LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi dimetil eter (96%) = 50000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut :
1 tahun = 330 hari kerja 1 hari kerja = 24 jam
Basis = 1 jam
Kapasitas pabrik tiap jam = 5000 ton/tahun × 1000 kg/ton × 1tahun / 330hari × 1hari / 24 jam
= 6313,16516 kg/jam A.1 Rotary Dryer (RD-101)
Rotary Dryer (RD-101) digunakan untuk mengeringkan umpan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dari kandungan air awal sebesar 25% menjadi kandungan air yang diinginkan untuk gasifikasi yaitu 12% (Lee,dkk, 2006).
2
14
3
13
Input :
F2 : Aliran umpan tandan kosong kelapa sawit dengan kandungan air 25% F13 : Aliran gas pemanas dari buangan Cyclone ke-2 (S-202)
Output :
F14 : Aliran gas panas setelah mengeringkan tandan kosong kelapa sawit F3 : Aliran tandan kosong kelapa sawit dengan kandungan air 12%
Neraca Massa Total : F2 + F13 = F14 + F3
Neraca Massa Komponen :
H2O F2H2O + F13H2O = F14H2O + F3H2O N2 F13N2 = F14N2 O2 F13O2 = F14O2 CO2 F13CO2 = F14CO2 SO2 F13SO2 = F14SO2 TKKS F2TKKS = F3TKKS
Berat total TKKS input aliran 2 = 101404,000 kg Kandungan air dalam TKKS mula-mula = 25 % berat Berat air dalam TKKS mula-mula = 25351,000 kg Kandungan air dalam TKKS diinginkan = 12 % berat Misal :
Berat air dalam TKKS setelah dikeringkan = a kg
Berat TKKS basis kering = b = 76053,000 kg Sehingga,
a / (a + b) = 0,12
a = 0,12a + 0,12b a = 0,12b / 0,88 a = 10370,864 kg
Berat air teruapkan = berat air dalam TKKS mula-mula – berat air dalam TKKS setelah dikeringkan
Tabel A.1 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-101)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 2 Aliran 13 Aliran 14 Aliran 3 H2O 25351,000 6571,710 21551,846 10370,864 N2 47780,916 47780,916 O2 1554,395 1554,395 CO2 18618,301 18618,301 SO2 858,941 858,941 Olivine 205,010 205,010 MgO 14,110 14,110 Abu 28,219 28,219 Char 1,681 1,681 TKKS 76053,000 76053,000 Subtotal 101404,000 75633,282 90613,419 86423,864 Total 177037,282 177037,282
A.2 Reaktor Gasifier (R-201)
Reaktor Gasifier (R-201) digunakan untuk mengubah umpan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) menjadi gas sintesis (syngas) dengan proses gasifikasi
3
12 4
Input :
F3 : Aliran tandan kosong kelapa sawit yang telah dikeringkan F12 : Aliran olivine yang terbawa dari Cyclone ke-2 (S-202) Output :
F4 : Aliran gas sintesis yang terbentuk dari proses gasifikasi Neraca Massa Total :
F3 + F12 = F4
Neraca Massa Komponen :
H2O F3H2O + F4H2O = F4H2O TKKS F3TKKS H2 F4H2 CO2 F4CO2 CO F4CO CH4 F4CH4 C2H4 F4C2H4 C2H6 F4C2H6 Char F4Char
Olivine F12Olivine = F5Olivine
Tabel A.2 Parameter Operasi Gasifier, Yield dan Komposisi Gas Hasil Sintesis Variabel Gasifier Nilai
Tipe Gasifier BCL (Battelle Columbus Laboratory) Temperatur Operasi 1598 oF (870 oC)
Tekanan Operasi 23 psia (1,6 bar)
Steam per umpan TKKS 0,39725 lb/lb TKKS (basis kering) Olivine yang di-recycle 26.92652 lb/lb TKKS (basis kering) Komposisi gas sintesis % mol
H2 20,960 CO2 11,100 CO 46,300 CH4 15,700 C2H4 5,200 C2H6 0,740
Gas hasil sintesis 0,03503 lb-mol gas kering/lb TKKS (basis kering)
Char yang dihasilkan 0,221 lb/lb TKKS (basis kering) Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005
A.2.1 Menghitung aliran massa masing-masing komponen dalam gas hasil sintesis
Massa TKKS (basis kering) = 76053,000 kg = 167666,444 lb
Mol gas hasil sintesis = 0,03503 lb-mol gas/lb TKKS (basis kering) = 0,03503 x 167666,444 lb
= 5873,356 lb-mol = 2664,109 kmol
Dari tabel A.2, aliran massa masing-masing komponen gas dapat dihitung dengan rumus :
mi = xi × ngas × BMi
dimana :
xi = fraksi mol komponen i
ngas = mol gas kering (kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i
Komponen gas xi × ngas (kmol) BMi mi (kg)
H2 558,397 2,020 1127,963 CO2 295,716 44,010 13014,468 CO 1233,483 28,010 34549,849 CH4 418,265 16,040 6708,973 C2H4 138,534 28,050 3885,870 C2H6 19,714 30,070 592,812
A.2.2 Menghitung komponen H2O dalam gas sintesis
Kebutuhan Steam = 0,39725 lb/lb TKKS (basis kering)
= 0,39725 × 167666,444 lb
= 66605,495 lb = 30212,054 kg Maka,
H2O dalam gas sintesis = H20 aliran 3 + H2O aliran 3a
= 10370,864+ 30212,054
= 40582,918 kg
A.2.3 Menghitung olivine yang di-recycle ke R-201 (aliran 12)
Olivine yang di-recycle = 26,927 lb/lb TKKS (basis kering)
= 26,927 × 167666,444 lb
= 4514673,852 lb = 2047842,626 kg A.2.4 Menghitung char yang dihasilkan
Char yang dihasilkan = 0,221 lb/lb TKKS (basis kering)
= 0,221 × 167666,444 lb
= 37054,284 lb = 16807,713 kg
Tabel A.3 Neraca Massa pada Reaktor Gasifier (R-201)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 3 Aliran 3a Aliran 12 Aliran 4
H2 1127,963 CO2 13014,468 CO 34549,849 H2O 10370,864 30212,054 40582,918 CH4 6708,973 C2H4 3885,870 C2H6 592,812 Olivine 2047842,626 2047842,626 Char 16807,713 TKKS 76053,000 0,000 Subtotal 86423,864 30212,054 2047842,626 2164478,543 Total 2164478,543 2164478,543
A.3 Char Combustor (R-202)
Char Combustor berfungsi untuk membakar char (arang) hasil dari gasifikasi pada Reaktor Gasifier (R-201)
11
5
10 8
Input :
F5 : Aliran char + olivine dari Cyclone ke-1 (S-201) F8 : Aliran make up olivine + MgO
F10 : Aliran udara pembakar Output :
F11 : Aliran produk dari Char Combustor (R-202) Neraca Massa Total :
F5 + F8 + F10 = F11
Neraca Massa Komponen : H2O F11H2O
N2 F10N2 =F11N2
O2 F10O2 =F11O2
CO2 F11CO2
SO2 F11SO2
Olivine F5Olivine + F8Olivine= F11Olivine MgO F5MgO + F8MgO = F11MgO
Abu F11Abu
Char F6Char = F11Char Komposisi TKKS (basis kering) :
Komponen C H O N S Abu
% berat 43,52 5,72 48,9 1,2 0,66 4,5
Kandungan air TKKS = 12 %
Sumber : Thermodynamic Data for Biomass Conversion and Waste Incineration A.3.1 Menghitung komposisi char yang terbentuk dari gasifikasi TKKS Kapasitas bahan baku (TKKS) = 76053 kg (basis kering)
= 167666,444 lb
a. Karbon (C) pada char TKKS
F3C TKKS = 43,52 % × kapasitas bahan baku (TKKS)
= 33098,3 kg
Karbon pada gas hasil sintesis
Karbon pada gas hasil sintesis dihitung dengan rumus : Ci = (BMCi / BMi) × mi
dimana :
Ci = kandungan karbon pada komponen gas i (kg)
BMCi = berat molekul total unsur karbon dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Komponen gas i BMi BMCi BMCi/BMi mi Ci CO2 44,0097 12 0,273 13014,468 3548,618 CO 28,0109 12 0,428 34549,849 14801,316 CH4 16,0429 12 0,748 6708,973 5018,275 C2H4 28,0538 24 0,855 3885,870 3324,358 C2H6 30,0699 24 0,798 592,812 473,147
Maka, karbon pada char TKKS
= karbon pada TKKS – karbon pada gas sintesis = 33098,2656 -27165,715
= 5932,551 kg
b. Hidrogen (H) pada char TKKS
F3H TKKS = 5,72 % × kapasitas bahan baku (TKKS karet)
= 4350,23 kg Hidrogen pada gas hasil sintesis
Hidrogen pada gas hasil sintesis dihitung dengan rumus : Hi = (BMHi / BMi) × mi
dimana :
Hi = kandungan hidrogen pada komponen gas i (kg)
BMHi = berat molekul total unsur hidrogen dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Komponen gas i BMi BMHi BMHi/BMi mi Hi
H2 2,016 2,016 1,000 1127,963 1127,963
CH4 16,0429 4,032 0,251 6708,973 1686,140
C2H4 28,0538 4,032 0,144 3885,870 558,492
C2H6 30,0699 6,048 0,201 592,812 119,233
Total kandungan hidrogen pada gas hasil sintesis (gasifikasi) 3491,828
Maka Hidrogen pada char TKKS
= Hidrogen pada TKKS – Hidrogen pada gas sintesis = 4350,2316 - 3491,828 kg
= 858,403 kg
c. Oksigen (O) pada char TKKS
Oksigen pada TKKS = 48,9 % × kapasitas bahan baku (TKKS karet) = 37189,9 kg
Oksigen pada gas hasil sintesis
Oksigen pada gas hasil sintesis dihitung dengan rumus : Oi = (BMOi / BMi) × mi
dimana :
Oi = kandungan oksigen pada komponen gas i (kg)
BMOi = berat molekul total unsur oksigen dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Komponen gas i BMi BMOi BMOi/BMi mi Oi
CO2 44,0097 31,998 0,727 13014,468 9462,271475
CO 28,0109 15,9988 0,571 34549,849 19733,6084 Total kandungan oksigen pada gas hasil sintesis (gasifikasi) 29195,87988
Maka oksigen pada char TKKS
= Oksigen pada TKKS – Oksigen pada gas sintesis = 37189,917 - 29195,87988
= 7994,04 kg d. Nitrogen (N) pada char TKKS
Nitrogen pada TKKS = 1,2 % kapasitas bahan baku (TKKS) = 912,636 kg
e. Sulfur (S) pada char TKKS
F3S TKKS = 0,66 % kapasitas bahan baku (TKKS)
= 501,95 kg Sulfur pada gas hasil sintesa (gasifikasi)
Dalam gas sintesa TKKS dihasilkan komponen sulfur, namun yield H2S akan
berkurang seiring dengan peningkatan suhu. Karena pada suhu >460 oC, komponen sulfur tidak membentuk senyawa yang berikatan dengan komponen lainnya (Mostovoi, dkk, 2007). Sehingga komponen sulfur dalam TKKS yang jumlahnya sangat sedikit juga tidak membentuk gas H2S atau berikatan dengan senyawa
lainnya. Sehingga komponen sulfur dalam gas sintesis adalah: F5Sgas sintesa TKKS = 0 kg
= 501,95 – 0 = 501,95 kg
f. Abu pada char TKKS
F3Abu TKKS = F6Abu char
F3Abu TKKS = 3422,39 kg
F6Abu char = 3422,39 kg
A.3.2 Estimasi formula (rumus molekul) char TKKS
F6totalcharTKKS = F6C char + F6H char + F6O char + F6N char + F6S char + F6Abu
char = 19622 kg Komposisi char TKKS Komponen C H O N S Abu berat (kg) 5932,551 858,403 7994,0371 912,636 501,950 3422,385 % berat (% w) 30,2342 4,375 40,740 4,651 2,558 17,442 Digunakan perbandingan antara Char kayu poplar dengan Char TKKS
BM Char poplar* = BM1 = 217 kg/mol
HHV char poplar* = HHV1 = 13058,17 Btu/lb = 30373,582 kJ/kg *
Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005 # Menghitung HHV char TKKS (HHV2)
HHV = 146,58×%wC+568,78×%wH–51,53×(%wO + %wN)+29,45×%wS–6,58%wAbu
(Sumber : Thermodynamic Data for Biomass Conversion and Waste Incineration) HHV2 = 4541,53 Btu/lb = 10563,706 kJ/kg
# Menghitung BM char TKKS (BM2)
BM2 = (HHV2 × BM1) / HHV1
BM2 = 75,471 4 kg/mol
Misalkan rumus molekul char TKKS : CpHyOzNbStAbur
p = (XC x BM2) / BM C y = (XH x BM2) / BM H
z = (XO x BM2) / BM O b = (XN x BM2) / BM N
z = 1,921836 b = 0,2507
t = (XS x BM2) / BM S r = (XAbu x BM2) / BM Abu
t = 0,060212 r = 0,4293
Ket. : XC, XH, XO, XN, XS, dan XAbu merupakan fraksi berat C, H, O, N, S, dan Abu
Maka formula char TKKS adalah : C1,89H3,27O1,92N0,25S0,06Abu0,42
A.3.3 Menghitung produk pembakaran char TKKS Reaksi pembakaran sempurna char TKKS :
C1,8H3,2O1,9N0,2S0,06Abu0,42+ 7,457 O2 8,5 CO2 + 0,049 SO2 + 0,07 H2O +0,227Abu
In : 222,7043 453,399 0 0 0 0 Reaksi :
σ
char × rσ
O2 × rσ
CO2 × rσ
SO2 × rσ
H2O × rσ
Abu × rOut : N8char N8O2 N8CO2 N8SO2 N8H2O N8Abu
Char yang terbakar = F11char = 99,990 % char yang dihasilkan 682 , 22 2 1 0,9999 704 , 22 2 – X × N = r char char 10a char C1,8H3,2O1,9N0,2S0,06Abu0,42+ 7,457 O2 8,5 CO2 + 0,049 SO2 + 0,07 H2O +0,227Abu In : 222,7043 453,399 0 0 0 0 Reaksi : 222,7043 404,821 423,04705 13,4080 364,6897 95,5891 Out : 0,0222 48,578 423,04705 13,4080 364,6897 95,5891
Komponen udara Fraksi mol
N2 0,79
O2 0,21
N10O2 teoritis = 404,821 kmol
N9Udara berlebih (excess air) = 12%
N9O2 dalam excess air = 404,82 × (1 + 0,12) = 453,399 kg
F9O2 dalam excess air = 14507,690 kg
F9N2 dalam excess air = 47780,916 kg
N11CO2 = 423,047 kmol
F10CO2 = 423,047 kmol × 44,0097 kg/kmol
= 18618,3 kg N11SO2 = 13,408 kmol
F11SO2 = 13,408 kmol × 64,0616 kg/kmol
= 858,941 kg N11H2O = 364,69 kmol
F11H2O = 364,69 kmol × 18,0151 kg/kmol
= 6571,71 kg N11Abu = 95,5892 kmol
F11Abu = 95,5892 kmol × 30,7498 kg/kmol
= 2939,35 kg N11N2 = N7N2 = 453,399 kmol F11N2 = 453,399 × 14,0067 × 2 kg/kmol = 12701,3 kg N11O2 = 48,578 kmol F11O2 = 48,578 kmol × 15,9988 × 2 kg/kmol = 1554,4 kg N11char = 0,02227 kmol
F11char = 0,02227 kmol × 168,67 kg/kmol
Tabel A.4 Neraca Massa pada Char Combustor (R-202)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 10 Aliran 8 Aliran 5 Aliran 11
H2O 6571,710124 N2 47780,92 47780,92 O2 14507,690 1554,395334 CO2 18618,3008 SO2 858,940596 Olivine 2252,6269 2047842,644 2050095,252 MgO 14,1097 13,9143 Abu 2939,348 Char 19621,962 1,681 Subtotal aliran 62288,606 2266,7365 2067464,606 2132019,932 Total 2132019,932 2132019,932
A.4 Cyclone 1 (S-201)
Cyclone 1 (S-101) berfungsi memisahkan partikel char + olivine + abu yang terbawa aliran gas hasil sintesis dari Reaktor Gasifier (R-101)
4
16
5
Aliran 4 adalah gas sintesa + char + olivine yang berasal dari Gasifier (R-201) Aliran 5 adalah olivine + abu
Aliran 16 dalah produk gas sintesis + residu char
Cyclone 1 (S-101) memisahkan mayoritas 99,9% olivine dan char Neraca massa komponen :
Char : F6char = 99,90% × F5char = 16806,032 kg Olivine : F6Olivine = 99,90% × F4Olivine = 2047637,841 kg
Tabel A.5 Neraca Massa pada Cyclone 1 (S-201)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 4 Aliran 5 Aliran 16
H2 1127,963 1127,963 CO2 40582,918 40582,918 CO 34549,849 34549,849 H2O 13014,468 13014,468 CH4 6708,973 6708,973 C2H4 592,812 592,812 C2H6 3885,870 3885,870 Olivine 2047842,626 2047637,841 204,784 Char 16807,713 16806,032 1,681 Subtotal 2165113,192 100669,318 2064443,874 Total aliran 2165113,192 2165113,192
A.5 Cyclone 2 (S-202)
Cyclone 2 (S-202) berfungsi memisahkan 99,9% olivine dari gas pembakaran dan selanjutnya olivine dikirim kembali ke reaktor gasifier (R-201)
13
12
11
Aliran 11 adalah gas hasil pembakaran + char + olivine yang berasal dari Char Combustor (R-202)
Aliran 13 adalah gas buang + abu
Aliran 12 adalah olivine yang dikirim kembali ke gasifier (R-201) Neraca massa komponen :
Olivine : F12char = 99,90% × F8char = 1972275 kg Olivine : F9Olivine = F8Olivine – F10Olivine = 1974,249 kg
Tabel A.6 Neraca Massa pada Cyclone 02 (CY-02)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 11 Aliran 13 Aliran 12
H2O 6571,710 6571,710 N2 47780,916 47780,916 O2 1554,395 1554,395 CO2 18618,301 18618,301 SO2 858,941 858,941 Olivine 2050095,252 205,010 2049890,243 MgO 13,914 13,914 0,000 Abu 28,219 28,219 0,000 Char 1,681 1,681 0,000 Subtotal aliran 2125523,330 75633,087 2049890,243 Total aliran 2125523,330 2125523,330
A.6 Mix Point MgO dan Make-up Olivine (MP-101)
Mix Point MgO dan Make-up Olivine berfungsi sebagai titik pencampuran aliran make up olivine + MgO
6 7
Aliran 6 adalah aliran Make Up Olivine Aliran 7 adalah aliran MgO
Aliran 8 adalah aliran Keluar Mix Point
Asumsi : Potasium (Kalium) di dalam abu CKS adalah 0,2 % berat
Aliran MgO ditentukan sebesar dua kali aliran molar potasium dalam abutotal
Abutotal = Abu TKKS + abu dari Cyclone 2 (S-202)
Abu dalam TKKS = 4,5% dari massa TKKS basis kering = 3422,385 kg
Abu = 3422,385 kg/jam
Potasium dalam abuin = 6,84477 kg/jam
BM Potasium = 39,102 g/mol
Aliran molar potasium = Potasium dalam abuin / BM Potasium = 0,175 kmol/jam
BM MgO = 40,302 g/mol
MgO suplai = 2 × Aliran molar potassium = 0,350 kmol/jam
= 14,110 kg/jam = 111748,490 kg/tahun
8 8
Make up olivine yang diperlukan adalah 0.11 % dari olivine yang kembali ke R-202 untuk menutupi olivine yang terbuang dari cylone.
F12olivine = 0,0011 × olivine yg di recycle = 0,0011 × 2047842,626
= 2252,627 kg/jam = 171840804,95 kg/tahun
Tabel A.7 Neraca Massa pada Mix point
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 6 Aliran 7 Aliran 8
Olivine 2252,627 2252,627
MgO 14,110 14,110
Subtotal aliran 14,110 2252,627 2266,737
A.7 Reformer (R-203)
Reformer (R-203) berfungsi untuk mengkonversi CH4, C2H4 dan C2H6
menjadi CO dan H2.
16
17
Aliran 16 adalah aliran dari Cyclone 2 (S-202) Aliran 18 adalah aliran gas sintesis keluaran R-203 Reaksi yang terjadi di reformer:
CH4 + H2O CO + 3 H2 (Reaksi 1)
C2H4 + 2 H2O 2 CO + 4 H2 (Reaksi 2)
C2H6 + 2 H2O 2 CO + 5 H2 (Reaksi 3)
Konversi CH4 = 20 % dari total CH4 input
Konversi C2H4 = 50 % dari total C2H4 input
Konversi C2H6 = 90 % dari total C2H6 input
Reaksi 1
CH4 + H2O CO + 3H2
In : N16CH4 N16H2O N16CO N16H2
Reaksi : -r -r r 3r
4 4 4 15 CH CH CH X N r 0,20 × N15CH4 N16CH4 = F16CH4 / BM CH4 = 418,265kmol
N16H2O = F16H2O / BM H2O = 2252,104 kmol
N16CO = F16CO / BM CO = 1710,389 kmol N16H2 = F16H2 / BM H2 = 62,595 kmol CH4 + H2O CO + 3H2 In : 418,265 2252,104 1710,38859 62,595 Reaksi : 83,653 83,653 83,653 83,653 Out : 334,612 2168,45118 1794,04162 313,554 N17CH4 = 334,612 kmol F17CH4 = 5367,17879kg N17H2O (1) = 2168,45118 kmol N17CO (1) = 1794,04162kmol N17H2 (1) = 313,554 kmol Reaksi 2 C2H4 + 2H2O 2CO + 4H2 In : N16C2H4 N17H2O (1) N17CO (1) N17H2 (1) Reaksi : -r -2r 2r 4r Out : N18C2H4 N18H2O (2) N18CO (2) N18H2 (2) 4 2 4 2 4 2 15 H C H C H C X N r 0,50 × N15C2H4 N16C2H4 = F16C2H4 / BM C2H4 = 138,534kmol
N17H2O (1) = F17H2O (1) / BM H2O = 2168,451 kmol
N17CO (1) = F17CO (1) / BM CO = 1794,042 kmol
N17H2 (1) = F17H2 (1) / BM H2 = 313,554 kmol
C2H4 + 2H2O 2CO + 4H2
In : 138,534 2168,451 1794,04162 313,554 Reaksi : 69,267 138,534 138,534 277,067
Out : 69,267 2029,91748 1932,57531 590,622 N17C2H4 = 69,267 kmol F17C2H4 = 1942,93501 kg N17H2O (2) = 2029,91748 kmol N17CO (2) = 1932,57531 kmol N17H2 (2) = 590,622 kmol Reaksi 3 C2H6 + 2H2O 2CO + 5H2 In : N16C2H6 N17H2O (2) N17CO (2) N17H2 (2) Reaksi : -r -2r 2r 5r Out : N18C2H6 N18H2O (3) N18CO (3) N18H2 (3) 6 2 6 2 6 2 15 H C H C H C X N r 0,90 × N15C2H6 N15C2H6 = F16C2H6 / BM C2H6 = 19,714 kmol
N17H2O (2) = F17H2O (2) / BM H2O = 2029,917 kmol
N17CO (2) = F17CO (2) / BM CO = 1932,575 kmol N17H2 (2) = F17H2 (2) / BM H2 = 590,622 kmol C2H6 + 2H2O 2CO + 5H2 In : 19,714 2029,917 1932,57531 590,622 Reaksi : 17,743 35,486 35,486 88,715 Out : 1,971 1994,43155 1968,06125 679,336 N17C2H6 = 1,971 kmol F17C2H6 = 59,28123 kg N17H2O (3) = 1994,43155 kmol N17CO (3) = 1968,06125 kmol N17H2 (3) = 679,336373 kmol
N17C4H8 = 0,021 kmol F17C4H8 = 1,15141 kg
N17H2O (total) = 1994,43155 kmol F17H2O (total) = 35939,65648 kg
N17CO (total) = 1968,06125 kmol F17CO (total) = 55125,39565 kg
N17H2 (total) = 679,336373 kmol F17H2 (total) = 1372,25947 kg
Banyaknya katalis (olivine) yang diperlukan untuk Reformer (R-203) adalah = 60 lb / 243000 lb gas sintesis (Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005)
Gas sintesis = 100669,318 kg = 221937,593 lb
Katalis yang diperlukan = 60 × 221937,593 / 243000 = 54,799 lb
= 24,857kg
Tabel A.8 Neraca Massa pada Reformer (R-203)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
aliran 16 aliran 17 H2 1127,963 1372,259 CO2 40582,918 13014,468 CO 34549,849 55125,396 H2O 13014,468 35939,656 CH4 6708,973 5367,179 C2H4 592,812 1942,935 C2H6 3885,870 59,281 Olivine 204,784 204,784 Char 1,681 1,681 Subtotal aliran 2064443,874 2064443,874 Total aliran 2064443,874 2064443,874
A.8 Scrubber (M-301)
Scrubber berfungsi untuk mendinginkan aliran gas panas sampai temperaturnya 60 oC dan membersihkan partikel pengotor (char dan olivine) dari aliran gas
19 18
20 21
Aliran 18 adalah aliran gas panas dari Heat Exchanger
Aliran 21 adalah aliran gas yang telah bersih dan dingin (T = 60 oC).
Aliran 19 adalah aliran air yang diambil dari aliran gas sintesis yang terabsorpsi, dimana berfungsi untuk membersihkan aliran gas dari char dan olivine.
Aliran 20adalah aliran sludge (char dan olivine) yang terserap oleh air (dikirim ke pengolahan limbah).
A.8.1 Menghitung kebutuhan air untuk membersihkan gas sintesis
Menurut Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005,untuk mendinginkan gas sintesis dari gasifier tipe BCL sampai temperaturnya mencapai 60 oC diperlukan air sebanyak 2 galon per menit untuk kapasitas 2000 ton umpan kering pabrik/hari. 1 galon air = 3,7854 Liter
1 Liter = 1000 cm3 1 Liter air = 1kg/m3
Kebutuhan air untuk scrubber adalah 2 galon per menit untuk kapasitas 2000 ton umpan kering pabrik/hari, sehingga untuk kapasitas pabrik diperlukan air sebanyak :
Kebutuhan air untuk scrubber = F19H2O = 76,143galon/menit
= 4568,58 galon/jam = 17293,90273 kg/jam = 959,706034 kmol/jam
Air yang dihasilkan pada aliran 20 = F20H2O = 2 galon/menit
= 120 galon/jam = 454,248 kg/jam
= 25,20799112 kmol/jam Komposisi umpan gas masuk Scrubber (M-301)
Komponen kg kmol %mol komponen yang di absorpsi
H2 1372,259 679,336 0,000001 CO2 13014,468 295,716 0,999 CO 55125,396 1968,061 0,645057 H2O 35939,656 1994,432 - CH4 5367,179 334,612 0,999001 C2H4 1942,935 69,267 0,997506 C2H6 59,281 1,971 0,997010 Olivine 204,784 0,978 1,00 Char 1,681 0,011 1,00
Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005 A.8.2 Menghitung komponen yang terabsorpsi (F20) : N20H2 = 0,000001 × 679,336 = 0,001 kmol F20H2 = 0,002 kg N20CO2 = 0,999 × 295,716 = 295,420 kmol F20CO2 = 13001,453 kg
N20CO = 0,645057 ×1968,06 = 1269,512 kmol F20CO = 35559,028 kg N20CH4 = 0,999001 × 334,612 = 334,278 kmol F20CH4 = 5361,817 kg N20C2H4 = 0,997506 × 69,267 = 69,094 kmol F20C2H4 = 1938,089 kg N20C2H6 = 0,997010 ×1,971 = 1,966 kmol F20C2H6 = 59,104 kg N20Olivine = 1,00× 0,978 = 0,97763097 kmol F20Olivine = 204,784263 kg N20Char = 1,00× 0,011 = 0,0111816 kmol F20Char = 1,680771 kg
A-8.3 Menghitung komponen sirkulasi air absorber (F20): N19H2O = 958,57167 kmol
F19H2O = 17273,462 kg
N19CO2 = (0,1/100) × N29CO2 0,295 kmol
F19CO2 = 13,001 kg N19CH4 = (0,1/100) × N19CH4 0,17274 kmol F19CH4 = 5,362 kg N19C2H4 = (0,25/100) × N19C2H4 = 0,17274 kmol F19C2H4 = 4,8452 kg N19C2H6 = (0,3/100) × N19C2H6 = 0,0059 kmol F19C2H6 = 0,1773 kg
N19H2O = 2 galon/menit = 25,20799 kmol
F19H2O = 454,2480 kg
Tabel A.9 Neraca Massa pada Scrubber (M-301)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 18 Aliran 19 Aliran 21 Aliran 20
H2 1372,259 1372,258 0,002 CO2 13014,468 13,014 13001,453 CO 55125,396 19566,368 35559,028 H2O 35939,656 17273,462 18211,947 454,248 CH4 5367,179 5,362 0,000 5361,817 C2H4 1942,935 4,845 0,000 1938,089 C2H6 59,281 0,177 0,000 59,104 Olivine 204,784 204,784 Char 1,681 1,681 Subtotal 113027,639 17283,846 39163,588 56580,206 Total 113027,639 113027,639
A.9 Gas Compression
Gas Compression berfungsi untuk menaikkan tekanan aliran gas sampai dengan 2068 kPa P-418 23 E-7 E-20 E-6 E-22 24 21 25 26 22 27 28 Keterangan :
Kompresi gas terdiri dari 3 tahap kompresi (Pawal = 103,4 kPa).
Knock Out Drum dipasang sebelum melewati kompresor. Intercooler dipasang setelah melewati compressor.
Masing – masing kompresor dimodelkan memiliki efisiensi politropik = 78%.
Masing – masing intercooler mendinginkan sampai 60 oC kecuali S-303 sampai 43,33 oC.
Tekanan dinaikkan sebagai berikut :
n n a b p p p p 1 1 a b p p 13 103,4 2068 2,714417617 Keterangan : a b p p Rasio kompresi n = Tahapan = 3 p1 = Tekanan inlet
pn = Tekanan outlet dari n tahapan
Pressure Drop (DP) yang diizinkan pada intercooler adalah = 13,8 kPa
Neraca massa untuk kompresi gas ini tidak dapat dilakukan alat per alat karena masing-masing alat berhubungan satu sama lain (ada 3 aliran recycle). Oleh karena itu, neraca massa pada kompresi gas ini dihitung sebagai satu sistem.
Algoritma perhitungan neraca massa pada sistem kompresi gas ini adalah sebagai berikut :
1. Mulai dari S-301. Aliran recycle dari S-302A belum ada. Dilakukan perhitungan VLE (PT Flash, P = 103,4 kPa, T = 333.15 K, trial V/F, zi = zi). 2. Didapatkan aliran uap dan aliran liquid dari S-301. Aliran liquid dikirim ke
utilitas sedangkan aliran uap dikompres dan didinginkan sebelum menuju S-302A. Digunakan yi aliran uap ini sebagai zi untuk S-302A yang digunakan
juga untuk menghitung VLE pada S-302A (PT Flash, P = 208,671 kPa, T = 333,15 K, trial V/F)
3. Didapatkan aliran uap dan aliran liquid dari S-302A. Aliran liquid direcycle ke S-301. Nilai zi untuk S-301 diperbarui dengan penambahan aliran recycle
ini.
4. Dilakukan kembali perhitungan pada no. 1 - 3 sampai komposisi mol aliran liquid recycle dari S-302 konvergen. Toleransi +/- 0,1 kmol.
5. Dilanjutkan ke S-302B. Digunakan yi terbaru dari aliran uap S-302A sebagai
zi untuk S-302B. Dihitung VLE (PT flash, P = 761,858 kPa, T = 333,15 K,
trial V/F)
6. Didapatkan aliran uap dan aliran liquid dari S-302B. Aliran liquid direcycle ke S-302A. Diperbarui nilai zi untuk S-302A dengan penambahan aliran
recycle ini.
7. Dilakukan kembali perhitungan pada no. 5. Trial dihentikan sampai komposisi mol aliran liquid recycle dari S-302B konvergen (toleransi +/- 0,1kmol)
8. Diperbarui nilai zi untuk 302B dengan penambahan aliran recycle dari
S-302B yang baru.
9. Dilakukan kembali perhitungan VLE pada S-30B. Trial dihentikan sampai komposisi mol recycle dari S-302A konvergen (toleransi +/- 0,1 kmol). 10.Dilajutkan ke S-303. Digunakan nilai yi terbaru dari S-302B sebagai nilai zi
untuk S-303. Dilakukan perhitungan pada VLE (PT flash, P = 2068 kPa, T = 316,5 K, trial V/F)
11.Didapatkan aliran uap dan aliran liquid dari S-303. Aliran liquid direcycle ke S-302B. Perbarui nilai zi untuk S-302B dengan penambahan aliran recycle
ini.
12.Dilakukan kembali perhitungan VLE pada S-302B. Trial dihentikan sampai komposisi mol aliran recycle dari S-302D konvergen (toleransi 0,1 kmol). 13.Diperbarui nilai zi untuk S-303 dengan penambahan aliran recycle yang baru
dari S-302B. Dilakukan kembali perhitungan VLE pada S-303 sampai komposisi mol aliran konvergen (toleransi +/- 0,1 kmol).
Neraca massa dihitung dengan menggunakan kesetimbangan uap cair (Vapor Liquid Equilibrium, VLE). Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut :
1. Menghitung tekanan uap masing-masing komponen pada kondisi keluar ln Pv = A – B/(C+T) (Sumber: Perry's CEH)
dimana : Pv = Tekanan uap, kPa
A, B, dan C = konstanta Antoine untuk masing-masing komponen T = Temperatur (K)
2. Trial fraksi uap aliran keluar sampai jumlah fraksi uapnya ~ 1
C i F V i i i K z K 1 1 ) 1 (
1 i = 1,…C (Pers. 13-13, Perry's CEH)
dimana : Ki = konstanta kesetimbangan uap-cair komponen i
zi = fraksi mol komponen i aliran keluar
V/F = fraksi uap aliran keluar
Knock Out Drum (S-301), PT Flash, Pt = 103,400 kPa , T = 333,150 K)
didapat V/F = 0,6145 Komponen kmol zi Pv pada Ki (Pv/Pt) yi xi T=333,15K H2 680,057 0,245015 68053,6484 658,159076 0,398342807 0,00060524 CO2 0,296 0,0001066 77290,4166 747,489522 0,000173296 2,3184E-07 CO 698,865 0,2517911 44211,0049 427,572581 0,409149322 0,00095691 H2O 1396,356 0,5030873 19,9315569 0,19276167 0,192430905 0,99828406 Subtotal 2775,574 1 1,000 1,000 1,000
Komponen Top S-301 Bottom S-301 H2 679,4096 0,6476 CO2 0,2956 0,0002 CO 697,8411 1,0239 H2O 328,2083 1068,1477 Subtotal 1705,755 1069,819
Knock Out Drum (S-302A), PT Flash, Pt = 280,671 kPa , T = 333,150 K
Didapat: V/F = 0,79 Kom- ponen kmol zi Pv pada Ki (Pv/Pt) yi xi T=333,15K H2 680,059 0,3630573 68053,6484 242,467877 0,459062965 0,00189329 CO2 0,296 0,0001578 77290,4166 275,377494 0,000199611 7,2486E-07 CO 698,125 0,3727022 44211,0049 157,519086 0,470980111 0,00298999 H2O 494,665 0,2640826 19,9315569 0,07101401 0,070475352 0,9924148 Subto -tal 1873,144 1 1,000 1,000
Komponen Top S-302A Recycle Bottom S-302A ke S-301 H2 679,3139 0,7447 CO2 0,2954 0,0003 CO 696,9487 1,1761 H2O 104,2883 390,3765 Subtotal 1480,846 392,298 F V i i i i K z K y ) 1 ( 1 ; i i i y K x
Top = yi × V/F × Total kmol
Knock Out Drum (S-302B) PT Flash, Pt = 761,858 kPa , T = 333,150 K) didapat V/F = 0,95 Kom- ponen kmol zi Pv pada Ki (Pv/Pt) yi xi T=333,15K H2 679,934 0,4589601 68053,6484 89,3259295 0,482831421 0,00540528 CO2 0,295 0,0001994 77290,4166 101,449936 0,000209832 2,0683E-06 CO 696,949 0,4704451 44211,0049 58,0305274 0,494756638 0,0085258 H2O 104,288 0,0703953 19,9315569 0,02616178 0,024603566 0,94043916 Subto-tal 1481,467 1 1,000 1,000
Komponen Top S-302B Recycle Bottom S-302B ke S-302A H2 679,5338 0,4004 CO2 0,2953 0,0002 CO 696,3173 0,6315 H2O 34,6269 69,6615 Subtotal 1410,773 70,694
Knock Out Drum (S-303) PT Flash, Pt = 2068 kPa , T = 316,450 K) didapat V/F = 0,9785 Kom-ponen kmol zi Pv pada Ki (Pv/Pt) yi xi T=316,45K H2 679,534 0,4816747 66335,8936 32,077318 0,491921295 0,01533549 CO2 0,295 0,0002093 47297,1616 22,870967 9 0,000213724 9,3448E-06 CO 696,317 0,4935713 40363,2555 19,518015 2 0,503849089 0,02581457 H2O 34,627 0,0245446 8,7799727 0,0042456 3 0,004061981 0,956743 Subto tal 1410,773 1 1,000 1,000
Komponen Top S-303 Recycle Bottom S-303 ke S-302B H2 679,0687 0,4652 CO2 0,2950 0,0003 CO 695,5343 0,7830 H2O 5,6073 29,0196 Subtotal 1380,505 30,268
Tabel A.10 Neraca Massa Untuk Knock Out Drum (S-301) Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 21 Aliran 24 Aliran 25
H2 1373,716 1,308 1372,407 CO2 13,019 0,011 13,008 CO 19575,207 28,679 19546,529 H2O 25162,335 19248,022 5914,313 Subtotal 46124,277 19278,020 26846,257 Total 46124,277 46124,277
Tabel A.11 Neraca Massa Untuk Knock Out Drum (S-302A)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Top S-301 Aliran 26 Top S-302A
H2 1373,719 1,504 1372,214 CO2 13,012 0,013 13,000 CO 19554,478 32,944 19521,534 H2O 8913,860 7034,585 1879,275 Subtotal 29855,069 7069,046 22786,023 Total 29855,069 29855,069
Tabel A.12Neraca Massa Untuk Knock Out Drum (S-302B)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Top S-302A Bottom S-302B Aliran 27
H2 1373,467 0,809 1372,658 CO2 13,004 0,007 12,997 CO 19521,537 17,689 19503,847 H2O 1879,277 1255,300 623,977 Subtotal 22787,284 1273,805 21513,479 Total 22787,284 22787,284
Tabel A.13 Neraca Massa Untuk Knock Out Drum (S-303)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 26 Aliran 28 Aliran 27
H2 1373,467 1372,658 0,809 CO2 13,004 12,997 0,007 CO 19521,537 19503,847 17,689 H2O 1879,277 623,977 1255,300 Subtotal 22787,284 21513,479 1273,805 Total 22787,284 22787,284
A.11 Reaktor Sintesis Dimetil Eter
Reaktor Sintesis Dimetil Eter berfungsi untuk mengubah syngas menjadi dimetil eter secara satu tahap dalam satu reaktor. Tahap ini adalah penggabungan dari reaksi pembentukan metanol dari syngas (H2 dan CO) yang diikuti oleh proses dehidrasi metanol.
29 30
Aliran 29 adalah aliran gas yang siap disintesis Aliran 30 adalah aliran gas yang telah disintesis CO + 2H2 CH3OH CH3OH CH3OCH3 + H2O CO + H2 CO2 + H2O Reaksi 1 CO + 2H2 CH3OH In N29CO N29H2 N29CH3OH Reaksi -r -2r r Out N30CO N30H2 N30CH3OH N29 CO = F29CO / BM CO = 695,857 kmol N29H2 = F29H2 / BM H2 = 678,101 kmol
Konversi reaksi adalah 76%
0,76 x N29CO CO CO CO
X
N
r
29CO + 2H2 CH3OH In 695,857 678,101 0 Reaksi 257,678 515,357 257,678 Out 438,178 162,74431 257,678 N30CO = 438,094 kmol F30CO = 12271,0254 kg N30H2 (1) = 163,08812 kmol F30H2 = 329,43800 kg
N30CH3OH (1) = 258,223 kmol F30CH3OH = 8779,57701 kg
Reaksi 2 2CH3OH CH3OCH3 + H2O
In N30CH3OH N30CH3OCH3 N30H2O
Reaksi -2r -r -r
Out N30CH3OH N30CH3OCH3 N30H2O
N30CH3OH= F30CH3OH/ BM CH3OH = 258,223 kmol
Konversi reaksi adalah 98%
0,98 x N30CH3OH
CH3OH CH3OCH3 + H2O
In 258,223
Reaksi 258,223 126,271 126,271
Out 5,681 126,271 126,271
NCH3OH = 5,681 kmol FCH3OH = 193,15069
NCH3OCH3 (1) = 126,27098 kmol FCH3OCH3 = 6313,54876
NH2O (1) = 126,271 kmol FH2O = 2272,87755
Reaksi 3 CO + H2 CO2 + H2 In N30CO N30H2 N29CO2 N30H2 Reaksi -r -r r r Out N30CO N30H2 N30CO2 N30H2 OH CH OH CH X N r 3 3
NCO = FCO / BM CO = 438,094 kmol
NH2O = FH2O / BM H2O = 126,271 kmol
NCO2 = FCO / BM CO2 = 0,295 kmol
NH2 = FH2 / BM H2 = 163,088 kmol CO + H2 CO2 + H2O In 438,094 126,263 0,29532 163,088 Reaksi 123,746 123,746 123,746 123,746 Out 314,349 2,52542 124,04087 286,834 N30CO = 314,349 kmol F30C0 = 8804,91234 kg
N30H2O (1) = 2,52542 kmol N30H2O (1) = 45,50806 kg
N30CO2 (1) = 124,04087 kmol N30CO2 (1) = 5459,03880 kg
N30H2 (1) = 286,834 kmol N30H2 (1) = 579,40402 kg
Katalis yang diperlukan adalah Cu-Zn dan Al2O3 dengan rasio 1:1 sebanyak 3 gram per kg syngas
=3 gr (1 kg/1000 gr) × 21642,560 kg = 64,540 kg
Minyak yang digunakan sebagai medium katalis adalah sebanyak 0,4 gram per kg katalis
= 0,4 gr × 64,540 = 25,81618 kg
Tabel A.13 Neraca Massa pada Reaktor sintesis Dimetil Eter (R-401)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 29 Aliran 30 H2 1372,658 579,404 CO2 12,997 5459,039 CO 19503,847 8804,912 H2O 623,977 45,508 CH3OCH3 6313,549 CH3OH 193,151 Subtotal 21513,479 21642,560 Total 21642,560 21642,560
A.12 KO-Drum (S-401)
KO-Drum digunakan untuk memisahkan dimetil eter dari gas yang tidak sempurna bereaksi
E-33
31
32 33
Aliran 31 adalah aliran gas yang telah disintesis
Aliran 32 adalah aliran gas yang tidak sempurna bereaksi Aliran 33 adalah aliran dimetil eter
Tabel A.14 Neraca Massa pada Ko-Drum Dimetil Eter (S-401)
Komponen Masuk Keluar
Aliran 31 Aliran 32 Aliran 33 H2 579,404 579,404 CO2 5459,039 5459,039 CO 8804,912 8804,912 H2O 45,508 45,508 CH3OCH3 6313,549 6313,549 CH3OH 193,151 193,151 Subtotal 21642,560 14843,355 6552,21 Total 21642,560 21642,560
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan operasi = kJ
Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun Suhu Referensi = 25 oC
LB.1 Data-Data Kapasitas Panas, Panas Perubahan Fasa, dan Panas Reaksi Komponen
LB.1.1 Data-Data Kapasitas Panas Komponen Gas
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( kJ/mol K)
Komponen a b c d H2 27,1430244 0,009273762 -1,38081E-05 7,6451E-09 CO2 19,7951904 0,073436472 -5,60194E-05 1,71533E-08 CO 30,8692764 -0,012853476 2,78925E-05 -1,27153E-08 H2O 32,2425468 0,001923835 1,05549E-05 -3,59646E-09 CH4 19,2509064 0,05212566 1,19742E-05 -1,13169E-08 C2H4 3,8058012 0,15658632 -8,34848E-05 1,75511E-08 C2H6 5,4093456 0,178106472 -6,93753E-05 8,71273E-09
LB.1.2 Data-Data Panas Perubahan Fasa Komponen
Tabel LB.2 Data Panas Perubahan Fasa Komponen (Reklaitis, 1983). Komponen ∆Hvl pada titik didihnya (kJ/mol)
H2O 40,6562
LB.1.3 Data-Data Kapasitas Panas Komponen Cair
Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( kJ/mol K)
Komponen a b c d H2 0,000066653 0,0067659 -0,00012363 0,00047827 CO2 -8,3043 0,10437 -0,00043333 6,0052E-07 CO 0,000065429 0,028723 -0,00084739 0,0019596 H2O 0,27637 -0,0020901 0,000008125 -1,4116E-08 CH4 0,000065708 0,038883 -0,00025795 0,00061407
C2H4 0,24739 -0,004428 0,000040936 -1,697E-07
C2H6 0,000044009 0,089718 0,00091877 -0,001886
(Sumber : Perry’s, 2007)
LB.1.4 Data-Data Panas Reaksi Komponen
Tabel LB.6 Data Panas Reaksi Pembentukan Komponen Komponen Hf (kJ/mol) H2 0,000 CO2 -393,685 CO -110,615 H2O -241,997 CH4 -74,902 C2H4 52,335 C2H6 -84,741
Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : 3 2 dT cT bT a Cp
Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : dT dT CT bT a CpdT T T T T ) ( 2 3 2 1 2 1 ) ( 4 ) ( 3 ) ( 2 ) ( 2 1 22 12 23 13 24 14 2 1 T T d T T c T T b T T a CpdT T T
Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : 2 2 1 1 T T v T T T T Vl l b b dT Cp H dT Cp CpdT
Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : 2 1 2 1 ) ( T T in T T out r T N CpdT N CpdT H r dt dQ
LB.2 Perhitungan Neraca Panas LB.2.1 Rotary Drier 01 (RD-101)
Fungsi : Mengeringkan aliran serbuk TKKS sampai kandungan airnya = 12%.
2
14
3
13
a. Menghitung entalpi, H2 pada T = 30,000 0C
H2O TKKS m, kg 25351,000 76053,000 n, mol 1406825,749 530205,085 Hf (l), kJ/mol -285,840 -801,121 ∫CpdT, kJ/mol 0,377 0,006 H -4,0160E+08 -4,2476E+08 H1, kJ -8,263519E+08
b. Entalpi yang dibawa, H14 pada 1021 0C = -2,8320E+08
c. Menghitung temperatur pengeringan TKKS sampai 12 % moisture Diketahui air yang teruapkan = 14980,136 kg
= 831306,125 mol
dilakukan perhitungan Vapor Liqiid Equlibrium (VLE) untuk komponen air. Trial temperatur sampai diperoleh :
C i i i i F V K z K 1 1 ) 1 ( 1
untuk i = komponen air (H2O)
Nilai V/F = mol air teruapkan / mol air mula-mula = 0,591
Setelah Trial & Error diperoleh T = 373,110 K, dengan P = 101,320 kPa
Komponen Zi A B C H2O 1,000 65,930 -7227,000 0,000 D E F Ln Pv -7,177 0,000 2,000 4,620 Komponen Pv(kPa) K1 y1 x1 H2O 101,475 1,002 1,000 0,999
Hair yang teruapkan, T =373,110 oK dT = 74,960
Komponen n (mol) ∫CpdT, kJ/mol Hi, kJ
H2O 4002269,196 19,329 -8,905E+08
Hair tak teruapkan + TKKS, T = 373,110 oK dT = 74,960
H2O TKKS m,kg 10370,864 76053,000 n,mol 575519,625 530205,085 Hf (l), kJ/mol -285,840 -801,121 ∫CpdT, kJ/mol 5,652 0,090 Hi -1,6125E+08 -4,2471E+08 H4, kJ -5,8596E+08
d. Menghitung entalpi aliran 3, H3
H3 = (H2 + H13) – H3
H3 = Hair tak teruapkan + TKKS, T = 373,110 oK
H3 = -5,2359E+08 kJ
Komponen n (mol) ∫CpdT, kJ/mol ΔHi, kJ N2 4416537,376 2,832 1,251E+07 O2 125538,907 2,886 3,623E+05 SO2 2327,165 3,959 -6,817E+05 CO2 921169,413 3,703 -3,591E+08 H2O 4538486,759 3,288 -3,262E+08 H3 -6,7309E+08
Neraca Panas pada Rotary Drier (RD-101)
Entalpi Masuk (kJ) Entalpi Keluar (kJ)
H2 H14 H13 H3
-8,2635E+08 -2,8320E+08 -6,7309E+08 -5,8596E+08
LB.2.2 Gasifier (R-201) 3 12 4 Parameter Operasi : TOutput = 870 oC = 1598 oF
POutput = 1,565 atm = 23 psia
Tin = 30 oC
Aliran 2
Aliran 4 Tout = 870oC
ΔH
Analisis proksimat Tandan Kosong Kelapa Sawit (wt %): Mouisture content = 5,73 Volatile matter = 73,74 Fixed carbon = 18,44 Ash = 2,21 Analisis ultimasi (wt %): C = 43,52 H = 5,72 O = 48,9 N = 1,2 S = 0,66
Perhitungan Neraca energi gasifier (R-201) a. Entalpi aliran 3 (H3)
massa TKKS kering (F3)= 76503 + 10370,864 = 76053,000 kg T = 30 oC = 303,150 K
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hf, kJ/mol Hi (kJ) H2O 576159,091 0,075 -241,997 -139385583,091
TKKS 650009,294 7,330 -193,826 -121224122,244
H2, kJ -260609705,335
b. Entalpi aliran 3a, H3a
Aliran 3a adalah aliran steam (low pressure).Tsteam = 126.667 oC
Komponen n (mol) CpLdT Hv CpVdT Hf Hi (kJ)
H2O 624290,041 5,672 40,683 916,144 -241,997 449802500,809
H3, kJ 449802500,809
c. Entalpi aliran 12, H12 pada = 982,222 oC = 1255,372 K
Aliran 12 adalah olivine yang terbawa dari Cylone (S-203) Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
Olivine 33699855,249 69,710 2349200646,223
H9, kJ 2349200646,223
d. Entalpi aliran produk pada 870 oC
Aliran 4 adalah gas sintesa yang terbentuk + char + olivine Diketahui : T = 870 oC = 1143,15 K
(Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005, page 8)
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
H2 559505,268 31,121 17412225,726 CO2 295718,162 56,163 16608436,578 CO 1233443,034 33,631 41481409,287 H2O 2252716,770 42,862 96556530,962 CH4 418189,573 77,580 32443280,731 C2H4 138514,925 99,929 13841660,976 C2H6 19714,475 131,368 2589857,144 Char 113386,285 106,186 7347280,630 Olivine 33699855,249 69,068 2327585703,894 H4 2555866385,928
f. Menghitung panas reaksi (Q) pada gasifier Q = H3 – H4 – H13 – H5
= 0 kJ
Tabel LB-6 Neraca Energi pada Gasifier (R-201)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H3 H3a H12 H4 H2 17412225,726 CO2 16608436,578 CO 41481409,287 H2O -139385583,091 449802500,809 96556530,962 CH4 32443280,731 C2H4 13841660,976 C2H6 2589857,144 Olivine 2349200646,223 2327585703,894 Char 7347280,630 TKKS -121224122,244 Jumlah -260609705,335 449802500,809 2349200646,223 2538393441,697 Sub total 2538393441,697 2538393441,697 Q 0,00000000000000 Total 2538393441,697 2538393441,697
LB.2.3 Cyclone (S-201)
Fungsi : Memisahkan partikel char + olivine + abu yang terbawa aliran gas sintesa dari Gasifier (R-201)
4
16
5
Entalpi aliran 4, H4, pada 870 oC = 2538393441,697 kJ a. Menghitung entalpi aliran 5, H5pada T = 870 oC
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol ∑Hi (kJ)
olivine 33464264,637 69,068 2311313902,843
char 222,682 64,799 14429,499
H5 2311328332,343
b. Menghitung entalpi aliran 16, H16 pada T = 870 oC H16 = H4 – H5 Komponen H5 H6 H15 H2 17412225,726 17412225,726 CO2 16608436,578 16608436,578 CO 41481409,287 41481409,287 H2O 96556530,962 96556530,962 CH4 32443280,731 32443280,731 C2H4 13841660,976 13841660,976 C2H6 2589857,144 2589857,144 Olivine 2327585703,894 2311313902,843 16271801,050 Char 7347280,630 14429,499 7332851,131 Jumlah 2555866385,928 2311328332,343 244538053,586
Tabel LB-7 Neraca Panas pada Cyclone (S-201)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H4 H5 H16 H2 17412225,726 17412225,726 CO2 16608436,578 16608436,578 CO 41481409,287 41481409,287 H2O 96556530,962 96556530,962 CH4 32443280,731 32443280,731 C2H4 13841660,976 13841660,976 C2H6 2589857,144 2589857,144 Olivine 2327585703,894 2311313902,843 16271801,050 Char 7347280,630 14429,499 7332851,131 Jumlah 2555866385,928 2311328332,343 244538053,586 Sub total 2555866385,928 2555866385,928 Panas reaksi (Q) 0,000 Total 2555866385,928 2555866385,928
LB.2.4 Char Combustor (R-202)
Fungsi : Membakar char (arang) TKKS hasil dari gasifikasi pada gasifier (R-201)
11
5
10 8
a. Menghitung entalpi aliran 9, H9
Aliran9 adalah aliran udara masuk ke Blower (K-201). udara dipompa dari 1 atm sampai dengan 1,5 atm.
Dari perhitungan pada spesifikasi K-201, diketahui T9 = 32,222 oC
Entalpi aliran 10, H10 dihitung pada temperatur 32,2222 oC
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
N2 24638642,031 29,173 2351505912,051
O2 35163527,204 29,430 5316119208,649
H6 7661625120,700
b. Menghitung entalpi aliran 10, H10
Aliran 10adalah aliran udara pembakar yang berasal dari Blower (K-201). udara dipompa dari 1 atm sampai dengan 1,5 atm.
Dari perhitungan pada spesifikasi K-201, diketahui T10 = 94,331 oC = 367,481 K
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
N2 21679853,404 29,173 632476066,842
O2 17127084,189 29,430 504043916,761
H7 1136519983,603
c. Menghitung entalpi aliran 6, H6 pada suhu 30 oC Aliran 6adalah make up MgO
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
MgO 350,081 37,110 12991,500
H11 12991,500
d. Menghitung entalpi aliran 7, H7 pada suhu 30 oC Aliran 7 adalah make upOlivine
Komponen n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
Olivine 37069,841 71,462 2649097,972
H11 2649097,972
e. Menghitung entalpi pencampuran aliran 6 dan 7 yang masuk pada R-202 Komponen H5 (kJ) H14 (kJ) Hi (kJ)
olivine 2311313902,843 35126,471 2311349029,315 char 14429,499 14741,397 29170,896 H5&14 2311378200,211 f. Menghitung entalpi pada aliran 9 dan 10 yang masuk pada R-202
Komponen H11 (kJ) H12 (kJ) Hi (kJ)
MgO 12991,500 12991,500
Olivine 2649097,972 2649097,972 H11&12 2662089,471 g. Menghitung panas reaksi char TKKS (∆HR) pada 25 oC
produk reakt an 250C niHfi niHfi
Hr
Komponen ni reaktan (mol) ni produk (mol) Hf, kJ/mol Hi (kJ)
Char -222682,021 -17,403 3875435,911 O2 -404820,813 0 0,000 SO2 423047,053 -297,053 -125667590,794 CO2 13408,042 -393,685 -5278542,219 H2O 364689,796 -241,997 -88253851,153 Abu 95589,163 -0,869 -83033,526 ∆HR -215407581,781
h. Menghitung perubahan entalpi aliran produk R-202 dari 25 oC sampai 982,222 oC Reaksi:
C8,5H0,14O2,31S0,05Abu0,227 + 7,457 O2 8,5 CO2 + 0,049 SO2 + 0,07 H2O + 0,227Abu
In 231651,337 1939480,28 0 0 0 0 Reaksi 231628,172 1731678,82 1979090,77 11616,35 16084,40 2634,03
Out N8char N8O2 N8CO2 N8SO2 N8H2O N8Abu
Komponen n (mol) Cp, kJ/mol Hi (kJ)
N2 21679853,404 33,239 720612640,256 O2 15395405,364 34,543 531810214,058 SO2 423047,053 56,033 23704805,560 CO2 13408,042 57,637 772804,857 H2O 364689,796 44,177 16110722,357 Abu 95589,163 35,359 3379953,289 MgO 12991,500 52,567 682917,667 Olivine 32488783,269 69,710 2264777402,954 HProduk 3561851460,999 i. Menghitung panas reaksi (Q) keseluruhan
Q = ∆HR + HProduk – H5&14 – H11&12 – H7
= 0 kJ
Tabel LB-9 Neraca Energi pada Char Combustor (R-202)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H5 H8 H10 H11 N2 633131320,941 720612640,256 O2 512678068,548 531810214,058 SO2 23704805,560 CO2 772804,857 H2O 16110722,357 Abu 3379953,289 Olivine 2311349029,315 2649097,972 2264777402,954 Char 29170,896 MgO 12991,500 18402,524 Jumlah 2311378200,211 2662089,471 1145809389,489 3561186945,856 Sub total 3459849679,171 3561186945,856 ∆HR -215407581,781 Q 0 Total 3459849679,171 3459849679,171
LB.2.5 Cyclone (S-203)
13
12
11
a. Entalpi aliran 11, H11, pada 982,2222 oC = 3561186945,856 kJ b. Entalpi aliran 12, H12 pada T = 982,2222 oC = 2349200646,223 kJ c. Menghitung entalpi aliran 13, H13 pada T = 870 oC
H10 = H8 – H9 Komponen H11 H13 H12 N2 720612640,256 720612640,256 O2 531810214,058 531810214,058 SO2 23704805,560 23704805,560 CO2 772804,857 772804,857 H2O 16110722,357 16110722,357 Abu 3379953,289 3379953,289 Olivine 2264777402,954 2349200646,223 -84423243,269 Char 0,000 0,000 MgO 18402,524 18402,524 Jumlah 3561186945,856 2349200646,223 1211986299,633
Tabel LB-10 Neraca energi pada Cyclone (S-203)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H11 H12 H13 N2 720612640,256 720612640,256 O2 531810214,058 531810214,058 SO2 23704805,560 23704805,560 CO2 772804,857 772804,857 H2O 16110722,357 16110722,357 Abu 3379953,289 3379953,289 Olivine 2264777402,954 2349200646,223 -84423243,269 Char 0,000 0,000 MgO 18402,524 18402,524 Jumlah 3561186945,856 2349200646,223 1211986299,633 Sub total 3561186945,856 3561186945,856 Q 0,000 Total 3561186945,856 3561186945,856
LB.2.6 Reformer (R-203)
Reformer berfungsi untuk mengkonversi komponen CH4, C2H4,dan
C2H6menjadi CO dan H2
16
17
Parameter Operasi : Tinput = 870 oC; Toutput = 750,56 oCPinput = 22 psia = 1,5 atm
a. Entalpi aliran 15, H15, pada 870 oC = 24488185,717 kJ
b. Menghitung entalpi aliran 16, H16 pada T = 30 oC
Komponen n (mol) Cp, kJ/mol Hi (kJ) Katalis olivine 405,106 47,443 19219,320
c. Perhitungan entalpi reaksi pada T =25 oC
produk reakt an 250C niHfi niHfi Hr Reaksi 1 CH4 + H2O CO + 3H2 in : N15CH4 N15H2O N15CO N15H2 Reaksi : 83653,036 83653,036 83653,036 250959,108 out : N18CH4 N18H2O (1) N18CO (1) N18H2 (1)
Komponen ni reaktan (mol) ni produk (mol) Hf (kJ/mol) ∆Hi (kJ)
CH4
H2O -83653,036 -241,997 20243787,118 CO 83653,036 -110,615 -9253302,001 H2 250959,108 0,000 0,000 Hr1, pada 25 oC 17256252,445 Reaksi 2 C2H4 + 2H2O 2CO + 4H2 in : N15C2H4 N18H2O (1) N18CO (1) N18H2 (1) Reaksi : 69266,845 138533,690 138533,690 277067,381 out : N18C2H4 N18H2O (2) N18CO (2) N18H2 (2)
Komponen ni reaktan (mol) ni produk (mol) Hf (kJ/mol) ∆Hi (kJ)
C2H4 -69266,845 52,335 -3625080,341 H2O -138533,690 -241,997 33524742,998 CO 138533,690 -110,615 -15323939,619 H2 277067,381 0,000 0,000 Hr2, pada 25 oC 14575723,037 Reaksi 3 C2H6 + 2H2O 2CO + 5H2 in : N15C2H6 N18H2O (2) N18CO (2) N18H2 (2) Reaksi : 17742,969 35485,938 35485,938 88714,844 out : N18C2H6 N18H2O (3) N18CO (3) N18H2 (3)
Komponen ni reaktan (mol) ni produk (mol) Hf (kJ/mol) ∆Hi (kJ)
C2H6 -17742,969 -84,741 1503553,938 H2O -35485,938 -241,997 8587491,860 CO 35485,938 -110,615 -3925286,072 H2 88714,844 0,000 0,000 Hr3, pada 25 oC 6165759,727 Hrtotal,25 oC = (Hr1 + Hr2 + Hr3)25 oC = 37997735,208 kJ/mol
d. Menghitung entalpi pada suhu keluaran reformer sebesar 750,556 oC T = 750,556 oC = 1023,706 K
Komponen m (kg) n (mol) CpdT (kJ/mol) Hi (kJ)
H2 1372,259 680684,262 30,368 20670969,074 CO2 13014,468 295718,162 54,668 16166339,113 CO 55125,396 1967998,017 33,300 65535244,087 H2O 35939,656 1994974,021 41,415 82621692,924 CH4 5367,179 334551,658 73,020 24428946,603 C2H4 1942,935 69257,463 95,443 6610163,333 C2H6 59,281 1340,191 124,382 245211,933 Olivine 204,784 3369,986 68,692 231490,087 Char 1,681 112936,107 55,639 6283663,312 H18 222793720,466
e. Menghitung entalpi aliran 17, H17, pada T = 750,556 oC
Komponen n (mol) Cp, kJ/mol Hi (kJ)
Olivine 405,106 67,984 27540,744
H17 27540,744
Tabel LB-11 Neraca Energi pada Reformer (R-203)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H16 H17 H2 17412225,726 20670969,074 CO2 16608436,578 16166339,113 CO 41481409,287 65535244,087 H2O 96556530,962 82621692,924 CH4 32443280,731 24428946,603 C2H4 13841660,976 6610163,333 C2H6 2589857,144 245211,933 Olivine 16236674,579 231490,087 Char 7318109,734 6283663,312 Jumlah 260818996,418 222793720,466 Sub total 260818996,418 222821261,210 ∆HR 37997735,208 Panas reaksi (Q) 0,00000 Total 260818996,418 260818996,418
LB.2.7 Cooler (H-201 & H-202) P-4 H-201 H-202 P-10 P-8 P-20 18 17 H-201 H-202
Hot Fluid cold Fluid Hot Fluid cold Fluid
1383 High T 575,439 807,561 ∆ t2 530 High T 304,8465 225,154 ∆ t2
530 Low T 304,846 225,154 ∆ t1 300 Low T 230 70 ∆ t1
LMTD 455,990 LMTD 132,804
1. Perhitungan Neraca Energi Pada H-201
a. Entalpi aliran 18, H18 pada 750,556 oC = 222793720,466 kJ Aliran 18 adalah aliran keluar dari R-203 yang ingin didinginkan.
b. Menghitung entalpi aliran 18-out, H18-out dari suhu 750,556 oC sampai 276,667 oC Aliran 18-out adalah aliran 18 yang telah didinginkan.
Tin = 750,556 oC
Aliran 18
Aliran 18-out Tout = 276,667 oC
T1 = 750,556 oC = 1023,706 K
T2 = 276,667 oC = 549,817 K
Komponen m (kg) n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
H2 1372,259 680684,262 29,338 19970199,987 CO2 13014,468 295718,162 46,088 13629132,294 CO 55125,396 1967998,017 30,121 59277421,782 H2O 35939,656 1994974,021 35,893 71606153,104 CH4 5367,179 334551,658 49,649 16610251,701 C2H4 1942,935 69257,463 67,579 4680377,281 C2H6 59,281 1971,448 83,811 165229,682 Olivine 204,784 3369,986 57,315 193150,770 Char 1,681 112936,107 36,340 4104107,563 H18-out 190236024,163
Besarnya panas yang perlu diserap agar suhu operasi dapat tercapai adalah : Q1 = Qout – Qin
= -32557696,303 kJ
Suhu Air pendingin masuk = 151,581 oC = 424,731 K Suhu Air pendingin keluar = 301,911 oC = 575,061K
061 , 575
424,731
CpdT = 5322,014 kJ/mol Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :
Nair = 575,061 424,731 p 1 dT C Q = 5322,014 32 26082143,9 = 6117,551 kmol
Tabel LB-12 Neraca Energi pada Cooler (H-201)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H17 H17a H2 20670969,074 19970199,987 CO2 16166339,113 13629132,294 CO 65535244,087 59277421,782 H2O 82621692,924 71606153,104 CH4 24428946,603 16610251,701 C2H4 6610163,333 4680377,281 C2H6 245211,933 165229,682 Olivine 231490,087 193150,770 Char 6283663,312 4104107,563 Sub total 222793720,466 190236024,163 Q -32557696,303 Total 190236024,163 190236024,163
2. Perhitungan Neraca Energi Pada H-202
a. Entalpi aliran 18-out, H18out pada 343,333 oC = 183391507,028 kJ
Aliran 18-out adalah aliran keluar dari H-201 yang ingin didinginkan kembali. b. Menghitung entalpi aliran 19, H19 pada 148,889 oC
Aliran 19 adalah aliran 18a yang telah didinginkan. T1 = 276,667 oC = 549,817 K
T2 = 148,889 oC = 422,039 K
Komponen m (kg) n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
H2 1372,259 680684,262 29,172 19857032,002 CO2 13014,468 295718,162 42,100 12449644,719 CO 55125,396 1967998,017 29,457 57971097,279 H2O 35939,656 1994974,021 34,664 69154049,067 CH4 5367,179 334551,658 42,532 14229170,841 C2H4 1942,935 69257,463 56,341 3902008,692 C2H6 59,281 1971,448 68,875 135783,951 Tin = 276,667 oC Aliran 18-out Aliran 19 Tout = 148,889 oC ΔH
Olivine 204,784 3369,986 53,024 178689,123
Char 1,681 112936,107 9,799 1106617,514
H19 5461461,124 178984093,187
Besarnya panas yang perlu diserap agar suhu operasi dapat tercapai adalah : Q2 = Qout – Qin
= -11251930,976 kJ
Suhu Air pendingin masuk = 110 oC = 383,150 K Suhu Air pendingin keluar = 151,581 oC = 424,731 K
424,731
383,15 pdT
C = 1434,796 kJ/mol Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :
Nair = 424,731 383,15 p 2 dT C Q = 1434,796 4 7031654,46 = 6117,551 kmol
Fair = NAir BMAir 4900,803 × 18,05 = 110208kg
Tabel LB-13 Neraca Energi pada Cooler (H-202)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H17 H18 H2 20670969,074 19857032,002 CO2 16166339,113 12449644,719 CO 65535244,087 57971097,279 H2O 82621692,924 69154049,067 CH4 24428946,603 14229170,841 C2H4 6610163,333 3902008,692 C2H6 245211,933 135783,951 Olivine 231490,087 178689,123 Char 6283663,312 1106617,514 Sub total 222793720,466 178984093,187 Q -43809627,279 Total 178984093,187 178984093,187
LB.2.8 Scrubber Gas Sintesis (M-301 & M-302) Scrubber berfungsi untuk mendinginkan aliran gas
19 18
20 21
1. Perhitungan neraca energi pada venturi scrubber (M-302) a. Entalpi aliran 19, H19, pada suhu 60 oC = 178984093,187 kJ
b. Menghitung entalpi produk dari Venturi Scrubber (M-302) dengan mengestimasi suhu keluarannya.
Laju alir inlet air scrubber (aliran scrub-02) pada venturi scrubber adalah 1/2 dari aliran 20.
T = 43,333 oC = 316,483 K
Komponen m (kg) n (mol) Cp, kJ/mol ∑Hi (kJ)
H2O 8636,731 479416,200 0,329 157668,592
CH4 0,003 0,173 -0,474 -0,082
C2H4 0,001 0,023 -0,316 -0,007
C2H6 0,000 0,006 0,139 0,001
Menghitung suhu keluaran dari venturi scrubber
T2 = 60,000 oC = 333,150 K
Komponen m (kg) n (mol) CpdT, kJ/mol Hi (kJ)
H2 1372,259 680684,262 28,983 19728081,787 CO2 13014,468 295718,162 38,677 11437574,297 CO 55125,396 1967998,017 29,213 57490603,138 H2O 44576,387 2474390,221 29,599 73239415,942 CH4 5367,182 334551,831 37,527 12554768,364 C2H4 1942,936 69257,485 47,356 3279730,753 C2H6 59,281 1971,454 57,368 113097,958 Olivine 204,784 3369,986 49,186 165757,519 Char 1,681 112936,107 6,816 769820,879 H19out 178778850,638
Tabel LB-14 Neraca Energi Pada Venturi Scrubber (M-302)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H18 H19a H19 H2 19857032,002 19728081,787 CO2 12449644,719 11437574,297 CO 57971097,279 57490603,138 H2O 69154049,067 157668,592 73239415,942 CH4 14229170,841 -0,082 12554768,364 C2H4 3902008,692 -0,007 3279730,753 C2H6 135783,951 0,001 113097,958 Olivine 178689,123 165757,519 Char 1106617,514 769820,879 Jumlah 178984093,187 157668,504 178778850,638 Sub total 178984093,187 178936519,142 Q 0,0000000 Total 178984093,187 178936519,142 2. Perhitungan neraca energi pada Quench Chamber (M-301) a. Entalpi aliran 19 out, H19out, pada 60 oC = 178778850,434 kJ b. Perhitungan entalpi aliran 20, H20 pada suhu 60 oC
T = 60 oC = 333,150 K
Komponen m (kg) n (mol) Cp, kJ/mol ∑Hi (kJ)
H2O 17273,462 958832,400 0,371 356106,253
C2H4 0,001 0,045 -0,366 -0,017
C2H6 0,000 0,013 0,159 0,002
H20 356106,038
c. Menghitung entalpi aliran 21, H21, pada 60 oC
Aliran 21 adalah aliran gas yang telah bersih dan dingin (T = 60 oC) T = 60 oC = 333,150 K
Komponen m (kg) n (mol) Cp, kJ/mol ∑Hi (kJ)
H2 1372,258 680683,360 28,983 19728055,629
CO2 13,014 295,718 38,677 11437,574
CO 19566,368 698526,932 29,213 20405881,662
H2O 18211,947 1010926,773 33,922 34292626,861
H21 126346155,961
d. Menghitung entalpi aliran 29, H29, pada T = 60 oC
Aliran 29 adalah aliran sludge (char dan olivine) yang terserap oleh air T = 60 oC = 333,150 K
H29 = H19out + Hscrub01 – H20 – H21
= 176208430,434 + 151422,130 – 341998,137 – 126346155,961 Tabel LB-15 Neraca Energi pada Quench Chamber (M-301)
Komponen Masuk (kJ) Keluar (kJ)
H18 H19a H19 H21 H20 H2 19728081,787 19728055,629 26,158 CO2 11437574,297 11437,574 11426136,723 CO 57490603,138 20405881,662 37084721,477 H2O 73239415,942 356106,253 157668,592 34292626,861 38748351,421 CH4 12554768,364 0,201 0,082 12554768,483 C2H4 3279730,753 0,017 0,007 3279730,763 C2H6 113097,958 0,002 0,001 113097,957 Olivine 165757,519 165757,519 Char 769820,879 769820,879 Jumlah 178778850,638 151422,13 341998,14 126346155,96 104142411,379 Sub total 178936519,142 178936519,142 Q 0,000 Total 178936519,142 178936519,142