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 bahan baku = 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)

e. = x = kg/jam

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 2.384,407 2.384,407

681,463 2.384,407

28,58%

Alang-alang Pentosan

Keluar (kg/jam) F1

2.384,407

Memotong-motong alang-alang. F

Masuk (kg/jam)

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

Komponen

Alang-alang 2.384,407 2.384,407

F1 F2

2.384,407

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

50% 2.384,407

1055,815 1055,815 1055,815 konversi

1055,815 100%

1

Ca(HCOO)2

3.576,610

0,443 2384,407

Kadar selulosa

2.384,407

CaC2O4

(4)

F3

Abu + Silika + lignin + Pentosan 0,003

85,839 432,054 681,463

128

(5)

5. TANGKI PENDINGIN

Fungsi : Mendinginkan produk dari reaktor kalsium oksalat

1064,876

Ca(HCOO)2

417,112 2316,213

Keluar (kg/jam)

Selulosa

Ca(OH)2 1064,876

F7

Ca(HCOO)2

CO2

3576,610 6638,824

1788,305

-- 423,630

573,529 1328,591

Masuk (kg/jam) F9

keluar (kg/jam)

-6638,824 6638,824

F6 -Masuk (kg/jam)

(6)

-6. Vibrating Screen Fungsi :

(HCOO)2Ca dan H2O

Jumlah Humus = kg/jam

Cake yang terikut pada humus =

= 2% x

= kg/jam

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

= x

= kg/jam

Ca(CH3COO)2

Komposisi Bahan Masuk:

Ca(HCOO)2

Total

Humus

Ca(HCOO)2

26,57 Ca(HCOO)₂ H2O

Ca(OH)2

Humus

(COO)2Ca

Ca(CH3COO)

Ca(HCOO)₂ H₂O

(7)

CaC2O4 yang terikut di dalam humus = Filtrat yang terikut x F4

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

- Ca(OH)2 yang tinggal dalam cake

=

(8)

7. Rotary Vacuum Filter

Ca(HCOO)2

5

1328,591 1328,591

1.058,902 Ca(HCOO)2

Komponen Masuk (kg/jam)

Total 6065,295 1355,127

6065,295

Keluar (kg/jam)

F12 F13 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)

H2O total = F7 = F7

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

4,148

4295,396 100,00%

414,772

(10)

= x

= kg/jam

Ca(OH)2 di dalam filtrat = F2 14

- 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

Ca(CH3COO)2 + H2SO4 2CH3COOH + CaSO4

Ca(HCOO)2 + H2SO4 2HCOOH + CaSO4

414,772 -

-Total 4394,941

Ca(OH)2 1057,880

1,022

1058,902

-0,495

Ca(HCOO)2 420,741 - 420,335 0,406

512,533

0,495

F16 F17

Ca(CH3COO)2 512,533 - 512,038

Komponen

Keluar (kg/jam)

F14 F15

414,772 2303,219

103,693 418,920

4813,861 4813,861

103,693 2404,688 2,224

Masuk (kg/jam)

(11)

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)

= x 90

= kg/jam

F19 terbentuk ₌ mol bereaksi x BM CaSO4

= 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

= x

= kg/jam

Reaksi 3

= kg/jam

= kgmol

F18 bereaksi ₌ mol H2SO4 x BM H2SO4

= x 98

= kg/jam

F12 19

= mol bereaksi x BM HCOOH

= x 2 x 46

= kg/jam

F19 terbentuk = mol bereaksi x BM CaSO4

136

136 F5

17

0,495 0,003

0,003 3,240

0,406 0,003

0,003 0,306

0,003 0,003 0,376

F6 17

0,307 3,240

0,003 440,696 291,637

0,426

(13)

= x

= kg/jam

Reaksi 4

= kg/jam

= kgmol

F18 bereaksi = mol H2SO4 x BM H2SO4

= 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/ja = kg/jam

kg/jam 136

136

0,306 1,022

0,014 1,354

0,014 1,879

0,014 0,497

1,200

317,560 0,307

196 196 gr H2SO4/kg air

F2 17

0,003 0,425

0,014

1,354

383,433 319,527

1956,290 383,433

(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

Ca(HCOO)2

-Komponen Masuk (kg/jam)

F17 F18

Keluar (kg/jam)

F19

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

Di dalam filtrat

12,60%

0,288 Di dalam filtrat

4,434

Di dalam cake

0,375 Di dalam filtrat

0,001 2758,643

Di dalam cake Komponen Cake:

443,426

Di dalam cake

0,376

(16)

= kg/jam H₂O keluar

= Filtrat yang terikut x F7 20 Di dalam filtrat

63,783

1.955,260

Di dalam cake

0,122

63,905 0,122

C2H2O4

HCOOH

Masuk (kg/jam)

1959,012 3,752

2,76%

2.758,643

0,376 0,001

0,288 0,001

H2SO4 Di dalam filtrat

4,434

291,637 0,559

1955,260

Keluar (kg/jam)

(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/jam H2O sisa= H2O masuk - H2O uap

=

-= kg/jam

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 Neraca Massa di kristalizer :

647,584

Keluar (kg/jam) F26

H2SO4 63,783

0,375 Masuk (kg/jam)

(19)

-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

= S + x

= S +

= S

S = kg/jam (larutan)

Total kristal = kg/jam

0,714 BM H2C2O4.2H2O

Larutan Kristal

F S C

100

BM C2H2O4

126 0,451

0,286 374,393

mpelarut S BM dihidrat C

0,887 647,584

mpelarut + massaasam oksalat

masam oksalat

0,449 647,584 12,780

0,887

126 292,060

36

-224,998 -0,601

374,393

0,887 0,286

292,060

106,969

185,091 0,887

208,745

291,078 0,113 0,714

12,780

374,393

258,094 0,100 0,633

33,096 0,100 0,032

0,887 0,286

291,078 0,113

(20)

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

= kg/jam

Larutan terdiri dari :

H2O = S

Impurities = impurities yang masuk = 0.99 x

= kg/jam

11. Centrifuge

Fungsi : Memisahkan kristal C2H2O4.2H2O dari filtratnya

Komposisi Bahan Masuk:

H2O (l) = kg

0,644

F27 Kristal (F28) Larutan (F28)

185,091

0,887 208,745

Impurities

Komponen Keluar (kg/jam)

374,393 C2H2O4.2H2O

0,113 208,745

23,655

291,078 23,655

67,91% 647,584

63,801 Masuk (kg)/jam)

647,584

647,584 375,038

(21)

C2H2O4.2H2O = kg

C2H2O4 (l) = kg

Impuritis (s) = kg

Impuritis (l) = kg

Total Solid = kg

Total Liquid = kg

kg 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

=

= kg/jam

374,393 374,393

23,655 0,644 375,038 272,546

0,006 0,644 C2H2O4.2H2Odalam kristal yang keluar

3,744

0,638 3,750

63,801

99,83%

7,501

375,038 375,038

374,393 370,649

0,644 0,644

375,038 272,546

647,584

0,638

(22)

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

= kg

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

C2H2O4

Impurities

647,584

0,006

0,644 62,045

265,045

23,655

63,801 0,638 5,094

7,501 23,41%

Komponen

374,393 3,744

-C2H2O4.2H2O

8,68%

179,997

371,287

185,091

63,801 1,756

Larutan 7,501

7,501

Masuk (kg/jam) F28

Keluar (kg/jam)

F29(kristal) F30 (larutan) Larutan

185,091 5,094

(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/jam

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

3,865

382,614 0,010

0,010

382,614 0,990

0,990

386,479 3,826 5,094 1,756 382,614 371,287

382,614 0,651

382,614 0,990

3,865 386,479

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

= kg/jam

3,750

375,038

0,658 0,007

0,051 371,287

0,651

0,651 0,990

371,287 0,990

0,990

5,094

5,094 0,990 371,287

(25)

= kg/jam Impurities :

- Dari centrifuse =

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

= kg/jam

5,145

0,018

1,774

Total 378,788 3,826 382,614

382,614

0,990

1,756

1,756 0,990

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

F31 F33 F32

C2H2O4.2H2O 371,287 3,750 375,038

H2O 5,094 5,145

Impurities 1,756

C2H2O4 0,651

0,051

0,007 0,658

(26)

13. Vibrating Screen

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

C2H2O4.2H2O yang tidak sesuai ukuran.

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

3,750

371,287 3,826 0,658 1,774

382,614

375,038 375,038

5,145

375,038 3,750

C₂H₂O₄ CH₃COOH HCOOH H₂O

Recycle ke BM 1% tidak normal C₂H₂O₄ CH₃COOH BP-03

HCOOH H₂O

3

34

(27)

= 0.01 x

= kg/jam

- 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/jam

- 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

% Impurities pada produk yang dihasilkan = 1,836 % 1,774

0,658

5,1453

0,01 1,774

0,018

1,756

0,007

0,651

0,051

1,774 0,018

0,658 0,007

5,145 0,051

5,094

0,018

1,774 0,018

1,756

3,512

(28)

Total 382,614 378,788 3,826 382,614

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

F32 F34 F33

C2H2O4.2H2O 375,038 371,287 3,750

H2O 5,145 5,094 0,051

Impurities 1,774 1,756 0,018

(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

Selulosa (C6H10O5)x

Asam Sulfat H2SO4 0

o

C _K

25oC K

30oC K

50oC K

80oC K

o

C

B C

T -195500

100

Cp

Ca(OH)2 44 21,4

CaSO4 98 18,52

H2C2O4 136 0,259

T Cp

NaCl 58,5 10,79 0,0042

H2 2 4,97

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

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

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

0,349 298,15

0,35 303,15

0,36 323,15

0,371 353,15

0,38 373,15

(30)

Asam Asetat CH3COOH (26-95

Dihidrat 2H2O

o

BM Calsium Oksalat CaC2O4

(Lange's,1999)

AHfo Beberapa komponen :

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)

Asam Karbonat H2CO3 (Perry 5

0,436 273,15

0,509 0,522

(162)x -4431,7

373,15 100

0,117 -200 73,15

0,239 -100 173,15

Kalsium Asetat Kalsium Format

(CH3COO)2Ca

(HCOO)2Ca

158 130

Senyawa BM

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

15,5 288,7

0,524

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

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

46 -97,8 -2126,1

62 -167 -2696,6

90 -821,7 -2182,1

60 -486 -1935,9

18 -57,8 -3211

(31)

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

Hs = kj/kg

o

C = kcal/kgK

hs = kj/kg

o

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

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

o

(Lange's.1999) (Lange's.1999) (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

-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)

2744,02 655,8365

623,572 149,0373

Silika Lignin Pentosan

Abu

A BM

40 5,31

Silika 0,316

Lignin 0,32

Pentosan 0,479

Ca

Senyawa Rumus B

(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

= kkal/jam

0,789

2384,407 5,42% 129,235

129,235

2384,407 44,28% 1055,815

1055,815 0,32

2384,407 28,58% 681,463

681,463

2384,407 18,12% 432,054

432,054486 0,32

2384,407 3,60% 85,839

85,839

303,15-298,15

0,48

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

303,15-298,15 0,32

1689,3044

691,2872

135,625

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

1632,105

101,953 H feed T = 30 oC

H Ca(OH)2 T = 30 oC

(33)

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

423,630 0,561 73 17342,717

ʃCp dT 4250,274 1689,304

H2O (l) 1788,305 5 1,002 8956,240

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

135,625 101,953

1632,105

Ca(HCOO)2

514,873 0,769 73

Komponen

m

kkal/jam

Ca(OH)2 1788,305 1,446 2585,792

O2 677,807

Q = m.Cp.ΔT

0,980 664,132

371,15 298,15

73 8687,553

28903,419

CaC2O4 417,112 0,285

m Cp ΔT

(Kkal/kg K)

Komponen kg/jam K

21,1108 22480,396 Ca(OH)2

Q = m x ʃCp dT kg/jam kkal/kg

6638,824 16456,439

691,287

kkal/jam Ca(CH3COO)2

1064,876

ʃCp dT

=

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘) + 𝐵₂× 𝑇2𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 − 𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + 𝐵₂× 𝑇2𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒

(34)

Entalpi Humus :

Maka Entalpi humus =

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 85,839 kg/jam

10092,793

432,054 kg/jam 0,32 kkal/kg

CO2 9030,276

Komponen

175675,653 Q= m ʃCp dT

kg/jam kkal/kg kkal/jam

573,529

ʃCp dT

37416,8641 kkal/jam 6638,824 299536,878

kkal/kg kkal/jam

681,463 kg/jam 0,479 kkal/kg

kkal/jam 129,235 kg/jam

15,745

2316,213 73

kkal/kg K

Q= m Cp dT

ʃCp dT =

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘)+ 𝐵₂× 𝑇2𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 −(_{𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟}𝐶 ) −

𝐴 ×𝑇𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒) + 𝐵₂× 𝑇2𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒 −(_{𝑇𝑒𝑓𝑒𝑟𝑛𝑐𝑒}𝐶 )

(35)

= 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

= kkal/jam

=

= ((-1082536,517) + (-801431,902) + (107994,01) + (-1695107,477) + (-1225944,907)) -((-4679076,471) + (-2303045,93) + (0))

= - ( )

= kkal/jam

1079947,012

-3725074,791 -6982122,401 -4679076,471

-3183,514 723,429

-2303045,930

-2595,313 417,112

-1082536,517

-1556,563 514,873

-801431,902

2549,272 423,630

-4431,7189 1055,815

(36)

Perhitungan ΔHr o 25

Q = ΔHr + ΔHro25 + ΔHp = ΔHp+ ΔHro25 - ΔHr

= +

-= kkal/jam

Q suplai = x Q

= x

= kkal/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

299536,878 16456,439

3540128,049

8687,553

135,625

177006,402 Ca(HCOO)2

Σ 3257047,610 299536,878

Pentosan

2744,02 655,837

(37)

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

2. Tangki Pendingin

Entalpi bahan masuk

Suhu Bahan Masuk = 98 oC = K

Suhu Reference = 25 oC = K

ΔT = Suhu Bahan Masuk - Suhu Referensi

Jumlah

H2O

16456,439 3717134,452 Alang-Alang

2744,020 623,572

1752,995

Ca(HCOO)2

Panas Masuk Jumlah kkal/jam

Jumlah Jumlah

371,15

623,572 149,037

3717134,452

Panas Keluar

Ca(CH3COO)2

H feed T = 98 oC

H Pendingin out T =85 o_C

H Air pendingin in

T = 25 oC

H produk T = 35

(38)

=

-= K

kkal/jam

Humus = kkal/jam

Total massa bahan masuk = kg/jam

Suhu bahan keluar = 35 oC = K

= 25 oC = K

ΔT = Suhu Bahan keluar - Suhu Referensi

= -(Kkal/kg K)

m

73 1,0390

CaC2O4 417,112 0,285313

514,873 0,7690 73

Komponen

kg/jam kkal/kg

2,8919

1064,876 21,1108

kkal/jam

371,15 298,15

73 kkal/kg K

3079,506

(39)

Entalpi Humus :

= kkal/jam

Abu = m x

= x

= kkal/jam

Pentosan= m x Cp x dT

= x x 10 K

=

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

Q media pendingin =

290506,602 14525,330

432,054

5122,2088

0,479 kkal/kg kkal/kg

237054,150

kkal/kg kg/jam

204,175

CaC2O4 417,112 0,285313 10

514,873

kkal/jam (HCOO)2Ca 423,630

681,463 kg/jam kg/jam 85,839

10

Cp ΔT

38927,122

0,5608 10

(Kkal/kg K) K

290506,602

0,316 kkal/kg

3264,210 129,235 kg/jam

(40)

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

3.Rotary Vacuum Filter

Entalpi bahan masuk

Suhu bahan masuk = 35 oC = K

290506,602 Jumlah Humus

Q yang diserap pendingin CaC2O4

Ca(CH3COO)2 28903,419 Ca(CH3COO)2

17342,717 Ca(HCOO)2 Ca(OH)2

Panas Masuk Jumlah Panas Keluar

Jumlah

Ca(HCOO)2

237054,150 22480,396 Ca(OH)2

175675,653 1,015

237054,150

H-215 H air pencuci

T = 25 oC

H filtrat T

H cake T H feed

(41)

Total H bahan masuk = kkal/jam Entalpi bahan keluar

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

(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 10

kkal/kgK kkal/kg

ʃCp dT

Ca(HCOO)2

1057,880 kkal/kgK ΔT kkal/kg

512,038 0,769

414,772 0,285 0,495 Komponen m (kg//jam)

34589,173

121,182 1,022 ʃCp dT

0,05

(T-25) Jumlah

0,769

kkal/jam

Ca(HCOO)2

3044,241 420,335 0,561

420,741 1058,902

2,224 1,004 (T-25)

393,757

0,406 0,561

(42)

= x x (303.15-298,15) K

= kkal/jam

Neraca panas :

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

= {(3044,341)+ (121,182) (T-25)} + {( 1057,880 + 1,022) ʃCp.dT-} - (517,895) + 1729,459

= (T-25) + ʃCp.dT

Perhitungan (T-25) dengan menggunakan trial and error

T = C = K

H bahan masuk = (34,639-25) + x

= +

= kkal/jam

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

= kkal/jam

H cake ke reaktor =

298,15)) x 1,022))

= kkal/jam

33377,609

Jumlah 35107,068

1058,902

Panas Masuk Jumlah

((121,182 x (298,15))+(((0,284 x 307,780-1058,902

Q loss Jumlah

33377,609 3165,423

((3165,425 x (307,147-298,15))+(((0,284 x 307,780

H air pencuci 517,895 H cake

35107,068 3165,423

34589,173

32207,80747

1169,801864 517,895

2,733

307,780 0,999

34,630 307,780

103,693

1169,802 H filtrat

Panas Keluar

1729,459 34589,173

Jumlah -298,15)) x 1057,880))

kkal/jam kkal/jam

H umpan 32207,807

30483,734 2893,876

(43)

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

- 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 m.ʃCp.dT (kkal/jam) 383,433

9797,549 9797,549

Komponen

1956,290 1,002

669,090

kkal/kgK ΔT

ʃCp.dT

H H2SO4

T = 30 oC

H produk

(44)

Reaksi- reaksi yang terjadi pada reaktor asam oksalat :

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= ( kkal/kg x kg/jam )

= kkal/jam

ΔHf C2H2O4 =

= kkal/jam

ΔHf CaSO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHr o

25 = ΔHf produk - ΔHf reaktan

=

(-627602,336)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

CaSO4 = kkal/jam

ΔHr o

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

= -29944,659 +

--1076463,733

-1976,327 317,560

291,637 -636387,127

-2490,662 440,696

-1097623,602

ΔHf o

25

-29944,659

{(-636387,127) + (-1097623,602)} -{(-1076463,733) +

(45)

= 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

= {(-1061,023) + (-727,689)} - {(-770,362)+(-606,675)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

-1935,946 0,376

-38532,532

-1556,563 0,495

-1976,327

0,769 Produk

CaSO4

(46)

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

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

ΔHf Ca(HCOO)2 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

20,932

2549,272 6,264

10,792

4,167

-423,913 ΔHr o_{80 = ΔHr}o

25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r (m.Cp.dT)r (kkal/jam)

27,196 -411,675

0,376 0,522

4,167

0,426 9,781

0,307

6,264

0,306 14,958

ΔHr o_{25 = ΔHfp -ΔHfr}

(m.Cp.dT)p

20,932

0,406

-1976,327

Σ -411,675

1035,709 CaSO4

CH3COOH 10,792

14,958 27,196

-605,289

0,371

Komponen

Reaktan Ca(CH3COO)2

H2SO4

(47)

ΔHf HCOOH =

= kkal/jam

ΔHf CaSO4 =

= kkal/jam

ΔHr o

= {(-1058,600)+(-611,290)} - {(605,290) + (1035,709)}

= kkal/jam

m.Cp.dT = ( x x 55 )

Ca(HCOO)2 =

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

18,781 6,249

0,288 0,524

0,425 -2100,310 12,443 -2490,662

-2100,310 12,443

4,157

Reaktan Ca(HCOO)₂

H₂SO₄

(48)

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

ΔHf Ca(OH)2 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf H2SO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf CaSO4 = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHf 2H2O = ΔHf

o

25

= kkal/jam

ΔHr o

= {(-4680,415)+(-1597,250)} - {(-2767,181) + (-3255,136)}

= 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

= +

-= -343,707 kkal/jam

-3183,514 1,022

-3255,136

-2676,181

18,380

-3210,994 0,497

-4680,415

-1976,327 1,354

-346,348 -2490,662

0,497 1,029

-346,348 1,022

46,535 15,905

1,354 0,371

9,781 1,879

(49)

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

= (11636,441 + (-32802,992) -117162,495)

= kkal/jam

Q air pendingin = m.Cp.dT

= m x x

-m =

x 20

m = kg/jam

Neraca Panas di Reaktor Asam Oksalat -346,348

-72723,062

Q air pendingin ΔHr o_{80 = ΔHr}o

25 + (m.Cp.dT)p - (m.Cp.dT)r ΔHr o_{25 = ΔHfp -ΔHfr}

Reaktan

H umpan

H H2SO4 -32802,992

-72723,062 -72723,062

Ca(OH)₂ H₂SO₄

1,002 (318,15

669,090 ΔH reaksi H produk 1,007

16,263

CaSO4

Panas keluar Jumlah (kkal/jam)

Jumlah

Jumlah (kkal/jam)

117162,495 -72723,062

11636,441 Panas masuk

Σ -346,348 46,535

Jumlah

Komponen (m.Cp.dT)p

(50)

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

CaSO4 Jumlah

5858,125 65211,800

65211,800 0,376 0,522

0,360 30 2758,643

m (kg//jam)

Cp

46092,570 Komponen

0,288 0,524

5858,125

30 H air pendingin in

T = 25 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC H feed

(51)

Kebutuhan media pendingin

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

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

H umpan 117162,495 H produk 65211,800

Q media pendingin

1,007 x ( 45-25) 46092,570

Jumlah 117162,495 298,15

Q loss 5858,125

1,007 x ( 45-25) 3051,062

46092,570 46092,570

318,15

65211,800 Jumlah 117162,495

H feed

(52)

(T-25) +

= x

= kkal/jam

Neraca Panas

= +

Suhu bahan keluar dari Filter Press dihitung dengan trial and error

T = oC = K

0,150 1984,906

(T-25) (T-25)

(T-25)

H filtrat + H cake 3260,590

H2O (T-25)

kkal/jam

H bahan masuk = H bahan keluar + Q loss

2008,916 291,078

3,752 0,522 (T-25)

(T-25)

0,0003

(T-25) H2O

ʃCp.dT

1955,260 1,015 (T-25)

Q = m.Cp.dT

kkal/kgK kkal/kg Q = m.ʃCp.dT

0,287 (T-25)

ʃCp dT

ʃCp.dT C2H2O4

HCOOH

CH3COOH 0,001 0,522

0,524

0,559 ʃCp.dT

65211,800

Jumlah 3,855

H2SO4 0,122 0,371 (T-25) 0,045 (T-25)

0,001 (T-25)

ʃCp.dT

0,559 (T-25)

0,559

443,426

1,015 3,809 (T-25)

0,196 (T-25) 0,524

ʃCp.dT

0,001

2008,916 291,078 ʃCp dT

63,783

Komponen m (kg//jam)

443,426

ʃCp.dT

54,614 327,76

(53)

H Filtrat = (T-25) + ʃCp dT

= (( x + [

x

((0,259 x 298,15)+(0,0008 x 298,15,168))]

= +

= kkal/jam

H cake = (T-25) + ʃCp dT

+ ʃCp dT

= (( x + x

+

= + +

= kkal/jam

Neraca Panas pada Filter Press

7. EVAPORATOR

59539,766 (327,78-298,15))

((0,259 x 327,76)+(0,0008 x327,76)-((0,259 x 298,15)+(0,0008x298,15)

114,172

H umpan

2008,916

2411,445 2411,445

2297,181 443,426

3,855 (327,78-298,15))

291,078

59539,766

0,091

Panas keluar Jumlah (kkal/jam) 65211,800 H produk

H Cake

3,855 0,559

59492,179 47,587

Q loss 3260,590

Jumlah 65211,800 Jumlah 65211,800

Jumlah (kkal/jam)

291,078

Panas masuk

0,559

((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))x443,426

((0,259 x 327,76)+(0,0008 x 327,76)) - 2008,916

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

(54)

H bahan masuk = Entlapi bahan keluar dari filter press

= kkal/jam

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

= (996568,106 + 24686,378) -( 59539,766)

= 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

647,584 59539,766

100 373,150

63,783 0,378 75 1,038 75

H2O 292,060

HCOOH 0,287 75

14,688

CH3COOH 0,375 0,522

H2SO4

1663,199 599,187 ʃCp dT

961714,719 5%

(55)

= kkal/jam Neraca Panas di Evaporator

8.COOLER

Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar dari evaporator

= kkal/jam

suhu bahan keluar = 55 oC = K

Neraca Panas

H bahan masuk = H bahan keluar + Q media pendingin

= + Q media pendingin

9595,757 1069340,220 Jumlah 1069340,220

ΔT

ʃCp dT Q = m.Cp.dT

48085,736

328,15 24686,378

m (kg//jam)

Cp

Q loss 48085,736

kkal/kgK

5,875 688,857 4,511

H2O 292,060 1,015 30

C2H2O4 291,078 0,166

CH3COOH 0,375 0,522 30

0,000 Jumlah

8896,513 kkal/kg Q = m.ʃCp.dT

kkal/jam Komponen

24686,378 9595,757

0,524 30

H2SO4 63,783 0,360 30

Jumlah 647,584

HCOOH 0,287

996568,106 Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam)

H umpan 59539,766 H produk 24686,378

Q Steam 1009800,455 H Vapour

H air pendingin in T = 25 oC

H produk T = 55 oC

H air pendingin out T = 45 oC H feed

(56)

Q media pendingin = kkal/kg Kebutuhan media pendingin

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

= kkal/jam

Entalpi bahan Pada 30 oC

1462,704 kkal/jam Q = m.ʃCp.dT

Q = m.Cp.dT

C2H2O4.2H2O

Jumlah 647,584

H umpan 24686,378 H produk 9595,757

15090,621

298,15 318,15

15090,621 1,007 x ( 45-30)

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam) 15090,621

1,007 x ( 45-30)

H2O 292,060 1,002 5

Q media pendingin 15090,621

Jumlah 24686,378 Jumlah 24686,378

998,912

9595,757

112,779 0,000 Komponen m (kg//jam)

Cp

ΔT

ʃCp dT

C2H2O4 291,078 0,027

Impurities 64,445

1575,484

0,350 5

H feed

T = 55 o_C _{pendingin in}H air

T = 25 o_C

H air pendingin out

T = 45 o_C

(57)

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

Neraca Panas

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

+ = +

+ Q media pendingin Larutan 185,091 1,002 5

30043,163

9595,757

Impurities 0,644 0,350

C2H2O4

38063,436 1725,536

Impurities 63,801 0,350 5

5

Cp

ΔT

ʃCp dT

H2O -

-8020,273 30043,163

303,15

0,366 5 685,139

23,655

9595,757 5%

(58)

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

Entalpi bahan masuk = Panas yang keluar dari kristalizer

= kkal/jam

1725,536

Q kristalisasi 38063,436 Q loss 479,788

massa air 1,007 (45-30)

H umpan

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar

Q media pendingin 45453,869

1725,536

Jumlah 47659,193

45453,869

Jumlah (kkal/jam) 45453,869

(1,007 x 15) 3008,784 45453,869

9595,757 H produk

H feed T = 30 o_C

H filtrat T = 30 oC

(59)

Entalpi Bahan keluar

Neraca Panas di Centrifuge Kristal

H2O 5,094 1,002 5

C2H2O4.2H2O 370,649 0,366 5

303,15 Komponen m (kg//jam)

Cp

ΔT

ʃCp dT Q = m.Cp.dT

C2H2O4.2H2O 3,744 0,366 5

C2H2O4 23,004 0,027

378,788 Larutan

H2O 179,997 1,002 5

Jumlah 647,584 1725,536

H umpan 1725,536 H cake 708,006

Q larutan 1017,530

Jumlah 1725,536 Jumlah 1725,536

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

C2H2O4 0,651

108,590 0,623 6,851 901,466 708,006 4,189 0,018 678,288 25,511 0,027

(60)

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

= 687 karung

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

Komponen Massa ρ ρc

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

432,054 0,181 1600,000 289,920 681,463 0,286 1840,000 525,872

1667,6 2384,407

129,235 0,054 1150,000 62,330 85,839 0,036 2250,000 81,000

2384,407

1 hari 171677,279

1055,815 0,443 1600,000

102,949 m3

Densitas 1667,602

205,897

V = Kapasitas = 171677,279 =

708,480 Jumlah 2384,407 1,000 8440,000 1667,602

686,324 102,949

0,150

(61)

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 = 8,5 m

l = 6 m

t = 8 m

2. ROTARY CUTTER KNIFE (RCF-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

2384,407 0,662 68,632

(62)

3. TANGKI PENAMPUNG ALANG-ALANG (TP-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

2384,407 5256,663

202,001

0,800 202,001

104,092 50,500

ρ solid

5256,663 104,092

1,178

πD3

1667,602

0,800 252,501

(63)

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 )

8,875 106,498

243,872

8,630

252,501 1,178 D3 + 0,042 D3

252,501 1,219

5,917

= 1,479 ft 2 x 2

ts = Pd x ri + C

fE - 0,6 Pd 1,050

6,736 46,445

0,85 12.650

0,125

(64)

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 6,736)

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 = 106,498 + 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 2,384 ton/jam, maka dipilih belt conyever :

71,623

72 6,00

106,748 8,896

+ 0,125

ts = 0,127 in

70,998 0,625

ts = 6,736 2,958

(65)

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

4,55 32

0,01

2.384,407 2,38 1,46

0,35

2,384

61

10,198 33,452

104,108

104,108 0,014

32,808 6,5617 0,2

0,301

0,232

2,533 85%

1.667,602

Power motor = = 2,533 =

11,3

(66)

Digunakan power motor = hp

5. TANGKI PENAMPUNG Ca(OH)₂(TP-02)

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 j 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

57,1241

7884,994

228,4964 ft3 138,033

3,0

3576,610 7884,994

228,4964 285,6205 0,8

(67)

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 8,945)/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) 285,6205 1,3469

0,0847

5,963 71,559

8,945 107,339

1,1775 249,70

285,6205 1,1775 0,0847

0,85 12.650

0,125

ts = Pd x ri +

0,0847 17,961

1,050

9,003 62,075

(68)

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) = _{78 in} (Tabel 5.7Brownell & Young, hal 90)

icr (inside corner radius) = _in

BC = r - icr

= 78

-= in = _ft

AB = (ID/2) - icr

=

-= in = ft

b == r- (BC2 - AB2)0,5

0,125 (12650 x 0,85)-(0,6 x 9,003)

ts = 0,155 in

71,559 0,500

ts = 9,003 35,780 +

0,885 9,003 71,559

+ C

12650 x 0,85 - 0,1 x 9,003 72,059

78 6,500

+ C

f.E - 0,1Pd

31,405 0,053

4 3/8

73,63 6,135

35,780 4 3/8 4 3/8

(69)

= 72-(73,63 - 31,405)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 (TP-03)

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

Menentukan volume tangki

m = 677,807 kg/jam

11,409 _0,9507

0,0847 17,961

285,620 17,961 267,659

0,0666

0,9507 0,0241

VO 11,409

0,9507

285,6205

0,9507 107,3389

109,2404

0,0666 0,9507 1,0173

(VO x 2)

(70)

= lb/jam

r = kg/m3

= lb/ft3

Rate larutan = ft3/jam dengan waktu tinggal 1 j 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

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

= ρ x (g/gc) x Hs

1494,294 1175,000 73,355

20,3706

1494,294

122,2239 ft3 73,355

122,2239 152,7799 0,8

152,780 1,347

4,841 58,089

(71)

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

= psi

P design = 1,05 x P Total = 1,05 x 3,699

= 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 =

x

OD = ID + 2ts

= +

0,125 (18750 x 0,85)-(0,6 x 3,884)

ts = 0,132 in fE - 0,6 Pd

58,089 0,625

ts = 3,884 29,044 +

3,884

18.750 73,355

ts =

3,699

0,125

0,85 Pd x ri

(72)

= in

= OD Standart = in

= ft

Koreksi :

ID = in = ft

H = in = ft

C. tebal tutup atas dan tutup bawah

tutup atas dan tutp bawah berbentuk torispherical dished heads jari-jari dished :

r = 30 in

f = psi

E =

C = in

Pd = psi

0,889 x Pd x r f.E - 0,1 x Pd

x x

x 0,8 - 0,1 x

Dipakai tebal tutup standart = 1/4 in

D. Menentukan tinggi tutup atas

Tutup atas berbentuk torispherical dished heads

r (radius of dish) = in

icr (inside corner radius) = in

BC = r - Icr

= 60 -3 5/8 = in

= ft

AB = (ID/2) - icr

=

-= in

3 5/8

56,375 4,698

29,75 3 5/8

26,125 30,000

+ 0,125

18.750 3,884

t = 0,132 in

60 18.750

0,850 0,125 3,884

t = + C

t = 0,889 3,884

58,714

60 5,00

59,50 4,958

(73)

= ft

b = r - (BC2) - (AB2)0,5

= 60 - (56,375- 26,125)0,5

= in = ft

Tinggi dish =b = m

Jadi tinggi tutup atas, VO = b + t

= 0,837 + 0,132

= ft

E. Perkiraan tinggi bejana

Tinggi total = (Tinggi tutup x 2) + tinggi silinder = (0,969 x 2 ) + 7,50

= ft

7. REAKTOR KALSIUM OKSALAT (R-01)

Fungsi : untuk mereaksikan antara alang-alang dengan larutan Ca(OH)2 50 % Bahan masuk pada = 30 oC

fraksi

Alang-alang Ca(OH)2

H2O

O2

Laju bahan = kg/jam = lb/jam

ρ campuran = kg/m3 = lb/ft3

Laju padatan = ft3/jam

Dengan waktu tinggal 1 jam dimana volume solid mengisi 80 % volume reaktor dan digunakan 1 buah reaktor

Laju massa masuk x waktu tinggal 0,255

0,969

9,438

2,177

10,044 0,837

Komponen Massa ρ μ ρc μ

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

1788,305 0,269 2211,000 0,476 595,579 0,128

2384,407 0,359 0,000 0,000 0,000 0,000

677,807 0,102 1429,000 0,383 145,897 0,039 1788,305 0,269 944,500 0,311 254,421 0,084

0,251

6.638,824 14.635,951

995,897 62,174

235,404

Jumlah 6638,824 1,000 4584,500 1,169 995,897

Volume bahan yang masuk ke reaktor =

(74)

x 1

= ft3

Volume bahan = 80 % volume bahan dalam reaktor

Volume reaktor = Volume bahan yang masuk ke reaktor

=

= ft3

A. Menetukan dimensi bejana

Dirancang tangki berbentuk silinder, dengan volume :

H/D = 1,5

V silinder = π 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

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

= ρ x (g/gc) x Hs

= x 1,0 x (9,034/144)

235,404

0,800 235,404

0,800 294,255

294,255 1,347

= 14.635,951 62,174

6,023 72,273

9,034 108,410

(75)

= psi

P design = 1,05 x P Total = 1,05 x 6,171

= 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 =

x

OD = ID + 2ts

= +

4,096

18.750 0,125

0,85

ts = Pd x ri 3,901

+ 0,125 (18750 x 0,85)-(0,6 x 4,096)

ts = 0,134 in

+ C

fE - 0,6 Pd

ts = 4,096 36,137