TUGAS 2 OPERASI PEMISAHAN BERTINGKAT

UNGGUL ADI WIBOWO

11/319209/TK/38339

5.11

100 ton/hr bijih tambang terdiri dari 5% moisture, 86% gaunge dan 9% CuSO4. Ingin diambil CuSO4 dengan cara ekstraksi countercurrent dan diharapkan 95% CuSO4 dapat terambil.

a = solute = CuSO4

b = diluents = inert atau gangue

c = solvent = moisture atau air

Basis 1 hr operasi

L0 = 100 ton ; xa = 0.09 ; xc = 0.05

Dicari jumlah stage (n) agar diperoleh CuSO4 keluar pada fase Ln = 5% dari jumlah awal.

Neraca massa overall :

L0 + Vn+1 = L n + V1

L0 = 100 ton

CuSO4 di fase V1 = 100 x 0.09 x 0.95 = 8.55 ton (10% di fase V1)

Maka jumlah massa V1 = 8.55/0.1 = 85.5 ton

Massa gangue atau inert dalam arus L0 = Massa gangue atau inert dalam arus Ln

86 ton = Massa gangue atau inert dalam arus Ln

Untuk setiap 1 ton gangue terdapat 1,5 ton air, maka :

Arus Ln = 86 + (1.5 x 86) + 0.45 = 215.45 ton

Dari neraca massa total :

L0 + Vn+1 = L n + V1

100 + Vn+1 = 215.45 + 85.5

Vn+1 = 200.95 ton

Maka fraksi xn yang ingin dicapai setelah diekstraksi sebanyak n stage adalah :

Xn = (0.45/215.45) = 0.002089

a. Ingin dicari jumlah stages yang diperlukan agar diperoleh xn = 0.002089 tanpa menggunakan grafik adalah :Neraca massa total :L0 + Vn+1 = L n + V1

Neraca massa komponen solute :L0.x0 + Vn+1.yn+1 = Ln.xn + V1.y1

(100 x 0.09) + 0 = 0.45 + 85.5 x y1

y1 = 0.1

Neraca massa stage 1 :L0 + V2 = L1 + V1

L1 –V2 = 100 – 85.5 = 14.5L1 = 14.5 + V2 …1)Komponen a :L0.x0 + V2.y2 = L1.x1 + V1.y1

9 + V2.y2 = L1.x1 + 8.55L1.x1 - V2.y2 = 0.45 …2)Kesetimbangan fase (persamaan underflow locus):y = -x + 0.6 …3)Substitusikan persamaan 3) ke persamaan 2) diperoleh :L1.x1 – V2.(-x2 + 0.6) = 0.45L1.x1 + V2.x2 -0.6V2 = 0.45 …4)Substitusikan persamaan 1) ke persamaan 4) diperoleh :(14.5 + V2).x1 + V2.x2 -0.6V2 = 0.4514.5x1 + V2.x1 + V2.x2 -0.6V2 = 0.45V2(x1 + x2 -0.6) = 0.45 – 14.5x1

V2 =0.45 – 14.5 x1x1+x2−0.6

…5)

Neraca massa stage n :

b. Dengan cara grafik (grafik terlampir) dapat kita cari berapa stage yang dibutuhkan agar diperoleh xn = 0.002089. Dimulai dari membuat underflow locus yaitu :

saat xa = 0 ; xc = 1.5/(1+1.5) = 0.6 ; xb = 1-0.6 = 0.4

saat xa = 0.1 ; xc = [1.5/(1+1.5)]-0.1 = 0.5 ; xb = 1-0.5-0.1 = 0.4

dari data di atas diperoleh persamaan y = -x + 0.6 (persamaan underflow locus)

Dibuat titik x0 (dengan koordinat 0.09,0.05) dihubungkan dengan titik yc (0,1) lalu dicari titik Σ:

Lo

Vn+1 =

100200.95

≅ ½ maka diperoleh titik Σ di garis x0y1

Dari titik 0,0 ditarik garis yang menghubungkan titik 0,0 (komposisi xb) ke titik Σ sampai memotong garis underflow locus diperoleh titik x1 dan upperflow locus diperoleh titik y1.

Buat garis x0y1 dan garis xnyc sampai berpotongan di xΔ .

Dari titik xΔ ditarik garis ke x1 memotong upperflow locus diperoleh titik y2.

Tarik garis dari titik 0,0 ke titik y2 memotong underflow locus dan diperoleh x2.

Lakukan sampai diperoleh xn ≤ 0.002089 yaitu untuk n = 4

Jadi diperoleh jumlah stage yang diperlukan = 4 stage

c. jumlah air yang diperlukan di fase Vn+1 =

Arus Vn+1 total = 200.95 ton

Neraca massa komponen air (moisture) :

AirLo + AirVn+1 = AirLn + AirV1

5 + AirVn+1 = 129 + 76.95

AirVn+1 = 200.95 ton

Jadi air di fase Vn+1 = 200.95 ton (seluruh arus Vn+1 berisi air saja)

d. koordinat titik xΔ dapat dibaca dari grafik yang terlampir yaitu :

xa = -0.004375

xc = 1.805556

xb = -0.761796

5.18. Tung meal mengandung 55 persen massa minyak yang diekstrak pada arus 3000kg/jam, menggunakan 12000 kg/jam solven. Solven mengandung 98% n-hexane dan 2% tung oil. Larutan adhering ke meal yang tidak larut pada underflow ditentukan dengan eksperimen sesuai dengan tabel berikut:

Komposisi Larutan Adhering Jumlah Larutan

fraksi massa minyak kg larutan/kg inerts

0,0 2,0

0,2 2,5

0,4 3,0

0,6 3,5

Tung meal dipisahkan dengan baik, sejumlah bagiannya keluar dalam bentuk suspensi pada larutan overflow. Jumlahnya mencapai 0,05 kg solid per kg larutan. Underflow harus memiliki konsentrasi tidak lebih dari 2 persen massa minyak.

a). Berapa banyak equilibrium stage yang diperlukan?

b). Berapa prosentase recovery ekstrak tung oil dari meal?

Jawab:

Umpan minyak = 55 persen massa = 0,55

solveninert

= 42

ya = soluttotal

Jumlah larutan (kg larutan/kg inert)

Solute ya

2,0

2,5

3,0

3,5

0

1

2

3

0/(4+2+0) = 0

1/(4+2 +1) = 0,14

2/(4+2+2) = 0,25

3/(4+2+3) = 0,33

yc = 1-xa

Oil

Rafinat Ekstrak

Asam (xa) Air (yc) Asam (ya) Air (xc)

0,0

0,2

0,4

0,6

1

0,8

0,6

0,4

0,0

0,14

0,25

0,33

0,1

0,125

0,15

0,175

Misal:

0,05 x 2 = 0,1

0,05 x 2,5 = 0,125

Z = 3000

12000 =

14