Perhitungan Neraca Massa Perancangan Pabrik Isobutylene Kapasitas 15000 Ton/ Tahun

8/10/2019 Perhitungan Neraca Massa Perancangan Pabrik Isobutylene Kapasitas 15000 Ton/ Tahun

1/13

PERHITUNGAN NERACA MASSA

1. Spesifikasi Bahan Baku

Tert-Butyl Alkohol

Komposisi (% berat) : tert-Butyl Alkohol (C4H10O) = 99,5 %

Air (H2O) = 0.4 %

Isobutanol (C4H10O) = 0.1 %

2. Spesifikasi Produk

Isobutylene (C4H8) = 99.75%

Air (H2O) = 0.20 %

Tert-Butyl Alkohol (C4H10O) = 0.05 %

3. Kapasitas Pabrik

Kapasitas pabrik per tahun : 15.000 ton/tahun

Kapasitas pabrik per jam :

jam

kg1893,9394

jam24

hari1x

hari330

tahun1x

ton1

kg1.000x

tahun

ton15.000

4. Berat Molekul

Isobutylene (C4H8) = 56,11 kg/kmol

Tert-Butyl Alkohol (C4H10O) = 74,125 kg/kmol

Air (H2O) = 18,015 kg/kmol

Isobutanol (C4H10O) = 74,122 kg/kmol


2/13

5. Perhitungan

a. Reaktor

Umpan masuk : 10000 kg/jam tert-butyl alkohol

Komposisi umpan : tert-butyl alkohol = 9950 kg/jam = 134,2327 kmol/jam

Air = 40 kg/jam = 2,2204 kmol/jam

Isobutanol = 10 kg/jam = 0,1349 kmol/jam

Konversi = 73,63 %

Karena arus 9 belum diketahui jumlahnya, maka dicoba menggunakan trial

komponen umpan masuk reaktor.

Reaktor

Separator

Menara

Destilasi

1

2

3

5

6

4

7

8

9

2 3REAKTOR

9

1


3/13

Reaksi :

C4H10O C4H8 + H2O

Mula-mula : 169,8779

Bereaksi : 125,0811 125,0811 125,0811

Sisa : 44,7968 125,0811 125,0811

- Mol C4H10O umpan = Arus 1 + Arus 9

= 134,2327 + 35,6452

= 169,8779 mol

C4H10O bereaksi = 73,63% x 169,8779 mol

= 125,0811 mol

C4H10O tidak bereaksi/sisa = C4H10O umpanC4H10O bereaksi

= 169,8779125,0811

= 44,7968 mol

- C4H8terbentuk direaktor = C4H10O bereaksi

= 125,0811 mol

C4H8masuk reaktor = Arus 1 + Arus 9

= 0 mol

C4H8keluar reaktor = C4H8terbentuk + C4H8masuk reaktor

= 125,0811 mol

- H2O masuk reaktor = Arus 1 + Arus 9

= 2,2204 + 490,2213

= 492,4416 mol

H2O terbentuk direaktor = C4H10O bereaksi

= 125,0811 mol

H2O keluar reaktor = H2O masuk reaktor + H2O terbentuk

direaktor

= 492,4416 + 125,0811

= 617,5227 mol


4/13

-

Isobutanol masuk reaktor = Arus 1 + Arus 9

= 0,1349 + 0,3474

= 0,4823 mol

Isobutanol terbentuk di reaktor = 0 mol

Isobutanol keluar reaktor = Isobutanol masuk reaktor + isobutanol

terbentuk di reaktor

= 0,4823 + 0

= 0,4823 mol

KomponenMasuk Keluar

Arus 1 Arus 9 (trial) Arus 3

C4H8 0 0 7018,3009

C4H10O 9950 2642,2002 3320,5632

H2O 40 8831,3360 11124,6721

Isobutanol 10 25,7496 35,7496

total

10000 11499,2858 21499,2858

21499,2858 21499,2858

b. Separator

Untuk komponen selain C4H8distribusi komponen di fase uap dan fase cair

ditentukan dengan flash calculation

Persamaan yang digunakan :

Separator3


5/13

( )

Algoritma perhitungan :

Data : P, T, zi, F

Menghitung Ki = f(P, T, zi)

Tebak V/F

NOT OK

Menghitung yi - xi = 0

OK

Menghitung V dan L

Diperoleh hasil V/F = 0,1651459

Komponen zi Po Ki xi yi

C4H8 0,1588 8,7208E-06 2,5499E-09 0,16 0,96

C4H10O 0,0569 1,5400E-19 4,5029E-23 0,06 0,00

H2O 0,7838 5,9717E-15 1,7461E-18 0,79 0,04

Isobutanol 0,0006 1,6277E-23 4,7593E-27 0,00 0,00

Maka, F = 787,8830 kmol/jam

V = 130,1156 kmol/jam

L = 657,7673 kmol/jam


6/13

Komponen F, kmol/jam L, kmol/jam V, kmol/jam

C4H

8 125,0811 0,0000 125,0811

C4H10O 44,7968 44,5565 0,2403

H2O 617,5227 612,7766 4,7462

Isobutanol 0,4823 0,4342 0,0481

total 787,8830 657,7673 130,1156


Arus 3 Arus 4 Arus 5

C4H8 7018,3009 7018,3009 0

C4H10O 3320,5632 17,8129 3302,7502

H2O 11124,6721 85,5021 11039,1700

Isobutanol 35,7496 3,5626 32,1871

total21499,2858 77125,1786 14374,1073

21499,2858 21499,7687

c. Purging and Recycle

Asumsi:

- Arus 9 (Recycle) = 80% Arus 5

-

Arus 6 (Purging) = 20% Arus 5

9 5

6

59


7/13


Arus 5 Arus 9 (recycle) Arus 6 (trial)

C4H8 0 0 0

C4H10O 3302,7502 2642,2002 660,5500499

H2O 11039,1700 8831,3360 2207,8340

Isobutanol 32,1871 25,7496 6,4374

total14374,1073 11499,2858 2874,8215

14374,1073 14374,1073

d. Menara Destilasi

Asumsi Komposisi Arus 7 :

- C4H8 = 99,75 %

-

C4H10O = 0,20 %

-

H2O = 0,05 %

- Isobutanol = 0 %

Menara

Destilasi4

7

8


8/13



C4H8 7018,3009 7018,3009 0,0000

C4H10O (LK) 17,8129 14,0718 3,7412

H2O (HK) 85,5021 3,5179 81,9842

Isobutanol 3,5626 0,0000 3,5626

total7125,1156 7035,8906 89,2880

7125,1786 7125,1786

- Cek persamaan Fenske

LK = C4H10O HK = H2O

a. Menghitung Dew Point

Trial Tdew = 43,3285399 oC = 313,217822 K

P = 4,5 atm = 3410,00945 mmHg

Komponen zi Xi Po Ki yi

C4H8 125,0811 0,9969 3881,1143 1,1348 0,8785

C4H10O 0,1898 0,0015 123,9873 0,0363 0,0417

H2O 0,1953 0,0016 66,0223 0,0193 0,0806

Isobutanol 0,000 0,0000 35,6017 0,0104 0,0000

total 125,4662 1,0000 1,0008

b.

Menghitung Bubble Point

Trial Tbubble= 148,394518oC = 421,544518 K

P = 4,5 atm = 3420,0095 mmHg

Komponen zi xi Po Ki yi

C4H8 0,0000 0,0000 31464,5073 9,2001 0,0000

C4H10O 0,0505 0,0109 5825,9508 1,7035 0,0064

H2O 4,4409 0,9788 3413,1201 0,9980 0,9808

Isobutanol 0,0481 0,0103 2737,2334 0,8004 0,0129

Total 4,6494 1,0000 1,0001


9/13

c.

Menghitung average

KomponenT

top T

bottom

averageKi top Ki bottom

C4H8 1,1348 58,7849 9,2001 9,2187 23,2792

C4H10O 0,0363 1,8780 1,7035 1,7069 1,7904

H2O 0,0193 1,0000 0,9980 1,0000 1,0000

Isobutanol 0,0104 0,5392 0,8004 0,8020 0,6576

d.

Cek distribusi

Komponen average fi di bi

C4H8 23,2792 125,0811 125,0811 0,0000

C4H10O (LK) 1,7904 0,2403 0,1898 0,0505

H2O (HK) 1,0000 4,7462 0,1953 4,4409

Isobutanol 0,6576 0,0481 0,000 0,0481

Total 130,1156 125,4662 4,6494

LK = di/bi =

HK = di/bi =


10/13

Komponen i fi di/bi bi Di xid

C4H8 23,2792 125,0811 1,35E+09 0,0000 125,0811 0,9969

C4H10O 1,7904 0,2403 3,76E+00 0,0505 0,1898 0,0015

H2O 1,0000 4,7462 4,29E-02 4,4409 0,1953 0,0016

Isobutanol 0,6576 0,0481 1,72E-03 0,0481 0,000 0,0000

total 130,1156 4,6494 125,4662 1,0000

Produk C4H8berdasarkan perhitungan = 7035,8906

Produk C4H8berdasarkan perancangan = 1893,9394


11/13

NERACA MASSA PERANCANGAN

1 Reaktor

Komponen BM

Arus Masuk Arus Keluar


kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam

C4H8 56,11 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 33,6697 1889,2025

C4H10O 74,125 36,1331 2678,3670 9,5951 711,2343 12,0585 893,8379

H2O 18,015 0,5977 10,7673 131,9590 2377,2421 166,2264 2994,5683

Isobutanol 74,122 0,0363 2,6918 0,0935 6,9314 0,1298 9,6232

total 36,7671 2691,8261 141,6476 3095,4078 212.0844 5787,2339

5784,2398 5787,2339

2 Separator

Komponen BM



kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jamC4H8 56.11 33,6697 1889,2025 33,6697 1889,2045 0,0000 0,0000

C4H10O 74.125 12,0585 893,8379 0,0647 4,7949 11,9938 889,0429

H2O 18.015 166,2264 2994,5683 1,2776 23,0157 164,9488 2971,5526

Isobutanol 74.122 0,1298 9,6232 0,0129 0,9590 0,1169 8,6642

total 211,0844 5787,2339 35,0249 1917,9742 177,0595 3869,2597

5787,2339 5787.2339


12/13

3 Menara Destilasi

Komponen BM



kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam

C4H8 56.11 33,6697 1889,2045 33,6697 1889,2045 0,0000 0,0000

C4H10O 74.125 0,0647 4,7949 0,0511 3,7879 0,0136 1,0071

H2O 18.015 1,2776 23,0157 0,0526 0,9470 1,2250 22,0687

Isobutanol 74.122 0,0129 0,9590 0,0000 0,0000 0,0129 0,9590

total 35.0249 1917.9742 33,7733 1893,9394 1,2515 24,03481917.9742 1917,9742

Neraca Massa Total


Arus 1 Arus 6 Arus 7 Arus 8

C4H8 0,0000 0,0000 1889,2045 0,0000

C4H10O 2678,3670 177,8086 3,7879 1,0071H2O 10,7673 594,3105 0,9470 22,0687

Isobutanol 2,6918 1,7328 0,0000 0,9590

total2691,8261 773,8519 1893,9394 24,07348

2691,8261 2691,8261


13/13

TUGAS PERANCANGAN PABRIK KIMIA

NERACA MASSA DAN ENERGI

PRARANCANGAN PABRIK ISOBUTYLENE DARI

tert-BUTYL ALKOHOL DENGAN KAPASITAS 15.000

TON/TAHUN

Disusun oleh :

1. Jagis Rama Wijaya I0510021

2.

Josita Kusumadewi I0510022

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014

Perhitungan Neraca Massa Perancangan Pabrik Isobutylene Kapasitas 15000 Ton/ Tahun

Documents

Transcript of Perhitungan Neraca Massa Perancangan Pabrik Isobutylene Kapasitas 15000 Ton/ Tahun