LAMPIRAN B LAMPIRAN B
Perhitungan neraca energi dilakukan untuk mengetahui
Perhitungan neraca energi dilakukan untuk mengetahui energi yang perluenergi yang perlu dit
ditambambahkahkan an atau atau dildilepasepaskan kan padpada a setisetiap ap sissistem tem untuntuk uk memmemenuenuhi hi konkondisdisii operasi. Hasil perhitungan neraca energi akan digunakan untuk pemilihan jenis operasi. Hasil perhitungan neraca energi akan digunakan untuk pemilihan jenis alat dan ukuran yang sesuai, serta penyediaan energi untuk keseluruhan proses. alat dan ukuran yang sesuai, serta penyediaan energi untuk keseluruhan proses.
Data entalpi dan panas pembentukan didapatkan dari
Data entalpi dan panas pembentukan didapatkan dari hasil perhitungan hasil perhitungan mengg
menggunakan metode unakan metode estimaestimasi si BensonBenson. . Selain itu Selain itu untuuntuk k perhitperhitungaungan n neracaneraca energi pada
energi pada Evaporator, digunakan pemodelan ASPE H!S!SEvaporator, digunakan pemodelan ASPE H!S!S"" # $.$. # $.$. Per
Perhithitungungan an nerneraca aca eneenergrgi i berberdasdasarkarkan an padpada a nerneraca aca masmassa sa yanyang g teltelahah dihitung sebelumnya. Perhitungan neraca energi dilakukan dengan menggunakan dihitung sebelumnya. Perhitungan neraca energi dilakukan dengan menggunakan persamaan
persamaan %.& %.& dengan dengan asumsi asumsi seperti seperti yang yang telah telah dijelaskan dijelaskan pada pada subbab subbab %.&.&%.&.& asumsi, persamaan, dan neraca energi setiap unit. Secara umum perhitungan neraca asumsi, persamaan, dan neraca energi setiap unit. Secara umum perhitungan neraca energi ini didasarkan pada energi aliran masuk sama dengan energi aliran keluar energi ini didasarkan pada energi aliran masuk sama dengan energi aliran keluar atau energi yang dilepas sama dengan energi yang diterima, karena diasumsikan atau energi yang dilepas sama dengan energi yang diterima, karena diasumsikan tidak ada
tidak ada heat lossheat loss.. B1. Reaktor R-101 B1. Reaktor R-101
'ea
'eaksi ksi berberlanlangsugsung ng secasecara ra endendoterotermismis. . PerPerhithitungungan an nerneraca aca eneenergrgi i didi rea
reaktktor or bebertrtujujuauan n ununtutuk k memengngetetahahui ui jujumlmlah ah pempemanaanas s yayang ng didibubututuhkhkanan.. Per
Perhithitungungan an nerneraca aca eneenergrgi i menmengguggunaknakanan total entalphy flowtotal entalphy flow, dimana entalpi, dimana entalpi yang masuk sama dengan entalpi keluar, sehingga selisihnya merupakan entalpi yang masuk sama dengan entalpi keluar, sehingga selisihnya merupakan entalpi pemanas
pemanas yang yang dibutuhkan. dibutuhkan. (a(abel bel B.)) B.)) menunjukan menunjukan data data entalpi entalpi pembentukanpembentukan dari setiap komponen.
dari setiap komponen.
(abel B.)) Panas pembentukan (abel B.)) Panas pembentukan
K
Koommppoonneenn ∆∆HH°°f f ((JJ//mmooll *
*lluukkoossaa ++,,--// A
Aiirr ++,,&&//00 D
Deeccaannooll ++,,%%----$$ D
Dooddeeccaannooll ++,,////)))) (
(eettrraaddeeccaannooll ++,,//$$&&%% D
Deeccyyl l **lluuccoossiiddee ++)),,&&//--11 2
2aauurryyl l **lluuccoossiiddee ++)),,%%&&$$$$ 3
(abel B.)& menunjukkan nilai kapasitas panas berdasarkan metode estimasi Benson. 3etode estimasi digunakan karena sulitnya ketersediaan data kapasitas panas dari produk dan katalis, sehingga dilakukan estimasi. Begitu pula dengan nilai entalpi pembentukan, dihitung berdasarkan metode Benson.. 3etode Benson ini mengestimasi nilai kapasitas panas dan entalpi pembentukan berdasarkan jumlah ikatan rumus molekulnya.
(abel B.)& ilai 4apasitas Panas Komponen !p "1#$% (J/mol.K !p $% &a' (J/mol.K !p $% l) (J/mol.K
*lukosa &&,1 &%&,/$
Air 1,0) %%,$) 1,$)
Decanol &),1$ &$),/& &$,
Dodecanol %&),-) %%%,-) %%,/
(etradecanol %&,&% %$0,%- %$&,)0
Decyl *lucoside /-),$/ 1/,)
2auryl *lucoside 1/%,/)
110,$-3yristyl *lucoside 1-&,/- 0,11
Berdasarkan data panas pembentukan dan kapasitas panas maka dapat dihitung entalpi masuk dan keluar dari reaktor.
Q= N
(
∆ H ° f +∑ ∫
T Tout CpdT)
− N(
∆ H ° f +∑ ∫
T Tin CpdT)
...B.)) −¿ 2123,3mol/ j¿Q=¿ ,-/ 56mol 7 &%&./$ 56mol.48 7
−¿
7567,5mol/ j¿ ,-/
56mol 7 56mol.489 +
−¿
7567,5mol/ j¿ ,-/ 56mol 7 &&,1 56mol.48
Q=1700071624,49 J jam−1347826909.45 J jam ¿352244715,04 J jam ¿352244,72 kJ jam
(abel %.% merupakan hasil perhitungan entalpi keluar dan masuk reaktor. 4arena reaksi yang berlangsung endotermis maka dilakukan pemanasan untuk menjaga
suhu operasi. Selisih dari total entalpi keluar dan masuk reaktor merupakan panas yang dibutuhkan reaksi, yaitu sebesar %1&&//,& k56jam.
(abel B.)% Entalpi 4eluar dan 3asuk 'eaktor Komponen Hn (kJ/*am Ho+t (kJ/*am
*lukosa )&/)0%,0 /0$-),&$
Air )$/%$),1) )&000,
Decanol 0%&,1- ,
Dodecanol )%011,- )&%11),&%
(etradecanol 0/,)/ ,
Decyl *lucoside &0,/ )1$&,%0 2auryl *lucoside )/1,& &$%1,0)
3yristyl *lucoside ),0$ )%$,//
,otal )%/$&0,-) )),0&
Pemanasan dilakukan dengan mengalirkan steam ke jaket reaktor. Suhu umpan berada pada -,))o: dan suhu keluaran akan dijaga pada suhu )&o:. Steam yang digunakan memiliki suhu masuk )/),$o: dengan tekanan %,$ bar yang memiliki entalpi vapour+li;uid <H#28 &)%$,0 k56kg.
m= Q H VL
...
B.)&
m= 352244,72 kJ jam 2138,6 kJ kg ¿164,71 kg jamBerdasarkan persamaan B.)&, didapatkan laju steam yang harus dialirkan di jaket reaktor sebesar )0/,) kg6jam. amun dikarenakan terdapat heat loss sebesar )1= maka laju steam tersebut dibagi dengan ,$1 sehingga didapatkan )-%, kg6jam.
m=
164,71 kg
jam
¿193,77kg/ jam
B. Preheater, Heater # an Cooler
Perhitungan neraca energi pada preheater, heater dan cooler dilakukan berdasarkan persamaan B.)% dimana entalpi masuk sama dengan entalpi
keluar.
(
N Cp ∆ T)
cold=(
N Cp ∆ T)
hot ...B.)%
Preheater 1 (-101
Perhitungan neraca energi pada preheater ) ini dilakukan untuk mengetahui suhu aliran cold keluaran preheater ). 4arena terdapat heat loss )= maka laju panas aliran hot dikali ,-. Data yang digunakan yaitu nilai kapasitas panas dari setiap komponen yang dapat dilihat pada (abel B.)/.
(abel B.)/ ilai 4apasitas Panas untuk Preheater )
Komponen !p
(J/mol.K
!p %1." (J/mol.K *lukosa &/,/&- &%1,)00
Air 0,)% 1,-&
Decanol &$-,))/ &$&,00%
Dodecanol %/%,/$0 %%1,-/
(etradecanol %-,&0%- %$,1& Decyl *lucoside 1&&,-%& 1),$%0% 2auryl *lucoside 1,/00 10/,)$%1 3yristyl *lucoside 0%,/$& 0)1,%
Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan B.)% didapatkan suhu keluaran preheater ) yaitu 0$,)$o:.
Preheater (-10
Perhitungan neraca energi pada preheater & ini dilakukan untuk mengetahui suhu aliran cold keluaran preheater & yang akan menjadi umpan reaktor. 4arena terdapat heat loss )= maka laju panas aliran hot dikali ,-. Data yang digunakan yaitu nilai kapasitas panas dari setiap komponen yang dapat dilihat pada (abel B.)1.
(abel B.)1 ilai 4apasitas Panas untuk Preheater & Komponen !p "
(J/mol.K
!p 1.12 (J/mol.K *lukosa &//,%001 &%-,&10)
Air 0,%/ 0,) Decanol &-1,-0&/ &$$,1% Dodecanol %1,-&$$ %/&,)%%/
(etradecanol /1,$-1% %-1,0-%
Decyl *lucoside 1%%,01)$ 1&,-$-2auryl *lucoside 1$-,)&-) 11,&%) 3yristyl *lucoside 0/%,1$/ 0&$,-$&
Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan B.)% didapatkan suhu keluaran preheater & yaitu -&,o:.
Heater (-10
Perhitungan neraca energi pada heater bertujuan untuk mengetahui laju alir steam untuk memanaskan aliran. 4arena terdapat heat loss )= maka laju panas aliran hot dikali ,-. Data yang digunakan yaitu nilai kapasitas panas dari setiap komponen yang dapat dilihat pada (abel B.)0.
(abel B.)0 ilai 4apasitas Panas untuk Heater &
Komponen !p #3
(J/mol.K
!p % (J/mol.K *lukosa &&,&1 &%1,&
Air 1,1- 1,-/
Decanol &),&) &$%,/0
Dodecanol %&),/0 %%0,1
(etradecanol %),& %$$,0% Decyl *lucoside /-),)- 1)&,&) 2auryl *lucoside 1/&,) 101,0$ 3yristyl *lucoside 1-), 0),%$
Steam yang digunakan memiliki suhu masuk )&,&o: dengan tekanan & bar yang memiliki entalpi vapour+li;uid <H#28 &&),0 k56kg. Berdasarkan spesi>ikasi tersebut dan persamaan B.)& didapatkan laju steam sebesar )$,) kg6jam. amun dikarenakan terdapat heat loss )=, maka laju steam tersebut dibagi e>isiensi -=, didapatkan laju steam yang seharusnya dialirkan &,$-kg6jam.
Cooler (H-10%
:ooler bertujuan untuk menurunkan suhu aliran keluaran reaktor yang berupa gas. Suhu aliran diturunkan karena separator S+)) beroparasi pada
Perhitungan neraca energi pada cooler ini bertujuan untuk mengetahui suhu aliran hot keluaran cooler. 4arena terdapat heat loss )= maka laju panas aliran hot dikali ,-. Diagram blok neraca energi :ooler dengan
menggunakan cooling water dapat dilihat pada *ambar %.0.
Setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan %.-didapatkan laju cooling ?ater yang harus dialirkan di shell cooler ini yaitu sebesar ))),%) kg6jam.
B. 4aporator
Evaporator bertujuan untuk memekatkan produk Lauryl Glucoside dengan memisahkan kandungan Lauryl Alcohol . Dikarenakan perbedaan tekanan yang cukup besar, maka perhitungan neraca energi dilakukan dengan menggunakan pemodelan ASPE H!S!S" # $.$. Fluid package yang digunakan yaitu Antoine.
Perhitungan neraca energi di evaporator ini bertujuan untuk mengetahui panas yang perlu ditambahkan selama proses evaporasi. Sehingga dapat diketahui jumlah kebutuhan steam yang harus dialirkan.
Evaporator 1 (5-101
Evaporator ) bertujuan untuk mengurangi komponen Lauryl Alcohol pada produk hingga ,/ =?t. Perhitungan neraca energi menggunakan pemodelan untuk mengetahui entalpi steam yang harus diumpankan.
Steam yang digunakan memiliki suhu masuk )0&o: dengan tekanan 0,1 bar yang memiliki entalpi vapour+li;uid <H#28 &/,/ k56kg. Berdasarkan spesi>ikasi tersebut dan persamaan B.)& didapatkan laju steam sebesar )&,// kg6jam. amun dikarenakan terdapat heat loss )1=, maka laju stea m tersebut dibagi e>isiensi $1=, didapatkan laju steam yang seharusnya dialirkan )&0), kg6jam.
Evaporator (5-10
Produk keluaran evaporator ) mengandung lauryl alcohol ,/ =?t sedangkan spesi>ikasi produk yang diinginkan @ ,1=?t. 3aka dari itu
dilakukan pemisahan lagi di evaporator &. Evaporator & dapat mengurangi komponen Lauryl Alcohol pada produk hingga ,& =?t.
Perhitungan neraca energi menggunakan pemodelan untuk mengetahui entalpi steam yang harus diumpankan. Steam yang digunakan memiliki suhu masuk )0&o: dengan tekanan 0,1 bar yang memiliki entalpi vapour+li;uid <H#28 &/,/ k56kg. Berdasarkan spesi>ikasi tersebut dan persamaan B.)& didapatkan laju steam sebesar &&,1 kg6jam. amun dikarenakan terdapat heat loss )1=, maka laju steam tersebut dibagi e>isiensi $1=, didapatkan laju steam yang seharusnya dialirkan %&,0 kg6jam.
