TUGAS MAKALAH
PROSES INDUSTRI KIMIA
NERACA MASSA
INDUSTRI FOSPOR
DISUSUN OLEH :
NAMA : OKTARIANA
NIM : 0609 3040 0375
KELAS : 3 KC
DOSEN PEMBIMBING : Ir. ERLINAWATI, M.T
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2010
NERACA MASSA PADA INDUSTRI FOSFOR
Data Kuantitatif
Basis : 1 ton Phospor Kuning (93 % yield)
Batuan phosphate : 7.5 ton pada 32% P2O5, untuk 9,6 ton pada 25% P2O5
Pasir : 3.3-3.8 ton
Batu Bara : 1.6-1.8 ton
Elektroda karbon : 18-25 kg
Listrik : 12,000-15,000 KWH
Pendingin Air : 200-250 ton
Kapasitas Pabrik : 25 70 ton perhari
Diagram Alir Industri Fosfor
Electric
Furnace
P4 kuning = . . . . . kg
CO = . . . . .kg
Water spray
Condenser
CO = . . . . . . kg
P4 kuning = . . . . kg
Batch Converter
Grinder
Na2CO3 = 100 kg
P4 merah = . . . . kg
Combustion
Chamber
P4 kuning = . . . . kg
Water Spray
Condenser
H2O = 200000kg
P2O5 = . . . . . kg
H3PO4 = . . . . kg
P4 merah = . . . . kg
Na2CO3 = 100 kg
Total = . . . . kg
Storage
H2O = 100 kg
Sebagai waste: Na2CO3 = 100 kg
H2O = 100 kg
Total = 200 kg
Dryer
P4 merah = . . . . kg
1 % MgO
P4 merah = . . . . kg
P2O5 = . . . . . kg
H2O = . . . . . kg
Total = . . . . kg
Ca3(PO4)2 = 9600 kg
SiSiO22 = 3800 kg
C = 1548 kg
H2 = 252 kg
Total = 15200 kg
SiSiO22 = . . . . kg
C = . . . . kg
H2 = . . . . kg
Ca3(PO4)2 = . . . . kg
Total = . . . . kg
O2 = . . . . kg
1. Neraca Massa pada Electric Furnace
Diketahui : Komponen yang masuk:
Ca3(PO4)2 = 9,6 ton = kmolkg
kg
/18,310
9600 = 30,9497 kmol
SiO2 = 3,8 ton = kmolkg
kg
/08,60
3800 = 63,2490 kmol
Batubara Bituminus yang digunakan 1,8 ton, mengandung:
Unsur karbon (C) = 86 % wt = kmolkmolkg
kgkgkgx 129
/12
154815481800
100
86
Unsur Hidrogen(H2) = 14 % wt = kmolkmolkg
kgkgkgx 126
/2
2522521800
100
14
Ca3(PO4)2 = 9600 kg
SiSiO22 = 3800 kg
C = 1548 kg
H2 = 252 kg
Total = 15200 kg
Electric Furnace P4 kuning = . . . kg CO = . . . kg
SiSiO22 = . . . . kg
C = . . . . kg
H2 = . . . . kg
Ca3(PO4)2 = . . . . kg
Reaksi yang terjadi:
2Ca3(PO4)2 + 10 C + 6 SiO2 P4 kuning + 6 CaSiO3 + 10 CO
M : 30,9497 kmol 129 kmol 63,2490 kmol
B : 21,083 kmol 105,415 kmol 63,2490 kmol 10,5415 kmol 63,2490 kmol 105,415 kmol
S : 9,8667 kmol 23,585 kmol - 10,5415 kmol 63,2490 kmol 105,415 kmol
BM: 310,18 kg/kmol 12 kg/kmol 60,08 kg/kmol 123,88 kg/kmol 116,16 kg/kmol 28 kg/kmol
P : 3060,453 kg 283,02 kg - 1305,881kg 7347,004kg 2951,62 kg
Keterangan: Pada reaksi yang terjadi ,yang menjadi limit (habis bereaksi) adalah SiO2 .
Tabel 1. Neraca Massa pada Electric Furnace
Komponen Input (kg) Output (kg)
Ca3(PO4)2 9600 3060,453
SiO2 3800 -
C 1548 283,02
H2 252 252
P4 kuning - 1305,881
CaSiO3 - 7347,004
CO - 2951,62
Total 15200 15199,978
2. Neraca Massa pada Water Spray Condenser
Pada alat Water spray condenser tidak terjadi reaksi, karena pada water spray condenser hanya
untuk membuang gas CO yang dapat digunakan untuk fuel atau sntesis gas.
Ca3(PO4)2 = 9600 kg
SiSiO22 = 3800 kg
C = 1548 kg
H2 = 252 kg
Total = 15200 kg
Electric Furnace
SCaSiO32 = 7347,004 kg
C = 283,02 kg
H2 = 252 kg
Ca3(PO4)2 = 3060,4530 kg
Total = 10942,477 kg
P4 kuning = 1305,881 kg
CO = 2951,62 kg
Total = 4257,501 kg
Water Spray
Condenser
P4 kuning = 1305,881kg CO = 2951,62 kg
Total = 4257,501 kg
CO = . . . . kg
P4 kuning = . . . . kg
Tabel 2. Neraca Massa Pada Water spray condenser
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 kuning 1305,881 1305,881
CO 2951,62 2951,62
Total 4257,501 4257,501
3. Neraca Massa pada Batch Converter
Batch Converter
P4 kuning = 1305,881kg
P4 merah = . . . . kg
P4 kuning = . . . . kg
Water Spray
Condenser
P4 kuning = 1305,881kg
CO = 2951,62 kg Total = 4257,501 kg
CO = 2951,62 kg
P4 kuning = 1305,881kg
Reaksi yang terjadi :
P4 kuning 80 % P4 merah
M : 10,5415 kmol -
B : 8,4332 kmol 8,4332kmol
S : 2,1083 kmol 8,4332kmol
BM: 123,88 kg/kmol 123,88 kg/kmol
P : 261,1762 kg 1044,7048kg
Keterangan : P4 kuning yang dikonversi menjadi P4 merah adalah sebesar 80 %.
Tabel 3. Neraca Massa pada Batch Converter
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 kuning 1305,881 261,1762
P4 merah - 1044,7048
Total 1305,881 1305,881
Batch Converter
P4 kuning = 1305,881kg
P4 merah = 1044,7048 kg
P4 kuning = 261,1762 kg
4. Neraca Massa pada Grinder
Setelah dilakukan proses pemanasan di Batch converter, P4 kuning yang dikonversi menjadi P4 merah
adalah sebesar 80 %. Sehingga diperoleh P4 kuning sisa sebesar 261,1762 kg yang akan di proses menuju
Combustion chamber. Sedangkan P4 merah yang dihasilkan akan di grinder terlebih dahulu. Pada saat di
grinder ditambahkan Na2CO3 sebagai pencucinya.
Diasumsikan Na2CO3 yang digunakan sebagai pencucinya sebanyak 100 kg.
Tabel 4. Neraca Massa pada grinder
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 merah 1044,7048 1044,7048
Na2CO3 100 100
Total 1144,7048 1144,7048
P4 merah = 1044,7048 kg
Grinder
Na2CO3 = 100 kg
P4 merah = 1044,7048 kg
Na2CO3 = 100 kg
Total = 1144,7048 kg
5. Neraca Massa pada Storage
Pada storage tidak terjadi reaksi, karena hanya berfungsi sebagai tempat penampungan. Saya
mengasumsikan jumlah H2O yang masuk sebesar 100 kg atau 10 % dari basis. Sehingga di dapat P4 merah
sebesar 1044,7048 kg. dan sebagai waste-nya berupa Na2CO3 dan H2O.
Tabel 5. Neraca Massa pada Storage
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 merah 1044,7048 1044,7048
Na2CO3 100 100
H2O 100 100
Total 1244,7048 1244,7048
6. Neraca Massa pada Dryer
Selanjutnya, P4 merah yang berasal dari storage kemudian di dryer dengan menambahkan 1 % MgO
yang berfungsi untuk mengikat debu yang melekat pada produk dan tidak ikut keluar sebagai hasil,
namun tinggal di dalam dryer. Dengan kata lain, hasil yang diperoleh dari dryer berupa P4 merah murni
sebesar 1044,7048 kg.
Storage
P4 merah = 1044,7048 kg
Na2CO3 = 100 kg
Total = 1144,7048 kg
H2O = 100 kg
P4 merah = 1044,7048 kg
Sebagai waste:
Na2CO3 = 100 kg
H2O = 100 kg
Total = 200 kg
Tabel 6. Neraca massa pada Dryer
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 merah 1044,7048 1044,7048
7. Neraca Massa pada Combustion Chamber
Melihat kembali pada alat Batch Converter, diperoleh P4 kuning sisa sebesar 261,1762 kg yang akan
di proses di dalam Combustion Chamber. Disini, jumlah oksigen yang dimasukkan dalam Combustion
Chamber dihitung terlebih dahulu. Dan didapatkan jumlah O2 yang masuk sebesar 337,328 kg.
Dryer
1 % MgO
P4 merah = 1044,7048 kg
P4 merah = 1044,7048 kg
Combustion
Chamber
P4 kuning (sisa) = 261,1762 kg
O2 = 337,328 kg
P2O5 = . . . kg
Reaksi yang terjadi :
P4 kuning + 5 O2 2P2O5
M : 2,1083kmol
B : 2,1083 kmol 10,5415 kmol 4,2166 kmol
S : - 10,5415 kmol 4,2166 kmol
BM : 123,88 kg/kmol 32 kg/kmol 141,94 kg/kmol
P : - 337,328 kg 598,5042 kg
Tabel 7. Neraca Massa pada Combustion Chamber
8. Neraca Massa pada Water Spray Condenser
Dari data kuantitatif, diketahui basis H2O = 200-250 ton. Disini, saya mengambil data terkecil 200
ton. Karena pada reaksinya sendiri, akan diperoleh konversi hasil sebesar 85 %. Sehingga konsentrasi
H3PO4 yang diperoleh hanya 85 % dan sisanya 15 % berupa air.
Komponen Input (kg) Output (kg)
P4 kuning (sisa) 261,1762 -
O2 337,328 -
P2O5 - 598,5042
Total 598,5042 598,5042
Combustion
Chamber
P4 kuning (sisa) = 261,1762 kg
O2 = 337,328 kg
P2O5 = 598,5042 kg
Diketahui : Pendingin air = 200 - 250 ton
H2O = 200 ton = kmolkg
kg
/18
200000 =11111,11 kmol
Reaksi yang terjadi :
P2O5 + 3H2O 85% 2 H3PO4
M : 4,2166 kmol 11111,11 kmol -
B : 3,5841 kmol 10,7523 kmol 7,1682 kmol
S : 0,6325 kmol 11100,3577 kmol 7,1682 kmol
BM : 141,94 kg/kmol 18 kg/kmol 97,97 kg/kmol
P : 89,7770 kg 199.806,4386 kg 702,2686 kg
Tabel 8. Neraca Massa pada Water Spray Condenser
Komponen Input (kg) Output (kg)
P2O5 598,5042 kg 89,7770
H2O 200.000 199.806,4386
H3PO4 - 702,2686
Total 200.598,5042 200.598,4842
Water Spray
condenser
P2O5 = 598,5042 kg
H2O = 200000 kg
Total = 200.598,5042 kg
H3PO4 = . . . kg
P2O5 = . . . . kg
H2O = . . . . kg
Keterangan :
Konsentrasi H3PO4 yang dihasilkan adalah 85 % = 702,2686 kg, maka :
Kandungan airnya sebanyak 15 % = 2686,70285
15x = 123,9297 kg
Water Spray
condenser
P2O5 = 598,5042 kg
H2O = 200000 kg
Total = 200.598,5042 kg
H3PO4 = 702,2686 kg
P2O5 = 89,7770 kg
H2O = 199.806,4386 kg
Total = 199.896,2156 kg
Diagram Alir Industri Fosfor
Electric
Furnace
P4 kuning = 1305,881 kg
CO = 2951,62 kg
Total = 4257,501 kg
Water spray
Condenser
CO = 2951,62 kg
P4 kuning = 1305,881kg
Batch Converter
Grinder
Na2CO3 = 100 kg
P4 merah = 1044,7048 kg
Combustion
Chamber
P4 kuning = 261,1762 kg
Water Spray
Condenser
H2O = 200000kg
P2O5 = 598,5042 kg
H3PO4 = 702,2686 kg
P4 merah = 1044,7048 kg
Na2CO3 = 100 kg
Total = 1144,7048 kg
Storage
H2O = 100 kg
Sebagai waste: Na2CO3 = 100 kg
H2O = 100 kg
Total = 200 kg
Dryer
P4 merah = 1044,7048 kg
1 % MgO
P4 merah = 1044,7048 kg
P2O5 = 89,7770 kg
H2O = 199.806,4386 kg
Total = 199.896,2156 kg
O2 = 337,328 Kg
Ca3(PO4)2 = 9600 kg
SiSiO22 = 3800 kg
C = 1548 kg
H2 = 252 kg
Total = 15200 kg
SCaSiO32 = 7347,004 kg
C = 283,02 kg
H2 = 252 kg
Ca3(PO4)2 = 3060,4530 kg
Total = 10942,477 kg
Top Related