7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
1/15
IMABANGAN BAHAN BAGI
LOJI HIDRONYAHALKALILAN TOLUENA
Menara Benzena, T102
Kadar alir hasil benzena, NB12ialah 265 kmol j-1. = 19240 kg j-1. Komposisi aliran benzena ialah
99.9% mass benzena, 0.0% mass !ol"ene # 0.0$% mass dienil.&ole'"lar mass o benzena is $(,
)ol"ena is 92 and *ienil 154.
Kadar alir !ol"ene dalam aliran 12
( )
( )
( )
( )1-1212
12 jkmol0.062(999.092
000.019240
999.0
000.0====
T
B
T
TT
M
F
M
FN
Kadar alir dienil dalam aliran 12
( )
( )
( )
( )
1-121212 jkmol0.0($5
999.0154
000$.019240
999.0
000$.0====
D
D
D
DD
M
F
M
FN
+mbangan bahan boleh dim"lakan dari menara hasil "!ama, benzena iai!" menara benzena, )102
kerana kadar alir benzene ang diperl"kan dalam aliran 12, NB12dike!ah"i daripada kadar penghasilan
a!a" m"a!an benzena loji.
+mbangan benzene
BTB
BB
NN
12
11 =
( )
BTB
BBTBB
NN
121
1=
dengan BTBsebagai pem"lihan benzena di menara benzene.
&emandangkan aliran 12 adalah aliran hasil "!ama, pe'ahan pem"lihan benzena sanga! !inggi iai!"
BTB = 0.99. &aka
1-1211 jkmol26$.6(
99.0
265===
BTB
BB
NN
( ) ( ) 1-121 jkmol2.6(99.0
26599.011=
=
=
BTB
BBTBB
NN
+mbangan !ol"ena di menara )102, dengan mengg"nakan kadar alir !ol"ena ang diperl"kan dalam
aliran 12, NT12ang dike!ah"i daripada komposisi aliran hasil a!as menara benzena, aliran 12
BTT
TT
NN
12
11 =
( ) 111 1 TBTTT NN =
dengan BTTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara benzena.
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
2/15
&emandangkan !o"lena ialah bahan !indak balas dan ke!"lenan benzena ang diperl"kan !inggi,
pe'ahan pem"lihan !ol"ena rendah ia!" BTT= 0.001.
1-1211 jkmol62.(0
001.0
062(.0===
BTT
TT
NN
( ) ( ) -1111 jkmol62.1$2(0.6201.011 === TBTTT NN
+mbangan dienil di menara )102, dengan mengg"nakan kadar alir dienil ang diperl"kan dalam
aliran 12, ND12ang dike!ah"i daripada komposisi aliran hasil a!as menara benzena, aliran 12
BTD
DD
NN
12
11 =
( ) 111 1 DBTDD NN =
dengan BTDsebagai pem"lihan dienil di menara benzena&emandangkan !o"lena ialah bahan !indak balas dan ke!"lenan benzena ang diperl"kan !inggi,
pe'ahan pem"lihan dienil rendah ia!" BTD= 0.0.
11211 jkmol99.2
0.0
0($5.0
===
BTD
DD
NN
( ) ( ) 1111 jkmol90.299.20.011
=== DBTDD NN
Menara Penstab!, T101"
+mbangan bahan boleh di!er"skan di menara pens!abil, )101 kerana kadar alir benzena dalam aliran
11, NB11!elah dike!ah"i dari imbangan benzena di menara )102.
+mbangan benzene
( )STB
B
B
NN
=
1
11
9
910 BSTBB NN =
dengan STBsebagai pem"lihan benzena di menara pens!abil.
&emandangkan lebih banak benzena, !ol"ena dan dienil berada dalam aliran 11, maka pem"lihan
ke hasil a!as )101 ama! ke'il iai!" STB= 0.001, STT= 0.001 dan STD= 0.001
( ) ( )1-11
9 jkmol26$.95001.01
6(.26$
1=
==
=
STB
BB
NN
( ) -1910
jkmol26$95.026$.95001.0 ===BSTBB
NN
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
3/15
+mbangan !ol"ena di menara )101, dengan mengg"nakan kadar alir !ol"ena ang diperl"kan dalam
aliran 11, NT11ang dike!ah"i daripada imbangan benzena di menara )102.
( )STT
TT
NN
=
1
119
910 TSTTT NN =
dengan STTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara pens!abil.
( ) ( )1-11
9 jkmol62.(6001.01
(0.62
1=
=
=
BTTSTT
TT
NN
( ) 1910 jkmol062(6.062.(6001.0
=== TSTTT NN
+mbangan dienil di menara )101, , dengan mengg"nakan kadar alir dienil ang diperl"kan dalam
aliran 11, ND11dike!ah"i daripada imbangan benzene di menara )102.
( )STD
D
D
NN
=
1
11
9
910 DSTDD NN =
dengan STDsebagai pem"lihan dienil di menara pens!abil. em"lihan dienil dalam pens!abil j"ga
ke'il iai!" STD= 0.001
( ) ( )1-11
9 jkmol99.2001.01
99.2
1=
=
=
STD
DD
NN
( ) -1910 jkmol0299.099.201.0 === DSTDD NN
*i menara pens!abil, )101, gas me!ana dan hidrogen dikel"arkan sebagai hasil a!as.
+mbangan me!ana
910 MSTMM NN =
( ) 911 1 MSTMM NN =
dengan STMsebagai pem"lihan me!ana di menara pens!abil.
+mbangan hidrogen
910 HSTHH NN =
( ) 911 1 HSTHH NN =
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
4/15
dengan STHsebagai pem"lihan hidrogen di menara pens!abil.
+mbangan ked"a-d"a me!ana dan hidrogen di menara pens!abil )101 masih bel"m diselesaikan kerana
kompoisi ked"a-d"a lomponen dalam aliran 10 !idak dike!ah"i lagi. &asalah ini akan diselesaikan
selepas imbangan di reak!or.
Pe#sa$ %asa, D101"
+mbangan bahan boleh di!er"skan di pemisah asa, *101 kerana sem"a kadar alir komponen dalam
aliran 9 !elah dike!ah"i dari imbangan benzena di menara )101.
+mbangan benzena
( )PSB
B
B
NN
=
1
9
4
45 BPSBB NN =
dengan PSBsebagai pem"lihan benzena di pemisah asa. dan STT= 0.01&emandangkan lebih banak benzena, !ol"ena dan dienil berada dalam aliran 9, maka pem"lihan ke
hasil a!as *101 ama! ke'il iai!" PTB= 0.001, PTT= 0.001 dan PTD= 0.001
( ) ( )1-9
4 jkmol2$0.6$001.01
2$0.(4
1=
=
=
PSB
BB
NN
( ) -145 jkmol2$06$.06$.2$0001.0 === BPSBB NN
dengan PSBsebagai pem"lihan benzena di pemisah asa.
+mbangan !ol"ena
( )PST
T
T
NN
=
1
9
4
45 TPSTT NN =
dengan PSTsebagai pem"lihan !ol"ena di pemisah asa.
( ) ( )1-9
4 jkmol92.26001.01
(6.62
1=
=
=
PST
TT
NN
( ) -145 jkmol62920.092.62001.0 === TPSTT NN
+mbangan dienil
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
5/15
( )PSD
D
D
NN
=
1
9
4
45 DPSDD NN =
dengan PSDsebagai pem"lihan dienil di pemisah asa.
( ) ( )1-9
4 jkmol2.992001.01
99.2
1=
=
=
PSD
D
D
NN
( ) -145 jkmol0.0029922.992001.0 === DPSDD NN
+mbangan me!ana
( )PSM
M
M
N
N = 19
4
45 MPSMM NN =
dengan PSMsebagai pem"lihan me!ana di pemisah asa
+mbangan hidrogen
( )PSH
H
H
NN
=
1
9
4
45 HPSHH NN =
dengan STHsebagai pem"lihan hidrogen di menara pens!abil.
Menara T&!'ena, T10(
+mbangan benzene
114 BTTBB NN =
( ) 115 1 BTTBB NN =
dengan TTBsebagai pem"lihan benzena di menara )10.&emandangkan lebih banak benzena dan !ol"ena berada dalam aliran 14 dan lebih banak dienil
dalam aliran 15, maka pem"lihan ke hasil a!as *101 ialah TTB= 0.99, TTT= 0.99 dan TTD= 0.01
( ) -1114 jkmol2.6526(.299.0 === BTTBB NN
( ) ( )( ) 1115 026(.06(.299.011
=== jkmolNN BTTBB
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
6/15
+mbangan !ol"ene
114 TTTTT NN =
( ) 115 1 TTTTT NN =
dengan TTTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara )10.
( ) -1114
jkmol61.54(1$.6299.0 ===TTTTT
NN
( ) ( ) 1115 jkmol621$.01$.6299.011
=== TTTTT NN
+mbangan *ienil
114 DTTDD NN =
( ) 115 1 DTTDD NN =
dengan TTDsebagai pem"lihan benzena di menara )10.
( ) 1114 jkmol029.09.201.0
===DTTDD
NN
( ) ( ) -1115 jkmol2.($19.201.011 === DTTDD NN
Rea)t&r R101
!oikiome!ri !indak balas kimia/
)ol"ena 2 enzena 34
2enzena *ienil 2
Kadar !indak balas !ol"ene
1rrT =
Kadar !indak balas hidrogen
21 rrrH +=
Kadar !indak balas benzene
21 2rrrB =
Kadar !indak balas me!ana
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
7/15
1rrM =
Kadar !indak balas dienil
2rrD =
en"karan !ol"ena XT= 0.(0 Ke!erpilihan benzena SB= 0.96
Kadar !indak balas !ol"ena dalam seb"!an pen"karan !iol"ena
TTT XNrr 1 ==
+mbangan !ol"ena
( )TTTTTTTT XNXNNrNN ==+= 14
&aka
( ) ( )1-4
jkmol14.6(.01
92.62
1=
=
=
T
TT
X
NN
en"karan
6.14(.0 1
1
r
N
r
N
rX
TT
TT ==
==
( ) -11 jkmol251.6(6.14(.0 ==r
Ke!erpilihan benzena
( ) ( )(.06.14
2296.0 21
21
rr
XN
rr
XN
rS
TTTT
BB
=
===
( ) ( ) -121 jkmol241.612((.06.1496.02 == rr
emak sem"la nilai kadar alir benzena dalam aliran 12 = 265 kmol j -1
adi
1-
2jkmol5.06
2
241.612(-251.6(==r
emak sem"la nilai kadar alir dienil dalam aliran 15 = 2.99 kmol j-1
erl" kira sem"la se'ara i!erasi sehingga nilai di aliran 15 dan 12 lebih sediki! daripada nilai dalam
kadar !indak balas benzena dan dienil.
Kadar !indak balas !ol"ena
TTT XNr =
Kadar !indak balas hidrogen
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
8/15
( ) ( )
2
1
2
1
TTBTTB
TTH
XNSXNSXNr
+=
+=
Kadar !indak balas benzena
TTBB XNSr =
Kadar !indak balas me!ana
TTM XNr =
Kadar !indak balas dienil
( )
2
1 TTB
D
XNSr
=
an!ikan NT3dalam sem"a kadar !indak balas komponen.
Kadar !indak balas !ol"ena
( )T
TTT
X
XNr
=
1
4
Kadar !indak balas hidrogen
( )
( )T
TTB
HX
NXSr
+=
12
14
Kadar !indak balas benzena
( )T
TTBB
X
NXSr
=
1
4
Kadar !indak balas me!ana
( )T
TT
MX
XNr
=
1
4
Kadar !indak balas dienil
( )
( )T
TTB
DX
NXSr
+=
12
14
+mbangan benzena menghasilkan
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
9/15
( )T
TTB
BBBBX
NXSNrNN
+=+=
1
4
4
&aka
( )T
TTB
BBX
NXSNN
=
1
4
4
+mbangan dienil
( )
( )T
TTB
DDDDX
NXSNrNN
+=+=
12
14
4
&aka
( )
( )T
TTB
DDX
NXSNN
=
12
14
4
+mbangan hidrogen
( )
( )T
TTB
HHHHX
NXSNrNN
=+=
12
14
4
ika aliran !ol"ena dalam aliran digan!ikan, maka
( )
( )T
TTB
HHX
NXSNN
+=
12
14
4
+mbangan me!ana
( )T
TT
MMMMX
XNNrNN
+=+=
1
4
4
ika aliran !ol"ena dalam aliran digan!ikan, maka
( )T
TT
MMX
XNNN
=
1
4
4
I#ban*an + Tt) Pena#-'ran
Kadar alir !ol"ene dalam aliran ki!aran sem"la
( ) ( )( )( ) BTBSTBPSBTB
BRPSTTRPSTTTT
XSNXXNN
== 11
11 12(
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
10/15
Kadar alir benzene dalam aliran ki!aran sem"la
( ) RPSTBTTBB NXNSN ( +=
+mbangan benzena pada !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la dan s"apan menghasilkan
(14 BBB NNN =+
( )( )
121BRPSTBTTB
BTB
BTTBBTB NNXNSN
=++
( )
( ) BTBRPST
RPSTBTBTTBBTTBBTB
B
XNSNN
+=
1
112
17
+mbangan benzene
(142 BBBb NNNN =++
+mbangan hidrogen
Kadar alir benzene dalam aliran ki!aran sem"la 8ap
( )( ) ( ) BTBSTBPSBB
BPTRBPTRTTBPTRB
S
NNXNNN
+=+=
11
12
( 27
+mbangan benzene
(14 BBB NNN =+
( )
( )( ) BTBSTBPSBB
BPTR
BPTR
BTB
BTTBBTB
BS
NN
NN
++
=
11
112
12
27
( ) ( )( )[ ]
( )( )( ) BTBSTBPSBPTRB
BPTRSTBPSBBTTBBTB
BS
NSN
+=
111
11112
andingkan dengan
( )
( ) ( ) BTBSTBPSBB
BB
BS
NS
N
= 11
112
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
11/15
ab"ngkan
( ) ( )( ) ( ) ( )PTRBPTRSTBPSBBTTBBTB SS =+ 11111
&aka
( ) ( ) ( ) ( )
PTB
STBPSBBTTBBTBBR
S
SS
=
1111
dengan PT sebagai pem"lihan !ol"ena di pemisah asa, MPTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara
pens!abil, MBTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara benzena, dan MTT sebagai pem"lihan !ol"ena dimenara !ol"ena.
kan !e!api aliran !ol"ena di dalam ki!aran sem"la gas
( )TTPTRGPT XFRy = 1 27
dengan R sebagai nisbah aliran ki!aran sem"la dengan j"mlah aliran daripada pemisah asa.Kadar alir !ol"ene segar diberikan oleh
( ) ( ) ( )( )[ ][ ]PTRMTTMBTMPTPTTTFT XFF += 11111 7.
+mbangan benzena pada !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la gas dan 'e'air dan s"apan menghasilkan
( )
( )( )( ) ( ) MTBMBBMPBPBBTTB
PBRBTTBB
FXFS
FXFSF
++
+=
111
57
ekirana persamaan 57 diselesaikan aliran benzena ke dalam reak!or, maka
( )( )( )[ ]( )( )( )[ ]
MTBMBBMPBPBPBR
MTBMBBMPBPBPBRTTBB
XFSF
+=
1111
11167
+mbangan hidrogen di !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la dan s"apan menghasilkan
(7
kan !e!api aliran hidrogen di dalam aliran ki!aran sem"la ialah
97
dengan PHsebagai pem"lihan hidrogen di dalam pemisah asa. ika persamaan (7 diselesaikan "n!"kj"mlah aliran s"apan gas, maka
HGFHGPH FFyRy =+
( )
+
= TTB
HPHRGPH FXS
FRy2
1
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
12/15
107
+mbangan menel"r"h hidrogen p"la menghasilkan
117
dengan MPHsebagai pem"lihan hidrogen di dalam menara pens!abil. kan !e!api aliran b"angan gasdiberikan oleh
127
ika persamaan 117 diselesaikan "n!"k j"mlah aliran s"apan gas, maka
17
+mbangan me!ana di !i!ik pen'amp"ran menghasilkan
147
kan !e!api aliran me!ana di dalam ki!aran sem"la ialah
157
dengan PMsebagai pem"lihan me!ana di dalam pemisah asa. ika persamaan ini diselesaikan "n!"kaliran j"mlah gas, maka
167
+mbangan menel"r"h me!ana menghasilkan
1$7
dengan MPM sebagai pem"lihan me!ana di dalam menara pens!abil. ika persamaan ini diselesaikan"n!"k aliran j"mlah gas, maka
( ) ( )
( )TT
B
TTB
HMPHPHGPHGFH
FXS
FXS
FPyFy
2
1
2
11
++
+
+=
( ) ( )
+
= TTB
HPHRGPH FXS
FPy
2
11
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]( )T
FH
TBMPHPHPHR
H
FH
MPHPHPHRG
Fy
XS
Fy
F
2
1111
11
++
+=
( ) ( ) ( )[ ]{ } TTTTMMPMPMPMRGFH FXFXFFy ++= 111
( ) MGPMGFH FRyFy =+1
( )
( ) ( ) TFH
TPMRM
FH
PMRG F
y
XF
yF
=
11
1
( ) ( )T
FH
TBPHRH
FH
PHRG F
y
XSF
yF
2
11 ++
=
{ }TTMPMRGPM FXFRy +=
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
13/15
1(7
ika persamaan 107 digab"ngkan dengan persamaan 167, maka
197
ekirana persamaan 17 digab"ngkan dengan persamaan 1(7, maka
207
ersamaan 197 dan 207 boleh diselesaikan "n!"k aliran hidrogen ke reak!or
( )( )
( )
( )( )
( ) TTFH
MPMPM
PMR
M
FH
MPMPM
PMR
G FXyFyF
+
= 1
1
11
1
1
1
( )( ) ( ) ( ) ( ) TTRFH
BPH
FH
PMH
FH
PHRM
FH
PMR FXy
Sy
Fy
Fy
++= 2
1
1
1
1
1
( ) ( )[ ]( )
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]
( )( ) ( )[ ]( ) TT
FH
BMPHPHPHR
FH
MPMPMPMR
H
FH
MPHPHPHRM
FH
MPMPMPMR
FX
y
Sy
Fy
Fy
++
=
+
+
2
11111
111
11
1
11
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
14/15
217
&engik"! persamaan 197 kadar alir me!ana ke reak!or ialah
( ) ( )[ ]( )
( )
( ) ( )[ ]
( ) ( )
( ) ( )
( )
( )( ) ( )[ ]( )( ) ( )[ ]( )
TT
PHRMPMPMPMR
PMRMPHPHPHR
FH
PMR
B
MPHPH
PHR
FH
MPMPMPMRFH
MPMPM
PMR
RBPHFHPMFH
H FXy
Sy
y
Syy
F
++
+
+
+
++
=
111
1111
121
1
111
111
1
1
211
7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek
15/15
227
Kadar alir gas s"apan ang diperl"kan boleh dikira dengan mengg"nakan sama ada persamaan 107,
17, 167 a!a" 1(7.
( ) ( )[ ]( )( )( )( )( )
( ) ( )[ ]( )( )
( ) ( )[ ]( )( ) ( )[ ]( )TT
PHRMPMPMPMR
PMRMPHPHPHRFH
MPHPH
PHRRBPHFHPMFH
PHRB
MPHPH
PHRFH
MPMPMPMRFH
M FXy
Syy
Syy
F
+
+
+++
+
+
=
111
111
1
1211
121
1
111
111