Neraca Massa Kelompok 4B

5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 1/19

TUGAS NERACA MASSA& NERACA ENERGI

Kelompok 4

Anggota kelompok :

Dwi Sujarwati (09 614 021)

Nikmatul Hikmah (09 614 008)Radinal Muchtar (09 614 013)

Rinda Desi Kurniati (09 614 048)



D (Lb/jam)Toluena 0,95

Benzena 0,05

De

K s

o tl io lm a

si

Se

K p

o al ro am s

iF1 : 1000 Lb/jamToluena 0,4

Benzena 0,4 Xylena 0,2

P (Lb/jam)Toluena 0,01

Benzena 0,99

B (Lb/jam)Toluena 0,10 Xylena 0,90

F2 (lb/Jam)



Soal :

Unit separasi dua tahap diperlihatkan pada gambar diatas.

Dengan diberikan aliran masuk F1 adalah 1000 lb/jam,

hitunglah nilai F2 dan komposisi dari F2?

Diketahui :

F1 : 1000Lb/jam P (Lb/jam) :

Toluena 0,4 Toluena 0,95

Benzena 0,4 Benzena 0,99

Xylena 0,2

D (Lb/jam) : B (Lb/jam) :

Toluena 0,95 Toluena 0,10

Benzena 0,05 Xylena 0,90

Ditanya :

Hitunglah nilai F2 dan komposisi dari F2!



PENYELESAIAN :Basis 1 jam operasi

Neraca Massa TotalF1 = P+D+B

Neraca massa komponen unit Separasi IToluena 0,4 .1000 = 0,01 .P + t .F2

400 = 0,01 .P + t .F2……………(1)

Benzen 0,4 .1000 = 0,99 .P + b .F2 400 = 0,99 .P + b.F2……………(2)

Xylene 0,2 .1000 = x . F2

200 = x .F2…………………….(3)

Neraca massa komponen unit Separasi IIToluena(t) t.F2 = 0,10 .B + 0,95 .D…………………(4) Benzen (b) b.F2 = 0,05 .D……………………………(5)

Xylena (x)

x.F2 = 0,90.B………………………………(6)



Persamaan 3 ke 6x. F2 = 0,90 B

200 = 0,90 BB = 222,222 Lb/jam

Persamaan 5 ke 2400 = 0,999 P + b .F2

400 = 0,999 P + 0,05 D………………………..(7)

Persamaan 4 ke 1

400 = 0,01 P + t .F2 400 = 0,01 P + 0,10 B + 0,45 D400 = 0,01 P + 0,10 . 222,222 + 0,95 D400 = 0,01 P + 22,22 + 0,95 D377,78 = 0,01 P + 0,95 D…………………….(8)



Eliminasi Persamaan 7 dan 80,99 P + 0,05 D = 400 × 19 18,81 P + 0,95 D = 76000,01 P + 0,95 D = 377,78 × 1 0,01 P + 0,95 D = 377,78

18,8 P = 7222,22P = 384, 1606 Lb/jam

Subtitusi ke persamaan 10,01 P + t .F2 = 4000,01 (384,1606) + t .F2 = 400

t .F2 = 400 – 3,841606t .F2 = 396,158394

Subtitusi 1 ke persamaan 4tF2 =0,10 B + 0,99 D

396,1583 = 0,10 (222,222) + 0,95 D396,1583 – 22,22 = 0,95 D

373,9383 = 0,95 DD = 393,6192 Lb/jam



F2 = D + B

= 393,6192 + 222,222= 615,8412 lb/jam

t= t .F2/F2 = 396,1583/615,8412= 0,6432 lb/jam

x = x .F2/F2

= 200/615,8412= 0,3247 lb/jam

b .F2 = 0,05 Db .F2 = 0,05 . 393,6192

= 19,6809 lb/jam

b = b .F2/F2 = 19,6809/615,8412= 0,03195 lb/jam



2. Industri central aromatic memerlukan bahan baku benzene Dan toluena

dengan kemurnian yang cukup tinggi. Karena bahan baku yang ada di pasaran

berupa larutan yang mempunyai komposisi (% berat) benzena 35%, toluena 40%

dan selebihnya air, maka bahan baku tersebut harus dipisahkan dengan kolom

destilasi fraksionasi guna mendapatkan kadar benzene dan toluene yang

memenuhi persyaratan pabrik tersebut. Untuk maksud tersebut, pabrik membeli

bahan baku larutan yang kemudian yang ditampung dalam tangki penyimpanan

yang tingginya 11 m dari permukaan tanah. Larutan umpan dipompa dari tangki

penyimpan ke kolom fraksionasidan masuk pada pertengahan kolom yaitu 15 m

dari permukaan tanah. Jika diket. Suhu pada kolom destilasi 80oC, hit. Suhu

pada tangkki penyimpanan dengan data-data sebagai berikut:



Hasil puncak 4000kg/jam dengan benzena 98,1% dan toluena

1,5% (% berat)

Hasil tengah 5000 kg/jam dengan benzena 2,4% dan toluena97,3% (% berat)

Hasil bawah benzena 5,1% dan toluena 6,2% (% berat)

Kerapatan umpan rata-rata 0,9105 g/cm3

Dianggap tinggi permukaan larutan dalam tangki penyimpanan

adalah 85% dari tinggi total tangki.

Ukuran diameter pipa sama

Sebelum masuk kekolom destilasi larutan dilewatkan pada heaterdengan beban 30000BTU/jam.

Pompa yang digunakan 2 Hp dengan efisiensi 65%.



5,1 % benzena6,2% toluena88,7% air

35 % benzena40% toluena25% air

98,1 % benzena1,5% toluena

0,4% air

2,4 % benzena97,3% toluena0,3% air

F ?

B = ?

T = 5000 kg/jam

A = 4000 kg/jam

DESTILA

SI

Penyelesaian :

Neraca massa :

Basis = 1 jam proses

Neraca massa tptal :F = A + T + BF = 4000 + 5000 + B

F = 9000 + B …………………………………….. Pers 1



Neraca massa komponen :Benzen : 0,35 F = 0.981 A + 0,024 T + 0.051B

0,35F = 0,981 ( 4000) + 0,024 ( 5000) + 0,051 B

0,35 F = 4044 + 0,051 B ……………………………………………………..pers 2

Toluen : 0,4 F = 0,015 A + 0,973 T + 0,062 B0,4 F = 0,015 ( 4000 ) + 0,973 ( 5000 ) + 0,062 B0,4 F = 4929 + 0,062 B ……………………………………………………….pers 3

Air : 0,25 F = 0,004 A + 0,003 T + 0,887 B0,25 F = 0,004 ( 4000 ) + 0,003 ( 5000 ) + 0,887 B0,25 F = 31 + 0,887 B ………………………………………………………….pers 4

Pers 1 pers 2

0,35 F = 4044 + 0,051 B0,35 ( 9000 + B ) = 4044 + 0,051 B

3150 + 0,35 B = 4044 + 0,051 B0,35 B – 0,051B = 4044 – 3150

0,299 B = 894B = 2989,97 kg/jam



Sehingga diperoleh laju alir massa umpan :

F = 9000 + BF = 9000 + 2989,97

F = 11.989,97 kg / jamF = 26.433,33 lbm/jam

A = 4000 kg/jam98,1 % banzen1,5% toluen0,4% air

2,4 % banzen97,3% toluen0,3% air

5,1 % banzen6,2% toluen88,7% air

B = ?

T = 5000 kg/jam

DE

S

T

I

L

A

S

I

11 m

Z1 =9,35 m

Z2 = 15 m

Referensi

levelTangki 1

HeaterQ = 30000BTU/jam

Ws = 1,3 Hp



Neraca Energi :

∆ H + ∆EK + ∆EP = Q’- Ws

• ∆EK = 0 karena diamater pipa sama sehingga v konstan

•z1 = 0,85 x 11 = 9,35 m = 30,68 ftz2 = 15 m = 49,212 ft, sehingga

• untuk nilai Q (+) dan Ws (-) karena dari lingkungan ke sistem

lbm f t lbf

slbf f t lbm

s f t f t f t

gc

g z EP

/ .532,18

. / .2,32

/ 2,32)68,30212,49(

2

2



lbmlbf.ft883,158

lbm/jam26.433,33

jamlbf.ft23.344.800

jam

lbf.ft23.344.800

Btu

lbf.ft778,16

jam

Btu30.000Q



ft/lbm97,377lbf.

lbmlbf.ft26.433,33

jam

s3600

s

lbf.ft715

s715lbf.ft/

1Hp

s

lbf.ft

5501,3Hp0,652HpWs



Sehingga :

lbmkal

lbm f t lbf

lbm

f t lbf

lbm

f t lbf H

lbm

f t lbf

lbm

f t lbf

H

lbm

f t lbf

lbm

f t lbf

lbm

f t lbf H

WsQ EK EP H

497,311.003,962

.532,18

.535,980

.

535,980

.

532,18

).

377,97(.

158,883.

532,180



gmolgO H mol

gmolg H C mol

gmolg H C mol

jamg

jamkgF

666

2

666

87

66

66

6

10.1665,018 / 10.9974,210.98997,11*

100

25

10.0521,092 / 10.7959,410.98997,11*100

40

10.0538,078 / 10.1964,410.98997,11*10035

/ 10.98997,11

/ 97,11989

6

= 0,2724.106 gmol

%12,61%100*10.2724,0

10.1665,0%

%13,19%100*10.2724,0

10.0521,0%

%75,19%100*10.2724,0

10.0538,0%

6

6

2

6

6

87

6

6

66

O H mol

H C mol

H C mol



BM rata2=(0,1975.78)+(0,1913.92)+(0,6112.18)

= 44,0062 g/gmol

gmol

J

g

lbm

gmol

g

kal

J

lbm

kal

H

4621,126

1

10.205,2

.

0062,44

.23901,0

1

.497,311

3



dT T T T H

K C T

T T T net Cp

T T T O H

T T T H C

T T T H

K

T

)10.3860,117810.1872,12410.6117,590922,10(

35380

10.3860,117810.1872,12410.6117,590922,10

)10.2,131410.88,13310.212,472964,18.(6112,0

)10.630,110.27,5110.222,818083,1.(1913,0

)10.9,189710.82,16410.054,7727329,7.(1975,0C

senyawamasingmasinguntuk Cp

39252

353

0

2

39252

39252

2

39252

87

39-252

66

1

Dengan menggunakan metode trial and error didapatkan :T1 =284,6836 K = 11, 6836 0C

4

)1353(10.3860,1178

3

)1353(10.1872,124

2

)1353(10.6117,59)1353(0922,104621,126449335222 T T T T

gmol

J

Neraca Massa Kelompok 4B

Documents

Transcript of Neraca Massa Kelompok 4B