Industri Posfor

TUGAS MAKALAH

PROSES INDUSTRI KIMIA

NERACA MASSA

INDUSTRI FOSPOR

DISUSUN OLEH :

NAMA : OKTARIANA

NIM : 0609 3040 0375

KELAS : 3 KC

DOSEN PEMBIMBING : Ir. ERLINAWATI, M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

2010

NERACA MASSA PADA INDUSTRI FOSFOR

Data Kuantitatif

Basis : 1 ton Phospor Kuning (93 % yield)

Batuan phosphate : 7.5 ton pada 32% P2O5, untuk 9,6 ton pada 25% P2O5

Pasir : 3.3-3.8 ton

Batu Bara : 1.6-1.8 ton

Elektroda karbon : 18-25 kg

Listrik : 12,000-15,000 KWH

Pendingin Air : 200-250 ton

Kapasitas Pabrik : 25 70 ton perhari

Diagram Alir Industri Fosfor

Electric

Furnace

P4 kuning = . . . . . kg

CO = . . . . .kg

Water spray

Condenser

CO = . . . . . . kg

P4 kuning = . . . . kg

Batch Converter

Grinder

Na2CO3 = 100 kg

P4 merah = . . . . kg

Combustion

Chamber


Water Spray

Condenser

H2O = 200000kg

P2O5 = . . . . . kg

H3PO4 = . . . . kg

P4 merah = . . . . kg

Na2CO3 = 100 kg

Total = . . . . kg

Storage

H2O = 100 kg

Sebagai waste: Na2CO3 = 100 kg

H2O = 100 kg

Total = 200 kg

Dryer

P4 merah = . . . . kg

1 % MgO

P4 merah = . . . . kg

P2O5 = . . . . . kg

H2O = . . . . . kg

Total = . . . . kg

Ca3(PO4)2 = 9600 kg

SiSiO22 = 3800 kg

C = 1548 kg

H2 = 252 kg

Total = 15200 kg

SiSiO22 = . . . . kg

C = . . . . kg

H2 = . . . . kg

Ca3(PO4)2 = . . . . kg

Total = . . . . kg

O2 = . . . . kg

1. Neraca Massa pada Electric Furnace

Diketahui : Komponen yang masuk:

Ca3(PO4)2 = 9,6 ton = kmolkg

kg

/18,310

9600 = 30,9497 kmol

SiO2 = 3,8 ton = kmolkg

kg

/08,60

3800 = 63,2490 kmol

Batubara Bituminus yang digunakan 1,8 ton, mengandung:

Unsur karbon (C) = 86 % wt = kmolkmolkg

kgkgkgx 129

/12

154815481800

100

86

Unsur Hidrogen(H2) = 14 % wt = kmolkmolkg

kgkgkgx 126

/2

2522521800

100

14

Ca3(PO4)2 = 9600 kg

SiSiO22 = 3800 kg

C = 1548 kg

H2 = 252 kg

Total = 15200 kg

Electric Furnace P4 kuning = . . . kg CO = . . . kg

SiSiO22 = . . . . kg

C = . . . . kg

H2 = . . . . kg

Ca3(PO4)2 = . . . . kg

Reaksi yang terjadi:

2Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 P4 kuning + 6 CaSiO3 + 10 CO

M : 30,9497 kmol 129 kmol 63,2490 kmol

B : 21,083 kmol 105,415 kmol 63,2490 kmol 10,5415 kmol 63,2490 kmol 105,415 kmol

S : 9,8667 kmol 23,585 kmol - 10,5415 kmol 63,2490 kmol 105,415 kmol

BM: 310,18 kg/kmol 12 kg/kmol 60,08 kg/kmol 123,88 kg/kmol 116,16 kg/kmol 28 kg/kmol

P : 3060,453 kg 283,02 kg - 1305,881kg 7347,004kg 2951,62 kg

Keterangan: Pada reaksi yang terjadi ,yang menjadi limit (habis bereaksi) adalah SiO2 .

Tabel 1. Neraca Massa pada Electric Furnace

Komponen Input (kg) Output (kg)

Ca3(PO4)2 9600 3060,453

SiO2 3800 -

C 1548 283,02

H2 252 252

P4 kuning - 1305,881

CaSiO3 - 7347,004

CO - 2951,62

Total 15200 15199,978

2. Neraca Massa pada Water Spray Condenser

Pada alat Water spray condenser tidak terjadi reaksi, karena pada water spray condenser hanya

untuk membuang gas CO yang dapat digunakan untuk fuel atau sntesis gas.

Ca3(PO4)2 = 9600 kg

SiSiO22 = 3800 kg

C = 1548 kg

H2 = 252 kg

Total = 15200 kg

Electric Furnace

SCaSiO32 = 7347,004 kg

C = 283,02 kg

H2 = 252 kg

Ca3(PO4)2 = 3060,4530 kg

Total = 10942,477 kg

P4 kuning = 1305,881 kg

CO = 2951,62 kg

Total = 4257,501 kg

Water Spray

Condenser

P4 kuning = 1305,881kg CO = 2951,62 kg

Total = 4257,501 kg

CO = . . . . kg


Tabel 2. Neraca Massa Pada Water spray condenser


P4 kuning 1305,881 1305,881

CO 2951,62 2951,62

Total 4257,501 4257,501

3. Neraca Massa pada Batch Converter

Batch Converter

P4 kuning = 1305,881kg

P4 merah = . . . . kg


Water Spray

Condenser


CO = 2951,62 kg Total = 4257,501 kg

CO = 2951,62 kg


Reaksi yang terjadi :

P4 kuning 80 % P4 merah

M : 10,5415 kmol -

B : 8,4332 kmol 8,4332kmol

S : 2,1083 kmol 8,4332kmol

BM: 123,88 kg/kmol 123,88 kg/kmol

P : 261,1762 kg 1044,7048kg

Keterangan : P4 kuning yang dikonversi menjadi P4 merah adalah sebesar 80 %.

Tabel 3. Neraca Massa pada Batch Converter


P4 kuning 1305,881 261,1762

P4 merah - 1044,7048

Total 1305,881 1305,881

Batch Converter


P4 merah = 1044,7048 kg

P4 kuning = 261,1762 kg

4. Neraca Massa pada Grinder

Setelah dilakukan proses pemanasan di Batch converter, P4 kuning yang dikonversi menjadi P4 merah

adalah sebesar 80 %. Sehingga diperoleh P4 kuning sisa sebesar 261,1762 kg yang akan di proses menuju

Combustion chamber. Sedangkan P4 merah yang dihasilkan akan di grinder terlebih dahulu. Pada saat di

grinder ditambahkan Na2CO3 sebagai pencucinya.

Diasumsikan Na2CO3 yang digunakan sebagai pencucinya sebanyak 100 kg.

Tabel 4. Neraca Massa pada grinder


P4 merah 1044,7048 1044,7048

Na2CO3 100 100

Total 1144,7048 1144,7048

P4 merah = 1044,7048 kg

Grinder

Na2CO3 = 100 kg

P4 merah = 1044,7048 kg

Na2CO3 = 100 kg

Total = 1144,7048 kg

5. Neraca Massa pada Storage

Pada storage tidak terjadi reaksi, karena hanya berfungsi sebagai tempat penampungan. Saya

mengasumsikan jumlah H2O yang masuk sebesar 100 kg atau 10 % dari basis. Sehingga di dapat P4 merah

sebesar 1044,7048 kg. dan sebagai waste-nya berupa Na2CO3 dan H2O.

Tabel 5. Neraca Massa pada Storage


P4 merah 1044,7048 1044,7048

Na2CO3 100 100

H2O 100 100

Total 1244,7048 1244,7048

6. Neraca Massa pada Dryer

Selanjutnya, P4 merah yang berasal dari storage kemudian di dryer dengan menambahkan 1 % MgO

yang berfungsi untuk mengikat debu yang melekat pada produk dan tidak ikut keluar sebagai hasil,

namun tinggal di dalam dryer. Dengan kata lain, hasil yang diperoleh dari dryer berupa P4 merah murni

sebesar 1044,7048 kg.

Storage

P4 merah = 1044,7048 kg

Na2CO3 = 100 kg

Total = 1144,7048 kg

H2O = 100 kg

P4 merah = 1044,7048 kg

Sebagai waste:

Na2CO3 = 100 kg

H2O = 100 kg

Total = 200 kg

Tabel 6. Neraca massa pada Dryer


P4 merah 1044,7048 1044,7048

7. Neraca Massa pada Combustion Chamber

Melihat kembali pada alat Batch Converter, diperoleh P4 kuning sisa sebesar 261,1762 kg yang akan

di proses di dalam Combustion Chamber. Disini, jumlah oksigen yang dimasukkan dalam Combustion

Chamber dihitung terlebih dahulu. Dan didapatkan jumlah O2 yang masuk sebesar 337,328 kg.

Dryer

1 % MgO

P4 merah = 1044,7048 kg

P4 merah = 1044,7048 kg

Combustion

Chamber

P4 kuning (sisa) = 261,1762 kg

O2 = 337,328 kg

P2O5 = . . . kg


P4 kuning + 5 O2 2P2O5

M : 2,1083kmol

B : 2,1083 kmol 10,5415 kmol 4,2166 kmol

S : - 10,5415 kmol 4,2166 kmol

BM : 123,88 kg/kmol 32 kg/kmol 141,94 kg/kmol

P : - 337,328 kg 598,5042 kg

Tabel 7. Neraca Massa pada Combustion Chamber

8. Neraca Massa pada Water Spray Condenser

Dari data kuantitatif, diketahui basis H2O = 200-250 ton. Disini, saya mengambil data terkecil 200

ton. Karena pada reaksinya sendiri, akan diperoleh konversi hasil sebesar 85 %. Sehingga konsentrasi

H3PO4 yang diperoleh hanya 85 % dan sisanya 15 % berupa air.


P4 kuning (sisa) 261,1762 -

O2 337,328 -

P2O5 - 598,5042

Total 598,5042 598,5042

Combustion

Chamber

P4 kuning (sisa) = 261,1762 kg

O2 = 337,328 kg

P2O5 = 598,5042 kg

Diketahui : Pendingin air = 200 - 250 ton

H2O = 200 ton = kmolkg

kg

/18

200000 =11111,11 kmol


P2O5 + 3H2O 85% 2 H3PO4

M : 4,2166 kmol 11111,11 kmol -

B : 3,5841 kmol 10,7523 kmol 7,1682 kmol

S : 0,6325 kmol 11100,3577 kmol 7,1682 kmol

BM : 141,94 kg/kmol 18 kg/kmol 97,97 kg/kmol

P : 89,7770 kg 199.806,4386 kg 702,2686 kg

Tabel 8. Neraca Massa pada Water Spray Condenser


P2O5 598,5042 kg 89,7770

H2O 200.000 199.806,4386

H3PO4 - 702,2686

Total 200.598,5042 200.598,4842

Water Spray

condenser

P2O5 = 598,5042 kg

H2O = 200000 kg

Total = 200.598,5042 kg

H3PO4 = . . . kg

P2O5 = . . . . kg

H2O = . . . . kg

Keterangan :

Konsentrasi H3PO4 yang dihasilkan adalah 85 % = 702,2686 kg, maka :

Kandungan airnya sebanyak 15 % = 2686,70285

15x = 123,9297 kg

Water Spray

condenser

P2O5 = 598,5042 kg

H2O = 200000 kg

Total = 200.598,5042 kg

H3PO4 = 702,2686 kg

P2O5 = 89,7770 kg

H2O = 199.806,4386 kg

Total = 199.896,2156 kg

Diagram Alir Industri Fosfor

Electric

Furnace

P4 kuning = 1305,881 kg

CO = 2951,62 kg

Total = 4257,501 kg

Water spray

Condenser

CO = 2951,62 kg


Batch Converter

Grinder

Na2CO3 = 100 kg

P4 merah = 1044,7048 kg

Combustion

Chamber

P4 kuning = 261,1762 kg

Water Spray

Condenser

H2O = 200000kg

P2O5 = 598,5042 kg

H3PO4 = 702,2686 kg

P4 merah = 1044,7048 kg

Na2CO3 = 100 kg

Total = 1144,7048 kg

Storage

H2O = 100 kg

Sebagai waste: Na2CO3 = 100 kg

H2O = 100 kg

Total = 200 kg

Dryer

P4 merah = 1044,7048 kg

1 % MgO

P4 merah = 1044,7048 kg

P2O5 = 89,7770 kg

H2O = 199.806,4386 kg

Total = 199.896,2156 kg

O2 = 337,328 Kg

Ca3(PO4)2 = 9600 kg

SiSiO22 = 3800 kg

C = 1548 kg

H2 = 252 kg

Total = 15200 kg

SCaSiO32 = 7347,004 kg

C = 283,02 kg

H2 = 252 kg

Ca3(PO4)2 = 3060,4530 kg

Total = 10942,477 kg

Industri Posfor

Documents

Transcript of Industri Posfor