Tugas akhir semester Neraca Massa dan Energi. Perhitungannya jadi salah karena asumsi awalnya salah, tapi di pembahasan di tulis kok. Selamat baca.Deskripsi lengkap
Neraca EnergiDeskripsi lengkap
Buku ajar meraca massaDeskripsi lengkap
Neraca Energi
neraca massa dan energy pembuatan vinyl chloride monomerFull description
Deskripsi lengkap
maklaah distilasiFull description
Full description
Distilasi biner and multi komponen
Diktat ini menjelaskan neraca massa dan energi secara ringkas dan jelas dengan konsep yang mudah dipahami.Full description
Kapasitas produksi Asam Nitrat = 631,313 Kg/Jam, Neraca Massa Reaktor (R-101), Neraca Massa Waste Heat Boiler (WHB-101)
bahan kuliah neraca energi
Diktat ini menjelaskan neraca massa dan energi secara ringkas dan jelas dengan konsep yang mudah dipahami.
Vg. G ghh h. H
Neraca Energi unit distilasi 1 Neraca energi input = neraca energi output QV
Q Condensor QD QF
QLn+1 QW Q reboiling
ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + Q loss ΔH masuk
= Hf =
14065919 14065919
J/jam
Q condensation condensation = V hv - ((D HD) -( Ln+1 HLnt1)) Menghitung Menghitun g V hv, D hd dan Ln+1 Hn+1 Neraca massa unit kondensor Komposisi refluks Komposisi Distilate laju mol Massa laju mol massa komponen XD XD Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam CH3COOH 0.0723 145.65077 8739.046 0.0723002 32.087 1925.22 H20 0.772517 1556.2561 28012.61 0.7725168 342.84467 6171.2041 NBA 0.155183 312.62021 36313.96 0.1551829 68.870523 8000 Konstanta kapasitas panas fase gas dan liquid (diolah dari Yaws Handbook Thermodynamic)
Heat Capacity of Liquid
2
3
Komponen
A
BT
CT
CH3COOH P-xylene
-18.944
1.0971
-2.89E-03
2.93E-06
-11.035
1.515
-3.90E-03
3.92E-06
1.83E+01
4.72E-01
-1.34E-03
1.31E-06
122.827
6.59E-01
-1.84E-03
2.63E-06
H2O N Butyl Acetat ʃcp L
=
ʃ
A
+
BT
DT
+
CT
2
+
3
DT
2
3
Komponen
A
BT
CT
CH3COOH P-xylene
4.84
2.55E-01
-1.75E-04
4.95E-08
-25.901
6.04E-01
-3.37E-04
6.82E-08
3.40E+01 13.62
-1.00E-02 5.49E-01
3.00E-05 -2.58E-04
-2.00E-08 1.10E-08
H2O N Butyl Acetat
ʃcp g = ʃ (A + BT Data temperatur dari hasil perhitungan : Temperatur destilat
= 95 C = 368 K
Temperatur refluks
= 95 C
2
CT
+
3
DT
= 368 K
Temperature uap( menara bagian atas ) Temperature referensi
+
DT
= 119.0871 C = 392.0871 K
= 25 C = 298 K
Menghitung V hV = V = laju alir mol komponen fase uap T Uap = 392.0871 K
dan T ref = 298 K
ʃ ( A + BT + CT 2 + DT3 = (A x( T- Tref )) + (B (T 2 – Tref 2 )) +( C (T3 – Tref 3 )) + 2 3 4 4 + (D (T – Tref )) 4 2 3 V hv CH3COOH = V x ( ʃ ( A + BT + CT + DT ) A x(T- Tref ) = 4.84 x (392.0871 - 298 ) = 2
2
2
376.3484 2
B (T – Tref ) = 2.55E-01 x (392.0871 - 298 ) = 8269.65 2 2 3 3 3 3 C (T – Tref ) = -1.75E-04 x (392.0871 - 298 ) = - 1972.41 3 3 4 4 4 4 D (T – Tref ) = 4.95E-08 x (392.0871 - 298 ) = 194.874 4 4 2 3 ʃ ( A + BT + CT + DT = 6947.899 J/mol V hv CH3COOH = 6947.899 J/mol x 177.7377 mol/jam = 1234903.588 J/jam 2
3
V hv H 20 = V x ( ʃ ( A + BT + CT + DT )
A x(T- Tref ) = 3.40E+01 x (392.0871 - 298 )
= 940.871
2 2 2 2 B (T – Tref ) = -1.00E-02 x (392.0871 - 298 ) = -324.64146 2 2 3 3 3 3 C (T – Tref ) = 3.00E-05 x (392.0871 - 298 ) = 338.128 3 3 4 4 4 4 D (T – Tref ) = -2.00E-08 x (392.0871 - 298 ) = -78.737 4 4
2
3
V x ʃ ( A + BT + CT + DT = 2715.236 j/mol
Hasil perhitungan selanjutanya disajikan dengan tabel perhitungan dibawah V
ʃcp g
D
ʃ cpL
Ln+1
ʃcpL
mol/h
J/jam
mol/h
J/jam
Moll/h
J/jam
CH3COOH
177.4891449
5948.405
32.049811
9364.865233
145.43933
9364.865
H20
1896.319017
2715.236
342.42469
5267.154449
1553.8943
5267.154
NBA
381.3991387
13893.32
68.870523
16498.66447
312.52862
16498.66
Komponen
11503629.61
3240017.567
14702925.92
Maka Q condensation = V hv - ((D HD) -( Ln+1 HLnt1)) = - 6439314 joule/jam Perhitungan Q bottom Kondisi bottom section Temperatur
= 117.45 Celcius dengan T ref = 25 C
Tekanan
=
101.32 Kpa / 1 atm
2 3 Perhitungan ʃ Cp L = ʃ( A + BT + CT + DT
Komponen CH3COOH P-Xylene H20
ʃcp L massa Mol n ʃcp L J/mol Kg/jam 74996.55773 1249.943 12568.712 15710168.38 957.6195 9.034146 19279.096 174170.1756 324.4023414 18.02235 6996.6763 126096.5657
Q bottom = 16010435 joule / jam ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + Q loss ΔH masuk = ΔH keluar =
14050858 J/jam Q Destilat + Q Bottom
Q Destilat
= 3240018 J/jam
Q bottom
= 16010435 J/jam
Q Condensation
= -6439314 J/jam
Asumsi Q loss = 5% Q reboiling [ kehilangan maksimum = 10% : Ulrich, hal 432] Sehingga persamaan energi balance menjadi ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + 5 % Q reboiling
95 % reboiling
=
(ΔH keluar + Q condensation ) -
95 % reboiling
=
-1239719
J /jam
Q reboiling
=
-1304968
J/jam
-65248.4
J/jam
Q loss
=
ΔH masuk
Neraca Energi unit Distilasi 1 Q in (Joule / jam)
Q out (joule/jam)
ΔH masuk
14050858.03
ΔH keluar
1925043
Q reboiling
-1304967.59
Q Condensation
-6439314
Q loss Ʃ
65248
12745890
127475890
Perhitungan laju alir pendingin dan kebutuhan steam di unit distilasi 1. Laju air pendingin. Q condensation = - 6439314 joule /jam Tanda negative ( - ) , menyatakan bahwa sistem melepas panas. Sehingga membutuhkan air pendingin. Q = N ΔH , Q = n ʃCp dt
T out cooling water = 60 C H out = 2623.681586 j/mol, maka ΔH = H out – H in = 2250.279 j/mol N (jumlah air pendingin) = Q / ΔH = 2861.562198 mol/jam = 51508.11957 kg/jam
Kebutuhan Steam Q reboiler dari hasil perhitungan neraca energi unit 1 distilasi =
- 1304968
Steam yang digunakan adalah superheated steam pada Kondisi T steam masuk T in = 200 C dan H spesifik = 2875000 joule/kg Kondisi Tsteam out T out = 150 C dan H spesifik = 2776000 joule/kg Massa steam = Q / ΔH ΔH = 2776000 – 2875000 = -9900joule/kg Massa steam = - 1304968 / - 99000 = 13.1814906 Kg/jam
2. Neraca Energi unit distilasi II Neraca energi input = neraca energi output QV
Q Condensor QD QF
QLn+1 QW Q reboiling
ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + Q loss ΔH masuk
= Hf =
3240018
J/jam
Q condensation = V hv - ((D HD) -( Ln+1 HLnt1)) Menghitung V hv, D hd dan Ln+1 Hn+1,
J/jam
Neraca massa unit kondensor Komposisi Refluks
Komposisi Distilate
laju mol
massa
mol/jam
Kg/jam
0.00747644
1.707709
102.4625
0.0074764
2.56398488
153.8391
H20
0.9885071
225.7868
4064.163
0.9885071
339.0004468
6102.008
Butyl Asetat
0.00401645
0.917406
106.5659
0.0040165
1.377410468
160
Komponen
XD
CH3COOH
XD
laju mol
massa
mol/jam
Kg/jam
Untuk menghitung Vhf, Dhd dan Ln+1Hn+1 , dibuthkan data konstanta kapasitas panas Untuk fase cair dan gas (diolah dari Yaws Handbook Thermodynamic)
Heat Capacity of Liquid
2
3
Komponen
A
BT
CT
CH3COOH P-xylene
-18.944
1.0971
-2.89E-03
2.93E-06
-11.035
1.515
-3.90E-03
3.92E-06
1.83E+01
4.72E-01
-1.34E-03
1.31E-06
122.827
6.59E-01
-1.84E-03
2.63E-06
H2O N Butyl Acetat ʃcp L
ʃ
=
A
+
BT
DT
+
CT
2
2
+
3
DT 3
Komponen
A
BT
CT
CH3COOH P-xylene
4.84
2.55E-01
-1.75E-04
4.95E-08
-25.901
6.04E-01
-3.37E-04
6.82E-08
3.40E+01 13.62
-1.00E-02 5.49E-01
3.00E-05 -2.58E-04
-2.00E-08 1.10E-08
H2O N Butyl Acetat ʃcp g
=
ʃ
(A
+
BT
+
2
CT
DT
+
Data temperatur dari hasil perhitungan : Temperatur destilat
= 80 C = 353 K
Temperatur refluks
= 80 C
= 353 K
Temperature uap( menara bagian atas ) Temperature referensi
= 100.0325 C = 373.0325 K
= 25 C = 298 K
Menghitung V hV = V = laju alir mol komponen fase uap
Maka Q condensation = V hv - ((D HD) -( Ln+1 HLnt1)) = - 847326.09 joule/jam Perhitungan Q bottom Kondisi bottom section Temperatur
= 114.7 Celcius dengan T ref = 25 C
Tekanan
=
101.32 Kpa / 1 atm
2 3 Perhitungan ʃ Cp L = ʃ( A + BT + CT + DT
Komponen
massa
Mol
Kg/jam
ʃcp L
n ʃcp L
J/mol
CH3COOH
1769.14957
29.48583
12168.02
358784.04
H20
61.6364449
3.424247
6764.48
23163.249
Butyl Asetat
7840
67.49311
21442.89
1447247.2
Q bottom = 1829194.5 Joule/jam ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + Q loss =
ΔH masuk ΔH keluar = Q Destilat Q bottom
J/jam
Q Destilat + Q Bottom
= =
Q Condensation
3240018
=
=
1437137
J/jam
=
1829195
J/jam
=
-847326
J/jam
Asumsi Q loss = 5% Q reboiling [ kehilangan maksimum = 10% : Ulrich, hal 432]
Sehingga persamaan energi balance menjadi ΔH masuk + Q reboiling = ΔH keluar + Q condensation + 5 % Q reboiling 95 % reboiling
=
(ΔH keluar + Q condensation ) -
95 % reboiling
=
-821013
J /jam
Q reboiling
=
-864224
J/jam
-43211.2
J/jam
Q loss
=
ΔH masuk
Neraca Energi unit Distilasi 1 Q in (Joule / jam)
Q out (joule/jam)
ΔH masuk
3240018
ΔH keluar
Q reboiling
-864224
Q Condensation Q loss
Ʃ
2375793.76
3266331.046 -847326 -43211.2 2375793.76
Perhitungan laju alir pendingin dan kebutuhan steam di unit distilasi 1. Laju air pendingin. Q condensation = - 847326 joule /jam Tanda negative ( - ) , menyatakan bahwa sistem melepas panas. Sehingga membutuhkan air pendingin. Q = N ΔH , Q = n ʃCp dt 2
T out cooling water = 50 C H out = 1871.8845 j/mol, maka ΔH = H out – H in = 1498.482 j/mol Massa air pendingin = Q / ΔH = 565.456263 mol/jam = 10178.2127 kg/jam
3
Kebutuhan Steam Q reboiler dari hasil perhitungan neraca energi unit 1 distilasi = Steam yang digunakan adalah superheated steam pada Kondisi T steam masuk Kondisi Tsteam out T in = 150 C dan H spesifik = 2776000 joule/kg T out = 120 C dan H spesifik = 2706300 joule/kg Massa steam = Q / ΔH ΔH = 2776000 – 2875000 = -69700joule/kg Maka Massa steam = -864223.8043 / -69700 = 12.3991937 Kg/jam
