Post on 08-Feb-2016
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Data-data yang dibutuhkan:
1. Kapasitas panas masing-masing komponen gas
Cp = A + BT + CT2 + DT3
Sehingga Cp dT = AT+ B
2T 2+ C
3T 3+ D
4T 4
Keterangan:
Cp = kapasitas panas (kJ/kmol.K)
A, B, C, D = konstanta
T = suhu (K)
Kompone
nA B C D E
CH3OH 40.046 -3.8287.10-2 2.4529.10-4 -2.1679.10-7 5.9909.10-11
H2O 33.933 -8.4186.10-3 2.9906.10-5 -1.7825.10-8 3.6934.10-12
O2 29.526 -8.8999.10-3 3.8083.10-5 -3.2629.10-8 8.8607.10-12
N2 29.342 -3.5395.10-3 1.0076.10-5 -4.3116.10-9 2.5935.10-13
Ar 20.786
CO2 27.437 4.2315.10-2 -1.9555.10-5 3.9968.10-9 -2.9872.10-13
CH2O 34.428 -2.9779.10-2 1.5104.10-4 -1.2733.10-7 3.3887.10-11
CO 29.556 -6.5807.10-3 2.0130.10-5 -1.2227.10-8 2.2617.10-12
(Yaws, 1999)
2. Kapasitas panas masing-masing komponen cair
Cp = C1 + C2T + C3T2 + C4T3 + C5T4 (satuan dalam J/kmol.K)
Sehingga Cp dT = C 1T+ C 2
2T 2+ C 3
3T3+C 4
4T 4+ C 5
5T5
Kompone C1 C2 C3 C4 C5
n
CH3OH 105,800 -362.23 0.9379
H2O 276,370 -2,090.1 8.125 -0.014116 0.00000937
CH2O 61,900 28.3
(Perry, 1934)
3. Konstanta Antoine
Kompone
nA B C
CH3OH 8.08097 1,582.271 239.726
H2O 8.07131 1,730.63 233.426
(Perry, 1934)
Rumus: log Psat = A – [B/(T + C)]
K = Psat/Ptotal
Keterangan:
Psat = tekanan uap murni (Torr)
T = suhu operasi (oC)
Ptotal = tekanan operasi (Torr)
4. Data menghitung panas penguapan
Komponen Tn (K) Tc (K) Hn
CH3OH
H2O
337.8
373.2
512.6
647.1
8,526
9,717
(Yaws, 1999)
Rumus: Δ Hv=( Tc−T
Tc−Tn )0 , 38
. Δ Hn
Keterangan:
Tn = titik didih normal (K)
Tc = titik kritis (K)
T = suhu operasi (K)
Hn = panas penguapan pada TD normal (kal/mol)
Hv = panas penguapan pada suhu operasi (kal/mol)
Perhitungan Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Suhu referensi : 298 K
Satuan panas : kkal/jam
Satuan Cp : kkal/kmol
Satuan Tekanan : atm
Neraca panas masing-masing alat
1. Vaporizer (V-01)
Fungsi : Merubah fase fresh feed methanol cair menjadi fase gas
Tujuan : a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase metanol
b. Menghitung kebutuhan pemanas
a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase fresh feed methanol
1) Menentukan titik didih
log Psat = A – [B / (T + C)]
Q steam
V - 01 Q outTout = ?
P2=1.5 atm
Q inTin = 303 KP1 = 1.4 atm
Q kondensat
K = Psat / Ptotal
Ptotal = 1.4 atm = 1064 Torr
Y = K.X
KomponenLaju Molar
(kmol/jam)Xi P sat Ki Yi
CH3OH 102.68 0.997 1,066.17 1.00 0.9994
H2O 0.27 0.003 269.70 0.25 0.0007
Total 102.95 1.00 1.0000
Dari data diperoleh T bubble = 346.4 K = 73.4 0C
2) Menentukan panas masuk vaporizer
Umpan masuk pada suhu 303 K = 30oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(J/kmol)
Cp.dT
(Kkal/Kmol
)
Q
(Kkal/jam
)
CH3OH 102.68408,222.2
2 98.21 10,083.30
H2O 0.27376,744.4
1 90.63 24.83
Total 102.95 10,108.13
3) Menentukan panas sensible cairan
T awal = 303 K = 300C
T akhir = 346.4 K = 73.4 0C
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(J/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam
)
CH3OH 102.683,785,088.3
1 904.27 92,845.89
H2O 0.273,267,973.7
5 780.73 213.91
Total 102.95 93,059.80
4) Menentukan panas laten penguapan
T awal = 303 K = 300C
T akhir = 346.4 K = 73.4 0C
KomponenMassa
(kmol/jam)
∆ Hv
(kkal/kmol)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 102.68 8364.10 858785.14
H2O 0.27 10067.88 2758.43
Total 102.95 861543.57
5) Menghitung panas yang harus disediakan
Q = Q sensible cairan + Q penguapan – Q input
= 93,059.80+ 861543.57- 10,108.13
= 944,495.23 kkal/jam
b. Menghitung kebutuhan pemanas
Untuk pemanas digunakan saturated steam dengan suhu 100oC dan tekanan 1 atm yang
mempunyai panas penguapan = 539.05 kkal/kg.
(Smith & Van Ness, 1949)
Sehingga massa steam yang dibutuhkan:
=944,495. 23 kkal/jam539 .05 kkal /kg
=1752 . 14 kg / jam
Neraca Panas Overall di Vaporizer (V-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 10083.30 92,845.89
H2O 24.83 213.91
Q penguapan 861543.57
Q pemanas 944,495.23
Total 954,603.36 954,603.36
2. Mixer (M-01)
Fungsi : Mencampurkan udara lingkungan dengan recycle gas dari absorber
Tujuan : Menghitung panas udara keluar Mixer-01
1) Menghitung panas masuk mixer
Panas udara fresh feed:
T = 303 K = 300C
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)
Q
(kkal/jam)
H2O 1.36 168.25 40.20 54.54
O2 77.36 147.39 35.21 2,724.00
N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99
Total 369.75 93,059.80
Panas gas recycle absorber:
T = 303 K = 300C
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16
H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44
O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12
N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96
CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30
CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16
Total 1911.08 67977.15
M-01Q 1
T1 = 303 KP1 = 1 atm
Q 2T2 = 303 KP2 = 1 atm
Q 3T3 = 303 KP3 = 1 atm
2) Menghitung panas udara keluar mixer
T = 303 K = 300C
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 0.37 226.48 54.11 20.13
H2O 225.25 168.25 40.20 9,054.09
O2 184.01 147.39 35.21 6,479.30
N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96
CO 33.42 145.41 34.74 1,161.04
CH2O 0.41 179.70 42.93 17.73
Total 1898.61 67267.26
Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
umpan udara gas recycle udara
CH3OH 25.16 20.13
H2O 40.20 11,249.44 9,054.09
O2 35.21 4,694.12 6,479.30
N2 34.73 50,534.96 50,534.96
CO 1,451.30 1,161.04
CH2O 22.16 17.73
Total 67267.26 67267.26
3. Blower (B-01)
Fungsi : Menaikkan tekanan udara dari 1 atm menjadi 1.4 atm
Tujuan : a. Menentukan suhu keluar blower
b. Menghitung panas yang dihasilkan akibat kompresi
Q 2T2= ?
P1 = 1.4 atm
Untuk mencari suhu keluar dari blower, diasumsikan kenaikan tekanan secara adiabatis.
Sehingga memenuhi persamaan:
T 2 = T1( P2
P1)
γ−1γ
Di mana, γ =
CpcampuranCvcampuran
Cvcampuran = Cpcampuran – R
Dengan, T2 = Suhu keluar blower (T akibat kompresi)
R = 1.987 kkal/kmol.K (Smith & Van Ness, 1949)
a. Menentukan suhu keluar Blower
T = 303 K = 30oC
KomponenMassa
yi
Cpi.dT Cpi.dT yi.Cpi.dT
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/kmol)
CH3OH 0.37 0.000 226.48 54.11 0.01
H2O 225.25 0.119 168.25 40.20 4.77
O2 184.01 0.097 147.39 35.21 3.41
N2 1455.14 0.766 145.37 34.73 26.62
CO 33.42 0.018 145.41 34.74 0.61
CH2O 0.41 0.000 179.70 42.93 0.01
Total 1898.61 1.00 35.43
Cp campuran = 35.43 kkal /kmol .K
Cv campuran = 35.43– 1,987 = 33.44 kkal /kmol .K
B-01Q 1T1 = 303 KP1 = 1 atm
Q yang dihasilkan
γ =
CpcampuranCvcampuran
=35 .4333 .44
=1 .059
(γ−1 )γ
=0 . 0561
T2 = ( P2
P1 )m
× T 1=
( 1.41 )
0 . 0561
×303= 308.77 K = 35.77oC
b. Panas yang dihasilkan akibat kompresi
T masuk = 30 oC = 303 K
T keluar = 35.77oC = 308.77 K
Kompone
n
Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)
CH3OH 0.37 263.23 62.89 23.40
H2O 225.25 194.39 46.44 10460.75
O2 184.01 170.34 40.69 7488.15
N2 1455.14 167.86 40.10 58352.74
CO 33.42 167.94 40.12 1340.93
CH2O 0.41 208.39 49.79 20.56
Total 1898.61 77686.52
Neraca Panas Overall di Blower (B-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 20.13 43.53
H2O 9,054.09 19514.84
O2 6,479.30 13967.45
N2 50,534.96 108887.70
CO 1,161.04 2501.97
CH2O 17.73 38.29
Panas dihasilkan 77686.52
Total 144,953.78 144,953.78
4. Preheater (HE-01)
Fungsi : Menaikkan suhu udara dengan memanfaatkan panas reaksi
Tujuan : a. Menghitung panas udara masuk preheater
b. Menghitung panas udara keluar preheater
c. Menghitung kebutuhan dowtherm
a. Menghitung panas udara masuk preheater
T masuk = T keluar B-01 = 308.77 K = 35.77 oC
Kompone
n
Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)
CH3OH 0.37 489.72 116.99 43.53
H2O 225.25 362.64 86.64 19514.84
O2 184.01 317.72 75.90 13967.45
N2 1455.14 313.22 74.83 108887.70
CO 33.42 313.36 74.86 2501.97
CH2O 0.41 388.09 92.72 38.29
Total 1898.61 144953.78
Q 2T2 = ?
P2 = 1.4 atm
Q 1T1 = 308.77 KP1 = 1.4 atm
Q3 (dowtherm A)T3 = 478 K
M-02
Q4 (dowtherm A)T4 = 448 K
b. Menghitung panas udara keluar preheater
T keluar = 523.40 K = 250.40C
Kompone
n
Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)
CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75
H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27
O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17
N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19
CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27
CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30
Total 1898.61 3070474.95
Q yang harus ditambahkan = 144,953.78 - 3,070,474.95 = -2,925,521.17 kkal/jam
c. Menghitung kebutuhan dowtherm
Untuk pemanas digunakan Dowtherm A cair dengan suhu masuk 205oC dan suhu keluar
175oC yang mempunyai kapasitas panas Cp = 2.0235 kJ/kg.K.
Sehingga massa Dowtherm A yang dibutuhkan:
=
2, 925 ,521. 17 kkal / jam2.0235 kkal /kg . K×(478−448 )K
= 188,801.21 kg/jam
Neraca Panas Overall di Preheater (HE-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 43.53 1052.75
H2O 19514.84 417741.27
O2 13967.45 300396.17
N2 108887.70 2297310.19
CO 2501.97 53086.27
CH2O 38.29 888.30
Panas ditambahkan 2,925,521.17
Total 3070474.95 3070474.95
5. Mixer (M-02)
Fungsi : Mencampurkan udara dari preheater dengan gas metanol dari vaporizer
Tujuan : a. Menghitung panas gas keluar mixer
b. Menghitung suhu udara masuk mixer
a. Menghitung panas gas keluar mixer
T keluar = 508 K=235ºC
Kompone
n
Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)
CH3OH 103.05 10,919.79 2608.77 268826.20
H2O 225.52 7,218.14 1724.43 388902.18
O2 184.01 6,352.38 1517.60 279258.02
N2 1455.14 6,152.05 1469.74 2138681.72
CO 33.42 6,186.70 1478.02 49396.78
CH2O 0.41 8,322.05 1988.16 821.16
Total 2001.56 3125886.07
b. Menghitung suhu udara masuk mixer
T metanol masuk = 346.4 K = 73.4ºC
Kompone
n
Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)
M-02Q 1
T1 = ?P1 = 1.4 atm
Q 2T2 = 346.4 KP2 = 1.4 atm
Q 3T3 =508
P3 = 1.4 atm
CH3OH 102.68 2254.61 538.63 55304.13
H2O 0.27 1634.55 390.50 106.99
Total 102.95 55411.12
Q1 = Q3 – Q2 = 3125886.07 – 55411.12 = 3070474.95 kkal/jam
Suhu masuk di trial sehingga didapat panas 3070474.95 kkal/jam.
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75
H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27
O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17
N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19
CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27
CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30
Total 1898.61 3070474.95
Diperoleh T keluar = 523.4 K = 250.4oC
Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
udara metanol gas
CH3OH 1052.75 55304.13 268,826.20
H2O 417741.27 106.99 388,902.18
O2 300396.17 279,258.02
N2 2297310.19 2,138,681.72
CO 53086.27 49,396.78
CH2O 888.30 821.16
Total 3,125,886.07 3,125,886.07
6. Reactor (R-01)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi katalitik antara metanol dengan oksigen
Tujuan : a. Menghitung panas umpan reaktor
b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi
c. Menghitung panas produk keluar reaktor
d. Menghitung kebutuhan pendingin
a. Menghitung panas umpan reaktor
Q1 = 3,125,886.07 kkal/mol
b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi
Data panas pembentukan standar pada 298 K:
Kompnen ∆Hfo298
(kJ/kmol)
CH3OH -200660
H2O -241818
CH2O -108570
CO -110525
Reaksi utama : CH 3 OH + 1
2O2 → CH 2O+H2 O
Reaksi samping : CH 2 O+ 1
2O2 → CO+H2 O
H298 reaksi utama= (Hfo298 CH2O + Hf
o298 H2O) - Hf
o298 CH3OH
= (-108570 – 241818) + 200660
= -149728 kJ/kmol = -35770.46 kkal/kmol
= -35770.5 kkal/kmol.(103.05 kmol/jam)
R-01
H reaksi
R-01
H reaksi
Q 1T1 = 508 K
P1 = 1.4 atm
Q 2T1 = 563 K
P1 = 1.4 atm
Q 3 (dowtherm A)Q 4 (dowtherm A)
= -3710097.57 kkal/jam
H298 reaksi samping = (Hfo298 CO + Hf
o298 H2O) - Hf
o298 CH2O
= (-110525 – 241818) + 108570
= -243773 kJ/kmol = -58238.09 kkal/kmol
= -58238.09 kkal/kmol.(0.41 kmol/jam)
= -24053.89 kkal/jam
H298 reaksi total = -3710097.57 + (-24053.89)
= -2829564.3 kkal/jam
c. Menghitung panas produk keluar reaktor
T keluar reaktor = 563 K = 290oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 1.65 14,303.32 3417.11 5633.97
H2O 326.92 9,174.44 2191.80 716549.76
O2 133.31 8,079.33 1930.18 257318.57
N2 1455.14 7,785.34 1859.94 2706473.52
CO 41.78 7,842.97 1873.71 78276.30
CH2O 93.87 10,798.62 2579.82 242167.22
Total 2052.67 4006419.34
d. Menghitung kebutuhan pendingin
Panas yang diserap pendingin:
= Q reaksi + Q input – Q output
= (-2829564.3 -3,125,886.07 + 4006419.34) kkal/jam
= - 2829564.3 kkal/jam
T Dowtherm A masuk= 478 K = 205oC
T Dowtherm A keluar = 508 K = 235oC
Cp Dowtherm A = 2.162 kJ/kg.K
Cp.dT = 2.162 kJ/kg.K. (508-478) K
= 64.86 kJ/kg = 15.5 kkal/kg
Massa Dowtherm A = 2829564.3 kkal / jam
15.5 kkal /kg
= 182608.55 kg/jam
Neraca Panas Overall di Reactor (R-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 268826.20 5633.97
H2O 388902.18 716549.76
O2 279258.02 257318.57
N2 2138681.72 2706473.52
CO 49396.78 78276.30
CH2O 821.16 242167.22
Panas Reaksi 3710097.57
Panas Pendingin 2829564.30
Total 6835983.64 6835983.64
7. Oil Tank (T-03)
Fungsi : Tempat pendinginan dowtherm dari reaktor dan preheater
Tujuan : a. Menghitung panas masuk tangki
b. Menghitung panas keluar tangki
c. Menghitung kebutuhan pendingin
Suhu campuran Dowtherm A dalam tangki dijaga pada 205⁰C (478 K)
Qdowtherm A Reaktor=Qdowtherm A Preheater+Qcooling water
2829564.3 kkaljam
=2,925,521.17 kkaljam
+Qcooling water
Kebutuhan air pendingin:
Qcooling water=95956.87 kkaljam
95956.87 kkaljam
=m ×303
313
CpdT
95956.87 kkaljam
=m ×179.83 kkal /kmol
m=1.74 kmoljam
×18 kgkmol
m=31.33 kg / jam
8. Waste Heat Boiler (WHB-01)
Fungsi : Memanfaatkan panas produk reaktor untuk membuat steam dan menurunkan
suhu produk reaktor
Tujuan : Menghitung kebutuhan air demin untuk membuat steam
448 K
508 K
478 K
303 K313 K
Ke reaktor
Ke preheater
Dari preheater
Dari reaktor Cooling WaterT-03
1) Menghitung panas yang digunakan untuk membuat steam
Panas produk reaktor masuk (Q1) = 4006419.34 kkal/jam
T keluar = 363 K = 110oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 1.65 4,057.45 969.34 1,598.20
H2O 326.92 2,880.51 688.16 224,975.81
O2 133.31 2,528.62 604.10 80,534.12
N2 1455.14 2,477.05 591.78 861,116.57
CO 41.78 2,482.20 593.01 24,773.50
CH2O 93.87 3,166.72 756.54 71,016.09
Total 2052.67 1264014.28
Q yang diserap = (4006419.34 – 1264014.28) kkal/jam
= 2742405.07 kkal/jam
WHB-01 Q 1
T1 = 563 KP1 = 1.4 atm
Q 2T1 = 363 K
P1 = 1.2 atm
Q kondensatT= 373 K
Q steamT= 373 K
2) Menghitung kebutuhan air kondensat untuk membuat steam
Diinginkan untuk membuat saturated steam dengan suhu 373 K dengan panas
penguapan sebesar = 539.05 kkal/kg.
Jumlah steam yang dihasilkan:
Q=m . λ
2742405 .07 kkal / jam=m (539.05 kkal /kg )
m=5087 . 47 kg/ jam Neraca Panas Overall di Waste Heat Boiler (WHB-01)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 5,633.97 1,598.20
H2O 716,549.76 224,975.81
O2 257,318.57 80,534.12
N2 2,706,473.52 861,116.57
CO 78,276.30 24,773.50
CH2O 242,167.22 71,016.09
Panas diserap 2742405.07
Total 4,006,419.34 4,006,419.34
9. Cooler (HE-02)
Fungsi : Mendinginkan gas dari waste heat boiler masuk ke absorber
Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler
b. Menghitung kebutuhan pendingin
a. Menghitung panas keluar cooler
Q 2T2 = 323
P2 = 1.2 atm
Q 1T1 = 383 K
P1 = 1.2 atm
Q 3 (cooling water)T3 = 303 K
M-02
Q 4 (cooling water)T4 = 313 K
T keluar = 323 K = 50oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 1.65 1,146.94 274.01 451.77
H2O 326.92 842.60 201.30 65,809.07
O2 133.31 738.51 176.43 23,520.84
N2 1455.14 727.20 173.73 252,802.59
CO 41.78 727.72 173.86 7,263.01
CH2O 93.87 906.24 216.50 20,323.03
Total 2052.67 370170.30
b. Menghitung kebutuhan pendingin
T cooling water masuk = 303 K = 30oC
T cooling water keluar = 313 K = 40oC
Q1 = 1264014.28 kkal/jam
Q yang harus diserap = Q2 – Q1
= 370170.30 - 1264014.28
= -893843.98 kkal/jam
Kebutuhan air pendingin:
Qcooling water=893843.98 kkaljam
893843.98 kkaljam
=m×303
313
Cp dT
893843.98 kkaljam
=m× 179.83 kkal /kmol
m=4970.57 kmoljam
× 18 kgkmol
m=89470.26 kg/ jam
Neraca Panas Overall di Cooler (HE-02)
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 1,598.20 451.77
H2O 224,975.81 65,809.07
O2 80,534.12 23,520.84
N2 861,116.57 252,802.59
CO 24,773.50 7,263.01
CH2O 71,016.09 20,323.03
Panas diserap 893843.98
Total 1,264,014.28 1,264,014.28
10. Absorber (AB-01)
Fungsi : Menyerap produk formaldehid dengan pelarut air demin dan membebaskan
gas yang tidak terserap ke atas absorber
Tujuan : a. Menghitung panas masuk absorber
b. Menghitung panas keluar absorber
a. Menghitung panas masuk absorber
Q1 = 370170.30 kkal/jam
Panas air:
T masuk = 303 K = 30oC
Massa air = 215.77 kmol/jam
AB-01
Qpelarutan
cooler
Q5 (produk bawah)
T5 = 308 K
Q4 (produk atas)
T4 = 303 K
Q3 (air)
T3 = 303 K
Q1
T1 = 323 K
Q6 (produk utama)
T6 = 303 K
Q2 (recycle)
T2 = 303 K
Q3 = m .
298
303
Cp . dT
= 215.77 kmol/jam × 90.01 kkal/kmol
= 19420.46 kkal/jam
Panas pelarutan:
∆H pelarutan = 63000 kJ/kmol = 14811.98 kkal/kmol
Massa CH2O yang terserap = 93.434 kmol/jam
Qs = m. ∆Hs
= 93.434 kmol/jam × 14811.98 kkal/kmol
= 1383942.85 kkal/jam
b. Menghitung panas keluar absorber
1) Panas produk atas
T keluar = 303 K = 30oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16
H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44
O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12
N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96
CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30
CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16
Total 1911.08 67977.15
2) Panas produk utama
T keluar = 303 K = 30oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 1.18 226.48 54.11 64.05
H2O 262.83 168.25 40.20 10,564.55
CH2O 93.43 179.70 42.93 4,011.18
Total 357.45 14639.78
3) Panas recycle
T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC
T recycle (T2) = T produk utama (T6) = 303 K = 30oC
Massa produk bawah yang di recycle dapat dihitung dengan neraca energi pada
absorber:
Qmasuk=Qkeluar
Q 1+Q2+Q 3+Qs=Q5+Q 4
Q 1+Q3+Qs−Q 4=Q 5−Q 2
Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m5 . 298
308
xi .Cpi . dT−m2 .298
303
xi .Cpi . dT
Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿(m2+m6 ). 298
308
xi .Cpi . dT−m2 .298
303
xi .Cpi . dT
Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298
308
xi . Cpi . dT+m2. (298
308
xi .Cpi . dT−298
303
xi .Cpi . dT )
Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298
308
xi .Cpi . dT +m2. (298
308
xi .Cpi . dT+303
298
xi . Cpi . dT )
Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298
308
xi . Cp . dT +m2 .303
308
xi . Cp . dT
m2 =
Q1+Q 3+Qs−Q 4−m6 . 298
308
xi .Cpi . dT
303
308
xi .Cpi . dT
Nilai m 6 .
298
308
xi . Cpi . dT:
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)Q (kkal/jam)
CH3OH 1.18 454.40 108.56 128.50
H2O 262.83 336.63 80.42 21,137.27
CH2O 93.43 360.16 86.04 8,039.35
Total 357.45 29305.12
Nilai 303
308
xi .Cpi . dT:
Kompone
n
Massa
(kmol/jam
)
xiCp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
xi.Cp.dT
(kkal/kmol)
CH3OH 1.180.00
3 454.40 108.56 0.18
H2O 262.830.73
5 336.63 80.42 29.58
CH2O 93.430.26
1 360.16 86.04 11.27
Total 357.45 1.00 41.03
m2 =
370270 .3+19420 .46+1383942.85−67977 .15−29305. 1241 .03
m2 = 40856.16 kmol/jam
Panas recycle:
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q (kkal/jam)
CH3OH 135.30 226.48 54.11 7,320.65
H2O 30041.30 168.25 40.201,207,529.5
8
CH2O 10679.56 179.70 42.93 458,478.47
Total 40856.16 1673328.70
4) Panas produk bawah
T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC
Massa produk bawah (m5) = m2 + m6 = 40856.16 + 357.45 = 41213.6 kmol/jam
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)Q (kkal/jam)
CH3OH 136.48 454.40 108.56 14,816.11
H2O 30304.12 336.63 80.42 2,437,130.46
CH2O 10773.00 360.16 86.04 926,938.58
Total 41213.60 3378885.15
Neraca Panas Overall di Absorber (AB-01)
Kompone
n
Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
gas air recycle produk atas produk bawah
CH3OH 451.77 7,320.65 25.16 14,816.11
H2O 65,809.07 19,420.46 1,207,529.58 11,249.44 2,437,130.46
O2 23,520.84 4,694.12
N2 252,802.59 50,534.96
CO 7,263.01 1,451.30
CH2O 20,323.03 458,478.47 22.16 926,938.58
Qpelaruta
n 1383942.85
Total 3,446,862.30 3,446,862.30
11. Absorber Cooler (HE-03)
Fungsi : Mendinginkan produk bawah absorber untuk produk utama dan recycle
Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler
b. Menghitung kebutuhan pendingin
Q 2T2 = 303
P2 = 1 atm
Q 1T1 = 308 KP1 = 1 atm
M-02
Q 4 (cooling water)T4 = 313 K
a. Menghitung panas keluar cooler
T keluar = 303 K = 30oC
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol
)
Q (kkal/jam)
CH3OH 136.48 226.48 54.11 7,384.69
H2O 30304.12 168.25 40.201,218,094.1
3
CH2O 10773.00 179.70 42.93 462,489.65
Total 41213.60 1687968.47
b. Menghitung kebutuhan pendingin
T cooling water masuk = 303 K = 30oC
T cooling water keluar = 313 K = 40oC
Q1 = 3378885.15 kkal/jam
Q2 = 1687968.47 kkal/jam
Q yang harus diserap = Q2 – Q1
= 1687968.47 - 3378885.15
= -1690916.68 kkal/jam
Kebutuhan air pendingin:
Qcooling water=893843.98 kkaljam
1690916.68 kkaljam
=m×303
313
Cp dT
1690916.68 kkaljam
=m×179.83 kkal /kmol
m=9403.01 kmoljam
×18 kgkmol
m=169254.1 kg / jam
Neraca Panas Overall di Absorber Cooler (HE-03)
Q 3 (cooling water)T3 = 303 K
Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)
CH3OH 14,816.11 7384.69
H2O 2,437,130.46 1218094.13
CH2O 926,938.58 462489.65
Panas diserap 1690916.68
Total 3,378,885.15 3,378,885.15
12. Flow Splitter (FS-01)
Fungsi : Mengembalikan gas produk atas absorber yang akan recycle ke fresh feed
udara dan membuang sisanya ke atmosfer.
Tujuan : Menghitung panas keluar flow splitter
Q1 = 67977.15 kkal/jam
Q2 = 54381.72 kkal/jam
Panas gas yang di-purging:
T = 303 K = 300C
KomponenMassa
(kmol/jam)
Cp.dT
(kJ/kmol)
Cp.dT
(kkal/kmol)
Q
(kkal/jam)
CH3OH 0.09 226.48 54.11 5.03
H2O 55.97 168.25 40.20 2,249.89
O2 26.66 147.39 35.21 938.82
N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99
M-01Q 2
T2 = 303 KP2 = 1 atm
Q1T1 = 303 KP1 = 1 atm
Q 3T3 = 303 KP3 = 1 atm
CO 8.36 145.41 34.74 290.26
CH2O 0.10 179.70 42.93 4.43
Total 382.22 13595.43
Neraca Panas Overall di Flow Splitter (FS-01)
KomponenInput (kkal/jam) Output (kkal/jam)
produk atas absorber recycle purging
CH3OH 25.16 20.13 5.03
H2O 11,249.44 8,999.55 2,249.89
O2 4,694.12 3,755.30 938.82
N2 50,534.96 40,427.97 10,106.99
CO 1,451.30 1,161.04 290.26
CH2O 22.16 17.73 4.43
Total 67,977.15 67,977.15