Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Selulosa Asetat Dari Alang - Alang Dengan Kapasitas 75.000 Ton/Tahun

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produk : 75.000 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan Operasi : kg/jam Waktu kerja per tahun : 330 hari

Bahan baku : alang – alang

Produk utama : Selulosa Asetat (C6H7O2OH((OCOCH3)2) Penentuan Kapasitas

Dalam perencanaan pendirian suatu pabrik dibutuhkan suatu prediksi kapasitas agar produksi yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan, terutama kebutuhan dalam negeri.

Perkiraan kapasitas pabrik dapat ditentukan dari nilai impor setiap tahun dengan menggunakan rumus :

F = P ( 1 + i )n

Dimana : F = nilai impor tahun 2015 P = nilai impor tahun 2014

i = parameter kenaikan impor tiap tahun n = jumlah tahun (1)

Tabel LA.1. Data Kebutuhan impor Selulosa asetat di Indonesia Tahun

Impor

Jumlah

(Ton) % kenaikan

2010 78.272

-2011 84.516 7.98

2012 83.570 -1.12

2013 45.305 - 45.78

2014 89.825 98.26

Total 381.488 59.34

(2)

F = P ( 1 + i )n

F(2015) = 89.825(1+(0.11868))1 = 100.485,431 Ton

Maka dapat diprediksikan nilai impor pada tahun 2015 adalah 100.485,431 Ton. Berdasarkan perkiraan kebutuhan selulosa asetat pada tahun 2015, maka pra rancangan pabrik ini akan menutupi kebutuhan impor tersebut sebesar 75.000 ton/tahun. Rancangan pabrik selulosa asetat ini dibuat dengan kapasitas 75.000 ton/tahun yang direncankan ditujukan untuk memenuhi kebutuhan impor.

Produksi Selulosa Asetat : 75.000 × × ×

: 9469,6969 kg/jam

Untuk basis umpan 1000 kg/jam alang-alang dihasilkan produk selulosa asetat sebesar 632,8575 kg/jam, maka untuk kapasiitas produksi 75.000 ton/tahun atau 9469,6969 kg/jam, diperoleh kapasitas bahan baku sebanyak 14963,3952 kg/jam. Dengan faktor pengalinya:

1000 kg/jam

X =

632,8575 kg/jam 9469,6969 kg/jam

X =

9469,6969 _jamkg x 1000 kg/jam 632.8575 kg/jam X = 14963,3952 kg/jam (bahan baku)

. Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi kandungan utama alang-alang dapat dilihat pada Tabel LA.1 dan LA.2.

Tabel LA.2 Kandungan Kimia Alang-alang

Kandungan Kadar

Selulosa 44,28 % 0,4428 %

Silika 3.6 % 0,036 %

Lignin 18,12 % 0,1812 %

Air 28,58 % 0,2858 %

Abu 5,42 % 0,0542 %

(3)

Selulosa lignin

abu silika

H2O

Selulosa lignin

abu silika

H2O NaOH Tabel LA.3 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen

Nama Rumus Molekul Berat Molekul (kg/kmol)

Selulosa C6H7O2(OH)3 162

Selulosa triasetat C6H7O2((OCOCH3)3) 288 Selulosa asetat C6H7O2OH((OCOCH3)2) 246

Asetat anhidrat (CH3CO)2O 102

Asam asetat CH3COOH 60

Air H2O 18

Asam sulfat H2SO4 98

Sumber : Wikipedia, 2014

LA.1 Digester (T–101)

Fungsi :Sebagai tempat pemasakan chip dengan menggunakan cairan pemasak NaOH 8%.

1 5

4 NaOH H2O

(4)

Tabel LA.4 Analisa derajat kebebasan digester (T-101) Tanki

Ekstraksi

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

Spesifikasi : Komposisi

Hubungan pembantu Konversi

Ratio spliter Ratio Laju alir

14

6

7

--

F1Selulosa ,F1air, F1lignin, F1abu, F1silika, F4NaOH, F4H2O, F5 Selulosa, F5H2O, F5lignin, F5abu, F5silika, F5NaOH, F5H2O

Selulosa, air, lignin, abu, silika, NaOH

F1Selulosa ,F1 air, F1lignin, F1abu, F1 silika, F5 NaOH, F5H2O

Basis

Derajat kebebasan

1 0

Neraca Massa Total :

+ =

Neraca Massa Komponen : a. Selulosa

F1 = 14963,3952 kg/jam

F1selulosa = 0.4428 x F1

= 0.4428 x 14963,3952 kg/jam = 6625,7914 kg/jam

F5selulosa = F1selulosa b. H2O

F1H2O = 0.2858 x F1

(5)

c. Lignin

F1 lignin = 0.1812 x F1

= 0.1812 x 14963,3952 kg/jam = 2711,3672 kg/jam

F5Lignin = F1lignin d. Abu

F1abu = 0.0542 x F1

= 0.0542 x 14963,3952 kg/jam = 811,0160 kg/jam

F5abu = F1abu

e. Silika

F1silika = 0.036 x F1

= 0.036 x 14963,3952 kg/jam = 538,6822 kg/jam

F5silika = F1silika

f. NaOH

Untuk digester, larutan NaOH 8% yang diperlukan adalah 10% dari jumlah bahan baku alang - alang.

F4 = ×F1

= ×14963,3952 kg/jam = 1496,3395 kg/jam

F4NaOH = 0.08 x F4

= 0.08 x 1496,3395 kg/jam = 119,7072 kg/jam

(6)

Selulosa lignin

abu silika

H2O NaOH

Selulosa lignin

abu Silika

H2O NaOH g. H2O

F4H2O = F4– F4NaOH

= 1496,3395 - 119,7072 kg/jam = 1376,6324 kg/jam

F5H2O = F4H2O + F1H2O

=1376,6324 + 4276,5383 kg/jam = 5653,1707 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Digester (T-101) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 4 Alur 5

Selulosa 6625,7914 - 6625,7914

H2O 4276,5383 1376,6324 5653,1707

Lignin 2711,3672 - 2711,3672

Abu 811,0160 - 811,0160

Silika 538,6822 - 538,6822

NaOH - 119,7072 119,7072

Sub Total 14963,3952 1496,3395 16459,7347

total 16459,7347 16459,7347

LA. 2 SORAGE TANK(ST-101)

Neraca massa total F5= F6

F = F = 6625,7914kg/jam

F = F = 2711,3672 kg/jam

5 6

(7)

F = F = 811,0160 kg/jam

F = F = 538,6822 kg/jam

F = F = 119,7072kg/jam

F = F = 5653,1707 kg/jam

F4 total = F5 total = 16459,7347 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa pada Storage Tank(ST) komponen Masuk

(g/jam)

keluar (g/jam) Alur 5 Alur 6 Selulosa 6625,7914 6625,7914

H2O 5653,1707 5653,1707

Lignin 2711,3672 2711,3672

Abu 811,0160 811,0160

Silika 538,6822 538,6822

NaOH 119,7072 119,7072

Sub Total 16459,7347 16459,7347 total 16459,7347 16459,7347

LA. 3 Rotary WasherI (W-101)

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada digester dan komponen pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp

6

8 9 7

W-1 -101 Selulosa

Lignin Abu Silika H2O

NaOH H2O

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O

Selulosa Lignin

Abu Silika

(8)

Tabel LA.7 Analisa derajat kebebasan Rotary WasherI (RW-101) Rotary WasherI Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

Spesifikasi :

Komposisi

Hubungan pembantu

Konversi Ratio spliter

Ratio Laju alir

Efisiensi alat

11

6

7

--

1

F6Selulosa, F6Lignin, F6Abu, F6

Silika, F6H2O, F6NaOH, F7H2O,

F9Selulosa, F9Lignin, F9Abu, F9

Silika, F9H2O

Selulosa, Lignin, Abu, Silika,

H2O, NaOH

F6Selulosa ,F6Lignin, F6Abu, F6 Silika, F6NaOH, F6H2O,F7H2O

Basis

Derajat kebebasan

-+3

+ = +

Neraca Massa Komponen :

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978) a. Selulosa

F6Selulosa = 6625,7914 kg/jam

F8Selulosa = F6 Selulosa – (0,98 x F6Selulosa)

= 6625,7914 kg/jam – (0,98 x 6625,7914 kg/jam) = 132,5158 kg/jam

(9)

= 0,98 x 6625,7914 kg/jam = 6493,2756 kg/jam

Sebanyak 61.53 % lignin mampu tereduksi pada digester yang akan terpisah dari pulp pada saat dicuci pada unit washer.

b. Lignin

F6lignin = 2711,3672 kg/jam F8 Lignin = 0,6153 x F6lignin

= 0,6153 x 2711,3672 kg/jam = 1668,3042 kg/jam

F9Lignin = F6lignin – F8lignin

= 2711,3672 kg/jam - 1668,3042 kg/jam = 1043,0630 kg/jam

c. Abu

F6Abu = 811,0160 kg/jam F8Abu = 0.6153 F6Abu

= 0.6153 x 811,0160 kg/jam = 499,0182 kg/jam

F9Abu = F6Abu – F8Abu

d. Silika

F6Silika = 538,6822 kg/jam F8Silika = 0,6153 x F5silika

= 0,6153 x 538,6822 kg/jam = 331,4512 kg/jam

F9 Silika = F6Silika – F8Silika

= 538,6822 kg/jam – 331,4512 kg/jam = 207,2311 kg/jam

f. NaOH

F6 NaOH = 119,7072 kg/jam

(10)

= 119,7072 kg/jam

g. H2O

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam Rotary washer

adalah 2,5 : 1 (Perry, 1997)

F6H2O = 5653,1707 kg/jam F6total = 16459,7347 kg/jam F7H2O = 2.5 x F6total

F7H2O = 2.5 x 16459,7347 kg/jam = 41149,3368 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran Rotary washer adalah 2% dari total air yang masuk ke dalam Rotary washer

F9H2O = 0.02 x (F6H2O + F7 H2O)

= 0.02 x (5653,1707 kg/jam + 41149,3368 kg/jam) = 936,0502 kg/jam

F8H2O = (F6 H2O + F7H2O) – F9 H2O

= (5653,1707 + 41149,3368) - 936,0502 kg/jam = 45866,4574 kg/jam

Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Rotary Washer I(RW-101)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 6 Alur 7 Alur 8 Alur 9

Selulosa 6625,7914 - 132,5158 6493,2756

H2O 5653,1707 41149,3368 45866,4574 936,0502

Lignin 2711,3672 - 1668,3042 1043,0630

Abu 811,0160 - 499,0182 311,9979

Silika 538,6822 - 331,4512 207,2311

NaOH 119,7072 - 119,7072

-Sub Total 16459,7347 41149,3368 48617,4539 8991,6176

(11)

H2O NaOCl

LA. 4 TANGKI BLEACHING(T – 102)

Fungsi :Untuk memisahkan lignin yang tersisa dan memberi warna putih pada pulp yang dihasilkan

Tabel LA.9 Analisa derajat kebebasan Tangki Bleaching(T – 102) Tanki Bleaching Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

Spesifikasi :

Komposisi

Hubungan pembantu

Konversi

Ratio spliter

Ratio Laju alir

14

6

7

--

F9Selulosa, F9 Lignin, F9 Abu, F9Silika, F9H2O, F10 H2O, F10 NaOCL, F11H2O, F12Selulosa, F12 lignin, F12Abu, F12

Silika, F12H2O, F12NaOCL

Selulosa, Lignin, Abu, Silika, H2O,

NaOCL

F9 Selulosa, F9 Lignin, F9Abu, F9 Silika, F10H2O, F10 NaOCL, F11H2O

Basis

Derajat kebebasan

1

0

12 1 9

10

11

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O NaOCl H2O

T – 102 Selulosa

(12)

+ + =

F9selulosa = F12Selulosa = 6493,2756 kg/jam b. Lignin

F9Lignin = F12Lignin = 1043,0630 kg/jam c. Abu

F9Abu = F12Abu

= 311,9979 kg/jam d. Silika

F9Silika = F12Silika = 207,2311 kg/jam e. NaOCL

Untuk tahap bleaching, larutan NaOCl 10% yang diperlukan adalah 5% dari jumlah pulp yang masuk ke dalam tangki bleaching.

F10 = 0,05 x F9total

= 0,05 x 8911,6176 kg/jam = 449,5809 kg/jam

F9NaOCL = 0,1 x F10

= 0,1 x 449,5809 kg/jam = 44,9581 kg/jam f. H2O

F9H2O = 936,0502 kg/jam F10 H2O = F10– F9 NaOCL

(13)

= 404,6228 kg/jam

Konsistensi air yang diperlukan Pulp pada tahap bleaching adalah 10% (smook, 1989) maka air yang diperlukan adalah :

= , × %

% − 8055,5674

F12H2O = 80924,5584 kg/jam

F11 H2O = F12H2O – F10H2O – F9H2O

= (80924,5584 - 404,6228 - 936,0502) kg/jam = 79583,8854 kg/jam

Tabel LA.10 Neraca Massa pada Tangki Bleaching (T – 102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Selulosa 6493,2756 - - 6493,2756

H2O 936,0502 404,6228 79583,8854 80924,5584

Lignin 1043,0630 - - 1043,0630

Abu 311,9979 - - 311,9979

Silika 207,2311 - - 207,2311

NaOCL - 44,9581 - 44,9581

Sub Total 8991,6176 449,5809 79583,8854 89025,0839

Total 89025,0839 89025,0839

LA. 5 Rotary WasherII (kg/jam) (RW-102)

Fungsi :Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki

Bleaching

13

12 Selulosa

Lignin Abu Silika H2O NaOCl

H2O

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O NaOCl RW -102

14

(14)

Tabel LA.11 Analisa derajat kebebasan Rotary WasherII (RW-102) WasherII Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

Ratio spliter Ratio Laju alir Efisiensi alat

12

6

7

-- 1

F12 Selulosa, F12 Lignin, F12 Abu, F12 Silika, F12 H2O, F12 NaOCL, F13 H2O, F14 Selulosa, F14Lignin, F13 Abu, F14 Silika, F14 H2O

Selulosa, Lignin, Abu, Silika, H2O, NaOCL

F12 Selulosa, F12 Lignin, F12 Abu, F12 Silika, F12 H2O, F12 NaOCL, F13 H2O

Basis

Derajat kebebasan

-+2

+ = +

Neraca Massa Komponen :

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978) a. Selulosa

F12Selulosa = 6493,2756 kg/jam F14 Selulosa = 0.98 x F12Selulosa

= 0.98 x 6493,2756 kg/jam = 6363,4104 kg/jam

(15)

= 6493,2756 kg/jam – (0.98 x 6493,2756 kg/jam) = 129,8655 kg/jam

Sebanyak 87,368% lignin mampu tereduksi pada tangki bleaching yang akan terpisah dari pulp pada saat dicuci pada unit Rotary washer

b. Lignin

F12Lignin = 1043,0630 kg/jam F15Lignin = 0,8763 x F12Lignin

= 0.8763 x 1043,0630 kg/jam = 911,3033 kg/jam

F14Lignin = F12lignin - F15selulosa

c. Abu

F12Abu = 311,9979 kg/jam F15Abu = 0,8763 x F12abu

= 0,8763 x 311,9979 kg/jam = 272,5863 kg/jam

F14Abu = F12Abu - F15Abu

d. Silika

F12Silika = 207,2311 kg/jam F15Silika = 0.8763 x F12Silika

= 0,8763 x 207,2311 kg/jam = 181,0536 kg/jam

F14Silika = F12Silika - F15Silika

e. NaOCL

F12NaOCL =F15NaOCL = 44,9581 kg/jam

(16)

F12H2O = 80924,5584 kg/jam F12total = 89025,0839 kg/jam

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam Rotary washer

adalah 2,5 : 1 (Perry, 1997) F13H2O = 2.5 x F12total

= 2.5 x 89025,0839 kg/jam = 222562,7098 kg/jam F13total = 222562,7098 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran Rotary washer adalah 2% dari total air yang masuk ke dalam Rotary washer

F14 H2O = 0.02 x (F12H2O + F13H2O)

= 0.02 x (80924,5584 kg/jam + 222562,7098 kg/jam) = 6069,7454 kg/jam

F14 total = 12630,5041 kg/jam

F15H2O = ( F12H2O + F13H2O) - F14H2O

=(80924,5584+ 222562,7098) kg/jam -6069,7454kg/jam F15total = 298957,2896 kg/jam

Tabel LA.12 Neraca Massa pada Rotary WasherII (RW-102)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Selulosa 6493,2756 - 129,8655 6363,4101

H2O 80924,5584 222562,7098 297417,5228 6069,7454

Lignin 1043,0630 - 911,3033 131,7597

Abu 311,9979 - 272,5863 39,4116

Silika 207,2311 - 181,0536 26,1774

NaOCL 44,9581 - 44,9581

-Sub Total 89025,0839 222562,7098 298957,2896 12630,5041

(17)

LA. 6 ROTARY DRYERI (RD – 101) Fungsi : Untuk mengeringkan pulp

(RD – 101)

Tabel LA.13 Analisa derajat kebebasan Rotary DryerI (RD – 101)

Rotary DryerI Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

11

5

6

--

F14 Selulosa, F14Lignin, F14 Abu, F14 Silika, F14 H2O, F16 H2O, F18 Selulosa, F18 Lignin, F18Abu, F18 Silika, F18 H2O

Selulosa, Lignin, Abu, Silika, H2O.

F14 Selulosa, F14Lignin, F14 Abu, F14 Silika, F14 H2O, F17 H2O.

Basis

Derajat kebebasan

-0 14

17

18 Selulosa

H2O

Selulosa Lignin

Abu Silika

(18)

= +

F14selulosa = F18selulosa = 6363,4101 kg/jam b. Lignin

F14Abu = F18Abu = 39,4116 kg/jam d. Silika

F14Silika = F18Silika = 26,1774 kg/jam f. H2O

F14 H2O = 6069,7454 kg/jam

Rotary dryer dapat menghilangkan air sebanyak 90% dari total air yang masuk (Perry, 1997)

F17H2O = 0.9 x F14H2O

= 0.9 x 6069,7454 kg/jam = 5462,7708 kg/jam F18H2O = F14 H2O - F17H2O

Tabel LA.14 Neraca Massa pada Rotary DryerI (RD-101)

Komponen Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 14 Alur 17 Alur 18

Selulosa 6363,4101 - 6363,4101

H2O 6069,7454 5462,7708 606,9745

Lignin 131,7597 - 131,7597

Abu 39,4116 - 39,4116

Silika 26,1774 - 26,1774

(19)

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O

H2O CH3COOH

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O CH3COOH LA.7 TANGKI AKTIVASI (T – 103)

Fungsi : Untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses

pretreatment pada reaksi asetilasi.

Tabel LA.15 Analisa derajat kebebasan Tangki Aktivasi (T – 103) Tangki

Aktivasi

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

13

6

7

--

F18Selulosa, F18 Lignin, F18 Abu, F17

Silika, F18 H2O,F19 H2O ,F19 CH3COOH,

F20 Selulosa, F20 Lignin, F20 Abu, F20

Silika, F20 H2O,F20 CH3COOH

Selulosa, Lignin, Abu, Silika, CH3COOH,

H2O

Silika, F18 H2O, F19 H2O ,F19 CH3COOH

Basis

-18

19 ₂₀

0

(20)

Derajat kebebasan 0

+ =

F18Selulosa = F20Selulosa = 6363,4101 kg/jam b. Lignin

F18Silika = F20Silika = 26,1774 kg/jam e. CH3COOH

Asam asetat 99% yang diperlukan untuk unit pretreatment adalah sebanyak 35% dari laju umpan selulosa (Yamashita et al, 1986)

F19 = 0,35 x F18Selulosa = 0,35 x 6363,4101 kg/jam

= 2227,1935 kg/jam F19CH3COOH = 0,99 x F19

= 0,99 x 2227,1935 kg/jam = 2204,9216 kg/jam F20CH3COOH = F19CH3COOH

= 2204,9216 kg/jam G. H2O

F18H2O = 606,9745 kg/jam F19H2O = F19– F19CH3COOH

F20H2O = F18H2O + F19H2O

(21)

Selulosa Lignin

Abu silika

H2O CH3COOH

Selulosa Triasetat Selulosa

Lignin Abu silika

H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4 = 629,2465 kg/jam

Tabel LA.16 Neraca Massa pada Tangki Aktivasi (T – 103) Komponen

Masuk(kg/jam)

Keluar (kg/jam) Alur 18 Alur 19 Alur 20

Selulosa 6363,4101 - 6363,4101

H2O 606,9745 22,2719 629,2465

Lignin 131,7597 - 131,7597

Abu 39,4116 - 39,4116

Silika 26,1774 - 26,1774

CH3COOH 2204,9216 2204,9216

Sub Total 7167,7333 2227,1935 9394,9268

Total 9394,9268 9394,9268

LA.8 REAKTOR ASETILASI (R- 101)

Fungsi : Untuk tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat.

Reaksi yang terjadi pada proses ini asetilasi adalah sebagai berikut :

OH OCOCH3

C6H7O2 OH + 3(CH3CO)2O C6H7O2 OCOCH3 + 3CH3COOH OH OCOCH3

Selulosa asetat anhidrid selulosa triasetat asam asetat 20

21

23 22

24 H2O

(CH3CO)2O H2O CH3COOH

R - 101 H2O

(22)

Konversi : 98%

=

.

=

, ,

( ) .

=

38,4947kmol/jam

Tabel LA.17 Analisa derajat kebebasan Reaktor Asetilasi (R- 101) Reaktor

Asetilasi

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

20

9

10

1 --

F20 Selulosa, F20 Lignin, F20 Abu, F20

Silika, F20 H2O, F20 CH3COOH, F21

H20, F21 CH3COOH, F22 H2O, F22

(CH3CO)2O, F23 H2O , F23 H2SO4, F24

Selulosa Triasetat, F24 Lignin, F24 Abu,

F24Silika, F24 H2O, F24 CH3COOH, F24

(CH3CO)2O, F24H2SO4.

Selulosa, Lignin, Abu, Silika, H2O,

CH3COOH, (CH3CO)2O, H2SO4,

Selulosa Triasetat.

Silika, F20 H2O, F20 CH3COOH, F21

CH3COOH, F22 (CH3CO)2O, F23

H2SO4.

Basis

Derajat kebebasan

-0

+ + + =

(23)

a. Selulosa

F20Selulosa = 6363,4101 kg/jam F24 Selulosa = 2% x F20Selulosa

= 0,02 x 6363,4101 kg/jam = 127,2682 kg/jam

b. Lignin

F20Silika =F24Silika = 26,1774 kg/jam e. CH3COOH

F20CH3COOH = 2204,9216 kg/jam

Asam asetat glasial 99% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 438% dari laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F21 = 0.438 x F20Selulosa = 0,438 x 6363,4101 kg/jam = 27871,7360 kg/jam F21 CH3COOH = 0.99 x F21

= 0.99 x 27871,7360 kg/jam = 27593,0187 kg/jam

F24CH3COOH = F20CH3COOH + F21CH3COOH + r. BM CH3COOH.σ = 2204,9216 kg/jam + 27593,0187 kg/jam +

(38,4947 x 60 x 3) = 36726,9868 kg/jam f. (CH3CO)2O

Asetat anhidrat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 247% dari laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

(24)

F22(CH3CO)2O = 0,98 x F22total

= 0,98 x 15717,6228 kg/jam = 15403,2704 kg/jam g. H2SO4

Asam sulfat 96,5% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 3,8% dari laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F23 = 0,038 x F20Selulosa = 0.038 x 6363,4101 kg/jam = 241,8096 kg/jam

F23H2SO4 = 0.965 x F23

= 0.965 x 241,8096 kg/jam = 233,3462 kg/jam

F24H2SO4 = F23H2SO4 = 233,3462 kg/jam h. H2O

F20 H2O = 629,2465 kg/jam F21H2O = F21– F21CH3COOH

F22H2O = F22– F22(CH3CO)2O

F22H2O = F22– F22H2SO4

F24H2O = F20 H2O + F21 H2O + F22H2O + F23H2O

= 629,2465 + 278,7174 + 314,3525 + 8,4633 kg/jam = 1230,7796 kg/jam

i. Selulosa triasetat

F24Selulosa Triasetat = r. BM Selulosa Triasetat.σ = 38,4947 x 288 x 1

(25)

Selulosa Asetat Selulosa

Lignin Abu silika

H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4 Selulosa Triasetat

Selulosa Lignin

Abu silika H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4

Tabel LA.18 Neraca Massa pada Reaktor Asetilasi (R-101) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 20 Alur 21 Alur 22 Alur 23 Alur 24

Selulosa 6363,4101 - - - 127,2682

H2O 629,2465 278,7174 314,3525 8,4633 1230,7796

Lignin 131,7597 - - - 131,7597

Abu 39,4116 - - - 39,4116

Silika 26,1774 - - - 26,1774

CH3COOH 2204,9216 27593,0187 - - 36726,9868

(CH3CO)2O - - 15403,2704 - 3623,8913

H2SO4 - - - 233,3462 233,3462

Selulosa Triasetat - - - - 11086,4744

Sub Total 9394,9268 27871,7360 15717,6228 241,8096 53226,0953

Total 53226,0953

LA.9 REAKTOR HIDROLISA (R – 102)

Fungsi : Untuk menghidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetat serta menetralkan sisa reaktan asetat anhidrat.

Pada tangki hidrolisasi, seluruh selulosa triasetat dihidrolisis oleh air menjadi selulosa asetat dan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

OCOCH3 OH

C6H7O2 OCOCH3 + H2O C6H7O2 OCOCH3 + CH3COOH OCOCH3 OCOCH3

Selulosa triasetat air selulosa asetat asam asetat 24

26 25

H2O

(26)

Dimana ;

BM Selulosa Triasetat = 288 kg/mol = F24 Selulosa Triasetat .

. BM Selulosa Triasetat = 11086,4747 x 1

1 x 288 =38,4947kmol/jam

Reaksi yang juga terjadi pada unit hidrolisis adalah : (CH3CO)2O + H2O 2CH3COOH

Asetat anhidrat air asam asetat

Konversi reaksi = 98% = F24(CH3CO)2O . x

. BM Asetat anhidrat

2 =

3623,8913 x 0,98

1 x 102 ; (CH3CO)2O= 102 kg/mol

=34,8178 kmol/jam

Tabel LA.19 Analisa derajat kebebasan Reaktor Hidrolisa (R – 102) Reaktor

Hidrolisa

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL 18

10

F24 Selulosa Triasetat, F24 Selulosa, F24 Lignin, F24 Abu, F24 Silika, F24 H2O, F24 CH3COOH, F24 (CH3CO)2O, F24 H2SO4, F25 H2O, F26 Selulosa Asetat, F26 Lignin, F26 Abu, F26 Silika, F26 H2O, F26 CH3COOH, F26 (CH3CO)2O, F26 H2SO4.

(27)

10

2

F24 Selulosa Triasetat, F24 Selulosa ,F24 Lignin, F24 Abu, F24Silika, F24 H2O, F24 CH3COOH, F24

(CH3CO)2O, F24H2SO4, F25H2O.

Basis

Derajat kebebasan

-+4

F + F = F

Neraca Massa Komponen : a. Selulosa triasetat

F24Selulosa Triasetat = r. BM Selulosa triasetat.σ = 38,4947 x 288 x 1

= 11086,4744 kg/jam b. Selulosa

F24Selulosa = F26Selulosa =127,2682 kg/jam c. Lignin

F24Lignin = F26Lignin = 131,7597 kg/jam d. Abu

F24Abu = F26Abu = 39,4116 kg/jam e. Silika

F24Silika = F26Silika = 26,1774 kg/jam f. CH3COOH

(28)

F = F + r1. BM .σ1+r2. BM .σ2

= 36726,9868 +( 38,4947 x 60 x 1)+(34,8178 x 60 x 2) =43214,8025kg/jam

g. (CH3CO)2O

F24(CH3CO)2O = 3623,8913 kg/jam

F₍ ₎ = F₍ ₎ −r. BM( ) .σ2

= 3623,8913 -34,8178 x 102 x 1 = 72,4778 kg/jam

h. H2SO4

F24H2SO4 = F26H2SO4= 233,3462 kg/jam i. H2O

F24H2O = 1230,7796 kg/jam

Air yang dibutuhkan untuk tahap hidrolisis sebesar 71% dari laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986)

F25H2O = 0,71 x F24Selulosa = 0,71 x 127,2682 kg/jam = 90,3604 kg/jam

F = F_H24₂_O+ F_H25₂_O−r1. BM

H2O.σ1−r2. BMH2O.σ2

=1230,7796+ 90,3604− (38,4947 x 18 x 1) − (34,8178 x 18 x 1) = 1,5154 kg/jam

j. Selulosa asetat

Fselulosa asetat = r. BM .σ1

= 38,4947 x 246 x 1 = 9469,6969 kg/jam

Tabel LA.20 Neraca Massa pada Reaktor Hidrolisasi (R-102) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 24 Alur 25 Alur 26

Selulosa 127,2682 - 127,2682

H2O 1230,7796 90,3604 1,5154

Lignin 131,7597 - 131,7597

Abu 39,4116 - 39,4116

Silika 26,1774 - 26,1774

CH3COOH 36726,9868 - 43214,8025

(29)

H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4

Sambungan Tabel LA.20 Neraca Massa pada Reaktor Hidrolisasi (R-102)

H2SO4 233,3462 - 233,3462

Selulosa Triasetat 11086,4744 -

-Selulosa Asetat - - 9469,6969

Sub total 53226,0953 90,3604 53316,4557

Total 53316,4557

LA.10 CENTRIFUGE (CF)

Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, abu, silika , air, asam asetat,) dari air dan zat pengotor lainnya

Efisiensi sentrifuge adalah 98% dimana cairan yang terkonversi ke padatan sebesar 2%.

Neraca Massa Total : F27= F28+ F29

Tabel LA.21 Analisa derajat kebebasan Centrifuge (CF) Reaktor

Hidrolisa

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL 19

9

F27 Selulosa Asetat, F27 Selulosa, F27 Lignin, F27 Abu, F27Silika, F27 H2O, F27 CH3COOH, F27 (CH3CO)2O, F27 H2SO4, F28 H2O, F28 CH3COOH, F28 (CH3CO)2O, F28H2SO4, F29 Selulosa Asetat, F29 Lignin, F29 Abu, F29 Silika, F29 H2O, F29 CH3COOH. Selulosa Asetat, Selulosa , Lignin, 27

28

29 Selulosa Asetat

Selulosa Lignin

Abu silika H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4

Lignin Abu silika

H2O CH3COOH

(30)

9

-1

Abu, Silika, H2O,CH3COOH, (CH3CO)2O, H2SO4,

F27 Selulosa Asetat, F27 Selulosa, F27 Lignin, F27 Abu, F27Silika, F27 H2O, F27 CH3COOH, F27 (CH3CO)2O, F27 H2SO4.

Basis

Derajat kebebasan

-0

Neraca Massa Komponen : a. Selulosa Asetat

F27Selulosa Asetat = F29Selulosa Asetat = 9469,6969 kg/jam b. Selulosa

F27Selulosa= F29Selulosa = 127,2682 kg/jam c. Lignin

F27Silika = F29Silika= 26,1774 kg/jam f. CH3COOH

F27CH3COOH = 43214,8025 kg/jam F28CH3COOH= 0,98 x F27CH3COOH

(31)

F29CH3COOH = F27CH3COOH - F28CH3COOH = 43214,8025 kg/jam - 42350,5064 kg/jam

= 864,2960 kg/jam g. (CH3CO)2O

F27(CH3CO)2O = F28(CH3CO)2O = 72,4778kg/jam h. H2SO4

F27 H2SO4 = F28 H2SO4= 233,3462 kg/jam i. H2O

F27H2O = 1,5154 kg/jam F28H2O = 0,98 x F27H2O

= 0,98 x 1,5154 kg/jam = 1,4851 kg/jam F29H2O = F27H2O – F28H2O

[image:31.612.183.471.401.612.2]

= 1,5154 - 1,4851 kg/jam = 0,0303 kg/jam

Tabel LA.22 Neraca Massa pada Centrifuge (CF) Komponen Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 27 Alur 28 Alur 29

Selulosa 127,2682 - 127,2682

H2O 1,5154 1,4851 0,0303

Lignin 131,7597 - 131,7597

Abu 39,4116 - 39,4116

Silika 26,1774 - 26,1774

CH3COOH 43214,8025 42350,5064 864,2960

(CH3CO)2O 72,4778 72,4778

-H2SO4 233,3462 233,3462

-Selulosa Asetat 9469,6969 - 9469,6969 Sub Total 53316,4557 42657,8155 10658,6402

(32)

H2O CH3COOH

Udara LA.11ROTARY DRYER II (RD-102)

Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi komposisi produk akhir

Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997) Neraca Massa Total :

[image:32.612.212.493.133.270.2]

F29= F31+ F32

Tabel LA.23 Analisa derajat kebebasan Rotary Dryer II(RD-102)

Rotary Dryer II Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

15

6

8

-F29Selulosa Asetat, F29Selulosa

,F29Lignin, F29 Abu, F29Silika, F29

H2O, F29CH3COOH, F32Selulosa

Asetat, F32 Lignin, F32 Abu, F32

Silika, F32 H2O, F32

CH3COOH,F31H2O,F31CH3COOH.

Selulosa Asetat, Selulosa Lignin, Abu, Silika, H2O,CH3COOH.

F28Selulosa Asetat, F28Selulosa , F28Lignin, F28 Abu, F28Silika, F28 H2O, F28CH3COOH, F30H2O. RD-102

29 32

31

Lignin Abu Silika H2O CH3COOH Selulosa Asetat

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O CH3COOH

(33)

-1

Basis

Derajat kebebasan

-0

Neraca Massa Komponen : a. Selulosa asetat

F29Selulosa asetat = F32Selulosa asetat = 9469,6969 kg/jam b. Selulosa

F29Selulosa = F32Selulosa = 127,2682 kg/jam c. Lignin

F29Silika = F32Silika = 26,1774 kg/jam f. CH3COOH

F29CH3COOH = 864,2960 kg/jam F31CH3COOH = 0.9 x F29CH3COOH

= 0.9 x 864,2960 kg/jam = 777,8664 kg/jam

F32CH3COOH = F29CH3COOH – F31CH3COOH = 864,2960 kg/jam - 777,8664 kg/jam = 86,4296 kg/jam

g. H2O

F29H2O = 0,0303 kg/jam F31H2O = 0.9 x F29H2O

= 0.9 x 0,0303 kg/jam = 0,0273 kg/jam F32H2O = F29H2O – F31H2O

(34)

[image:34.612.143.506.105.734.2]

= 0,0030 kg/jam

Tabel LA.24 Neraca Massa Pada Rotary Dryer II (RD-102)

Komponen Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 29 Alur 31 Alur 32

Selulosa 127,2682 - 127,2682

H2O 0,0303 0,0273 0,0030

Lignin 131,7597 - 131,7597

Abu 39,4116 - 39,4116

Silika 26,1774 - 26,1774

CH3COOH 864,2960 777,8664 86,4296 Selulosa asetat 9469,6969 - 9469,6969

Sub total 10658,6402 777,8937 9880,7464 Total 10658,6402 10658,6402

LA.12. Neraca Massa Pada Crusher (CR)

Tabel LA.25 Analisa derajat kebebasan Crusher(CR) Reaktor

Hidrolisa

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah Neraca TTSL

14

7

F33 Selulosa Asetat, F33 Selulosa, F33 Lignin, F33 Abu, F33Silika, F33 H2O, F33 CH3COOH, F34 Selulosa Asetat, F34 Lignin, F34 Abu, F34Silika, F34 H2O, F34 CH3COOH.

Selulosa Asetat, Selulosa, Lignin, Abu, Silika, H2O, CH3COOH

34 Selulosa Asetat

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O CH3COOH

Lignin Abu silika H2O CH3COOH (CR)

[image:34.612.141.514.402.704.2]

(35)

F33 Selulosa Asetat, F33 Selulosa, F33Lignin, F33 Abu, F33 Silika, F33 H2O, F33 CH3COOH.

Basis

Derajat kebebasan

-0

Neraca Massa Total : F33= F34

F = F =127,2682kg/jam

F = F =131,7597kg/jam

F = F =39,4116kg/jam

F = F =26,1774kg/jam

F = F = 0,0030kg/jam

F = F =86,4296 kg/jam

[image:35.612.142.511.79.280.2]

F = F = 9469,6969kg/jam

Tabel LA.26 Neraca Massa pada Crusher (CR) komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 33 Alur 34

Selulosa 127.2682 127.2682

H2O 0.0030 0.0030

Lignin 131.7597 131.7597

Abu 39.4116 39.4116

Silika 26.1774 26.1774

CH3COOH 86.4296 86.4296

Selulosa asetat 9469.6969 9469.6969

Sub total 9880.7464 9880.7464

(36)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Kapasitas Produk : 75.000 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan Operasi : kJ/jam Waktu kerja per tahun : 330 hari Suhu referensi : 25oC (298oK)

Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut:

1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar

=∆ =∫ × × ………...(Smith, 1975) Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan adalah :

∫ × =∫ × ×∆ +∫ × ……(Reklaitis, 1983)

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :





 

 2

1 2

1

) (

T

T out T

T out

r T N CpdT N CpdT

H r dt

dQ _{...(Reklaitis,1983)}

2. Data untuk perhitungan kapasitas panas

[image:36.612.258.392.535.708.2]

Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas solid (Cps) untuk gugus – gugus pada senyawa solid.

Tabel LB.1 Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison

Unsur Atom ∆

C 10,89

H 7,56

O 13,42

Cl 24,69

Na 26,19

Mg 22,69

Cr 26,63

(37)

(Perry, 1997) Perhitungan Cps padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison:

= ∆

Dimana :CpS = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K) n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa Ni = Jumlah unsur atom i dalam senyawa

∆ = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada Tabel LB.2 3. Data perhitungan panas pembentukan dan panas penguapan

[image:37.612.183.420.326.636.2]

Tabel LB.2 Menunjukkan nilai panas pembentukan dengan gugus-gugus pada senyawa padatan [kJ/mol].

Tabel LB.2 Kontribusi Gugus Nilai Panas Pembentukan (∆ )

̶

CH2 ̶ -26,80

│

̶

CH ̶

│ 8,67

│

̶

C ̶ │

79,72 Oxygen Increments

̶

OH (Phenol) -221,65

̶

O ̶ (Nonring) -132,22

̶

O ̶ (Ring) -138,16

│

̶

C = O (Nonring) -133,22

Nonring Increments

̶

CH3 -76,45

̶

CH2 ̶ -20,64

= C ̶

│ 83,99

= O -247,61

Perhitungan ∆ (kJ/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy adalah :

(38)

Perhitungan untuk panas penguapan :

Q = n. ∆Hvl ……… (Smith dan Van Ness, 1975)

4. Data untuk steamdan air pendingin

Steam yang digunakan adalah Saturated steam 120oC pada tekanan 2 atm. Hv(120oC) = 2706,3 kJ/kg (Reklaitis, 1983)

Perhitungan nilai kapasitas panas (Cp) masing – masing komponen: 1. Selulosa asetat (C6H7O2OH(OCOCH3)2)

Cps Selulosa asetat = ΔEC(10) + ΔEH(14) + ΔEO(7) = 10,89(8) + 7,56(14) + 13,42(7) = 286,9 J/mol.K

2. Selulosa triasetat (C6H7O2(OCOCH3)3)

Cps Selulosa triasetat = ΔEC (12) + ΔEH(16) + ΔEO(8) = 10,89(12) + 7,56(16) + 13,42(8) = 359 J/mol.K

3. Selulosa (C6H7O2(OH)3)

Cps Selulosa = ΔEC(6) + ΔEH(10) + ΔEO(5) = 10,89(6) + 7,56(10) + 13,42(5) = 208,04 J/mol.K

4. Lignin

Cps lignin = ΔEC (20) + ΔEH (20) + ΔEO (8) = 10,89 (20) + 7,56 (20) + 13,42 (8) = 476,36 J/mol.K

5. Silika (SiO2) = ΔESi (1) +ΔEO (2) = 17(1) + 13,42 (2) Cps Silika = 43,84 J/mol.K 6. Abu (MgO) = ΔEMg (1) +ΔEO (1)

= 22,69 (1) + 13,42 (1)

Cps MgO = 36,11 J/mol.K

7. NaOCL = ΔENa(1)+ΔEO(1)+ΔECl(1) = 26,19(1) + 13,42 (1) + 24,69 (1)

(39)

8. NaOH = ΔENa(1)+ΔEO(1)+ΔEH(1) = 26,19(1) + 13,42 (1) + 7,56 (1)

Cps NaOH = 47,17 J/mol.K

9. Asam asetat (CH3COOH)

Cpl = 123,1 J/mol.K

Cpg = 63,4 J/mol.K

10. Asetat anhidrat ((CH3CO)2O)

Cpl = 186,252 J/mol.K

11. Asam sulfat (H2SO4)

Cpl = 138,9 J/mol.K

12. Natrium Hidroksida (NaOH)

Cps = 28,23 J/mol.K

13. Air (H2O)

Cpl = 75,2634 J/mol.K

Cpg = 33,36 J/mol.K

5. Perhitungan nilai panas pembentukan (ΔH0f) dan panas penguapan (ΔHvl)

Menghitung ΔH0f298 Selulosa asetat :

| | ΔH0_f

298 = 68,29 + (-OH phenol) + 2(-CH- ) + 3(-C- ) + ( -O- ring) |

+ 2(-CH3) + (-CH2- ) + 2(-C-) + 2(-O-nonring) + 3(=O) |

ΔH0_f

298 = 68,29 + (-221,65) + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) +2 (-76,45) + (-20,64) + 2(83,99) + 2(-132,22) + 3(-247,61) ΔH0

f298 = -1047,85 kJ/mol

Menghitung ΔH0f298 Selulosa triasetat : | | ΔH0_f

298 = 68,29 + 2( -CH- ) + 3( -C-) + (-O- ring) + 2(-CH3) + | |

|

(40)

|

ΔH0_f₂₉₈ _{= 68,29 + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) +} (- 20,64) +3(83,99) + 3(-132,22) + 3(-247,61) ΔHo_f

[image:40.612.154.488.79.427.2]

298 = -950,88 kJ/mol Menghitung ΔHof298 Selulosa :

| ΔHo_f

298 = 68,29 + 3(-OH phenol) + 4(-CH) + (-CH2-) |

+ (-O-nonring) + (-O-ring)

ΔHo_f₂₉₈ _{= 68,29 + 3(-221,65) + 4(8,67) + (-26,8) + (-132,22) +} (-138,16)

ΔHo_f

298 = -859,16 kJ/mol

ΔHo

f298 Asam asetat = -483,5 kJ/mol ΔHo

f298 Asetat anhidrat = -391,17 kJ/mol ΔHo_f

298 Asam sulfat = -810,9413 kJ/mol ΔHo_f

298 Air = -241,9882 kJ/mol

ΔHvl Asam asetat = 23,7 kJ/mol

ΔHvl Air = 40,6562 kJ/mol (Reklaitis, 1983)

Tabel LB.3 Nilai Panas Pembentukan Dan Panas Penguapan Komponen ΔH⁰f298 (kJ/mol) ΔHvl (kJ/mol)

selulosa asetat -1047,85

-selulosa tri asetat -847.43

-Selulosa -859,16

-asam asetat -483,5 23,7

asetat anhidrat -391,17

-asam sulfat -810,9413

-Air -242 40,6562

6. Perhitungan panas reaksi (ΔHor) Menghitung ΔHor reaksi:

Reaksi 1 :

OH OCOCH3

C6H7O2 OH + 3(CH3CO)2O C6H7O2 OCOCH3+ 3CH3COOH OH OCOCH3

(41)

Selulosa H2O

Lignin Abu Silika T = 30o_C

H2O NaOH T = 30o_C ΔHo_r1

= −

= {3(–483,5) + (-847.43)} – {3(–391,17) + (–859,16)} = -292.26 kJ/mol

Reaksi 2 :

OCOCH3 OH

C6H7O2 OCOCH3+ H2O C6H7O2 OCOCH3 + CH3COOH

OCOCH3 OCOCH3

Selulosa triasetat air selulosa asetat asam asetat ΔHo_r2

= {(–483,5) + (–1047,85)} – {(–241,9882) + (–950,88)} = -414.9318 kJ/mol

Reaksi 3:

((CH3CO)2O) + H2O 2 CH3COOH

Asetat anhidrat air asam asetat ΔHo_r3

= 2(–483,4) – {(–241,9882)+( –391,17) = –333,8418 kJ/mol

LB.1 TANGKI EKSTRAKSI (T-101)

Panas masuk

= ∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

∫ ,. … … … ….(1) Tabel LB. 4 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan persamaan (1)

Alur Kompone n Laju Massa (kg/jam) BM (kg/kmol ) N (kmol/jam ) ∫CpdT (kJ/kmol ) Q (kJ/jam) 1 Selulosa 6625.791

4 162 40.8999

1040.200

0 42544.1247

H2O 4276.538

3 18 237.5855 375.5523 89225.7644

Lignin 2711.367 388 6.9881 2381.800 16644.1609

4 1 5 Selulosa Lignin Abu Silika H2O NaOH T = 120o_C T-101

T=120o_C

Saturated Steam T = 120o_C

P = 2 atm

(42)

2 0

Abu 811.0160 40.3 20.1245 180.5500 3633.4725

Silika 538.6822 60.08 8.9661 219.2000 1965.3652 4

NaOH 119.7072 40 2.9927 235.8500 705.8234

H2O

1376.632

4 18 76.4796 375.5523 28722.0795

Total

183440.790 7 Panas keluar =

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. … … . … (2)

[image:42.612.132.555.74.435.2]

Tabel LB. 5 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan persamaan (2).

Tabel LB.5 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi Alur Komponen

Laju Massa (kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫CpdT

(kJ/kmol) Q (kJ/jam)

5

Selulosa 6625.7914 162 40.8999 19763.8000 808338.3701

H2O 5653.1707 18 314.0650 7224.8929 2269086.2690

Lignin 2711.3672 388 6.9881 45254.2000 316239.0567

Abu 811.0160 40.3 20.1245 3430.4500 69035.9778

Silika 538.6822 60.08 8.9661 4164.8000 37341.9397

NaOH 119.7072 40 2.9927 4481.1500 13410.6437

Total 3513452.2571

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc), adalah: dQ/dT = Qc= Qout – Qin

= (3513452.2571 – 183440.7907) kJ/jam = 3330011.4664 kJ/jam

Sebagai media pemanas digunakan Saturated steamdengan temperatur 120oC. Dari tabel steam, untuk Saturated steampada T = 120oC diperoleh data:

 HV(120,20C) = 2706,3 kJ/kg

 HL(120,20C) = 504,7 kJ/kg

 Panas laten, λ = 2201,6 kJ/kg

=

3330011.4664 /

, / = 1512.5415 kg/jam Tabel LB.6 Neraca Energi Tangki Ekstraksi (T-101)

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Umpan 183440,7907

-Produk - 3513452,2571

Qc 3330011,4664

(43)

LB.2 STORAGE TANK (ST-101)

Panas masuk :

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. … … . … (3)

[image:43.612.130.559.352.574.2]

Tabel LB. 7 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Storage Tankdengan menggunakan persamaan (3)

Tabel LB.7 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total padaStorage Tank(ST-101)

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

5

Selulosa 6625,7914 162 40,8999 19763,8000 808338,3701

H2O 5653,1707 18 314,0650 7224,8929 2269086,2690

Lignin 2711,3672 388 6,9881 45254,2000 316239,0567

Abu 811,0160 40 20,1245 3430,4500 69035,9778

Silika 538,6822 60 8,9661 4164,8000 37341,9397

NaOH 119,7072 40 2,9927 4481,1500 13410,6437

Total 3513452,2571

Panas keluar =

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

∫ . + ∫ _,. +

[image:43.612.132.555.621.702.2]

∫ ,. … … … . … ..(4) Tabel LB.8 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada storage tankdengan menggunakan persamaan (4)

Tabel LB.8 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Storage Tank(ST-101)

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

6

Selulosa 6625,7914 162 40,8999 19763,8000 808338,3701

air 5653,1707 18 314,0650 7224,8929 2269086,2690

lignin 2711,3672 388 6,9881 45254,2000 316239,0567

ST-101 (ST-101) Selulosa Lignin Abu Silika H2O NaOH T = 120o_C

Selulosa Lignin Abu Silika H2O NaOH T = 120o_C

(44)

Selulosa Lignin Abu Silika H2O NaOH T = 120o_C

H2O T = 30o_C

Selulosa Lignin Abu Silika H2O NaOH Selulosa Lignin Abu Silika H2O

abu 811,0160 40 20,1245 3430,4500 69035,9778

silika 538,6822 60 8,9661 4164,8000 37341,9397

NaOH 119,7072 40 2,9927 4481,1500 13410,6437

Total 3513452,2571

LB. 3ROTARY WASHER I (RW – 101 )

Panas masuk =

∫ . + ∫ _,. + ∫ _,. +

[image:44.612.129.552.78.132.2] [image:44.612.125.554.80.531.2]

∫ ,. … … … . … … … ….(5) Tabel LB.9 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer I dengan menggunakan persamaan (5).

Tabel LB.9 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

6

Selulosa 6625,7914 162 40,8999 19763,8000 808338,3701

H2O 5653,1707 18 314,0650 7150,0230 2245572,2542

Lignin 2711,3672 388 6,9881 45254,2000 316239,0567

Abu 811,0160 40 20,1245 3430,4500 69035,9778

Silika 538,6822 60 8,9661 4164,8000 37341,9397

NaOH 119,7072 40 2,9927 4481,1500 13410,6437

7 H2O 41149,3368 18,0000 2286,0743 376,3170 860288,6098

Total 4350226,8521

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana : Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

= ∫ × × ………. (Smith, 1975)

Panas Keluar =

∫ _, ( −25) + _∫ _, ( −25) + _∫ _, ( −25) +

∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −25) +

RW-101 7

6 ₉

(45)

∫ _, ( −25) + ∫ ( −25) + ∫ _, ( −25) +

∫ _, ( −25) + ∫ ( −25) … … … . … … … ….(6) Sehingga diperoleh T keluar (T) = 46oC

Maka Panas keluar =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ , + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ , + ∫ _,, + … … … . … … …(7)

Tabel LB.10 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer I dengan menggunakan persamaan (7).

Tabel LB.10 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101) Alur Komponen

Laju Massa (kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫CpdT

(kJ/kmol) Q (kJ/jam)

8

Selulosa 132,5158 162 0,8180 4334,5190 3545,6320

H2O 45866,4574 18 2548,1365 1568,1150 3995771,0405

Lignin 1668,3042 388 4,2998 9924,9735 42674,9366

Abu 499,0182 40 12,1349 752,3528 9316,0725

Silika 324,8222 60 5,5168 913,4076 5039,1148

NaoH 119,7072 40 2,9927 982,7882 5039,1148

9

Selulosa 6493,2756 162 40,0819 4334,5190 173735,9663

H2O 936,0502 18 52,0028 1568,1150 81546,3478

Lignin 1043,0630 388 2,6883 9924,9735 26681,3719

Abu 311,9979 40 7,7419 752,3528 5824,6272

Silika 207,2311 60 3,4493 913,4076 3150,5728

TOTAL 4350226,8521

Tabel LB.11 Neraca Energi Rotary Washer I (RW-101)

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Umpan 4350226,8521

-Produk - 4350226,8521

(46)

H2O NaOCl H2O NaOCL T= 30o_C

H2O T= 30o_C LB.4 TANGKI BLEACHING (T – 102)

Panas masuk =

∫ , + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ , + ₂ ∫ _,, + +

∫ , +

[image:46.612.128.527.98.569.2]

∫ , + ₂ ∫ , … … … .… … . . … …(8)

Tabel LB.12 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada TangkiBleachingdengan menggunakan persamaan (8).

Tabel LB.12 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

9

Selulosa 6493,2756 162 40,0819 4334,5190 173735,9663

H2O 936,0502 18 52,0028 1568,1150 81546,3478

Lignin 1043,0630 388 2,6883 9924,9735 26681,3719

Abu 311,9979 40 7,7419 752,3528 5824,6272

Silika 207,2311 60 3,4493 913,4076 3150,5728

11 H2O 79583,8854 18 4421,3270 375,5523 1660439,4574

10 NaOCl 44,9581 75 0,6035 321,5000 194,0138

H2O 404,6228 18 22,4790 375,5523 8442,0564

TOTAL 1960014,4134

Panas keluar =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ , + ∫ _,. +

∫ ,. … … … …... (9) Tabel LB.13 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Bleaching dengan menggunakan persamaan (9). Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching

9

H2O

T – 102

10 11 Selulosa Lignin Abu Silika H2O T= 46 o_C

Selulosa Lignin Abu silika H2O NaOCl T= 60o_C Condensate (L)

T= 100o_C P = 1 atm

12 T= 60oC

(47)

[image:47.612.136.570.97.224.2]

Tabel LB.13 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫CpdT

12

Selulosa 6493,2756 162 40,0819 7281,4000 291852,6957 H2O 80924,5584 18 4495,8088 2640,4543 11870977,8618 Lignin 1043,0630 388 2,6883 16672,6000 44821,0608

Abu 311,9979 40,3 7,7419 1263,8500 9784,5781

Silika 207,2311 60,08 3,4493 1534,4000 5292,5321

NaoCL 44,9581 74,5 0,6035 2250,5000 1358,0963

TOTAL 12224086,8250

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = Qc = Qout– Qin

= (12224086,8250 – 1960014,4134) kJ/jam = 10264072,4115 kJ/jam

 HV(1000C) = 2676 kJ/kg

 HL(1000C) = 419,1 kJ/kg

=

10264072,4115 / 2256,9 / = 4547,8632 kg/jam

Tabel LB.14 Neraca Energi Tangki Bleaching (T-102) Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 1960014,4134

-Produk - 12224086,8250

QC 10264072,4115

(48)

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O NaOCL T = 60o_C

H2O T = 30o_C

Selulosa Lignin

Abu Silika H2O NaOCl Selulosa

LB.5ROTARY WASHER II(RW – 102 )

Panas masuk =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, + + ∫ _,, +

[image:48.612.141.570.350.489.2]

∫ _,, … … … .… … … …... (10)

Tabel LB.15 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer II dengan menggunakan persamaan (10).

Tabel LB.15 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (W-102) Alur Komponen Laju Massa

(kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫CpdT

12

Selulosa 6493,2756 162 40,0819 7281,4000 291852,6957 H2O 80924,5584 18 4495,8088 2634,2190 11842944,9590

lignin 1043,0630 388 2,6883 16672,6000 44821,0608

abu 311,9979 40 7,7419 1263,8500 9784,5781

silika 207,2311 60 3,4493 1534,4000 5292,5321

NaoCL 44,9581 75 0,6035 2250,5000 1358,0963

13 H2O 222562,7098 18 12364,5950 376,3170 4653007,2924

TOTAL 16849061,2145

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana : Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

= ∫ × × ………. (Smith, 1975)

Panas keluar =

∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −

25) +

∫ ( −25) + ∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −

25) +

RW-102 1

1 1

(49)

∫ ( −25) + ∫ _, ( −25) + ∫ _, ( −

25) + ∫ ( −25) + ∫ _, ( −25) … … . . . … … … ….

(11)

Sehingga diperoleh T keluar (T) = 38 oC Panas keluar =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, + + ∫ _,, +

∫ , + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, .… …... (12) Tabel LB.16 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer II

dengan menggunakan persamaan (12).

Tabel LB.16 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (W-102) Alur Komponen Laju Massa

(kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫Cpdt

(kj/kmol) Q (kj/jam)

15

Selulosa 129,8655 162 0,8016 2740,5112 2196,9006

H2O 297417,5228 18 16523,1957 991,4449 16381837,8527

Lignin 911,3033 388 2,3487 6275,0910 14738,4300

Abu 272,5863 40,3 6,7639 475,6771 3217,4455

Silika 181,0536 60,08 3,0135 577,5044 1740,3339

NaOCL 44,9581 74,5 0,6035 847,0240 511,1487

14

Selulosa 6363,4101 162 39,2803 2740,5112 107648,1283

H2O 6069,7454 18 337,2081 991,4449 334323,2215

Lignin 131,7597 388 0,3396 6275,0910 2130,9386

Abu 39,4116 40,3 0,9780 475,6771 465,1906

Silika 26,1774 60,08 0,4357 577,5044 251,6241

TOTAL 16849061,2145

Tabel LB.17 Neraca Energi Rotary Washer II (RW-102)

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Umpan 16849061,2145

-Produk - 16849061,2145

(50)

Selulosa Lignin

Abu silika

H2O

T = 38°C

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O

T = 100°C H2O

T = 100°C

Udara T = 120°C

LB.6ROTARY DRYER I (RD-101)

Panas Masuk =

∫ , + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ . + ∫ _,. + … … … …... (13)

Tabel LB.18 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer I dengan menggunakan persamaan (13). Tabel LB.18 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-101)

Alur Komponen Laju massa (kg/jam) Bm (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫cpdt

(kj/kmol) Q (kj/jam)

14

Selulosa 6363,4101 162 39,2803 2740,5112 107648,1283

H2O 6069,7454 18 337,2081 991,4449 334323,2215

Lignin 131,7597 388 0,3396 6275,0910 2130,9386

Abu 39,4116 40,3 0,9780 475,6771 465,1906

Silika 26,1774 60,08 0,4357 577,5044 251,6241

TOTAL 444819,1031

Panas keluar =

∫ , + ∫ _,, + ∆ +

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

[image:50.612.156.477.83.305.2]

∫ . + ∫ _,. + … … … ...(14) Tabel LB.19 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer I dengan menggunakan persamaan (14).

Tabel LB.19 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-101) Alur Komponen Laju massa (kg/jam) Bm (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

17 H2O 5462,7708 18 303,4873 8264,4549 2508156,8300

18 Selulosa 6363,4101 162 39,2803 15603,0000 612890,6611

14 18

17

Saturated Steam T = 120°C

P = 2 atm

Condensate (L) T = 120°C

P = 2 atm

RD - 101 T = 100°C

(51)

H2O 606,9745 18 33,7208 5687,8148 191797,7067

Lignin 131,7597 388 0,3396 35727,0000 12132,4209

Abu 39,4116 40,3 0,9780 2708,2500 2648,5455

Silika 26,1774 60,08 0,4357 3288,0000 1432,6128

total 3329058,7770

Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :

/ = =

= 3329058,7770 - 444819,1031 kj/jam = 2884239,6739 kj/jam

Entalpi udara dihitung dengan persamaan : H = 0,24 t + w (1060,8 + 0,45 t)

Temperatur udara masuk ke heater udara 30oC (86oF) H = 0,24 (86 -77) + 0,019 (1060,8 + 0,45 (86-77) H = 2,16 + 20,232

H = 22,39

Temperatur udara keluar heater sebesar 120oC (248oF) H = 0,24 (248 – 77) + 0,019 (1060,8+ 0,45 (248-77)) H = 61,85 Btu/lb

Misalkan : kebutuhan udara = X Btu

Panas udara keluar heater = masuk drier = 61,85 X Btu Panas udara masuk heater = keluar drier = 22,39.X Btu

Panas masuk drier = panas umpan masuk + panas udara masuk = 444819,1031 + 61,85 X Btu

Panas keluar drier = panas umpan keluar + panas udara keluar = 3329058,7770 + 22,39 X Btu

Neraca energi pada drier : Panas masuk = panas keluar

444819,10 + 61,85 X Btu = 3329058,7770 + 22,39 X Btu -2884239,67 = -39,46 X Btu

X Btu = 73074,22

(52)

Qs = Qo + Qi

= 6404605,429 kj/jam Jumlah udara :

Cp udara = 1,01 kj/kgoF (perry,1997)

Q = m cp.dt m

dT Cp

Q





m

F 77) -(248 kj/kg 1,01

kj/jam 2 4768473,52 

= 27.609,71 kg/jam (udara kering)

Heat losssebesar 10 % maka panas yang dibutuhkan 100 % + 10 % = 110% (kemp, 2012)

 HV(1200C) = 2706,3 kJ/kg

 HL(1200C) = 504,7 kJ/kg

=

6404605,429 / [image:52.612.128.488.373.638.2]

2201,6 / = 3199,9755 kg/jam

Tabel LB.20 Neraca Energi Rotary DryerI (RD-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Umpan 444819,1031

-Produk - 3329058,7770

QC 2884239,6739

(53)

CH3COOH H2O T = 30o_C

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O T = 100o_C

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O CH3COOH

T = 50o_C

Air pendingin T = 30o_C

Air pendingin bekas T = 40o_C

LB.7 TANGKI AKTIVASI (T - 103)

Panas masuk =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, + + ∫ _,, +

[image:53.612.139.477.96.440.2] [image:53.612.191.438.105.248.2] [image:53.612.132.546.423.563.2]

∫ ., ...……. (15) Tabel LB.21 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada tangki Aktivasi dengan menggunakan persamaan (15).

Tabel LB.21 Perhitungan Panas Masuk Pada Tangki Aktivasi (T-103) alur komponen laju massa

(kg/jam)

BM (kg/kmol)

N (kmol/jam)

∫CpdT

18

Selulosa 6363,4101 162 39,2803 15603,0000 612890,6611

H2O 606,9745 18 33,7208 5687,8148 191797,7067

Lignin 131,7597 388 0,3396 35727,0000 12132,4209

Abu 39,4116 40,3 0,9780 2708,2500 2648,5455

Silika 26,1774 60,08 0,4357 3288,0000 1432,6128

19 CH3COOH 2204,9216 60 36,7487 2420,7755 88960,3375

H2O 22,2719 18 1,2373 375,5523 464,6820

TOTAL 910326,9665

Panas keluar =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, +

∫ ., ... (16) Tabel LB.22 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada tangki Aktivasi Dengan Menggunakan Persamaan (16).

19

18

2

(54)

Selulosa Lignin

Abu Silika

H2O CH3COOH

T = 50o_C

P = 1 atm

Selulosa triasetat Lignin

Abu Silika

H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4 T = 70°C

Saturated Steam T =100 °C

P = 1 atm

H2O CH3COOH

T = 30o_C H2O (CH3CO)2O

T = 30o_C

[image:54.612.132.551.93.235.2]

H2O H2SO4 T = 30o_C

Tabel LB.22 Perhitungan Panas keluar Pada Tangki Aktivasi (TA - 205)

Alur Komponen Laju massa (kg/jam) Bm (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫cpdt

(kj/kmol) Q (kj/jam)

20

Selulosa 6363,4101 162 39,2803 5201,0000 204296,8870

H2O 629,2465 18 34,9581 1883,4430 65841,6602

Lignin 131,7597 388 0,3396 11909,0000 4044,1403

Abu 39,4116 40,3 0,9780 902,7500 882,8485

Silika 26,1774 60,08 0,4357 1096,0000 477,5376

CH3COOH 2204,9216 60 36,7487 2420,7755 88960,3375

TOTAL 364503,4111

Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = Qc = Qout – Qin

= 364503,4111- 910326,9665 = -545823,5554 kJ/jam

Sehingga jumlah air pendingin yang diperlukan adalah =

(40℃) − (30℃)

=−545823,5554 /

[image:54.612.130.466.214.683.2]

( , , ) / = 13026,8152 kg/jam

Tabel LB.23 Neraca Energi Tangki Aktivasi Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Umpan 910326,9665

-Produk - 364503,4111

Air pendingin -545823,5554

-Total 364503,4111 364503,4111

LB.8 REAKTOR ASETILASI (R-101)

R-101 T = 70 °C

(55)

Panas Masuk =

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ +

2 ∫ +

, , , 3 ∫ , , + 2 ∫ , . +

∫

+

∫

+

, , , , ( )

∫

+

∫

+

, , , , [image:55.612.121.571.590.703.2]

∫

,, ...(17) Tabel LB.24 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada reaktor Asetilasi dengan mzenggunakan persamaan (17).

Tabel LB.24 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Reaktor Asetilasi Alur Komponen Laju massa

(kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

20

Selulosa 6363,4101 162 39,2803 5201,0000 204296,8870

H2O 629,2465 18 34,9581 1883,4430 65841,6602

Lignin 131,7597 388 0,3396 11909,0000 4044,1403

Abu 39,4116 40,3 0,9780 902,7500 882,8485

Silika 26,1774 60,08 0,4357 1096,0000 477,5376

CH3COOH 2204,9216 60 36,7487 2420,7755 88960,3375

21 H2O 278,7174 18 15,4843 375,5523 5815,1635

CH3COOH 27593,0187 60 459,8836 2420,7755 1113275,0809

22 H2O 314,3525 18 17,4640 375,5523 6558,6547

(CH3CO)2O 15403,2704 102 151,0125 931,2600 140631,8586

23 H2O 8,4633 18 0,4702 375,5523 176,5792

H2SO4 233,3462 98 2,3811 694,5000 1653,6629

TOTAL 1632614,4108

Panas Keluar =

∫ _,, + 24 ∫_298,15343,15

+

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, + _(CH3CO)2O ∫ _,, +

∫

,,

... (18)

Tabel LB.25 Menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan menggunakan persamaan (18). Tabel LB.25 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Asetilasi (R-101)

Alur Komponen Laju massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT

Selulosa 127,2682 162 0,7856 9361,8000 7354,6879

24

H2O 1230,7796 18 68,3766 3399,3665 232437,2801

Lignin 131,7597 388 0,3396 21436,2000 7279,4525

Abu 39,4116 40,3 0,9780 1624,9500 1589,1273

Silika 26,1774 60,08 0,4357 1972,8000 859,5677

(56)

(CH3CO)2O 3623,8913 102 35,5283 8381,3400 297775,1499

H2SO4 233,3462 98 2,3811 6250,5000 14882,9665

Selulosa Triasetat 11086,4744 288 38,4947 16155,0000 621881,9238

TOTAL 3900156,5095

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh : ∆ ° = - 292,26 kJ/mol

r1 = rselulosa = 37,7248 mol/jam

Sehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah : r1 . ∆ ° = {37,7248 × (- 292,26)}

= -11025,4527 kJ/mol Maka :

dQ/dT = Qc = Qout – Qin + Panas Reaksi

= 3900156,5095 – 1632614,4108 + (-11025,4527) = 2256291,6368 kJ/jam

 HV(1000C) = 2676 kJ/kg

 HL(1000C) = 419,1 kJ/kg

=

2256291,6368 / [image:56.612.117.567.78.136.2]

2256,9 / = 999,7304 kg/jam

Tabel LB.26 Neraca Energi Reaktor Asetilasi (R-101)

Komponen Masuk(kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan 1632614,4108

Produk - 3900156,5095

Panas reaksi - -11250,4618

Qc 2256291,6368

(57)

P = 2 atm

Saturated Steam T = 120°C

P = 2 atm H2O

T = 30°C

Selulosa triasetat Selulosa

Lignin Abu Silika

H2O CH3COOH (CH3CO)2O H2SO4 T = 70°C

Selulosa asetat Lignin

Abu Silika

LB.9 REAKTOR HIDROLISIS (R-102)

Panas masuk =

∫ _,, + 24 ∫_298,15343,15

+

∫ _,, + ∫ _,, + ∫ _,, +

∫ _,, + ∫ _,, + _(CH3CO)2O ∫ _,, +

∫

,,

+

∫

,

[image:57.612.115.578.405.604.2]

,

... (19)

Tabel LB.27 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada reaktor Hidrolisis dengan menggunakan persamaan (19).

Tabel LB.27 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Reaktor Hidrolisis (R-102) Alur Komponen Laju massa (kg/jam) BM (kg/kmol) N (kmol/jam) ∫CpdT