Inspirasi Jiwa

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

KAPASITAS PRARANCANGAN

Kapasitas per tahun = 10.000 ton/tahun

1 Tahun Operasi = 330 hari

Kapasitas prarancangan =

= 1262,62 kg/jam

KOMPOSISI BAHAN BAKU DAN PRODUK

Bahan baku / produk	Konsentrasi	BM (kg/mol)	Notasi
Asam Acetat Ethanol Ethyl Acetat Air	99,8% 95% 99,8%	60.02 46,08 88,1 18	A E EA W

ANALISA DERAJAD KEBEBASAN

· Reaktor =(F_I,X_A1) (F₂,X_E2) (F₅,X_A5) (F₆,X_E6) (F₃,X_A3,X_E3,X_EA3)

· DESTILASI 1 = (F₃,X_A3,X_E3,X_EA3) (F₄,X_EA4,X_E4) (F₅,X_A5)

· DESTILASI 2 = (F₄,X_EA4,X_E4) (F₇,X_EA7,_XE7) (F₆,X_E6)

· MIXER = (F₇,X_EA7,X_E7) (F₈) (F₁₂,X_EA12,X_E12) (F₉,X_EA9,X_E9)

· DEXANTER = (F₉,X_EA9,X_E9) (F₁₀,X_E10) (F₁₁, X_E11,X_EA11)

· DESTILASI 3 = (F₁₁, X_E11,X_EA11) (F₁₂,X_EA12,X_E12) (F₁₃,X_EA13,X_E13)

· DESTILASI 4 = (F_6,X_E6) (F₁₀ X_E10,X_EA10) (F₁₄,X_E14, X_EA14)(F_15,X_E15)

Neraca Massa total

F1+F2+F8 = F6+F15+F13

1. REAKTOR

Perbandingan mol reaktan asam asetat : etanol = 1 : 2

Konversi = 67 %

Reaksi CH₃COOH + C₂H₅OH « CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Mula-mula

Bereaksi

Sisa -

Neraca massa

F₁ + F₂ + F₅ + F₁₄ = F₃

F_A + F_B = F₃...........................................................................................................(1)

F_A = F₁ + F₅

0,998F₁ + 0,99 F5 = F_AX_AA………………………………………….………..…(2)

F_B= F₂+ F₆

0,95F₂+F₁₄X_E14=F_BX_EB3………………………………………..…..…………....(3)

Neraca massa asam asetat

F_AA.X_AA – Asam asetat yang bereaksi = F₃.X_A3

F_AA.X_AA – = F₃.X_A3

0,33 F_AA.X_AA = F₃.X_A3........................................................................................... (4)

Neraca massa etanol

F_B.X_EB – Etanol yang bereaksi = F₃.X_E3

46,08 - 46,08 = F₃ . X_E3

2 46,08 - 46,08 = F₃ . X_E3

1,021 F_A.X_AA = F₃.X_E3.......................................................................................... (5)

Neraca massa etil asetat

Etil asetat yang terbentuk = F₃.X_EA3

= F₃.X_EA3

0,983 F_A.X_AA + 109,58 = F₃.X_EA3....................................................................... (6)

2. DISTILASI 01

Neraca massa

F₃ = F₄ + F₅............................................................................................................ (7)

Neraca massa Asam asetat

F₃.X_A3 = F₅.X_A5

F₃.X_A3 = 0,99 F₅................................................................................................... (8)

Neraca massa etanol

F_3.X_E3 = F₄.X_E4...................................................................................................... (9)

Neraca massa etil asetat

F₃.X_EA3 = F_4.X_EA4

F₃.X_EA3 = 0,2 F₄.................................................................................................. (10)

3. DISTILASI 02

Neraca massa

F₄ = F₇ + F₆...................................................................................................... (11)

Neraca massa etanol

F₄.X_E4 = F_7.X_E7 + F₆.X_E6

F₄.X_E4 = 0,09 F₇ + F₆.X_E6................................................................................ (12)

Neraca massa etil asetat

F₄.X_EA4 = F₇.X_EA7

0,2 F₄ = 0,83 F₇................................................................................................. (13)

4. MIXER

Neraca massa

F₇ + F₈ + F₁₂ = F₉............................................................................................ (14)

Dimana F₈ = F₇ + F₁₂

Neraca massa etanol

F₇.X_E7 + F₁₂.X_E12 = F₉.X_E9

0,09 F₇ + F₁₂.X_E12 = F₉.X_E9............................................................................... (15)

Neraca massa etil asetat

F₇.X_EA7 + F₁₂.X_EA12 = F₉.X_EA9

0,83 F₇ + 0,002 F₁₂ = F₉.X_EA9.......................................................................... (16)

5. DEKANTER

Neraca massa

F₉ = F₁₀ + F₁₁................................................................................................... (17)

Neraca massa etanol

F₉.X_E9 = F₁₀.X_E10 + F_11.X_E11

F₉.X_E9 = F₁₀.X_E10 + 0,02 F₁₁............................................................................. (18)

Neraca massa etil asetat

F₉.X_EA9 = F₁₀.X_EA10 + F₁₁.X_EA11

F₉.X_EA9 = 0,93 F₁₁....................................................................................(19)

6. DISTILASI 03

Neraca massa

F₁₁ = F₁₃ + F₁₂

F₁₁ = 1262,62+F₁₂...............................................................................(20)

Neraca massa etanol

F₁₁.X_E11 = F₁₃.X_E13 + F₁₂.X_E12

0,02 F₁₁ = 0,001.(1262,62) + F₁₂.X_E12

0,02 F₁₁ = 1,26262 + F₁₂.X_E12................................................................. ...(21)

Neraca massa etil asetat

F₁₁.X_EA11= F₁₃.X_EA13 + F₁₂.X_EA12

0,93 F₁₁= 0,998. (1262,62) + 0,002 F₁₂

0,93 F₁= 1260,094 + 0,002 F₁₂.....................................................(22)

7. DESTILASI 4

F₆ + F₁₀ = F₁₄ + F₁₅

F₆ + F₁₀= F_D.......................................................................................................(23)

F_D = F₁₄ + F₁₅ .....................................................................................................(24)

Neraca Massa Ethanol

F_D+ X_ED = F₁₄ . X_E14 + F₁₅ . X_E15……………………………………………... (25)

Neraca Massa ethyl asetat

F_D = F₁₄ + F₁₅

F_D . X_EAD = F₁₄. X_EA14 + F₁₅ . X_EA15…………….……...…(26)

PENYELESAIAN :

DESTILASI 3

· Dari persamaan (20) dan (22)

F₁₁ = 1262,62 + F₁₂

0,93 F₁₁ = 1262,62 + 0,002 F₁₂

0,93 ( 1262,62 + F₁₈) = 1262,62 + 0,002 F₁₂

0,928 F₁₂ = 85,86

F₁₂= 92,52 kg/jam

· Dari persamaan (20)

F₁₁ = 2525,25 + F₁₂

F₁₁ = 1262,62+ 92,52

F₁₁=1355,14 kg/jam

· Dari persamaan (21)

0,02 F₁₁ = 1,26262 + F.X_E12

0,02 ( 1355,14 ) = 1,26262 + (92,52 ). X_E12

27,1 – 1,122 = 92,52 X_E12

X_E12 = 0,279

MIXER

· Dari persamaan (16)

0,83F₇+ 0,002F₁₂ = F₉ . X_EA9

F9 = F11 + 8%

Ethyl asetat pada arus 11 =

= 1260,28 kg/jam

Jumlah etil acetat dalam arus 9 =

= 1369,86 kg/jam

Kehilangan Ethyl Acetat = (1369,86 - 1260,28 ) kg/jam

= 109,58 kg/jam

0,83 F₇ + 0,002 F₁₂ = F₉.X_EA9

0,83 F₇ + 0,002 ( 92,52 ) = 1369,86

0,837F7 = 1369,67 kg/jam

F7 = 1650,204 kg/jam

Penambahan air pada mixer equivalent dengan jumlah etanol + ethyl acetat yang larut dalam air

Etanol pada arus 7 :

0,09 . 1650,204 = 148,51

etanol pada arus 7 =148,51 kg/jam

Dari arus 12

0,279 . 9252 = 25,81

etanol pada arus 12 =25,81 kg/jam

Total etanol =148,51 + 25,81 = 174,32 kg/jam

Kebutuhan etanol adalah equivalent dengan etanol + ethyl acetat= 283,9 kg/jam

F8 = 283,9 kg/jam

DEKANTER

· Dari persamaan (14)

F7 + F8 + F12 = F9

1650,209 + 283,9 + 92,52 = F9

F9 = 2026,629 kg/jam

· Penyelesaian pada decanter

Dari persamaan (17)

F9 = F10 + F11

F10 = ( 2026,629 - 1355,14 )kg/jam

F10 = 671,489 kg/jam

DESTILASI 2

· Dari persamaan (13)

0,2 F₄ = 0,83 F₇

0,2 F₄ = 0,83 (1650,204)

F₄ = 6300,845 kg/jam

· Dari persamaan (11)

F ₄ = F₇ + F₆

F₆ = 6848,346 - 1650,204

F₆ = 5198,142

· Dari persamaan (16)

0,83F7 + 0,002 . 92,52 = 2026,629 . X_EA9

X_EA9 = 0,675

· Dari persamaan (15)

0,09F7 + F12 . XE12 = F9 . X_E9

0,009 . 1650,204 + 92,52 . 0,279 = 2026,629 . X_E9

XE9 = 0,086

· Dari persamaan (18)

F9 . XE9 = F10 . XE10 + 0,02F11

2026,629 . 0,086 = 671,489 . XE10 + 0,02 . 1355,14

X_E10 = 0,219

DESTILASI 4

· Menentukan kondisi umpan masuk pada kolom disilasi 4

F6 + F10 = FD

( 5198,142 + 671,489 ) kg/jam = FD

FD = 5869,631 kg/jam

· Dari persamaan (4) dan (8)

0,33 . FA. XA = 0,99F5

F5 = ………………………(A)

· Dari persamaan (2) dan (A)

0,998 F1 + 0,99F5 = FA . XA

0,998F1 = FA .XA -

0,998F1 = 0,6 FA . XAA…………..……………..(B)

· Dari persamaan (6) dan (10)

0,983F_A . X_A+ 109,58 = F₃ . X_A3

F3 . XA3 = 0,2 . F4…………………………….…..(C)

0,98 FA . XA + 109,58 = 6848,346 . 0,2

FA . XA = 1281,88 kg/jam………………………..(D)

· Dari persamaan (B) dan (D) dieliminasi maka diperoleh

0,998F1 = 0,6 . 1281,88

F₁ = 860,58 kg/jam

· Dari persamaan (A)

F₅ =

F₅ = 427,293 kg/jam

· Dari persamaan (7)

F₃ = F₄ + F₅

F₃ = 6848,346 + 427,293

F₃ = 7275,639 kg/jam

· Dari persamaan (2)

F₁+ F₅ = F_A

860,58 + 427,293 = F_A

FA = 1287,87 kg/jam

· Dari persamaan

F_A + F_B= F₃

F_B = 7275,639 – 1287,87

F_B = 5987,769 kg / jam

· Dari persamaan (D)

FA . XA = 1281,88 kg/jam

1274,659 . XA = 1281,88

X_A = 0,995

· Dari persamaan (4)

0,33 . FA. XA = F3 . X3

0,33 . 1281,88 = 7275,639 . XA3

X_A3 = 0,058

· Dari persamaan (5)

1,02 F_A. X_A = F₃ . X_E3

1,02 . 1287,87 . 0,995 = 7275,639 . X_E3

X_E3 = 0,18

· Dari persamaan (6)

0,983 F_A . X_A + 109,58 = F₃ . X_EA3

1369,66 = 7275,639 . XE_A3

X_EA3 = 0,188

· Dari persamaan (9)

F3 . X_E3 = F4 . X_E4

7275,639 . 0,18 = 6848,346 . X_E4

X_E4 = 0,191

· Dari persamaan (12)

F₄ . X_E4 = F₆ . X_E6 + F₇ . X_E7

6848,346 . 0,191 = 5198,142 . X_E6 + 1650,204 . 0,09

X_E6 = 0,223

· Dari persamaan (24) dan(25)

F6 . X_E6 + F10 XE10 = F= . X_ED

5198,142 . 0,223 + 671,489 . 0,219 = 5869,631 . XED

X_ED = 0,311

Diasumsikan XE14 = 0,94

· Komposisi etyl asetat pada FD.

F_D = 5869,631 dan jumlah etyl asetat dalam campuran adalah 109,58 sehingga X_EAD =

· Komposisi etanol pada F_D

F_D = F₁₄ + F₁₅

F_D . X_D = F₁₄. X₁₄ + F₁₅ . X₁₅

5869,631 . 0,311 = 0,94F₁₄ + (F_D– F₁₄) 0,05

1825,455 = 0,94F₁₄ + 293,481 - 0,05F₁₄

F₁₄ etanol = 1721,319 kg/jam

f₁₄ etil acetat =109,52 kg/jam

F₁₄ =1831,151 kg/jam

F₁₅ = F_D – F₁₄

= ( 5869,631 –1831,151)kg/jam

F₁₅ = 4038,48kg/jam

X_EA14 =

X_E15 = 0,05

F2 = FB – F14

= 5987,769 – 1831,151

F2 = 4156,618 kg/jam

F2 + F14 = FB

F₂. X_E2 + F₁₄ . X_E14 = F_B . X_B

4156,618. 0,95 + 1831,151 . 0,94 = 5987,769 . X_B

X_B = 0,946

Perhitungan neraca massa di tiap alat

1. Neraca massa di reactor

F1 + F2 +F5 +F14 = F3

860,58 + 4156,618+ 427,293 + 1831,151 = 7275,639

2. Neraca Massa di kolom destilasi 1

F3 = F4 + F5

7275,639 = 6848,346 + 427,293

3. Neraca Massa di kolom destilasi 2

F4 = F6 + F7

6848,346 = 5198,142 + 1650,204

4. Neraca Massa di mixer

F7 + F8 + F12 = F9

1650,204 + 283,9 + 92,52 = 2026,629

5. Neraca Massa di Decanter

F9 = F10 + F11

2026,629 = 671,489 + 1355,14

6. Neraca Massa di kolom destilasi 3

F11 = F12 + F13

1355,14 = 92,52 + 1262,62

7. Neraca Massa di kolom destilasi 4

F10 + F6 = F14 + F15

671,489 + 5198,142 = 1831.151 + 4038,48

Inspirasi Jiwa

Selasa, 22 April 2014

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA