Neraca Massa [PDF]

Citation preview

LAMPIRAN PERHITUNGAN NERACA MASSA



A.1.



Menghitung Jumlah Bahan Baku Penentuan jumlah bahan baku yang digunakan berdasarkan kapasitas produksi, dimana kapasitas produksi Xylidine adalah 30.000 ton/tahun dengan : Kapasitas



: 30.000 ton/tahun



Operasi



: 330 hari/tahun



Basis Perhitungan



: 1 jam



Satuan



: Kg



Kapasitas



= 30.000 ton/tahun x 1000 kg/ton x jam/(24 hari) x



tahun/(330 hari) Kapasitas



= 3.787,88 kg/jam



Produk Xylidine yang terbentuk (dari basis mol umpan segar Nitroxylene 100 kg/jam dan Hidrogen = 500 kg/jam) adalah 11.860,94 kg/jam 3.787,88 kg/jam



Faktor pengali = 11.860,94 kg/jam = 0,319357 Berat Molekul untuk masing-masing komponen yang terlibat pada proses produksi Asetaldehida tertera pada table berikut : Tabel A.1. Berat molekul masing-masing komponen Komponen Hidrogen Air Xylidine Nitroxylene



Rumus Kimia



Berat Molekul (kg/kmol)



H2



2



H2O



18



C8H11N



121



C8H9NO2



151



Secara umum, persamaan neraca massa adalah sebagai berikut : Massa masuk – Massa Keluar + Massa Generasi – Massa konsumsi = Akumulasi



A.2.



Perhitungan Neraca Massa Pada Masing-masing Alat 1. Reaktor (R-01) Fungsi : Mereaksikan Nitroxylene dan Hidrogen membentuk Xylidine 5



3



Gambar A.1. Aliran pada Reaktor (R-01) Neraca Massa : F3 = F5 Keterangan :



Aliran 3



: Aliran umpan



Aliran 5



: Aliran gas keluar menuju Kondensor Parsial (CDP-01)



Reaksi Kimia :



Berdasarkan US patent number 2.526.913, diketahui konversi dari reaksi diatas adalah 98%. Neraca massa reaksi : Reaksi



: A + 3B



C + 2D



mula – mula :



31.9357



159.6787



0.0000



0.0000



reaksi



:



31.2970



93.8911



31.2970



62.5940



sisa



:



0.6387



65.7876



31.29702



62.59405



Tabel A.2. Neraca Massa pada Reaktor (R-01) : REAKTOR-01 Komponen



Masuk kmol/jam kg/jam



Keluar (Gas) kmol/jam kg/jam



H2



159.6787



319.36



65.7876



131.58



H2O



0.3226



5.81



62.9166



1132.50



C8H11N



0.0000



0.00



31.2970



3786.94



C8H9NO2



31.9357



4822.30



0.6387



96.45



Keluar (Cair) kmol/jam kg/jam



191.9370 5147.4604 160.6400 5147.4604



Total



2. Vaporizer (VP-01) Fungsi : Untuk menguapkan bahan baku Nitroxylene.



1



VP-01



2



Gambar A.2. Aliran pada Vaporizer (VP-01) Vaporizer ini diasumsikan dapat menguapkan 98% cairan menjadi uap. Neraca massa : F1 = F2 Keterangan : Aliran 1



: Aliran bahan baku Nitroxylene dari Tanki penyimpan



Aliran 2



: Aliran gas dan sisa cairan menuju Separator (SP-01)



Tabel A.3. Neraca Massa pada Kondensor Parsial (CDP-01) : VP-01 Komponen



Masuk kmol/jam kg/jam



Keluar (Gas) kmol/jam kg/jam



Keluar (Cair) kmol/jam kg/jam



H2O



0.3292



5.92



0.3226



5.81



0.0066



0.118



C8H9NO2



32.5875



4920.71



31.9357



4822.30



0.6517



98.414



Total



32.92



4926.64



32.26



4828.10



0.66



98.533



3. Separator (SP-01) Fungsi : Untuk memisahkan cairan dan uap hasil dari kondensor parsial. 3



2



4



Gambar A.3. Aliran pada Separator (SP-01)



Neraca massa : F2 = F3 + F4 Keterangan : Aliran 2



: Aliran campuran gas dan cairan dari Vaporizer (VP-01)



Aliran 3



: Aliran gas menuju Reaktor (R-01)



Aliran 4



: Aliran recycle cairan menuju ke umpan segar Nitroxylene



Tabel A.4. Neraca Massa pada Separator (SP-01) : SEPARATOR-01 Masuk



Hasil Atas



Hasil Bawah



Komponen kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



H2O



0.3292



5.92



0.3226



5.81



0.0066



0.118



C8H9NO2



32.5875



4920.71



31.9357



4822.30



0.6517



98.414



32.92



4926.64



32.26



4828.10



0.66



98.53



Total



4. Kondensor Parsial (CDP-01) Fungsi : Untuk mengembunkan keluaran reaktor.



5



CDP-01



6



Gambar A.2. Aliran pada Kondensor Parsial (CDP-01)



Neraca massa : F5 = F6 Keterangan : Aliran 5



: Aliran gas dari Reaktor (R-01)



Aliran 6



: Aliran gas menuju menuju Seaparator (SP-01)



Tabel A.3. Neraca Massa pada Kondensor Parsial (CDP-01) : CDP-01 Komponen



Masuk



Keluar (Gas)



kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



H2



65.7876



131.58



65.7876



131.58



H2O



62.9166



C8H11N



C8H9NO2



Total



Keluar (Cair) kmol/jam



kg/jam



1132.50



62.9166



1132.49935



31.2970



3786.94



31.2970



3786.93987



0.6387



96.45



0.6387



96.4459303



94.8524



5015.8852



160.6400 5147.4604



65.7876



131.5752



5. Separator (SP-02) Fungsi : Untuk memisahkan cairan dan uap hasil dari kondensor parsial. 7



6 SP-02



8



Gambar A.2. Aliran pada Separator (SP-01)



Neraca massa : F6 = F7 + F8 Keterangan : Aliran 6



: Aliran gas dari Kondensor Parsial (CDP-01)



Aliran 7



: Aliran gas menuju UPL



Aliran 8



: Aliran cairan menuju Menara Distilasi (MD-01)



Tabel A.4. Neraca Massa pada Separator (SP-02) : SEPARATOR-02 Masuk



Hasil Atas



Hasil Bawah



Komponen kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



H2



65.7876



131.58



65.7876



131.5752



H2O



62.9166



C8H11N



C8H9NO2



Total



kmol/jam



kg/jam



1132.50



62.9166



1132.4994



31.2970



3786.94



31.2970



3786.9399



0.6387



96.45



0.6387



96.4459



160.6400



5147.4604



94.8524



5015.8852



65.7876



131.5752



6. Menara Destilasi (MD-01) 9



8



10



Gambar A.3. Aliran pada Menara Distilasi (MD-01) Neraca massa : F8



= F9 + F10



Keterangan : Aliran 8



: Aliran Cairan dari Separator (SP-01)



Aliran 9



: Aliran Distilat menuju Tangki Penyimpanan (TP-01)



Aliran 10 : Aliran Bottom menuju UPL



Kemurnian Xylidine yang diinginkan adalah 99.9% , sehingga didapatkan neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01) sebagai berikut.



Tabel A.4. Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01) MENARA DISTILASI-01 Masuk



Distilat



Bottom



Komponen kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



kmol/jam



kg/jam



H2O



62.9166



1132.50



62.9166



1132.4994



C8H11N



31.2970



3786.94



0.0313



3.7869



31.2657



3783.15



C8H9NO2



0.6387



96.45



0.6074



91.7201



0.0313



4.73



TOTAL



94.8524



5015.89



63.5553



1228.0064



31.2970



3787.88



Produk Xylidine dengan kemurnian 99,9% merupakan hasil bawah (bottom) Menara Destilasi-01. Sesuai dengan kapasitas yang diinginkan yaitu 30.000 ton/tahun atau 3.787,99 kg/jam.