NERACA MASSA DAN PANAS
MODUL II
NERACA MASSA DENGAN REAKSI KIMIA
Oleh :
IRMAWATI SYAHRIR
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Persamaan neraca massa untuk reaksi
kimia
memberikan
hubungan
kuantitatif diantara reaktan dan
hasil.
•
Ingat :
Dalam proses industri:
•
- reaktan biasanya tidak murni.
•
-Kadang2 salah satu reaktan harus
berlebihan,
•
-reaksi tidak sempurna seperti yang
•
Alat prosesnya diindustri kimia disebut
Reaktor.
•
Reaksi pembakaran dapur pembakaran
•
Proses fermentasi Fermentor
•
Perhitungan neraca massa reaktor melibatkan
stokiometri reaksi.
Berlaku :
•
Perumusan neraca massa reaktor :
Neraca massa total F + M = P
……….(1)
Neraca massa komponen :
- Komp.A : F.XAF + M.XAM – Massa A yang bereaksi = P.XAP ………(2)
- Komp.B : F.XBF + M.XBM – Massa B yang bereaksi = P.XBP ………(3)
- Komp.C : F.XCF + M.XCM + Massa C hasil reaksi = P.XCP ………(4)
- Komp.D : F.XDF + M.XDM + Massa D hasil reaksi = P.XDP ………(5)
- Massa komponen yang bereaksi dan hasil reaksi dapat dihitung dari stokiometri reaksi.
- Perhatikan :
•
Reaksi berlangsung sempurna dan konversi 100%
maka reaktan akan habis bereaksi dan tidak akan
muncul dialiran keluar.
•
Konversi < 100%, maka reaktan akan bersisa dan
akan ikut keluar pada aliran produk.
•
Ada hasil reaksi yang mula-mula sudah terdapat
Istilah-istilah :
1. Reaksi pembakaran : Reaksi dimana zat yang dibakar direaksikan dengan O2.
• Untuk senyawa karbon:
bila terjadi pembakaran sempurna selalu menghasilkan CO2 dan H2O.
• Pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan CO dan H2O.
2. Udara : campuran gas yang terdiri N2= 79% mol dan O2= 21% mol.
Umumnya reaksi pembakaran, suplai O2 diambilkan dari udara yang di buat berlebih.
Udara teoritis : Jumlah udara atau oksigen yang dibutuhkan
untuk dibawa kedalam proses untuk pembakaran sempurna (udara yang dibutuhkan).
• Pada kasus : udara yang dimasukkan berlebih, maka perhitungan untuk mencari banyaknya udara yang masuk berdasarkan kebutuhan O2 untuk membakar zat secara sempurna (O2 masuk berdasarkan reaksi sempurna).
• % kelebihan udara : 100x O2 memasuki proses – O2 yang dibutuhkan
O2 yang dibutuhkan
3. Limiting reaktan :
- reaktan yang habis bereaksi terlebih dahulu.
- reaktan yang menjadi dasar perhitungan dalam stokiometri reaksi
- cara menentukannya : cari reaktan yang mempunyai nilai (mol/ koefisien) terkecil.
4. Gas pipa atau cerobong (flue or stack gas) : semua gas yang dihasilkan dari sebuah proses pembakaran termasuk uap air,
basis basah
5.Analisa Orsat atau basis kering (orsat analysis or dry basis) :
Contoh
20 mol CH4 dibakar pada dapur pembakaran dengan udara berlebih 10%. Hitunglah berapa udara yang dimasukkan ke dalam reaktor tersebut.
Penyelesaian :
Reaksi : CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
Secara stokiometri : banyaknya O2 yang dibutuhkan = 2 X mol CH4 , karena koefisien O2 adalah 2X koefisien CH4.
• Jika dianggap CH4 habis bereaksi dan reaksinya sempurna,
maka :
• O2 untuk pembakaran sempurna : 2/1 x 20 mol = 40 mol • Dan karena O2 yang masuk berlebih 10%, maka
O2 yang yang masuk reaktor = (100% + 10%) x 40 mol = 44 mol Berdasarkan komposisi O2 di udara, bisa dihitung
udara yang masuk reaktor = (100% / 21%) x 44 mol = 209,5 mol
