LAMPIRAN SIFAT-SIFAT FISIS

(1)

126

LAMPIRAN

(2)

127

LAMPIRAN A SIFAT-SIFAT FISIS

Data – data yang digunakan untuk menghitung sifat fisis gas dan cairan diperoleh dari “Chemical Properties Handbook”, Yaws, C.L., 1999.

1. Critical Properties

Komponen BM (kg/kmol) Tc (K) Pc (bar)

C5H10O2 102 647,13 220,55

CH3OH 32 562,93 44,13

C6H12O2 116 592,71 57,86

H2O 18 579,65 31,10

Amberlyst 15 314

2. Kapasitas Panas Cairan Cp = A + BT + CT² + DT³ Cp = Joule/mol.K

T = Kelvin (K)

Komponen A B C D

C5H10O2 79,976 0,8873 -2,28E-03 2,47E-06

CH3OH 40,152 0,315 -1,03E-03 1,46E-06

C6H12O2 137,977 0,6058 -1,77E-03 2,59E-06

H2O 92,053 -0,0399 -2,11E-04 5,35E-07

3. Kapasitas Panas Gas

Cp = A + BT + CT² + DT³ + ET⁴ Cp = Joule/mol.K

T = Kelvin (K)

Komponen A B C D E

C5H10O2 -12,596 0,65474 -5,86E-04 2,89E-07 -5,86E-11 CH3OH 40,046 -0,03829 -2,45E-04 -2,17E-07 5,99E-11 C6H12O2 -16,529 0,72624 -5,19E-04 1,23E-07 2,39E-11 H2O 33,933 -8,42E-03 2,99E-04 -1,78E-08 3,69E-12

(3)

128 4. Entalpi Penguapan

∆Hvap = 𝐴 (1 − ^𝑇

𝑇𝑐)^𝑛 Hvap = kJ/mol T = Kelvin (K)

Komponen A Tc n

C5H10O2 81 651 0,42

CH3OH 52,72 512,58 0,377

C6H12O2 51,98 571 0,334

H2O 52,05 647,13 0,321

5. Entalpi Pembentukan Hf = A + BT + CT² Hf = kJ/mol

T = Kelvin (K)

Komponen A B C Hf298

C5H10O2 -445,91 -0,1175 6,14E-05 -461,936

CH3OH -187,99 -0,0497 2,16E-05 -190,539

C6H12O2 -472,88 -0,0957 4,99E-05 -477,787

H2O -238,41 -0,0122 2,77E-06 -239,038

6. Tekanan Uap Murni

Log P = A + B/T + C log T + DT + ET²

P = mmHg

T = Kelvin (K)

Komponen A B C D E

C5H10O2 30,825 -4126,1 -7,1994 0 0

CH3OH 45,617 -3244,7 -13,988 6,64E-03 -1,05E-13

C6H12O2 1,4298 -2468,3 5,0326 -1,8E-02 1,12E-05

H2O 29,861 -3152,2 -7,304 2,42E-09 1,81E-06

7. Densitas Cairan 𝜌 = 𝐴. 𝐵⁻⁽¹⁻

𝑇 𝑇𝑐)^𝑛

𝜌 = gr/mL

(4)

129 T = Kelvin (K)

Tc = Kelvin (K)

Komponen A B n Tc

C5H10O2 0,3042 0,2636 0,2815 651

CH3OH 0,272 0,2719 0,2331 512,58

C6H12O2 0,2759 0,2463 0,2639 571

H2O 0,3471 0,274 0,28571 647,13

8. Viskositas Cairan

Log µ = A + B/T + CT + DT² µ = Centipoise (cp) T = Kelvin (K)

Komponen A B C D

C5H10O2 -7,9425 1460 0,0151 -1,28E-05

CH3OH -9,0562 1250 0,0224 -2,35E-05

C6H12O2 -6,599 1000 0,0146 -1,48E-05

H2O -10,2158 1793 0,01773 -1,24E-05

9. Viskositas Gas µ = A + BT + CT² µ = Mikropoise (μp) T = Kelvin (K)

Komponen A B C

C5H10O2 -15,183 0,2813 -4,81E-05

CH3OH -14,236 0,3893 -6,28E-05

C6H12O2 -10,591 0,2658 -4,44E-05

H2O -36,826 0,429 -1,62E-05

10. Surface Tension σ = 𝐴. (1 − ^𝑇

𝑇𝑐)^𝑛 σ = dyne/cm T = Kelvin (K) Tc = Kelvin (K)

(5)

130

Komponen A Tc n

C5H10O2 56,8 651 1,2257

CH3OH 68,329 521,58 1,2222

C6H12O2 57,85 571 1,195

H2O 132,674 647,13 0,955

11. Konduktivitas Panas Cairan

Log k = 𝐴 + 𝐵 (1 − ^𝑇

𝑇𝑐)

2

7 (untuk senyawa organik) k = A + B.T + C.T² (untuk senyawa anorganik) k = W/m.K

T = K

Komponen A B C

C5H10O2 -1,3306 0,5788 651

CH3OH -1,1793 0,6191 512,58

C6H12O2 -1,6755 1,0136 571

H2O -0,2758 0,00461 -5,54E-06

12. Konduktivitas Panas Gas k = A + B.T + C.T² k = W/m.K

T = K

Komponen A B C

C5H10O2 -0,011574 6,93E-05 2,01E-08

CH3OH 0,00234 5,43E-06 1,32E-07

C6H12O2 -0,011573 7,01E-05 1,99E-08

H2O 0,00053 4,71E-05 4,96E-08

(6)

131

LAMPIRAN B NERACA MASSA

Blok diagram perhitungan neraca massa

1. Spesifikasi Bahan Baku a. Asam pentanoat

C5H10O2 = 99% berat H2O = 1% berat b. Metanol

CH3OH = 99,85% berat H2O = 0,15% berat

Rasio mol Asam Pentanoat : Metanol = 1 : 10

Banyaknya katalis (Amberlyst-15) = 6,76% berat/volume 2. Spesifikasi Produk Metil Pentanoat

Min. C6H12O2 = 99% berat

Maks. Impuritas = 1% berat (C5H10O2 dan H2O) 3. Kapasitas Pabrik

Basis perhitungan = 1 jam operasi Hari kerja dalam setahun = 330 hari

(7)

132 Jam kerja dalam sehari = 24 jam

Kapasitas pabrik setahun = 9.000 ton/tahun Kapasitas pabrik per jam = 1.136,36 kg/jam 4. Berat Molekul

C5H10O2 = 112 g/mol

CH3OH = 32 g/mol

C6H12O2 = 116 g/mol

H2O = 18 g/mol

Amberlyst-15 = 314 g/mol 5. Perhitungan Neraca Massa

a. Perhitungan Neraca Massa Reaktor (R-01)

Arus 1

Basis perhitungan C5H10O2 murni = 1.003,98 kg/jam

= 9,84 kmol/jam (setelah diselesaikan dengan solver) Maka,

H2O = 1% / 1.004,27 kg/jam

= 10,04 kg/jam

= 0,56 kmol/jam

Total bahan baku CH3COOH = 1014,02 kg/jam = 10,40 kmol/jam

Arus 4 (Recycle) Komposisi Arus 4 :

C5H10O2 = 0,61 kg/jam = 0,006 kmol/jam CH3OH = 25,52 kg/jam = 0,798 kmol/jam

(8)

133

C6H12O2 = 0,13 kg/jam = 0,001 kmol/jam H2O = 25,52 kg.jam = 1,418 kmol/jam Amberlyst-15 = 312,09 kg/jam = 0,993 kmol/jam

CH3OH = 2.974,91 kg/jam = 92,97 kmol/jam H2O = 4,40 kg/jam = 0,24 kmol/jam

C5H10O2 = 60,42 kg/jam = 0,59 kmol/jam C6H12O2 = 6,68 kg/jam = 0,06 kmol/jam

Arus 2

CH3OH = Rasio mol x Jumlah mol C5H10O2 masuk reaktor – mol CH3OH di recycle

= 10 x (9,84 + 0,59 + 0,006 kmol/jam) – 93,21 kmol/jam

= 10,68 kmol/jam

= 341,29 kg/jam

Total bahan baku CH3OH = 341,29 kg / 99,85%

= 340,78 kg/jam H2O = 0,15% x 340,78 kg/jam

= 0,51 kg/jam

Arus 3

Total umpan reaktor = Arus 1 + Arus 2 + Arus 4 + Arus 8 + Arus 11

= (1.014,02 + 340,78 + 51,79 + 2.979,31 + 67,10) kg/jam

= 4.453,51 kg/jam Kondisi operasi reaktor (R-01) :

(9)

134

T = 60 ^oC

P = 1 atm

Konversi = 93%

C5H10O2 + CH3OH C6H12O2 + H2O m : 10,44 104,41 0,88 r : 9,71 9,71 9,71 9,71 s : 0,73 94,70 9,71 10,59

Neraca Massa Reaktor (R-01) :

Komponen Input Output

Arus 1 Arus 2 Arus 4 Arus 8 Arus 11 Arus 3 C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

Amberlyst-15

1.003,98 - - 10,04

-

- 340,78

- 0,51

-

0,61 25,52

0,13 25,52 312,09

- 2.974,91

- 4,40

-

60,42 - 6,68

- -

74,55 3.030,48 1.133,22 215,26 312,09 Total 1.014,02 341,29 317,97 3.001,64 67,10

4.765,60 4.765,60

b. Perhitungan Neraca Massa Centrifuge (CF-01)

Arus 3

Komposisi Arus 3 :

C5H10O2 = 74,55 kg/jam = 0,73 kmol/jam CH3OH = 3.030,48 kg/jam = 94,70 kmol/jam C6H12O2 = 1.132,22 kg/jam = 9,77 kmol/jam

H2O = 215,26 kg/jam = 11,96 kmol/jam

Amberlyst-15 = 312,09 kg/jam = 0,993 kmol/jam

(10)

135 Diketahui : Kelarutan senyawa dalam air C5H10O2 = 0,024 kg/kg air

CH3OH = larut sempurna C6H12O2 = 0,00506 kg/kg air Arus 4 (Cake)

Komposisi Arus 4 : (Asumsi 8% kadar air dalam amberlyst) H2O = 312,09 kg/jam x 8%

= 25,52 kg/jam = 1,42 kmol/jam

CH3OH = 25,52 kg/jam = 0,80 kmol/jam

C5H10O2 = 25,52 kg/jam x 0,024

= 0,61 kg/jam = 0,01 kmol/jam C6H12O2 = 25,52 kg/jam x 0,00506

= 0,13 kg/jam = 0,001 kmol/jam Amberlyst-15 = 312,09 kg/jam = 0,993 kmol/jam Arus 5 (filtrat)

Komposisi Arus 5 : Arus 5 = Arus 3 – Arus 4

H2O = 189,74 kg/jam = 10,54 kmol/jam

Neraca Massa Centrifuge (CF-01)

Arus 3 Arus 4 Arus 5 C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

Amberlyst-15

74,55 3.030,48 1.133,22 215,26 312,09

0,61 25,52

0,13 25,52 312,09

73,94 3.004,96 1.133,09 189,74

-

Total 4.765,60 363,88 4401,72

4.765,60

(11)

136

c. Perhitungan Neraca Massa Dekanter (DC-01)

Arus 5

Komposisi Arus 5

H2O = 189,74 kg/jam = 10,54 kmol/jam

Diketahui : Kelarutan senyawa dalam air C5H10O2 = 0,024 kg/kg air

CH3OH = larut sempurna C6H12O2 = 0,00506 kg/kg air

Arus 6 (Fase Ringan)

Komposisi Arus 6 : Asumsi air terlarut dalam metanol di arus 6 (99%) CH3OH = 3.004,96 kg/jam = 93,90 kmol/jam

H2O = 189,74 kg/jam x 99%

= 0,95 kg/jam = 0,01 kmol/jam

DC-01 Arus 7

Arus 6

Arus 8

Arus 5

Arus 6

Arus 7

(12)

137 Arus 7 (Fase Berat)

Komposisi Arus 7 : Arus 7 = Arus 5 – Arus 6

C5H10O2 = 69,43 kg/jam = 0,68 kmol/jam C6H12O2 = 1132,14 kg/jam = 9,76 kmol/jam

H2O = 1,90 kg/jam = 0,11 kmol/jam

Neraca Massa Dekanter (DC-01)

CH3OH C6H12O2

H2O

73,94 3.004,96 1.133,09 189,74

4,51 3.004,96

0,95 187,84

69,43 - 1.132,14

1,90 Total 4.401,72 3.198,26 1.203,46

4.401,72

d. Perhitungan Neraca Massa Menara Distilasi (MD-01)

Spesifikasi produk :

CH3COOC4H9 = min. 98%

Impuritas = maks. 2% (CH3COOH dan C4H9OH) Pemilihan LK dan HK :

LK = CH3OH

HK = H2O

Asumsi % berat minimal dari umpan ke distilat dan bottom : MD-01

F (Arus 7) x_F

D (Arus 9) x_D

B (Arus 10) xB (Arus 6)

(Arus 8)

(Arus 9)

(13)

138

Komponen Distilat Bottom

Arus 8 Arus 9

C5H10O2 - 1

CH3OH 0,990 0,01

C6H12O2 - 1

H2O 0,023 0,977

Cek menggunakan distribusi fenske, maka diperoleh :

CH3OH C6H12O2

H2O

4,51 3.004,96

0,95 187,84

- 2.974,91

- 4,40

4,51 30,05

0,95 183,44 Total 3.198,26 2.979,31 218,95

3.198,26

e. Perhitungan Neraca Massa Menara Distilasi (MD-02)

Spesifikasi produk :

CH3COOC4H9 = min. 98%

Impuritas = maks. 2% (CH3COOH dan C4H9OH) Pemilihan LK dan HK :

LK = C6H12O2

HK = C5H10O2

Asumsi % berat minimal dari umpan ke distilat dan bottom : MD-01

F (Arus 7) xF

D (Arus 9) xD

B (Arus 10) x_B

(Arus 7)

(Arus 10)

(Arus 11)

MD-02

(14)

139

Komponen Distilat Bottom

Arus 10 Arus 11

C5H10O2 0,130 0,870

CH3OH - -

C6H12O2 0,994 0,006

H2O 1 -

Cek menggunakan distribusi fenske, maka diperoleh :

CH3OH C6H12O2

H2O

69,43 - 1.132,14

1,90

9,01 - 1.125,46

1,90

60,42 - 6,68

- Total 1.203,46 1.136,36 67,10

1.203,46

Neraca Massa Total

Komponen Masuk Keluar

Arus 1 Arus 2 Arus 9 Arus 10 C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

1.003,98 - - 10,04

- 340,78

- 0,51

4,51 30,05

0,95 183,44

9,01 - 1.125,46

1,90 Total 1.014,02 341,29 218,95 1.136,36

1.355,31 1.355,31

(15)

140

LAMPIRAN C NERACA PANAS

Dalam penyusunan neraca panas Prarancangan Pabrik Metil Pentanoat dari Asam Pentanoat dan Metanol kapasitas 9.000 ton/tahun ini, terdapat beberapa hal yang menjadi dasar pertimbangan, yaitu:

1. Basis perhitungan adalah setiap jam operasi 2. Suhu referensi adalah 25°C atau 298,15 K

3. Satuan massa yang digunakan adalah kmol dan kg

4. Satuan kapasitas panas yang digunakan adalah kJ/kmol dan satuan perubahan entalpi adalah kJ.

Perhitungan kapasitas panas cairan:

Cp = A + BT + CT² + DT³

∫Cp dT = CpA (T – To) + ^𝐶𝑝^𝐵

2 (T² – To) + ^𝐶𝑝^𝑐

3 (T³ – To) + ^𝐶𝑝^𝐷

4 (T⁴ – To)

∆H = m. ∫Cp dT

Perhitungan kapasitas panas gas:

Cp = A + BT + CT² + DT³ + ET⁴

∫Cp dT = CpA (T – To) + ^𝐶𝑝^𝐵

2 (T² – To) + ^𝐶𝑝^𝑐

3 (T³ – To) + ^𝐶𝑝^𝐷

4 (T⁴ – To) +

𝐶𝑝𝐸

5 (T⁵ – To)

∆H = m. ∫Cp Dt

1. Perhitungan Neraca Panas Reaktor (R-01)

R-01

Q1

Q2

Q4

Q8 Q11

QC

Q3

Panas Masuk:

(16)

141 Arus 1

T masuk = 35 °C Tekanan = 1 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

C5H10O2 9,84 2.082,93 20.502,12

H2O 0,56 754,74 420,97

Total 20.923,08

Arus 2

CH3OH 10,65 817,42 8.705,05

H2O 0,03 754,74 21,43

Total 8.726,48

Arus 4 (Recycle) T masuk = 60 °C Tekanan = 1 atm

C5H10O2 0,01 7.372,01 44,27

CH3OH C6H12O2

H2O

0,80 0,001

1,42

2.904,79 8.205,43 2.635,20

2.316,79 9,14 3.736,49

Total 6.106,69

Arus 8 (Recycle)

T masuk = 71,11 °C Tekanan = 1 atm

C5H10O2 - 9.760,87 -

CH3OH 92,97 3.854,94 358.377,95

C6H12O2 - 10.881,49 -

H2O 0,24 3.469,93 848,20

Total 359.226,16

Arus 11 (Recycle)

(17)

142 T masuk = 196,50 °C

Tekanan = 1 atm

C5H10O2 0,59 38.727,83 22.940,54

CH3OH - 16.052,79 -

C6H12O2 0,06 44.470,20 2.560,87

H2O - 13.188,23 -

Total 25.501,41

Panas Reaksi:

Reaksi yang terjadi

Amberlyst-15

C5H10O2 + CH3OH C6H12O2 + H2O

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ΔHfº (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

C5H10O2 9,70 -497 -4.823.294,04

CH3OH 9,70 -200,9 -1.949.697,73

C6H12O2 9,70 -480,26 -4.660.835,40

H2O 9,70 -241,8 -2.346.624,75

Total -13.780.451,92

ΔHºR = ΔHf produk - ΔHf reaktan

= (ΔHôf (C6H12O2) + ΔHôf (H2O) – (ΔHôf (C5H10O2)+ ΔHôf (CH3OH))

= -234.468,38 kJ/jam Panas Keluar:

Arus 3

T keluar = 60 °C Tekanan = 1 atm

C5H10O2 0,73 7.372,01 5.388,13

CH3OH 94,70 2.904,79 275.090.53

C6H12O2 9,77 8.205,43 80.159,72

H2O 11,96 2.635,20 31.514,15

Total 392.152,54

(18)

143 Neraca Panas Reaktor (R-01)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 4 Arus 8 Arus 11 Q reaksi Arus 3 C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O Q reaksi

20.502,12 - - 420,97

-

- 8.705,05

- 21,43

-

44,27 2.316,79

9,14 3.736,49

-

- 367.799,29

- 869,78

-

22.940,54 - 2.560,87

- -

- - - - 234.468,38

5.388,13 275.090.53

80.159,72 31.514,15 272.242,58 Total 20.923,08 8.726,48 6.106,69 368.669,07 25.501,41 234.468,38

664.395,12 664.395,12

2. Perhitungan Neraca Panas Centrifuge (CF-01)

CF-01

Q3

Q4

Q5

Panas Masuk:

Arus 3

C5H10O2 0,73 7.372,01 5.388,13

CH3OH 94,70 2.904,79 275.090,53

C6H12O2 9,77 8.205,43 80.159,72

H2O 11,96 2.635,20 31.514,15

Total 392.152,54

Arus 4

C5H10O2 0,01 7.372,01 44,27

CH3OH 0,80 2.904,79 2.316,79

C6H12O2 0,001 8.205,43 9,14

H2O 1,42 2.635,20 3.736,49

Total 6.106,69

(19)

144 Arus 5

C5H10O2 0,72 7.372,01 5.343,86

CH3OH 93,90 2.904,79 272.773,74

C6H12O2 9,77 8.205,43 80.150,59

H2O 10,54 2.635,20 27.777,66

Total 386.045,85

Neraca Panas Centrifuge (CF-01)

CH3OH C6H12O2

H2O

5.388,13 275.090,53

80.159,72 31.514,15

44,27 2.316,79

9,14 3.736,49

5.343,86 272.773,74

80.150,59 27.777,66 Total 392.152,54 6.106,69 386.045,85

392.152,54

3. Perhitungan Neraca Panas Dekanter (DC-01)

DC-01

Q5

Q6

Q7

Panas Masuk:

Arus 5

C5H10O2 0,72 7.372,01 5.343,86

CH3OH 93,90 2.904,79 272.773,74

C6H12O2 9,77 8.205,43 80.150,59

H2O 10,54 2.635,20 27.777,66

Total 386.045,85

(20)

145 Arus 6

C5H10O2 0,04 7.372,01 325,83

CH3OH 93,90 2.904,79 272.773,74

C6H12O2 0,01 8.205,43 67,23

H2O 10,44 2.635,20 27.499,88

Total 300.666,68

Arus 7

C5H10O2 0,68 7.372,01 5.018,03

CH3OH - 2.904,79 -

C6H12O2 9,76 8.205,43 80.083,35

H2O 0,11 2.635,20 277,78

Total 85.379,16

Neraca Panas Dekanter (DC-01)

CH3OH C6H12O2

H2O

5.338,22 272.478,68

80.083,40 31.184,08

325,83 272.773,74

67,23 27.499,88

5.018,03 - 80.083,35

277,78 Total 386.045,85 300.666,68 85.379,16

386.045,85

4. Perhitungan Neraca Panas Heater (E-01)

E-01

Q6 Q6

QH

(21)

146 Panas Masuk:

Arus 6

C5H10O2 0,04 7.372,01 325,83

CH3OH 93,90 2.904,79 272.773,74

C6H12O2 0,01 8.205,43 67,23

H2O 10,44 2.635,20 27.499,88

Total 300.666,68

Panas Keluar:

Arus 6

T keluar = 76,29 °C Tekanan = 1 atm

C5H10O2 0,04 10.881,71 480,95

CH3OH 93,90 4.302,69 404.043,58

C6H12O2 0,01 12.140,72 99,48

H2O 10,44 3.858,86 111,68

Total 444.893,56

Beban panas E-01 = Q6 keluar – Q6 masuk

= (444.893,56 – 300.666,68) kJ/jam

= 144.226,87 kJ/jam Neraca Panas Heater (E-01)

Komponen

Arus 6 Panas

Masuk Q pemanas

Panas Keluar C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O Q pemanas

325,83 272.773,74

67,23 27.499,88

-

- - - - 144.226,87

480,95 404.043,58

99,48 40.269,55

- Total 300.666,68 144.226,87

444.893,56 444.893,56

(22)

147 5. Perhitungan Neraca Panas Heater (E-02)

E-02

Q7 Q7

Q10

Panas Masuk:

Arus 7

C5H10O2 0,68 7.372,01 5.018,03

CH3OH - 2.904,79 -

C6H12O2 9,76 8.205,43 80.083,35

H2O 0,11 2.635,20 277,78

Total 85.379,16

Arus 10

C5H10O2 0,09 21.286,73 1.880,35

CH3OH - 8.534,63 -

C6H12O2 9,70 24.965,28 232.516,11

H2O 0,11 7.403,41 780,39

Total 235.176,85

Panas Keluar:

Arus 7

(23)

148

C5H10O2 0,68 20.142,97 13.711,07

CH3OH - 8.061,74 -

C6H12O2 9,76 22.652,19 221.080,71

H2O 0,11 7.018,61 739,83

Total 235.531,61

Arus 10

C5H10O2 0,09 7.780,55 687,29

CH3OH - 3.066,91 -

C6H12O2 9,70 8.662,38 84.044,23

H2O 0,11 2.778,54 292,89

Total 89.265,57

Neraca Panas Heater (E-02)

Arus 7 Arus 10 Arus 7 Arus 10 C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

5.018,03 - 80.083,35

277,78

1.880,35 - 232.516,41

780,39

13.711,07 - 221.080,71

739,83

687,29 - 84.044,23

292,89 Total 85.379,16 239.262,87 235.531,61 85.024,23

320.556,02 320.556,02

6. Perhitungan Neraca Panas Heater (E-03)

E-03

Q₇ Q₇

QH

Panas Masuk:

Arus 7

(24)

149

C5H10O2 0,68 20.142,97 13.711,07

CH3OH - 8.061,74 -

C6H12O2 9,76 22.652,19 221.080,71

H2O 0,11 7.018,61 739,83

Total 235.531,61

Panas Keluar:

Arus 7

T keluar = 133 °C Tekanan = 1 atm

Diketahui: Komposisi vapor dalam feed adalah 0,37

Komposisi F (kmol/jam)

V (kmol/jam)

L (kmol/jam)

∫ Cp vap, dT (kJ/kmol)

Cp liq, dT (kJ/kmol) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

0,68 - 9,76 0,11

0,25 - 3,65 0,04

0,43 - 6,11 0,07

16.895,23 5.265,51 19.478,40

3.670,38

23.539,83 9.472,59 26.562,57

8.158,74

Komponen Laju Alir (kmol/jam) Hv (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

C5H10O2 0,68 14.560,05 18.038,40

CH3OH - 4.428,82 -

C6H12O2 9,76 5.590,57 253.793,19

H2O 0,11 7.229,49 968,08

Total 272.799,67

Beban panas E-03 = Q7 keluar – Q7 masuk

= (272.799,67 – 235.531,61) kJ/jam

= 37.268,06 kJ/jam Neraca Panas Heater (E-01)

Komponen

Arus 7 Panas

Masuk Q pemanas

Panas Keluar C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O Q pemanas

13.711,07 - 221.080,71

739,83 -

- - - - 37.268,06

18.038,40 - 253.793,19

968,08 - Total 235.289,49 37.268,06

272.799,67 272.799,67

(25)

150

7. Perhitungan Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01)

MD-01 F (F7)

hF

D (F9) hD

B (F10) hB QR

QC

Neraca panas di sekitar menara distilasi

Input + generasi – output – reaksi = acc (steady state = 0) Input = Output

F.hf + QR = D.hD + B.hB + QC

Neraca panas di sekitar kondensor

V.hV = Lo.ho + D.hD + QC

Panas Masuk:

Arus 6

T masuk = 76,29 °C Tekanan = 1,4 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) F.hf (kJ/jam)

C5H10O2 0,05 10.881,71 480,95

CH3OH 93,90 4.302,69 404.043,58

C6H12O2 0,01 12.140,72 99,48

H2O 10,43 3.858,86 40.269,55

Total 444.893,56

(26)

151 Panas Keluar:

Arus 8 (Kondenser)

Menghitung panas yang dibawa hasil atas (hD)

T bubble = 71,1 °C

Tekanan = 1,3 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) D.hD (kJ/jam)

C5H10O2 - 9.760,87 -

CH3OH 145,80 3.854,94 562.064,42

C6H12O2 - 10.881,49 -

H2O 0,38 3.469,93 1.330,29

Total 563.394,71

Menghitung panas sensibel yang dibawa uap masuk kondensor

V = Lo + D

T dew = 71,2 °C Tekanan = 1,3 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) V.h (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

- 6.761,28 -

120,58 2.152,22 313.801,30

- 7.748,67 -

2,15 1.562,00 598,83

Total 314.400,13

Menghitung panas laten penguapan yang dibawa uap masuk kondensor

V = Lo + D

T dew = 71,2°C Tekanan = 1,3 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) V.hVap (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

- 59.038,55 -

145,80 34.635,99 5.050.055,45

- 38.175,72 -

0,38 40.787,95 15.637,12

Total 5.065.692,57

Total panas yang dibawa uap masuk kondenser = V.h + V.hvap

= 5.380.092,70 kJ/jam

(27)

152 Menghitung Beban Kondensor (QC) QC = V.hV - D.hD

QC = (5.380.092,70 – 563.394,71) kJ/jam QC = 4.816.697,99 kJ/jam

Arus 9 (Reboiler)

T bubble = 106,9 °C Tekanan = 1,53 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) B.hB (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

0,04 17.643,61 779,81

0,94 6.174,10 6.606,74

0,01 10,19

19.794,93 6.174,10

162,19 62.921,24

Total 70.469,98

Menghitung Beban Reboiler (QR) QR = D.hD + B.hB + QC – F.hf

QR = (563.394,71 + 70.469,98 + 4.816.697,99 – 444.893,56) kJ/jam QR = 5.005.669,13 kJ/jam

Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01)

Arus 6 QR Arus 8 Arus 9 Qc

C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O Q reboiler

Q kondensor

480,95 404.043,58

99,48 40.269,55

- -

- - - - 5.005.669,13

-

- 562.064,42

- 1.330,29

- -

779,81 6.606,73

162,19 779,81

- -

- - - - - 4.816.697,99 Total 444.893,56 5.005.669,13 563.394,71 70.469,98 4.816.697,99

5.450.562,69 5.450.562,69

(28)

153

8. Perhitungan Neraca Panas Menara Distilasi (MD-02)

MD-01 F (F7)

hF

D (F9) hD

B (F10) hB QR

QC

Neraca panas di sekitar menara distilasi

F.hf + QR = D.hD + B.hB + QC

Neraca panas di sekitar kondensor

V.hV = Lo.ho + D.hD + QC

Panas Masuk : Arus 7

T masuk = 133 °C Tekanan = 1,1 atm

Berdasarkan komposisi vapor dalam feed = 0,37

Komponen V (kmol/jam) L (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) F.hf (kJ/jam)

C5H10O2 0,25 0,43 14.560,05 18.038,40

CH3OH - - 4.428,82 -

C6H12O2 3,65 6,11 5.590,57 253.793,19

H2O 0,04 0,07 7.229,49 968,08

Total 272.799,67

(29)

154 Panas Keluar:

Arus 10 (Kondenser)

Menghitung panas yang dibawa hasil atas (hD)

T bubble = 123,13 °C

Tekanan = 1,05 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) D.hD (kJ/jam)

C5H10O2 0,10 21.284,65 2.258,09

CH3OH - 8.533,77 -

C6H12O2 11,65 23.962,89 279.225,99

H2O 0,12 7.402,71 937,17

Total 282.421,26

Menghitung panas sensibel yang dibawa uap masuk kondensor

V = Lo + D

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) V.h (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

0,10 15.922,87 1.689,26

- 4.938,42 -

11,65 18.310,77 213.364,94

0,12 3.470,80 439,40

Total 215.493,60

Menghitung panas laten penguapan yang dibawa uap masuk kondensor

V = Lo + D

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) V.hVap (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

0,10 54.245,33 5.754,90

- 29.734,23 -

11,65 34.723,89 404.617,71

0,12 38.196,88 4.835,66

Total 415.208,279

Total panas yang dibawa uap masuk kondenser = V.h + V.hvap

= 630.701,88 kJ/jam

(30)

155 Menghitung Beban Kondensor (QC) QC = V.hV - D.hD

QC = (630.701,88 – 282.421,26) kJ/jam QC = 348.280,62 kJ/jam

Arus 11 (Reboiler)

T bubble = 196,50 °C Tekanan = 1,27 atm

Komponen Laju Alir (kmol/jam) ∫Cp dT (kJ/kmol) B.hB (kJ/jam) C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O

0,59 38.727,83 22.940,54

- 16.052,79 -

0,06 -

44.470,19 13.188,22

2.560,87 -

Total 25.501,41

Menghitung Beban Reboiler (QR) QR = D.hD + B.hB + QC – F.hf

QR = (282.421,26 + 25.501,41 + 348.280,62 – 272.799,67) kJ/jam QR = 383.403,62 kJ/jam

Neraca Panas Menara Distilasi (MD-02)

Arus 7 QR Arus 10 Arus 11 Qc

C5H10O2

CH3OH C6H12O2

H2O Q reboiler

Q kondensor

18.038,40 - 253.793,19

968,08 - -

- - - - 383.403,62

-

2.258,10 - 279.225,99

937,17 - -

22.940,54 - 2.560,87

- - -

- - - - - 348.280,62 Total 272.799,67 383.403,62 282.421,26 25.501,41 348.280,62

656.203,29 656.203,29