Aplikasi Neraca Massa dan Energi Laporan ini Disusun Untuk Memenuhi Tugas T ugas Mata Kuliah Neraca Massa dan Energi Dosen Pengampu : Ir.R.TD.Wisnu Broto,MT.
Disusun Oleh: Handaru Pito Buwono Sekhar Bella Andi Hidayatullah Hidayatul lah .M Dinana Anissatul Anissatu l .I
(40040117640043) (40040117640044) (40040117640045) (40040117640046)
Teknologi Rekayasa Kimia Industri Sekolah Vokasi Universitas Diponegoro Semarang 2018
Aplikasi Neraca Massa dan Energi Definisi Teknik Kimia Dalam Neraca Massa dan Energi:
Pemakaian prinsip-prinsip fisis bersama dengan prinsip-prinsip ekonomi dan human relations ke bidang yang menyangkut proses dan peralatannya dimana suatu bahan berubah bentuk, kandungan energinya, dan komposisinya. Teknik Kimia berhubungan dengan: 1. 2. 3. 4. 5.
Produksi bahan kimia baik di skala besar maupun kecil. Membuat produk berskala besar (pabrik), berbeda dengan skala lab. Merubah bahan baku menjadi produk bernilai ekonomi lebih tinggi. Sektor: bahan kimia sampai energi, makanan dan minuman, obat-obatan. Produk, yang dibuat melalui perubahan kimia (reaksi) atau/dan fisis (pemisahan). 6. Proses Industri kimia, seperti industri: pupuk, kimia murni, cat, zat warna, tinta, petrokimia, plastik, resin, sabun, deterjen, parfum, kosmetik, lemak dan minyak nabati, katalis, gas, minyak bumi, polimer, kertas, tekstil, makanan dan minuman, bioteknologi, dll Neraca massa juga suatu perhitungan yang tepat dari semua bahan-bahan yang masuk, yang terakumulasi dan yang keluar dalam waktu tertentu. Pernyataan tersebut sesuai dengan hukum kekekalan massa yakni: massa tak dapat dijelmakan atau dimusnahkan. Prinsip umum neraca massa adalah membuat sejumlah persamaan-persamaan yang saling tidak tergantung satu sama lain, dimana persamaan-persamaan tersebut jumlahnya sama dengan jumlah komposisi massa yang tidak diketahui. Persamaan neraca massa secara umum adalah:
A
Akumulasi B E
D
Persamaan neraca massa: Massa masuk = massa keluar + massa yang terakumulasi MA + MB + MC = MD + ME + Makumulasi Bila tidak ada massa yang terakumulasi, maka persamaan menjadi: Massa masuk = massa yang keluar MA + MB + MC = MD + ME
Neraca energi juga adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan energi dalam sebuah sistem. Neraca energi dibuat berdasarkan pada hukum pertama termodinamika. Hukum pertama ini menyatakan kekekalan energi, yaitu energi tidak dapat dimusnahkan atau dibuat, hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari neraca energi suatu sistem mirip dengan perumusan neraca massa. Namun, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu suatu sistem dapat berupa sistem tertutup namun tidak terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa namun dapat terjadi perpindahan panas) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk suatu sistem (tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa neraca komponen). Suatu neraca energi memiliki persamaan: Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasi Tidak seperti neraca massa yang memiliki variabel produksi, neraca energi tidak memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan energi tidak dapa t diproduksi, hanya dapat diubah bentuknya. Namun, bila terdapat suatu jenis energi diabaikan, misalnya bila neraca dibuat dengan hanya memperhitungkan energi kalor saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi Kalor masuk + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor akumulasi
Ada dua macam proses dalam perhitungan neraca energy: -Proses alir yaitu bahan masuk dan keluar system secara kontinyu -Proses batch yaitu bahan masuk dan keluar pada waktu tertentu
Distilasi Distilasi adalah suatu cara pemisahan larutan dengan menggunakan panas sebagai pemisah atau “separating agent ”. Jika larutan yang terdiri dari dua buah komponen yang cukup mudah menguap, misalnya larutan benzenetoluena, larutan n-Heptan dan n-Heksan dan larutan yang lain yang sejenis didihkan, maka fase uap yang terbentuk akan mengandung komponen yang lebih mudah menguap dalam jumlah yang relative lebih banyak dibandingkan dengan fase cair (Geankoplis, 1938). Distilasi dapat dilakukan dengan dua macam cara yaitu : a) Pembentukan uap dengan jalan mendidihkan larutan yang akan dipisahkan dan selanjutnya uap yang terbentuk diembunkan dengan tanpa adanya embunan yang kembali dan berkontak dengan uap. Cara ini dibagi menjadi 2 macam cara, yaitu : Distilasi keseimbangan dan distilasi sederhana atau diferensial. b) Pembentukan uap dengan jalan mendidihkan larutan yang akan dipisahkan dan selanjutnya mengembunkan uap yang terbentuk dan embun yang terjadi sebagian dikembalikan supaya terjadi kontak anatara uap yang naik dan embun yang dikembalikan. Cara yang kedua merupakan cara distilasi yang paling banyak dijalankan dalam praktek, yang biasa disebut dengan rektifikasi (Hardjono, 1984). Pada proses distilasi selain menentukan tingkat efisiensi, distilasi dalam industri alkohol juga mempengaruhi mutu alkohol yang dihasilkan. Hal ini disebabkan adanya ikutan yang dihasilkan oleh reaksi penguraian gula menjadi alkohol dalam proses fermentasi. Sistem distilasi yang baik akan memisahkan alkohol dari komponen-komponen lain seperti fusel, oil, ester dan asam-asam organik. Oleh karena itu, pemahaman terhadap prinsip distilasi sangatlah penting terutama dalam mencapai efisiensi yang optimal dan mutu yang dikehendaki. Macam - Macam Destilasi : a) Destilasi atmosfer Destilasi atmosfer adalah operasi yang digunakan pada proses pemisahan suatu komponen dari campurannya berdasarkan perbedaan titik didihnya dengan menggunakan steam sebagai tenaga pemisah yang kondisi operasinya pada tekanan atmosfer atau satu atmosfer. Destilasi ini banyak diterapkan pada industri perminyakan dan industri penyulingan lainnya.
b) Destilasi Vakum Destilasi vakum adalah operasi yang digunakan pada proses pemisahan komponen dari campurannya dengan menggunakan tenaga panas sebagai tenaga pemisah pada kondisi operasinya di bawah tekanan atmosfer dengan tujuan menurunkan titik didih dari komponen - komponen yang akan dipisahkan. Hal ini biasanya dilakukan untuk campuran yang memiliki kesetimbangan azeotrop (Joko Suprapto.1985).
Contoh Soal !! 1.
Suatu kolom distilasi memisahkan 10.000
⁄ campuran 50%
benzene dan 50% toluene. Produk D yang diperoleh dari kondensor pada bagian kolom atas mengandung 95% benzene dan bagian bawah W dari kolom tersebut mengandung 96% toluene. Aliran uap V yang memasuki kondensor tersebut dari bagian atas kolom adalah 8.000
⁄ . Sebagian produk dari kondensor dikembalikan ke
kolom sebagai aliran balik (refluk) dan sisanya dikeluarkan untuk pengguna ditempat lain. Asumsikan bahwa komposisi dari aliran bagian kolom (V) produk yang keluar (D) dan aliran (R) adalah identik
karena aliran (V) terkondensasi dengan sempurna. Carilah rasio ( ) dari jumlah produk yang dialirkan kembali (R) terhadap produk (D).
Neraca Bahan Keseluruhan F=D+W 10.000 = D + W atau D = 1.000 – W Neraca Bahan Komponen Benzene F x 0,5 = D x 0,95 + W x 0,04 10.000 x 0,5 = ((10.000 – W) 0,95 + W) 0,04 5.000 = 9.500 – 0,95 W + 0,4 W 0,91 W = 4.500 maka W = D = 10.000 – 4945 = 5.055
9.500 = 4.945 ⁄ 0,91
⁄
Perhatikan Keseimbangan di Sekitar Kondensor V=D+R 8.000 = 5.055 + R Jadi R = 8.000 – 5.055 = 2.945
⁄
Maka Rasio R/D = 2.945/5.055 = 0,58 atau 58%
2.
Distilasi Soal !!
Daftar Pustaka
https://www.scribd.com/document/346441920/CONTOH-SOAL-DISTILASI-docx http://repository.wima.ac.id/3888/11/lAMPIRAN.pdf http://www.academia.edu/31147844/Neraca_Massa_Neraca_Panas_Dan_Efisiensi_Panas_ pada_Proses_Distilasi
