NME 2003

Eva/Bayu/Sisil 23

(2) 100 . (0,4) = D . (0,95) + B . (0,1)

40 = 0,95D + (100-D) . (0,1)

40 = 0,95D + 10 - 0,1D

30 = 0,85D

D = 35,3 mol/jam

B = 100 mol/jam 35,3 mol/jam

B = 64,7 mol/jam

Dua buah contoh soal di atas merupakan contoh sederhana dari suatu sistem

proses yang tidak melibatkan reaksi kimia. Persamaan-persamaan neraca

massa yang terbentuk masing-masing merupakan persamaan linier yang dapat

diselesaikan dengan cara eliminasi biasa. Berikut ini adalah contoh sistem

proses yang melibatkan reaksi kimia.

KESETIMBANGAN MATERI DENGAN REAKSI KIMIA.

Pada keadaan ini rumus yang digunakan sama dengan rumus umum

kesetimbangan materi yaitu:

laju alir masuk laju keluar + pembentukan konsumsi = akumulasi

Contoh soal 3

Pada suatu pembakaran, sebanyak 300 kg udara dan 24 kg karbon diumpankan

ke dalam reaktor pada suhu 600oF. Setelah pembakaran sempurna tidak ada

bahan tersisa di dalam reaktor. Hitunglah:

a. Berapa berat karbon, oksigen & berat total bahan yang keluar dari reaktor?

b. Berapa mol karbon & mol oksigen yang masuk dan keluar dari reaktor?

c. Berapa mol total yang masuk dan berapa yang keluar reaktor?

NME 2003

Eva/Bayu/Sisil 24

Jawab:

C = 24kg ? Sistem: steady, tanpa akumulasi,

dengan reaksi kimia Udara = 300kg

Neraca massa adalah:

Input - output + generation - consumption = accumulation 0

input + generation = output + consumption

Neraca yang digunakan: Neraca mol total (semua komponen) Neraca mol komponen : CO2 dan O2 Basis : 24 kg C dan 300 kg udara

Komponen yang masuk ke reaktor:

O2 (21% dari udara) 21% xkg/kmol 29

kg 300 = 2,17 kmol O2

N2 (79% dari udara) 79% xkg/kmol 29

kg 300 = 8,17 kmol N2

C kg/kmol 12

kg 24 = 2kmol C

Reaksi yang terjadi : C + O2 CO2 Dari stoikiometri diketahui untuk membakar sempurna 2 kmol C dipakai 2 kmol

O2 jadi masih terdapat sisa O2

Neraca O2 : O 2 input + O2 generate = O2 output + O2 consumption

2,17 kmol + 0 = O2 output + 2 kmol

O2 output = 0,17 kmol

REAKTOR

600oF

NME 2003

Eva/Bayu/Sisil 25

Neraca N2 : N 2 input + N2 generate = N2 output + N2 consumption

8,17 kmol + 0 = N2 output + 0

N2 output = 8,17 kmol

Neraca C : C input + C generate = C output + C consumption

0 + 2 kmol = C output + 0

C output = 2 kmol

Tabulasi perhitungan (neraca komponen dalam mol)

a. Tidak ada karbon keluar dalam bentuk C, tetapi dalam bentuk CO2 seberat 88

kg dimana dalam CO2 tersebut mengandung C seberat 24 kg. O2 yang keluar

0,17 kmol, sisanya keluar dalam bentuk CO2. Berat bahan total yang keluar

sama dengan berat bahan total yang masuk yaitu 324 kg

b. 2 kmol C dan 2,17 kmol O2 yang masuk kedalam reaktor, sedangkan yang

keluar dari rekator adalah 0 kmol C dan 0,17 kmol O2

c. 2,34 kmol total masuk ke reaktor dan 10,34 kmol keluar dari reaktor.

Masuk Keluar Komponen

kg kmol kg kmol

C

O2

N2

CO2

24

69,5

230,5

0

2

2,17

8,17

0

0

5,5

230,5

88

0

0,17

8,17

2

Total 324 12,34 324 10,34