CONTOH SOAL DISTILASI 1. Suatu kolom distilasi memisahkan 10.000kg/jam campuran 50 % benzena dan 50 % teulena . produk D yang diperoleh dari kodensor pada bagian atas kolom mengadung 95% benzena dan bagian baah ! dari kolom tersebut mengandung 9" % toulena . aliran #ap $ yang memasuki kondensor tersebut dari bagian atas kolom adalah 000 kg/jam Sebagian produk dari kondensor dikembalikan ke kolom sebgai aliran balik & re'luk ( dan sisanya dikeluarkan untuk pengguna ditempat lain. )sumsikan baha komposisi dari aliran bagian kolom &$ ( produk yang keluar & D ( dan aliran & * ( adalah identik karena R
aliran &$ ( terkondensasi dengan sempurna . carilah rasio & yang dialirkan kembali &* ( terhadap produk & D (
+aab
,erca bahan keseluruhan -D!
→
10.000 D ! atau D 1000 !
,eraca bahan komponen benzena - 025 D 0295 ! 0203 10000 025 & 10.000 4 ! ( 0295 ! (0203 5000 9500 0.95 ! 0.3 ! 4500
0.91 ! 3500 maka !
0.91
3935 kg/jam
D 10.000 4 3935 5055 kg/jam erhatikan kesetimbangan di sekitar kondensor $D*
→
000 5055 *
+adi * 000 4 5055 6935 kg/jam 7aka rasio */D 6935/ 5055 0.5 atau 5 %
2. Material Balance Dalam 8perasi Distilasi
D
( dari jumlah produk
ada industri minyak bumi dilakukan dengan kolum yang ditunjukan pada gambar 6.9 diagram alir distilasi
ambar 6.9 diagram alir distilasi minyak bumi
ertanyaan : 1( ada diagram alir diatas akan dihasilkan hasil baah & ! 6 ( ;;.. kg/jam 6( ada diagram alir diatas akan dihasilkan hasil atas &D( ;;; ;;kg/jam <( ada diagram alir diatas akan dihasilkan hasil &! 1( ;;;;;;.kg/jam 3( ada diagram alir diatas akan dihasilkan hasil baah & ! ( ;;;. kg/jam 5( ada diagram alir diatas akan dihasilkan #api produk &$ ( ;;. ....kg/jam "( ada diagram alir diatas akan hasil atas yang di recykel & * ( .......... kg/jam =( ada diagram alir diatas komposisi hasil baah & ! ( adalah : >6 ;..% 2 >< ;.. % dan >3 ;.. % enyelesaian ,eraca bahan kompnen > 3 & aliran bahan paling sedikit ( -1 >3di -1 -6 >3di -6 !6 >3di !6 1000 026 1000 025 ! 6 02= 600 500 02= !6 =00 02=
!6
1000 kg/jam
,eraca bahab keselurah alat adalah -1 -6 D !1 !6 1000 1000 D !1 1000 !1 &1000 4 D ( atau D & 1000 4 !1( ,eraca bahan komponen > 6 -1 >6 di -1 -6 >6 di -6 >6 di D D >6 di !1 !1 >6 di !6 !6 ?arga !1 kita ganti & 1000 4 D ( -1 >6 di -1 -6 >6 di -6 >6 di D D >6 di !1 & 1000 4 D ( >6 di !6 !6 1000 025 1000 02< 029 D 026 & 1000 4 D ( & 0 ( 1000 5000 <000 029 D 600 4 026 D 00 4 600 02= D
"00 02=
D
5= kg/jam
< !1 &1000 4 D ( maka !1 &1000 4 5= ( 13< kg/jam
1. ada diagram alir unutk nomer & 6 ( neraca bahan totalnya adlah : →
! !1 !6 5
! 13< 1000 113< kg/jam
erhatikan peralatan pada nomr & 6 ( ,eraca bahan total $ D * dimana harga D 5= kg/jam $ 5= * atau * & $ 4 5= ( ,eraca bahan komponen > 6 adalah : $ >6 di $ D >6 di D * >6 di * $ 02 5= 029 * 02" harga * kita ganti & $ 4 5= ( 02 $ ==1 & $ 4 5= ( 02" 02 $ ==1 02" $ 513 65= 0.6
026 $ 65= maka $ 165 kg/jam ". * & $ 4 5= ( maka * 165 4 5= 36 kg/jam =. erhalikan peralatan & < ( ersamaan neraca komponen >3 adalah ! >3 di ! !1 > 3 di !1 !6 >3 di !6 113< >3 di ! 13< & 0 ( 1000 02= =00 113<
>3 di !
100 % "0 %
ersamaan neraca komponen >6 adalah ! >6 di ! !1 >6 di !1 !6 >< di !6 113< >6 di ! 13< 026 1000 & 0 ( 6%2" 113<
>6 di !
100 % 625 %
7aka komposisi >< di ! & 100 4 "0 4 625 ( % <=25 %
< >ampuran ( airan terdiri dari benzena & @( <0 % berat 2 toluena & A ( 55 % berat dan Bylena & B ( 15 % berat . >ampuran cairan ini akan didistilasi secara bertingkat melalui 6 kolom distilasi dengn ketentuan hasil atas padaa kolom 1 adalah : 9323 % benz ena2 3253 % toluena dan 120" % ylena . Dasil baah kolom 1 dimasukkan pada kolom 6 sebagai umpan segar dan menghasilkan hasil atas pada kolm 6 adalah : 932" % toulena2 serta hasil baah kolom 6 dengan komposisi : ==2" % Bylena2
Direncakan pada distilasi ini 96 % dari seluruh toulena yang ada dalam campuran semula terdapat pada hasil kolom & 6 ( Dan 962" % ylena dalam campuran semula terdapat pada hasil baah kolom & 6 ( ertanyaan a( @erat hasil atas dan baah kolom 6 b( Composisi masing masing hasil atas dan baah c( % benzena yang diperoleh & % recoery ( pada kolom 1 +aab Sebagai dasar perhitungan - 100 kg
Bb 02< Bt 0255 B 0215
a( ?asil atas kolom 6 atau D 6 dapat dihitung dengan penyusun kunci toulena di D 6 96 % toulena di - 0296 55 kg 502" kg artinya toulena di D 6 502" kg maka hasil atas atau D6 100 / 032" 502" 5<25 kg ?asil baah kolom6 &@ 6( dapat dihitung dengan penyusunan kunci ylena . Bylena dalam hasil baah & @6( 962" % 15 1<29 kg maka hasil baah atau @ 6 adalah 100/==2" 1<29 1=29 kg b( ,ecara bahan keseluruhan - D1 D6 @6
→
D 1 - 4 D 6 4 @6
→
Composisi Aoulena Aoulena & A ( di - 0255 100 55 kg & A ( di D1 3253 % 62" 12< kg & A ( di D6 502" kg & A ( di @6 & A ( di - 4 & A ( di D1 4 & A ( di D6 & A ( di @6 55 4 12< 4 502" <21 kg Composisi ylena & B ( & B ( di - 15 % 100 15 kg & B ( di D 1 120" 62" 02< kg & B ( di @ 6 1<29 kg
D1 100 4 5<25 4 19.9 <2" kg
& B ( di D 6 & B ( di - & B ( di D1 & B ( di @ 6 & B ( di D 6 15 4 02< 4 1<29 02 kg Composisi @enzena & @ ( & @ ( di - <0 % 100 <0 kg & @ ( di D 1 D1 & A ( di D1 & B ( di D1 & @ ( di D 62" 4 12< 4 02< 6= kg & @ ( di D 1 6= kg & @ ( di D 6 D6 & A ( di D6 & B ( di D 6 & @ ( di D 6 5<25 4 502" 4 02 621 kg & @ ( di @ 6 @6 & A ( di @6 & A ( di @6 & @ ( di @ 6 1=29 4 <21 4 1<29 029 kg
Eat
D1
D6
@6
@enzena
6= kg
621 kg
029 kg
Aoulena
12< kg
502" kg
<21 kg
Bylena
02< kg
Aotal
62" kg
02 kg
1<29 kg
5<25 kg
1=29 kg
c( @enzena di - <0 % - <0 % 100 kg <0 kg @enzena di D1 6= kg 7aka % benzena ada di hasil atas kolom 1 adalah 6=/<0 100 % 90 %
1( Diketahui pada analisa ultimasi bahan bakar begitu terbakar adalah kadar > =52"6 % ber at 2 kadar ?6 5201 % berat Cadar 86"2=< % berat kadar ,61291 % berat Cadar S 12=< % berat 7 320 % berat dan ) 520 % berat ertanyaan: a( Aentukan perbandingan udara bahan bakar teoritis 2 masa2 kering b( anas pembakaran tinggi bahan bakar & ??$ ( c( anas pembakaran rendah & F?$ ( +aab
2,66 C + 7,94 H 2+ 0,988 S −O 2
A
a(
&
F
( Ah2m2d
&
A F
( Ah2m2d
&
A F
( Ah2m2d
0,232 2,669 ( 0,752 ) + 7,94 ( 0,052 ) + 0,988 ( 0,0173 ) – ( 0,0673 ) 0,232 2 + 0,3987+ 0,01727−0,0673 0,232
=¿
10216<" kg udara/kg b b
O2
b(
??$ <<950 > 133600 & ?6
8
( 9300 S k+/kg
0,0673
??$ <<950 & 02=56 ( 133600 & 0205061
8
( 9300 & 0201=< ( k+/kg
??$ 655<023 133600 & 0205061 4 020003 ( 1"62"6 ??$ 655<023 6=1192153 1"62"6 ??$ <6162 1= k+/kg c(
5
F?$ ??$ 4 6300 & 7 9 ? 6( k+/kg F?$ <61621= 4 6300 & 0.03 9 & 0205061 ( ( F?$ <61621= 4 6300 & 0203 4 023519 ( F?$ <61621= 4 111621=3 F?$ <1"<12"< k+/kg
Diketahui : bahan bakar F yang tersusun dari : > 30 % dan >3?10 "0 % ertanyaan
a( Aentukan perbandingan udara bahan bakar teoritis 2 mol2 kering b( Aentukan perbandingan udara bahan bakar teoritis 2 masa2 kering +aab Ec 023 &< ( 02" & 3 ( 126 Eh 023 02" 10 926 Eo 0 dan Es 0 Zc + 0,25 Zh + Zs− 0,5 Zo
A
a( &
F
( Ah2 mol 2d
&
A F
( Ah2 mol 2d
3,6 + 0,25 ( 9,2 ) + 0− 0
&
c(
0,21
A F
0,21
28,9
( Ah2m2d
6210 kmol udara / kgmol bahan bakar
( )
A th,mol,d F
Mr gas
7r gas 023 & 7r > ( 02" & 7r > 3?10( 7r gas 023 & 33 ( 02" & 5 ( 5623 kg/kgmol A F
&
28,9 ( 28,1)
( Ah2m2d
52,4
1525 kg udara / kg bakarahan b
". Diketahui2 n oktana & >?1( dibakar dengan udara berlebihan 0 % komposisi udara 61% 86 dan =9% ,6 n oktana & > ?1( dan udara masuk ruang pembakaran pada suhu 69 C hasil pembakarn menurut analisa orsat terdiri dari gas >8 6 326 %2 >8 <%2 ?68&g( 21%2 86 9% dan ,6 =52= % ertanyaan Aentukan a( &
A F
( Ah2 mol 2d
&
A F
( act2mol2d
b(
c( pengenceran & D> ( d( Coe'isien % kelebihan udara +aab
Zc + 0,25 Zh + Zs− 0,5 Zo
A
a( &
( Ah2 mol 2d
F
A F
&
dimana Ec dan Eh 12 Es 0 dan Eo 0
0,21 8 + 0,25 ( 18 ) + 0− 0,5 ( 0 )
( Ah2 mol 2d
5925 mol udara / mol >?1
0,21 N2
b( &
A F
( act2mol2d &
¿
&
A F
( act2mol2d &
( 3 + 4,2) ( 4 0 (
&
A F
¿ ( %CO + CO 2) ( Ec 4 025 Eo (
75,7
100 79
100 79
100
( act2mol2d & 32111 (
79
10"25 mol udara / mol >?1
& ) / - ( )ktual 106,5
c(. D>
59,5
12
& ) / - ( teoritis d(. % kelebihan udara & D> 1 ( 100 % & 12 4 1 ( 100 % 0 %
=(. roses pembakaran bahan bakar dengan udara seperti gambar di baah komposisi bahan bakar > "26 %b2 ?6 16 % b dan S 123 5 b sedang komposisi udara 6<26 %b dan ="2 %b
Composisi > "26 %b ?6 16 %b
Composisi 86 6<26 %b ,6 ="2 %b
S06 % >86 % ?68 % 86 % ,6 %
Aentukan a( &
A F
( Ah2 m 2d
b( &
A F
( act2m2d bila udara yang digunakan berlebihan 0 % dari teoritis
c( d( e( '(
)nalisa orsat pada pembakaran actual anas pembakaran tinggi & ??$ ( anas pembakaran rendah & F?$ ( @ila diketahui data >p dari gas buang adalah : >p >86 1<.99 Ckal/kmol C >p 8 6 2=<9 Ckal/kmol C >p ?68 1121<3 Ckal/kmol C >p , 6 1<2"5 Ckal/kmol C >p S86 1<25 Ckal/kmol C
@ahan bakar dan udara masuk reaktor pada suhu 69 C dan proses pembakaran diangap adiabatis g( ?itung suhu pembakaran +aab
Dasar perhitungan 1 kg bahan bakar mol > 02"6/16 020=1 kmol mol ?6 02163/ 6 020"6 kmol mol S 02013/<6 02003 kmol *eaksi pembakaran 1. >
020=1
62 ?6
1/6 8
020"6
020<1
<. S
02003
86
020=1
>86
020=1 6
?6 8
020"6
86
02003
S86 02003
+umlah 86 dari udara yang digunakan pada proses pembakaran adalah 86 dari udara 020=1 020<1 02003 0210<6 kmol <6 <2<063 kg pada komposisi 6<26 % b maka total 86 udara 100/6<26 <2<063 kg 1326<3 kg A
a( +adi &
F
( Ah2 m 2d 1326<3 kg
& )/ - ( actual b( % kelebihan udara & 1 ( 100 % & ) / - ( teoritis & ) / - (actual 0 % & 1 ( 100 % 1326<3 & ) / - (actual 12 1326<3 652"6 kg udara / kg bahan bakar
c( >86 020=1 33 ?68 02006
<21"1 kg
1
S86 020003 "3 86 02
0206 kg
<2<603
112= %b
1211" kg
62"36 kg
326 % 021 %
929 %
,6 & ="2/6<26 ( & 12 <2<603 ( 192"= kg =321 % Aotal gas buang 6"2"65 kg 100 % O2
d( ??$ <<950 > 133600 & ?6
8
( 9300 S k+/kg
??$ <<950 &02"6( 133600 &02163 0 ( 9300 & 02013 ( k+/kg ??$ 69<"5 1=1 1<12" 3=6==2" k+/kg ??$ 3=6==2" k+/kg 1 kg 3=6==2" k+ 0263 kkal/k+ ??$ 11<3"2" kkal e(. F?$ ??$ 4 6300 & 7 9 ? 6( k+/kg F?$ 3=6==2" k+/kg 4 6300 & 0 9 & 02013 ( F?$ 3=6==2" k+/kg 4 6"=23 k+/kg 33599.6 k+/kg 0263 kkal/k+ F?$ 10=0<2 kkal/kg 1 kg
F?$ 10=0<2 kkal '(. ??$ & mol>86>p>86 mol ?68 >p ?68 mol S8 6 >pS86 mol 8 6 >p86 mol , 6 >p ,6 ( & A 4 69 ( 11<3"2" kkal &02=11<299 020"61121<3 0200031<25 62"36/<62=<9 192"=/6 1<2"5 & A 4 69 ( 11<3"2" kkal &102035 02"9 02005 02=61 9259< ( & A 4 69 ( 11<3"2" kkal & 612053( & A 4 69 ( &A 4 69 ( 11<3"2" / 612053 5<29< A 5<29< 69 <"29< C dibulatkan <= C +adi suhu pembakaran <= C
IV.12
1. 6. <. 3. 5. ".
Soal Soa l
+elaskan teori organic source materials minyak bumi +elaskan asal pembentukan minyak bumi )pa yang dimaksud dengan perengkahan minyak bumi Sebutkan dan jelaskan rumus molekul hidrokarbon sebagai penyususn minyak bumi Auliskan reaksi perengkahan > 10?<6 Suatu campuran larutan terdiri dari & ) ( 50 % berat 2 & @ ( <0 % berat dan & > 60 % berat seberat & - ( 1000 kg >ampuran larutan tersebut akan dipisahkan dengan jalan distilasi dan direncakan komposisi hasil atas distilasi adalah & ) ( 4 99 % dan & @ ( 1 % serta dalam pengoperasian 95% komponen & ) ( yang ada di umpan & - ( ada di hasil atas ertanyaan
a( ambarkan sketsa proses distilasi tersebut b( Aentukan hasil atas dan hasil baah pada proses distilasi tersebut c( Aentukan pula komposisi hasil baahnya =. Suatu campuran metanol dan air mempunyai komposisi 30 % berat metanol dan "0 % berat air sebanyak & - ( 1 Aon . campuran tersebut akan dimurnikan dengan cara distilasi . Composisi ahasil atas 9 % metanol dan 6 % air sedang komposisi hasil baah 6 % metanol dan 9 % air ertanyaan a( ambarkan sketsa proses distilasi tersebut b( Aentukan hasil atas dan hasil baah dengan satuan kgmol c( Diman 7r metanol 36 dan 7r air 1 2 Satu gas alam dengan analisa dengan komposisi >86 023 %2 >?3 9= % 2 ,6 62< % dibakar dengan udra dengan komposisi 8
6
61 % dan , 6 =9 % hasil pembakaran
dianalisa 8rsat gas menunjukan pembacaan >86 2" % 2 86 "23 %2 >8 026% ertanyan a( Aentukan % kelebihan udara b( erbandingan udara 2 actual 2 kering &
A F
( act2 2 m 2d
9. )pabila 1 kg propanol & > =8? ( dengan nilai pembakaran tinngi ??$ <<396 k+/kgdipakai sebagai bahan bakar maka tentukan analisa orsatnya bila koe'isien penggenceran udara 123 10. Diketahui2 n oktana & >?1( dibakar dengan udara berlebihan "0 % komposisi udara 2 61% 86 dan =9% ,62 dan n- oktana ( CH!" dan udara masuk ruang pembakaran pada suhu 69 C hasil pembakarn menurut analisa orsat terdiri dari gas >86 <26 %2 >8 3 %2 ?68&g( 21%2 86 % dan ,6 ="2= % ertanyaan Aentukan A F
a(
&
( Ah2 mol 2d
b(
&
c( d(
Coe'isien pengenceran & D> ( % kelebihan udara
A F
( act2mol2d