NERACA MASSA TANPA REAKSI Pertemuan ke 2 s/d 4

NERACA MASSA TANPA REAKSI

Pertemuan ke 2 s/d 4

Neraca massa

• Dengan Reaksi : ditandai dengan terjadinya

perubahan kimia pada umpan yang

diproses

• Tanpa Reaksi: umpan hanya mengalami

proses fisika seperti:

- Pencampuran

- Pemisahan

Neraca massa tanpa reaksi berlangsung pada

unit-unit alat sbb:

• Pada proses mixing (mixer)

• Pada proses distilasi (Distilasi)

• Pada proses pengeringan (Dryer)

• Pada Proses Kristalisasi

• Pada proses kondensasi (Kondensor)

• Pada Kolom Absorber

Konsep Penyelesaian NM

1. Gambar Diagram Alir Proses (PFD)

2. Beri label untuk unknown variabel

3. Tentukan basis perhitungan

4. Tulis komposisi setiap komponen pada setiap aliran

5. Samakan satuan yang ada di semua stream

6. Terjemahkan statemen yang terdapat dalam soal ke

dalam persamaan matematika (jika ada)

7. Tulis persamaan-persamaan yang mungkin

8. Selesaikan point 5 dan 6 secara eliminasi atau

PROSES F1 kg /jam

F2 kg/jam

F3 Kg /jam

PROSES 125 kg 0,25 A 0,75 B F2 kg A F3 Kg 0,8 A 0,2B Basis : 1 jam operasi

Apa yang dimaksud dengan Basis

Adalah angka/kondisi yang kita tetapkan untuk

1. Mempermudah perhitungan.

2. Menyederhanakan angka perhitungan

PROSES 125 kg 0,25 A 0,75 B F2 kg A F3 Liter 0,8 A 0,2B Basis : 1 jam operasi

Satuan Harus sama

Untuk semua aliran

Aliran

PROSES 125 kg 0,25 A 0,75 B F2 kg A F3 Kg 0,8 A 0,2B Basis : 1 jam operasi

INPUT ALIRAN = OUTPUT ALIRAN

KONSEP NERACA MASSA

INPUT =

OUTPUT

INPUT KOMPONEN A = OUTPUT KOMPONEN A

125 + F2 = F3

Contoh: Neraca massa pada mixer

• Sejumlah asam aki yang

sudah lemah (12,43 %

H

₂

SO

₄

) akan dibuat asam aki

dengan konsentrasi 18,63 %

H

₂

SO

₄

dengan cara

menambahkan sejumlah

Asam sulfat (Kg/Jam)

dengan konsentrasi 77,7 %.

Berapa kebutuhan asam

lemah dan asam sulfat

pekat (kg/Jam) agar

dihasilkan 2110 kg/Jam

produk.

Penyelesaian

• Buat Neraca Total

F1 + F2 = 2110 kg (1) • Buat Neraca komponen H₂SO₄

0,1243 F1 + 0,777F2 = 0,1863 x 2110 (2)

• Selesaikan persamaan (1) dan (2) secara subtitusi untuk menyelesaikan F1 dan F2 dari persamaan (1) F2 = 2110 – F1 , subtitusikan ke pers (2) 0,1243F1 + 0,777 (2110-F1) = 393,093 0,1243F1 + 1.639,47 – 0,777F1 = 393,093 -0,6527 F1 = - 1246,377 F1 = 1909,57 kg H₂SO₄ lemah F2 = 200,43 kg H₂SO₄ pekat

SOAL (KERJAKAN DI KELAS):

Larutan selulosa mengandung 5,2 % selulosa.

Berapa kg larutan selulosa 1,2 % yang diperlukan

untuk mengencerkan larutan dari 5,2 % menjadi

4,2 % sebanyak 100 kg.

CONTOH SOAL UNTUK 3 ALIRAN UMPAN:

Asam bekas dari proses nitrasi

mengandung 23% HNO

₃

, 57%

H2SO4 dan 20% H2O (% berat).

Asam ini akan dipekatkan lagi

sampai menjadi 27% HNO3, 60%

H2SO4 dan 13 % H2O dengan

cara menambahkan asam sulfat

pekat 93 % dan asam nitrat pekat

90 %. Berapa asam bekas dan

asam pekat yang diperlukan per

jam untuk menghasilkan 1000

kg/Jam asam yang diinginkan.

• Buat Neraca Total

F1 + F2+ F3 = 1000 kg

F1 = 1000 – F2 – F3

(1)

• Buat Neraca komponen H

₂

SO

₄

0,57 F1 + 0,93F2 = 0,6 x 1000

0,57 F1 + 0,93 F2 = 600

(2)

• Buat Neraca komponen HNO

₃

0,23 F1 + 0,9F3 = 0,27 x 1000

0,23 F1 + 0,9 F3 = 270

(3)

• Selesaikan persamaan (1) , (2)dan

(3) secara subtitusi untuk

menyelesaikan F1. F2 dan F3

Soal-Soal (Home Work)

1. Ingin dibuat larutan NaOH 1 M sebanyak 250 mL dari

kristal NaOH. Berapa gram NaOH yang harus

disiapkan dan berapa mL akuades yang dibutuhkan?

2. Ingin dibuat larutan KMnO

₄

0,5 M sebanyak 500 mL

dari kristal KMnO

₄

. Berapa gram KmnO

₄

yang harus

disiapkan dan berapa mL akuades yang dibutuhkan?

3. Di laboratorium hanya tersedia larutan HCl 5 % ( %

berat ) dan larutan HCl 25%. Seorang analis akan

membuat 1000 gram larutan HCl 12%. Apa yang

sebaiknya dilakukan analis tersebut?

Distilasi

Feed , F kg 0,35 etanol 0,65 H₂O Distilat D kg 0,85 etanol 0,15 H₂O Waste W kg 0,05 etanol 0,95 H2O

Soal Pada Kolom Distilasi

Tentukan kg distilat dan

waste per kg feed

Penyelesaian:

Neraca Massa Total:

F = D + W

1 = D + W  W = 1- D (1)

Neraca Massa Komponen etanol:

(0,35)(1) = (0,85)D + (0,05)W

0,35 = 0,85D + 0,05W (2)

subtitusi persamaan (1) ke pers (2:

0,35 = 0,85D + 0,05 (1-D)

0,3 = 0,8D

Diperoleh:

D = 0,375 kg distilat

dan

W = 0,625 kg waste

CONTOH SOAL:

Sebuah campuran mengandung

45 % benzen (B) dan 55 % Toluen

(T) dalam % berat. Dipisahkan di

dalam sebuah kolom distilasi

dimana overhead stream (top

produk) terdiri dari 95wt % B,

dimana 8 % dari benzen umpan

keluar dari bottom kolom. Umpan

kolom sebesar 2000 kg/jam

campuran. Tentukan:

a.

Laju aliran produk overhead

(kg/jam) = 871,579kg/jam

b.

Laju aliran benzen dan toluen

pada produk bottom

(kg/jam) = 72 kg/jam benzen,

1056.421 kg/jam toluen.

Penyelesaian: Basis 1 jam operasi

Info dari soal untuk Benzen:

0,08 x 0,45 x 2000 = x.W

sehingga 72 = x.W (1)

2000 kg 0,45 B 0,55 T D kg 0,95 B 0,05 T W kg X B (1-X)T

Neraca Total

2000 = D + W (2)

Neraca Benzen:

0,45 x 2000 = 0,95 D + xW

900 = 0,95 D + xW (3)

Subtitusikan pers (1) ke (3)

900 = 0,95D + 72

D = 871,579 kg subtitusikan ini ke

(2)

W = 2000 – 871,579

= 1.128,421 kg

Maka Toluen = 1.128,421 – 72 =

1.056,421 kg

Neraca Massa Pada Pengering

• Dalam pemrosesan ikan, setelah

minyak ikan diekstrak, ampas ikan

(fish cake) kemudian dikeringkan

di dalam pengering drum

berputar (rotary dryer). Fish cake

digiling sampai halus dan dikemas

. Produk kemasan mengandung

65% protein. Fish cake yang

diumpankan ke dalam dryer

mengandung 80% air kemudian

keluar dengan kandungan air 40%

dimana sebanyak 100 kg air

dihilangkan. Tentukan berat fish

cake mula-mula yang

Penyelesaian:

100 kg H₂O

A kg Wet Fish Cake 0,8 H₂O

0,2 BDC

0,4 H₂O 0,6 BDC

BDC = Bone Dry Cake

B kg Dry Fish Cake

Jawaban A = 100 + 50 = 150 kg Wet Fish Cake umpan

Neraca Total: A = 100 + B (1) Neraca BDC: 0,2 A = 0,6 B (2) Subtitusikan pers (1) ke (2) 0,2 (100+B) = 0,6B 20 + 0,2B = 0,6B

Soal (kerjakan di kelas)

Neraca Massa untuk Wet Suger

• Wet suger mengandung 20% air diumpankan ke dalam

sebuah dryer dimana 75 % dari air yang terdapat dalam

wet suger di hilangkan.

a. Untuk basis 100 kg umpan, tentukan fraksi massa dry

sugar (BDS) pada outlet dryer (fraksi BDS= 80/85)

b. Hitung rasio H

₂

O hilang / kg wet suger yang

meninggalkan dryer (=15/85)

c. Jika 1000 ton per bulan wet sugar umpan dryer, berapa

banyak air yang harus dihilangkan agar sugar kering

sempurna. Dan berapa uang yang dihasilkan jika dry

sugar dijual dengan harga Rp 10.000/Kg

Penyelesaian:

Neraca Massa untuk Wet Suger

• Wet suger mengandung 20% air diumpankan ke dalam sebuah dryer dimana 75 % dari air yang terdapat dalam wet suger di hilangkan.

a. Untuk basis 100 kg umpan, tentukan fraksi massa dry sugar (BDS) pada outlet dryer (fraksi BDS= 80/85)

b. Hitung rasio H₂O hilang / kg wet suger yang meninggalkan dryer (=15/85) c. Jika 1000 ton per bulan wet sugar

umpan dryer, berapa banyak air yang harus dihilangkan agar sugar kering sempurna. Dan berapa uang yang dihasilkan jika dry sugar dijual dengan harga Rp 10.000/Kg W kg H₂O Informasi Soal: 0,75 x 20 = W  W = 15 kg , subtitusikan ke (1) Neraca Total: 100 = W + P (1) P = 100 - W  P = 85 kg Neraca BDS: 80 = (1-x) P  (1-x) = 80/85 = 0,941 (jawaban a) W/P = 15/85 = 0,176 (jawaban b)

Jawaban c: untuk 1000 ton umpan/bulan

Dry suger = 10000 x 85 kg x Rp 10.000/kg = 8.500.000.000 rupiah/bulan

Soal (Home Work)

• buah dikeringkan dengan alat pengering kontinyu. buah basah

mengandung 0.80 kg H

₂

O/kg, masuk ke dalam alat pengering

dengan laju aliran 100 kg/jam, dan keluar dari alat pengering

dengan laju aliran 25 kg/jam. buah kering mengandung 0.20

kg H

₂

O/kg. Kadar air udara panas yang masuk = 0.01 kg

H2O/kg udara kering, dan kadar air udara keluar = 0.02 kg

H

₂

O/kg udara kering.

Hitung:

a. laju aliran udara kering (kg/jam)

b. Laju aliran air yang menguap (kg/jam)

Kristalizer (Kristalisasi)

 Kristalisasi adalah proses

pembentukan kristal

padat dari suatu larutan

induk yang homogen.

 Proses ini adalah salah

satu teknik pemisahan

padat-cair yang sangat

penting dalam industri.

 Proses ini menghasilkan

kemurnian produk hingga

100%.

 Prinsip pembentukan

kristal adalah : Kondisi

lewat jenuh untuk suatu

larutan seperti larutan

gula atau garam atau

lewat dingin untuk cairan

spt air atau lemak.

 Contoh proses kristalisasi

: gula pasir, kristal pupuk,

lemak, protein, pati,

Feed , F kg x_F solut T_F Kristal P kg x_P solut T Mother Liquor L kg x_L solut T

Kristalizer

Konsep Neraca Massa di Kristalizer

Neraca Total F = L + P Neraca Solut x_F F = x_L L + x_P P

Contoh Neraca Massa pada Kristalizer

Diinginkan untuk mengkristalkan

Barium Nitrat.

Dari data diketahui:

-Kelarutan Ba(NO

₃

)

₂

- Pada 100

o

_{C = 34 g/100 g H}

2

O

-Pada 0

o

_{C = 5 g/100 g H}

2

O

Jika ingin dibuat 100 kg Ba(NO

₃

)

₂

terlarut pada suhu 100

o

_C

a.

Berapakah air yang dibutuhkan?

b.

Kemudian, bila larutan jenuh

didinginkan sampai 0

o

_C

berapakah Ba(NO

₃

)

₂

yang akan

mengendap (menjadi kristal?)

Kristalizer

Feed , 394,17 kg 0,2537 Ba(NO₃)₂ 0,7463 H₂O

100 o_C

Menentukan komposisi solut x_F dan X_L x_F = 34/(34+100) = 0,2537 Mother Liquor L kg 0,0476 Ba(NO₃)₂ 0,9524 H₂O 0 o_C P kg Kristal Ba(NO₃)₂ 0 o_C X_L = 5/(5+100) = 0,0476 Neraca Total 394,17 = L + P (1) Menentukan Jumlah umpan, F

F = (1/0,2537) x jumlah Ba(NO₃)₂ = (1/0,2537) x 100 = 394,17 kg Neraca air 0,7463 x 394,17 = 0,9524 L L = 308,871 subt ke (1) P = 85,299 kg kristal

Jumlah air Umpan = 0,7463 x 394,17 = 294,169 kg

Soal (kerjakan di kelas)

• Pada suatu kristaliser

ingin dikristalkan

Na

₂

SO

₄

.

• Data yang diberikan:

 Kelarutan Na

₂

SO

₄

pada 104

o

_{C = 29,6}

g/100 g H

₂

O

 Kelarutan Na

₂

SO

₄

pada 20

o

_{C = 19,1}

g/100 g H

₂

O

Jika ingin diproses 6420 kg

umpan kristalizer.

• Buat Diagram Proses

secara lengkap

• Tentukan berat mother

liquor dan kristal yang

terbentuk.

Neraca Massa di Kondensor

• Kondensor adalah suatu

alat yang terdiri dari

jaringan pipa dan

digunakan untuk

mengubah uap menjadi

zat cair (air).

• dapat juga diartikan

sebagai alat penukar kalor

(panas) yang berfungsi

untuk

mengkondensasikan

fluida.

Diagram Proses

Kondensor F kg gas x _F solut T = 0o_C P = mmHg P kg Gas x _P solut T = o_C P = mmHg L kg liquid

Contoh Soal Neraca Massa pada kondensasi udara

Aliran udara pada 100

o

_{C dan 5260}

mmHg mengandung 10% uap air by

volum.

a.

Tentukan persen uap air yang

dikondensasi pada akhir proses

jika udara didinginkan pada 80

o

_{C pada tekanan konstan.}

b.

Tentukan persen uap air yang

dikondensasi pada akhir proses

jika udara Isotermal dan

tekanan akhir pada 8500

mmHg.

Kondensor 100 Mol Udara 0,1 H₂O 0,9 BDA T = 100o_C P = 5260 mmHg Q₂ mol udara y H₂O (1-y) BDA T = 80o_C P = 8.500 mmHg Q₁ mol H₂O liq

Diagram Proses

• Menentukan kondisi udara outlet dari kondenser. (tekanan uap air pada

80oC)

• Neraca BDA

0,9 x 100 = (1-0,0675) Q2  Q2 = 96,5 mol BDA (subtitusikan ke pers (1)

• Maka: Q1 = 3,5 mol H₂O terkondensasi. • Persen kondensasi: = jumlah H₂O terkondensasi/H₂O dalam umpan = (3,5)/(10) x 100 % = 35 % eq) antoine (gunakan mmHg 355 C 80 pada air uap tekanan ) 80 ( ) 80 ( o * * 2 2 2    C P P C P y o O H total o O H O H Maka, y_H2O = 355 mmHg/5260 mmHg = 0,0675 . Neraca Total: 100 = Q1 + Q2 ; Q1 = 100 – Q2 (1)

Antoine Equation untuk H

₂

O

𝐿𝑜𝑔 𝑃 = 𝐴 −

𝐵

𝐶 + 𝑇

P = Tekanan, mmHg

T = Temperatur,

o

_C

A,B, dan C = konstanta Antoine

Data konstanta Antoine Untuk H

₂

O pada

A = 8,0713 B = 1730,63 C = 233,426

𝑃 = 10

𝐴 − 𝐶+𝑇𝐵

T = 80

o

C

Subtitusikan nilai A, B,C dan T ke persamaan P, maka

P = 355 mmHg

Kondensor 100 Mol Udara 0,1 H₂O 0,9 BDA T = 100o_C P = 5260 mmHg Q₂ mol udara y H₂O (1-y) BDA T = 100o_C P = 8500 mmHg Q₁ mol H₂O liq

b. Penyelesaian b:

V1 kg/jam Gas y1

Lo kg/Jam Solvent xo

L1 kg/jam (Solven + Solut) x1

Absorber

Neraca Massa Pada Kolom Absorber

 Absorber merupakan

salah satu alat yang sering

ditemukan dalam

industri.

 Tujuan dari absorpsi di

industri adalah untuk

menghilangkan suatu

komponen dari campuran

gas.

 Salah satu gas yang biasa

dipisahkan dengan proses

absorpsi adalah karbon

dioksida (CO

₂

), karbon

disulfida (CS

₂

).

V2 kg/Jam Gas Sisa y2

Contoh: Neraca Massa Pada Absorber

Karbondisulfida direcovery dari campuran gas yang terdiri dari 15% mol CS₂, 17,8 % O₂, dan 67,2 % N₂. gas diumpankan secara kontinyu ke dalam menara absorber dari dasar kolom

dimana kontak secara berlawanan arah

dengan liquid benzen yang hanya menyerap CS₂ namun tidak O₂ maupun N₂. benzen diumpankan ke dalam kolom dengan rasio 2:1 terhadap gas umpan. Sebagian kecil benzen cair yang masuk ke kolom akan

menguap dan meninggalkan puncak kolom. Gas yang meninggalkan kolom terdiri dari 2% CS₂ dan 2% benzen.

a. Hitung mol fraksi CS₂ pada aliran outlet b. Hitung fraksi CS₂ umpan yang direcovery

pada aliran outlet (liquid) (mol CS₂ terserap/mol CS₂ pada umpan) c. Fraksi benzen yang hilang karena

Absorber

100 mol Gas 0,15 CS₂ 0,178 O₂ 0,672 N₂ 200 mol Benzen P mol (solven+solut) x CS₂ . (1-x) Benzen V mol 0,02 CS₂ 0,02 B

Basis 100 mol umpan gas Maka: Benzen umpan = 200 mol

Petunjuk!!

1. Gunakan Neraca Total 2. Gunakan neraca udara 3. Gunakan Neraca Benzen

Jawaban:

1. x = 0,0626 mol fraksi CS2 pada liq outlet

2. Fraksi CS₂ yang direcovery = (13,2/15) = 0,88

3. Fraksi Benzen yg hilang = 0,0085 = 0,85 % Neraca Total: 200 + 100 = V + P 300 = V+P (1)

Penyelesaian

Neraca udara : 0,85 x 100 = 0,96V V = 88,542 Subtitusikan V ke (1)  P = 211,458 Neraca Benzen: 200 = 0,02V + (1-x)P (2) Subtitusikan nilai V dan P ke (2) x = 0,0626

Soal (Kerjakan di kelas)

Sebuah menara Tray akan didisain untuk mengabsorb SO

₂

dari aliran udara

dengan menggunakan air murni sebagai pelarutnya pada 293

0

_{K (68}

0

_{F). Gas}

masuk mengandung 20 mol % SO

₂

dan keluar menara 2 mol % pada tekanan

total 101,3 kPa. Laju aliran udara inert adalah 150 kg udara/j dan aliran air

masuk 6000 kg air/j.

a.

Hitung mol fraksi SO

₂

pada aliran outlet

b.

Hitung mol SO

₂

umpan yang direcovery pada aliran outlet per hari

(liquid) (mol SO

₂

terserap/hari)

NERACA MASSA UNTUK MULTI UNIT

TANPA REAKSI

Konsep Penyelesaian:

• Susun Neraca Massa Total Overall

• Susun Neraca Massa Komponen Overall

• Susun Neraca Massa Total Unit

• Susun Neraca Massa Komponen Unit

• Selesaikan persamaan-persamaan yang telah

disusun dengan eliminasi atau subtitusi.

Contoh: Dua Unit Alat Process

I

II

100 Kg/jam 0,5 A 0,5B 40 Kg/jam 0,9 A 0,1B 30 Kg/jam 0,6 A 0,4B 20 Kg/jam 0,3 A 0,7B F1 F2 F3

Tentukan Flow rate pada F1, F2 dan F3

Diagram Proses dengan label yang lengkap

I

II

100 Kg/jam 0,5 A 0,5B 40 Kg/jam 0,9 A 0,1B 30 Kg/jam 0,6 A 0,4B 30 Kg/jam 0,3 A 0,7B F₁ kg/j x₁ A (1-x₁)B F₂ kg/j x₂ A (1-x₂)B F₃ kg/j x₃ A (1-x₃)B

Penyelesaian

Neraca Total Overall

100 + 30 = 40 + 30 + F3  F3 = 60 Neraca komponen A Overall

0,5 x 100 + 0,3 x 30 = 0,9 x 40 + 0,6 x 30 + x₃.60  x₃ = 0,0833

Neraca Total Unit II F2 = 30 + 60  F2 = 90

Neraca komponen A di unit II x₂. 90 = 0,6 x 30 + 0,0833 x 60  x₂ = 0,2555

Penyelesaian:

I

II

100 Kg/jam 0,5 A 0,5B 40 Kg/jam 0,9 A 0,1B 30 Kg/jam 0,6 A 0,4B 30 Kg/jam 0,3 A 0,7B F₁ kg/j x₁ A (1-x₁)B F₂ kg/j X₂ A (1-x₂)B F₃ kg/j X₃ A (1-x₃)B

Neraca Total Unit I

100 = 40 + F1  F1 = 60 Neraca komponen A di unit I

Diagram Proses Lengkap

I

II

100 Kg/jam 0,5 A 0,5B 40 Kg/jam 0,9 A 0,1B 30 Kg/jam 0,6 A 0,4B 30 Kg/jam 0,3 A 0,7B 60 kg/j 0.233 A 0.77B 90 kg/j 0.255 A 0.75B 60 kg/j 0.0833A 0.917B

Evaporator

• Evaporator adalah alat industri yang

digunakan untuk memekatkan larutan.

• Proses evaporasi banyak dijumpai di industri

makanan, farmasi dan industri bahan kimia.

• Tujuan utama evaporasi adalah

menghilangkan kandungan air yang terdapat

di dalam larutan.

Soal di Evaporator

Dalam pembuatan gula tebu, 4000 Kg/j larutan gula 10% (% berat)

diumpankan ke evaporator I yang menghasilkan larutan gula 18%.

Larutan hasil evaporator I ini diumpankan ke evaporator II sehingga

dihasilkan larutan gula 50%. Tentukan :

 Air yang teruapkan dari masing-masing evaporator.

 Larutan yang diumpankan ke evaporator II.

 Produk yang dihasilkan.

Basis : 1 Jam Operasi

4000 kg 0,1 Gula 0,9 H₂O P1 kg 0,18 Gula 0,82 H₂O V1 kg 100% H₂O P2 kg 0,5 Gula 0,5 H₂O V2 kg 100% H₂O Kondensat H₂O = V1 Dicari: V1, V2, P1, dan P2 I II Petunjuk: 1. NM Unit I 2. NM Unit II 3. Cek NM Overall

Penyelesaian

Basis : 1 Jam Operasi

4000 kg 0,1 Gula 0,9 H₂O P1 kg 0,18 Gula 0,82 H₂O V1 kg 100% H₂O P2 kg 0,5 Gula 0,5 H₂O V2 kg 100% H₂O Kondensat H₂O = V1 I _II

Analisa di sekitar Evaporator I

Neraca Gula 0,1 x 4000 = 0,18 x P1 P1 = 400/18 = 2222,22 kg Neraca Total 4000 = V1 + P1 V1 = 4000 – 2222,22 = 1777,78 kg

Penyelesaian

Basis : 1 Jam Operasi 4000 kg 0,1 Gula 0,9 H₂O P1 = 2222,22kg 0,18 Gula 0,82 H₂O V1 kg 100% H₂O P2 kg 0,5 Gula 0,5 H₂O V2 kg 100% H₂O Kondensat H₂O = V1 I II

Analisa di sekitar Evaporator II

Neraca H2O V1+0,82x2222,22= V2+0,5P2+V1 1822,22 = V2+0,5P2 V2 = 1822,22 – 0,5P2 (1) Neraca Total V1 + 2222,22 = V2 + P2 + V1 2222,22 = V2 + P2 (2) Subtitusi Persamaan (1) ke (2)  2222,22 = 1822,22 – 0,5P2 + P2 P2 = 800 kg subtitusi ke (1)  V2 = 1422,22

Penyelesaian

Basis : 1 Jam Operasi 4000 kg 0,1 Gula 0,9 H₂O P1 = 2222,22kg 0,18 Gula 0,82 H₂O V1 =1777,78 kg 100% H₂O P2 =800 kg 0,5 Gula 0,5 H₂O V2 =1422,22 kg 100% H₂O Kondensat H₂O = 1777,78 I II

Analisa di keseluruhan sistem

Neraca Total

4000 = V2 + P2 + V1

4000 = 1422,22 + 800 + 1777,78

4000 = 4000 cek

Kesimpulan

V1 = 1777,78 kg P1 = 2222,22 kg

V2 = 1422,22 kg P2 = 800 kg

Ekstraksi padat-cair (Leaching)

 Leaching banyak dipakai dalam berbagai industri.

 Leaching minyak dari kacang tanah, kacang kedelai, biji

bunga matahari, biji kapas, dan sebagainya untuk produksi

minyak goreng menggunakan pelarut organik seperti

heksana, aseton, dan eter.

 Pada industri farmasi, leaching akar tanaman, daun,

ataupun batang digunakan untuk berbagai produk farmasi.

 Selain untuk berbagai kegunaan di atas leaching juga

dijumpai dalam industri pemrosesan logam. Misalnya

garam tembaga di-leaching dari bijih yang mengandung

berbagai logam dengan menggunakan asam sulfat atau

larutan amoniak.

Contoh Soal: Proses Ekstraksi bean

Dalam produksi bean oil secara

ekstraksi. Beans yang mengandung

10 % wt oil dan 90% solid digiling dan

diumpankan ke dalam mixer yang

bertemu dengan liquid hexane.

Rasio umpan adalah (3 kg hexane/kg

bean). Prinsipnya semua oil diekstrak

oleh hexana di dalam sebuah

ekstraktor. Keluaran ekstraktor

masuk ke dalam filter press dimana

filter cake mengandung 75%wt bean

solid sisanya oil dan hexane (note:

rasio oil dan hexana sama dengan

ketika masuk ekstraktor).

Liquid

filtrat lalu diumpankan ke dalam

evaporator untuk dipekatkan dengan

cara menguapkan hexana.

Tentukan

berapa persen yield dari proses

tersebut. (jawaban: 90,3%)

Mixer/ ekstraktor Filter F1 kg Bean 0,1 oil 0,9 solid F2 kg Hexana FC kg 0,75 solid 0,25 oil+hexana Filtrat x oil (1-x) hexana Basis : 1 kg bean (F1) F2 = 3 kg

(sesuai keterangan soal) Neraca Solid

0,9x1 = 0,75FC  FC = 1,2 kg

Dari soal bahwa rasio oil to hexana = 0,1 : 3 Maka 0il pada filtrat

= 0,1/3,1 x 2,8 = 0,0903

% Yield

=oil pada filtrat per oil pada bean umpan = 0,0903/0,1 x 100% = 90,3 %

Neraca Total

Contoh Soal: Dua Kolom Distilasi

Campuran liquid yang terdiri dari

30.0 mol % benzene (B), 25 %

toluene (T), dan sisanya xylene (X)

diumpankan ke kolom distilasi.

Produk Bottom mengandung 98

mol % X dan tidak ada B dan 96 %

X di dalam umpan terdapat pada

bottom. Produk overhead

diumpankan ke kolom distilasi ke

dua dimana produk overhead

kolom ke dua mengandung 97 %

B yang diumpankan ke dalam

kolom ini. Komposisi dari

overhead kolom ke dua adalah 94

mol % B dan sisanya T.

Hitung:

a.

Persentasi benzen (dari

umpan kolom pertama) yang

keluar sebagai overhead

product dari kolom kedua.

Jawab: 97%

b. Persentasi toluene (dari

umpan kolom pertama) yang

keluar sebagai bottom product

dari kolom kedua.

Penyelesaian: Dua Kolom Distilasi

Campuran liquid yang terdiri dari

30.0 mol % benzene (B), 25 %

toluene (T), dan sisanya xylene (X)

diumpankan ke kolom distilasi.

Produk Bottom mengandung 98 mol

% X dan tidak ada B dan 96 % X di

dalam umpan terdapat pada bottom.

Produk overhead diumpankan ke

kolom distilasi ke dua dimana produk

overhead kolom ke dua mengandung

97 % B yang diumpankan ke dalam

kolom ini. Komposisi dari overhead

kolom ke dua adalah 94 mol % B dan

sisanya T.

Basis: 100 mol umpan

P2 mol 0,94 B 0,06T D1 D2 100 mol 0,3 B 0,25 T 0,45 X P1 mol 0,98 X 0,02 T P3 mol y B (1-y)T Informasi soal: Xilene: 0,96 x 0,45 x 100 = 0,98 P1  P1 = 44,082 Benzen: 0,97 x 0,3 x 100 = 0,94P2  P2 = 30,957

Neraca Total Overall:

100 = P1 + P2 + P3  P3 = 24,961

Neraca Benzen Total:

30 = 0,94P2 + y.P3  y = 0,108 1-y = 0,892 Jawaban a : = 0,94 x 30,957/30 x 100% = 97% Jawaban b : = 0,892 x 24,961/25 x 100% = 89 %

Soal: Dua Kolom Distilasi (Kerjakan di kelas)

Suatu

industri

memisahan

campuran

A

dan

B

menggunakan distilasi.

Umpan menara distilasi I berisi

50% A dan 50% B ( % berat).

Diinginkan distilat (hasil atas)

menara distilasi I berisi 90% A.

Sedangkan

bottom

(hasil

bawah menara distilasi ) I ini

dicampur dengan fluida yang

berisi 30%A dan 70% B.

Campuran itu diumpankan ke

menara

distilasi

II,

sehingga

diperoleh distilat berisi 40% A.

Jika kecepatan umpan distilasi I

adalah 100kg/j, distilat menara

distilasi I adalah 49 Kg/j, fluida yang

dicampur dengan botom distilasi I

adalah 30 Kg/j, serta distilat

menara distilasi II adalah 30 Kg/j,

Untuk 1 jam operasi tentukan:

1. Proses Diagram

2. semua arus dan komposisi yang

keluar dari bottom kolom 1 dan

input kolom 2

Soal: Pembuatan Coffee Instant (Kerjakan di luar kelas)

Percolator Cyclon Separator Press Dryer Spray Dryer W

Roasted ground coffee I and S C C C 20 % I 80 % C 50 % I 50 % C 1400 kg/h 70 % I Balance S and W 500 kg S/h ( instant coffee) 1 2 2 2 3 4 4 5 6 7 8 W I = insoluble S = Soluble W = water C = solution containing 35% S and 65 % W by mass

Calculate the flow rate (kg/h) stream 1 to 8

Minggu Ke-5 Akan dibahas

• Neraca Massa Tanpa Reaksi dengan By-Pass

• Neraca Massa Tanpa Reaksi dengan Recyle