PERHITUNGAN NERACA MASSA M ASSA
Kapa Kapasi sita tass prod produk uksi si
: 40.0 40.000 00 ton/ ton/ tahu tahun n
Operasi
: 300 hari / tahun
Basis pe perhitungan gan
: 10 100 km kmol fe feed C2H4
atuan
: kg
1. MIXED POINT-01 POINT-01
!ungsi
: "en#ampurkan gas O2 dan C2H4 dari $%01 dan $%02
&am'ar
:
Keterangan : (liran 1
) aliran gas C2H4 dari $anki%01
(liran 2
) aliran gas O2 dari $anki%02
(liran 3
) aliran gas umpan masuk ke *eaktor%01 %01
Komposisi aliran 1 Komponen C2H4 $otal
B" 2+,0-
Kmol 100,0000
Kg 2+0-,0000 2+0-,0000
B" 32
Kmol 12,-00
Kg -20+,0000 -20+,0000
Komposisi aliran 2 Komponen O2 $otal
Komposisi aliran 3 Komponen C2H4 O2 $otal
B" 2+,032
Kmol 100,0000 12,-000
Kg 2+0-,0000 -20+,0000 +013,0000
era#a "assa "ied oint%01 Komponen
C2H4 O2 TOTA
Input (k! A"#$%n 1 A"#$%n & 2+0-,0000 % % -20+,0000 2+0-,0000 -20+,0000 )01'*0000
Output (k! A"#$%n ' 2+0-,0000 -20+,0000 )01'*0000
&. REAKTOR-01 (R-01!
!ungsi : tempat 'ereaksina C2H4 dan O2 menghasilkan C2H4O *eaksi :
2 C2H4 /2 O2
&am'ar :
(gO
C2H4O 2H2O 2CO2
Aliran 4
AgO in
R - 01
AgO out
Aliran 3
Keterangan gam'ar : (liran 3
) (liran fresh feed gas masuk reaktor 5 01 6*%017
(liran 4
) (liran gas produk keluar dari reaktor 5 01 6*%017
Kondisi operasi : 68. atent ,300,-07 $emperatur
) 220 9 C
$ekanan
) 10 atm
Konersi
) ;3 < 6terhadap C2H47
erhitungan : Basis : 100 kmol gas C2H4 ang masuk ke *eaktor%01 = C2H4 ang masuk ke reaktor
) 100 kmol 2+,0- kg/kmol ) 2+0-,0000 kg
= C2H4 ang terkonersi 6'ereaksi7
) ;3< 100 kmol
) ;3,0000 kmol ) 20+,-00 kg = C2H4 sisa 6ang tidak 'ereaksi7
) 2+0-,0000 kg % 20+,-000 kg ) 1;,3-00 kg
= O2 terkonersi dari reaksi
) 6/27/2 ;3,0000 kmol ) 12,-000 kmol ) -20+,0000 kg
= C2H4O ang ter'entuk dari reaksi ) 61/27 ;3,0000 kmol ) 4,-000 kmol ) 204+,32-0 kg
roduk samping : = CO2 ang ter'entuk dari reaksi
) 62/17 4,-000 kmol ) ;3,0000 kmol ) 40;2,;300 kg
= H2O ang ter'entuk dari reaksi
) 62/17 4,-000 kmol ) ;3,0000 kmol ) 1-,3;-0 kg
Ne$%+% M%,,% Re%kto$ 01 (R-01! Komponen C2H4 O2 H2O CO2 C2H4O Tot%"
Input (k! 2+0-,0000 -20+,0000 % % % )01'*0000
Output (k! 1;,3-00 % 1-,3;-0 40;2,;300 204+,32-0 )01'*0000
'. PARTIA CONDENSER 01 (PC01!
!ungsi
: "engkondensasikan H2O ang keluar dari reaktor
&am'ar
: (liran .
(liran 4
(liran -
Keterangan gam'ar : (liran 4
) (liran gas produk dari reaktor
(liran -
) (liran H2O ang terkondensasi
(liran
) (liran gas ang tidak terkondensasi ang masuk ke a'sor'er
Kondisi operasi : $emperatur
) 40 9 C ) 313,1- K
$ekanan
) 10 atm ) 00 mmHg
Komposisi gas masuk artial Condenser%01 : Komponen C2H4 H2O CO2 C2H4O $otal
Kg 1;,3-00 1-,3;-0 40;2,;300 204+,32-0 +013,0000
Kmol ,0000 ;3,0;3,0000 4,-000 23;,--
(sumsi : hana H2O ang terkondensasi erhitungan : % = H2O ) ln
B C T >>>>>>>6korelasi (ntoine, %3.17
) ( 5
3+1.,44 ) 1+,303 5 4.,13 313,1-
?n ) 4,010; mmHg ) --,1;-; mmHg
% non #ondensa'le ) design 5 =H2O ) 00 mmHg 5 --,1;-; mmHg ) -44,+041 mmHg
% H2O tidak terkondensasi
)
--,1;-;mmHg 6-44,+041 --,1;-;7mmHg
x
1.-,3;-0
) 12,1 kg
% H2O terkondensasi ) H2O masuk 5 H2O tidak terkondensasi ) 1-,3;-0 kg 5 12,1 kg ) 13,223 kg
era#a "assa artial Condenser 5 01 6C%017 Komponen
C2H4 H2O CO2 C2H4O Tot%"
Input (k!
1;,3-00 1-,3;-0 40;2,;300 204+,32-0 )01'*0000
Output (k! G%, #u#/ 1;,3-00 % 12,1 13,223 40;2,;300 % 204+,32-0 % 34;,2 13,223 )01'*0000
kg
. ASORER 01 (A 01!
!ungsi
: "emisahkan gas C2H4O dari #ampuran gas dengan a'sor'en air
&am'ar
:
Aliran 8
Aliran 7 AB-01
Aliran 6
Aliran 9
Keterangan gam'ar : (liran
) (liran #ampuran gas masuk ('sor'er
(liran
) (liran ('sor'en masuk ('sor'er
(liran +
) (liran gas ang tidak tera'sor'si
(liran ;
) (liran li@uid ang mengandung C2H4O ang tera'sor'si
Kondisi operasi : $emperatur
) 30 9 C
$ekanan
) 10 atm
Komposisi gas masuk ('sor'er 5 01 : Komponen C2H4 H2O CO2 C2H4O $otal
Kg 1;,3-00 12,1 40;2,;300 204+,32-0 34;,2
Kmol ,0000 0,0 ;3,0000 4,-000 14,10
emua C2H4O terlarut sempurna dalam air 6"#.Ketta, Ans#lopedia of Chemi#al ro#essing and esign7. "aka tidak ada C2H4O ang terikut aliran gas ang keluar dari top ('sor'er%01. C2H4O ang terlarut dalam 100 kg H2O dapat dihitung dengan Hukum Henr. Konstanta Henr untuk C2H4O pada 30 oC adalah 3,-++1 "pa
P =
y= mx P
>>>>>>>>>>>>.. 6$re'al, +.27
imana : =
) $ekanan parsial solute
) $ekanan total
=
) !raksi mol solute dalam fase gas
) !raksi mol solute fase li@uid
H
) konstanta Henr ) 3,-++1 "pa ) 3-,411+ atm
=
) = 4.,-000
kmol
) x 10 14/,1/.0 kmol
a
)
P = H
atm
3,1-;- atm 3-,411+ atm
) 3,1-;- atm
) 0,0+;2
Xa BM C 2 H 4O 0,0+;2 44,0- kg / kmol 100 x x ) 1 0,0+;2 x 1+ kg / kmol x 100 1 Xa BM H O 2 ) 23,;33 kg C2H4O )
23,;33 kg C 2 H 4 O 100 kg H 2 O
) 0,23; kg C2H4O/ kg H2O
Dumlah a'sor'er minimum ang digunakan untuk menerap 204+,32-0 kg C2H4O adalah ?s min )
204+,32-0 kg C 2 H 4O ) +-44,1;+ kg H2O 0, 23; kgC 2 H 4O / kgH 2O
Dika a'sor'er ang digunakan se'agai penerap adalah 1,2 a'sor'er minimum, didapat : ?s ) 1,2 ?s min ) 1,2 +-44,1;+ kg H2O ) 102-3,01-+ kg H2O
ari data solu'ilit, diketahui 'ahEa kelarutan gas ang lain sangat ke#il sekali maka dapat dia'aikan. Ke#uali H2O67 ang Fumlahna sangat ke#il dianggap terlarut semuana dalam a'sor'er H2O. &as ang tidak tera'sor'er dialirkan ke CO2 treatment.
Ne$%+% M%,,% A2,o$2e$ 01 (A-01! Komponen
C2H4 H2O CO2 C2H4O Tot%"
Input (k! G%, #u#/ 1;,3-00 % 12,1 102-3,01-+ 40;2,;300 % 204+,32-0 % 34;,2 102-3,01-+ 1330&*4))5
Output (k! G%, #u#/ 1;,3-00 % % 102-,1+340;2,;300 % % 204+,32-0 42+;,2+00 12313,-0+-4 1330&*4))5
5. STRIPPER 01 (ST-01!
!ungsi
: "emisahkan C2H4O ang terlarut dalam a'sor'en air
&am'ar
:
Aliran 11
ST-01
Aliran 9
Aliran 10
Keterangan &am'ar
:
(liran ;
) (liran produk 'ottom ('sor'er % 01 masuk ke tripper % 01
(liran 10
) (liran H2O keluar dari 'ottom tripper % 01
(liran 11
) (liran gas keluar dari $op tripper % 01
Kondisi Operasi : $emperatur
) 0 9C
$ekanan
) 2 atm
Komposisi komponen masuk tripper 5 01 : Komponen H2O C2H4O $otal
Kg 102-,1+3204+,32-0 12313,-0+-
Kmol -0,2++0 4,-000 1,++0
G
Kuantitas H2O pada $op tripper : ) 233,+0 mmHg ) 0,30 atm I= H2O
)
P V P operasi P V
) 0,1+1+ n H2O dalam gas ) Y = H 2O x kmol H 2O ) +,4-2; kmol Dumlah H2O ang keluar pada $op tripper
G
) 1-2,1-22 kg
Kuantitas H2O pada Bottom tipper : "assa H2O pada Bottom
) "assa H2O input % "assa H2O pada $op tripper ) 102-,1+3- kg % 1-2,1-22 kg ) 10113,0313 kg
G
Kuantitas C2H4O pada 'ottom stripper : Konstanta Henr C2H4O pada temperatur 0 oC ) 4-,2+04 atm C2H4O
) 0,0-4
C2H4O )
6 yC 2 H 4 O x P 7 H
) 0,0033
Kuantitas C2H4O pada 'ottom tripper
) C2H4O kmol H2O ) 0,0033 -0,2++0 kmol ) 1,+;;0 kmol ) +3,-21 kg
G
Kuantitas C2H4O pada top tripper : "assa C2H4O pada $op
) "assa C2H4O input % "assa C2H4O pada 'ottom ) 204+,32-0 kg % +3,-21 kg ) 1;4,2; kg
era#a "assa tripper 5 01 6$%017 Komponen
H2O C2H4O Tot%"
Input (k!
102-,1+3204+,32-0 1&'1'*50)5
Output (k! G%, #u#/ 1-2,1-22 10113,0313 1;4,2; +3,-21 211,+2-2 101;,+34 1&'1'*50)5
3. PARTIA CONDENSER 0& (PC-0&!
!ungsi
: "engkondensasi H2O ang keluar dari top tripper
&am'ar
: (liran 13
(liran 11
(liran 12
Keterangan gam'ar : (liran 11
) (liran gas dari top tripper
(liran 12
) (liran H2O ang terkondensasi
(liran 13
) (liran gas ang tidak terkondensasi
Kondisi operasi : $emperatur
) 20 9 C
) 2;3,1- K
$ekanan
) atm
) -320 mmHg
Komponen gas ang masuk ke artial Condenser 5 02 Komponen H2O C2H4O $otal
Kg 1-2,1-22 1;4,2; 211,+2-2
kmol +,4-2; 44,010 -3,0-3;
(sumsi : hana H2O ang terkondensasi erhitungan : % = H2O ) ln
B ) ( 5 C T
>>>>>>>6korelasi (ntoine, %3.17
3+1.,44 ) 1+,303 5 4.,13 2;3,1-
?n ) 4,010; mmHg ) --,1;-; mmHg
% non #ondensa'le
) design 5 =H2O ) -320 mmHg 5 --,1;-; mmHg ) -24,+041 mmHg
% H2O tidak terkondensasi
)
--,1;-;mmHg 6-2.4,+041 --,1;-;7mmHg
x
1-2,1-22
kg
) 1,-+ kg
% H2O terkondensasi
) H2O masuk 5 H2O tidak terkondensasi ) 1-2,1-22 kg 5 1,-+ kg ) 1-0,-3 kg
era#a "assa artial Condenser 5 02 Komponen
H2O C2H4O Tot%"
Input (k!
1-2,1-22 1;4,2; &113*)&5&
Output (k! G%,
1,-+ 1;4,2; 1;,2-1&113*)&5&
#u#/ 1-0,-3 % 1-0,-3
4. MIXED POINT 0& (MP-0&!
!ungsi
: "en#ampurkan gas CO2 dan C2H4O dari utilitas dan artial Condenser%02
&am'ar : Aliran 13
Aliran 14 MP-03
Aliran 15
Keterangan : (liran 13
) (liran gas C2H4O dari C%02
(liran 14
) (liran gas CO2 dari utilitas
(liran 1-
) (liran gas umpan masuk *eaktor 5 02
Komposisi aliran 13 : Komponen C2H4O H2O $otal
Kg 1;4,2; 1,-+ 1;,2-1-
Kmol 44,010 0,0+ 44,++
Komposisi aliran 14 : Komponen CO2 $otal
Kg 1;2,+++; 1;2,+++;
Kmol 44,010 44,010
Komposisi aliran 1- : Komponen C2H4O CO2 H2O $otal
Kg 1;4,2; 1;2,+++; 1,-+ 3;2;,1404
Kmol 44,010 44,010 0,0+ +;,2+;
era#a "assa "ied oint % 02 Komponen
C2H4O CO2 H2O Tot%"
Input A"#$%n 1' 1;4,2; % 1,-+ 1;,2-1'6&6*101
A"#$%n 1
% 1;2,+++; % 1;2,+++;
Output A"#$%n 15 1;4,2; 1;2,+++; 1,-+ '6&6*10
). REAKTOR 0& (R-0&!
!ungsi
: $empat mereaksikan C2H4O dengan CO2
&am'ar
: Aliran 16
Cw in
R - 02
Cw out
Aliran 15
Keterangan &am'ar : (liran 1-
) (liran feed gas masuk *eaktor 5 02 dari "%02
(liran 1
) (liran produk keluar *eaktor 5 02
Kondisi operasi : 68. atent 4,233,221 (7 $emperatur
) 110 9 C
$ekanan
) atm
Konersi
) ;- < 6terhadap C2H4O7
Komponen gas ang masuk reaktor 5 02 Komponen C2H4O CO2 H2O $otal
Kg 1;4,2; 1;2,+++; 1,-+ 3;2;,1404
Kmol 44,010 44,010 0.0+ +;,2+;
erhitungan : *eaksi : C2H4O CO2
J C2H4CO3
= C2H4O masuk reaktor%02 ) 1;4,2; kg ) 44,010 kmol = C2H4O terkonersi ) 6;-<7 44,010 kmol ) 42,30; kmol ) 1+,43;3 kg = C2H4O sisa
) 1;4,2; kg 5 1+,43;3 kg ) ;+,233 kg
*eaktan untuk reaksi pada reaktor%02 adalah e@uimolar, sehingga : = CO2 ang 'ereaksi ) 42,30; kmol ) 1+4,44- kg = CO2 input
) 1;2,+++; kg
= CO2 sisa
) 1;2,+++; kg 5 1+4,44- kg ) ;+,1444 kg
roduk ang ter'entuk pada *eaktor%02 : = C2H4CO3 ang ter'entuk
) 42,30; kmol ) 331,1+3 kg
era#a "assa *eaktor%02 6*%027 Komponen C2H4O CO2 H2O C2H4CO3 Tot%"
Input (k! 1;4,2; 1;2,+++; 1,-+ % '6&6*10
Output (k! ;+,233 ;+,1444 1,-+ 331,1+3 '6&6*10
6. SEPARATOR 01 (SP 01!
!ungsi
: "emisahkan gas C2H4O dan CO2 dari larutan C2H4CO3
&am'ar
: Aliran 18
Aliran 16
SP-01
Aliran 17
Keterangan &am'ar : (liran 1
) (liran produk dari *eaktor 5 02 masuk ke eparator % 01
(liran 1
) (liran gas keluar eparator
(liran 1+
) (liran produk Atilen Kar'onat keluar eparator ke $anki % 03
Komposisi komponen ang masuk &as eparator Komponen C2H4O CO2 H2O C2H4CO3 $otal
Kg ;+,233 ;+,1444 1,-+ 331,1+3 3;2;,1404
B" 44,044,01 1+ ++,0
kmol 2,23002,23000,0+ 42,30; 4,;1+
Komponen keluar dalam fase li@uid 6'ottom gas separator7 ) kmol input solu'ilit 6 ata solu'ilit untuk C2H4O dalam C2H4CO3) 0,1;+3 ata solu'ilit untuk H2O dalam C2H4CO3
) 0,0-+
ata solu'ilit untuk CO2 dalam C2H4CO3
) 0,02-;
6Tables Of Physical and Chemical Constant 7
% C2H4O ang terlarut dalam fase li@uid
) 2,2300- kmol 0,1;+3 ) 0,4422 kmol ) 1;,4; kg
% H2O ang terlarut dalam fase li@uid
) 0,0+ kmol 0,0-+ ) 0,004 kmol ) 0,0+40 kg
% CO2 ang terlarut dalam fase li@uid
) 2,2300-kmol 0,02-; ) 0,0-+ kmol ) 2,-41; kg
Komponen keluar dalam fase gas 6top gas separator7 ) kmol input 61 5 solu'ilit7 ata solu'ilit untuk C2H4O dalam C2H4CO3) 0,1;+3 ata solu'ilit untuk H2O dalam C2H4CO3
) 0,0-+
ata solu'ilit untuk CO2 dalam C2H4CO3
) 0,02-;
% C2H4O ang terlarut dalam fase gas ) 2,2300- kmol 61 % 0,1;+37 ) 1,++ kmol ) +,-3; kg
% H2O ang terlarut dalam fase gas
) 0,0+ kmol 61 % 0,0-+7 ) 0,0+30 kmol ) 1,4;4 kg
% CO2 ang terlarut dalam fase gas
) 2,2300- kmol 61 % 0,02-;7 ) 2,123 kmol
) ;-,02- kg
era#a "assa eparator Komponen
Input (k!
C2H4O CO2 H2O C2H4CO3
;+,233 ;+,1444 1,-+ 331,1+3
Tot%"
'6&6*10
Output (k! G%, #u#/ +,-3; 1;,4; ;-,022,-41; 1,4;4 0,0+40 % 331,1+3 1-,+-10 3-3,2+;4 '6&6*10
7AKTOR SCAE UP
Kapasitas pa'rik
) .000 ton/tahun ) ----,--- kg/ Fam
!aktor s#ale up
----,---. kg / am
) 3-3,2+;4 kg / am
) 1,4+01
engan mengalikan fa#tor s#ale up akan diperoleh nera#a 'ahan ang sesungguhna.