NERACA MASSA DENGAN BANYAK UNIT PROSES

KULIAH IX

Neraca massa pada beberapa unit proses tanpa terjadinya reaksi kimia

Dalam industri kimia sudah dipastikan memiliki beberapa unit proses untuk menghasilkan produk yang dinginkan

Unit yang biasa terdapat dalam industri kimia diantaranya Unit mixing Unit destilasi Unit penukar panas Unit pendingin Unit proses lainnya

Berikut ini adalah contoh flowchart dari unit-unit proses

Untuk menentukan neraca massa dari 2 unit ini harus dibuat batasan sistem, baik secara keseluruhan (overall) atau batasan untuk sub-sub unit. Buatlah batasan (A) untuk menentukan aliran umpan (feed) 1, 2 dan 3

serat aliran produk 1, 2 dan 3. Batasan (A) disebut dengan neraca overall. Batasan (B) adalah batasan untuk mixing point dari aliran umpan 1 dan 2

untuk masuk ke unit 1. Batasan (C) adalah untuk unit 1 (1 aliran masuk dan 2 aliran keluar). Batasan (D) adalah unit splitting point (1 aliran masuk dan 1 aliran keluar)

dan batasan (E) adalah untuk unit 2 (2 aliran input dan 1 aliran keluar).

Contoh soal

Tentukan komposisi yang tidak diketahui dari dua unit proses pada proses kontinyu dan dengan kondisi steady state ini. Besarnya laju alir dan komposisi dari unit 1 dan 2 dapat dilihat pada flowchart dibawah ini :

Penyelesaian

Untuk menyelesaikan neraca massa dari unit ini yaitu dengan batasan dari secara overall dan sub-unit yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Contoh 2

Aseton digunakan dalam pembuatan banyak bahan kimia dan juga dapat juga sebagai solvent. Untuk mengurangi uap aseton yang dapat merusak lingkungan, maka uap aseton di recovery dengan flowsheet yang dapat dilihat dalam gambar dibawah ini. Hitunglah besarnya komponen yang tidak diketahui dari flowsheet tersebut

123

456A ir (100% )

W (k g )

U d a raA (k g )

U d a ra 9 9 ,5 %A ir 0 ,5 %

G = 1 4 0 0 k gG a s m a su kU d a ra 9 5 %a se to n 3 %

A ir 2 %

F (k g )a se to n 1 9 %

a ir 8 1 %

B (k g )

a se to n 4 %a ir 9 6 %

D (k g )

a se to n 9 9 %a ir 1 %

kondenser

absorbe r

ko lomdestilas i

Untuk menyelesaikan neraca massa dari recovery aseton dapat dilakukan dengan membuat batasan dari flowsheet diatas. Batasan untuk overall dan batasan tiap unitnya. Batasan dalam flowsheet dapat terlihat pada gambar dibawah ini

Penyelesaian

Neraca massa overall

Input = Output

G + W = A + B + D Neraca massa pada unit 1 (Absorber)

W + G = F + A Neraca massa komponen pada unit 1

Udara : 0,95 G = 0,995 A (1)

Aseton : 0,03 G = 0,19 F (2)

Air : 0,02 G + W = 0,005 A + 0,81 F (3)

Neraca massa pada beberapa unit proses dengan reaksi kimia

Suatu proses pembuatan methanol yang digambarkan dalam flowsheet dibawah ini.

Umpan terdiri dari gas CO dan H2 yang dicampur dengan gas daur ulang dan dimasukkan dalam reactor berkatalis. Produk yang keluar dari reactor dengan laju alir 300 mol/menit terdiri dari 63% mol H2, 27 % mol CO dan 10 % mol CH3OH. Fraksi mol methanol dalam arus uman balik (recycle) adalah 0,004 CH3OH Hitunglah laju alir molar methanol cair murni dalam mol/menit Laju alir molar fresh feed dalam mol/menit

Penyelesaian

Soal tugas

Selesaikan neraca massa dari unit 1 dan 2 dari flowchart dibawah ini, dimana pada proses ini pada keadaan stady state. Tentukan nilai variabel yang tidak diketahui dari unit proses ini

2. Bahan cair 100 mol/jam terdiri dari 50 % A, 30 % B dan 20 % C (% mol) diumpankan pada kolom destilasi yang terdiri dari dua kolom yang dipasang seri, dimana produk bawah dari kolom pertama merupakan umpan untuk kolom kedua. Komposisi dari produk atas pada kolom 1 adalah 5 % mol A, 10 mol % B dan 85 % mol C. komposisi produk atas pada kolom kedua adalah 7 % mol A, 90 % mol B dan 3 % mol A. komposisi produk bawah dari kolom 2 adalah 95 % mol A, 4 % mol B dan 1 % mol C.

Gambar flowsheet dari proses tersebut dan beri label dari tiap komponen yang tidak diketahui dari kolom 1 dan 2

Hitunglah variabel yang tidak diketahui dari kolom 1 dan 2

3. Tentukan laju alir (kg/s) yang terihat dari gambar dibawah ini

A4 % N a C l5 % H C l

4 % H 2S O 4

8 7 % H 2O

F = 2 9 0 k g /m in

B

D

E

1 ,3 8 % N a C l2 ,5 5 % H C l

2 ,2 1 % H 2S O 4

9 2 ,3 2 % H 2O1 ,5 5 % in e r t

1 ,5 % H C l1 ,5 % H 2S O 4

9 7 % H 2O

2 % H C l2 % H 2S O 4

9 6 % H 2O

9 % in e r t9 7 % H 2O

C