![Lampiran B - Neraca Panas (Baru) [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/lampiran-b-neraca-panas-baru.jpg)
12 0 1 MB
B-1 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Satuan operasi
= kj/jam
Temperature basis
= 25oC atau 298 K
Neraca Panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:
Perhitungan panas yang masuk dan keluar T
Q = H = n ∫Tref298K Cp dT
(Smith Van Ness, 1987)
Panas Penguapan Q = n Hvl
(Smith Van Ness, 1987)
Berikut data-data yang digunakan dalam perhitungan neraca energy:
Data harga kapasitas panas bahan Tabel B.1 Kapasitas Panas Komponen Padatan
Cp = A + BT + CT2 (kj/kmol K) Komponen A B NaOH 51,234 1,3088,E-02 NaCl 41,293 3,3607,E-02 Na2SO4 12,202 5,8138,E-01 C6H5OH 9,769 4,0832,E-01 C7H8O 137,9 -1,6260,E+00 C7H6O3 36,78 3,1990,E-01
C 2,3369,E-05 -1,3927,E-05 -6,0649,E-04 -1,9001,E-05 8,6600,E-03 3,7930,E-04
Cp 5,7209,E+01 5,0071,E+01 1,3159,E+02 1,2976,E+02 4,2239,E+02 1,6579,E+02 (Carl Yaws, 1999)
Tabel B.2 Kapasitas Panas Komponen Cairan Cp = A + BT + CT2 + DT3 (kj/kmol K) Komponen A B C C6H5OH 38,622 1,0983 -2,49E-03 C7H8O 97,57 8,6633,E-01 -2,1388,E-03 H2O 92,053 -3,9953,E-02 -2,1103,E-04 H2SO4 26,004 7,0337,E-01 -1,3856,E-03 Fe 63,677 -1,5748,E-02 3,8125,E-06 Pb 34,491 -7,7801,E-03 3,4152,E-06 NaOH 87,639 -4,8368,E-04 -4,5433,E-06 Na2SO4 233,515 -9,5276,E-03 -3,4665,E-05
D Cp 2,2802E-06 2,0516,E+02 2,1700,E-06 2,2323,E+02 5,3469,E-07 7,5557,E+01 1,0342,E-06 1,3993,E+02 -1,6110,E-10 5,9318,E+01 -2,0984,E-10 3,2470,E+01 1,1863,E-09 8,7123,E+01 1,5771,E-08 2,2801,E+02 (Carl Yaws, 1999)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-2 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Tabel B.3 Kapasitas Panas Komponen Gas Cp = A + BT + CT2 + DT3 + DT4 (kj/kmol K) Komponen A B C D CO2 27,437 4,2315,E-02 -1,9555,E-05 3,9968,E-09 CO 29,556 -6,5807,E-03 2,0130,E-05 -1,2227,E-08 O2 29,526 -8,8999,E-03 3,8083,E-05 -3,2629,E-08 NOx 32,791 -7,4294,E-04 8,1722,E-05 -8,2872,E-08 H2O 33,933 -8,4186,E-03 2,9906,E-05 -1,7825,E-08
E Cp -2,9872,E-13 3,8414,E+01 2,2617,E-12 2,9077,E+01 8,8607,E-12 2,9462,E+01 2,4421E-11 3,7826,E+01 3,6934,E-12 3,3637,E+01 (Carl Yaws, 1999)
Data harga elemen atom penentuan Cp metode Kopp’s Tabel B.4 Nilai Elemen Atom Elemen Atom ΔE C 10,89 H 7,56 O 13,42 Na 26,19 (Perry’s 8th Edition) Nilai Cp dapat ditentukan sebagai berikut: n
Cp = ∑ Ni.∆E i=1
Cp C6H5ONa
= (6 x 10,89) + (5 x 7,56) x (1 x 13,42) + (1 x 26,19) = 142,75 kj/kmol K
Cp C7H5O3Na
= (7 x 10,89) + (5 x 7,56) x (3 x 13,42) x (1 x 26,19) = 180,48 kj/kmol K
Cp Na2CO3
= (2 x 26,19) + (1 x 10,89) + (3 x 13,42) = 103,53 kj/kmol K
Diagram Alir Neraca Panas Over All Q17 Q18out
HE-02
Q18in
M-03 Q16 Q30
Q25 Q11 Q1 Q2
M-O1
Q4 Q3
M-O2
Q23 Q24
Q7 Q5
R-01
Q6
EV-01
Q8in
HE-01
Q8out
R-02
Q15in Q14
C-02
Q15out
R-03
Q26
CR-01
Q27
RD-01 Q31 produk
Q19 Q28
Q22in C-03 Q10
EV-02
Q22out NaSO4
Q20
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-3 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.1 Neraca Panas Di Sekitar Mixer I (M-01) Fungsi : Mengetahui suhu keluaran larutan NaOH 50% Q2
o
H2O 30 C
Q1 MIXER I (M-01) o
Q3 o
Lart. NaOH X C
NaOH 30 C
Keterangan: Q1
: Arus panas NaOH masuk
Q2
: Arus panas H2O masuk
Q3
: Arus panas larutan NaOH keuar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q1) Tin
= 303 K
Tref
= 298 K
ΔT
= (Tin – Tref) = 5 K
Panas Natrium Hidroksida (NaOH) Masuk Massa NaOH = 361,6384 kg/jam BM NaOH
= 40 kg/kmol
Cp NaOH
= 57,2095 kj/kmol K
n NaOH
=
massa NaOH BM NaOH
= 9,0410 kmol/jam Qin NaOH
= n x Cp x ΔT = 2.586,1433 kj/jam
Panas Natrium Karbonat (Na2CO3) Masuk Massa Na2CO3
= 1,4626 kg/jam
BM Na2CO3
= 106 kg/kmol
Cp Na2CO3
= 103,53 kj/kmol K
n Na2CO3
=
massa Na2 CO3 BM Na2 CO3
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-4 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 0,0138 kmol/jam = n x Cp x ΔT
Qin Na2CO3
= 7,1428 kj/jam Panas Natrium Klorida (NaCl) Masuk Massa NaCl
= 1,0970 kg/jam
BM NaCl
= 58,5 kg/kmol
Cp NaCl
= 50,0711 kj/kmol K
n NaCl
=
massa NaCl BM NaCl
= 0,0188 kmol/jam Qin NaCl
= n x Cp x ΔT = 4,6946 kj/jam
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk Massa Na2SO4 = 1,4626 kg/jam BM Na2SO4
= 142 kg/kmol
Cp Na2SO4
= 131,5945 kj/kmol K
n Na2SO4
=
massa Na2 SO4 BM Na2 SO4
= 0,0103 kmol/jam Qin Na2SO4
= n x Cp x ΔT = 6,7773 kj/jam
Maka, Qin umpan (Q1) Qin umpan (Q1)
= 2.586,1433 + 7,1428 + 4,6946 + 6,7773 = 2.604,7580 kj/jam
2. Menghitung Panas H2O Masuk (Q2) Massa H2O
= 365,6616 kg/jam
BM H2O
= 18 kg/kmol
Cp H2O
= 75,5565 kj/kmol.K
T H2O
= 303 K
Tref
= 298 K
n H2O
= massa H2O
massa H O 2
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-5 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 20,3145 kmol/jam Qin H2O (Q2)
= n x Cp x ΔT = 7.674,4771 kj/jam
3. Menghitung Panas Pelarutan NaOH Panas pelarutan NaOH = 2.1731,183 kj/kmol Neraca panas total Qin + ΔHs
= Qout
ΔHs NaOH
=(
massa NaOH BM NaOH
) x panas pelarutan NaOH
= 196.470,7565 kj/jam = Q1 + Q2 + ΔHs NaOH
Qin total
= 2.604,7580 + 7.674,4771 + 19.6470,7565 = 206.749,9916 kj/jam
4. Menghitung Suhu Larutan NaOH Keluar (T3) Qout NaOH
= n x Cp x (T3 - Tref) = 517,2287 (T3 - 298)
Qout Na2CO3
= n x Cp x (T3 - Tref) = 1,4286 (T3 - 298)
Qout NaCl
= n x Cp x (T3 - Tref) = 0,9389 (T3 - 298)
Qout Na2SO4
= n x Cp x (T3 - Tref) = 1,3555 (T3 - 298)
Qout H2O
= n x Cp x (T3 - Tref) = 1.534,8954 (T3 - 298)
Sehingga panas keluaran produk adalah: Qout
= Qout NaOH + Qout Na2CO3 + Qout NaCl + Qout Na2SO4 + Qout H2O = (517,2287 + 1,4286 + 0,9389 + 0,1872 + 1.534,8945) x (T3 - 298) = 2.055,8470 (T3 - 298)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-6 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Maka, suhu keluaran larutan NaOH 50% adalah: Qin
= Qout
206.749,9916
= 2.055,8470 (T3 - 298)
100,57
= (T3 - 298)
Tout
= 398,57 K = 125,57 oC
Dengan demikian panas produk keluar adalah: Qout (Q3)
= 2055,8470 x (398,62 - 298) = 206.749,9916 kj/jam
Tabel neraca Panas Di Sekitar Mixer I (M-01) Panas Masuk (kj/jam) Komponen Q1 Q2 NaOH 2586,1433 Na2CO3 7,1428 NaCl 4,6946 Na2SO4 6,7773 H2O 7.674,4771 Panas Pelarutan 196.470,7565 Lart. NaOH 50% 199.075,5145 7.674,4771 Σ 206.749,9916
Panas Keluar kj/jam) Q3 206.749,9916 206.749,9916 206.749,9916
B.2 Neraca Panas Di Sekitar Mixer II (M-02) Fungsi : Menghitung keniakan suhu campuran Q4
o
Lart. NaOH 126,53 C
C6H5OH
MIXER (M-02)
Q5 Campuran
Keterangan: Q3
: Arus panas larutan NaOH masuk
Q4
: Arus panas larutan C6H5OH masuk
Q5
: Arus panas campuran keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Larutan NaOH Masuk (Q3) PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-7 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qin Lart. NaOH (Q3) = 206.749,9916 kj/jam
2. Menghitung Panas C6H5OH Masuk (Q4) Tin
= 303 K
Tref
= 298 K
ΔT
= (Tin – Tref)
=5K
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH = 876,8260 kg/jan BM C6H5OH
= 94,11 kg/kmol
Cp C6H5OH
= 129,7610 kj/mol K
n C6H5OH
=
massa C6 H5 OH BM C6 H5 OH
= 9,3170 kmol/jam Qin C6H5OH
= 6.044,93779 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 17,8944 kg/jan
BM C7H8O
= 108 kg/kmol
Cp C7H8O
= 422,3946 kj/mol K
n C7H8O
=
massa C7 H8 O BM C7 H8 O
= 0,1657 kmol/jam Qin C7H8O
= 349,9307 kj/jam
Maka, Qin C6H5OH total (+ impuritas) Qin total (Q4)
= 6.394,8685 kj/jam
3. Menghitung Suhu Campuran Keluar (T5) Qout Lart. NaOH 50%
= n x Cp x (T5 - 298) = 2.055,84703 (T5 - 298)
Qout C6H5OH
= n x Cp x (T5 - 298) = 1.208,98756 (T5 - 298)
Qout C7H8O
= n x Cp x (T5 - 298) = 69,9861 (T5 - 298)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-8 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Sehingga, panas keluar produk adalah: Qout
= Qout Lart. NaOH 50% + Qout C6H5OH + Qout C7H8O = 3.334,8207 (T3 - 298)
Maka, suhu campuran adalah: Qin
= Qout
213.144,8601 = 3.334,8207 (T3 - 298) 63,9149
= (T3 - 298)
T3
= 361,91 K = 88,91 oC ≈ 90 oC
Sehingga, panas campuran keluar (Q5) Qout lart NaOH
= 2.055,8470 x (361,91 - 298) = 131.399,3357 kj/jam
Qout C6H5OH
= 1.208,9876 x (361,91 - 298) = 77.272,3650 kj/jam
Qout C7H8O
= 69,9861 x (361,91 - 298) = 4.473,1594 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar adalah: Qout total (Q5)
= Qout lart NaOH + Qout C6H5OH + Qout C7H8O = 213.144,8601 kj/jam
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Mixer II (M-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q3 Q4 Q5 Lart. NaOH 206.749,9916 C6H5OH 6.044,9378 C7H8O 349,9307 Campuran 213.144,8601 206.749,9916 6.394,8685 213.144,8601 Σ 213.144,8601 213.144,8601
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-9 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.3 Neraca Panas Di Sekitar Reactor I (R-01) Fungsi : Menghitung kebutuhan cooled water 25cooled water o 30 C Q6 REAKTOR oduk (R-01)
QCW Q5 Campuran
QHW
o
hot water x C
Keterangan: Q5
: Arus panas campuran masuk
Q6
: Arus panas produk keluar
QCW : Arus panas cooled water masuk QHW : Arus panas hot water kelaur
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Campuran Masuk (Q5) Qin campuran (Q5)
= 213.144,8601 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk keluar (Q6) Air pendingin yang digunakan berfungsi untuk menurunkan suhu dalam Reactor yang terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi dalam Reactor, tapi tidak menurunkan suhu produk keluar. Tout = 363 K Tref
= 298 K
ΔT
= (Tin – Tref) = 65 K
Panas Sisa Fenol (C6H5OH) Keluar Massa C6H5OH sisa = 8,7683 kg/jam n C6H5OH
=
massa C6 H5 OH BM C6 H5 OH
= 0,0932 kmol/jam Qout C6H5OH
= 1.242,4384 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar Massa C7H8O = 14,6928 kg/jam PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-10 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
n C7H8O
=
massa C7 H8 O BM C7 H8 O
= 0,1360 kmol/jam Qout C7H8O
= 3.735,1828 kj/jam
Panas Produk Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Massa C6H5ONa = 1.070,8905 kg/jam BM C6H5ONa
= 116 kg/kmol
Cp C6H5ONa
= 142,75 kj/kmol K
n C6H5ONa
=
massa C6 H6 ONa BM C6 H6 ONa
= 9,2318 kmol/jam Qout C6H5ONa
= 85.659,7026 kj/jam
Panas Produk Air (H2O) Keluar Massa H2O = 531,6902kg/jam BM H2O
= 18 kg/kmol
Cp H2O
= 75,5565 kj/kmol K
n H2O
=
massa H2 O BM H2 O
= 29,5383 kmol/jam Qout H2O
= 145.067,9356 kj/jam
Maka, panas produk keluar (Q6) Qout (Q9) = Qout C6H5OH + Qout C7H8o + Qout C6H5ONa + Qout H2O = 1.242,4384 + 3.735,1828 + 85.659,7026 + 145.067,9356 = 235.705,2595 kj/jam
3. Menghitung Massa Cooled Water Masuk (mCW) ΔH298
= ΔHoP + ΔHoR + ΔHo298 = -91,9894 kj/mol = -91989,3644 kj/kmol
r reaksi
= 9,2239 kmol/jam
dQ/dT
= (r x ΔH298) + (Qout - Qin) = -825.936,9232 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-11 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Reactor I (R-01), QCW
= - dQ/dT = 825.936,9232 kj/jam
λCW 30oC = 125,7 kj/kg massa CW =
QCW λCW
= 6.570,6995 kg/jam
4. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q6 + QCW + ΔHr
= Q9 + QHW
1.887.579,1059
= 235.705,2595 + QHW
QHW
= 1.651.873,8464 kj/jam
Jika, mHW
= mCW
mHW
= 6.570,6995 kg/jam
Maka, suhu hot water adalah: mHW
=
QHW λHW
6.570,6995 = 1.651.873,8464/ λHW λHW
= 251,40 kj/kg
THW
= 60,07 oC
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Reactor I (R-01) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q5 QCW Q6 QHW Campuran 213.144,8601 Produk 235.705,2595 Cooled water 825.936,9232 Hot water 165.1873,8464 Panas reaksi 848.497,3226 1.061.642,1827 825.936,9232 235.705,2595 165.1873,846 Σ 1.887.579,1059 1.887.579,1059 PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-12 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.4 Neraca Panas Di Sekitar Evaporator I (EV-01) Fungsi : Menghitung panas keluar dan menghitung kebutuhan steam Steam
Qs
Q7 Q6
EVAPORATOR I (EV-01)
Umpan
Uap H2O Produk
Q8 Qc
Condensate
Keterangan Q6
: Arus panas umpan masuk
Q7
: Arus panas uap H2O keluar
Q8
: Arus panas produk keluar
QS
: Arus panas steam masuk
QC
: Arus panas condensate keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q6) Qin umpan (Q6) = 235.705,2595 kj/jam
2. Menghitung Panas Uap H2O (Q7) Titik didih umpan (campuran) diketahui sebagai berikut: TDlarutan
= TDpelarut + ΔTDcampuran
ΔTDcampuran
= (BMsolute ) x (P
G
1000
solute
solvent
) x Kd
Diketahui: TD
= Titik didih (oC)
ΔTD
= Perubahan titk didih (oC)
Gsolute
= Massa zat teralrut (kg)
BMsolute
= Bobot molekul zat terlarut (kg/kmol)
Psolvent
= Massa pelarut (kg)
Kd
= Konstanta titik didih air (0,52)
Jika: PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-13 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Komponen C6H5OH C7H8O C6H5ONa Σ BMsolute
n (mol) 0,0932 0,1360 9,2318 9,4610
xi (fraksi mol) 0,0098 0,0144 0,9758 1,0000
%mol (xi . 100%) 0,98% 1,44% 97,58% 100,00%
= (BM C6H5OH x %mol C6H5OH) + (BM C7H8O x %mol C7H8O) + (BM C6H5ONa x %mol C6H5ONa) = 115,6694 kg/kmol
Gsolute
= massa C6H5OH + massa C7H8O + massa C6H5ONa = 8,7683 + 14,6928 + 1070,8905 = 1094,3516 kg
Psolvent
= massa H2O = 531,6902 kg
ΔTDcampuran
= 9,25 oC
TDlarutan
= 100 + ΔTDcampuran = 109,25 oC = 382,25 K
Panas uap H2O keluar Cpl H2O
= 75,5565 kj/kmol K
Cpl H2O x (BP - 298)
= 5.666,7387 kj/kmol
Cpg H2O
= 33,6374 kj/kmol K
Cpg H2O x (TDlart - BP) = 311,2476 kj/kmol H.sat.liq
= 2256,9000 kj/kg
ΔHvl
= 40.624,2000 kj/kmol
massa H2O gas
= 505,1057
n H2O
=
massa H2 O BM H2 O
= 28,0614 kmol/jam Qout uap H2O (Q7)
= n x [(Cpl x ΔT) + (ΔHvl) + (Cpg x ΔT)] = 130.7723,861 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-14 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
3. Menghitung Panas Produk Keluar (Q8) Tout
= 382,25 K
Tref
= 298 K
ΔT
= (Tin – Tref)
= 84,25 K
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar n C6H5ONa
= 9,2318 kmol/jam
Qout C6H5ONa
= 111.032,1205 kj/jam
Panas Air (H2O) Keluar n H2O
= 1,4769 kmol/jam
Qout H2O
= 9.401,8541 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar n C6H5OH
= 0,0932 kmol/jam
Qout C6H5OH
= 1.610,4489 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar n C7H8O
= 0,1360 kmol/jam
Qout C7H8O
= 2.558,6735 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar (Q8) adalah: Qout (Q8)
= Qout C6H5ONa + Qout H2O + Qout C6H5OH + Qout C7H8O = 124.603,0969 kj/jam
Qout total
= Q7 + Q8 = 1.307.723,861 + 124.603,0969 = 1.432.326,9577 kj/jam
4. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (QS) dQ/dT = Qout - Qin = 1.432.326,9577 - 235.705,2595 = 1.196.621,6983 kj/jam Sebagai media pemanas digunakan saturated steam pada suhu 250 oC dan keluar sebagai condensate pada suhu 250 oC Panas laten steam = 1.714,7 kj/kg Maka, massa steam yang dibutuhkan adalah: PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-15 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
massa steam
=
dQ⁄ dT λ
= 697,8607 kg/jam Tabel Neraca Panas Di Sekitar Evaporator I (EV-01) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q6 Q7 Q8 Umpan 235.705,2595 Uap H2O 1.307.723,861 Produk 124.603,0969 Steam 1.196.621,6983 1.432.326,9577 1.307.723,861 124.603,0969 Σ 1.432.326,9577 1.432.326,9577 B.5 Neraca Panas Di Sekitar Water Condenser I (WC-01) Fungsi : Menurunkan suhu H2O gas buang QCW Q7 Umpan
Cooled Water 30oC QUPL
WATER CONDENSER I (WC-01) QHW
Produk o
Hot Water x C
Keterangan: Q7
: Arus panas umpan masuk
QUPL : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas coole water QHW : Arus panas hot water
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q7) Qin umpan (Q7) = 1.307.723,8608 kj/jam 2. Menghitung Panas Produk Keluar (QUPL) Jika, diasumsikan suhu keluar 100oC Tout
= 373 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tin
= 75 K
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-16 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Massa H2O gas
= 505,1057 kg/jam
n H2O
= 28,0614 kmol/jam
ΔHvl
= 40.624,2000 kj/kmol
Qout H2O (QUPL)
= n x ΔHvl = 1.139.973,0330 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Cooled Water (mS) dQ/dT = Qout - Qin = -167.750,8278 kj/jam Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Water Condenser I (WC-01), QCW
dQ
= - dT
= 167.750,8278 kj/jam λCW 30oC = 125,7 kj/jkg massa CW
=
QCW λCW
= 1.334,5332 kg/jam 4. Menghitung Suhu Hot Water Kelar (QUPL) Neraca panas total Qin
= Qout
Q7 + QCW
= QUPL + QHW
1.475.474,6886 = 1.139.973,0330 + QHW QHW
= 335.501,6556 kj/jam
Jika mHW
= mCW
mHW
= 1.334,5332 kg/jam
Sehingga, suhu hot water keluar QHW
mHW
=
1.334,5332
= 33.5501,6556/λHW
λHW
= 251,4 kj/kg
THW
= 60,07 oC
λHW
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-17 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Water Condenser I (WC-01) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q7 QCW Qupl QHW Umpan 1.307.723,8608 Produk 1.139.973,0330 Cooled water 167.750,8278 Hot water 335.501,6556 1.307.723,8608 167.750,8278 1.139.973,033 335.501,6556 Σ 1.475.474,6886 1.475.474,6886 B.6 Neraca Panas Di Sekitar Heater I (HE-01) Fungsi : Menaikkan suhu umpan dan menghitung kebutuhan steam QS Q8in
Steam
HEATER I (HE-01)
Umpan
QC
Q8out Produk
Condensate
Keterangan: Q8in
: Arus panas umpan masuk
Q8out
: Arus panas produk keluar
QS
: Arus panas steam masuk
QC
: Arus panas condensate keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q8in) Qin umpan (Q8in) = 124.603,0969 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk Keluar (Q8out) Tout
= 443 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout – Tin
= 145 K
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar n C6H5ONa
= 9,2318 kmol/jam
Qout C6H5ONa
= 191.087,0289 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-18 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Panas Air (H2O) Keluar n H2O
= 1,4769 kmol/jam
Qout H2O
= n x Cp x ΔT = 16.180,6544 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar n C6H5OH
= 0,0932 kmol/jam
Qout C6H5OH
= n x Cp x ΔT = 2771,5934 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar n C7H8O
= 0,1360 kmol/jam
Qout C7H8O
= n x Cp x ΔT = 4403,4943 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar Qout (Q8out)
= Qout C6H5ONa + Qout H2O + Qout NaOH + Qout C6H5OH = 214.442,7710 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Steam (mS) dQ/dT = Qout - Qin = 214.442,7710 - 124.603,0969 = 89.839,6741 kj/jam Sebagai media pemanas digunakan saturated steam pada suhu 250oC dan keluar sebagai condensate pada suhu 250oC λ
= 1.714,7 kj/kg
(Smith Van Ness 6th edition)
Maka, massa steam yang dibutuhkan adalah: massa steam =
dQ⁄ dT λ
= 52,3938 kg/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-19 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Heater I (HE-01) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q8in Q8out Umpan 124.603,0969 Produk 214.442,7710 Steam 89.839,6741 Σ 214.442,7710 214.442,7710 B.7 Neraca Panas Di Sekitar Reactor II (R-02) Fungsi : Meghitung Kebutuhan cooled water o
cooled water 30 C
QCW
Q11 Q8
Uap CO2
REAKTOR (R-01)
Umpan
QHW
Q10
Produk Q12
o
CO2
hot water x C
Keterangan: Q8
: Arus panas umpan masuk
Q10 : Arus panas CO2 masuk Q11 : Arus panas CO2 keluar Q14 : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas cooled water masuk QHW : Arus panas hot water keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q8) Qin umpan (Q8)
= 214.442,7710 kj/jam
2. Menghitung Panas Gas CO2 Masuk (Q10) Tin
= 443 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
= 145 K
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-20 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Panas Karbon Dioksida (CO2) Masuk Massa CO2
= 397,0277 kg/jam
BM CO2
= 44,01 kg/kmol
Cp CO2
= 38,4137 kj/kmol K
n CO2
=
massa CO2 BM CO2
= 9,0213 kmol/jam Qin CO2 (Q10) = n x Cp x ΔT = 50.248,5881 kj/jam Panas Oksigen (O2) Masuk Massa O2
= 0,1989 kg/jam
BM O2
= 32 kg/kmol
Cp O2
= 29,4621 kj/kmol K
n O2
=
massa O2 BM O2
= 0,0062 kmol/jam Qin O2 (Q10)
= 26,5548 kj/jam
Panas Karbon Monoksida (CO) Masuk Massa CO
= 0,0796 kg/jam
BM CO
= 28 kg/kmol
Cp CO
= 29,0768 kj/kmol K
n CO
=
massa CO BM CO
= 0,0028 kmol/jam Qin CO (Q10) = 11,9806 kj/jam Panas Nitrogen x Oksida (NOx) Masuk Massa NOx
= 0,5172 kg/jam
BM NOx
= 46 kg/kmol
Cp NOx
= 37,8263 kj/kmol K
n NOx
=
massa NOx BM NOx
= 0,0112 kmol/jam Qin NOx (Q10) = 61,6649 kj/jam PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-21 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Maka, Q10 total = Qin CO2 + Qin O2 + Qin CO + Qin NOx = 50.348,7884 kj/jam Qin total
= Q8 + Q10 total = 264.791,5594 kj/jam
3. Menghitung Panas Gas Keluar (Q11) Tin
= 443 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
= 145 K
Panas Karbon Dioksida (CO2) Keluar Massa CO2
= 3,6893 kg/jam
n CO2
= 0,0838 kmol/jam
Qout CO2 (Q11)
= 466,9233 kj/jam
Panas Oksigen (O2) Keluar Massa O2
= 0,1785 kg/jam
n O2
= 0,0056 kmol/jam
Qout O2 (Q11)
= 23,8318 kj/jam
Panas Karbon Monoksida (CO) Keluar Massa CO
= 0,0714 kg/jam
n CO
= 0,0026 kmol/jam
Qout CO (Q11)
= 10,7521 kj/jam
Panas Nitrogen X Oksida (NOx) Keluar Massa NOx
= 0,4641 kg/jam
n NOx
= 0,0101 kmol/jam
Qout NOx (Q11) = 55,3417 kj/jam Panas Uap Air (H2O) Keluar Massa H2O
= 26,5845 kg/jam
n H2O
= 1,4769 kmol/jam
Qout H2O (Q11) = 7.203,5592 kj/jam Maka, Q11 Total
= Qout CO2 + Qout O2 + Qout CO + Qout NOx + Qout H2O = 7.760,4081 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-22 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
4. Menghitung Panas Produk Keluar (Q14) Air pendingin yang digunakan berfungsi untuk menurunkan suhu dalam Reactor yang terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi dalam Reactor, tapi tidak menurunkan suhu produk keluar. Sehingga, Tout
= 443 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 145 K
Panas Sisa Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Massa C6H5ONa sisa
= 21,4178 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,1845 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q14)
= n x Cp x ΔT = 3.818,4488 kj/jam
Panas Produk Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar Massa C7H5O3Na sisa
= 1447,2961 kg/jam
Cp C7H5O3Na
= 180,4800 kj/kmol K
n C7H5O3Na
= 9,0394 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q14)
= 236.557,1169 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar Qout C6H5OH
= Qin C6H5OH
Qout C6H5OH (Q14)
= 2.771,5934 kj/jam
Panas Benzil Oksida (C7H8O) Keluar Qout C7H8O
= Qin C7H8O
Qout C7H8O (Q14)
= 4.403,4943 kj/jam
Maka, Qout total (Q14)
= Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C6H5OH + Qout C7H8O = 247.550,6535 kj/jam
5. Menghitung Kebutuhan Cooled Water Masuk (mCW) ΔH298
= ΔHoP + ΔHoR + ΔHo298 = -77,3298 kj/mol
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-23 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= -77.329,7846 kj/kmol r reaksi = 9,0394 kmol/jam dQ/dT = (r x ΔH298) + (Qout - Qin) = -665.905,8932 kj/jam Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Reactor II (R-02), QCW
dQ
= - dT
= 665.905,8932 kj/jam λCW 30oC
= 125,7 kj/kg
massa CW
=
QCW λCW
= 5.297,5807 kg/jam
6. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q8 + Q10 + QCW + ΔHr
= Q11 + Q14 + QHW
1.629.711,2283
= 255.311,0615 + QHW
QHW
= 1.374.400,1668 kj/jam
Jika, mHW
= mCW
mHW
= 5297,5807 kg/jam
Maka, suhu hot water adalah: QHW
mHW
=
5297,5807
= 1.374.400,1668/λHW
λHW
= 259,44 kj/kg
THW
= 61,94 oC
λHW
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-24 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Reactor II (R-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komopnen Q8 Q10 Q11 Q14 Umpan 214.442,7710 Produk 247.550,6535 CO2 50.348,7884 Gas 7.760,4081 Cooled water 665.905,8932 Hot water 1.374.400,1668 Panas reaksi 699.013,7757 913.456,5467 716.254,6816 7.760,4081 1.621.950,8203 Σ 1.629.711,2283 1.629.711,2283 B.8 Neraca Panas Di Sekitar Cooler I (C-01) Fungsi : Menurunkan suhu umpan dan menghitung kebutuhan cooled water QCW
Umpan
Q13
o
Cooled water 30 C
COOLER I (C-01) QHW
QUPL Produk o
Hot water x C
Keterangan: Q13 : Arus panas umpan masuk QUPL : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas cooled water QHW : Arus panas hot water
Perhitungan: 1. Menghitung Umpan Gas Masuk (Q13) Massa H2O
= 26,5845 kg/jam
Cp H2O
= 33,6374 kj/kmol K
n H2O
= 1,4769 kg/kmol
TH2O
= 443 K
Tref
= 298 K
Qin H2O (Q13) = 7.203,5592 kj/jam PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-25 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
2. Menghitung Panas Produk Cairan Keluar (QUPL) Massa H2O
= 26,5845 kg/jam
Cp H2O
= 75,5565 kj/kmol K
n H2O
= 1,4769 kg/kmol
Tout
= 333 K
Tref
= 298 K
Qout H2O (QUPL)
= n x Cp x ΔT = 3.905,6752 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Cooled Water Masuk (mCW) dQ/dT = Qout - Qin = 3905,6752 - 7.203,5592 = -3.297,8840 kj/jam Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Cooler I (C-01), QCW
=-
dQ dT
= 3.297,8840 kj/jam λCW 30oC
= 125,7 kj/kg
massa CW =
QCW λCW
= 26,2361 kg/jam
4. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q13 + QCW
= QUPL + QHW
10.501,4432 = 3.905,6752 + QHW QHW
= 6.595,7680 kj/jam
Jika, mHW
= mCW
mHW
= 26,2361 kg/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-26 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Maka, suhu hot water adalah: QHW
mHW
=
26,2361
= 6.595,7680 /λHW
λHW
= 251,4 kj/kg
THW
= 60,07oC
λHW
Tabel Neraca Panas Cooler I (C-01) Panas Masuk (kj/jam) Komponen Q13 QCW Umpan 7.203,5592 Produk Cooled Water 3.297,8840 Hot Water 7.203,5592 3.297,8840 Σ 10.501,4432
Panas Keluar (kj/jam) QUPL QHW 3.905,6752 6.595,7680 3.905,6752 6.595,7680 10.501,4432
B.9 Neraca Panas Di Sekitar Mix Point II (MP-02) Fungsi : Menghitung campuran natrium salisilat Q14
Q15 Produk
Umpan C7H5O3Na recycle
Q20
Keterangan: Q14 : Panas umpan masuk Q15 : Panas produk keluar Q20 : Panas natrium salisilat recycle
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q14) Qin umpan (Q14)
= 247.550,6535 kj/jam
2. Menghitung Panas Recycle Masuk (Q20) Massa Recycle
= 250,2974 kg/jam
BM Recycle
= 160,11 kg/kmol
Cp Recycle
= 180,48 kj/kmol K
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-27 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
T Recycle
= 333 K
Tref
= 298 K
n Recycle
= 1,5633 kmol/jam
Sehingga, Qin Recycle (Q20)
= 9.874,9519 kj/jam
Maka, panas campuran Natrium Fenolat masuk Qin total
= Q14 + Q20 = 257.425,6054 kj/jam
3. Menghitung Suhu Campuran (T15) Tref
= 298 K
ΔT
= Tcamp - Tref
= Tcamp – 298 K
Panas Sisa Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Massa C6H5ONa
= 21,4178 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,1846 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q15)
= 26,3568 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Produk Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar Massa C7H5O3Na Total
= M14 + M20 = 1697,5935 kg/jam
n C7H5O3Na
= 10,6027 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q15)
= 1.913,5699 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar Massa C6H5OH
= 8,7683 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0932 kmol/jam
Qout C6H5OH (Q15)
= 19,1150 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar Massa C7H8O
= 14,6928 kg/jam
n C7H8O
= 0,1360 kmol/jam
Qout C7H8O (Q15)
= 30,3689 (Tcamp - 298) kj/jam
Maka, Qout total (Q15 total)
= Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C6H5OH + Qout C7H8O
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-28 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 1.989,4107 (Tcamp - 298) kj/jam Sehingga, suhu campura keluar (T15) Qin
= Qout
Q14 + Q20
= Q15
257.425,6054 = 1.989,4107 (Tcamp - 298) Tcamp - 298
= 129,40 K
Tcamp
= 427,40 K = 154,40 oC
Panas campuran didapatkan, Q15
= 257.425,6054 kj/jam
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Mix Point II (MP-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q14 Q20 Q15 Umpan 247.550,6535 Recycle 9.874,9519 Produk 257.425,6054 247.550,6535 9.874,951905 257.425,6054 Σ 257.425,6054 257.425,6054 B.10 Neraca Panas Di Sekitar Cooler II (C-02) Fungsi : Menurunkan suhu umpan dan menghitung kebutuhan cooed water QCW
Umpan
Q15in
o
Cooled water 30 C
COOLER II (C-01) QHW
Q15out Produk o
Hot water x C
Keterangan: Q15in
: Arus panas umpan masuk
Q15out
: Arus panas produk keluar
QCW
: Arus panas cooled water
QHW
: Arus panas hot water
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q15in) Qin umpan (Q15in)
= 257.425,6054 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-29 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
2. Menghitung Panas Produk Keluar (Q15out) Tout
= 333 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 35 K
Panas Sisa Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 21,4178 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,1846 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q15out)
= 922,4891 kj/jam
Panas Produk Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 1.697,5935 kg/jam
n C7H5O3Na
= 9,0394 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q15out)
= 66.974,9456 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 8,7683 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0932 kmol/jam
Qout C6H5OH (Q15out)
= 669,0266 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 14,6928 kg/jam
n C7H8O
= 0,1360 kmol/jam
Qout C7H8O (Q15out)
= 1.062,9124 kj/jam
Maka, Q15out Total
= Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C6H5OH + Qout C7H8O = 69.629,3738 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Cooled Water Masuk (mCW) dQ/dT = Qout - Qin = 69.629,3738 - 257.425,6054 = -187.796,2316 kj/jam Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Cooler II (C-02), PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-30 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
QCW
dQ
= - dT
= 187.796,2316 kj/jam λCW 30oC = 125,7 kj/kg massa CW =
QCW λCW
= 1.494,0034 kg/jam
4. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q15in + QCW
= Q15out + QHW
445.221,8369 = 69.629,3738 + QHW QHW
= 375.592,4631 kj/jam
Jika, mHW
= mCW
mHW
= 1.494,0034 kg/jam
Maka, suhu hot water adalah: QHW
mHW
=
1.494,0034
= 375.592,4631 /λHW
λHW
= 251,4 kj/kg
THW
= 60,07 oC
λHW
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Cooler II (C-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q15in QCW Q15out QHW Umpan 257.425,6054 Produk 69.629,3738 Cooled 187.796,2316 water Hot water 375.592,4631 257.425,6054 187.796,2316 69.629,3738 375.592,463 Σ 445.221,8369 445.221,8369
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-31 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.11 Neraca Panas Di Sekitar Mixer III (M-03) Fungsi : Menghitung suhu keluaran larutan H2SO4 Q17 Q16 o
o
H2O 30 C
MIXER (M-03)
H2SO4 30 C
Q18 o
Lart. H2SO4 X C
Keterangan Q16 : Arus panas H2SO4 masuk Q17 : Arus panas H2O masuk Q18 : Arus panas larutan H2SO4 60% keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas H2SO4 Masuk (Q16) Tout
= 303 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
=5K
Panas Asam Sulfat (H2SO4) Masuk Massa H2SO4
= 447,8068 kg/jam
BM H2SO4
= 98,08 kg/kmol
Cp H2SO4
= 139,9301 kj/kmol K
n H2SO4
= 4,5657 kmol/jam
Qin H2SO4 (Q16)
= 3.194,4152 kj/jam
Panas Besi (Fe) Masuk Massa Fe
= 0,4483 kg/jam
BM Fe
= 55,847 kg/kmol
Cp Fe
= 59,31840 kj/kmol K
n Fe
= 0,0080 kmol/jam
Qin Fe (Q16)
= 2,3808 kj/jam
Panas Plumbum (Pb) Masuk Massa Pb
= 0,04483 kg/jam
BM Pb
= 207,19 kg/kmol
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-32 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Cp Pb
= 32,4703 kj/kmol K
n Pb
= 0,0002 kmol/jam
Qin Pb (Q16)
= 0,0351 kj/jam
Maka, Q16 total = Qin H2SO4 + Qin Fe + Qin Pb = 3.196,8312 kj/jam
2. Menghitung Panas H2O Masuk (Q17) Massa H2O
= 298,8666 kg/jam
BM H2O
= 18 kg/kmol
Cp H2O
= 75,5565 kj/kmol K
T H2O
= 303 K
Tref
= 298 K
n H2O
= 16,6037 kmol/jam
Qin H2O (Q17)
= n x Cp x ΔT = 6.272,5896 kj/jam
3. Menghitung Panas Kelarutan H2SO4 Panas pelarutan H2SO4 60%
= -75,6467 kj/kmol
Neraca panas total Qin + ΔHs
= Qout
ΔHs H2SO4
=
massa H2 SO4 BM H2 SO4
x panas pelarutan H2 SO4
= -345,38244 kj/jam Qin total
= Q16 total + Q17 + ΔHs = 9124,0383 kj/jam
4. Menghitung Suhu Larutan H2SO4 Keluar (T18) Panas Asam Sulfat (H2SO4) Keluar Qout H2SO4
= n x Cp x (Tout - Tref) = 638,8830 (Tout - 298)
Panas Air (H2O) Keluar PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-33 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qout H2O
= n x Cp x (Tout - Tref) = 1.254,5179 (Tout - 298)
Sehingga, panas produk keluar adalah: Qout total
= Qout H2SO4 + Qout H2O = (639,5881 + 1.254,5881) x (Tout - 298) = 1.893,4010 (Tout - 298)
Maka, suhu produk keluar adalah: Qin
= Qout
9.124,0383 = 1.893,4010 (Tout - 298) 5K
= (Tout - 298)
303 K
= Tout
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Mixer III (M-03) Panas Masuk (kj/jam) Komponen Q16 Q17 H2SO4 3.194,4152 Fe 2,3808 Pb 0,0351 H2O 6.272,5896 Panas Pelarutan -345,3824 Lart. H2SO4 60% 2.851,4487 6.272,5896 Σ 9.124,0383
Panas Keluar kj/jam) Q18 9.124,0383 9.124,0383 9.124,0383
B.12 Neraca Panas Di Sekitar Heater II (HE-02) Fungsi : Menaikkan suhu asam sulfat dan menghitung kebutuhan steam QS Q18in Umpan
Steam
HEATER II (HE-02) QC
Q18out Produk
Condensate
Keterangan: Q18in
: Arus panas umpan masuk
Q18out
: Arus panas produk keluar
QS
: Arus panas steam masuk
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-34 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
QC
: Arus panas condensate keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umapan Masuk (Q18in) Qin umpan (Q18in)
= 9.124,0383 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk Keluar (Q18out) Tout
= 333 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 35 K
Panas Asam Sulfat (H2SO4) Keluar Massa H2SO4
= 447,8068 kg/jam
n H2SO4
= 4,5657 kg/kmol
Qout H2SO4 (Q18out)
= 22.360,9066 kj/jam
Panas Besi (Fe) Keluar Massa Fe
= 0,4483 kg/jam
n Fe
= 0,0080 kg/kmol
Qout Fe (Q18out)
= 16,6658 kj/jam
Panas Plumbum (Pb) Keluar Massa Pb
= 0,0448 kg/jam
n Pb
= 0,0002 kg/kmol
Qout Pb (Q18out)
= 0,2459 kj/jam
Panas Air (H2O) Keluar Massa H2O
= 298,8666 kg/jam
n H2O
= 16,6037 kg/kmol
Sehingga, panas H2O keluar Qout H2O (Q18out)
= 43.908,1272 kj/jam
Maka, panas produk keluar total Q18out total
= Qout H2SO4 + Qout Fe + Qout Pb + Qout H2O = 66.285,9455 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-35 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
3. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (mS) dQ/dT = Qout - Qin = 66.285,9455 - 9.124,0383 = 57.161,9071 kj/jam Sebagai media pemanas digunakan saturated steam pada suhu 250oC dan keluar sebagai condensate pada suhu 250oC Panas laten steam = 1.714,7 kj/kg
(Smith Van Ness 6th edition)
Maka, massa steam yang dibutuhkan adalah: massa steam
=
dQ⁄ dT λ
= 33,3364 kg/jam Tabel Neraca Panas Di Sekitar Heat Exchanger II (HE-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q18in Q18out Umpan 9.124,0383 Produk 66.285,9455 Steam 57.161,9071 Σ 66.285,9455 66.285,9455 B.13 Neraca Panas Di Sekitar Reactor III (R-03) Fungsi : Menghitung kebutuhan cooled water QCW Umpan
o
cooled water 30 C
Q15 REACTOR III (R-03)
H2SO4 60% Q18
QHW
Q21 Produk o
hot water x C
Keterangan: Q15 : Arus panas umpan masuk Q18 : Arus panas H2SO4 masuk Q21 : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas cooled water masuk QHW : Arus panas hot water keluar
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-36 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q15) Qin umpan (Q15)
= 69.629,3738 kj/jam
2. Menghitung Panas H2SO4 60% Masuk (Q18) Qin H2SO4 60%
= 66.285,9455 kj/jam
3. Menghitung Panas Produk Keluar (Q19) Air pendingin yang digunakan berfungsi untuk menurunkan suhu dalam Reactor yang terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi dalam Reactor, tapi tidak menurunkan suhu produk keluar. Tout
= 333 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 35 K
Panas Sisa Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar Massa C7H5O3Na
= 254,6390 kg/jam
n C7H5O3Na
= 1,5952 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q19)
= 10.046,2418 kj/jam
Panas Sisa Asam Sulfat (H2SO4) Keluar Massa H2SO4
= 5,8451 kg/jam
n H2SO4
= 0,0460 kmol/jam
Qout H2SO4 (Q19)
= 291,8731 kj/jam
Panas Produk Natrium Sulfat (Na2SO4) Keluar Massa Na2SO4
= 640,1415 kg/jam
n Na2SO4
= 4,5197 kmol/jam
Qout Na2SO4 (Q19)
= 35.961,2802 kj/jam
Panas Produk Asam Salislita (C7H6O3) Keluar Massa C7H6O3
= 1.244,7747 kg/jam
n C7H6O3
= 9,0394 kmol/jam
Qout C7H6O3 (Q19)
= 52.296,1675 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-37 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar Qout C6H5OH (Q19)
= Qout C6H5OH (Q15) = 669,0266 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar Qout C7H8O (Q19)
= Qout C7H8O (Q15) = 1.062,9124 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Qout C6H5ONa (Q19)
= Qout C6H5ONa (Q15) = 922,4891 kj/jam
Panas Besi (Fe) Keluar Qout Fe (Q19)
= Qout Fe (Q18) = 16,6658 kj/jam
Panas Plumbum (Pb) Keluar Qout Pb (Q19)
= Qout Pb (Q18) = 0,2459 kj/jam
Panas Air (H2O) Keluar Qout H2O (Q19)
= Qout H2O (Q18) = 43.908,1272 kj/jam
Maka, panas total produk keluar (Q19) Qout produk (Q19)
= Qout C7H5O3Na + Qout H2SO4 + Qout Na2SO4 + Qout C7H6O3 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout C6H5ONa + Qout Fe + Qout Pb + Qout H2O = 145.175.0297 kj/jam
4. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (mS) ΔH298
= ΔHoP + ΔHoR + ΔHo298 = -342,8581 kj/mol = -342.858,1280 kj/kmol
r reaksi
= 9,0123 kmol/jam
dQ/dT
= (r x ΔH298) + (Qout - Qin) = -3.080.670,1298 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-38 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Reactor III (R-03), QCW
dQ
= - dT
= 3.080.670,1298 kj/jam λCW 30oC
= 125,7
massa CW
=
QCW λCW
= 24.598,1156 kg/jam
5. Meghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q15 + Q18 + QCW + ΔHr
= Q19 + QHW
6.306.515,2892
= 145.175,0297 + QHW
QHW
= 6.161.340,2595 kj/jam
mHW
= mCW
mHW
= 24.508,1156 kg/jam
Maka, suhu hot water adalah: QHW
mHW
=
24.508,1156
= 6.161.340,2595/λHW
λHW
= 251,40
THW
= 60,07 oC
λHW
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Reactor III (R-03) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q15 Q18 QCW Q19 QHW Umpan 69.629,3738 Produk 145.175,0297 Lart H2SO4 66.285,9455 Cooled water 3.080.670,1298 Hot water 6.161.340,2595 Panas reaksi 3.089.929,8402 3.159.559,2140 66.285,9455 3.080.670,1298 145.175,0297 6.161.340,2595 Σ 6.306.515,2892 6.306.515,2892 PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-39 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.14 Neraca Panas DI Sekitar Cooler III (C-03) Fungsi : Mendinginkan suhu Na2SO4 QCW Q22in
o
Cooled water 30 C
COOLER (C-03)
Umpan
QHW
Q22out Produk o
Hot water x C
Keterangan: Q22in
: Arus panas umpan masuk
Q22out
: Arus panas produk keluar
QCW
: Arus panas cooled water masuk
QHW
: Arus panas hot water keluar
Perhitungan: 1. Menghitug Panas Umpan Masuk (Q22in) Tin = 333 K Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
= 35 K
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk Massa Na2SO4
= 629,3387 kg/jam
n Na2SO4
= 4,4160 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q22in)
= 35.242,0546 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 8,5929 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0913 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q22in)
= 655,6461 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 14,3989 kg/jam
n C7H8O
= 0,1333 kmol/jam
Qin C7H8O (Q22in)
= 1.041,6542 kj/jam
Panas Asam Sulfat (H2SO4) Masuk Qin H2SO4 (Q22in)
= Qout H2SO4 (Q19)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-40 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 291,0731 kj/jam Panas Besi (Fe) Masuk Qin Fe (Q22in)
= Qout Fe (Q19) = 16,6658 kj/jam
Panas Plumbum (Pb) Masuk Qin Pb (Q22in)
= Qout Pb (Q19) = 0,2459 kj/jam
Panas Air (H2O) Masuk Massa H2O
= 5,9773 kg/jam
n H2O
= 0,3321 kmol/jam
Qin H2O (Q22in)
= n x Cp x ΔT = 878,1625 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 20,9895 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,1808 kmol/jam
Qin C6H5ONa (Q22in)
= 903,2607 kj/jam
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 4,2548 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0266 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q22in)
= 167,8641 kj/jam
Maka, panas umpan masuk Q22in
= Qin Na2SO4 + Qin C6H5OH + Qin C7H8O + Qin H2SO4 + Qin Fe + Qin Pb + Qin H2O + Qin C6H5ONa + Qin C7H5O3Na = 39.197,4270 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk Keluar (Q22out) Tin
= 303 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
=5K
Qout Na2SO4
= 5.034,5792 kj/jam
Qout C6H5OH
= 93,6637 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-41 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qout C7H8O
= 148,8077 kj/jam
Qout H2SO4
= 41,6962 kj/jam
Qout Fe
= 2,3808 kj/jam
Qout Pb
= 0,0351 kj/jam
Qout H2O
= 125,4518 kj/jam
Qout C6H5ONa
= 129,0372 kj/jam
Qout C7H5O3Na
= 23,9806 kj/jam
Maka, panas produk keluar Q22out
= Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2SO4 + Qout Fe + Qout Pb + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na = 5.599,6324 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Cooled Water Masuk (mS) dQ/dT = Qout - Qin = 5.599,6324 - 39.175,4270 = -33.597,7945 kj/jam Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Cooler III (C-03), QCW
dQ
= - dT
= 33.597,7945 kj/jam λCW 30oC
= 125,7 kj/jkg
massa CW
=
QCW λCW
= 267,2856 kg/jam
4. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q22in + QCW
= Q22out + QHW
72.795,2215
= 5.599,5891 + QHW
QHW
= 67.195,5891 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-42 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
mHW
= mCW
mHW
= 267,2856 kg/jam
Maka, suhu hot water QHW
mHW
=
267,2856
= 67.195,5891 /λHW
λHW
= 251,4 kj/kg
λHW
= 60,07oC Tabel Neraca Panas Di Sekitar Cooler III (C-03) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q22in QCW Q22out QHW Umpan 39.197,4270 Produk 5.599,6324 Cooled water 33.597,7945 Hot water 67.195,5891 39.197,4270 33.597,79455 5.599,6324 67.195,5891 Σ 72.795,2215 72.795,2215 B.15 Neraca Panas Di Sekitar Mix Point III (MP-03) Fungsi : Menghitung suhu campuran asam salisilat dan mother liquir Q24
Q23
Campura
Umpan Mother liquir recycle
n Q28
Keterangan: Q23
: Panas umpan masuk
Q24
: Panas campuran keluar
Q28
: Panas mother liquir recycle
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q23) Tin
= 333 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
= 35 K
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-43 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Massa Na2SO4
= 12,8028 kg/jam
n Na2SO4
= 0,0901 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q23)
= 719,2256 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 0,1754 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0019 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q23) = 13,3805 kj/jam Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 0,2939 kg/jam
n C7H8O
= 0,0027 kmol/jam
Qin C7H8O (Q23)
= 21,2582 kj/jam
Panas Air (H2O) Masuk Massa H2O
= 292,8893 kg/jam
n H2O
= 16,271629 kmol/jam
Qin H2O (Q23)
= 43.029,9647 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 0,4284 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0037 kmol/jam
Qin C6H5ONa (Q23)
= n x Cp x ΔT = 18,4339 kj/jam
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 0,0868 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0005 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q23)
= 3,4258 kj/jam
Asam Salisilat (C7H6O3) Qin C7H6O3 (Q23)
= Qout C7H6O3 (Q19) = 52.296,1675 kj/jam
Maka, panas masuk total (Q23total) Q23 total = Qin Na2SO4 + Qin C6H5OH + Qin C7H8O + Qin H2O + Qin C6H5ONa + Qin C7H5O3Na + Qin C7H6O3 = 96.101,8562 kj/jam PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-44 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
2. Menghitung Panas Mother Liquir Masuk (Q28) Tin
= 308 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tin - Tref
= 10 K
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk Massa Na2SO4
= 0,2543 kg/jam
n Na2SO4
= 0,0018 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q28)
= 4,0824 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 0,0035 kg/jam
n C6H5OH
= 0,00004 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q28)
= 0,0757 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 0,2939 kg/jam
n C7H8O
= 0,0027 kmol/jam
Qin C7H8O (Q28)
= 6,0738 kj/jam
Panas Air (H2O) Masuk Massa H2O
= 5,8010 kg/jam
n H2O
= 0,3223 kmol/jam
Qin H2O (Q28)
= 243,5027 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 0,0085 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0001 kmol/jam
Qin C6H5ONa (Q28)
= 0,1043 kj/jam
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 0,0017 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,000011 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q28)
= 0,0194 kj/jam
Panas Asam Salisilat (C7H6O3) Masuk Massa C7H6O3
= 24,6542 kg/jam
n C7H6O3
= 0,1785 kmol/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-45 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qin C7H6O3 (Q28)
= 295,9393 kj/jam
Maka, panas masuk total (Q23total) Q28 total = Qin Na2SO4 + Qin C6H5OH + Qin C7H8O + Qin H2O + Qin C6H5ONa + Qin C7H5O3Na + Qin C7H6O3 = 549,7852 kj/jam Qin total = Q23 total + Q28 total = 96.651,6415 kj/jam
3. Menghitung Suhu Campuran (T24) Tref
= 298 K
ΔT
= Tcamp - Tref = Tcamp – 298 K
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk Massa Na2SO4
= 13,0564 kg/jam
n Na2SO4
= 0,0919 kmol/jam
Qout Na2SO4 (Q24)
= 20,9563 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 0,1788 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0019 kmol/jam
Qout C6H5OH (Q24)
= 0,3899 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 0,5877 kg/jam
n C7H8O
= 0,0054 kmol/jam
Qout C7H8O (Q24)
= 1,2148 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Air (H2O) Masuk Massa H2O
= 298,6903 kg/jam
n H2O
= 16,5939 kmol/jam
Qout H2O (Q24)
= 1.253,7778 (Tcamp - 298) kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 0,4368 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0038 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q24)
= 0,5371 (Tcamp - 298) kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-46 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 0,0886 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0006 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q24)
= 0,0886 (Tcamp - 298) kj/jam
Asam Salisilat (C7H6O3) Massa C7H6O3
= 1.269,4289 kg/jam
n C7H6O3
= 9,1908 kmol/jam
Qout C7H6O3 (Q24)
= 1.523,7701 (Tcamp - 298) kj/jam
Maka, Qout total Q24 total
= Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C7H6O3 = 2.800,7458 (Tcamp - 298) kj/jam
Sehingga suhu campuran keluar (T24) Qin
= Qout
Q23 + Q28
= Q24
96.651,6415
= 2.800,7458 (Tcamp - 298)
(Tcamp - 298)
= 34,51 K
Tcamp
= 332,51 K
= 59,51 oC
Didapatkan panas campuran (Q24) Q24
= 96.651,6415 kj/jam
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Mix Point III (MP-03) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q23 Q28 Q24 Umpan 96.101,8562 Mother Liquir 549,7852 Produk 96.651,6415 96.101,8562 549,7852 96.651,6415 Σ 96.651,6415 96.651,6415
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-47 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.16 Neraca Panas Di Sekitar Evaporator II (EV-02) Fungsi : Menghitung panas keluar dan menghitung kebutuhan steam Qs
Umpan
Steam
EVAPORATOR II (EV-02) QC
Uap H2O Q26
Produk
Condensate
Keterangan: Q24 : Arus Panas Umpan Masuk Q25 : Arus Panas H2O Keluar Q26 : Arus Panas Produk Keluar QS
: Arus Panas Steam Masuk
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q24) Qin umpan (Q24)
= 96.651,6415 kj/jam
2. Menghitung Panas H2O Gas Keluar (Q25) Titik didih umpan (campuran) diketahui sebagai berikut: TDlarutan
= TDpelarut + ΔTDcampuran
ΔTDcampuran
= (Gsolute/BMsolute) x (1000/Psolvent) x Kd
Diketahui: TD
= Titik didih (oC)
ΔTD
= Perubahan titk didih (oC)
Gsolute
= Massa zat teralrut (kg)
BMsolute
= Bobot molekul zat terlarut (kg/kmol)
Psolvent
= Massa pelarut (kg)
Kd
= Konstanta titik didih air (0,52)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-48 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Jika Komponen Na2SO4 C6H5OH C7H8O C6H5ONa C7H5O3Na C7H6O3 Σ
n (mol) 0,0919 0,0019 0,0054 0,0038 0,0006 9,1908 9,2934
xi (fraksi mol) 0,0099 0,0002 0,0006 0,0004 0,0001 0,9889 1,000
%mol (xi . 100%) 0,99% 0,02% 0,06% 0,04% 0,01% 98,89% 100,00%
BMsolute = (BM Na2SO4 x %mol Na2SO4) + (BM C6H5OH x %mol C6H5OH) +
(BM C7H8O x %mol C7H8O) + (BM C6H5ONa x %mol
C6H5ONa) + (BM C7H5O3Na + %mol C7H5O3Na) + (BM C7H6O3 x %mol C7H6O3) = 138,1247 kg/kmol Gsolute
= massa Na2SO4 + massa C6H5OH + massa C7H8O + massa C6H5ONa + massa C7H5O3Na + massa C7H6O3 = 1.283,1247 kg
Psolvent
= massa H2O = 298,6903 kg
Sehingga, ΔTDcampuran
= 16,18 oC
TDlarutan
= TD + ΔTDcampuran = 116,18 oC = 389,18 K
Panas uap H2O keluar Cpl H2O
= 75,5565 kj/kmol K
Cpl H2O x (BP – 298)
= 5.666,7387 kj/kmol
Cpg H2O
= 33,6374 kj/kmol K
Cpg H2O x (TDlautan – BP) = 545,9227 kj/kmol H.sat.liq
= 2.256,9000 kj/kg
ΔHvl
= 40.624,2000 kj/kmol
massa H2O gas
= 283,7550 kg/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-49 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
n H2O
=
massa H2 O BM H2 O
= 15,7642 kmo/jam = n x [(Cpl x ΔT) + (ΔHvl) + (Cpg x ΔT)]
Qout uap H2O (Q25)
= 738.320,3399 kj/jam
3. Menghitung Panas Produk Keluar (Q26) Tout = 389,23 K Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 91,23 K
Natrium Sulfat (Na2SO4) Keluar n Na2SO4
= 0,0919 kmol/jam
Qout Na2SO4 (Q26)
= 1.910,8131 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar n C6H5OH
= 0,0019 kmol/jam
Qout C6H5OH (Q26)
= 35,5489 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar n C7H8O
= 0,0054 kmol/jam
Qout C7H8O (Q26)
= 110,7625 kj/jam
Pans Air (H2O) Keluar Massa H2O
= 14,9345 kg/jam
n H2O
= 0,8297 kmol/jam
Qout H2O (Q26)
= 5.716,0243 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar n C6H5ONa
= 0,0038 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q26)
= 48,9745 kj/jam
Panas Natrium Salisilta (C7H5O3Na) Keluar n C7H5O3Na
= 0,0006 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q26)
= 9,1015 kj/jam
Panas Asam Salisilat (C7H6O3) Keluar n C7H6O3
= 9,1908 kmol/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-50 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qout C7H6O3 (Q26)
= 138.938,6059 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar (Q26) Q26
= Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C7H6O3 = 146.769,8308 kj/jam
Qout total
= Q25 + Q26 = 885.090,1707 kj/jam
4. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (mS) dQ/dT = Qout - Qin = 885.090,1707 - 96.651,6415 = 788.438,5292 kj/jam Sebagai media pemanas digunakan saturated steam pada suhu 250oC dan keluar sebagai condensate pada suhu 250oC Panas laten steam
= 1.714,7 kj/kg
Maka, massa steam yang dibutuhkan adalah: massa steam
=
dQ⁄ dT λ
= 459,8114 kg/jam Tabel Neraca Panas Di Sekitar Evaporator II (EV-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q24 Q25 Q26 Umpan 96.651,6415 Produk 146.769,8308 Uap H2O 738.320,3399 Steam 788.438,5292 885.090,1707 738.320,3399 146.769,8308 Σ 885.090,1707 885.090,1707
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-51 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.17 Neraca Panas Di Sekitar Water Condenser II (WC-02) Fungsi : Menurunkan suhu H2O gas buang QCW Q25 Umpan
o
Cooled water 30 C
WATER CONDENSOR II (WC-01) QHW
QUPL Produk
o
Hot water x C
Keterangan: Q25 : Arus panas umpan masuk QUPL : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas coole water QHW : Arus panas hot water
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q25) Qin H2O (Q25)
= 738.320,3399 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk Keluar (QUPL) Jika, diasumsikan suhu keluar 100oC Tout
= 373 K
Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tin
= 75 K
Massa H2O gas
= 283,7558 kg/jam
n H2O
= 15,7642 kmol/jam
ΔHvl
= 40.624,2000 kj/kmol
Sehingga, panas H2O keluar (QUPL) Qout H2O (QUPL)
= n x ΔHvl = 640.408,5038 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Cooled Water (mS) dQ/dT
= Qout - Qin = -97.911,8361 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-52 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Water Condenser II (WC-02), QCW
dQ
= - dT
= 97.911,8361 kj/jam λCW 30oC = 125,7 kj/jkg massa CW =
QCW λCW
= 778,9327 kg/jam
4.
Menghitung Suhu Hot Water Keluar (QUPL) Neraca panas total Qin
= Qout
Q25 + QCW
= QUPL + QHW
836.232,1760
= 640.408,5038 + QHW
QHW
= 195.823,6722 kj/jam
Jika mHW
= mCW
mHW
= 778,9327 kg/jam
Sehingga, suhu hot water keluar QHW
mHW
=
778,9327
= 195.823,6722 /λHW
λHW
= 251,4 kj/kg
THW
= 60,07oC
λHW
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Water Condenser II (WC-02) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q25 QCW QUPL QHW Umpan 738.320,3399 Produk 640.408,5038 Cooled water 97.911,8361 Hot water 195.823,6722 738.320,3399 97.911,8361 640.408,5038 195.823,672 Σ 836.232,1760 836.232,1760 PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-53 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.18 Neraca Panas Di Sekitar Crystallizer (CR-01) Fungsi : Menghitung panas pengkristalan dan kebutuhan cooled water Q26 QCW o
Umpan
KRISTALIZER (CR-01)
Cooled water 30 C Q27
QHW o
Hot water x C
Produk
Keterangan: Q26 : Arus panas umpan masuk Q27 : Arus panas produk keluar QCW : Arus panas cooled water masuk QHW : Arus panas hot water keluar
Perhitungan: 1. Menghitung Panas Umpan Masuk (Q26) Qin umpan (Q26)
= 146.769,8308 kj/jam
2. Menghitung Panas Produk Keluar (Q27) Tout = 308 K Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref = 10 K
Pansa Natrium Sulfat (Na2SO4) Keluar n Na2SO4
= 0,0919 kmol/jam
Qout Na2SO4 (Q27)
= 209,5631 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Keluar n C6H5OH
= 0,0019 kmol/jam
Qout C6H5OH (Q27)
= 3,8987 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar n C7H8O
= 0,0054 kmol/jam
Qout C7H8O (Q27)
= 12,1476 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-54 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Panas Air (H2O) Keluar n H2O
= 0,8297 kmol/jam
Qout H2O (Q27)
= 626,8889 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar n C6H5ONa
= 0,0038 kmol/jam
Qout C6H5ONa (Q27)
= 5,3711 kj/jam
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar n C7H5O3Na
= 0,0006 kmol/jam
Qout C7H5O3Na (Q27)
= 0,9982 kj/jam
Panas Asam Salisilat (C7H6O3) Keluar Massa C7H6O3
= 25,3886 kg/jam
n C7H6O3
= 0,1838 kmol/jam
Qout C7H6O3 (Q27)
= 304,7540 kj/jam
Panas Kristal Asam Salisilat (C7H6O3) Keluar Massa C7H6O3
= 1.244,0403 kg/jam
n C7H6O3
= 9,0070 kmol/jam
Panas pelarutan C7H6O3 = -26,5684 kj/kmol (Perry's 8TH edition, hal 2-206) Panas pengkristlan
= 26,5684 kj/kmol
Qout C7H6O3 (Q27)
= 239,3003 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar (Q27) Q27 = Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C7H6O3(l) + Qout C7H6O3(s) = 1.402,9220 kj/jam
3. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (mS) dQ/dT
= Qout - Qin = -145.366,9088 kj/jam
Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam Crytallizer (CR-01), PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-55 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
QCW
dQ
= - dT
= 145.366,9088 kj/jam λCW 30oC = 125,7 kj/jam Q
massa CW = λ CW CW
= 1.156,4591 kg/jam
4. Menghitung Suhu Hot Water Keluar (THW) Neraca panas total Qin
= Qout
Q26 + QCW
= Q27 + QHW
293.136,7397 = 1.402,9220 + QHW QHW
= 290.733,8177 kj/jam
Jika, mHW
= mCW
mHW
= 1.156,4591 kg/jam
Maka, suhu hot water mHW
=
QHW λHW
1.156,4591 = 290.733,8177/λHW λHW
= 251,4 kj/kg
THW
= 60,07 oC
Tabel Neraca Panas Di Sekitar Crytallizer (CR-01) Panas Masuk(kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q26 QCW Q27 QHW Umpan 146.769,8308 Produk 1.402,9220 Cooled Water 145.366,9088 Hot Water 290.733,8177 146.769,8308 145.366,9088 1.402,9220 290.733,8177 Σ 292.136,7397 292.136,7397
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-56 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
B.19 Neraca Panas Di Sekitar Rotary Dryer (RD-01) Fungsi : Mengeringkan produk QS
SteamQ Q30
Q29 Umpan
ROTARY DRYER (RD-01)
Q31
GasQ24Pr Produk
Keterangan: Q29 : Arus panas umpan masuk Q30 : Arus panas produk keluar Q31 : Arus panas gas keluar QS
: Arus panas steam masuk
Perhitungan: 1. Menghitung Massa Umpan Masuk (Q29) Tout = 308 K Tref
= 298 K
ΔT
= Tout - Tref
= 10 K
Panas Natrium Sulfat (Na2SO4) Masuk Massa Na2SO4 = 12,8028 kg/jam n Na2SO4
= 0,0901 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q29)
= 205,4930 kj/jam
Panas Fenol (C6H5OH) Masuk Massa C6H5OH
= 0,1754 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0019 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q29)
= 3,8230 kj/jam
Panas Benzoil Oksida (C7H8O) Masuk Massa C7H8O
= 0,2939 kg/jam
n C7H8O
= 0,0027 kmol/jam
Qin C7H8O (Q29)
= 6,0738 kj/jam
Panas Air (H2O) Masuk Massa H2O
= 9,1335 kg/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-57 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
n H2O
= 0,5074 kmol/jam
Qin H2O (Q29)
= 383,3862 kj/jam
Panas Natrium Fenolat (C6H5ONa) Masuk Massa C6H5ONa
= 0,4284 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0037 kmol/jam
Qin C6H5ONa
= 5,2668 kj/jam
Panas Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Masuk Massa C7H5O3Na
= 0,0868 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0005 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q29)
= 0,9788 kj/jam
Panas Asam Salisilat (C7H6O3) Masuk Massa C7H6O3
= 0,7340 kg/jam
n C7H6O3
= 0,0053 kmol/jam
Qin C7H6O3 (Q29)
= 8,8147 kj/jam
Panas Kristal Asam Salisilat (C7H6O3(s)) Masuk Massa C7H6O3(s)
= 1.244,0403 kg/jam
n C7H6O3(s)
= 9,0070 kmol/jam
Qin C7H6O3(s) (Q29)
= 14.932,9474 kj/jam
Sehingga, panas umpan masuk (Q29) Q29
= Qin Na2SO4 + Qin C6H5OH + Qin C7H8O + Qin H2O + Qin C6H5ONa + Qin C7H5O3Na + Qin C7H6O3 + Qin C7H6O3(s) = 15.546,7838 kj/jam
2. Menghitung % Relative Humidity Suhu udara pengering masuk
= 250 oC
Suhu udara sekitar
= 30 oC
Udara pada 30oC dan P = 1 atm, mengandung uap air dengan tekanan parsial, P parsial (PA)
= 2,97 kPa
P uap air (PAS)
= 4,241 kPa
(Table F.1 Saturated Steam, SI Units. Smith Van Ness, 2001. halaman 688) HR
= 100% x (PA/PAS)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-58 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 70% Berdasarkan Fig. 12.3 Perry's 8th Ed. Halaman 12-10. Didaptakan H
= 0,019 kg uap air/kg udara kering
Asumsi bahwa humidity tidak berubah saat udara dipanaskan sehingga H2 = 0,019 kg uap air/kg udara kering.(Geankoplis, 1993:563)
3. Menghitung Wet Bulb (Tw) Tabel trial Tw Ww – WG =
hG KG . MG .P
λw (Tg-Tw)
hG = 0,26 K G . MG . P WW
WG
WW - WG
0,11 0,06 0,046 0,051 0,045 0,036 0,035
0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019
0,09 0,04 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02
𝐡𝐆 𝐊 𝐆 . 𝐌𝐆 . 𝐏 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26
λw
Tg
Tw
2609,7 2592,2 2583,3 2586,9 2577,9 2576,2 2574,4
250 250 250 250 250 250 250
60 50 45 47 42,5 41 40
0,26/λw x (Tg-Tw) 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
iterasi berhenti pada iterasi ke-6. Sehingga, didapatkan TW = 40oC
4. Menetukan Suhu Udara Keluar (TG) Jika, nilai NTU 1,5 - 2 NTU
= 1,5 (di asumsikan)
NTU
= ln TG2- TW
T
G1
-T
W
Dimana: TG1
: Suhu udara keluar (oC)
TG2
: Suhu udara masuk (oC)
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-59 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
: Suhu wet bulb (oC)
TW Sehingga
250⁄ 40 G1 - 40
e1,5
=T
4,4817
=T
TG1 - 36,5
= 1,39 oC
TG1
= 41,39 oC
6,25
G1 -
40
5. Menghitung Panas Produk Keluar (Q31) Tout
= 323 K
= 40 oC
Tref
= 298 K
= 25 oC
ΔT
= Tout - Tref
= 25 K
Natrium Sulfat (Na2SO4) Keluar Massa Na2SO4
= 6,2734 kg/jam
n Na2SO4
= 0,0442 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q31)
= 145,2807 kj/jam
Fenol (C6H5OH) Keluar Massa C6H5OH
= 0,0859 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0009 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q31)
= 2,9620 kj/jam
Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar Massa C7H8O
= 0,1440 kg/jam
n C7H8O
= 0,0013 kmol/jam
Qin C7H8O (Q31)
= 14,0788 kj/jam
Air (H2O) Keluar Massa H2O
= 4,4754 kg/jam
n H2O
= 0,2486 kmol/jam
Qin H2O (Q31)
= 209,0854 kj/jam
Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Massa C6H5ONa
= 0,2099 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0018 kmol/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-60 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Qin C6H5ONa
= 6,4519 kj/jam
Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar Massa C7H5O3Na
= 0,0425 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0003 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q31)
= 1,1990 kj/jam
Asam Salisilat (C7H6O3) Keluar Massa C7H6O3
= 0,3598 kg/jam
n C7H6O3
= 0,0026 kmol/jam
Qin C7H6O3 (Q31)
= 10,7980 kj/jam
Kristal Asam Salisilat (C7H6O3(s)) Keluar Massa C7H6O3(s)
= 1.219,1595 kg/jam
n C7H6O3(s)
= 8,8268 kmol/jam
Qin C7H6O3(s) (Q31)
= 36.585,7212 kj/jam
Sehingga, panas produk keluar (Q31) Qout produk (Q31)
= Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C7H6O3 + Qout C7H6O3(s) = 36.975,5770 kj/jam
6. Menghitung Panas Gas Keluar (Q30) Tout
= 328,13 K
= 41,39 oC
Tref
= 298 K
= 25 oC
ΔT
= Tout - Tref
= 16,39 K
Natrium Sulfat (Na2SO4) Keluar Massa Na2SO4
= 6,5294 kg/jam
n Na2SO4
= 0,0460 kmol/jam
Qin Na2SO4 (Q30) = 99,1612 kj/jam Fenol (C6H5OH) Keluar Massa C6H5OH
= 0,0894 kg/jam
n C6H5OH
= 0,0010 kmol/jam
Qin C6H5OH (Q30)
= 2,0217 kj/jam
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-61 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
Benzoil Oksida (C7H8O) Keluar Massa C7H8O
= 0,1499 kg/jam
n C7H8O
= 0,0014 kmol/jam
Qin C7H8O (Q30)
= 9,6094 kj/jam
Air (H2O) Keluar Massa H2O
= 4,6581 kg/jam
n H2O
= 0,2588 kmol/jam
Qin H2O (Q30)
= 320,5579 kj/jam
Natrium Fenolat (C6H5ONa) Keluar Massa C6H5ONa
= 0,2185 kg/jam
n C6H5ONa
= 0,0019 kmol/jam
Qin C6H5ONa (Q30)
= 4,4037 kj/jam
Natrium Salisilat (C7H5O3Na) Keluar Massa C7H5O3Na
= 0,0443 kg/jam
n C7H5O3Na
= 0,0003 kmol/jam
Qin C7H5O3Na (Q30)
= 0,8184 kj/jam
Asam Salisilat (C7H6O3) Keluar Massa C7H6O3
= 0,3745 kg/jam
n C7H6O3
= 0,0027 kmol/jam
Qin C7H6O3 (Q30)
= 7,3702 kj/jam
Kristal Asam Salisilat (C7H6O3(s)) Keluar Massa C7H6O3(s)
= 24,8808 kg/jam
n C7H6O3(s)
= 0,1801 kmol/jam
Qin C7H6O3(s) (Q29)
= 489,6382 kj/jam
Sehingga, panas gas keluar (Q30) Keluar Qout gas (Q30)
= Qout Na2SO4 + Qout C6H5OH + Qout C7H8O + Qout H2O + Qout C6H5ONa + Qout C7H5O3Na + Qout C7H6O3 + Qout C7H6O3(s) = 933,5808 kj/jam
Maka, panas keluar total Qout total
= Q30 + Q31
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
B-62 LAMPIRAN B – PERHITUNGAN NERACA PANAS
= 37.909,1577 kj/jam
7. Menghitung Kebutuhan Steam Masuk (mS) Jika, dQ/dT = Qout - Qin = 37.909,1577 – 15.546,7838 = 22.362,3739 kj/jam Sebagai media pemanas digunakan saturated steam pada suhu 250oC dan keluar sebagai condensate pada suhu 250oC Panas laten steam
= 1714,7 kj/kg
(Smith Van Ness 6th edition)
Maka, massa steam yang dibutuhkan adalah: massa steam = (dQ/dT)/λ = 13,0416 kg/jam Tabel Neraca Panas Di Sekitar Rotary Dryer (RD-01) Panas Masuk (kj/jam) Panas Keluar (kj/jam) Komponen Q29 Q30 Q31 Umpan 15.546,7838 Produk 933,5808 Gas buang 36.975,57698 Steam 22.362,3739 37.909,1577 933,5808 36.975,5770 Σ 37.909,1577 37.909,1577
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN NATRIUM HIDROKSIDA DENGAN PROSES KOLBE SCHMITT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
