK F11 Kmol Kg 31,477 1841,431 12,718 445,136 1222,710 65415,004 30,407 2402,171 1287,092 23167,663 0,890 39,172 93310,577
F16 Kmol 39,728 622,411 39,728 -
Kg 2224,787 46058,384 715,110 48998,281
142308,858
A.19
KOMPO NEN NaCl CaO Ca(OH)2 NH4OH NH4Cl NH4HCO3 NH3 H2O CaCl2 CO2 TOTAL
KELUAR F8 Kmol Kg 5,087 178,054 1234,041 20978,701 514,665 9263,977 30,894 1359,345 31780,078
F17 Kmol 31,477 39,728 14,315 7,631 6,520 0,091 12,465 2.058,662 608,095 0,312
Kg 1841,431 2224,787 1059,343 267,081 348,822 7,207 211,906 37055,909 67498,562 13,731 110528,780
142308,858
A.20
