Neraca Massa dan Energi ppt

(1)

NERACA MASSA DAN PANAS

MODUL II

NERACA MASSA DENGAN REAKSI KIMIA

Oleh :

IRMAWATI SYAHRIR

JURUSAN TEKNIK KIMIA

(2)

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}

(3)

• _{Alat prosesnya diindustri kimia disebut}

Reaktor.

• _{Reaksi pembakaran dapur pembakaran}

• _{Proses fermentasi Fermentor}

• _{Perhitungan neraca massa reaktor melibatkan}

stokiometri reaksi.

Berlaku :

(4)

(5)

• _{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 :

(6)

• _{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}

(7)

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).

(8)

• 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

(9)

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) :

(10)

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.

(11)

• _{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