1 hari produksi (24 jam ) Tabel LA-1 Tabel LA-2 Data Nilai Berat Molekul (Kgmol) Komposisi Alang-alang No Rumus Molekul BM

(1)

Kapasitas produksi = ton/tahun =

Waktu Operasi = hari

Basis Perhitungan = 1 hari produksi (24 jam )

Tabel LA-1 Tabel LA-2

Data Nilai Berat Molekul (Kg/mol) Komposisi Alang-alang No Rumus Molekul BM

1 162

Satuan dalam kg/jam

1. Gudang Penyimpanan Alang-Alang

Fungsi : Menyimpan persediaan alang-alang.

Adapun komponen alang-alang yang digunakan sebagai bahan baku adalah:

a. Selulosa = x = kg/jam

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Persentasi Derajat polimerisasi

Selulosa (C6H10O5)n

Ca(CH3COO)2

Ca(HCOO)2

(2)

2. Rotary Cutter Knife Fungsi :

3. Tangki Penyimpan Alang-alang Fungsi :

4. Reaktor Kalsium Oksalat

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi peleburan antara alang-alang dengan Menyimpan alang-alang.

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

F2 F3

Alang-alang 1.987,006 1.987,006 Alang-alang

Keluar (kg/jam) F1

1.987,006

Memotong-motong alang-alang. F

Masuk (kg/jam)

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

Komponen

Alang-alang 1.987,006 1.987,006

F1 F2

1.987,006

larutan Ca(OH)2

Ca(OH)2

CaC₂O₄

Ca(CH3COO)₂ Ca(HCOO)2

H₂O CO₂

5

Alang-alang

Ca(OH)₂ 50%

Alang-alang

2

Alang-alang 1

4

7

H₂O

O2

6

Alang-alang

3

(3)

: = 98 oC

= 1 atm

Reaksi yang terjadi adalah :

2(C6H10O5)1050 + 3150Ca(OH)2 + 6825O2

1050CaC2O4 + 1050Ca(CH3COO)2 + 1050Ca(HCOO)2 + 9450H2O+ 4200CO2

Komposisi bahan masuk:

alang-alang = kg/jam

Ca(OH)2 50% : alang-alang = 1,5 : 1

Ca(OH)2 50% = 1,5 x

= kg/jam

Ca(OH)2 yang dibutuhkan = x larutan Ca(OH)2

= kg/jam

Derajat polimerisasi : 1050 Asumsi : Konversi 100%

F1

Kondisi Operasi Temperatur Tekanan

879,846 konversi

879,846 100%

1

Ca(HCOO)2

2.980,508

0,443 1987,006

Kadar selulosa Laju

1.987,006 5

komponen (C6H10O5)1050

CaC2O4

(4)

F3

Abu + Silika + lignin + Pentosan

360,045

Keluar (kg) F7

71,532 360,045 567,886

Masuk (kg/jam)

(5)

-5. TANGKI PENDINGIN

Fungsi : Mendinginkan produk dari reaktor kalsium oksalat

6. Vibrating Screen Fungsi :

(HCOO)2Ca dan H2O

Ca(HCOO)2

347,594

Ca(HCOO)2

1930,177 429,061

2980,508 5532,353

1490,254

-- 353,025

477,941 1107,159

Memisahkan humus dengan CaC2O4, Ca(OH)2, (CH3COO)2Ca,

Masuk (kg/jam) F9

keluar (kg/jam)

-5532,353 5532,353

(6)

Ca(OH)2

Cake yang terikut pada humus =

= 2% x =

Ca(OH)2 yang terikut di dalam humus = Filtrat yang terikut x F2 11 Ca(HCOO)2

7 9

Humus

Komposisi Bahan Masuk:

1107,159

Ca(HCOO)2

Total

13

11 12

(COO)₂Ca Ca(CH₃COO) Ca(HCOO)2

H₂O Ca(OH)₂ Humus

(COO)₂Ca Ca(CH₃COO) Ca(HCOO)2

H2O

(7)

Ca(CH3COO)2 yang terikut di dalam humus = x F5 11

= x

=

Ca(HCOO)2 yang terikut di dalam humus =Filtrat yang terikut x F6 11

- Ca(OH)2 yang tinggal dalam cake

=

-Filtrat yang terikut

(8)

7. Rotary Vacuum Filter

Ca(HCOO)2

0,250

Humus 1107,159 1107,159

882,419 Masuk (kg)

Total 5054,412 1129,272

5054,412

Keluar (kg/jam)

F12 F13

Ca(HCOO)2

Komponen Ca(HCOO)2

H2O

Ca(OH)₂

H₂O

CaC₂O₄ Ca(CH3COO)2

Ca(HCOO)₂ H₂O

Ca(OH)₂ CaC₂O₄

Ca(CH₃COO)₂ Ca(HCOO)₂ H2O

(9)

= kg/jam

Komposisi Bahan Masuk Cake:

CaC2O4 = kg/jam

Filtrat :

= kg/jam =

Jumlah Filtra= F2 14

Filtrat yang terikut pada cake = 1% dari Cake

= 1% x

Ca(CH3COO)2 yang terikut di dalam cake =Filtrat yang terikut x F5 14

= x

= kg/jam

Ca(HCOO)2 yang terikut di dalam cake= Filtrat yang terikut x F6 14

Ca(HCOO)2

345,644

3579,496 100,00%

(10)

H2O yang terikut di dalam cake = Filtrat yang terikut x F7

- Ca(OH)2 yang tinggal dalam cake

=

-8. Reaktor Asam Oksalat

Fungsi : Untuk mereaksikan CaC2O4 dengan H2SO4.

Reaksi yang terjadi adalah:

CaC2O4 + H2SO4 C2H2O4 + CaSO4

- 345,644

1919,349 86,411 2003,907 1,853

350,618 - 350,279 0,339

- 426,698

Ca(CH3COO)2 427,111 0,412

Ca(HCOO)2

Ca(OH)2 882,419

Masuk (kg/jam)

0,85208

Keluar (kg/jam) F14

86,411 349,100

(11)

Ca(CH3COO)2 + H2SO4 2CH3COOH + CaSO4

Ca(HCOO)2 + H2SO4 2HCOOH + CaSO4

Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O

Ca(OH)2

CaC2O4

Ca(HCOO)2

H2O

Komposisi Bahan Masuk

CaC2O4 = kg/jam

= kg/jam

Ca(HCOO)2 = kg/jam

H2O = kg/jam

Ca(OH)2 = kg/jam

Asumsi: Konversi 100 % Reaksi 1

= kg/jam Ca(HCOO)₂ H₂O

(12)

F10 19

= mol bereaksi x BM C2H2O4

= x 90

= kg/jam

F19 terbentuk ₌ _{mol bereaksi x BM CaSO}₄

= x

= kg/jam

Reaksi 2

= kg/jam

= kgmol

F18 bereaksi ₌ mol H2SO4 x BM H2SO4

= x 98

= kg/jam

F11 19

= mol bereaksi x BM CH3COOH

= x 2 x 60

= kg/jam

F19 terbentuk ₌ mol bereaksi x BM CaSO4

= x

= kg/jam

Reaksi 3

= kg/jam

= kgmol

= x 98

= kg/jam

F12 19

= mol bereaksi x BM HCOOH

= x 2 x 46

= kg/jam

2,700 136

136 0,003

0,003 F5

17

0,412

2,700

F6 17

0,003

0,240 0,339

0,003

0,003 0,255

0,003 0,003 0,256

0,313

(13)

= x

= kg/jam

Reaksi 4

= kg/jam

= kgmol

= x 98

= kg/jam

= x

= kg/jam

F7 19

terbentuk = mol Ca(OH)2 x BM H2O

= x 36

= kg/jam

H2SO4 yang dibutuhkan :

H2SO4 untuk reaksi = Reaksi (1+2+3+4)

= + + +

= kg/jam

H2SO4 yang disuplai = x H2SO4 yang dibutuhkan

= kg/jam

H2O pada H2SO4 = 4 N = 2M

= 2 x 98 =

=

= kg = kg/jam

kg 0,012

0,415

1,200

136

136 1,566

0,012 F2

17

0,003 0,354

0,012

0,255 0,852

1,128

264,633 0,256

196 gr H2SO4/kg air

196

1,128

319,527 266,273

1630,242 319,527

(14)

9. Press Filter

Fungsi : Memisahkan CaSO4 dengan C2H2O4, CH3COOH, HCOOH, H2O dan

H2SO4.

Kondisi operasi : Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm

Komposisi bahan yang masuk : - Bahan yang keluar dari reaktor Komponen Masuk (kg/jam)

F17

Ca(HCOO)2

-1,853 1630,242 CH3COOH

345,644

Ca(OH)2 0,852 -

-Keluar (kg) F19 349,100 1949,769

-2298,869

53,255 369,521

Komponen Persentase

(15)

Cake = CaSO4

Filtrat yang terikut pada cake= 1 % dari Cake = 1% x

= kg/jam

C₂H₂O₄ keluar

= Filtrat yang terikut x F10 20

CH₃COOH keluar

HCOOH keluar

= Filtrat yang terikut x F12 22 Di dalam filtrat

19,2%

Di dalam cake

12,60%

Di dalam cake

0,313 Komponen Cake:

369,521

Di dalam cake

Di dalam filtrat

(16)

= F12

Di dalam cake

Di dalam filtrat

0,240 Di dalam filtrat

0,102 Di dalam filtrat

3,695

C2H2O4

HCOOH

Masuk (kg)

1632,510 3,127

2,76%

Total 2.298,869

F22 F21

369,521 243,031

Keluar (kg/jam)

2.298,869 Di dalam cake

0,313 0,001

0,240 0,000

(17)

10. Evaporator

Fungsi : Mengurangi kandungan H2O hingga konsentrasi larutan menjadi 30 o

Be

Menghitung % larutan yang dipekatkan: Berdasarkan literatur :

Diketahui : 30oBe = 54,9oBrix Diuapkan sampai 54,9 oBrix = 54,9 % Solute

= 40,6 % air Komposisi bahan masuk :

Air = Solute =

= +

Dimana :

Xf = (Total filtrat dalam feed/ total feed)x100 % Xl = Filtrat dalam liquid

V = Vapor

L = Umpan ke evaporator Neraca massa (untuk Solute)

= +

Neraca Massa Komponen (untuk Solute)

= + ……..(2)

= x L +

= L

L = kg/jam

Substitusi ke persamaan (1)

= +

F.Xf L.Xl

(18)

V = kg H2O sisa= H2O masuk - H2O uap

=

-= kg

10. Kristalizer

Fungsi : Mengkristalkan asam oksalat anhidrat menjadi asam oksalat dihidrat Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Untuk mempermudah hitungan maka CH3COOH, HCOOH, H2SO4 disebut sebagai

impurities.

Dasar Perhitungan :

1 . Kelarutan asam oksalat pada suhu 0-60oC ditunjukkan dengan persamaan : 3,42 + 0,168 t + 0,0048 t2

2 . Range suhu kristalisasi adalah 24-32oC

3 . Jenis kristalizer asam oksalat yang digunakan adalah "Cooling Crystalization", (Kirk Othmer vol 16 edisi 3)

Kelarutan asam oksalat pada 30oC adalah = kg/100 kg larutan Keluar (kg/jam)

F26 Masuk (kg)

1629,383 242,565 0,313 F24

53,153

1386,000

-Total 539,653

1.925,653

12,78 0,313 0,239

1.925,653 0,239 CH3COOH

242,565

HCOOH

1386,000 1.386,000

F25 243,384

53,153 H2O

H2SO4

-Komponen

243,384 C2H2O4

1629,383 1.386,000

C₂H₂O₄ H2O

C₂H₂O₄ H₂O impurities

(19)

Neraca Massa di kristalizer :

Feed masuk = +

= +

Neraca massa basis air :

Xair F = +

BM H2C2O4.2H2O

(Geankoplis)

x = S + C

= S + C ..(1)

Neraca massa basis asam oksalat :

Xasam oksalat F = S + C

= mpelarut + massaasam oksalat +

(Geankoplis)

x = S + C

= S + C ..(2)

Eliminasi persamaan (1) dan (2)

= S + C ( x 0.113)

Substitusi C ke pers (1)

= S + C

Larutan Kristal

0,887

0,714

-0,601 311,994

100 + 12,780

masam oksalat

539,653 12,780

0,449

mpelarut S BM dihidrat C

mpelarut + massaasam oksalat

243,384

0,286 311,994

243,384

0,887 0,286

243,384

89,141

154,242 0,887

215,078 0,100 0,633

27,580 0,100

0,887 0,286

(20)

Total kristal = kg/jam

Impurities didalam krist = 1% x impurities masuk = 1% x

= kg/jam

Larutan terdiri dari :

H2O = S

= x

= kg/jam

C2H2O4 = S

= x

= kg/jam

Impurities = impurities yang masuk = 0.99 x

= kg/jam

11. Centrifuge

Fungsi : Memisahkan kristal C2H2O4.2H2O dari filtratnya

H2O 243,384

F27 Kristal (F28) Larutan (F28)

0,887 173,954

53,704 0,53704

311,994

Masuk (kg) 0,887

154,242 154,242

Impurities 53,704 0,537

Komponen Keluar (kg/jam)

311,994 C2H2O4.2H2O

0,113 173,954

19,712

53,704 53,167

0,113

C2H2O4

539,653 Total

--

-539,653 312,531 227,122

242,565 19,712

539,653

53,167

C2H2O4

CH₃COOH HCOOH H2O

28

30

C₂H₂O₄ CH3COOH

HCOOH H₂O

29

(21)

Komposisi Bahan Masuk:

H2O (l) = kg/jam

C2H2O4.2H2O = kg/jam

C2H2O4 (l) = kg/jam

Impuritis (s) = kg/jam

Impuritis (l) = kg/jam

Total Solid = kg/jam

Total Liquid = kg/jam

kg/jam Jumlah kristal = Kristal

= kg/jam

Jumlah filtrat = larutan

= kg/jam

Filtrat yang terikut kristal = 2 % x cake = 0.02 x

= kg/jam

Kristal yang lolos = 1 % x cake = 0.01 x

= kg/jam

dalam kristal = H2C2O4 kristal yang masuk - (1% x H2C2O4 kristal masuk)

= - (0.01 x )

= kg/jam

dalam filtrat = C2H2O4 kristal yang masuk - C2H2O4 kristal dalam cake

=

= kg/jam

Impuritiesdalam kristal yang keluar

dalam kristal = impurities kristal yang masuk -(1% x H2C2O4 kristal masuk)

= - (0.01 x )

= kg/jam

dalam filtrat = Impuritieskristal yang masuk - Impuritieskristal dalam cake

=

-311,994 19,712

0,537 312,531 227,122 539,653

C2H2O4.2H2Odalam kristal yang keluar

311,994 154,242

3,120 311,994 308,874

0,532 0,532

312,531 227,122

8,68% 0,17% 23,41%

3,125

311,994 308,874

0,537 0,537

0,537 53,167

67,91% 99,83%

6,251

(22)

= kg/jam H2O dalam larutan yang keluar

dalam kristal = Filtrat yang terikut kristal x H2O dalam larutan

= x

dalam kristal = Filtrat yang terikut kristal x C2H2O4 dalam larutan

= x

= kg/jam

dalam filtrat = C2H2O4 lautanyang masuk - C2H2O4 larutan dalam kristal

=

-= kg/jam

Impurities dalam larutan yang keluar

dalam kristal = Filtrat yang terikut kristal x Impuritiesdalam larutan

= x

= kg/jam

dalam filtrat = Impuritieskristal yang masuk - Impuritieslarutan dalam kristal

=

= kg/jam

Kristal Larutan H2O

Total 6,251

19,712

Masuk (kg/jam) F28

53,167 1,463

Larutan

6,251 23,41%

19,170 Kristal

Keluar (kg/jam)

F29(kristal) F30 (larutan) Larutan

154,242 4,245

(23)

12. Ball Mill

Fungsi : Untuk menghaluskan kristal asam oksalat menjadi berukuran 200 mesh.

Komposisi bahan keluar dari centrifuse : C2H2O4.2H2O = kg/jam

C2H2O4 = kg/jam

H2O = kg/jam

impurities = kg/jam

Recycle = kg/jam

Total = kg/jam

Neraca Massa Overall di Ball Mill :

P = B

P (produk) = kg

Neraca massa di Vibrating Screen :

C = P + A …………..(1)

Asam Oksalat yang ukurannya tidak sesuai spesifikasi (dikembalikan ke ball mill = 1%

A = 1% C = C …………..(2)

P = 99% C = C …………..(3)

Substitusi P = ke pers (3) didapat

P = C

= C

C = kg/jam

A = C

A = kg/jam

B + A = C

B + =

B = kg/jam

3,221

318,845

3,221 322,066

318,845 0,990

0,010

318,845 0,990

0,990

322,066 3,188 4,245 1,463 318,845 309,406

318,845 0,542 C₂H₂O₄

CH3COOH

HCOOH H₂O

HCOOH H₂O C2H2O4

CH₃COOH HCOOH H2O

31

33

(24)

C2H2O4.2H2O :

- Dari centrifuse =

- Recycle dari Vibrating Screen = 1% C

= 1% x (P/0.99) = 1% x

= kg/jam

- Ke Vibrating Screen = C = (P/0.99) =

= kg/jam

C2H2O4 :

- Dari Centrifuse =

= 1% x (P/0.99) = 1% x

= kg/jam

H2O :

- Dari centrifuse =

= 1% x (P/0.99) = 1% x

= 0,043 kg/jam 309,406

0,542

0,542 0,990

309,406 0,990

0,990

4,245

4,245 0,990 309,406

3,125

312,531

(25)

= kg/jam

Impurities :

- Dari centrifuse =

= 1% x (P/0.99) = 1% x

= kg/jam

13. Vibrating Screen

Fungsi : Untuk memisahkan antara C2H2O4.2H2O sesuai ukuran dengan

C2H2O4.2H2O yang tidak sesuai ukuran.

4,288

0,015

1,478

Total 315,657 3,188 318,845

318,845

4,245 0,990

0,005 1,463

1,463 0,990

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg)

F31 F33 F32

C2H2O4.2H2O 309,406 3,125 312,531

H2O 4,245 4,288

Impurities 1,463

C2H2O4 0,542 0,548

0,015 1,478

(26)

Komposisi feed masuk :

C2H2O4.2H2O = kg/jam

C2H2O4 = kg/jam

Impurities = kg/jam

H2O = kg/jam

Feed yang tidak normal = 1% dari feed masuk = 0.01 x

= kg/jam

H2C2O4.2H2O yang keluar :

- Ke Ball Mill = 1 % x H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O yang masuk

= 0.01 x

= kg/jam

- Ke storage = H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O yang masuk

-H2C2O4 dalam H2C2O4.2H2O ke ball mill

=

= kg/jam

Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang keluar :

- Ke Ball Mill = 1 % x Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang masuk

= 0.01 x

= kg/jam

3,125

309,406 3,188 0,548 1,478

318,845

312,531 312,531

4,288

312,531 3,125

1,478 0,015

HCOOH H₂O

Recycle ke BM 1% tidak normal C₂H₂O₄ CH3COOH

BP-03 C2H2O4

CH₃COOH HCOOH H2O

3

34

(27)

- Ke Storage = Impurities dalam H2C2O4.2H2O yang masuk

-Impurities dalam H2C2O4.2H2O ke ball mill

=

= kg/jam

H2C2O4yang keluar :

- Ke Ball Mill = 1 % x H2C2O4 yang masuk

= 0.01 x

= kg

- Ke Storage = H2C2O4 yang masuk - H2C2O4 d ke ball mill

=

= kg/jam

H2O yang keluar :

- Ke Ball Mill = 1 % x H2O yang masuk

= 0.01 x

= kg/jam

- Ke storage = H2O yang masuk - H2O ke ball mill

=

= kg/jam

Impurities yang keluar :

- Ke Ball Mill = 1 % x impurities yang masuk

= x

= kg/jam

- Ke Storage = Impurities yang masuk - Impurities ke ball mill

=

= kg/jam

Spesifikasi produk yang dihasilkan :

Total impurities dalam proses = Dalam kristal + yang ikut kristal

= +

= kg/jam

0,548

4,2878

0,01 1,478

1,463

0,005

0,542

0,043

1,478 0,015

0,548 0,005

4,288 0,043

4,245

0,015

1,478 0,015

1,463

2,926

(28)

% Impurities pada produk yang dihasilkan = %

Total 318,845 315,657 3,188

318,845 1,836 Komponen Masuk (kg) Keluar (kg/jam)

F32 F34 F33

C2H2O4.2H2O 312,531 309,406 3,125

H2O 4,288 4,245 0,043

Impurities 1,478 1,463 0,015

(29)

Data Konstanta kapasitas panas Cp = A + BT + C/T2

Dimana :Cp = Kapasitas Panas (Kcal/Kmol K) A,B,C = Konstanta

T = Suhu (K)

Suhu reference = 25 oC = K

(Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition) Cp = A + BT + C/T2

A,B,C = Konstanta

T = Suhu (K)

Kapasitas panas H2O(l)(Cp)

T Cp T Cp T

(Robert H Perry/Cecil H Chilton,Fifth Edition)

Selulosa (C6H10O5)x

Asam Sulfat H2SO4 0

o

C _K

25oC K

30oC K

50oC K

80oC K

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

0,349 298,15

0,35 303,15

0,36 323,15

Senyawa Rumus Cp (kcal/kg K)

0,32

0,34 273,15

373,150 1,040 473,15 1,095

298,15 0,999 303,150 1,002 318,150 1,010

K kcal/kgK K kcal/kgK K kcal/kgK K kcal/kgK 0,00076

T Cp

NaCl 58,5 10,79 0,0042

H2 2 4,97

Ca(OH)2 44 21,4

CaSO4 98 18,52

H2C2O4 136 0,259

LAMPIRAN B

298,15

Komponen BM A

O2 16 8,27 0,000258 -187700

H2O(g) 18 8,22 0,00015 0,00000134

0,02197 -156800

CO2 32 10,34 0,00274 -195500

Cp

0,371 353,15

B C

(30)

o

C

Asam Asetat CH3COOH (26-95

o

Dihidrat 2H2O oC K

0oC K

50oC K

o

C K

BM Calsium Oksalat CaC2O4

(Lange's,1999)

AHfo Beberapa komponen :

Selulosa (C6H10O5)x

Oksigen O2 (Perry 5

ed ,1973)

Karbon Dioksida CO2 (Perry 5

ed ,1973)

Ca Hidroksida Ca(OH)2 (Perry 5

ed ,1973)

Calcium Oksalat CaC2O4 (Lange's,1999)

Calsium Asetat Ca(CH3COO)2 (Lange's,1999)

Calcium Formiat Ca(COOH)2 (Lange's,1999)

Ca Karbonat CaCO3 (Lange's,1999)

Asam Sulfat H2SO4 (Perry 5

ed_,1973)

Calsium Sulfat CaSO4 (Perry 5

ed ,1973)

Asam Oksalat H2C2O4 (Lange's,1999)

Asam Asetat CH3COOH (Lange's,1999)

Asam Formiat CHOOH (Perry 5 ed,1973)

0,7690 0,5608

46 -97,8 -2126,1

90 -821,7 -2182,1

60 -486 -1935,9

98 -194 -1976,3

136 -339 -2490,7

130 1386,6 2549,27

100 -1207,6 -2886,2 128 -1360,6 -332 -2595,3

158 -1029 -1556,6

44 -94,1 -2137,5

74 -236 -3183,5

32 0 0

AHfo

kJ/mol kcal/m kcal/kg 15

9

10,53 14,44 Kalsium Asetat

Kalsium Format

(CH3COO)2Ca

(HCOO)2Ca

158 130

Senyawa Rumus BM Σ atom AR rata-rata Cp ( kkal/kg K)

Senyawa Rumus Cp (kca/kg K)

128 152,8 0,285313

0,338 273,15

0,385 323,15

0,416 100 373,15

0,117 -200 73,15

0,239 -100 173,15

100

0,436 273,15

0,509 15,5 288,7

0,524

0,38 373,15

0,522

(162)x -4431,7

Rumus

Senyawa BM

(31)

Asam Karbonat H2CO3 (Perry 5

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan dengan temperatur dan tekanan 148 0C dan P= 4.7 bar

C = kcal/kg_(Geankoplis)

Air pendingin yang digunakan adalah air cooling tower dengan suhu masuk25 oC dan keluar 45 oC

Cp H2O pada 25 o

C = kcal/kgoC(Geankoplis) Cp H2O pada45

o

C = kcal/kgoC(Geankoplis)

Air pencuci yang digunakan adalah air proses dengan suhu masuk = 25 oC Cp H2O pada 25

o

C = kcal/kgoC(Geankoplis)

(Lange's.1999)

(Perry dan Green.1997)

Cp Komponen humus :

(Perry dan Green.1997)

(Kirk & Othmer.1954)

(Lange's.1999)

Cp Komponen Humus : Cp = A+BT-C/T2

Senyawa Rumus B

Abu 0,00333

A BM

40 5,31

Silika 0,316

Lignin 0,32

Pentosan 0,479

Ca

-2860,743 -466,823

-18,95 0

Senyawa Cp (kkal/kg K) 0,999 1,010

0,9989

ΔHfo

komponen humus :

Senyawa ΔHfo (kkal/kg)

18 -57,8 -3211

2744,02 655,8365

623,572 149,0373

Silika Lignin Pentosan

Abu

(32)

1. Reaktor Kalsium Oksalat

Neraca Panas

H masuk = Panas yang terkandung dalam reaktan masuk H Keluar = Panas yang terkandung dalam produk

Alang-alang masuk

C6H10O5 = x = kg/jam

= kg/jam x

= kkal/jam

Lignin = x = kg/jam

= kg/jam x

= kkal/jam

Pentosan = x = kg/jam

= kg/jam x kkal/kg K x

= kkal/jam

Silika = x = kg/jam

= kg/jam x

= kkal/jam

Abu = x = kg/jam

= kg/jam x kkal/kg

303,15-298,15 303,15-298,15

1360,087

113,021

1987,006 5,42% 107,696

107,696

1987,006 44,28% 879,846

879,846 0,32

1987,006 28,58% 567,886

567,886

1987,006 18,12% 360,045

360,045404 0,32

1987,006 3,60% 71,532

71,532

303,15-298,15

0,48

kkal/kg K x kkal/kg K x kkal/kg K x

303,15-298,15 0,32

1407,7537

576,0726

0,789

H feed T = 30 oC

H Ca(OH)2

T = 30 oC

(33)

= kkal/jam

Maka H alang-alang masuk = C6H10O5 + Lignin + Pentosan + Silika + Abu

= + +

+ +

= kkal/jam

Data m ʃCp dT dan m Cp dT tiap komponen yang masuk :

Total massa bahan masuk = kg/jam

Total H bahan masuk = kkal/jam

Entalpi bahan keluar

Suhu bahan keluar = 98 oC = K Suhu referensi = 25oC = K

ΔT = Tbahan keluar - T referensi

84,961

576,073 1360,087

5532,353 13713,699

2154,827

O2 564,839 0,980 553,444

371,15 298,15

Komponen

887,397

Q = m x ʃCp dT

kg/jam kkal/kg kkal/jam

Ca(OH)2 1490,254 1,446

ʃCp dT

21,1108 Ca(OH)2

m

18733,663 1407,754

H2O (l) 1490,254 5 1,002 7463,533

Komponen

m ʃCp dT Q = m x ʃCp dT

Komponen

m

T (K)

Cp Q= m Cp dT Kg/jam

kkal/kg K Q= m ʃCp dT

kg/jam kkal/kg kkal/jam

113,021 84,961 3541,895

ʃCp dT

=

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘) + 𝐵₂× 𝑇2⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 − 𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + 𝐵₂× 𝑇2⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒

(34)

Entalpi Humus :

Maka Entalpi humus = Ca(CH3COO)2 (Kkal/kg K)

Komponen

1930,177 73

m ʃCp dT

73

1650,105 Kg/jam

kkal/kg K

ʃCp dT

31180,72004 kkal/jam

kkal/kg kkal/jam

567,886 kg/jam 0,479 kkal/kg

kkal/jam

107,696 kg/jam 11,724502 kkal/jam

kkal/kg kkal/jam

0,316 kkal/jam

Ca(HCOO)2

kkal/kg 71,532 kg/jam

8410,661

360,045 kg/jam 0,32 kkal/kg

CO2 7525,230

429,061 0,769 73

Komponen

7239,627 24086,182

CaC2O4 347,594 0,285

m Cp ΔT

kg/jam K

353,025 0,561 73 14452,264

ʃCp dT =

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘)+ 𝐵₂× 𝑇2⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 −(_{𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟}𝐶 ) −

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + 𝐵₂× 𝑇2⬚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒 −(_{𝑇𝑒𝑓𝑒𝑟𝑛𝑐𝑒}𝐶 )

(35)

Total massa bahan keluar = kg

Total H bahan keluar = kkal/jam

Reaksi yang terjadi dalam reaktor Kalsium Oksalat 2(C6H10O5)1050 + 3150 Ca(OH)2 + 6825 O2

1050(COO)2Ca + 1050 (CH3COO)2Ca + 1050 (HCOO)2Ca + 9450 H2O + 4200 CO2

ΔHf C6H10O5 = ΔHf o

25

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf Ca(OH)2 = ΔHf o

25

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf O2 = ΔHf

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf Ca(CH3COO)2 = ΔHf o

25

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf Ca(HCOO)2 = ΔHf o

25

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf H2O = ΔHf

o

25

= kkal/kg x kg/jam

= kkal/jam

ΔHf CO2 = ΔHf o

25

= kkal/kg x kg/jam

899955,842

-4431,719 879,846

-3899230,387

-3183,514 602,857

-1919204,939

-2595,313 347,594

-902113,763

-1556,563 429,061

-667859,917

(36)

= kkal/jam

=

= ((-902113,763) + (-667859,917) + (899955,842) + (-1412590,396) + (-1021620,754)) - ((-3899230,387) + (-1919204,939) + (0))

= - ( )

= kkal/jam

Perhitungan ΔHr o

25

Q = ΔHr + ΔHro25 + ΔHp

= ΔHp+ ΔHro25 - ΔHr

= +

-= kkal/jam

2714206,338

H2O 146396,377

Produk

-1021620,754

ΔHr o_{25=ΔHfp- ΔHfr}

(m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r

ΔHp = ΔHr o

Ca(HCOO)2

Jumlah

98 2950106,703

Pentosan

Σ 2714206,338 249614,065

Ca(OH)2

249614,065 13713,699

-3104228,988 -5818435,326

2714206,338

(37)

Q suplai = x Q

= x

= kkal/jam

Q loss = 5% x Q dibutuhkan = 5% x

= kkal/jam

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan T = 148 oC , P= 4,7 bar

Hs = kJ/kgoC = kkal/jam

hs = kJ/kgoC = kkal/jam

Q steam = m x (Hs - hs)

massa steam = kkal/jam

- kkal/kg

= kg/jam

Neraca Panas di reaktor 1

Q yang disuplai

H2O

Q loss 3111325,738

Jumlah Humus

Panas Keluar 1,050

1,050 2950106,703

steam

Jumlah Jumlah

2714206,338 3541,895

2154,827 553,444 7463,533 Panas Masuk Jumlah

kkal/jam

2744,02 655,837

623,572 149,037

3097612,038

Ca(HCOO)2

CaC2O4

2744,020 623,572

(38)

2. Tangki Pendingin

Entalpi bahan masuk

Suhu Bahan Masuk = 98 oC = K

Suhu Reference = 25 oC = K

ΔT = Suhu Bahan Masuk - Suhu Referensi

=

-= K

kkal/jam

Humus = kkal/jam

Total massa bahan masuk = kg/jam

Cp

7239,627 24086,182 kkal/kg K

kkal/jam

(HCOO)2Ca 353,025 73

Ca(OH)2 18733,663

0,285313

429,061 0,7690 73

14452,264 Q= m Cp dT T (K)

Cp

Komponen

kg/jam kkal/kg

887,397 21,1108

(Kkal/kg K) m

H Pendingin out T =85 o_C

H Air pendingin in

T = 25 oC

H produk T = 35

(39)

Suhu bahan keluar = 35 oC = K

= 25 oC = K

ΔT = Suhu Bahan keluar - Suhu Referensi

=

-= 10 K

Entalpi Humus :

Silika = m x Cp x dT

= x x 10 K

=

Lignin = m x Cp x dT

= x x 10 K

= kkal/jam

Abu = m x

= x

= kkal/jam

Pentosan= m x Cp x dT kkal/kg K

298,15

2566,255 308,15

Cp ΔT

ʃCp dT

107,696 kg/jam 1,580

kg/jam kkal/kg kkal/jam

Ca(OH)2 887,397

226,042

0,7690

360,045

(CH3COO)2Ca 429,061

kkal/jam

(HCOO)2Ca 353,025 0,5608 10

991,730

CaC2O4 347,594 0,285313 10

kkal/kg 10 1,0016

(40)

Maka Entalpi humus =

Total massa bahan keluar = kg/jam

Total H bahan keluar = kkal/jam

Q loss = 5% x H bahan masuk = 5% x

= kkal/jam

H bahan masuk - Q loss - H bahan keluar

= -

-= kkal/jam

Kebutuhan media pendingin

Digunakan air untuk mendinginkan bahan dengan suhu masuk = 25 oC dan suhu keluar 85 oC

Cp air pada 25 oC = kkal/kgK Cp air pada 85 oC = kkal/kgK

CP rata - rata = kkal/kgK

Q media pendingin (Q1) = m x Cp x ( Tout-Tin) massa air = Q media pendingin (Q1)

=

= kg/jam

Neraca Panas di Tangki Pendingin

4268,507 19333,537 Humus

1,015

18733,663 Ca(OH)2

32439,269

14452,264 Ca(HCOO)2

3299,477 991,730 kkal/jam

Jumlah

Ca(HCOO)2

kkal/jam

Panas Masuk Jumlah Panas Keluar

Q media pendingin =

242088,835 12104,442

197545,124

0,999 1,032

(41)

3.Rotary Vacuum Filter

Entalpi bahan masuk

Suhu bahan masuk = 35 oC = K

Total H bahan masuk = kkal/jam Entalpi bahan keluar

Suhu bahan keluar = T oC = T + 273,15 K

2551,859 12104,442 197545,124 Q loss

303,15

Cp ʃCp dT

Q yang diserap pendingin

242088,835

350,618 882,419

2005,760 0,999

4011,551 28824,311

20035,539 3284,482 986,166 0,769

Komponen m (kg//jam)

kkal/kgK ΔT kkal/kg 0,285

Jumlah

kkal/jam

Q = m.ʃCp.dT

28824,311

10

Ca(HCOO)2

Ca(OH)2

H2O

CaC2O4

Ca(CH3COO)2

345,644 427,111

Jumlah

0,561 1966,264

Q = m.Cp.dT 242088,835 Jumlah

10 10

10

2,892

H-215 H air pencuci

T = 25 oC

H filtrat T

H cake T H feed

(42)

(T-25) +

Q loss = x H bahan masuk

= x

= kkal/jam

Suhu air pencuci = 25 oC = K H air pencuci = m.Cp.dT

= (25 % x jumlah solid masuk).Cp.dT

= x x (303.15-298,15) K

= kkal/jam

Neraca panas :

H bahan masuk = H cake + H filtrat - air pencuci + Q loss

= {(100,985 + 2536,868) (T25)} + {(0,852 + 881,567) ʃCp.dT}

-431,579 + 1441,216

= (T-25) + ʃCp.dT

Perhitungan (T-25) dengan menggunakan trial and error

T = C = K 0,339 0,561

0,852 0,190 0,317

1,853 1,004 (T-25)

328,131

2536,868

25403,111 2411,563

27814,674 2637,852 882,419

34,630 307,780

Ca(OH)2

(T-25) 196,437

2003,907

Q = m.ʃCp.dT

(T-25)

100,985 0,852

0,999 86,411

ʃCp dT

28824,311

882,419 2,733

Jumlah

Ca(CH3COO)2 426,698 0,769 (T-25)

(T-25)

Ca(HCOO)2 350,279 0,561

0,412

ʃCp dT

881,567 881,567

ʃCp dT

m (kg//jam) ΔT

kkal/kgK kkal/kg

Ca(OH)2

881,567

ʃCp dT

1,004

345,644 0,285

1441,216

(43)

= kkal/jam

Jadi suhu bahan keluar rotary vacuum filter = oC = K H filtrat ke tangki =

= kkal/jam

H cake ke reaktor =

298,15)) x 0,852}

= kkal/jam

4. Reaktor Asam Oksalat

Entalpi bahan masuk

Cake yang kelur dari rotary vacuum filter = kkal/jam H2SO4 4 N pada suhu 30

o

C = 303,15 K

- H2SO4 = kg/jam x kkal/kgK x 5 K

= kkal/jam

maka H2SO4 4 N adalah = kkal/jam

1441,216 974,835 - 298,15)) x 881,567}

kkal/jam kkal/jam

974,835

28824,311 H filtrat 26839,840

34,63

26839,83952

974,8348855

Panas Masuk Jumlah Panas Keluar Jumlah

H umpan

29255,890 307,780

Q loss 27814,674

{2536,868 x (307,780 - 298,15)} + {(0,284 x (307,780

H air pencuci 431,579 H cake

Jumlah 29255,890 Jumlah

557,575

319,527 0,349

557,575

{100,985 x (307,780 298,15)} + {(0,284 x (307,780

-Q air pendingin T out = 45

o_C T In = 25 oC

H feed T =34,630

o C

H H2SO4 T = 30 oC

(44)

- H2O = kg/jam x kkal/kgK x 5 K

= kkal/jam

maka H H2Oadalah = kkal/jam

Total entalpi bahan masuk = Cake yang keluar dari rotary vacuum filter + larutan H2SO4 4N

= + +

= kkal/jam

Suhu Bahan Keluar = 80 oC = K

Reaksi- reaksi yang terjadi pada reaktor asam oksalat :

Temperatur = 80 oC = K

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= ( kkal/kg x kg/jam )

= kkal/jam

ΔHf C2H2O4 =

= kkal/jam

8164,624

m.ʃCp.dT (kkal/jam)

H2O

0,240

2298,869

353,15

Komponen m

kg/jam

Cp

kkal/kgK ΔT

ʃCp.dT

1630,242 1,002

557,575

-2182,122 243,031

(45)

ΔHf CaSO4 = ΔHf o

25

= kkal/jam

ΔHr o

25 = ΔHf produk - ΔHf reaktan

=

(-523001,946)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

CaSO4 = kkal/jam

ΔHr o

80 (I) = + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

= +

-= kkal/jam

75,224

-2490,662 367,246

-914686,333

{(-530322,605) + (-914686,333)} - {(-897053,110) +

(46)

Reaksi II Ca(CH₃COO)₂ + H₂SO₄ 2CH₃COOH + CaSO₄

ΔHf Ca(CH3COO)2 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf CH3COOH = ΔHf

o

25

( kkal/kg x kg/jam )

= kkal/jam

ΔHf CaSO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHr o

= {(-606,408) + (-884,186)} - {(-641,969) + (-505,562)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

Ca(CH3COO)2 = kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

H2SO4 = kkal/jam

mCp.dT = ( x x 55 )

CH3COOH = kkal/jam

m.ʃCp.dT = ( x )

CaSO4 = kkal/jam

ΔHr o

80 (II) = ΔHf o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

= +

-= kkal/jam

0,412

0,256 0,371

0,313 0,522

-343,063 -641,969

8,993

3,472

-353,261 -343,063

12,465 22,663

-505,562

0,355 9,781

17,444

-1556,563 0,412

-1976,327 0,256

-1935,946

0,355

0,769 -606,408

-884,186

5,220

0,313

(47)

Reaksi III : Ca(HCOO)2 + H2SO4 2HCOOH + CaSO4

ΔHf Ca(HCOO)2 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf HCOOH =

= kkal/jam

ΔHf CaSO4 =

= kkal/jam

ΔHr o

= {(-509,408) + (-882,167)} - {(863,091) + (-504,408)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

Ca(HCOO)2 =

0,339

Σ 22,663

2549,272 -343,063

Komponen (m.Cp.dT)r

(kkal/jam) Reaktan

Ca(CH3COO)2

H2SO4

ΔHr o_{80 = ΔHr}o

25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

ΔHr o_{25 = ΔHfp -ΔHfr}

(m.Cp.dT)p

Produk CaSO4

CH3COOH

-1976,327

5,220

0,255

-2126,087 0,240

-2490,662 0,354

ΔHf o

25

ΔHf o

25

12,465

17,444

863,091

-504,408

-509,408

-882,167

0,339 0,561

kkal/jam -1750,258

8,993 3,472

(48)

m.Cp.dT = ( x x 55 )

H2SO4 = kkal/jam

mCp.dT = ( x x 55 )

HCOOH = kkal/jam

m.ʃCp.dT = ( x )

CaSO4 = kkal/jam

ΔHr o

80 (III) = ΔHf o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

= +

-= kkal/jam

Reaksi IV : Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O

ΔHf Ca(OH)2 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

Komponen

ΔHr o_{80 = ΔHr}o

25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

(m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r 6,905

(kkal/jam) Reaktan

Ca(HCOO)₂ H₂SO₄

-1976,327 1,128

Produk CaSO4

-1755,539

9,781

0,255 0,371

5,208

6,905 3,464

10,443

-1750,258 10,370

-1750,258 10,370 15,651

Σ

3,464 HCOOH

-2712,613

-2230,151

15,651 5,208

-3183,514 0,852

0,240 0,524

(49)

ΔHf CaSO4 = ΔHf o

25

= kkal/jam

ΔHf 2H2O = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHr o

= {(-3900,346) + (-1331,041)} - {(-2712,613) + (2230,151)}

= kkal/jam

m.ʃCp.dT = ( x )

Ca(OH)2 = kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

H2SO4 = kkal/jam

m.ʃCp.dT = ( x )

CaSO4 = kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

2H2O = kkal/jam

ΔHr o

80 (IV) = ΔHf o25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

= +

-= kkal/jam

-288,623 38,779

CaSO₄ 23,462

1,566 -2490,662

-3210,994 0,415

36,578

Komponen

ΔHr o_{80 = ΔHr}o

25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r

Reaktan

(m.Cp.dT)p (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

-288,623 0,852

1,566 9,781

0,415 1,029

15,905

1,128 0,371

13,553 H2SO4

Produk

-3900,346

-1331,041

13,553

15,317 23,026

23,462

23,026 Ca(OH)₂

(50)

ΔHr total = ΔHr o25(I) + ΔHr o25(II) + ΔHr o25(III) + ΔHr o25(IV)

= + + +

(kkal/jam)

= kkal/jam

Karena reaksi terjadi eksoterm maka diperlukan air pendingin

Air pendingin yang masuk pada suhu 25oC = K dan keluar pada

45 oC = K

Neraca Panas

Q pendingin = ΔHp + ΔHr o25 total -ΔHr

= (9697,034 + (-27335,827) -97635,412)

= kkal/jam

Q air pendingin = m.Cp.dT

= m x x

-m =

x 20

m = kg/jam

Neraca Panas di Reaktor Asam Oksalat -343,063

36,578

2H₂O 15,317

Jumlah -24953,883

Σ -288,623

-1750,258

298,15

Jumlah

974,835 H umpan

H H2SO4 -27335,827

-60602,552 8164,624

9697,034

H H2O Q air pendingin

97635,412 -60602,552

-60602,552 1,002 (318,15

557,575 ΔH reaksi H produk

9697,034 -288,623

-60602,552

38,779

3008,654 1,007

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) 298,15) -27335,827

(51)

5.COOLER

Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar dari reaktor asam oksalat

= kkal/jam

suhu bahan keluar = 55 oC = K

Neraca Panas

Q loss = 5% x H bahan masuk = 5% x

= kkal/jam

H bahan masuk = H bahan keluar + Q media pendingin

= + Q media pendingin +

Q media pendingin = kkal/kg

0,360 30

97635,412

3990,832 40,262 49728,252 Q = m.Cp.dT

3,766 4,905

H2SO4

30

HCOOH 0,240 0,524

Q = m.ʃCp.dT

53,255 369,521

H2O 1632,510

97635,412

ΔT

ʃCp dT

30

0,166

38410,475 4881,771

CaSO4 Jumlah

4881,771 30

C2H2O4 243,031

1,015

0,360 30

2298,869 54343,167

54343,167

kkal/jam

575,149

CH3COOH 0,313 0,522

97635,412

328,15

Cp

H air pendingin in T = 25 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC H feed

(52)

Digunakan air pendingin untuk mendinginkan bahan masuk dengan suhu

T in = 25 oC = K

T out = 45 oC = K

Q media Pendingin = m.Cp.ΔT

= m

massa media pendingin =

= kg/jam

6.FILTER PRESS

Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar dari Cooler I

= kkal/jam

Entalpi bahan keluar =

Suhu bahan keluar = T oC = T+273,15 K

C2H2O4 242,565 242,565

54343,167

Cp

ΔT

ʃCp dT Q = m.Cp.dT

kkal/kgK kkal/kg Q = m.ʃCp.dT

ʃCp.dT

298,15 318,15

Jumlah 97635,412

Filtrat

Q loss

Jumlah 97635,412

38410,475

38410,475 1,007 x ( 45-25) 2542,552

1,007 x ( 45-25)

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam)

H umpan 97635,412 H produk 54343,167

Q media pendingin 38410,475

1654,088 H2O

4881,771

ʃCp.dT

(T-25) 1629,383 1,015 (T-25)

kkal/jam

H feed

(53)

(T-25) +

= x

= kkal/jam

Neraca Panas

= +

Suhu bahan keluar dari Filter Press dihitung dengan trial and error

T = oC = K

H Filtrat = (T-25) + ʃCp dT

= (( x + [

x

((0,259 x 298,15) + (0,0008 x 298,15))]

= +

= kkal/jam

CaSO4 369,521

54343,167 5%

5%

369,521

ʃCp dT

1674,096 242,565

3,213 0,465

ʃCp.dT

1674,096 (327,66-298,15))

369,521

54,614 327,76

49576,815 39,656

0,000

369,52

((0,259 x 327,76) + (0,0008 x 327,76)) -

1674,096 242,565 ʃCp dT

0,239 (T-25)

(T-25)

0,465 ʃCp.dT

54343,167

369,521 0,522 (T-25)

Cake

Jumlah 3,213

H2SO4 0,102 0,371 (T-25) 0,038 (T-25)

0,001 (T-25)

ʃCp.dT

0,465 HCOOH

1674,096

CH3COOH 0,001 0,522

0,524 0,465

(T-25)

3,127 1,015 3,174 (T-25)

19,720 (T-25)

0,0002

(T-25) (T-25)

(T-25)

H filtrat + H cake 2717,158 H2O

53,153 0,371

CH3COOH 0,313

ʃCp.dT

0,163 (T-25)

2717,158

51626,008

49616,471 1677,309

(54)

H cake = (T-25) + ʃCp dT

+ ʃCp dT

= (( x + x

+

= + +

= kkal/jam

Neraca Panas pada Filter Press

7. EVAPORATOR

H bahan masuk = Entlapi bahan keluar dari filter press

= kkal/jam

Panas masuk

0,465

((18,52 x 327,76)+(0,022 x 327,76)+(-156800 x 327,76))-((18,52 x 298,15)+(0,022 x 298,15)+(-156800 x 298,15))x 567,093 ((0,259 x 327,76)+(0,0008 x327,76)-((0,259 x 298,15)+(0,0008x298,15)

H umpan 54343,167 H produk

H Cake 2009,537

0,076

54343,167

49616,471

3,213 0,465

Q loss 2717,158

Jumlah 54343,167 Jumlah

Jumlah (kkal/jam)

95,144 1914,318

369,521

3,213 (327,66-298,15))

Panas keluar Jumlah (kkal/jam) 49616,471 2009,537

H vapour T = 100

o

C

H feed T = 54,61oC

H Condensat T = 148 oC P = 4,7 bar

H saturated steam in T = 148 oC P = 4,7 bar

(55)

Entalpi bahan keluar :

Suhu bahan keluar : oC = K

Hv air pada 100 oC = kkal/kg

Entalpi air yang menguap = m x Hv

= x

= kkal/jam

Neraca Panas

Q = Hproduk - H umpan

= (830473,421 +20571,982) -(49616,471)

= kkal/jam

Q suplai = 1,05 x Q

Q Suplai = kkal/jam

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan T = 148 oC , P= 4,7 bar

Hs = kJ/kgoC = kkal/jam

hs = kJ/kgoC = kkal/jam

Q steam = m x (Hs - hs)

massa steam = kkal/jam

- kkal/kg

= kg/jam

Q loss = x Q

= x

= kkal/jam

801428,931 Komponen m (kg//jam)

HCOOH 0,239 75

kkal/kg

0,524 C2H2O4

H2O 243,384

0,404

539,653 20571,982

1386,000 599,187

H2SO4 53,153 0,378 75

100 373,150

1,038 75

599,187

(56)

Neraca Panas di Evaporator

8.COOLER II

Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar dari evaporator

= kkal/jam

suhu bahan keluar = 55 oC = K

Neraca Panas

kkal/jam

0,000 7413,761 830473,421

H umpan 49616,471 H produk 20571,982

Q Steam 841500,378 H Vapour

kkal/kg Q = m.ʃCp.dT

Q loss 40071,447

0,522 30 0,524 30

H2SO4 53,153 0,360 30

Jumlah 539,653

HCOOH 0,239

Jumlah 891116,849 Jumlah 891116,849

328,15

Cp

ΔT

kkal/kgK

4,896 574,048 3,759

H2O 243,384 1,015 30

C2H2O4 242,565 0,166

CH3COOH 0,313

20571,982

7996,464

H air pendingin in T = 25 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC H feed

(57)

H bahan masuk = H bahan keluar + Q media pendingin

= + Q media pendingin

Q media pendingin = kkal/kg

Digunakan air pendigin untuk mendinginkan bahan masuk dengan suhu

T in = 25 oC = K

T out = 45 oC = K

Q media Pendingin = m.Cp.ΔT

= m

massa media pendingin =

= kg/jam

9.CRYSTALIZER

Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar dari cooler = 7996,464 kkal/jam

H umpan 20571,982 H produk 7996,464

12575,518

298,15 318,15

12575,518 1,007 x ( 45-30)

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) 12575,518

1,007 x ( 45-30)

Jumlah 20571,982 Jumlah 20571,982

20571,982 7996,464

832,427

H feed

T = 55 o_C _{pendingin in}H air

T = 25 o_C

H air pendingin out

T = 45 o_C

(58)

Entalpi bahan Pada 30 oC

Panas pendinginan sampai 30 oC = H bahan pada 55 oC - H bahan pada 30 oC

=

-= kkal/jam

H pengkristalan = Berat kristal x Panas Pengkristalan C2H2O4.2H2O

= Berat kristal x (-1 x Heat Solution C2H2O4.2H2O (Perry)

= x (-1x(-67,3413))

= kkal/jam

Q Kristalisasi = Panas untuk mendinginkan + Panas untuk mengkristalkan

= +

= kkal/jam

= x

= kkal/jam

Entalpi bahan keluar

6683,561 30043,163

303,15

0,366 5 570,949

Cp

ΔT

ʃCp dT

H2O -

-Kristal

C2H2O4

-0,350 5 93,983

0,000 Komponen m (kg//jam)

Cp

ΔT

ʃCp dT

446,133

C2H2O4 242,565 0,027

1312,903 6683,561

Impurities 53,704

1312,903

H2O 243,384 1,002 5

Impurities 0,537 0,350

C2H2O4.2H2O

5 C2H2O4.2H2O 311,994

Jumlah 539,653

(59)

Neraca Panas

H bahan masuk + Q kristalisasi = Q bahan keluar + Q loss + Q media pendingin

+ = +

+ Q media pendingin

Q media Pendingin = kkal/jam

Kebutuhan media Pendingin

Digunakan air pendingin untuk mendinginkan dengan suhu masuk 25 oC dan keluar 45 oC

Q media pendingin = m.Cp.dT

= x x

massa air pendingin =

= kg/jam

Neraca panas pada kristalizer

10. CENTRIFUGE 42885,418

42885,418

Jumlah (kkal/jam) (1,007 x 15)

2838,767

Jumlah 44723,188

1437,947

Q kristalisasi 36726,724 Q loss 399,823

7996,464 H produk

massa air 1,007 (45-30)

H umpan

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar 19,712

42885,418

772,481

Jumlah 539,653

7996,464 C2H2O4

36726,724 1437,947

Impurities 53,167 0,350 5

0,027

399,823 1437,947

93,043 0,534 154,242 1,002 5

(60)

Entalpi bahan masuk = Panas yang keluar dari kristalizer

= kkal/jam

Entalpi Bahan keluar

Neraca Panas di Centrifuge

Q = m.ʃCp.dT

kkal/jam

0,015 565,240 21,259 0,027

C2H2O4 0,542

90,492 0,519 5,709 751,221 590,005 3,491

Jumlah 539,653 1437,947

H umpan 1437,947 H cake 590,005

Q larutan 847,942

Jumlah 1437,947 Jumlah 1437,947

C2H2O4.2H2O 3,120 0,366 5

C2H2O4 19,170 0,027

315,657 Larutan

H2O 149,997 1,002 5

Kristal

H2O 4,245 1,002 5

C2H2O4.2H2O 308,874 0,366 5

1437,947

303,15 Komponen m (kg//jam)

Cp

ΔT

H feed

T = 30 oC

H filtrat

T = 30 oC

H cake

(61)

1. GUDANG BAHAN BAKU ALANG-ALANG (GB-01)

Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku alang-alang. Lama persediaan : 3 hari

Densitas alang-alang :

fraksi

Abu Silika Lignin Pentosan Selulosa

Maka densitas alang-alang = kg/m3

Laju bahan masuk = kg/jam

Faktor keloggaran = 2

Kapasitas penyediaan untuk 3 hari :

= kg/jam x 24 jam x 3 hari

= kg

Volume alang-alang :

Vgudang bahan baku = 2 x = m3

Asumsi 1 karung memiliki (p : 1 m;l : 0,5m; t : 0,3 m.) jumlah karung yang dibutuhkan

= 572 karung LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

Komponen Massa ρ ρc

kg/jam massa (kg/m3) (kg/m3)

360,045 0,181 1600,000 289,920 567,886 0,286 1840,000 525,872

1667,6 1987,006

107,696 0,054 1150,000 62,330 71,532 0,036 2250,000 81,000

1987,006

1 hari 143064,399

879,846 0,443 1600,000

85,790 m3

Densitas 1667,602

171,581

V = Kapasitas = 143064,399 =

708,480 Jumlah 1987,006 1,000 8440,000 1667,602

571,937 85,790

0,150

(62)

Gudang direncanakan : P = _{1,5 l}

t = ₈ m

V = p x l x t = 1,5 l x l x 3 m

= 1,5 l2 X 3 = 1,5 l2

l = m

p = m

Maka design gudang

p = 8,0 m

l = 6 m

t = 8 m

2. ROTARY CUTTER KNIFE (RC-01)

Fungsi : Memotong alang-alang yang berasal dari gudang. Kapasitas : kg/jam x 1 jam / 3600 detik

: kg/s

Spesifikasi Alat : (Ulrich.1984 tabel 4-5)

Nama : Rotary Cutter

Fungsi : Memotong alang-alang

Tipe : Rotary Cutter Knife

Kapasitas maksimum : 50 kg/s Maks diameter feed masuk : 1 m

Max reduction ratio : 50

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

Temperatur design : 30 oC

Power : 2,2 kW = 2,5 hp

1987,006 0,552 57,194

(63)

3. TANGKI PENAMPUNG ALANG-ALANG (BP-01)

Fungsi : Menampung alang alang setelah dipotong-potong Bentuk : Horizontal Silinder

Material : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 buah

Menentukan Volume Bin

m = kg/jam = lb/jam

ρ = kg/m3 = lb/ft3

Laju padatan = ft3/jam

Dengan waktu tinggal 4 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume bin digunakan 1 buah bin

Volume solid dalam bin = rate massa masuk x waktu tinggal

= x 4

= ft3

Volume solid = 80 % volume bin Volume bin = Volume solid dalam bin

=

= ft3

Menentukan dimensi tangki

Dirancang tangki berbentuk silinder tegak dengan volume

H/D =

Volume silinder (VS) = 1/4 π.D2.H

= 0,25 π.D2.(1,5D)

= 0,25π 1,5 D3

= D3

V tutup bawah (Ve) = 1

24

1987,006 4380,552

168,334

0,800 168,334

104,092 42,084

ρ solid

4380,552 104,092

1,178

πD3

1667,602

0,800 210,418

(64)

Volume total (Vt) = Vs + Ve =

= D3

D = ft = in

H = ft = in

Volume Silinder

Vs = ft3

Volume tutup

Ve = ft3

Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = ft Rasio axis = 2:1

tinggi tutup =

Menentukan tekanan design (Pd) Pd = 1,05 x P hidrostatik

= 1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

= x (105,334 x 1 x 14,041/144)

= psia = kPa

Menentukan tebal tangki 1. Tebal bagian silinder

Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C Efesiensi las , E =

f allowable = (Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi = in (untuk 10 tahun )

8,351 100,218

203,227

7,191

210,418 1,178 D3 + 0,042 D3

210,418 1,219

5,568

= 1,392 ft 2 x 2

ts = Pd x ri + C

fE - 0,6 Pd 1,050

6,339 43,706

0,85 12.650

0,125

(65)

dimana : ts : tebal bagian silinder (in) Pd : tekanan dalam bejana (lb/in2) ri : jari-jari dalam shell

f : allowable strees (lb/in2) E : faktor pengelasan C : Faktor korosi (in)

x

(12650 x 0,85)-(0,6 x 6,339)

distandarisasi menjadi 1/4 in

OD = ID + 2ts

= +

= in

= OD Standart = in

= ft

2.Tebal tutup

Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell maka tebal tutup tangki standart yang digunakan adalah 1/4

Total tinggi tangki = Tinggi tangki +tebal tutup = 100,218 + 1/4

= in

= ft

4. BELT CONVEYER (BC-01)

Fungsi : Mengangkut alang-alang dari bin-01 ke reaktor kalsium oksalat

Laju massa : kg/jam = ton/jam

Dari Perry & Green.1997, edisi 7. tabel 21-7, hlm 21-11 Untuk kapasitas 1,987 ton/jam, maka dipilih belt conyever :

67,437

72 6,00

100,468 8,372

+ 0,125

ts = 0,127 in

66,812 0,625

ts = 6,339 2,784

(66)

Lebar belt = m

Kecepatan belt = 61 m/menit (untuk 32 ton/jam)

Jadi kecepatan belt ₌ x = m/menit

Luas permukaan beban = m

Belt plies = 3 (min)

= 5 (maks)

Maksimum lump size = 2 in (sized material, 80% under) = 3 in (unsized material, not over 20%)

m = _{kg/jam =} ton/jam = lbm/s

r = kg/m3 = lb/ft3

Rate Volumetrik = ft3/s

Alat yang direncanakan :

Jarak horizontal = 10 m = ft

Tinggi alat = 2 m = ft

Kemiringan : tga =

a =

Panjang belt (L) = (Jarak2 + tinggi2)0,5 = (102 + 22)0,5

= m = ft

Power :

Power vertikal (P1) = 0,34 hp/10 ft ( untuk 100 lb/ft3 material )

Untuk lbm/ft3material

P1 = hp

Power horizontal (P2) = 0,44 hp/10 ft ( untuk 100 lb/ft3 material )

P2 = hp

Power tambahan untuk tripped (P3) = 2 hp

Total Power (SP)= P1 + P2 + P3 = hp

Efisiensi motor, hm =

SP

hm

3,79 32

0,01

1.987,006 1,99 1,22

0,35

1,987

61

10,198 33,452

104,108

104,108 0,012

32,808 6,5617 0,2

0,301

0,232

2,533 85%

1.667,602

Power motor = = 2,533 =

11,3

(67)

Digunakan power motor = hp

5. TANGKI PENAMPUNG Ca(OH)₂(TK-01)

Fungsi : Menampung larutan Ca(OH)2 50%

Material : Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah : 1 buah

Tipe alat : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard dished head

Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 oC

Menentukan volume tangki

m = kg/jam

= lb/jam

r = kg/m3

= lb/ft3

Rate larutan ₌ ft3/jam dengan waktu tinggal 1 ja 4 jam

Volume larutan dalam tangki = x 4 =

= Jumlah tangki penampung = 1 buah

larutan akan menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt) =

Vt = = ft3

Menentukan dimensi tangki

Tangki berupa Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard dished head

Digunakan dimensi H/D = 1,5

Volume silinder (Vs) = 1/4 p D2 H = 0.25 p D2(1.5 D) = 0.25 p 1.5 D3

= D3

Volume tutup atas (Va) = D3 2211,000

138,033

47,6034

6570,829

190,4136 ft3 138,033

3,0

2980,508 6570,829

190,4136 238,0170 0,8

(68)

Volume tutup bawah (Vb) = D3 Volume total (Vt) = Vs + Va + Vb

= D3 + 2 ( ) D3

= D3

D = ft = in

H = ft = in

Volume silinder (Vs) = D3 = ft

Volume tutup atas (Va) = D3 = ft

Volume tutup bawah (Vb) = = D3 = ft

Menentukan tekanan design (Pd) Pd = 1,05 x P hidrostatik

= 1,05 x ρ x (g/gc) x Hs

= x (138,033 x 1 x 8,417)/144

= psia = kPa

Menentukan tebal tangki

1. Tebal bagian silinder

Dipergunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-283 grade C dipilih sambungan las single welded but joint

Efesiensi las , E =

f allowable = (Brownell & Young, 1959)

Faktor korosi = in (untuk 10 tahun )

f : allowable strees (lb/in2) E : faktor pengelasan C : Faktor korosi (in) 238,0170 1,3469

0,0847

5,612 67,340

8,417 101,010

1,1775 208,08

238,0170 1,1775 0,0847

0,85 12.650

0,125

ts = Pd x ri +

0,0847 14,968

1,050

8,472 58,415

(69)

x

OD = ID + 2ts

= +

= in

= OD Standart = in

= ft

Tebal tutup atas dimana rC = ID

f head = 0,885 Pd.rC

= x x

= in

diambil standar 1/4 in

Menentukan tinggi tutup

Tutup atas berbentuk dished heads

r (radius of dish) = 72 in (Tabel 5.7Brownell & Young, hal 90) icr (inside corner radius) = in

BC = r - icr

= 72

-= in = ft

AB = (ID/2) - icr

=

-= in = ft

0,125 (12650 x 0,85)-(0,6 x 8,472)

ts = 0,152 in

67,340 0,500

ts = 8,472 33,670 +

0,885 8,472 67,340

+ C

12650 x 0,85 - 0,1 x 9,003 67,840

72 6,000

+ C

f.E - 0,1Pd

29,295 0,047

4 3/8

67,63 5,635

33,670 4 3/8 4 3/8

(70)

b == r- (BC2 - AB2)0,5 = 72-(67,63 - 29,295)0,5

= in = ft

Tinggi dish = b

= _in ₌ _ft

Tinggi dish = _ft ₌ _m

Tinggi tutup atas = = in

= ft

Menentukan tinggi larutan dalam tangki

Jumlah larutan yang ada = ft3

Volume larutan yang menempati tutup bawah (tanpa flange) :

Vd = D3 = ft3

Volume yang menempati silinder =

-= ft3

Dengan demikian tinggi larutan dalam shell :

Hls = 4 V / ( p D2 ) = ft

Jadi tinggi liquid total dalam tangki adalah :

Hl = Hls + b

= +

= ft

Tinggi total = (Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder

= + tinggi silinder

= x 2 +

= in

= ft

6. TANGKI OKSIGEN (TK-02)

Fungsi : untuk menyimpan oksigen Material : Stainless steel SA-240 Grade M

Jumlah : 1 buah

Tipe alat : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah dished head

11,050 _0,9208

0,0847 14,968

238,017 14,968 223,049

0,0627

0,9208 0,0234

VO 11,050

0,9208

238,0170

0,9208 101,0098

102,8514

0,0627 0,9208 0,9835

(VO x 2)

(71)

Menentukan volume tangki

m = kg/jam

= lb/jam

r = kg/m3

= lb/ft3

Rate larutan ₌ ft3/jam dengan waktu tinggal 1 ja 6 jam

Volume larutan dalam tangki = x 6 =

= Jumlah tangki penampung = 1 buah

larutan akan menempati 80% volume tangki, maka volume tangki (Vt) =

Vt = = ft3

A. Menetukan dimensi bejana

Dirancang tangki berbentuk silinder, dengan volume :

H/D = 1,5

V silinder = p D2 H/4 V Silinder = 1,1775 D3

V. Dish = (0,000049 x D3) (Brownell & Young.1959) = (0,000049 x D3) ft3

dengan D dalam inci,

V dish = 0,0847D3 ft3

Maka Volume Total :

Vt = Volume Silinder + Volume Tutup = ((p/4) x D2 x H ) + 2 x 0,0847D3 = 1,1775D3 + 0,1694D3

= D3

D = ft = in

Maka digunakan

Hs = ft = in

564,839 1245,245 1175,000 73,355

16,9755

1245,245

101,8532 ft3 73,355

101,8532 127,3166 0,8

127,317 1,347

4,555 54,664

(72)

B.Menentukan Tekanan dalam Bejana (Pi) P total = P hidrostatik

= ρ x (g/gc) x Hs

= x 1,0 x (7,261/144)

= psi

P design = 1,05 x P Total = 1,05 x 3,481

= psi

C.Menetukan dimensi Bejana C.1 tebal bagian silinder (ts)

Dari App.D,Brownell and Young, Hal 342 untuk bahan konstruksi carbon steel SA - 340 grade M, diperoleh :

f = psi

Faktor korosi, C = in (Untuk 10 tahun) Sambungan las tipe double welded but joint

Efesiensi Las, E =

f : allowable strees (lb/in2) E : faktor pengelasan C : Faktor korosi (in)

x

0,125 (18750 x 0,85)-(0,6 x 3,481)

ts = 0,131 in fE - 0,6 Pd

ts = 3,655 27,332 +

3,655

18.750 73,355

ts =

3,481

0,125

0,85 Pd x ri