Embed Size (px)
Citation preview
APP A-1
APPENDIX A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas Dimetil Eter direncanakan = 150,000 ton/tahun = 150000000Jumlah hari kerja = 1 tahun = 330 hariJumlah waktu kerja perhari = 1 hari = 24 jamKapasitas produksi Dimetil eter = 150,000
x1000
x1
x1
tahun ton 330 24= 18939.39 kg/jam
mol/ tahun 6511961.53425 3255980.76712 + 3255980.7671mol/jam 822.217365436 411.108682718 + 411.10868272kg/jam 26345.4442755 18939.3939394 + 18939.393939
= 26345.44
Komponen ArC 12.0107H 1.0079O 15.9994
= 32.0419 Kg/kmol
= 18.0151 Kg/kmol
= 46.06907 Kg/kmol
Perhitungan Bahan Baku
a. = 99.0% x 26345.444 = 26081.9898 kg/jam
= 1.0% x 26345.444 = 263.4544 kg/jam
= 26345.4443 kg/jam
1. Reaktor (R-110)
dengan bantuan katalis ZnO
Konversi = 90%Tekanan = 10 atm
2CH3OH CH
3OCH
3 + H
2O
Basis perhitungan CH3OH kg/jam CH
3OH
BM CH3OH
BM H2O
BM CH3OCH
3
CH3OH
H2O
Fungsi: Untuk mereaksikan methanol menjadi dimetil eter
R-110M1
M2
APP A-2
Suhu = 300
Keterangan:
a. Aliran komponen masuk reaktor
Komponen BMkmol/jam kg/jam
32.0419 813.9952 26081.99
18.0151 14.62407 263.4544
Jumlah 828.619 26345.44
b. Perhitungan aliran keluar reaktorReaksi:
Mula-mula : 813.9952 - -Reaksi : 732.5957 366.2978 366.2978sisa : 81.3995 366.2978 366.2978
Komposisi bahan keluar reaktor:
: 366.298 kmol/jam x 46.069 = 16874.889 kg/jam
: 366.298 kmol/jam x 18.0151 = 6598.902 kg/jam
: 81.400 kmol/jam x 32.042 = 2608.199 kg/jam
Neraca Massa Reaktor (R-110)Masuk Keluar
Komponen kg/jam Komponen kg/jam
26081.9898 16874.8893
263.45444 6598.9015
2608.1990
263.4544Total 26345.4443 Total 26345.4443
2. Kolom distilasi (D-120)Fungsi : Untuk memisahkan produk utama dan produk samping
0C
M1: Aliran methanol dan air masuk kedalam reaktor
M2: Aliran keluar reaktor
Neraca massa total : M1 = M
2
M1
CH3OH
H2O
2CH3OH CH
3OCH
3H
2O
CH3OCH
3
H2O
CH3OH
M1
M2
CH3OH CH
3OCH
3
H2O H
2O
CH3OH
H2O
90%
APP A-3
Keterangan
: Aliran masuk kolom distilasi
: Aliran produk atas keluar kolom distilasi
: Aliran produk bawah keluar kolom distilasi
a. Aliran masuk kolom distilasi
komponen BMkgmol/jam kg/jam
46.07 366.2954 16874.889 0.442056
32.04 81.3995 2608.199 0.098235
18.02 380.9219 6862.356 0.459708Jumlah 828.617 26345.44 1.000
Titik didih komponen
-24.85
64.65
100Untuk menentukan heavy key (HK) dan light key (LK) ditentukan dari beban destilasi terendah.
Diperoleh beban distilasi terendah:
= 22.337 (Kurnarjo, 2010)
Perhitungan :
= 1% x
= 1% x 366.2954= 3.6630
= 99% x
= 99% x 366.2954= 362.6325
Dengan perhitungan yang sama didapatkan
Komponen kmol/jam kmol/jam kmol/jam
M2
M3
M4
M2 x
f
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
CH3OCH
3oC
CH3OH oC
H2O oC
Sehingga ditentukan CH3OCH
3 sebagai Light key, dan CH
3OH sebagai heavy key.
Asumsi CH3OH(Heavy key) yang keluar sebagai destilat sebesar 1%, dan H
2O
terikut ke destilat 1%, CH3OCH
3 yang terikut ke bottom sebesar 1%
nD CH
3OH n
F CH
3OH
nB CH
3OH n
F CH
3OH
M2
M3
M4
xF
xD
xB
T
D
BDF BDF X.BX.DX.F
APP A-4
81.3995 0.0982 10.6160 0.029 70.7837 0.15286236
366.29543 0.4421 354.6728 0.970 11.6256 0.02510632
380.9219 0.4597 0.27690 0.001 380.6456 0.82203132Jumlah 828.6169 1.00 365.5657 1.0000 463.0548 1.0000
Komponen BMkg/jam kg/jam kg/jam
32.04 2608.1990 340.1559 2268.0419
46.07 16874.8893 16339.421 535.4692
18.02 6862.3559 4.98896 6857.3677
b. Menentukan suhu Buble Point dan Dew Point pada kolom destilasi D-120Untuk mendapatkan komponen yang cocok untuk proses destilasi maka dilakukan perhitungan trial dan eror terhadap kondisi operasi dengan menggunakan persamaan 11.5a-11.5b (Coulsen dan Richardson).
Persamaan Antoine
KomponenAntoine
A B CDimetil eter 16.8467 2361.44 -17.1
metanol 18.5875 3626.55 -34.29Air 18.3036 3816.4400 -46.13
Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut:Perhitungan temperatur pada feed:
Buble point = 75.2656
Dew point = 153.8159Perhitungan temperatur pada destilat
Buble point = 43.5586
Dew point = 60.3971Perhitungan temperatur pada bottom
Buble point = 159.8204
Dew point = 174.8805Hasil perhitungan trial dan error untuk buble point dengan sistem multi komponen untuk feed, destilat dan bottom dapat dilihat pada table dibawah ini:Menentukan suhu buble point pada feed kolom destilasi
= 7600.0 mmHg
T = 75.2656 = 348.4156 K
Komponen KiDimetil eter 0.4421 16634.52 2.189 0.9676 7353.40
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
M2
M3
M4
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
oCoC
oCoC
oCoC
Pisat
oC
xF Psat yi = Ki.x
FPsat.x
F
iii K/yx iii x.Ky
APP A-5
metanol 0.0982 1144.35 0.151 0.0148 112.42Air 0.4597 292.46 0.038 0.0177 134.45
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu dew point pada feed kolom destilasi
= 7600.0 mmHg
T = 153.8159 = 426.9659 K
Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.4421 65199.42 8.579 0.0515 3359.63
metanol 0.0982 11522.09 1.516 0.0648 746.59Air 0.4597 3953.60 0.520 0.8837 3493.78
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu buble point pada destilat kolom destilasi
T = 43.5586 = 316.7086 K
Komponen KiDimetil eter 0.9702 7823.99 1.029 0.9988 7590.86
metanol 0.0290 313.08 0.041 0.0012 9.09Air 0.0008 66.61 0.009 0.0000 0.05
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu dew point pada destilat kolom destilasi
T = 60.3971 = 333.5471 K
Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.9702 11900.62 1.566 0.6196 7373.54
metanol 0.0290 644.83 0.085 0.3423 220.70Air 0.0008 152.20 0.020 0.0378 5.76
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu buble point pada bottom kolom destilasi
T = 159.8204 = 432.9704 K
Komponen KiDimetil eter 0.0251 70855.15 9.323 0.2341 1778.91
metanol 0.1529 13241.57 1.742 0.2663 2024.14Air 0.8220 4618.98 0.608 0.4996 3796.95
Jumlah 1.0000 1.000 7600Menentukan suhu dew point pada bottom kolom destilasi
T = 174.8805 = 448.0305 K
Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.0251 86408.16 11.369 0.0022 190.81
metanol 0.1529 18439.00 2.426 0.0630 1161.75
Pisat oC
yF Psat Psat.x
F
oC
xD Psat yi = Ki.x
FPsat.x
F
oC
yD Psat Psat.x
F
oC
xB Psat yi = Ki.x
FPsat.x
F
oC
yB Psat Psat.x
F
APP A-6
Air 0.8220 6684.98 0.880 0.9345 6247.44Jumlah 1.0000 1.000 7600
Neraca Massa Kolom Distilasi (D-120)Masuk Keluar
Komponen kg/jam Komponen kg/jam
2608.199 16339.4207
16874.889 340.1559
6862.356 4.9890Jumlah 26345.444 Jumlah 16684.5656
535.4692
2268.0419
6857.3677
Jumlah 9660.8787Total 26345.4443 Total 26345.4443
3. Kolom distilasi (D-130)Fungsi : Untuk memisahkan produk utama dan produk samping
KeteranganM5 : Aliran masuk kolom distilasiM6 : Aliran produk atas keluar kolom distilasiM7 : Aliran produk bawah keluar kolom distilasia. Aliran masuk kolom distilasi
komponen BMkgmol/jam kg/jam
46.0691 11.6256 535.4692 0.055427
M2
M3
CH3OH CH
3OCH
3
CH3OCH
3CH
3OH
H2O H
2O
M4
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
M4 x
f
CH3OCH
3
APP A-7
32.0419 70.7837 2268.0419 0.234766
18.0151 380.646 6857.368 0.709808Jumlah 463.0548 9660.879 1
Titik didih komponen
-24.85
64.65
100
Untuk menentukan heavy key (HK) dan light key (LK) ditentukan dari beban distilasi terendah. Diperoleh beban distilasi terendah
= 17.944 (Kurnarjo, 2010)
bottom sebesar 1%
Aliran keluar kolom distilasiPerhitungan :
= 1% x
= 1% x 11.6256= 0.1163
= 99% x
= 99% x 11.6256= 11.5093
Dengan perhitungan yang sama didapatkan
Komponen kmol/jam kmol/jam kmol/jam
70.78365 0.1529 0.1740 0.0244 70.6097 0.15487607
11.6256 0.0251 6.9680 0.9754 4.6576 0.01021597
380.6456 0.822 0.0018 0.0003 380.6438 0.83490795Jumlah 463.0548 1.00 7.1438 1.0000 455.9111 1.0000
Komponen BMkg/jam kg/jam kg/jam
32 2268.042 5.5756 2262.471
46 535.4692 320.8934 214.56994
CH3OH
H2O
CH3OCH
3oC
CH3OH oC
H2O oC
Sehingga ditentukan CH3OH sebagai Light key, dan H
2O sebagai
heavy key. Asumsi CH3OH(Heavy key) yang keluar sebagai destilat
sebesar 1%, dan H2O terikut ke destilat 1%, CH
3OCH
3 yang terikut ke
nD CH
3OH n
F CH
3OH
nB CH
3OH n
F CH
3OH
M4
M5
M6
xF
xD
xB
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
M4
M5
M6
CH3OH
CH3OCH
3
T
D
BDF BDF X.BX.DX.F
APP A-8
18 6857.368 0.0318 6857.337
b. Menentukan suhu Buble Point dan Dew Point pada kolom destilasi D-120Untuk mendapatkan komponen yang cocok untuk proses destilasi maka dilakukan perhitungan trial dan eror terhadap kondisi operasi dengan menggunakan persamaan 11.5a-11.5b (Coulsen dan Richardson).
Persamaan Antoine
KomponenAntoine
A B CDimetil eter 16.8467 2361.44 -17.1
metanol 18.5875 3626.55 -34.29Air 18.3036 3816.4400 -46.13
Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut:Perhitungan temperatur pada feed:
Buble point = 159.8204
Dew point = 174.8805Perhitungan temperatur pada destilat
Buble point = 43.3638
Dew point = 57.6658Perhitungan temperatur pada bottom
Buble point = 165.7332
Dew point = 175.4810Hasil perhitungan trial dan error untuk buble point dengan sistem multi komponen untuk feed, destilat dan bottom dapat dilihat pada table dibawah ini:Menentukan suhu buble point pada feed kolom destilasi
= 7600.0 mmHg
T = 159.8204 = 432.9704 K
Komponen KiDimetil eter 0.0251 70855.15 9.323 0.2341 1778.91
metanol 0.1529 13241.57 1.742 0.2663 2024.14Air 0.8220 4618.98 0.608 0.4996 3796.95
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu dew point pada feed kolom destilasi
= 7600.0 mmHg
T = 174.8805 = 448.0305 K
H2O
oCoC
oCoC
oCoC
Pisat
oC
xF Psat yi = Ki.x
FPsat.x
F
Pisat oC
iii K/yx iii x.Ky
APP A-9
Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.0251 86408.16 11.369 0.0022 190.81
metanol 0.1529 18439.00 2.426 0.0630 1161.75Air 0.8220 6684.98 0.880 0.9345 6247.44
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu buble point pada destilat kolom destilasi
T = 43.3638 = 316.5138 K
Komponen KiDimetil eter 0.9754 7783.98 1.024 0.9990 7592.42
metanol 0.0244 310.32 0.041 0.0010 7.56Air 0.0003 65.94 0.009 0.0000 0.02
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu dew point pada destilat kolom destilasi
T = 57.6658 = 330.8158 K
Komponen Ki xi = yd/KiDimetil eter 0.9754 11152.05 1.467 0.6647 7412.97
metanol 0.0244 576.73 0.076 0.3210 185.11Air 0.0003 134.00 0.018 0.0143 1.91
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu buble point pada bottom kolom destilasi
T = 165.7332 = 438.8832 K
Komponen KiDimetil eter 0.0102 76725.91 10.096 0.1031 783.83
metanol 0.1549 15124.22 1.990 0.3082 2342.38Air 0.8349 5358.58 0.705 0.5887 4473.93
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Menentukan suhu dew point pada bottom kolom destilasi
T = 175.4810 = 448.6310 K
Komponen Ki xi = yb/KiDimetil eter 0.0102 87069.58 11.457 0.0009 77.64
metanol 0.1549 18674.73 2.457 0.0630 1177.06Air 0.8349 6780.36 0.892 0.9358 6345.30
Jumlah 1.0000 1.000 7600
Neraca Massa Kolom Distilasi (D-130)Masuk Keluar
Komponen kg/jam Komponen kg/jam
yF Psat Psat.x
F
oC
xD Psat yi = Ki.x
DPsat.x
D
oC
yD Psat Psat.x
D
oC
xB Psat yi = Ki.x
BPsat.x
B
oC
yB Psat Psat.x
B
M4
M5
APP A-10
2268.042 320.8934
535.469 5.5756
6857.368 0.0318Jumlah 9660.879 Jumlah 326.5009
214.5699
2262.4707
6857.3372
Jumlah 9334.3778Total 9660.8787 Total 9660.8787
4 Akumulator (F-140)Fungsi : tempat tampungan hasil destilat 1 dan destilat 2
Keterangan :
: Aliran destilasi 1 masuk akumulator
: Aliran destilasi 2 masuk akumulator
: Aliran keluar akumulator
a. Aliran masuk akumulator
Komponen BMkg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
32.0419 340.1559 15.6836 5.5756 0.250
46.0691 16339.421 548.1564 320.89 10.219
18.0151 4.98896 0.4035 0.0318 0.0026
jumlah 16684.566 564.2435 326.50 10.472
b. Aliran keluar akumulator
Komponen BMkg/jam kmol/jam
32.0419 345.7316 15.9338
46.0691 16660.314 548.1564
CH3OH CH
3OCH
3
CH3OCH
3CH
3OH
H2O H
2O
M6
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
M3
M5
M7
M3
M5
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
M7
CH3OH
CH3OCH
3
M3
M5M7F-140
APP A-11
18.0151 5.02081 0.4035
jumlah 17011.066 564.4937
Neraca Massa Akumulator (F-140)Masuk Keluar
Komponen kg/jam Komponen kg/jam
340.156 16660.3141
16339.421 345.7316
4.989 5.0208Jumlah 16684.566 Jumlah 17011.0665
5.5756
320.8934
0.0318Jumlah 326.5009Total 17011.066 Total 17011.0665
H2O
M3
M7
CH3OH CH
3OCH
3
CH3OCH
3CH
3OH
H2O H
2O
M5
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
APP A-12
APPENDIX A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
150000000 kg/tahun
APP A-13
APP A-14
APP A-15
7353.40
Psat.xF
APP A-16
112.42134.457600
3359.63746.593493.78
7600
7590.869.090.057600
7373.54220.705.767600
1778.912024.143796.95
7600
190.811161.75
Psat.xF
Psat.xF
Psat.xF
Psat.xF
Psat.xF
APP A-17
6247.447600
APP A-18
APP A-19
1778.912024.143796.95
7600
Psat.xF
APP A-20
190.811161.756247.44
7600
7592.427.560.027600
7412.97185.111.917600
783.832342.384473.93
7600
77.641177.066345.30
7600
Psat.xF
Psat.xD
Psat.xD
Psat.xB
Psat.xB
APP A-21
M7
APP A-22
APP A-23
APP A-24
APP A-25
APP A-26
APP A-27
APP A-28
APP A-29
APP A-30
APP A-31
APP A-32
APP A-33
APP B-34
APPENDIX BPERHITUNGAN NERACA PANAS
Kapasitas Dimetil Keton direnca = 150,000 ton/tahunBasis perhitungan = 1 Jam operasiSuhu referensi = 25 = 298.15 K1. Heater (E-112)
Neraca panas total : + Qsteam = +
Dimana:
:
:
Qsteam : Panas yang terkandung dalam pemanas.
: Panas yang hilang
Direncanakan:
Suhu bahan masuk (T1) = 27 = 300.15 K
Suhu bahan keluar (T2) = 65.1 = 338.25 K
Treferen = 25 = 298.15 K
Komponena b c d e
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.933 -0.0084186 0.000029906 -1.7825E-008 3.6934E-012
Komponen Kmol/jam
300.15 338.25 813.9952 17595
300.15 338.25 14.6241 235.187
Jumlah 828.619 17830.450
= 5% ×
= 5% × 17830.4501= 891.5225 kcal/jam
Neraca panas total:
˚C
Fungsi : Tempat menaikkan suhu CH3OH untuk masuk ke kompresor
ΔH1
ΔH2
ΔH1
Panas yang terkandung dalam CH3OH masuk heater
ΔH2
Panas yang dibawa CH3OH keluar menuju kompresor
QLoss
oCoCoC
Konstanta dari CP
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
T1
T2
ΔH1 kcal/jam
CH3OH
H2O
Menghitung panas yang hilang (QLoss
)
QLoss
ΔH1
APP B-35
+ = +
17830.4501 + = 366244.318 + 891.5225
= 349305.3900 kcal/jam
Menghitung kebutuhan steam
Kondisi steam masuk: T = 200
P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg
= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)
Maka steam yang dibutuhkan=
=349305.3900
463.3448= 753.8779 kg/jam
Neraca Panas Heater (E-112)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
17830.4501 366244.3176
349305.3900 891.5225
Total 367135.8401 Total 367135.8401
2. Kompresor (G-113)
Neraca massa total : + Q compresi =
Dimana:
:
:
Direncanakan:
= 1 atm = 101.3 kPa
= 16.8 atm = 1701.8 kPa
= 65.1 = 338.25 K
= 300 = 573.15 K
Treferen = 25 = 298.15 K
ΔH1
QSteam
ΔH2
QLoss
QSteam
QSteam
oC
ΔH1
ΔH2
QSteam
QLoss
Fungsi : Tempat menaikkan tekanan masuk ke reaktor
ΔH2
ΔH3
ΔH2
Panas yang terkandung dalam CH3OH masuk reaktor
ΔH3
Panas yang dibawa CH3OH keluar menuju reaktor
Tekanan masuk (P2)
Tekanan keluar (P3)
Suhu bahan masuk (T2) oC
Suhu bahan keluar (T3) oC
oC
G-113∆H2 ∆H3
SteamQ
APP B-36
Komponena b c d e
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.933 -0.0084186 0.000029906 -1.7825E-008 3.6934E-012
Aliran panas masuk kompresor
Komponen Kmol/jam
338.25 813.9952 1512548.314
338.25 14.6241 19790.574
Jumlah 828.619 1532338.888
Aliran panas keluar kompresor
Komponen Kmol/jam
573.15 813.9952 12165679.6
573.15 14.6241 139425.4
Jumlah 828.619 12305105.036
Komponen R (J/mol.K)
8.314 1512548.3 12165679.6 1512540.000
8.314 19790.574 139425.4 19782.260
Jumlah 1532338.9 12305105.0 1532322.260
Komponen
338.25 573.15 84919212.3505 683022747.388
338.25 573.15 1110644.3099 7827356.070
Jumlah 86029856.660 690850103.458
Mencari volumePV = Z n RT
1atm.V =V = 22999814.9608
Konstanta dari Cp
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
T2
ΔH2 J/mol.K
CH3OH
H2O
T3
ΔH3 J/mol.K
CH3OH
H2O
Q = ∆U = ∫ CvdT = Cv (T2 -T1)
Cv = ∆H - R
ΔH2 J/mol.K ΔH
3 J/mol.K Cv
2 J/mol.K
CH3OH
H2O
T2
T3 ∆U
2 Kcal/jam ∆U
3 Kcal/jam
CH3OH
H2O
1 × 1104,826 mol ×82,06 cm3.atm/mol.K × 338,25 K cm3
V1
= V2
∆H = ∆U + V (∆P)
APP B-37
Komponen
101.30 1701.84 8884495575.020 9481488465.747
101.30 1701.84 8799576362.669 8806293074.430
Jumlah 17684071937.689 18287781540.177
Q kompresi = Q output - Q input= 18287781540.18 17684071937.6892= 603709602.4876
Jadi kalor yang dibutuhkan kompresor untuk mencapai tekanan 16,8 adalah 804945981,079
Neraca Panas Kompresor (G-113)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
17684071937.69 18287781540.1768
Q kompresi 603709602.488Total 18287781540.18 Total 18287781540.1768
3. Reaktor (R-110)
Fungsi : Tempat terjadinya reaksi methanol menjadi dimetil eter dan air
+ = + ΔH reaksi +
Dimana:
: Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor
: Panas yang dibawah bahan keluar
ΔH reaksi : Panas yang timbul dari reaksi
: Panas yang hilang
Direncanakan:
: 300 = 573.15 K
: 300 = 573.15 K
Suhu dowtherm A masuk : 30 = 303.15 K
Suhu dowtherm A keluar : 200 = 473.15 K
a.
Tref = 298.15
P2
P3 ∆H
2 Kcal/jam ∆H
3 Kcal/jam
CH3OH
H2O
ΔH1
ΔH2
ΔH2
Q1
ΔH3
QLoss
ΔH3
ΔH4
QLoss
Suhu bahan masuk (T3) oC
Suhu bahan keluar (T4) oC
oCoC
Menghitung panas pada bahan masuk (ΔH3)
oC
APP B-38
Komponena b c d e
40 -4.E-02 2.E-04 -2.E-07 6.E-11
34 -8.E-03 3.E-05 -2.E-08 4.E-12
= 300 = 573.15
Komponen T Feed masuk Kmol/jamPanas sensibel
573.15 813.9952 12165679.6355
573.15 14.6241 139425.4002
Jumlah 12305105.036
+
KomponenKmol/jam
Masuk Keluar
- 366.2978
813.9952 81.3995
14.6241 380.9219
Jumlah 828.6193 828.6193
b. Menghitung panas pada bahan keluar T = 300
Komponena b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
Komponen T Kmol/jamPanas sensibel
CH3OCH3 573.15 366.2978 8438221.2012
573.15 81.3995 1216567.9635
573.15 380.9219 3632325.5761
Jumlah 828.6193 13287114.741
Konstanta dari Cp
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
Suhu reaktan masuk (T3) oC
ΔH J/mol
CH3OH
H2O
2CH3OH
(g)CH
3OCH
3 (g)H2O
(l)
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
oC
Konstanta dari Cp
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
† Dikutip dari Yaws L Carl, 1966; Cp = a + bT + cT2 + dT3 + eT4
ΔH3 J/mol
CH3OH
H2O
APP B-39
c. Menghitung panas reaksi dari masing-masing komponen
1. Menghitung panas reaksi
KomponenΔHf
Kmol/jamΔHrxn 1 (298,15)
kJ/Kmol kcal/jam
CH3OCH3 -184180 366.2978 -16124746.4295
-201.3 81.3995 7832.7034
-242000 366.2978 -21186820.6968
Jumlah 813.9952 -37303734.423
= - +
= 1093127195.939 - 2367356691.477 + -37303734.42
= -1311533229.96 kcal/jam
bernilai negatif, sehingga reaksi eksotermis
Neraca panas total:
0 = Q - ΔH
Q = ΔH
=
= 1093127195.94 2367356691 +
= -2585762725.4985 kcal/jam
= 5% ×
= 5% × -2585762725.499
= -129288136.275 kcal/jam
= 2456474589.2 kcal/jam 10277706327
Cp dowtherm A = 1.100 kJ/kgK
= 0.26291 Kkal/kg K
Q = m. Cp. ∆T
2456474589.224 = m × 1.1000 × 473.2 -
m = 13136227.7499 kg/jam
Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
2367356691.48 1093127195.9387
1311533229.961 129288136.2749
2456474589.2236
Total 3678889921.437 Total 3678889921.4372
ΔHf҂Dikutip dari Coulson 2005;
CH3OH
H2O
ΔHrxn
ΔHProduk
ΔHReaktan
ΔHrxn 298,15
ΔHrxn
Qpendingin
+ Qloss
ΔHkeluar
- ΔHmasuk
+ ΔHrxn
Qpendingin
+ Qloss
Qpendingin
+ Qloss
QLoss Q
Jadi panas yang harus diserap air pendingin (Qpendingin
) adalah
Qpendingin
ΔH3
ΔH4
ΔHrxn
QLoss
QPendingin
APP B-40
4. Ekspander (N-121) Fungsi: Untuk menurunkan tekanan keluaran reaktor menuju cooler
Neraca massa total : = + Q lepasDimana:
: Panas yang terkandung masuk ekspander
:
Direncanakan:
= 16.8 atm = 1701.8 kPa
= 10.0 atm = 1013.0 kPa
= 300 = 573.15 K
= 273 = 546.15 K
Treferen = 25 = 298.15 K
Komponena b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
Aliran panas masuk ekspander
Komponen Kmol/jam
573.15 366.2978 8438221.201
573.15 81.3995 1216567.964
573.15 380.9219 3632325.576
Jumlah 462.321 13287114.741
Aliran panas keluar ekspander
Komponen Kmol/jam
546.15 366.2978 7452836.478
546.15 81.3995 1077400.331
546.15 380.9219 3263791.343
Jumlah 462.321 11794028.152
Komponen R (J/mol.K)
ΔH4
ΔH5
ΔH4
ΔH5 Panas yang dibawa keluar menuju cooler
Tekanan masuk (P4)
Tekanan keluar (P5)
Suhu bahan masuk (T4) oC
Suhu bahan keluar (T5) oC
oC
Konstanta dari Cp
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
T4
ΔH4 J/mol.K
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
T5
ΔH5 J/mol.K
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
Q = ∆U = ∫ CvdT = Cv (T2 -T1)
Cv = ∆H - R
ΔH4 J/mol.K ΔH
5 J/mol.K Cv
4 J/mol.K
G-113∆H4 ∆H5
APP B-41
8.314 8438221 7452836.5 8438212.887
8.314 1216568.0 1077400.3 1216559.650
Jumlah 9654789 8530236.8 9654772.537
Komponen
573.15 546.15 54454066.0786 48095112.406
573.15 546.15 7850787.8896 6952701.580
Jumlah 62304853.968 55047813.986
Mencari volumePV = Z n RT
1atm.V =V = 21744219.7861
Komponen
1701.84 1013.00 3517655846.3536 3531865587.916
1701.84 1013 3572109912.4322 3573007998.742
Jumlah 7089765758.786 7104873586.658Q lepas = Q input - Q output
= 7089765758.79 7104873586.6578= -15107827.8721
Jadi kalor yang dibutuhkan ekspander untuk mencapai tekanan 10 atm adalah -20143788,3803
Neraca Panas Ekspander (N-121)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
7089765758.786 7104873586.6578
Q lepas -20143788.3803Total 7089765758.786 Total 7084729798.2776
5. Cooler (E-122)Fungsi : Untuk menurunkan suhu keluaran dari ekspander menuju ke distilasi
CH3OH
H2O
T4
T5 ∆U
4 Kcal/jam ∆U
5 Kcal/jam
CH3OH
H2O
1 × 616,429 mol ×82,06 cm3.atm/mol.K × 338,25 K cm3
V1
= V2
∆H = ∆U + V (∆P)
P4
P5 ∆H
4 Kcal/jam ∆H
5 Kcal/jam
CH3OH
H2O
ΔH4
ΔH5
APP B-42
Keterangan:
: Panas bahan masuk cooler
: Panas bahan keluar cooler menuju distilasi
: Panas yang hilang
: Pendingin yang terkandung pada refigerant
Direncakan:
= 273 = 546.15
= 75 = 348.42
Suhu dowtherm A masuk = 30 = 303.15
Suhu dowtherm A keluar = 200 = 473.15
a.
Komponena b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
Komponen Kmol/jam
CH3OCH3 546.15 348.42 366.2978 1781302.4466
546.15 348.42 81.3995 257509.4530
546.15 348.42 366.2978 750130.5676
Jumlah 813.9952 2788942.467
b.
= 5% ×
= 5% × 499044.3664= 24952.2183 kcal/jam
c.
Neraca panas total:0 = Q - ΔHQ = ΔH
Panas air pendingin keluar:
= + +
2788942.4673 = 499044.3664 24952.218 +
= 2264945.8826 kcal/jam = 9476364.5
= m x Cp x ΔT
ΔH5
ΔH6
QLoss
QPendingin
Suhu bahan masuk (T5) oC
Suhu bahan keluar (T6) oC
oCoC
Menghitung panas yang terkandung pada bahan masuk (ΔH5) dan bahan keluar (ΔH
6)
Konstanta dari Cp
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
T5
T6
ΔH5 kcal/jam
CH3OH
H2O
Menghitung panas yang hilang (QLoss
)
QLoss
ΔH5
Menghitung panas yang diserap air pendingin (Qpendingin)
ΔH5
ΔH6
QLoss
QPendingin
QPendingin
APP B-43
2264945.88 = m x 1.100 kJ/kg K x (473,15-303,15)
m = 12112.0101 kg/jam
Neraca Panas Cooler (E-122)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
2788942.47 499044.3664
24952.2183
2264945.883
Total 2788942.4673 Total 2788942.4673
6. Kolom Destilasi D-120
Keterangan:
: Panas bahan masuk kolom destilasi
: Panas vapor menuju kondensor
: Panas liquid keluar kondensor yang refluks
: Panas liquid keluar kondensor sebagai destilat
: Panas liquid masuk reboiler
: Panas vapor keluar reboiler
: Panas liquid keluar reboiler sebagai bottom
: Panas yang hilang
ΔH5
ΔH6
QLoss
QPendingin
Fungsi: Untuk memisahkan produk utama dan bahan yang lain
ΔH6
ΔH7
ΔH8
ΔH9
ΔH10
ΔH11
ΔH12
QLoss
APP B-44
: Panas yang terkandung pada steam
: Panas yang terkandung pada air pendingin
Direncanakan:
Suhu bahan masuk = 75.27 = 348.42
Suhu liquid keluar reboiler = 159.82 = 432.9704320572
Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15
Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15
Data yang diperoleh dari perhitungan temperatur buble point dan dew pointTemperatur pada feed:
Buble point = 75.2655678323 = 348.4156
Dew point = 153.8159 = 426.9659
Temperatur pada destilat
Buble point = 43.5586 = 316.7086
Dew point = 60.3971 = 333.5471
Temperatur pada bottom
Buble point = 159.8204 = 432.9704
Dew point = 174.8805 = 448.0305
a. Komposisi masing-masing komponen pada tiap aliran bahan dalam kolom destilasi
Komponenkmol/jam kmol/jam kmol/jam
81.3995 0.0982 10.6160 0.03 71.0525
366.29543 0.4421 354.6728 0.97 11.3970
380.9219 0.4597 0.27690 0.00 380.6579Jumlah 828.6169 1 365.5657 1.00 463.1073
Menentukan refluks minimumb. Dengan menggunakan persamaan 11,7-19 dan 11,7-20 (Geankoplis, 1993)
Dimana feed masuk dalam keadaan liquid pada titik didihnya, q = 1
Trial θ = 8.0171
Umpan masuk kolom destilasi
Komponen Ki= Ki
0.10 0.1506 1.0000 -0.01400
0.44 2.1888 14.5362 0.98569
0.46 0.0385 0.2556 -0.01514
QSteam
QPendingin
oCoCoCoC
oCoC
oCoC
oCoC
Feed, M6
Destilat,M9
Bottom, M12
xF
xD
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
xF
αi
KHK
CH3OH (HK)
CH3OCH
3 (LK)
H2O
i
iFi xq1
i
iFi xq1
Dim
x1R
APP B-45
Jumlah 1.00 15.7917 0.95655
Destilat keluar kolom destilasi
Komponen KiKi
0.03 0.0412 1.0000 -0.00414
0.97 1.0295 24.9905 1.42846
0.00 0.0088 0.2128 -0.00002
Jumlah 1.00 26.2033 1.42430
= 1.4243
= 0.4243
Direncanakan refluks rasio = 1.5 ×
= 0.6364c. Menghitung panas pada laju alir bagian atas dan laju alir bagian bawah
Komponena b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-1140.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-1133.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
1. Menghitung panas laju alir bagian atasMenghitung aliran keluar kondensor yang direfluks
R =
Lo = R × D= 0.6364 × 365.5657= 232.6636 kmol/jam
KomponenPanas keluar kondensor yang direfluks, Lo
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.97 225.73 298.1500 316.7086
0.03 6.76 298.1500 316.7086
0.00 0.18 298.1500 316.7086
Jumlah 1.00 232.66 Jumlah
Menghitung aliran vapor masuk kondensorV = (R + 1) × D
= 1.636 × 365.5657= 598.2292 kmol/jam
KomponenPanas vapor masuk kondensor, V
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.97 580.40 366.2978 333.5471
xD
αi =
KHK
CH3OH (HK)
CH3OCH
3 (LK)
H2O
Rm + 1
Rm
Rm
Konstanta dari Cp
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
xD T
8
CH3OH
H2O
xD T
7
Di
m
x1R
D
Lo
APP B-46
0.03 17.37 81.3995 333.5471
0.00 0.45 366.2978 333.5471
Jumlah 1.00 598.23 Jumlah2. Menghitung panas laju alir bagian bawah
Menghitung aliran liquid masuk reboiler= Lo + q F= 232.6636 + 1 × 828.6169= 1061.2804339 kmol/jam
KomponenAliran liquid masuk reboiler,
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.02 26.12 298.1500 432.9704
0.15 162.83 298.1500 432.9704
0.82 872.34 298.1500 432.9704
Jumlah 1.00 1061.28 Jumlah
Menghitung aliran vapor keluar reboiler= V + F (q - 1)= 598.2292 + 828.6169 × ( 1 - 1 )= 598.2292497392 kmol/jam
KomponenPanas vapor keluar reboiler,
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.02 14.72 298.1500 448.0305
0.15 91.78 298.1500 448.0305
0.82 491.72 298.1500 448.0305
Jumlah 1.00 598.23 Jumlah
d. Menghitung panas feed masuk, destilat keluar dan bottom keluar1. Menghitung panas pada feed masuk kolom destilasi
KomponenPanas liquid masuk kolom destilasi, F
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.44 366.30 298.1500 348.4156
0.10 81.40 298.1500 348.4156
0.46 380.92 298.1500 348.4156
Jumlah 1.00 828.62 Jumlah
2. Menghitung panas liquid keluar sebagai destilat
KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, D
Kmol/jam Tref
CH3OH
H2O
xB T
10
CH3OH
H2O
xB T
11
CH3OH
H2O
xF T
6
CH3OH
H2O
xD T
9
V
L
L
V
V
APP B-47
CH3OCH3 0.97 354.67 298.1500 316.7086
0.03 10.62 298.1500 316.7086
0.00 0.28 298.1500 316.7086
Jumlah 1.00 365.57 Jumlah
3. Menghitung panas liquid keluar sebagai bottom
KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, B
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.02 11.40 298.1500 432.9704
0.15 71.05 298.1500 432.9704
0.82 380.66 298.1500 432.9704
Jumlah 1.00 463.11 Jumlah
e. Menghitung Neraca Panas OverallKesetimbangan panas overall pada kolom destilasi:
=
504932.57 = 107924.2 + 558474.21
= 161465.8335
1. Menghitung panas air keluar kondensorKesetimbangan panas pada kondensor:
=
342221.5535 = 68688.1 + 107924.19 +
= 165609.2156 kcal/jam
2. Menghitung panas steam pada reboiler
= 161465.8335 +
= 161465.8335 + 165609.2156
= 327075.0491 kcal/jam
f. Menghitung kebutuhan air pendingin
= m × Cp × ΔT
165609.2156 = m × 4.18 kJ/kg K ×m = 582.4157 kg/jam
g. Menghitung neraca panas pada reboilerKesetimbangan panas pada reboiler:
=
1279828.02 = 805231.4 + 558474.21 +
= 83877.6326 +
Dimana:
= 5%
CH3OH
H2O
xB T
12
CH3OH
H2O
ΔH6
+ QR
ΔH7 + ΔH
12 + Q
C
+ QR
+QC
QR
ΔH7
ΔH8 + ΔH
9 + Q
C
QC
QC
QR
QC
QR
QR
QC
ΔH9
+ QR
ΔH10
+ ΔH11
+ QLoss
+QR
QLoss
QR
QLoss
QLoss
[ ΔH10
+ ΔH11
]
APP B-48
= 5% × 805231.4440 + 558474.2112= 68185.2827606026 kcal/jam
Sehingga:
= 83877.6326 +
= 83877.6326 + 68185.2828= 152062.9153 kcal/jam
h. Menghitung kebutuhan steam
Kondisi steam masuk: T = 200
P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg
= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)
Maka steam yang dibutuhkan =
=152062.9153
463.3448= 328.1852 kg/jam
Neraca Panas Kolom Destilasi D-120Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
504932.5700 107924.1922
327075.0491 558474.2112
165609.2156
Jumlah 832007.6191 Jumlah 832007.6191Aliran Panas Kondensor
342221.5535 68688.1457
107924.1922
165609.2156
Jumlah 342221.5535 Jumlah 342221.5535Aliran Panas Reboiler
QR
QLoss
oC
ΔH6
ΔH9
QR
ΔH12
QC
ΔH7
ΔH8
ΔH9
QC
RQ
APP B-49
1279828.0227 805231.4440
152062.9153 558474.2112
Jumlah 1431890.9380 68185.2828
Jumlah 1431890.9380Total 2606120.1106 Total 2606120.1106
7. Kolom Destilasi D-130
Keterangan:
: Panas bahan masuk kolom destilasi
: Panas vapor menuju kondensor
: Panas liquid keluar kondensor sebagai refluks
: Panas liquid keluar kondensor sebagai destilat
: Panas liquid masuk reboiler
: Panas vapor keluar reboiler
: Panas liquid keluar reboiler sebagai bottom
: Panas yang hilang
: Panas yang terkandung pada steam
: Panas yang terkandung pada air pendingin
Direncanakan:
Suhu bahan masuk = 159.82 = 432.9704320572
Suhu liquid keluar reboiler = 165.73 = 438.8832287206
Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15
Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15
Data yang diperoleh dari perhitungan temperatur buble point dan dew pointTemperatur pada feed:
Buble point = 159.8204320572 = 432.9704
Dew point = 174.8805 = 448.0305
Temperatur pada destilat
ΔH10
ΔH11
QR
ΔH12
QLoss
Fungsi: Untuk memisahkan produk utama dan bahan yang lain
ΔH12
ΔH13
ΔH14
ΔH15
ΔH16
ΔH17
ΔH18
QLoss
QSteam
QPendingin
oCoCoCoC
oCoC
APP B-50
Buble point = 43.3638 = 316.5138
Dew point = 57.6658 = 330.8158
Temperatur pada bottom
Buble point = 165.7332 = 438.8832
Dew point = 175.4810 = 448.6310
a. Komposisi masing-masing komponen pada tiap aliran bahan dalam kolom destilasi
Komponenkmol/jam kmol/jam kmol/jam
70.7837 0.1529 0.1740 0.02 70.6097
11.62560 0.0251 6.9680 0.98 4.6576
380.6456 0.822 0.00180 0.00 380.6438Jumlah 463.0548 1 7.1438 1.00 455.9111
Menentukan refluks minimumb. Dengan menggunakan persamaan 11,7-19 dan 11,7-20 (Geankoplis, 1993)
Dimana feed masuk dalam keadaan liquid pada titik didihnya, q = 1
Trial θ = 24.8162
Umpan masuk kolom destilasi
Komponen Ki= Ki
0.15 1.7423 1.0000 -0.006
0.03 9.3230 5.3510 -0.007
0.82 0.6078 0.3488 -0.012
Jumlah 1.00 6.6998 -0.025
Destilat keluar kolom destilasi
Komponen KiKi
0.98 0.0408 1.0000 -0.04095
0.02 1.0242 25.0840 2.28118
0.00 0.009 0.2125 0.00000
Jumlah 1.00 26.2965 2.24022
= 2.2402
= 1.2402
oCoC
oCoC
Feed, M12
Destilat,M15
Bottom, M18
xF
xD
CH3OH
CH3OCH
3
H2O
xF
αi
KHK
CH3OH (HK)
CH3OCH
3 (LK)
H2O
xD
αi =
KHK
CH3OH (HK)
CH3OCH
3 (LK)
H2O
Rm + 1
Rm
i
iFi xq1
Dim
x1R
Dim
x1R
i
iFi xq1
APP B-51
Direncanakan refluks rasio = 1.5 ×
= 1.8603
c. Menghitung panas pada laju alir bagian atas dan laju alir bagian bawah
KomponenCP, J/mol K
a b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
1. Menghitung panas laju alir bagian atasMenghitung aliran keluar kondensor yang direfluks
R =
Lo = R × D= 1.8603 × 7.1438= 13.2899 kmol/jam
KomponenPanas keluar kondensor yang direfluks, Lo
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.02 0.32 298.1500 316.5138
0.98 12.96 298.1500 316.5138
0.00 0.00 298.1500 316.5138
Jumlah 1.00 13.29 Jumlah
Menghitung aliran vapor masuk kondensorV = (R + 1) × D
= 2.860 × 7.1438= 20.4337 kmol/jam
KomponenPanas vapor masuk kondensor, V
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.02 0.50 298.1500 330.8158
0.98 19.93 298.1500 330.8158
0.00 0.01 298.1500 330.8158
Jumlah 1.00 20.43 Jumlah
2. Menghitung panas laju alir bagian bawahMenghitung aliran liquid masuk reboiler
= Lo + q F= 13.2899 + 1 × 463.0548= 476.3446512223 kmol/jam
KomponenAliran liquid masuk reboiler,
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.01 4.87 298.1500 438.8832
Rm
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
xD T
14
CH3OH
H2O
xD T
13
CH3OH
H2O
xB T
16
D
Lo
L
L
APP B-52
0.15 73.77 298.1500 438.8832
0.83 397.70 298.1500 438.8832
Jumlah 1.00 476.34 Jumlah
Menghitung aliran vapor keluar reboiler= V + F (q - 1)= 20.4337 + 463.0548 × ( 1 - 1 )= 20.4336762223 kmol/jam
KomponenPanas vapor keluar reboiler,
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.01 0.21 298.1500 448.6310
0.15 3.16 298.1500 448.6310
0.83 17.06 298.1500 448.6310
Jumlah 1.00 20.43 Jumlah
d. Menghitung panas feed masuk, destilat keluar dan bottom keluar1. Menghitung panas pada feed masuk kolom destilasi
KomponenPanas liquid masuk kolom destilasi, F
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.03 11.63 298.1500 432.9704
0.15 70.78 298.1500 432.9704
0.82 380.65 298.1500 432.9704
Jumlah 1.00 463.05 Jumlah
2. Menghitung panas liquid keluar sebagai destilat
KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, D
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.98 6.97 298.1500 316.5138
0.02 0.17 298.1500 316.5138
0.00 0.00 298.1500 316.5138
Jumlah 1.00 7.14 Jumlah
3. Menghitung panas liquid keluar sebagai bottom
KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, B
Kmol/jam Tref
CH3OCH3 0.01 4.66 298.1500 438.8832
0.15 70.61 298.1500 438.8832
0.83 380.64 298.1500 438.8832
CH3OH
H2O
xB T
17
CH3OH
H2O
xF T
12
CH3OH
H2O
xD T
15
CH3OH
H2O
xB T
18
CH3OH
H2O
V
V
V
APP B-53
Jumlah 1.00 455.91 Jumlah
e. Menghitung Neraca Panas OverallKesetimbangan panas overall pada kolom destilasi:
=
558583.27 = 2090.2 + 566103.14
= 9610.0691
1. Menghitung panas air keluar kondensorKesetimbangan panas pada kondensor:
=
7441.8627 = 2695.6 + 2090.21 +
= 2656.0712 kcal/jam2. Menghitung panas steam pada reboiler
= 9610.0691 +
= 9610.0691 + 2656.0712
= 12266.1403 kcal/jam
f. Menghitung kebutuhan air pendingin
= m × Cp × ΔT
2656.0712 = m × 4.18 kJ/kg K × 68m = 9.3409 kg/jam
g. Menghitung neraca panas pada reboilerKesetimbangan panas pada reboiler:
=
591475.37 = 27195.6 + 566103.14 +
= 1823.4073 +
Dimana:
= 5%
= 5% × 27195.6403 + 566103.1363= 29664.9388287021 kcal/jam
Sehingga:
= 1823.4073 +
= 1823.4073 + 29664.9388= 31488.3461 kcal/jam
h. Menghitung kebutuhan steam
Kondisi steam masuk: T = 200
P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg
ΔH12
+ QR
ΔH15
+ ΔH18
+ QC
+ QR
+QC
QR
ΔH13
H14
+ ΔH16
+ QC
QC
QC
QR
QC
QR
QR
QC
ΔH16
+ QR
ΔH17
+ ΔH18
+ QLoss
+QR
QLoss
QR
QLoss
QLoss
[ ΔH17
+ ΔH18
]
QR
QLoss
oC
APP B-54
= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)
Maka steam yang dibutuhkan =
=31488.3461463.3448
= 67.9588 kg/jam
Neraca Panas Kolom Destilasi D-130Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
558583.2744 2090.2073
12266.1403 566103.1363
2656.0712
Jumlah 570849.4147 Jumlah 570849.4147Aliran Panas Kondensor
7441.8627 2695.5843
2090.2073
2656.0712
Jumlah 7441.8627 Jumlah 7441.8627Aliran Panas Reboiler
591475.3693 27195.6403
31488.3461 566103.1363
29664.9388
Jumlah 622963.7154 Jumlah 622963.7154Total 1201254.9928 Total 1201254.9928
8. Cooler (E-141) Fungsi: Untuk mendinginkan keluaran destilasi 2 menuju storage
Keterangan:
: Panas bahan masuk cooler
: Panas bahan keluar cooler menuju storage
: Panas yang hilang
: Panas yang terkandung pada steam
Direncakan:
= 43.364 = 316.51
ΔH12
ΔH15
QR
ΔH18
QC
ΔH13
ΔH14
ΔH15
QC
ΔH16
ΔH17
QR
ΔH18
QLoss
ΔH18
ΔH19
QLoss
QPendingin
Suhu bahan masuk (T18
) oC
RQ
APP B-55
= 27 = 300.15
Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15
Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15
a.
KomponenPanas Sensibel
a b c d e
34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11
40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11
33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12
Komponen Kmol/jam
316.51 300.15 548.1564 161665.1448
316.51 300.15 15.9338 3195.4401
316.51 300.15 0.4035 59.6697
Jumlah 564.4937 164920.255
b.
= 5% ×
= 5% × 17684.7320= 884.2366 kcal/jam
c.
Neraca panas total:0 = Q - ΔHQ = ΔH
Panas air pendingin keluar:
= + +
164920.2545 = 17684.7320 884.237 +
= 146351.2859 kcal/jam = 612322.9
= m × Cp × ΔT
612322.8565 = m × 4.1816 kJ/kg K ×m = 8948.5644 kg/jam
Neraca Panas CoolerAliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar
Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam
164920.25 17684.7320
884.2366
146351.286
Total 164920.2545 Total 164920.2545
Suhu bahan keluar (T19
) oCoCoC
Menghitung panas yang terkandung pada bahan masuk (ΔH18
) dan bahan keluar (ΔH19
)
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4
T18
T19
ΔH18
kcal/jam
CH3OCH
3
CH3OH
H2O
Menghitung panas yang hilang (QLoss
)
QLoss
ΔH18
Menghitung panas yang diserap air pendingin (Qpendingin)
ΔH18
ΔH19
QLoss
QPendingin
QPendingin
ΔH18
ΔH19
QLoss
QPendingin
APP B-56
APPENDIX BPERHITUNGAN NERACA PANAS
Q loss
e
5.99E-11
3.6934E-012
361514.173
4730.1451
366244.318
ΔH2 kcal/jam
APP B-57
891.5225
APP B-58
e
5.99E-11
3.6934E-012
12165671.321
139417.086
12305088.408
683022747.388
7827356.070
690850103.458
Cv3 J/mol.K
∆U3 Kcal/jam
APP B-59
9481488465.747
8806293074.430
18287781540.177
Jadi kalor yang dibutuhkan kompresor untuk mencapai tekanan 16,8 adalah 804945981,079
∆H3 Kcal/jam
APP B-60
298.15
298.15
573.15 K
Panas reaktan
2366869358
487333.432
2367356691
Kmol/jam
Keluar
366.2978
81.3995
380.9219
828.6193
573.15 K
e4.93E-11
5.99E-11
3.69E-12
Panas produk
738756527.2
23668693.58
330701975.1
1093127195.9
Tref
ΔH2 kcal/jam
ΔH3 kcal/jam
APP B-61
-37303734.42
-1311533230
10277706327 kJ/jam
303.15 K
ΔHrxn 298,15
APP B-62
e4.93E-11
5.99E-11
3.69E-12
Cv5 J/mol.K
APP B-63
7452828.164
1077392.017
8530220.181
48095112.406
6952701.580
55047813.986
3531865587.916
3573007998.742
7104873586.658
Jadi kalor yang dibutuhkan ekspander untuk mencapai tekanan 10 atm adalah -20143788,3803
∆U5 Kcal/jam
∆H5 Kcal/jam
APP B-64
K
K
K
K
e
4.93E-11
5.99E-11
3.69E-12
304733.573
45623.856
148686.938
499044.366
kJ/jam
ΔH6kcal/jam
QPendingin
QPendingin
APP B-65
(473,15-303,15) K
APP B-66
K
K
K
K
348.4156 K
426.9659 K
316.7086 K
333.5471 K
432.9704 K
448.0305 K
kmol/jam
71.0525 0.1534
11.3970 0.0246
380.6579 0.822463.1073 1
-0.01400
0.98569
-0.01514
Bottom, M12
xB
i
iFi xq1
APP B-67
0.95655
e4.93E-115.99E-113.69E-12
Panas keluar kondensor yang direfluks, Lo
67292.284
1369.523
26.338
68688.146
Panas vapor masuk kondensor, V
335302.453
ΔH8 kcal/jam
ΔH7 kcal/jam
Di
m
x1R
APP B-68
6789.754
129.347
342221.554
Aliran liquid masuk reboiler,
62882.419
259156.777
957788.827
1279828.023
Panas vapor keluar reboiler,
39921.525
164089.570
601220.349
805231.444
Panas liquid masuk kolom destilasi, F
304703.451
45619.700
154609.419
504932.570
Panas liquid keluar kolom destilasi, D
ΔH10
kcal/jam
ΔH11
kcal/jam
ΔH6 kcal/jam
ΔH9 kcal/jam
L
V
APP B-69
105730.987
2151.822
41.383
107924.192
Panas liquid keluar kolom destilasi, B
27439.788
113087.363
417947.060
558474.211
165609.2156
68
ΔH12
kcal/jam
APP B-70
558474.2112
68185.2828
QLoss
APP B-71
K
K
K
K
432.9704 K
448.0305 K
APP B-72
316.5138 K
330.8158 K
438.8832 K
448.6310 K
kmol/jam
70.6097 0.1549
4.6576 0.0102
380.6438 0.8349455.9111 1.0
-0.006
-0.007
-0.012
-0.025
Bottom, M18
xB
Dim
x1R
i
iFi xq1
APP B-73
CP, J/mol Ke
4.93E-11
5.99E-11
3.69E-12
Panas keluar kondensor yang direfluks, Lo
95.466
2599.623
0.495
2695.584
Panas vapor masuk kondensor, V
264.657
7175.850
1.356
7441.863
463.0548
Aliran liquid masuk reboiler,
12293.092
ΔH14
kcal/jam
ΔH13
kcal/jam
ΔH16
kcal/jamL
APP B-74
123067.669
456114.609
591475.369
Panas vapor keluar reboiler,
568.615
5682.801
20944.224
27195.640
Panas liquid masuk kolom destilasi, F
27990.273
112659.529
417933.472
558583.274
Panas liquid keluar kolom destilasi, D
2055.046
34.895
0.266
2090.207
Panas liquid keluar kolom destilasi, B
11765.761
117788.494
436548.881
ΔH17
kcal/jam
ΔH12
kcal/jam
ΔH15
kcal/jam
ΔH18
kcal/jam
V
APP B-75
566103.136
2656.0712
566103.1363
29664.9388
APP B-76
316.51 K
APP B-77
300.15 K
300.15 K
368.15 K
Panas Sensibele
4.93E-11
5.99E-11
3.69E-12
17333.818
344.424
6.490
17684.7320
kJ/jam
16.36
ΔH19
kcal/jam
QPendingin
QPendingin
APP B-78
APP B-79
APP B-80
APP B-81
APP B-82
APP B-83
APP B-84
APP B-85
APP B-86
APP B-87
APP B-88
APP B-89
APP B-90
V
APP B-91
APP B-92
APP B-93
APP B-94
APP B-95
APP B-96
APP B-97
APP B-98
APP B-99
APP B-100
APP B-101
APP B-102
APP B-103
APP B-104
APP B-105
APP B-106
APP B-107
APP B-108
APP B-109
APP B-110
APP B-111
APP B-112
APP B-113
APP B-114
APP B-115
APP B-116
APP B-117
APP B-118
APP B-119
APP B-120
APP B-121
APP B-122
APP B-123
APP B-124
APP B-125
APP B-126
APP B-127
APP B-128
APP B-129
APP B-130
APP B-131
APP B-132
APP B-133
APP B-134
APP B-135
APP B-136
APP B-137
APP B-138
APP B-139
APP B-140
APP B-141
APP B-142
APP B-143
APP B-144
APP B-145
APP B-146
APP B-147
APP B-148
APP B-149
APP B-150
APP B-151
APP B-152
APP B-153
APP B-154
APP B-155
APP B-156
APP B-157
APP B-158
APP B-159
APP B-160
APP B-161
APP B-162
APP B-163
APP B-164
APP B-165
APP B-166
APP B-167
APP B-168
APP B-169
Reaktor
Dimana :
ΔH reaksi
a.
Panas ref =
KomponenPanas sensibel
a
Fungsi : Tempat terjadinya reaksi dehidrogenasi dari (CH3)2CHOH menjadi CH
3COCH
3 +H2
ΔH6
ΔH6
ΔH8
QLoss
Menghitung panas pada bahan masuk (ΔH6)
APP B-170
Komponen T
Komponen
Jumlah
b. Menghitung panas pada bahan keluar
(CH3)
2CHOH
(g)
C3H
7OH
H2O
H2
APP B-171
Menghitung panas reaksi dari masing-masing komponen
1. Menghitung panas reaksi
=
= #REF!
= #REF!
ΔHf҂Dikutip dari Coulson 2005;
ΔHrxn
ΔHProduk
APP B-172
APP B-173
APP B-174
APP B-175
APP B-176
APP B-177
APP B-178
APP B-179
APP B-180
APP B-181
APP B-182
APP B-183
APP B-184
APP B-185
APP B-186
APP B-187
APP B-188
APP B-189
APP B-190
APP B-191
+ = +
= Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor
= Panas yang dibawah bahan keluar
= Panas yang timbul dari reaksi
= Panas yang hilang
298.15
Panas sensibel
a b c
CHOH menjadi CH3COCH
3 +H2
Q1
ΔH7
oC
APP B-192
kmol/jam
KomponenKmol/jam
Masuk
141.9465
0.0000
-
Jumlah 141.9465
CH3COCH
3 (g)
C3H
7OH
H2O
H2
APP B-193
- +
#REF! - #REF!
#REF! kcal/jam
ΔHReaktan
ΔHrxn 298,15
APP B-194
APP B-195
APP B-196
APP B-197
APP B-198
98%
APP B-199
APP B-200
APP B-201
APP B-202
APP B-203
APP B-204
APP B-205
APP B-206
APP B-207
APP B-208
APP B-209
APP B-210
APP B-211
APP B-212
APP B-213
ΔH reaksi +
Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor
Panas sensibel
c d e
QLoss
APP B-214
Panas sensibel Panas reaktan
+
Kmol/jam
Keluar
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
380 653.15 K
H2 (g)
oC
APP B-215
#REF! + #REF!
APP B-216
APP B-217
APP B-218
APP B-219
APP B-220
APP B-221
APP B-222
APP B-223
APP B-224
APP B-225
APP B-226
APP B-227
APP B-228
APP B-229
APP B-230
APP B-231
APP B-232
APP B-233
APP B-234
APP B-235
Panas sensibel
e
APP B-236
Panas reaktan
APP B-237
#REF!
APP B-238
APP B-239
APP B-240
APP B-241
APP B-242
APP B-243
APP B-244
APP B-245
APP B-246
APP B-247
APP B-248
APP B-249
APP B-250
APP B-251
APP B-252
APP B-253
