Appendix

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produk : 3500 ton/tahun

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kg/jam

Waktu kerja per tahun : 330 hari

Kapasitas produksi per jam : 3500

: 441,919 kg/jam

Kemurnian produk : 99,1 % (PPKS, 2010)

Dari perhitungan dengan basis 100 kg/jam bahan baku dengan trial dan error,

diperoleh laju produksi sebesar 107,140 kg/jam. Sehingga perlu dicari faktor scale up

untuk mendapatkan laju produksi sebesar 441,919 kg/jam.

Faktor scale up = ,

,

= 4,12469 Kemudian, untuk mencari kapasitas bahan baku agar memenuhi laju produksi

sebesar 441,919 kg/jam dapat dihitung dengan cara :

Kapasitas bahan baku = basis x faktor scale up

= 100 kg/jam x 4,12469

= 412,469 kg/jam

Sehingga, diperoleh laju alir bahan baku tandan kosong kelapa sawit sebesar 412,469

kg/jam.

Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi

kandungan utama tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel A.1 dan A.2.

Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Tandan Kosong Kelapa Sawit

No. Komponen Kandungan (%)

1. Selulosa 72,79

2. Lignin 16,49

3. Air 10,72

Sumber : Darnoko, 1990

Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen

Nama Rumus Molekul Berat Molekul (kg/kmol)

Selulosa C6H7O2(OH)3 162

Selulosa triasetat C6H7O2((OCOCH3)3) 288

Selulosa asetat C6H7O2OH((OCOCH3)2) 246

Asetat anhidrat (CH3CO)2O 102

Asam asetat CH3COOH 60

Air H2O 18

Magnesium asetat Mg(CH3COO)2 142

Magnesium sulfat MgSO4 120

Asam sulfat H2SO4 98

Sumber : Wikipedia, 2011

Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983).

Untuk sistem tanpa reaksi

Neraca massa total : streamoutput ii

streaminput ii F F

Neraca massa komponen : ijstreamoutput iii

jstreaminput ii wF wF

Untuk sistem dengan reaksi : s

1s sinOut r N N

LA.1 TANGKI EKSTRAKSI (EX-101)

Fungsi : Untuk mengekstraksi lignin dari tandan kosong kelapa sawit dan

tahap awal untuk proses bleaching

Neraca Massa Total :

F1 + F2 + F3 = F4

Neraca Massa Komponen :

Alur 2

F2total = 412,469 kg/jam

F2selulosa = .

x412,469kg/jam = 300,236 kg/jam F2lignin =

,

x412,469kg/jam = 68,016 kg/jam F2H2O =

,

x412,469kg/jam = 44,217 kg/jam

Alur 3

Untuk tahap ekstraksi, laarutan KOH 15% yang diperlukan adalah 10% dari jumlah

bahan baku tandan kosong kelapa sawit.

F3 =

412,469

= 41,247 kg/jam

F3KOH =

41,247

= 6,187 kg/jam

F3H2O = (41,247 6,187) kg/jam

= 35,060 kg/jam

Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap ekstraksi adalah 10% (PPKS, 2010).

Konsistensi air = ,

%

% 368,252 F4H2O = 3314,269 kg/jam

Alur 1

Maka, air yang dibutuhkan :

F1H2O = (3314,269 44,217 35,060) kg/jam

= 3234,992 kg/jam

Alur 4

F4selulosa = 300,236 kg/jam

F4lignin = 68,016 kg/jam

F4H2O = 3314,269 kg/jam

F4KOH = 6,187 kg/jam


Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Ekstraksi (kg/jam)

komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4

Selulosa - 300,236 - 300,236

lignin - 68,016 - 68,016

H2O 3234,992 44,217 35,060 3314,269

KOH - - 6,187 6,187

Sub total 3234,992 412,469 41,247 3688,708

Total 3688,708 3688,708

LA.2 ROTARY WASHER I (RW-101)

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada tangki ekstraksi dan

komponen pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp


F4 + F5 = F6 + F4


Alur 5

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam washer adalah 2,5 : 1

(Perry, 1997)

F5H2O = 2,5 x F4total = 2,5 x 3688,708kg/jam = 9221,770 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang

masuk ke dalam washer (PPKS, 2010).

F7H2O = 0,02 x (3314,269+ 9221,770) kg/jam = 250,721 kg/jam

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)

F7selulosa = 0,98 x 300,236 kg/jam = 294,231 kg/jam

Sebanyak 61,53% lignin mampu tereduksi pada tangki ekstraksi yang akan terpisah

dari pulp pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).

F6lignin = ,

x F4lignin

= ,

x 68,016 kg/jam

= 41,850 kg/jam

Alur 6

F6selulosa = (300,236 294,231) kg/jam = 6,005 kg/jam


F6H2O = (3274,688 + 9111,637 247,727) kg/jam = 12138,599 kg/jam

F6KOH = 6,187 kg/jam


Alur 7


F7lignin = (68,016 41,850) kg/jam = 26,166 kg/jam

F7H20 = 250,721 kg/jam


Tabel LA.4 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)



Selulosa 300,236 - 6,005 294,231

lignin 68,016 - 41,850 26,166

H2O 3314,269 9221,770 12138,599 250,721

KOH 6,187 - 6,187 -

Sub total 3688,708 9221,770 12339,360 571,118

Total 12910,478 12910,478

LA.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tersisa dan memberi warna putih pada

pulp yang dihasilkan

Neraca Massa Total

F7 + F8 + F9 = F10

Neraca Massa Komponen

Alur 9

Untuk tahap bleaching, larutan NaOCl 1% yang diperlukan adalah 5% dari jumlah

pulp yang masuk ke dalam tangki bleaching.

F9total =

571,118

= 28,556 kg/jam

F9NaOCl =

28,556

= 0,286 kg/jam

F9H2O = (28,556 0,286) kg/jam

= 28,270 kg/jam

Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap bleaching adalah 10% (PPKS, 2010)

Konsistensi air = ,

%

% 320,397 F10H2O = 2883,574 kg/jam

Alur 8

Maka, air yang dibutuhkan :

F8H2O = (2883,574 250,721 28,270) kg/jam

= 2604,582 kg/jam

Alur 10

F10selulosa = 294,231kg/jam


F10H2O = 2883,574 kg/jam

F10NaOCl = 0,282 kg/jam


Tabel LA.5 Neraca Massa pada Tangki Bleaching (kg/jam)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)


Selulosa 294,231 - - 294,231

lignin 26,166 - - 26,166

H2O 250,721 2604,582 28,270 2883,574

NaOCl - - 0,286 0,286

Sub total 571,118 2604,582 28,556 3204,256

Total 3165,989 3204,256

LA.4 ROTARY WASHER II (RW-102)

Fungsi : Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki

bleaching.

Neraca Massa Total

F10 + F11 = F12 + F13

Neraca Massa Komponen

Alur 11

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam waher adalah 2,5 : 1

(Perry, 1997)

F11H2O = 2,5 x F10total

= 2,5 x 3204,256 kg/jam

= 8010,640 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang

masuk ke dalam washer (PPKS, 2010).

F13H2O = 0,02 x (2883,574 + 8010,640) kg/jam = 217,884 kg/jam

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)

F13selulosa = 0,98 x 294,231 kg/jam = 288,347 kg/jam

Sebanyak 87,368% lignin mampu tereduksi pada tangki bleaching yang akan

terpisah dari pulp pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).

F121ignin = ,

x F10lignin

= ,

x 26,166 kg/jam

= 22,861 kg/jam

Alur 12

F12selulosa = (294,231 288,347) kg/jam = 5,885 kg/jam


F12H2O = (2883,574 + 8010,640 217,884) kg/jam = 10676,330 kg/jam

F12NaOCl = 0,286 kg/jam


Alur 13


F13lignin = (26,166 22,861) kg/jam = 3,305 kg/jam

F13H2O = 217,884 kg/jam


Tabel LA.6 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)



Selulosa 294,231 - 5,885 288,347

lignin 26,166 - 22,861 3,305

H2O 288,574 8010,640 10676,330 217,884

NaOCl 0,286 - 0,286 -

Sub total 3204,256 8010,640 10705,360 509,536

Total 11214,897 11214,897

LA.5 ROTARY DRYER I (RD-201)

Fungsi : Untuk mengeringkan pulp


F13 = F14 + F15


Alur 14

Rotary dryer dapat menghilangkan air sebanyak 90% dari total air yang masuk

(Perry, 1997)

F14H2O =

217,884= 196,096 kg/jam

Alur 15



F15H2O = (217,884 196,096) kg/jam = 21,788 kg/jam


Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)


Alur 13 Alur 14 Alur 15

Selulosa 288,347 - 288,347

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 217,884 196,096 21,788

Sub total 509,536 196,096 313,440

Total 509,536 509,536

LA.6 TANGKI PENCAMPUR (M-201)

Fungsi : Untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses

pretreatment pada reaksi asetilasi.


F16 + F17 = F18


Alur 17

Asam asetat 98% yang diperlukan untuk unit pretreatment adalah sebanyak 35% dari

laju umpan selulosa (Yamashita et al, 1986)

F17 total =

288,347 kg/jam = 100,921 kg/jam

F17CH3COOH =

100,921 kg/jam = 98,903 kg/jam

F17H2O = (100,921 98,903) kg/jam = 2,018 kg/jam

Alur 18



F18H2O = (21,788 + 2,018) kg/jam = 23,807 kg/jam

F18CH3COOH = 98,903 kg/jam


Tabel LA.8 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)



Selulosa 288,347 - 288,347

lignin 3,305 - 3,305

H2O 21,788 2,018 23,807

CH3COOH - 98,903 98,903

Sub total 313,440 100,921 414,362

Total 414,362 414,362

LA.7 REAKTOR ASETILASI (R-201)

Fungsi : Untuk tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat

dengan derajat asetilasi sebesar 3.

R-201

18SelulosaLignin

H2OCH3COOH

20

CH3COOHH2O

(CH3CO)2OCH3COOH

23

H2SO4H2O

21

Selulosa triasetatLignin

H2OCH3COOH

H2SO4 (CH 3CO)2O

24

Pada reaktor asetilasi, seluruh selulosa berubah menjadi selulosa triasetat dan reaksi

yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

selulosa asetat anhidrat selulosa triasetat asam asetat

dimana:

Ac = CH3CO

r = .

. ; BMselulosa = 162 kg/kmol =

,

.(()).

= 1,780 kmol/jam


F18 + F20 + F21 + F23 = F24


Alur 20

Asam asetat 70% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 438% dari laju alir

umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F20 total =

288,247 kg/jam = 1262,958 kg/jam

F20CH3COOH =

1262,958 kg/jam = 884,071 kg/jam

F20H2O = (1262,958 884,071) kg/jam = 378,887 kg/jam

Alur 23

Asetat anhidrat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 247% dari laju

alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F23 total =

288,247 kg/jam = 712,216 kg/jam

F23(CH3CO)2O =

712,216 kg/jam = 697,972 kg/jam

F23CH3COOH = (712,216 697,972) kg/jam = 14,244 kg/jam

Alur 21

Asam sulfat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 3,8% dari laju alir

umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F21 total = ,

288,247 kg/jam = 10,957 kg/jam

F21H2SO4 =

10,957 kg/jam = 10,738 kg/jam

F21H2O = (10,957 10,738) kg/jam = 0,219 kg/jam

Alur 24

F24selulosa triasetat = r . BMselulosa triasetat .

= 1,780 kmol/jam . 288 kg/mol . 1

= 512,616 kg/jam

F24 CH3COOH = F18 CH3COOH + F20 CH3COOH + F23 CH3COOH + r . BM CH3COOH.

= 98,903 + 884,071 + 14,244 + (1,780 . 60 . 3)

= 1317,603 kg/jam

F24(CH3CO)2O = F23(CH3CO)2O r . BM(CH3CO)2O.

= 697,972 (1,780 . 102 . 3)

= 153,317 kg/jam

F24 H2SO4 = F21 H2SO4

= 10,738 kg/jam F24lignin = F18lignin

= 3,305 kg/jam F24H2O = F18H2O + F20H2O + F21H2O

= (23,807 + 378,887 + 0,219) kg/jam

= 402,913 kg/jam

F24total = 2400,493 kg/jam Tabel LA.10 Neraca Massa pada Reaktor Asetilasi (kg/jam)


Alur 18 Alur 20 Alur 23 Alur 21 Alur 24

Selulosa Triasetat - - - - 512,616

Selulosa 288,347 - - - -

Lignin 3,305 - - - 3,305

H2O 23,807 378,887 - 0,219 402,913

CH3COOH 98,903 884,071 14,244 - 1317,603

(CH3CO)2O - - 697,972 - 153,317

H2SO4 - - - 10,738 10,738

Sub total 414,362 1262,958 712,216 10,957 2400,493

Total 2400,493 2400,493

LA.9 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)

Fungsi : Untuk menghidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetat dengan

diharapkan derajat asetilasi turun menjadi 2,4 serta menetralkan sisa

reaktan asetat anhidrat.

H-201

Selulosa triasetatLigninH2O

CH 3COOHH2SO4

(CH3CO)2O

24

H2O 26

Selulosa asetatLigninH2O

CH3COOHH2SO4

(CH3CO)2O

27

Pada tangki hidrolisasi, seluruh selulosa triasetat dihidrolisis oleh air menjadi

selulosa asetat dan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

Selulosa triasetat air selulosa asetat asam asetat

dimana:

Ac = CH3CO

r1 = .

. ; BMselulosa triasetat = 288 kg/kmol =

,

.(()).

= 1,780 kmol/jam

Reaksi yang juga terjadi pada unit hidrolisis adalah :

Asetat anhidrat air asam asetat

Konversi reaksi = 98% (Anita, 2010)

r2 = () .

.() ; BM(CH3CO)2O = 102 kg/kmol =

,

.,(()).

= 1,473 kmol/jam


F24 + F26 = F27


Alur 26

Air yang dibutuhkan untuk tahap hidrolisis sebesar 71% dari laju alir umpan selulosa

(Yamashita et al, 1986)

F26 H2O =

288,347 kg/jam = 204,726 kg/jam

Alur 27

F27selulosa asetat = r1 . BMselulosa asetat . 1

= 1,780 kmol/jam . 246 kg/kmol . 1

= 437,860 kg/jam

F27CH3COOH = F24 CH3COOH + r1 . BM CH3COOH. 1 + r2 . BM CH3COOH. 2

= 1371,603 + (1,780 . 60 . 1) + (1,473 . 60 . 2)

= 1601,164 kg/jam

F27(CH3CO)2O = F24(CH3CO)2O r2 . BM(CH3CO)2O. 2

= 153,317 (1,473 . 102 . 1)

= 3,066 kg/jam

F27H2SO4 = F24 H2SO4

= 10,738 kg/jam

F27lignin = F24lignin

= 3,305 kg/jam

F27H2O = F24H2O + F26H2O - r1 . BMH2O . 1 r2 . BMH2O . 2

= 402,913 + 204,726 (1,780 . 18 . 1) (1,473 . 18 . 1)

= 549,086 kg/jam


Tabel LA.11 Neraca Massa pada Tangki Hidrolisasi (kg/jam)



Selulosa Triasetat 512,616 - -

Selulosa Asetat - - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 402,913 204,726 549,086

CH3COOH 1317,603 - 1601,164

(CH3CO)2O 153,317 - 3,066

H2SO4 10,738 - 10,738

Sub total 2400,493 204,726 2605,219

Total 2605,219 2605,219

LA.12 TANGKI NETRALISASI (TN-201)

Fungsi : Untuk menetralisasi katalis asam sulfat dengan menambahkan larutan

magnesium asetat sehingga reaksi dapat berhenti.

Reaksi pada proses netralisasi adalah :

Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat

Konversi reaksi = 99% (Trehy, 2000)

r = .

. ; BMH2SO4 = 98 kg/kmol =

,

.,(()).

= 0,108 kmol/jam


F28 + F30 = F31


Alur 30

Larutan Mg(CH3COO)2 38% yang dibutuhkan dalam unit netralisasi adalah sebanyak

16% dari laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F30 total =

288.347 kg/jam = 46,135 kg/jam

F30Mg(CH3COO)2 =

46,135 kg/jam = 17,531 kg/jam

F30H2O = (46,135 17,531) kg/jam = 28,604 kg/jam

Alur 31

F31selulosa asetat = F28selulosa asetat

= 437,860 kg/jam

F31CH3COOH = F28CH3COOH + r . BM CH3COOH.

= 1601,164 + (0,108 . 60 . 2)

= 1614,181 kg/jam

F31(CH3CO)2O = F28(CH3CO)2O

= 3,066 kg/jam

F31H2SO4 = F28 H2SO4 r . BM H2SO4.

= 10,738 (0,108 . 98 . 1)

= 0,107 kg/jam

F31lignin = F28lignin

= 3,305 kg/jam F31H2O = F28H2O + F30H2O

= 549,086 + 28,604

= 577,690 kg/jam

F31Mg(CH3COO)2 = F30Mg(CH3COO)2 r . BM Mg(CH3COO)2 .

= 17,531 (0,108 . 142 . 1)

= 2,128 kg/jam

F31MgSO4 = r . BM MgSO4.

= 0,108 . 120 . 1

= 13,017 kg/jam


Tabel LA.13 Neraca Massa pada Tangki Netralisasi (kg/jam)



Selulosa Asetat 437,860 - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 549,086 28,604 577,690

CH3COOH 1601,164 - 1614,181

(CH3CO)2O 3,066 - 3,066

H2SO4 10,738 - 0,107

Mg(CH3COO)2 - 17,531 2,128

MgSO4 - - 13,017

Sub total 2605,219 46,135 2651,355

Total 2651,355 2651,355

LA.11 CENTRIFUGE (CF-301)

Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, air,

asam asetat, magnesium sulfat) dari air dan zat pengotor lainnya.

Efisiensi sentrifuge adalah 98% dimana cairan yang terkonversi ke padatan sebesar

2%.


F32 = F38 + F33


Alur 38

F38CH3COOH =

1614,181

= 1581,897 kg/jam

F38(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam

F38H2SO4 = 0,107 kg/jam

F38H2O =

577,69

= 566,136 kg/jam

F38Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam

F38MgSO4 =

13,017

= 12,757 kg/jam


Alur 33

F33selulosa asetat = 437,860 kg/jam


F33 CH3COOH = (1614,181 1581,897) kg/jam = 32,284 kg/jam

F33H2O = (577,690 566,136) kg/jam = 11,554 kg/jam

F33MgSO4 = (13,017 12,757) kg/jam = 0,260 kg/jam


Tabel LA.14 Neraca Massa pada Centrifuge (kg/jam)




Lignin 3,305 - 3,305

H2O 577,690 566,136 11,554

CH3COOH 1614,181 1581,897 32,284

(CH3CO)2O 3,066 3,066 -

H2SO4 0,107 0,107 -

Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -

MgSO4 13,017 12,757 0,260

Sub total 2651,355 2166,092 485,263

Total 2651,355 2651,355

LA.12 ROTARY DRYER II (RD-301)

Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi

komposisi produk akhir.

Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997)

dan diharapkan komposisi asam asetat sebesar 0,01% dari berat selulosa asetat

(PPKS, 2010).


F33 = F34 + F35


Alur 35

F35selulosa asetat = 437,860 kg/jam


F35CH3COOH = 0,0001 x 32,284 kg/jam

= 0,044 kg/jam

F35H2O = ()

4,481kg/jam

= 1,155 kg/jam

F35MgSO4 = 0,260 kg/jam


Alur 34

F34CH3COOH = (32,284 0,044) kg/jam

= 32,240 kg/jam

F34H2O = (11,554 1,155) kg/jam

= 10,398 kg/jam


Tabel LA.15 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)




Lignin 3,305 - 3,305

H2O 11,554 10,398 1,155

CH3COOH 32,284 32,240 0,044

MgSO4 0,260 - 0,260

Sub total 485,263 42,638 442,624

Total 485,263 485,263

A.13 DECANTER (D-301)

Fungsi : Untuk memisahkan larutan asam asetat dengan zat terlarut lainnya

Diharapkan komposisi pada alur 40 adalah asam asetat dan air sebagai fase ringan

yang kemudian akan digunakan kembali dan sisanya ditampung ke tangki

penampungan.


F38 = F39 + F40

Neraca Massa Komponen:

Alur 39

Kelarutan magnesium sulfat didalam air memiliki nilai 40,8gr/100 gr air.

F39(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam

F39MgSO4 = 12,757 kg/jam

F39H2O =

12,757kg/jam

= 31,267 kg/jam

F39H2SO4 = 0,107 kg/jam

F39Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam


Alur 40


F40H2O = (566,136 31,267)

= 534,870 kg/jam


Tabel LA.16 Neraca Massa pada Decanter (kg/jam)



H2O 566,136 31,267 534,870

CH3COOH 1581,897 - 1581,897

(CH3CO)2O 3,066 3,066 -

H2SO4 0,107 0,107 -

Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -

MgSO4 12,757 12,757 -

Sub total 2166,092 49,325 2116,767

Total 2166,092 2166,092

A.14 TANGKI PENCAMPUR (M-301)

Fungsi : Untuk menghasilkan larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70%

yang akan digunakan kembali pada unit reaktor (recovery asam asetat).


F40 + F41 = F19 + F42

Neraca Massa Komponen:

Alur 40


F40H2O = 534,870 kg/jam


Alur 19


F19H2O = 378,887 kg/jam


Alur 19 merupakan laju alir larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70% sehingga

dibutuhkan tambahan air pada alur 36 untuk recovery asam asetat hingga konsentrasi

campuran menjadi 70%.

Alur 41

Air yang diperlukan agar komposisi produk tangki pencampur menjadi 70% adalah :

= 30% x F40total

= 0,3 x 2116,767 kg/jam

= 635,030 kg/jam

F41H2O = (635,030 534,870) kg/jam

= 100,160 kg/jam

Alur 42

F42H2O = (635,030 378,887) kg/jam

= 256,143 kg/jam

F42CH3COOH = (1581,897 884,071) kg/jam

= 697,827 kg/jam


Tabel LA.17 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)



H2O 534,870 100,160 378,887 256,143

CH3COOH 1581,897 - 884,071 697,827

Sub total 2116,767 100,160 1262,968 953,969

Total 2216,928 2216,928

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Kapasitas Produk : 3500 ton/tahun

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kg/jam

Waktu kerja per tahun : 330 hari

Suhu referensi : 25oC (298oK)

Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut:

1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan

keluar

Q = H = T

Tref

dTCpn (Smith, 1975)

Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan

adalah :

2

1

2

1

T

Tb

Tb

T

T

T

dTCpgHvldTCpldTCp .............. (Reklaitis, 1983)

2. Data untuk perhitungan kapasitas panas

Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas liquid (Cpl) untuk gugus

gugus pada senyawa liquid.

Tabel LB.1 Nilai Kapasitas Panas Liquid (Cpl) Metode Chuch dan Swanson

Gugus Cpl (kal/g0C)

-CH (ring) 4,4

-OH 10,7

-C=O

H 12,66

-CH2- 7,2

(Perry, 1997)

Perhitungan Cpl (kal/g.0C) dengan menggunakan metode Chuch dan Swanson dengan

rumus :

n

icpipL NiC

1

Tabel LB.2 Menunjukkan nilai kapasitas panas solid (Cps) untuk gugus

gugus pada senyawa solid.

Tabel LB.2 Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison

Unsur Atom

C 10.89

H 7.56

O 13,42

N 18,74

S 12,36

K 28,87

Cl 24,69

Na 26,19

P 26,63

Mg 22,69

Fe 29,08

Ca 28,25

Cr 26,63

Co 25,71

Ni 25,46

Cu 26,92

(Perry, 1997)

Perhitungan Cps

padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison:

CpS =

Dimana : CpS = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K)

n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa

Ni

= Jumlah unsur atom i dalam senyawa

= Nilai dari kontribusi unsur atom i pada Tabel LB.2

Ei

Ei

n

ii

.1

Ei

3. Data perhitungan panas pembentukan dan panas penguapan

Tabel LB.3 Menunjukkan nilai panas pembentukan dengan gugus-gugus pada

senyawa padatan [kJ/mol].

Tabel LB.3 Kontribusi Gugus Nilai Panas Pembentukan (Hfo)

Perhitungan Hfo (kJ/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy

adalah : (298,15 K) = 68,29 + (Perry, 1997)

Rumus panas penguapan :

Q = n. Hvl (Smith dan Van Ness, 1975)

4. Data untuk steam, air pemanas dan air pendingin

Steam yang digunakan adalah superheated steam 1300C pada tekanan 100 kPa.

Hvl (1300C) = 2.734,7 kJ/kg (Reklaitis, 1983)

Air pemanas yang digunakan adalah air pada suhu 900C dan keluar pada suhu 340C.

Air (saturated) : H(34oC) = 139,11 kJ/kg (Smith, 1987)

H(90oC) = 376,92 kJ/kg (Smith, 1987)

Air pendingin yang digunakan adalah air pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C.

Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg (Smith, 1987)

H(45oC) = 188,35 kJ/kg (Smith, 1987)

5. Perhitungan nilai kapasitas panas (Cp) masing masing komponen:

1. Selulosa asetat (C6H7O2OH(OCOCH3)2)

Cps Selulosa diasetat = EC (8) + EH (14) + EO (7)

= 10,89(8) + 7,56(14) + 13,42(7)

= 286,9 J/mol.K

2. Selulosa triasetat (C6H7O2(OCOCH3)3)

Cps Selulosa triasetat = EC (12) + EH (16) + EO (8)

= 10,89(12) + 7,56(16) + 13,42(8)

= 359 J/mol.K

3. Selulosa (C6H7O2(OH)3)

Cps Selulosa = EC (6) + EH (10) + EO (5)

= 10,89(6) + 7,56(10) + 13,42(5)

= 208,04 J/mol.K

5. Magnesium asetat (Mg(CH3COO)2)

Cps Magnesium asetat = EMg (1) + EC (4) + EO (4) + EH (6)

= 22,69(1) + 10,89(4) + 13,42(4) + 7,56(6)

= 169,25 J/mol.K

6. Magnesium sulfat (MgSO4)

Cps Magnesium sulfat = EMg (1) + ES (1) + EO (4)

= 22,69(1) + 12,46(1) + 13,42(4)

= 88,73 J/mol.K

7. Lignin

Cps lignin = EC (20) + EH (20) + EO (8)

= 10,89 (20) + 7,56 (20) + 13,42 (8)

= 476,36 J/mol.K

8. Asam asetat (CH3COOH)

Cpl = 123,1 J/mol.K

Cpg = 63,4 J/mol.K

9. Asetat anhidrat ((CH3CO)2O)

Cpl = 186,252 J/mol.K

10. Asam sulfat (H2SO4)

Cpl = 138,9 J/mol.K

11. Air (H2O)

Cpl = 75,2634 J/mol.K

Cpg = 33,36 J/mol.K

Tabel LB.4 Nilai Kapasitas Panas Masing-Masing Komponen

Komponen Cpl

(J/mol.K)

Cps

(J/mol.K)

Cpg

(J/mol.K)

Selulosa asetat - 286,9 -

Selulosa triasetat - 359 -

Selulosa - 208,04 -

Lignin - 476,36 -

Asam asetat 123,1 - 63,4

Asetat anhidrat 186,252 - -

Asam sulfat 138,9 - -

Air 75,2634 - 33,36

Magnesium asetat - 169,25 -

Magnesium sulfat - 88,73 -

6. Perhitungan nilai panas pembentukan (H0f) dan panas penguapan (Hvl)

Menghitung H0f298 Selulosa asetat :

H0f298 = 68,29 + ( OH phenol) + 2( CH ) + 3( C ) + ( -O- ring) + 2( CH3)

+ ( CH2 ) + 2( C ) + 2(-O-nonring) + 3( O)

H0f298 = 68,29 + (221,65) + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64)

+ 2(83,99) + 2(-132,22) + 3(-247,61)

H0f298 = -1047,85 kJ/mol

Menghitung H0f298 Selulosa triasetat :

H0f298 = 68,29 + 2( CH ) + 3( C ) + (-O- ring) + 2( CH3) + (-CH2-) + 3( C)

+ 3(-O-nonring) + 3( O)

H0f298 = 68,29 + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64) +3(83,99)

+ 3(-132,22) + 3(-247,61)

H0f298 = -950,88 kJ/mol

Menghitung H0f298 Selulosa :

H0f298 = 68,29 + 3(-OH phenol) + 4( CH) + (-CH2-) + (-O-nonring) + (-O-ring)

H0f298 = 68,29 + 3(-221,65) + 4(8,67) + (-26,68) + (-132,22) + (-138,16)

H0f298 = -859,16 kJ/mol

H0f298 Asam asetat = -483,5 kJ/mol

H0f298 Asetat anhidrat = -391,17 kJ/mol

H0f298 Asam sulfat = -810,9413 kJ/mol

H0f298 Air = -241,9882 kJ/mol

H0f298 Magnesium asetat = -1442,771 kJ/mol

H0f298 Magnesium sulfat = -1362,385 kJ/mol (Perry, 1997)

Hvl Asam asetat = 23,7 kJ/mol

Hvl Air = 40,6562 kJ/mol (Reklaitis, 1983)

Tabel LB.5 Nilai Panas Pembentukan Dan Panas Penguapan

Komponen H0f298 (kJ/mol) Hvl (kJ/mol)

Selulosa asetat -1047,85 -

Selulosa triasetat -950,88 -

Selulosa -859,16 -

Asam asetat -483,5 23,7

Asetat anhidrat -391,17 -

Asam sulfat -810,9413 -

Air -241,9882 40,6562

Magnesium asetat 1442,771 -

Magnesium sulfat -1362,385 -

7. Perhitungan panas reaksi (H0r)

Menghitung H0r reaksi:

Reaksi 1 :

selulosa asetat anhidrat selulosa triasetat asam asetat

H0r1298 =

= {3(483,5) + (950,88)} {3(391,17) + (859,16)}

= 368,71 kJ/mol

Reaksi 2 :

Selulosa triasetat air selulosa asetat asam asetat

H0r2298 = {(483,5) + (1047,85)} {(241,9882) + (950,88)}

= 338,482 kJ/mol

Reaksi 3:

Asetat anhidrat air asam asetat

H0r3298 = 2(483,4) {(241,9882)+( 391,17)

= 333,842 kJ/mol

Reaksi 4:

Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat

H0r4298 ={ 2(483,5) + (1362,385)} {(1442,771) + (810,9413)

= 75,673 kJ/mol

LB.1 TANGKI EKSTRAKSI (EX-101)

Panas masuk = N1H2O 15,303

15,298

CpdT + N2Selulosa 15,303

15,298

CpdT + N2lignin 15,303

15,298

CpdT + N2Air

15,303

15,298

CpdT + N3KOH 15,303

15,298

CpdT + N3H2O 15,303

15,298

CpdT......................(1)

Tabel LB. 6 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Ekstraksi dengan

menggunakan persamaan (1)

Tabel LB.6 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM

(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam) 1 H2O 3234,992 18 179,722 376,317 67632,360

2 Selulosa 300,236 162 1,853 1040,200 1927,812

Lignin 68,016 388 0,175 2381,800 417,527

3

H2O 44,217 18 2,457 376,317 324,423

KOH 6,187 56 0,110 249,250 27,538

H2O 35,060 18 1,948 376,317 732,987

TOTAL 71662,641

Panas keluar = N4Selulosa 15,358

15,298

CpdT + N4Lignin 15,358

15,298

CpdT + N4KOH 15,358

15,298

CpdT + N4H2O

15,358

15,298

CpdT......................(2)

Tabel LB. 7 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Ekstraksi dengan

menggunakan persamaan (2).

Tabel LB.7 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

4

Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740

Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325

KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452

H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178

TOTAL 859951,695

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc), adalah:

dQ/dT = Qc = Qout Qin

= (859951,695 71662,641) kJ/jam

= 788289,054 kJ/jam

Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :

kg/jam 254,288kJ/kg 734,72

kJ/jam 788289,054

Qcm

Hvl

Tabel LB.8 Neraca Energi Tangki Ekstraksi (EX-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 71662,641 -

Produk - 859951,695

Steam 788289,054 -

Total 859951,695 859951,695

LB.2 ROTARY WASHER I (RW-101)

Panas masuk = N4Selulosa 15,358

15,298


15,298

CpdT + N4KOH 15,358

15,298

CpdT + N4H2O

15,358

15,298

CpdT + N5H2O 15,303

15,298

CpdT......................(3)

Tabel LB. 9 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer I dengan


Tabel LB.9 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

4

Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740

Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325

KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452

H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178

5 H2O 9221,770 18 512,321 376,317 192794,935

TOTAL 1052746,630

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :

Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

Qout = T

Tref

dTCpN (Smith, 1975)

Sehingga diperoleh T keluar (T) = 44,904oC


15,298


15,298

CpdT + N6KOH 904,317

15,298

CpdT +

N6H2O 904,317

15,298


15,298


15,298

CpdT + N7H2O

904,317

15,298

CpdT......................(4)

Tabel LB. 10 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer I dengan


Tabel LB.10 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

6

Selulosa 6,005 162 0,037 4140,804 153,484

Lignin 41,850 388 0,108 9481,415 1022,679

KOH 6,187 56 0,110 992,209 109,621

H2O 12285,318 18 682,518 1498,034 1022434,723

7

Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704

Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403

H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20886,015

TOTAL 1052746,630

Tabel LB.11 Neraca Energi Rotary Washer I (RW-101)


Umpan 1052746,630 -

Produk - 1052746,630

Total 1052746,630 1052746,630

LB.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)


15,298


15,298

CpdT + N7H2O 904,317

15,298

CpdT + N8H2O

15,303

15,298

CpdT + N9NaOCl 15,303

15,298

CpdT + N9H2O 15,303

15,298

CpdT......................(5)

Tabel LB. 12 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Bleaching dengan


Tabel LB.12 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

7

Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704

Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403

H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20866,015

8 H2O 2604,582 18 144,699 376,317 54452,694

9 NaOCl 0,286 74,5 0,004 321,500 1,234

H2O 28,270 18 1,571 376,317 591,027

TOTAL 84071,077


15,298


15,298


15,298

CpdT +

N10H2O 15,333

15,298

CpdT......................(6)

Tabel LB. 13 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Bleaching dengan


Tabel LB.13 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

10

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

TOTAL 436355,686

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :


= (436355,686 84071,077) kJ/jam

= 352284,610 kJ/jam

Sehingga, jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :

kg/jam 370,1481

kg/jam 237,81

352284,610kJ/kg )11,391(376,92

kJ/jam 352284,610C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.14 Neraca Energi Tangki Bleaching (BL-101)


Umpan 84071,077 -

Produk - 436355,686

Air Panas 352284,610 -

Total 436355,686 436355,686

LB.4 ROTARY WASHER II (RW-102)


15,298


15,298


15,298

CpdT +

N10H2O 15,333

15,298

CpdT + N11H2O 15,303

15,298

CpdT......................(7)

Tabel LB. 15 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer II dengan


Tabel LB.15 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

10

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

11 H2O 8010,640 18 445,036 376,317 167474,436

TOTAL 603830,122


Q masuk = Q keluar


Qout = T

Tref

dTCpN (Smith, 1975)



15,298


15,298


15,298

CpdT +

N12H2O 288,311

15,298


15,298


15,298

CpdT +

N13H2O 288,311

15,298

CpdT......................(8)

Tabel LB. 16 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer II dengan


Tabel LB.16 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

12

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

13

Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753

Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312

H2O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816

TOTAL 603830,122

Tabel LB.17 Neraca Energi Rotary Washer II (RW-102)


Umpan 603830,122 -

Produk - 603830,122

Total 603830,122 603830,122

LB.5 ROTARY DRYER I (RD-201)


15,298


15,298

CpdT + N13H2O 288,311

15,298

CpdT......................(9)

Tabel LB.18 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer I dengan


Tabel LB.18 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

13

Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753

Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312

H2O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816

TOTAL 16886,881

Panas keluar = N14H2O 15,373

15,298

CpdT + HvlAir + N15Selulosa 15,373

15,298


15,298

CpdT + N15H2O 15,373

15,298

CpdT + HvlAir......................(10)

Tabel LB.19 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer I dengan


Tabel LB.19 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam) 14 H2O 196,096 18 10,894 8187,411 89195,396

15

Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600

TOTAL 127223,054

Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = QOut - QIn

= (127223,054 16886,881) kJ/jam

= 110336,173 kJ/jam

Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 347,40kJ/kg 734,72

kJ/jam 110336,173

Qcm

Hvl

Tabel LB.20 Neraca Energi Rotary Dryer I (RD-201)


Umpan 16886,881 -

Produk - 127223,054

Steam 110336,173 -

Total 127223,054 127223,054

LB.6 BLOW BOX (B-201)


15,298


15,298

CpdT + N15H2O 15,373

15,298

CpdT +

HvlAir......................(11)

Tabel LB.21 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan


Tabel LB.21 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

15

Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600

TOTAL 38027,658


15,298


15,298

CpdT + N16H2O 15,303

15,298

CpdT......................(12)

Tabel LB.22 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan


Tabel LB.22 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)

lur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM

(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

16

Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520

TOTAL 2327,280


dQ/dT = QC = Qout Qin

= (2327,280 38027,658) kJ/jam

= 35700,378 kJ/jam

100

30

. TudaraCp = 29,784227.T .T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5

= 2550,75 kJ/kmol.K

Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 996,13kJ/kg2550,75kJ/jam 35700,378

udaraCpQcm

Tabel LB.23 Neraca Energi Blow Box (B-201)


Umpan 38027,658 -

Produk - 2327,280

Udara Pendingin 35700,378 -

Total 2327,280 2327,280

LB.7 TANGKI PENCAMPUR (M-201)


15,298


15,298

CpdT + N16H2O 15,303

15,298

CpdT +

N17CH3COOH 15,303

15,298

CpdT + N17H2O 15,303

15,298

CpdT......................(13)

Tabel LB.24 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Pencampur dengan


Tabel LB.24 Perhitungan Panas Masuk Pada Tangki Pencampur (M-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

16

Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520

17 CH3COOH 98,903 60 1,648 615,500 1014,580

H2O 2,018 18 0,112 376,317 42,189

TOTAL 3384,049


15,298


15,298

CpdT + N18H2O 15,323

15,298

CpdT +

N18CH3COOH 15,323

15,298

CpdT......................(14)

Tabel LB. 25 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Pencampur

dengan menggunakan persamaan (14).

Tabel LB.25 Panas Keluar Pada Tangki Pencampur (M-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

18

Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352

Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449

H2O 23,806 18 1,323 1881,585 2488,545

CH3COOH 98,903 60 1,648 3077,500 5072,900

TOTAL 16920,246

Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :


= 16920,246 kJ/jam 3384,049kJ/jam

= 13536,196 kJ/jam

Sehingga jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :

kg/jam 920,56

kg/jam 237,81

13536,196kJ/kg )11,391(376,92

kJ/jam 13536,196C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.26 Neraca Energi Tangki Pencampur (M-201)


Umpan 3384,049 -

Produk - 16920,246

Air Panas 13536,196

Total 16920,246 16920,246

LB.8 HEATER 1 (H-201)


15,298

CpdT + N19CH3COOH 15,303

15,298

CpdT...............(15)

Tabel LB.27 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan


Tabel LB.27 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

19 H2O 378,887 18 21,049 376,317 7921,201

CH3COOH 884,071 60 14,735 615,500 9069,095

TOTAL 16990,296


15,298


15,298

CpdT...............(16)

Tabel LB.28 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan


Tabel LB.28 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

20 H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005

CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475

TOTAL 84951,480 Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :


= (84951,480 16990,296) kJ/jam

= 67961,184 kJ/jam

Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 779,285

kg/jam 237,810

175556,829kJ/kg )110,139(376,920

kJ/jam 67691,184C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.29 Neraca Energi Heater I (H-201)


Umpan 16990,296 -

Produk - 84951,480

Air Panas 67961,184 -

Total 84951,480 84951,480

LB.9 HEATER II (H-202)

Panas masuk = N22(CH3CO)2O 15,303

15,298


15,298

CpdT...............(17)

Tabel LB.30 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater II dengan


Tabel LB.30 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

22 (CH3CO)2O 697,972 102 6,843 931,260 6372,484

CH3COOH 14,244 60 0,237 615,500 146,120

TOTAL 6518,604

Panas keluar = N23(CH3CO)2O 15,323

15,298


15,298

CpdT...............(18)

Tabel LB.31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan


Tabel LB.31 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

23 (CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4565,300 31862,422

CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599



= (32593,020 6518,604) kJ/jam

= 26074,416 kJ/jam


kg/jam 644,109

kg/jam 237,810

26074,416kJ/kg )110,139(376,920

kJ/jam 26074,416C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.32 Neraca Energi Heater II (H-202)


Umpan 6518,604 -

Produk - 32593,020

Air Panas 26074,416

Total 32593,020 32593,020

LB.10 REAKTOR ASETILASI (R-201)


15,298


15,298

CpdT + N18H2O 15,323

15,298

CpdT +

N18CH3COOH 15,323

15,298


15,298

CpdT + N20H2O 15,323

15,298

CpdT +

N23(CH3CO)2O 15,323

15,298


15,298

CpdT + N21H2SO4 15,303

15,298

CpdT

+ N21H2O 15,303

15,298

CpdT......................(19)

Tabel LB.33 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan


Tabel LB.33 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Reaktor Asetilasi (R-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

18

Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352

Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449

H2O 23,806 18 1,323 3077,500 5072,900

CH3COOH 98,903 60 1,648 1881,585 2488,545

20 H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005

CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475

22 H2O 0,219 18 0,012 376,317 6,084

H2SO4 10,738 98 0,110 694,500 76,097

24 CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599

(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4656,300 31862,422

TOTAL 134546,927

Panas keluar = N24Selulosa triasetat 15,343

15,298


15,298

CpdT + N24H2O 15,343

15,298

CpdT +

N24CH3COOH 15,343

15,298

CpdT + N24(CH3CO)2O 15,343

15,298

CpdT + N24H2SO4 15,343

15,298

CpdT......................(20)

Tabel LB.34 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan


Tabel LB.34 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Asetilasi (R-201)


(kg/kmol) N

(kmol) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

25

Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554

Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609

H2O 402,912 18 22,384 3386,853 75811,397

CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697

(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058

H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876

TOTAL 239692,738

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh :

Reaksi 1:

H0r1298 = 368,71 kJ/mol

H0r1343,15 = H0r1298 + produk 15,343

15,298

Cp dT + reaktan 15,343

15,298

Cp dT

= -368,71 kJ/mol + {3(5539,5) + 1(16155)}kJ/mol + {-3(8381,34) + -

1(208,04 x 45)kJ/mol

= 2101,03 kJ/mol

r1 = 1,780 mol/jam

Sehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah:

r1. H0r1343,15 = {1,780 x (-2101,03)} kJ/jam

= 3739,833 kJ/jam

Maka :

dQ/dT = Qc = Qout Qin + Panas Reaksi

= 239692,738 kJ/jam 134546,927 kJ/jam + (3739,833) kJ/jam

= 101405,978 kJ/jam

Sehingga air pemanas yang diperlukan adalah :

kg/jam 928,129

kg/jam 237,81

101405,978kJ/kg )11,391(376,92

kJ/jam 101405,978C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.35 Neraca Energi Reaktor Asetilasi (R-201)


Umpan 134546,927 -

Produk - 239692,738

Panas Reaksi - 3739,833

Air Panas 101405,978 -

Total 235952,905 235952,905

LB.11 HEATER III (H-203)


15,298

CpdT...............(21)

Tabel LB.36 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater III dengan


Tabel LB.36 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam) 26 H2O 204,726 18 11,374 376,317 4280,104

TOTAL 4280,104


15,298

CpdT...............(22)

Tabel LB.37 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan


Tabel LB.37 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam) 27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961



= (38520,961 4280,104) kJ/jam

= 34240,856 kJ/jam


kg/jam 984,143

kg/jam 237,810

34240,856kJ/kg )110,139(376,920

kJ/jam 34240,856C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.38 Neraca Energi Heater III (H-203)


Umpan 4280,104 -

Produk - 38520,961

Air Panas 34240,856 -

Total 38520,961 38520,961

LB.12 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)

Panas masuk = N25Selulosa triasetat 15,343

15,298


15,298

CpdT + N25H2O 15,343

15,298

CpdT +

N25CH3COOH 15,343

15,298

CpdT + N25(CH3CO)2O 15,343

15,298

CpdT + N25H2SO4 15,343

15,298

CpdT

+ N26H2O 15,343

15,298

CpdT......................(23)

Tabel LB.39 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Hidrolisis dengan


Tabel LB.39 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (TH-201)


(kg/kmol) N

(kmol) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

25

Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554

Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609

H2O 402,912 18 22,388 3386,853 75824,945

CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697

(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058

H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876

27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961

TOTAL 278213,699

Panas keluar = N27Selulosa asetat 15,393

15,298


15,298

CpdT + N27H2O ( 15,373

15,298

CpldT +

HVL +

15,393

15,373

CpgdT ) + N27CH3COOH ( 15,390

15,298

CpldT + HVL + 15,393

15,390

CpgdT ) + N27(CH3CO)2O 15,393

15,298

CpdT + N27H2SO4 15,393

15,298

CpdT................(24)

Tabel LB. 31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Hidrolisis dengan


Tabel LB.40 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (H-201)


(kg/kmol) N

(kmol) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

27

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574

Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507

H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859

CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859

H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850

TOTAL 608367,005

Dari perhitungan sebelumnya :

Reaksi 2:

H0r2298 = 338,482 kJ/mol

H0r2393 = H0r2298 + produk 15,393

15,298


15,298

Cp dT

= 338,482 kJ/mol + {1(11908,400) + 1(27255,5)} + {(1)

(7857,879) + (1)(359 x 95)}

= 3137,461 kJ/mol

r2 = 1,780 mol/jam

Sehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah :

r2. H0r2393 = (1,780 x 3137,461) kJ/jam

= 5584,681 kJ/jam

Reaksi 3

H0r3298 = 333,842kJ/mol

H0r3393 = H0r3298 + produk 15,393

15,298


15,298

Cp dT

= 333,842 kJ/mol + {2(11908,400)} + {(1)(17693,940) + (1)

(7857,879)}

= 2068,861 kJ/mol r3 = 1,473 mol/jam

Sehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah :

r3. H0r3393 = (1,473 x 2068,861) kJ/jam

= 3047,432 kJ/jam

Maka:

dQ/dT = QC = QOut Qin + r2. H0r2393 + r3. H0r3393

= {608367,005 278213,699 + (5584,681) + (3047,432)}

= 321521,194 kJ/jam

Sehingga, jumlah steam yang diperlukan adalah :

kg/jam 570,117kJ/kg 734,72

kJ/jam 321521,194

Qcm

Hvl

Tabel LB.41 Neraca Energi Tangki Hidrolisis (H-201)


Umpan 278213,699 -

Produk - 608367,005


Steam 321521,194 -

Total 599734,892 599734,892

LB.13 COOLER 1 (C-201)

Panas masuk = N27Selulosa asetat 15,393

15,298


15,298

CpdT + N27H2O ( 15,373

15,298

CpldT +

HVL +

15,393

15,373

CpgdT) + N27CH3COOH ( 15,390

15,298

CpldT + HVL + 15,393

15,390

CpgdT ) + N27(CH3CO)2O 15,393

15,298

CpdT + N27H2SO4 15,393

15,298

CpdT...........(25)

Tabel LB.42 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Cooler I dengan


Tabel LB.42 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)


(kg/kmol) N

(kmol) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

27

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574

Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507

H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859

CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859

H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850

TOTAL 608367,005


15,298


15,298

CpdT + N28H2O 15,363

15,298

CpdT +

N28CH3COOH 15,363

15,298

CpdT + N28(CH3CO)2O 15,363

15,298

CpdT + N28H2SO4 15,363

15,298

CpdT......................(26)

Tabel LB.43 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan


Tabel LB.43 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

28

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,5 33192,814

Lignin 3,305 388 0,009 30963,4 263,768

H2O 549,086 18 30,505 4892,121 149233,064

CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,5 213528,562

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,38 363,904

H2SO4 10,738 98 0,110 9028,5 989,266



= (397571,378 608367,005) kJ/jam

= 210795,628 kJ/jam

Sehingga jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 988,2522

kg/jam 83,55

210795,628kJ/kg )8,104(188,35

kJ/jam 210795,628C)H(25C)H(45

Qcm

Tabel LB.44 Neraca Energi Cooler I (C-201)


Umpan 608367,005 -

Produk - 397571,378

Air Pendingin 210795,628 -

Total 397571,378 397571,378

LB.14 HEATER IV (H-204)

Panas masuk = N29Mg(CH3CO)2 15,303

15,298

CpdT + N29H2O 15,303

15,298

CpdT...............(27)

Tabel LB.45 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan


Tabel LB.45 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

29 H2O 28,604 18 1,589 376,317 598,010

Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 846,250 104,476

TOTAL 702,486

Panas keluar = N30Mg(CH3CO)2 15,363

15,298

CpdT + N30H2O 15,363

15,298

CpdT...............(28)

Tabel LB.46 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater IV dengan


Tabel LB.46 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater IV (H-204)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

30 H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,124

Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 11001,250 1358,190



= (9132,313 702,486) kJ/jam

= 8429,828 kJ/jam


kg/jam 448,35

kg/jam 237,810

8429,828kJ/kg )110,139(376,920

kJ/jam 8429,828C)H(34C)H(90

Qcm

Tabel LB.47 Neraca Energi Heater IV (H-204)


Umpan 702,486 -

Produk - 9132,313

Air Panas 8429,828 -

Total 9132,313 9132,313

LB.15 TANGKI NETRALISASI (TN-201)


15,298


15,298

CpdT + N28H2O 15,363

15,298

CpdT +

N28CH3COOH 15,363

15,298

CpdT + N28(CH3CO)2O 15,363

15,298

CpdT + N28H2SO4 15,363

15,298

CpdT + N30 Mg(CH3CO)2 15,363

15,298

CpdT + N30H2O 15,363

15,298

CpdT...................(29)

Tabel LB.48 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Netralisasi dengan


Tabel LB.48 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (N-201)


(kg/kmol) N

(kmol) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

28

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,500 33192,814

Lignin 3,305 388 0,009 30963,400 263,768

H2O 549,086 18 30,505 4892,121 53122,455

CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,500 260687,803

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,380 363,904

H2SO4 10,738 98 0,110 9028,500 989,266

30 Mg(CH3CO)2 17,531 142 0,123 11001,250 1358,226

H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,121

TOTAL 406703,725


Q masuk = Q keluar


Qout = T

Tref

dTCpN (Smith, 1975)



15,298


15,298

CpdT + N31H2O 091,363

15,298

CpdT +

N31CH3COOH 091,363

15,298

CpdT + N31(CH3CO)2O 091,363

15,298

CpdT + N31H2SO4 091,363

15,298

CpdT + N31Mg(CH3CO)2 091,363

15,298

CpdT + N31MgSO4 091,363

15,298

CpdT...............(30)

Tabel LB. 49 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Netralisasi dengan


Tabel LB.49 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (TN-201)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

31

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1,780 33162,759

Lignin 3,305 388 0,009 0,009 263,529

H2O 577,690 18 12,448 32,094 156865,018

CH3COOH 1614,181 60 32,405 26,903 215069,571

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 0,030 363,574

H2SO4 0,106 98 0,001 0,001 9,849

Mg(CH3CO)2 2,128 142 0,015 0,015 164,715

MgSO4 13,017 120 0,107 0,108 625,058

TOTAL 406524,072

Dari perhitungan sebelumnya :

Reaksi 4:

H0r4298 = 75,673 kJ/mol

H0r4343 = H0r4298 + produk 15,343

15,298


15,298

Cp dT

= 75,673 kJ/mol + {2(8001,500) + 1(5767,450)} + {(1)( 11001,250) +

(1) (9028,500)}

= 1665,027 kJ/mol

r4 = 0,108 mol/jam

Sehingga, panas rekasi yang dihasilkan adalah :

r4. H0r4343 = (0,108 x 1665,027) kJ/jam

= 179,823 kJ/jam

Maka:

dQ/dT = QC = QOut Qin + r4. H0r4343

= 406892,504 406703,725 + 179,823

= 179,653 kj/jam

Tabel LB.50 Neraca Energi Tangki Netralisasi (TN-201)


Umpan 406703,725 -

Produk - 406892,504


Total 406703,725 406703,725

LB.16 COOLER 2 (C-202)

Panas masuk pendingin = Panas keluar tangki netralisasi

= 406524,072 kJ/jam


15,298


15,298

CpdT + N32H2O 15,303

15,298

CpdT +

N32CH3COOH 15,303

15,298

CpdT + N32(CH3CO)2O 15,303

15,298

CpdT + N32H2SO4 15,303

15,298

CpdT

+ N32Mg(CH3CO)2 15,303

15,298

CpdT + N32MgSO4 15,303

15,298

CpdT......................(31)

Tabel LB.51 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler II dengan


Tabel LB.51 Perhitungan Panas Keluar Pada Cooler II (C-202)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

32

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 577,690 18 12,448 376,317 12077,476

CH3COOH 1614,181 60 32,405 615,500 16558,807

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 931,260 27,993

H2SO4 0,106 98 0,001 694,500 0,758

Mg(CH3CO)2 2,102 142 0,015 846,250 12,682

MgSO4 12,862 120 0,107 443,650 48,125

TOTAL 31299,423

Maka, selisih antara panas masuk dan panas keluar (Qc) adalah:


= (31299,423 406524,072) kJ/jam

= 375224,649 kJ/jam

Sehingga, jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 019,4491

kg/jam 83,55

375224,649kJ/kg )8,104(188,35

kJ/jam 375224,649C)H(25C)H(45

Qcm

Tabel LB.52 Neraca Energi Cooler III (C-203)


Umpan 406892,504 -

Produk - 31299,423

Air Pendingin 375593,080 -

Total 31299,423 31299,423

LB.17 ROTARY DRYER II (RD-301)


15,298


15,298

CpdT + N33H2O 15,303

15,298

CpdT +

N33CH3COOH 15,303

15,298


15,298

CpdT......................(32)

Tabel LB.53 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer II dengan


Tabel LB.53 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

33

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 11,554 18 0,249 376,317 241,554

CH3COOH 32,284 60 0,656 615,500 331,180

MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961

TOTAL 3147,278


15,298


15,298

CpdT + N35H2O ( 15,373

15,298

CpdT +

HVL ) + N35CH3COOH 15,373

15,298


15,298

CpdT + N34H2O ( 15,373

15,298

CpdT + HVL ) + N34CH3COOH 15,373

15,298

CpdT......................(33)

Tabel LB.54 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer II dengan

menggunakan persamaan (33)

Tabel LB.54 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

34 H2O 10,398 18 0,224 8187,411 4729,595

CH3COOH 32,240 60 0,655 9232,500 4960,930

35

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814

CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770

MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419

TOTAL 48841,276 Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = QOut - QIn

= (48841,276 3147,278) kJ/jam

= 45693,998 kJ/jam

Sehingga, jumlah steam yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 708,16kJ/kg 734,72

kJ/jam 45693,998

Qcm

Hvl

Tabel LB.55 Neraca Energi Rotary Dryer II (RD-301)


Umpan 3147,278 -

Produk - 48841,276

Steam 45693,998 -

Total 48841,276 48841,276

LB.18 BLOW BOX (B-301)


15,298


15,298

CpdT + N35H2O ( 15,373

15,298

CpdT +

HVL) + N35CH3COOH 15,373

15,298


15,298

CpdT...........(34)

Tabel LB.56 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan


Tabel LB.56 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

35

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814

CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770

MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419

TOTAL 39150,751


15,298


15,298

CpdT + N36H2O 15,303

15,298

CpdT +

N36CH3COOH 15,303

15,298


15,298

CpdT......................(35)

Tabel LB.57 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan


Tabel LB.57 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)


(kg/kmol) N

(kmol/jam) CpdT

(kJ/kmol) Q

(kJ/jam)

36

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 1,156 18 0,249 376,317 24,168

CH3COOH 0,044 60 0,656 615,500 0,451

MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961

TOTAL 2599,164



= (2599,164 39150,751) kJ/jam

= 36551,588 kJ/jam

100

30

. TudaraCp = 29,784227.T .T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5

= 2550,75 kJ/kmol.K

Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :

kg/jam 330,14kJ/kg2550,75kJ/jam 36551,588

udaraCpQcm

Tabel LB.58 Neraca Energi Blow Box (B-301)


Umpan 39150,751 -

Produk - 2599,164

Udara Pendingin 36551,588 -

Total 2599,164 2599,164

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

L.C.1 Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit (T-101)

Fungsi : Tempat penyimpanan TKKS selama 7 hari

Bentuk : Segi empat beraturan

Bahan konstruksi : Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Tabel LC.1 Komposisi Bahan Masuk ke Gudang Penyimpanan TKKS

Bahan Laju alir (kg/jam) (kg/m3) Volume (m3/jam)

Selulosa 300,236 1350 0,222397

Lignin 68,016 1300 0,052320

Air 44,217 1000 0,044217

Total 412,469 1293,274 0,318934

Volume bahan = ,//,/

= 53,581 m3

Faktor kelonggaran = 50%

Volume gudang = 1,5 53,581 m3

= 80,371 m3

Gudang direncanakan berukuran = panjang : lebar : tinggi = 1 : 1 : 0,5

Volume gudang (V) = p l t

= p p 0,5p

= 0,5 p3

Panjang gudang (p) = 3 V

= 35,0

80,371

= 5,437 m

Lebar gudang (l) = 5,437 m

Tinggi gudang (t) = 0,5 x 5,437 m = 2,719 m

L.C.2 Disk Chipper (DC-101)

Fungsi : untuk memotong Tandan Kosong Kelapa Sawit menjadi chip

Bahan : Baja

Bentuk : Piringan sebagai pisau pemotong

Jumlah : 1 unit yang terdiri dari 16 pisau pemotong

Kondisi Operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30C

Ukuran :

Diameter piringan = 1200 mm

Ketebalan = 100 mm

Rotasi : 900 rpm

Kapasitas : 412,469 kg/jam

Perhitungan daya :

Diperkirakan umpan TKKS memiliki ukuran berkisar 150000 m (Da).

Pemecahan primer menggunakan disc chipper dengan ukuran produk yang

dihasilkan ukuran (Db) = 5000 m.

R = Rasio

R = Da/ Db = 150000/5000 = 30

Daya yang digunakan adalah : (Peters et.al., 2004)

P = 0,3 ms . R

Kapasitas umpan untuk disc chipper adalah = 412,469 kg/jam

dengan : ms = laju umpan (kg/jam)

Maka : P = 5,5 (412,469). 30

= 68057,39 W = 91,275 hp

Digunakan daya standar 91,5 hp

L.C.3 Tangki Penyimpanan Larutan KOH (V-101)

Fungsi : Penampungan larutan KOH

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan : Temperatur : 300C

Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

Laju massa KOH = 41,247 kg/jam

Densitas KOH = 1082,971 kg/m3 (Perry,1997)

Kebutuhan perancangan = 15 hari

Faktor keamanan = 20 %

Perhitungan :

a. Volume bahan,

Vl = 3kg/m 1082,971

152441,247 harixharijamx

jamkg

= 13,711 m3

Faktor kelonggaran 20%

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 13,711 m3

= 16,454 m3

b Diameter dan tinggi Tangki

- Volume tangki (Vt) :

Vt = 14Dt2Ht Asumsi: Dt : Ht =1 : 2

Vt= 2 Dt3 16,454 m3 = 3

21 Dt

Dt = 2,188 meter = 86,156 in

Ht = 4,377 meter

c. Tebal shell tangki

t = PD2(SE - 0,6P)

+ nC (Perry,1997)

di mana:

t = tebal shell (in)

P = tekanan desain (psia)

D = diameter dalam tangki (in)

S = allowable stress = 13700 psia (Peters et.al., 2004)

E = joint efficiency = 0,85 (Peters et.al., 2004)

C = faktor korosi = 0,0125 in/tahun (Peters et.al., 2004)

n = umur tangki = 10 tahun

Volume bahan = 13,711 m3

Volume tangki = 16,454 m3

Tinggi bahan dalam tangki = m377,4m 16,454m 13,711

3

3

x = 3,647 meter

Tekanan Hidrosatatik :

PHidrostatik = x g x h

= 1033,803kg/m3 x 9,8 m/s2 x 3,647 m

= 38,708 kPa = 5,689 psia


Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 5,689 psia) = 24,462 psia

Tebal shell tangki:

t = PD2(SE-0,6P)

+ nC

t = in/tahun) 0,0125 tahun x 10( psia) 24,462 x 0,6 (-) 0,85 x psia (13700 2

in 86,156 x psia 24,462

t = 0,216 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,216 in = 0,547 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

d. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)

L.C.4 Pompa Bahan Kalium Hidroksida (P-101)

Fungsi : memompa larutan KOH ke dalam tangki ekstraksi (EX-101)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Temperatur = 30C

Laju massa kalium hiodroksida = 41,247 kg/jam = 0,0252 lbm/s

Densitas kalium hidroksida = 1082,971 kg/m3 = 67,589404 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas kalium hidroksida = 0,91 cp = 0,00061 lbm/ft.s (Perry, 1997)

Laju alir volumetrik,

Q = 0,659 m3/jam = 0,007 ft3/s

Desain pompa:

Di,opt = 3,9 (Q)0,45()0,13 (Geankoplis, 2003)

= 3,9 (00,007 ft3/s)0,45(67,404 lbm/ft3)0,13

= 0,698 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:

Ukuran nominal : 3/4 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 0,824 in = 0,06867 ft = 0,0209 m

Diameter Luar (OD) : 1,05 in = 0,0875 ft

Inside sectional area : 0,00371 ft2

Kecepatan linier, v = QA

= , ft3/s 0,00371 ft2

= 1,744 ft/s

Bilangan Reynold:

NRe = x v x D

= , lbmft3 x 1,744 fts x 0,824 ft

0,000571 lbm/ft.s = 14129,996

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,551-A2A1

v2

2gc

= 0,55 (1-0) (1,744)2 (1)(32,174)

= 0,0259 ft.lbf/lbm

2 elbow 90 : hf = n.Kf. v2

2gc =2 (0,75) (1,744)

2 (32,174) = 0,0709 ft.lbf/lbm

1 check valve: hf = n.Kf.v2

2gc = 1 (2) (1,744)

2 (32,174) = 0,0945 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fL .v2

D .2 .gc = 4 (0,0086) 30 (1,744)2

0,06867 (2) (32,174)

= 0,7159 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit: hex = 1-A2A1 v

2

2gc = (1-0) (1,744)

2 (1)(32,174) = 0,0472 ft.lbf/lbm

Total friction loss : F = 0,9545 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

12v22- v12+ gz2-z1+

P2- P1

+ F + Ws =0 (Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2

tinggi pemompaan Z = 30 ft

maka: 0+ 32,17432,174

(30) + 0,9859 +Ws=0 Ws = 30,954 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa, = 80 %

Ws = Wp

30,954 = 0,8 Wp

Wp = 38,693 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P = m Wp

= 0,4436 lbm / s x 38,693 ft.lbf/lbm

= 17,1821 ft. lbf/s . 1 hp550 ft. lbf/s

= 0,0306 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/8 hp.

L.C.5 Tangki Ekstraksi (EX-101)

Fungsi : Tempat terjadinya ekstraksi lignin TKKS dengan larutan KOH.

Jenis : Batch Stirred Tank

Bentuk : Tangki berpengaduk dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A

Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.2 Komposisi Bahan Masuk ke Tangki Ekstraksi (EX-101)

Bahan Laju alir (kg/jam) (kg/m3) Volume (m3/jam)

Selulosa 300,236 1350 0,2224

Lignin 68,016 1300 0,0523

KOH 6,187 2044 0,0030

Air 3314,269 1000 3,3143

Total 3688,708 3,5920

Laju massa = 3688,708 kg/jam

Camp = F TotQ Tot

= , kg/jam,m3/jam = 1026,919 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 2 jam

Faktor Keamanan = 20%

Perhitungan :

a. Volume bahan,

Vl = , kgjam x 2 jam, kg/m3

= 14,368 m3

Faktor kelonggaran 20%

Volume tiap tangki, Vt = (1 + 0,2) x 14,3682 m3

= 17,241m3

b. Diameter dan tinggi Tangki

- Volume shell tangki (Vs) :

Vs = 14Ds2Hs Asumsi: Ds : Hs = 2: 3

Vs= 38

Ds3

- Volume tutup tangki (Ve)

Ve=

6Ds2He Asumsi: Ds : He = 4 : 1

Ve= 24

Ds3

- Volume tangki (V)

Vt = Vs + Ve

Vt = 1024

Ds3

17,241 m3 = 1024

Ds3

Ds = 2,544 m = 100,174 in

Hs = 3,816 m

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki

= 2,544 m

Tinggi head, He = 41

x DS

= 0,636 m

Jadi total tinggi tangki,

Ht = Hs + He

= 4,452 m

d. Tebal shell tangki

t = PD2(SE - 0,6P)

+ nC (Perry,1997)

di mana:

t = tebal shell (in)

P = tekanan desain (psia)

D = diameter dalam tangki (in)

S = allowable stress = 13700 psia (Peters et.al., 2004)

E = joint efficiency = 0,85 (Peters et.al., 2004)

C = faktor korosi = 0,0125 in/tahun (Peters et.al., 2004)

n = umur tangki = 10 tahun

Volume larutan = 14,368 m3

Volume tangki = 17,241 m3

Tinggi larutan dalam tangki = ,m3, m3 x 4,452m = 3,710 meter

Tekanan Hidrosatatik :

PHidrostatik = x g x h

= 1026,919 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 3,710 m

= 37,343 kPa = 5,487 psia


Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 5,487 psia) = 24,220 psia

Tebal shell tangki:

t = PD2(SE-0,6P)

+ nC

t = , psia x 100,174 in2 x (13700 psia x 0,85 - 0,6 x , psia) + 10 tahun x 0,0125 in/tahun

t = 0,229 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,229 in = 0,582 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = in (Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

Maka tebal shell standar yang digunakan = in (Brownell,1959)

e. Perancangan Sistem Pengaduk

Jenis pengaduk : paddle daun dua, tiga tingkat

Untuk impeller bertingkat (Walas,1990), diperoleh :

W/Dt = 1/12 ; W = 1/12 x 2,544 m = 0,212 m

0,3 Da/Dt 0,6 untuk Da/Dt = 0,3 ; Da = 0,3 x 2,544 m = 0,763 m

l/Da = 1/8 ; l = 1/8 x 0,763 m = 0,095 m

Sbottom / H= 2/12 ; Sbottom= 2/12 x 3,710 = 0,618 m

Smid / H= 5/12 ; Smid= 5/12 x 3,710 = 1,546 m

Stop /H = 8/12 ; Stop= 8/12 x 3,710 = 2,473 m

Dimana:

Dt = Diameter tangki

Da = Diameter impeller

l = Lebar impeller

S = Jarak antar impeller

W = Lebar baffle

H = Tinggi Larutan

Kecepatan pengadukan, N = 0,33 putaran/detik

Densitas campuran = 1099,076 kg/m3

Viskositas campuran c (pada 30oC):

Viskositas larutan pada 85 0C adalah 0,645 cp

Viskositas slurry pada 85oC didekati melalui persamaan berikut:

lnc

= 2,5 Qs1 - CQs

(Perry, 1997)

C = 1

Qs = V SolidV total

= 0,274 m33,5924 m3 = 0,076 ln

c0,645 = 2,5 (0,076)1 (1) (0,076)

c = 0,794 cP = 0,000794 kg/m s

Bilangan Reynold,

NRe = .N.(Da)2

c = 1026,919.(0.33).(0,763)2

0,000794 = 248615,88 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P=Np.N3.Da5. (Geankoplis, 2003)

Berdasarkan fig 10.5c Walas (1990), untuk two blade paddle, four baffles

(kurva 10) dan NRe = 180372,22, maka diperoleh Np = 0,7

P = 0,7 .(0,33)3.(0,763)5.(1026,919)

= 6,694 Hp

Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 6,694 hp / 0,8 = 8,368 hp

Maka dipilih daya motor dengan tenaga 8,5 hp.

f. Menghitung Jaket Pemanas

Jumlah steam (130oC) = 288,254kg/jam

Densitas steam = 5,16 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Laju alir steam (Qs) = 288,254 kg/jam5,16 kg/m3

= 21,496 m3/jam

Diameter dalam jaket (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding )

= (81,466) + 2 (0,206)

= 81,878 in

= 2,079 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 3,104 m

Asumsi tebal jaket = 5 in

Diameter luar jaket (D) = 81,878 in + ( 2 x 5 )in

= 91,878 in

= 2,334 m

Luas yang dilalui steam ( A )

A = 4 (D d)

= 4

(2,334 2 2,079 2)

= 0,879 m2

Kecepatan steam ( v )

v = QsA

= 21,4962m3/jam0,879m2 =24,427 m/jam

Tebal dinding jaket ( tj )

Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340

PHidrostatis = x g x h

= 5,16 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 3,017 m

= 0,153 kPa = 0,022 psia

Pdesign = 1,2 x (0,022 psia + 14,696 psia) = 17,661 psia

tj = PD2(SE-0,6P)

+ nC

tj = , psia x 89,91634 in2 x (13700 psia x 0,8 - 0,6 x 17,6611psia)

+10 tahun x 0,125 in/tahun

tj = 0,195 in Dipilih tebal jaket standar = 1/4 in

L.C.6 Pompa Produk Tangki Ekstraksi (P-102)

Fungsi : memompa produk dari tangki ekstraksi (EX-101) menuju

rotary washer I (RW-101)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit


Laju massa campuran = 3688,708 kg/jam = 2,258 lbm/s

Densitas campuran = 1026,919 kg/m3 = 64,091 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,79 cp = 0,00059 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik,

Q = 0,334 m3/jam = 0,0032 ft3/s

Desain pompa:

Di,opt = 3,9 (Q)0,45()0,13 (Geankoplis, 2003)

= 3,9 (0,0032 ft3/s)0,45(64,091 lbm/ft3)0,13

= 0,523 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:

Ukuran nominal : 1 1/2 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 1,610 in

Diameter Luar (OD) : 1,900 in

Inside sectional area : 0,01414 ft2

Kecepatan linier, v = QA

= , ft3/s 0,01414 ft2 = 2,4914 ft/s

Bilangan Reynold:

NRe = x v x D

= , lbmft3 x 2,4914 fts x 0,0352 ft

Documents

Appendix