Perhitungan Neraca Panas

(1)

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Data-data yang dibutuhkan:

1. Kapasitas panas masing-masing komponen gas Cp = A + BT + CT2 + DT3 Sehingga  Cp dT = 2 3 4 4 3 2 T D T C T B AT   Keterangan:

Cp = kapasitas panas (kJ/kmol.K) A, B, C, D = konstanta T = suhu (K) Komponen A B C D E CH3OH 40.046 -3.8287.10-2 2.4529.10-4 -2.1679.10-7 5.9909.10-11 H2O 33.933 -8.4186.10-3 2.9906.10-5 -1.7825.10-8 3.6934.10-12 O2 29.526 -8.8999.10-3 3.8083.10-5 -3.2629.10-8 8.8607.10-12 N2 29.342 -3.5395.10-3 1.0076.10-5 -4.3116.10-9 2.5935.10-13 Ar 20.786 CO2 27.437 4.2315.10-2 -1.9555.10-5 3.9968.10-9 -2.9872.10-13 CH2O 34.428 -2.9779.10-2 1.5104.10-4 -1.2733.10-7 3.3887.10-11 CO 29.556 -6.5807.10-3 2.0130.10-5 -1.2227.10-8 2.2617.10-12 (Yaws, 1999) 2. Kapasitas panas masing-masing komponen cair

Cp = C1 + C2T + C3T2 + C4T3 + C5T4 (satuan dalam J/kmol.K)

Sehingga  Cp dT = 2 3 4 5 5 5 4 4 3 3 2 2 1T C T C T C T C T C     Komponen C1 C2 C3 C4 C5 CH3OH 105,800 -362.23 0.9379 H2O 276,370 -2,090.1 8.125 -0.014116 0.00000937 CH2O 61,900 28.3 (Perry, 1934)

(2)

3. Konstanta Antoine

Komponen A B C

CH3OH 8.08097 1,582.271 239.726

H2O 8.07131 1,730.63 233.426

(Perry, 1934) Rumus: log Psat = A – [B/(T + C)]

K = Psat/Ptotal

Keterangan:

Psat = tekanan uap murni (Torr)

T = suhu operasi (oC) Ptotal = tekanan operasi (Torr)

4. Data menghitung panas penguapan

Komponen Tn (K) Tc (K) Hn CH3OH H2O 337.8 373.2 512.6 647.1 8,526 9,717 (Yaws, 1999) Rumus: Hn Tn Tc T Tc Hv            . 38 , 0 Keterangan:

Tn = titik didih normal (K) Tc = titik kritis (K)

T = suhu operasi (K)

Hn = panas penguapan pada TD normal (kal/mol)

(3)

Perhitungan Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi Suhu referensi : 298 K

Satuan panas : kkal/jam Satuan Cp : kkal/kmol Satuan Tekanan : atm

Neraca panas masing-masing alat

1. Vaporizer (V-01)

Fungsi : Merubah fase fresh feed methanol cair menjadi fase gas Tujuan : a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase metanol

b. Menghitung kebutuhan pemanas

a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase fresh feed methanol 1) Menentukan titik didih

log Psat = A – [B / (T + C)]

K = Psat / Ptotal

Ptotal = 1.4 atm = 1064 Torr

Y = K.X

Komponen Laju Molar

(kmol/jam) Xi P sat Ki Yi CH3OH 102.68 0.997 1,066.17 1.00 0.9994 H2O 0.27 0.003 269.70 0.25 0.0007 Total 102.95 1.00 1.0000 Qin Tin = 303 K P1 = 1.4 atm Qout Tout = ? P2=1.5 atm V - 01 Q steam Q kondensat

(4)

Dari data diperoleh T bubble = 346.4K = 73.4 0C

2) Menentukan panas masuk vaporizer

Umpan masuk pada suhu 303 K = 30oC

Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (J/kmol) Cp.dT (Kkal/Kmol) Q (Kkal/jam) CH3OH 102.68 408,222.22 98.21 10,083.30 H2O 0.27 376,744.41 90.63 24.83 Total 102.95 10,108.13

3) Menentukan panas sensible cairan

T awal = 303 K = 300C T akhir = 346.4 K = 73.4 0C Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (J/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 102.68 3,785,088.31 904.27 92,845.89 H2O 0.27 3,267,973.75 780.73 213.91 Total 102.95 93,059.80

4) Menentukan panas laten penguapan

T awal = 303 K = 300C T akhir = 346.4 K = 73.4 0C Komponen Massa (kmol/jam) ∆ Hv (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 102.68 8364.10 858785.14 H2O 0.27 10067.88 2758.43 Total 102.95 861543.57

5) Menghitung panas yang harus disediakan

Q = Q sensible cairan + Q penguapan – Q input = 93,059.80+ 861543.57- 10,108.13

(5)

b. Menghitung kebutuhan pemanas

Untuk pemanas digunakan saturated steam dengan suhu 100oC dan tekanan 1 atm yang mempunyai panas penguapan  = 539.05 kkal/kg.

(Smith & Van Ness, 1949) Sehingga massa steam yang dibutuhkan:

jam kg kg kkal/ 1752.14 / 539.05 kkal/jam 944,495.23  

Neraca Panas Overall di Vaporizer (V-01)

Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)

CH3OH 10083.30 92,845.89 H2O 24.83 213.91 Q penguapan 861543.57 Q pemanas 944,495.23 Total 954,603.36 954,603.36 2. Mixer (M-01)

Fungsi : Mencampurkan udara lingkungan dengan recycle gas dari absorber Tujuan : Menghitung panas udara keluar Mixer-01

1) Menghitung panas masuk mixer

Panas udara fresh feed: T = 303 K = 300C Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q M-01 Q1 T1 = 303 K P1 = 1 atm Q2 T2 = 303 K P2 = 1 atm Q3 T3 = 303 K P3 = 1 atm

(6)

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)

H2O 1.36 168.25 40.20 54.54

O2 77.36 147.39 35.21 2,724.00

N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99

Total 369.75 93,059.80

Panas gas recycle absorber: T = 303 K = 300C Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16 H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44 O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12 N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30 CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16 Total 1911.08 67977.15

2) Menghitung panas udara keluar mixer

T = 303 K = 300C Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 0.37 226.48 54.11 20.13 H2O 225.25 168.25 40.20 9,054.09 O2 184.01 147.39 35.21 6,479.30 N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 33.42 145.41 34.74 1,161.04 CH2O 0.41 179.70 42.93 17.73 Total 1898.61 67267.26

(7)

Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)

Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) umpan udara gas recycle udara

CH3OH 25.16 20.13 H2O 40.20 11,249.44 9,054.09 O2 35.21 4,694.12 6,479.30 N2 34.73 50,534.96 50,534.96 CO 1,451.30 1,161.04 CH2O 22.16 17.73 Total 67267.26 67267.26 3. Blower (B-01)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara dari 1 atm menjadi 1.4 atm Tujuan : a. Menentukan suhu keluar blower

b. Menghitung panas yang dihasilkan akibat kompresi

Untuk mencari suhu keluar dari blower, diasumsikan kenaikan tekanan secara adiabatis. Sehingga memenuhi persamaan:

  1 1 2 1 2 P P T T         Di mana, γ = Cvcampuran Cpcampuran Cvcampuran = Cpcampuran – R

Dengan, T2 = Suhu keluar blower (T akibat kompresi)

R = 1.987 kkal/kmol.K (Smith & Van Ness, 1949) B-01 Q1 T1 = 303 K P1 = 1 atm Q2 T2= ? P1 = 1.4 atm Q yang dihasilkan

(8)

a. Menentukan suhu keluar Blower

T = 303 K = 30oC

Komponen Massa yi

Cpi.dT Cpi.dT yi.Cpi.dT

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/kmol)

CH3OH 0.37 0.000 226.48 54.11 0.01 H2O 225.25 0.119 168.25 40.20 4.77 O2 184.01 0.097 147.39 35.21 3.41 N2 1455.14 0.766 145.37 34.73 26.62 CO 33.42 0.018 145.41 34.74 0.61 CH2O 0.41 0.000 179.70 42.93 0.01 Total 1898.61 1.00 35.43

Cp campuran = 35.43 kkal/kmol.K

Cv campuran = 35.43– 1,987 = 33.44 kkal/kmol.K

γ = 1.059 44 . 33 35.43 _  Cvcampuran Cpcampuran





0.0561 1 _    T2 = 1 1 2 T P P m        = 303 1 4 . 1 0.0561        = 308.77 K = 35.77oC

b. Panas yang dihasilkan akibat kompresi

T masuk = 30 oC = 303 K T keluar = 35.77oC = 308.77 K

Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q

CH3OH 0.37 263.23 62.89 23.40

H2O 225.25 194.39 46.44 10460.75

O2 184.01 170.34 40.69 7488.15

N2 1455.14 167.86 40.10 58352.74

(9)

CH2O 0.41 208.39 49.79 20.56

Total 1898.61 77686.52

Neraca Panas Overall di Blower (B-01)

CH3OH 20.13 43.53 H2O 9,054.09 19514.84 O2 6,479.30 13967.45 N2 50,534.96 108887.70 CO 1,161.04 2501.97 CH2O 17.73 38.29 Panas dihasilkan 77686.52 Total 144,953.78 144,953.78 4. Preheater (HE-01)

Fungsi : Menaikkan suhu udara dengan memanfaatkan panas reaksi Tujuan : a. Menghitung panas udara masuk preheater

b. Menghitung panas udara keluar preheater c. Menghitung kebutuhan dowtherm

Q2 T2 = ? P2 = 1.4 atm Q1 T1 = 308.77 K P1 = 1.4 atm Q3 (dowtherm A) T3 = 478 K M-02 Q4 (dowtherm A) T4 = 448 K

(10)

a. Menghitung panas udara masuk preheater

T masuk = T keluar B-01 = 308.77 K = 35.77 oC

CH3OH 0.37 489.72 116.99 43.53 H2O 225.25 362.64 86.64 19514.84 O2 184.01 317.72 75.90 13967.45 N2 1455.14 313.22 74.83 108887.70 CO 33.42 313.36 74.86 2501.97 CH2O 0.41 388.09 92.72 38.29 Total 1898.61 144953.78

b. Menghitung panas udara keluar preheater

T keluar = 523.40 K = 250.40C

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75 H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27 O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17 N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19 CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27 CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30 Total 1898.61 3070474.95

Q yang harus ditambahkan = 144,953.78 - 3,070,474.95 = -2,925,521.17 kkal/jam

c. Menghitung kebutuhan dowtherm

Untuk pemanas digunakan Dowtherm A cair dengan suhu masuk 205oC dan suhu keluar 175oC yang mempunyai kapasitas panas Cp = 2.0235 kJ/kg.K.

(11)

= K K kg kkal jam kkal ) 448 478 ( . / 0235 . 2 / 17 . 521 , 925 , 2   = 188,801.21 kg/jam

Neraca Panas Overall di Preheater (HE-01)

CH3OH 43.53 1052.75 H2O 19514.84 417741.27 O2 13967.45 300396.17 N2 108887.70 2297310.19 CO 2501.97 53086.27 CH2O 38.29 888.30 Panas ditambahkan 2,925,521.17 Total 3070474.95 3070474.95 5. Mixer (M-02)

Fungsi : Mencampurkan udara dari preheater dengan gas metanol dari vaporizer Tujuan : a. Menghitung panas gas keluar mixer

b. Menghitung suhu udara masuk mixer

a. Menghitung panas gas keluar mixer

T keluar = 508 K=235ºC M-02 Q1 T1 = ? P1 = 1.4 atm Q2 T2 = 346.4 K P2 = 1.4 atm Q3 T3 =508 P3 = 1.4 atm

(12)

Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 103.05 10,919.79 2608.77 268826.20 H2O 225.52 7,218.14 1724.43 388902.18 O2 184.01 6,352.38 1517.60 279258.02 N2 1455.14 6,152.05 1469.74 2138681.72 CO 33.42 6,186.70 1478.02 49396.78 CH2O 0.41 8,322.05 1988.16 821.16 Total 2001.56 3125886.07

b. Menghitung suhu udara masuk mixer

T metanol masuk = 346.4 K = 73.4ºC

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 102.68 2254.61 538.63 55304.13

H2O 0.27 1634.55 390.50 106.99

Total 102.95 55411.12

Q1 = Q3 – Q2 = 3125886.07 – 55411.12 = 3070474.95 kkal/jam Suhu masuk di trial sehingga didapat panas 3070474.95 kkal/jam.

Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75 H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27 O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17 N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19 CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27 CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30 Total 1898.61 3070474.95 Diperoleh T keluar = 523.4 K = 250.4oC

(13)

Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)

udara metanol gas

CH3OH 1052.75 55304.13 268,826.20 H2O 417741.27 106.99 388,902.18 O2 300396.17 279,258.02 N2 2297310.19 2,138,681.72 CO 53086.27 49,396.78 CH2O 888.30 821.16 Total 3,125,886.07 3,125,886.07 6. Reactor (R-01)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi katalitik antara metanol dengan oksigen Tujuan : a. Menghitung panas umpan reaktor

b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi c. Menghitung panas produk keluar reaktor

d. Menghitung kebutuhan pendingin

a. Menghitung panas umpan reaktor

Q1 = 3,125,886.07 kkal/mol

b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi

Data panas pembentukan standar pada 298 K: R-01 H reaksi Q1 T1 = 508 K P1 = 1.4 atm Q2 T1 = 563 K P1 = 1.4 atm Q3 (dowtherm A) Q4 (dowtherm A)

(14)

Kompnen ∆Hfo298 (kJ/kmol) CH3OH -200660 H2O -241818 CH2O -108570 CO -110525 Reaksi utama : 3 2 2 1 O OH CH   CH2OH2O Reaksi samping : 2 2 2 1 O O CH   COH2O H298 reaksi utama = (Hfo298 CH2O + Hfo298 H2O) - Hfo298 CH3OH = (-108570 – 241818) + 200660 = -149728 kJ/kmol = -35770.46 kkal/kmol = -35770.5 kkal/kmol.(103.05 kmol/jam) = -3710097.57 kkal/jam H298 reaksi samping = (Hfo298 CO + Hfo298 H2O) - Hfo298 CH2O = (-110525 – 241818) + 108570 = -243773 kJ/kmol = -58238.09 kkal/kmol = -58238.09 kkal/kmol.(0.41 kmol/jam) = -24053.89 kkal/jam H298 reaksi total = -3710097.57 + (-24053.89) = -2829564.3 kkal/jam

(15)

c. Menghitung panas produk keluar reaktor T keluar reaktor = 563 K = 290oC Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 1.65 14,303.32 3417.11 5633.97 H2O 326.92 9,174.44 2191.80 716549.76 O2 133.31 8,079.33 1930.18 257318.57 N2 1455.14 7,785.34 1859.94 2706473.52 CO 41.78 7,842.97 1873.71 78276.30 CH2O 93.87 10,798.62 2579.82 242167.22 Total 2052.67 4006419.34

d. Menghitung kebutuhan pendingin

Panas yang diserap pendingin:

= Q reaksi + Q input – Q output

= (-2829564.3 -3,125,886.07 + 4006419.34) kkal/jam = - 2829564.3 kkal/jam T Dowtherm A masuk = 478 K = 205oC T Dowtherm A keluar = 508 K = 235oC Cp Dowtherm A = 2.162 kJ/kg.K Cp.dT = 2.162 kJ/kg.K. (508-478) K = 64.86 kJ/kg = 15.5 kkal/kg Massa Dowtherm A = = 182608.55 kg/jam

(16)

Neraca Panas Overall di Reactor (R-01)

CH3OH 268826.20 5633.97 H2O 388902.18 716549.76 O2 279258.02 257318.57 N2 2138681.72 2706473.52 CO 49396.78 78276.30 CH2O 821.16 242167.22 Panas Reaksi 3710097.57 Panas Pendingin 2829564.30 Total 6835983.64 6835983.64 7. Oil Tank (T-03)

Fungsi : Tempat pendinginan dowtherm dari reaktor dan preheater Tujuan : a. Menghitung panas masuk tangki

b. Menghitung panas keluar tangki c. Menghitung kebutuhan pendingin

Suhu campuran Dowtherm A dalam tangki dijaga pada 205⁰C (478 K)

Kebutuhan air pendingin:

T-03 Cooling Water Dari reaktor Dari preheater Ke preheater Ke reaktor 313 K 303 K 478 K 508 K 448 K

(17)

∫

8. Waste Heat Boiler (WHB-01)

Fungsi : Memanfaatkan panas produk reaktor untuk membuat steam dan menurunkan suhu produk reaktor

Tujuan : Menghitung kebutuhan air demin untuk membuat steam

1) Menghitung panas yang digunakan untuk membuat steam

Panas produk reaktor masuk (Q1) = 4006419.34 kkal/jam T keluar = 363 K = 110oC Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q WHB-01 Q1 T1 = 563 K P1 = 1.4 atm Q2 T1 = 363 K P1 = 1.2 atm Qkondensat T= 373 K Qsteam T= 373 K

(18)

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 1.65 4,057.45 969.34 1,598.20 H2O 326.92 2,880.51 688.16 224,975.81 O2 133.31 2,528.62 604.10 80,534.12 N2 1455.14 2,477.05 591.78 861,116.57 CO 41.78 2,482.20 593.01 24,773.50 CH2O 93.87 3,166.72 756.54 71,016.09 Total 2052.67 1264014.28

Q yang diserap = (4006419.34 – 1264014.28) kkal/jam = 2742405.07 kkal/jam

2) Menghitung kebutuhan air kondensat untuk membuat steam

Diinginkan untuk membuat saturated steam dengan suhu 373 K dengan panas penguapan sebesar  = 539.05 kkal/kg.

Jumlah steam yang dihasilkan: Qm.

2742405.07 kkal/ jamm



539.05kkal/kg



m5087.47kg/ jam

Neraca Panas Overall di Waste Heat Boiler (WHB-01) Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)

CH3OH 5,633.97 1,598.20 H2O 716,549.76 224,975.81 O2 257,318.57 80,534.12 N2 2,706,473.52 861,116.57 CO 78,276.30 24,773.50 CH2O 242,167.22 71,016.09 Panas diserap 2742405.07 Total 4,006,419.34 4,006,419.34 9. Cooler (HE-02)

(19)

Fungsi : Mendinginkan gas dari waste heat boiler masuk ke absorber Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler

b. Menghitung kebutuhan pendingin

a. Menghitung panas keluar cooler

T keluar = 323 K = 50oC Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 1.65 1,146.94 274.01 451.77 H2O 326.92 842.60 201.30 65,809.07 O2 133.31 738.51 176.43 23,520.84 N2 1455.14 727.20 173.73 252,802.59 CO 41.78 727.72 173.86 7,263.01 CH2O 93.87 906.24 216.50 20,323.03 Total 2052.67 370170.30

T cooling water masuk = 303 K = 30oC T cooling water keluar = 313 K = 40oC Q1 = 1264014.28 kkal/jam

Q yang harus diserap = Q2 – Q1

= 370170.30 - 1264014.28 = -893843.98 kkal/jam Kebutuhan air pendingin:

Q2 T2 = 323 P2 = 1.2 atm Q1 T1 = 383 K P1 = 1.2 atm Q3 (cooling water) T3 = 303 K M-02 Q4 (cooling water) T4 = 313 K

(20)

∫

Neraca Panas Overall di Cooler (HE-02)

CH3OH 1,598.20 451.77 H2O 224,975.81 65,809.07 O2 80,534.12 23,520.84 N2 861,116.57 252,802.59 CO 24,773.50 7,263.01 CH2O 71,016.09 20,323.03 Panas diserap 893843.98 Total 1,264,014.28 1,264,014.28 10. Absorber (AB-01)

Fungsi : Menyerap produk formaldehid dengan pelarut air demin dan membebaskan gas yang tidak terserap ke atas absorber

Tujuan : a. Menghitung panas masuk absorber b. Menghitung panas keluar absorber

(21)

a. Menghitung panas masuk absorber

Q1 = 370170.30 kkal/jam Panas air:

T masuk = 303 K = 30oC Massa air = 215.77 kmol/jam

Q3 =



303 298 . . Cp dT m = 215.77 kmol/jam × 90.01 kkal/kmol = 19420.46 kkal/jam Panas pelarutan:

∆H pelarutan = 63000 kJ/kmol = 14811.98 kkal/kmol Massa CH2O yang terserap = 93.434 kmol/jam

Qs = m. ∆Hs

= 93.434 kmol/jam × 14811.98 kkal/kmol = 1383942.85 kkal/jam

b. Menghitung panas keluar absorber 1) Panas produk atas

T keluar = 303 K = 30oC Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q Q6 (produk utama) T6 = 303 K Q1 T1 = 323 K Q3 (air) T3 = 303 K Q4 (produk atas) T4 = 303 K Q5 (produk bawah) T5 = 308 K cooler AB-01 Qpelarutan Q2 (recycle) T2 = 303 K

(22)

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16 H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44 O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12 N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30 CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16 Total 1911.08 67977.15

2) Panas produk utama

T keluar = 303 K = 30oC Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 1.18 226.48 54.11 64.05 H2O 262.83 168.25 40.20 10,564.55 CH2O 93.43 179.70 42.93 4,011.18 Total 357.45 14639.78 3) Panas recycle T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC

T recycle (T2) = T produk utama (T6) = 303 K = 30oC

Massa produk bawah yang di recycle dapat dihitung dengan neraca energi pada absorber:



 303



298 308 298 . . . 2 . . . 5 xiCpi dT m xiCpi dT m 



 303



298 308 298 . . . 2 . . ). 6 2 (m m xiCpi dT m xiCpi dT

(23)

6. . . 2.( . . . . ) 303 298 308 298 308 298



xiCpi dT m xiCpi dT  xiCpi dT m 6. . . 2.( . . . . ) 298 303 308 298 308 298



 m xiCpi dT xiCpi dT dT Cpi xi m



 308



303 308 298 . . . 2 . . . 6 xiCp dT m xiCp dT m m2 =



    308 303 308 298 . . . . . 6 4 3 1 dT Cpi xi dT Cpi xi m Q Qs Q Q Nilai



308 298 . . . 6 xiCpi dT m : Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 1.18 454.40 108.56 128.50 H2O 262.83 336.63 80.42 21,137.27 CH2O 93.43 360.16 86.04 8,039.35 Total 357.45 29305.12 Nilai



308 303 . .Cpi dT xi : Komponen Massa (kmol/jam) xi Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) xi.Cp.dT (kkal/kmol) CH3OH 1.18 0.003 454.40 108.56 0.18 H2O 262.83 0.735 336.63 80.42 29.58 CH2O 93.43 0.261 360.16 86.04 11.27 Total 357.45 1.00 41.03 m2 = 03 . 41 12 . 29305 15 . 67977 85 . 1383942 46 . 19420 3 . 370270     m2 = 40856.16 kmol/jam

(24)

Panas recycle: Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 135.30 226.48 54.11 7,320.65 H2O 30041.30 168.25 40.20 1,207,529.58 CH2O 10679.56 179.70 42.93 458,478.47 Total 40856.16 1673328.70

4) Panas produk bawah

T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC

Massa produk bawah (m5) = m2 + m6 = 40856.16 + 357.45 = 41213.6 kmol/jam

Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 136.48 454.40 108.56 14,816.11 H2O 30304.12 336.63 80.42 2,437,130.46 CH2O 10773.00 360.16 86.04 926,938.58 Total 41213.60 3378885.15

Neraca Panas Overall di Absorber (AB-01)

gas air recycle produk atas produk bawah

CH3OH 451.77 7,320.65 25.16 14,816.11 H2O 65,809.07 19,420.46 1,207,529.58 11,249.44 2,437,130.46 O2 23,520.84 4,694.12 N2 252,802.59 50,534.96 CO 7,263.01 1,451.30 CH2O 20,323.03 458,478.47 22.16 926,938.58 Qpelarutan 1383942.85 Total 3,446,862.30 3,446,862.30

(25)

11. Absorber Cooler (HE-03)

Fungsi : Mendinginkan produk bawah absorber untuk produk utama dan recycle Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler

a. Menghitung panas keluar cooler

T keluar = 303 K = 30oC Komponen Massa (kmol/jam) Cp.dT (kJ/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH3OH 136.48 226.48 54.11 7,384.69 H2O 30304.12 168.25 40.20 1,218,094.13 CH2O 10773.00 179.70 42.93 462,489.65 Total 41213.60 1687968.47

T cooling water masuk = 303 K = 30oC T cooling water keluar = 313 K = 40oC Q1 = 3378885.15 kkal/jam

Q2 = 1687968.47 kkal/jam

Q yang harus diserap = Q2 – Q1

= 1687968.47 - 3378885.15 = -1690916.68 kkal/jam Kebutuhan air pendingin:

∫ Q2 T2 = 303 P2 = 1 atm Q1 T1 = 308 K P1 = 1 atm Q3 (cooling water) T3 = 303 K M-02 Q4 (cooling water) T4 = 313 K

(26)

Neraca Panas Overall di Absorber Cooler (HE-03) Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)

CH3OH 14,816.11 7384.69 H2O 2,437,130.46 1218094.13 CH2O 926,938.58 462489.65 Panas diserap 1690916.68 Total 3,378,885.15 3,378,885.15 12. Flow Splitter (FS-01)

Fungsi : Mengembalikan gas produk atas absorber yang akan recycle ke fresh feed udara dan membuang sisanya ke atmosfer.

Tujuan : Menghitung panas keluar flow splitter

Q1 = 67977.15 kkal/jam Q2 = 54381.72 kkal/jam Panas gas yang di-purging: T = 303 K = 300C Komponen Massa Cp.dT Cp.dT Q M-01 Q2 T2 = 303 K P2 = 1 atm Q1 T1 = 303 K P1 = 1 atm Q3 T3 = 303 K P3 = 1 atm

(27)

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH3OH 0.09 226.48 54.11 5.03 H2O 55.97 168.25 40.20 2,249.89 O2 26.66 147.39 35.21 938.82 N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99 CO 8.36 145.41 34.74 290.26 CH2O 0.10 179.70 42.93 4.43 Total 382.22 13595.43

Neraca Panas Overall di Flow Splitter (FS-01)

Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) produk atas absorber recycle purging

CH3OH 25.16 20.13 5.03 H2O 11,249.44 8,999.55 2,249.89 O2 4,694.12 3,755.30 938.82 N2 50,534.96 40,427.97 10,106.99 CO 1,451.30 1,161.04 290.26 CH2O 22.16 17.73 4.43 Total 67,977.15 67,977.15