Neraca Panas Prarancangan Pabrik Propilen Glikol

(1)

LB-1

LAMPIRAN B NERACA ENERGI

Hasil perhitungan neraca panas pada Prarancangan Pabrik Propilen Glikol dari Propilen Oksida dan Air adalah sebagai berikut :

Kapasitas Produksi : 100.000 Ton/Tahun Waktu Operasi : 330 hari/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan Operasi : kJ/jam

Temperatur Referensi : 25^oC (298,15 K)

Entalpi bahan pada temperatur dan tekanan tertentu adalah : ΔH = ΔHT - ΔHf

Keterangan :

ΔH = Perubahan Entalpi

ΔHT = Entalpi bahan pada suhu T

ΔHf = Entalpi bahan pada suhu referensi (25^oC)

(Himmelblau,ed.6,1996)

Entalpi bahan untuk campuran dapat dirumuskan sebagai berikut : ΔH = N. Cp. ΔT dengan ΔT = T – T0

(Himmelblau,ed.6,1996)

Dimana :

ΔH : perubahan Entalpi

Cp : Kapasitas panas (kJ/kmol.K) N : Mol senyawa (kmol)

T0 : Temperatur referensi (25^oC) T : Temperatur senyawa (^oC)

(2)

LB-2

B.1 Kapasitas Panas Komponen

C_P∆T = ∫ C_PdT

T

T₀

C_P cairan = ∫[A + BT + CT² + DT³]

T

T₀

dt

= A(T − T₀) +B

2(T²− T₀²) +C

3(T³− T₀³) +D

4(T⁴− T₀⁴)

C_P gas = ∫[A + BT + CT²+ DT³+ ET⁴]

T

T₀

dt

= A(T − T₀) +^B

2(T²− T₀²) +^C

3(T³− T₀³) +^D

4(T⁴− T₀⁴) +^E

5(T⁵− T₀⁵)

Keterangan :

Cp : Kapasitas panas (J/mol.K) A,B,C,D : Konstan

Tref : Temperatur referensi (298,15 K) T : Temperatur operasi (K)

Tabel B.1 Kapasitas Panas Cairan, CP (g) = A + BT + CT² + DT³ (J/mol.K)

Komponen A B C D

Propilen Oksida 53.347 5.15E-01 -1.80E-03 2.78E-06 Air 92.053 -4.00E-02 -2.11E-04 5.35E-07 Propilen Glikol 118.614 6.73E-01 -1.84E-03 2.13E-06 Asam Sulfat 26.004 7.00E-01 -1.39E-03 1.03E-06

Tabel B.2 Kapasitas Panas Gas, CP (g) = A + BT + CT² + DT³ + ET⁴ (J/mol.K)

Komponen A B C D E

Propilen Oksida 29,501 9,25E-02 2,56E-04 -2,99E-07 9,03E-11 Air 33,933 -8,42E-03 2,99E-05 -1,78E-08 3,69E-12 Propilen Glikol 14,404 3,26E-01 -7,87E-05 -1,24E-07 7,48E-11 Asam Sulfat 9,486 3,38E-01 -3,81E-04 2,13E-07 -4,69E-11 (Yaws, 1996)

(3)

LB-3

B.2 Perhitungan Neraca Panas pada Alat Proses 1. Pompa I (P-101)

Fungsi dari pompa 1 (P-101) yaitu untuk mengalirkan air yang berasal dari tangki penyimpanan dari tekanan 1 atm menjadi 3 atm sebelum diumpankan ke dalam reaktor CSTR (CSTR-100).

Gambar B.1 Pompa I (P-101)

Neraca Panas Total

Panas Masuk = Panas Keluar

Q4 = Q5

Panas Masuk Alur 4 Tin : 303,15 K Tref : 298,15 K

N C3H6O : 0,0637 kmol/jam Q4 C3H6O : N × Cp × ∆T

: 0,0637 kmol/jam × 273,1032 kJ/kmol.K × (303,15 K – 298,15 K) : 86,9580 kJ/jam

Tin : 303,15 K Tref : 298,15 K

N H2O : 415,4345 kmol/jam Q4 H2O : N × Cp × ∆T

: 415,4345 kmol/jam × 459,7569 kJ/kmol.K × (303,15K – 298,15K) : 954.994,3866 kJ/jam

Qin total : 955.081,3446 kJ/jam

(4)

LB-4

Panas Keluar Alur 5 Tin : 303,17 K Tref : 298,15 K

: 415,4345 kmol/jam × 274,2209 kJ/kmol.K × (303,17K – 298,15K) : 87,6631 kJ/jam

Tin : 303,17 K Tref : 298,15 K

N C3H6O : 0,0637 kmol/jam Q5 C3H6O = N × Cp × ∆T

= 0,0637 kmol/jam × 461,5938 kJ/kmol.K × (303,17K – 298,15K)

= 962.645,2934 kJ/jam Qout total = 962.732,9566 kJ/jam

𝑑𝑄

𝑑𝑇 = Qout total - Qin total

= 962.732,9566 kJ/jam – 955.081,3446 kJ/jam

= 7.651,6119 kJ/jam

Neraca Energi Total :

H bahan masuk + Q supply = Hbahan bakar + Q loss

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 955.081,3446 kJ/jam + Q supply = 962.732,9566 kJ/jam + 5% Q supply

Q supply - 5% Q supply = 962.732,9566 kJ/jam – 955.081,3446 kJ/jam 0,95 Q supply = 7.651,6119 kJ/jam

Q supply = 8.054,3284 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply

Q loss = 5% x -8.054,3284 kJ/Jam Q loss = 402,7164 kJ/Jam

(5)

LB-5

Tabel B.3 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Pompa I (P-101)

Komponen Panas Masuk Panas Keluar

Q4 (kJ/jam) Q6 (kJ/jam)

Propilen Oksida 86,9580 87,6631

Air 954.994,3866 962.645,2934

Qsupply 8.054,3284

Qloss 402,7164

Total 963.135,6730 963.135,6730

2. Pompa II (P-102)

Fungsi dari pompa II (P-102) yaitu untuk mengalirkan propilen oksida yang berasal dari tangki penyimpanan dari tekanan 2 atm menjadi 3 atm sebelum diumpankan ke dalam reaktor CSTR (CSTR-100).

Gambar B.2 Pompa II (P-102)

Neraca Panas Total

Q2 = Q6

: 164,5130 kmol/jam × 0 kJ/kmol.K × (298,15K – 298,15K) : 0 kJ/jam

(6)

LB-6

Tin : 298,15 K Tref : 298,15 K

: 1,6617 kmol/jam × 0 kJ/kmol.K × (298,15K – 298,15K) : 0 kJ/jam

Qin total : 0 kJ/jam

Tin : 298,23 K Tref : 298,15 K

Qout total : 57,1688 kJ/jam

𝑑𝑄

𝑑𝑇 = Qout - Qin

= 57,1688 kJ/jam – 0 kJ/jam

= 57,1688 kJ/jam

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 0 kJ/Jam + Q supply = 57,1688 kJ/jam + 5% Q supply

(7)

LB-7

Q supply - 5% Q supply = 57,1688 kJ/jam – 0 kJ/Jam 0,95 Q supply = 57,1688 kJ/jam

Q supply = 60,1777 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply Q loss = 5% x 60,1777 kJ/Jam Q loss = 3,0089 kJ/Jam

Tabel B.4 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Pompa II (P-102)

Propilen Oksida 0 56,1898

Air 0 0,9790

Qsupply 60,1777 0

Qloss 0 3,0089

Total 60,1777 60,1777

3. Pompa III (P-103)

Fungsi dari pompa III (P-103) yaitu untuk mengalirkan asam sulfat yang berasal dari tangki penyimpanan dari tekanan 1 atm menjadi 3 atm sebelum diumpankan ke dalam reaktor CSTR (CSTR-100).

Gambar B.3 Pompa III (P-103)

Neraca Panas Total

Q3 = Q7

Panas Masuk Alur 3 Tin : 303,15 K

(8)

LB-8

Tref : 298,15 K

N H2SO4 : 0,1454 kmol/jam Q3 H2SO4 : N × Cp × ∆T

Tin : 303,15 K Tref : 298,15 K

: 0,1454 kmol/jam × 139,3066 kJ/kmol.K × (303,17 K – 298,15K) : 101,6830 kJ/jam

Tin : 303,17 K Tref : 298,15 K

Qout total : 336.692,5046 kJ/jam

𝑑𝑄

= 336.692,5046 kJ/jam – 334.016,5163 kJ/jam

(9)

LB-9

= 2.675,9884 kJ/jam

Q supply - 5% Q supply = 336.692,5046 kJ/jam – 334.016,5163 kJ/jam 0,95 Q supply = 2.675,9884 kJ/jam

Q loss = 5% x 2.816,8298 kJ/Jam Q loss = 140,8415 kJ/Jam

Tabel B.5 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Pompa III (P-102)

Q3 (kJ/jam) Q7 (kJjam)

Air 333.915,6670 336.590,8216

Asam Sulfat 100,8493 101,6830

Qsupply 2.816,8298

Qloss 140,8415

Total 336.833,3461 336.833,3461

4. Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR-100)

Continuous Stirred Tank Reactor berfungsi tempat terjadinya reaksi antara Propilen Oksida dan Air dengan katalis asam Sulfat, Reaksi:

C3H6O + H2O → C3H8O2

(10)

LB-10

Gambar B.4 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR-100)

Neraca Panas Total

Panas Masuk = Panas Keluar Q5 + Q6 + Q7 = Q8

Tin : 303,17 K Tref : 298,15 K

: 415,4324 kmol/jam × 461,5938 kJ/kmol.K × (303,17K-298,15K) : 962.645,2934 kJ/jam

Qin : 962.731,9776 kJ/jam Panas Masuk Alur 6

Tin : 298,23 K Tref : 298,15 K

(11)

LB-11

Tin : 298,23 K Tref : 298,15 K

Qin : 57,1688 kJ/jam

: 145,2575 kmol/jam × 461,5938 kJ/kmol.K × (303,17K-298,15K) : 336.590,8216 kJ/jam

Tin : 303,17 K Tref : 298,15 K

Qin : 336.692,5046 kJ/jam Qin total : 1.299.481,6510 kJ/jam

(12)

LB-12

: 0,2433 kmol/jam × 1.749,6358 kJ/kmol.K × (327,15K – 298,15K) : 12.342,5757 kJ/jam

Tin : 327,15 K Tref : 298,15 K

: 394,0204 kmol/jam × 2.651,1157 kJ/kmol.K × (327,15K-298,15K) : 30.600.744,5003 kJ/jam

Tin : 327,15 K Tref : 298,15 K

N C3H8O2 : 164,3334 kmol/jam Q8 C3H8O2 : N × Cp × ∆T

Qout : 48.289.359,6880 kJ/jam

𝑑𝑄

(13)

LB-13

= 48.289.359,6880 kJ/jam – 1.299.481,6510 kJ/jam

= 46.989.878,0370 kJ/jam

Menghitung panas reaksi :

Reaksi : C3H6O + H2O → C3H8O2

a. Menghitung Entalpi pada keadaan standar (ΔHR (327,15K))

Data ΔHR masing-masing komponen pada keadaan standar (298,15^oK) dapat dilihat pada table B.6

Tabel B.6 ΔHR Entalpi Entalpi Standar Masing-Masing komponen Komponen ΔHf (kJ/kmol)

C3H6O -241.8

H2O -92.76

C3H8O2 -421.5

ΔHf = ΔHf produk – ΔHf reaktan

= -421,5 kJ/kmol – (-241,8+(-92,76)) kJ/kmol

= -86,94 kJ/kmol

Karena bernilai negatif sehingga reaksi bersifat eksotermis.

b. Menghitung entalpi pada kondisi operasi

Perubahan entalpi dari suhu 298,23 K ke 327,15 K dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

∆HR(298,23) = ∆HR(298,15) + ∫ C_PdT

T

T₀

dengan:

∫ ∆C_PdT

327,15K

298,23 K

= A(T − T₀) +B

2(T² − T₀²) +C

3(T³− T₀³) +D

4(T⁴− T₀⁴)

= 8.085,3856 kJ/kmol Sehingga entalpi pada keadaan operasi adalah :

(14)

LB-14

∆HR(298,23) = ∆HR(298,15) + ∫ C_PdT

327,15 K

298,23 K

= 7.998,4456 kJ/kmol c. Menghitung Panas Reaksi

Jumlah CH3OH mula-mula (FAO) = 166,1747 kmol/jam Konversi = 99,85%

Maka panas reaksi :

Q reaksi = ΔHR(327,15) . FAO . X

= 7.998,4456 kJ/kmol x 164,5766 kmol/jam x 99,85%

= 1.314.382,7295 kJ/jam

d. Menghitung panas dan massa air pendingin Qin – Qout + Qreaksi – Qkon = Qacc

Qin – Qout + Qreaksi – Qkon = 0 Q cw = Qin – Qout + Qreaksi

=1.299.481,6510 kJ/jam – 48.289.359,6880 kJ/jam +1.314.382,7295 kJ/jam

= -45.675.495,3075 kJ/jam

Tabel B.7 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR-100)

Komponen

Masuk (kJ.jam) Keluar

(kJ/jam)

ΔQ1 ΔQ2 ΔQ3

Propilen Oksida 56,1898 87,6631 12.342,5757

Air 0,9790 962.645.2934 336.590,8216 30.600.744,5003

Propilen Glikol 17.671.897,6337

Asam Sulfat 101,6830 4.374,9784

Qreaksi 1.314.382,7295

Qserap -45.675.495,3075

Total 2.613.864,3806 2.613.864,3806

(15)

LB-15

5. Heat Exchanger (E-101)

Fungsi dari heat exchanger (E-101) yaitu memanaskan komponen yang berasal dari keluaran reaktor (CSTR-100) dari suhu 54^oC menjadi 90^oC.

Gambar B.5 Heat Exchanger (E-101)

Neraca Panas Total

Q8 = Q9

Tin : 327,15 K Tref : 298,15 K

(16)

LB-16

: 0,1454 kmol/jam × 1.037,5400 kJ/kmol.K × (327,15K - 298,15K) : 4.375,9784 kJ/jam

Tin : 327,15 K Tref : 298,15 K

Qin total : 48.289.359,6880 kJ/jam

Tin : 363,15 K Tref : 298,15 K

N H2SO4 : 0,1454 kmol/jam

(17)

LB-17

Q9 H2SO4 : N × Cp × ∆T

: 0,1454 kmol/jam × 3.047,5668 kJ/kmol.K × (363,15K-298,15K) : 28.803,1280 kJ/jam

Tin : 363,15 K Tref : 298,15 K

: 165,9253 kmol/jam × 8,972,5441 kJ/kmol.K × (363,15K-298,15K) : 96.770.167,0599 kJ/jam

Qout total : 248.118.230,5413 kJ/jam

𝑑𝑄

= 248.118.230,5413 kJ/jam – 48.289.359,6880 kJ/jam

= 199.828.870,8533 kJ/jam

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 48.289.359,6880 kJ/jam + Q supply = 248.118.230,5413 kJ/jam + 5% Q supply Q supply - 5% Q supply = 248.118.230,5413 kJ/jam – 48.289.359,6880 kJ/jam 0,95 Q supply = 199.828.870,8533 kJ/jam

Q supply = 210.346.179,9923 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply

Q loss = 5% x 210.346.179,9923 kJ/Jam Q loss = 10.517.308,9923 kJ/Jam

Tabel B.8 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Heat Exchanger (E-101)

Propilen Oksida 12.342,5757 69.630,1884

(18)

LB-18

Air 30.600.744,5003 152.178.040,4015

Asam Sulfat 4.374,9784 28.803.1280

Propilen Glikol 17.871.897,6337 95.841.756,8235 Qsupply 210.346.179,9923

Qloss 10.517.308,9923

Total 258.635.639,5336 258.635.639,5336

6. Distilasi I (T-101)

Fungsi dari distilasi 1 (T-101) yaitu untuk memisahkan antara propilen oksida dan air dengan propilen glikol dan asam sulfat.

Gambar B.6 Distilasi I (T-101)

Neraca Panas Total

Panas Masuk = Panas Keluar Q9 = Q10 + Q11

(19)

LB-19

Tin : 363,15 K Tref : 298,15 K

: 164,3334 kmol/jam × 8,972,5441 kJ/kmol.K × (363,15K-298,15K) : 95.841.756,8235 kJ/jam

Qint total : 248.118.230,5413 kJ/jam

Panas Keluar Atas Alur 10 Tin : 371,48 K Tref : 298,15 K

(20)

LB-20

Tin : 371,48 K Tref : 298,15 K

N H2O : 398.0200 kmol/jam Q10 H2O : N × Cp × ∆T

: 398.0200 kmol/jam × 6619,2714 kJ/kmol.K × (371,48K -298,15K) : 193.204.834,1219 kJ/jam

Qout atas total : 193.295.475,3900 kkal/jam

Panas Keluar Bawah Alur 11 Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.234,6393kJ/kmol.K × (460,8 K -298,15K) : 981,6892 kJ/jam

Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

: 0,1454 kmol/jam × 11.687,0547kJ/kmol.K × (460,8K- 298,15K) : 276.382,6861 kJ/jam

Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

: 164,3334kmol/jam × 25.928,9468kJ/kmol.K × (460,8 K -298,15K) : 693.041.199,6154 kJ/jam

Qout bawah total : 693.318.573,9907 kJ/jam Qout total : 618.160.628,8629 kJ/jam

(21)

LB-21

Q total Masuk = Q total keluar - Q serap Q serap = Q total masuk – Q total keluar

= 248.118.230,5413 kJ/jam – 618.160.628,8629 kJ/jam

= -638.495.818,8394kJ/jam

Tabel B.9 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Distilasi 1 (T-101)

Q9 (kJ/jam) Q10+Q11 (kJ/jam)

Qin 248.118.230,5413 0

Qout Atas 0 193.295.475,3900

Qout bawah 0 693.318.573,9907

Qserap 0 -638.495.818,8394

Total 248.118.230,5413 248.118.230,5413

7. Distilasi II (T-102)

Fungsi dari distilasi 1I (T-102) yaitu untuk memisahkan antara propilen glikol dan asam sulfat.

Gambar B.7 Distilasi II (T-102) Neraca Panas Total

Panas Masuk = Panas Keluar Q12 = Q13 + Q14

(22)

LB-22

: 0,0004 kmol/jam × 14.238,6214 kJ/kmol.K × (460,8 K -298,15K) : 982,2560 kJ/jam

Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

: 0,1454 kmol/jam × 25.938,0757 kJ/kmol.K × (460,8 K - 298,15K) : 276.598,2793 kJ/jam

Tin : 439,75 K Tref : 298,15 K

Qin total : 693.769.093,6380 kJ/jam

Panas Keluar Atas Alur 13 Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.232,3876 kJ/kmol.K × (460,8 K -298,15K)

Q : 981,3686 kJ/jam

Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

N C3H6O2 : 164,3329 kmol/jam

(23)

LB-23

Q13 C3H6O2 : N × Cp × ∆T

: 164,3329 kmol/jam × 25.923,7851 kJ/kmol.K × (460,8 K - 298,15K)

: 692.784.841,0702 kJ/jam Qout atas total : 692.785.822,4388 kJ/jam

Panas Keluar Bawah Alur 14 Tin : 547,35 K Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 43.023,5719 kJ/kmol.K × (547,35 K -298,15K) : 4.564,3398 kJ/jam

Tin : 547,35 K Tref : 298,15 K

Qout bawah : 804.461,1055 kJ/jam

Qout total : 693.590.283,5443 kJ/jam

Q total Masuk = Q total keluar - Q serap Q serap = Q total masuk – Q total keluar

= 693.769.093,6380 kJ/jam – 693.590.283,5443 kJ/jam

= 178.810,0936

(24)

LB-24

Tabel B.10 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Distilasi II (T-102)

Q12 (kJ/jam) Q13+Q14 (kJ/jam)

Qin 693.769.093,6380 0

Qout Atas 0 692.785.822,4388

Qout bawah 0 804.461,1055

Qserap 0 178.810,0936

Total 693.769.093,6380 693.769.093,6380

8. Heat Exchanger II (E-102)

Fungsi Heat Exchanger II (E-102) yaitu untuk mendinginkan produk atas yang berasal dari distilasi II untuk direcycle kembali dari suhu 98,3^oC menjadi 30^oC.

Gambar B.8 Heat Exchanger II (E-102)

Neraca Panas Total

Q24 = Q28

: 0,0611 kmol/jam × 5.082,4646 kJ/kmol.K × (371,5 K- 298,15 K) : 22.769,8734 kkal/jam

(25)

LB-25

Tin : 371,5 K Tref : 298,15 KN

: 99,9389 kmol/jam × 6.620,6640 kJ/kmol.K × (371,5 K - 298,15 K) : 48.532.497,1939 kJ/jam

Qin total : 48.555.267,0673 kJ/jam

: 0,0611 kmol/jam × 273,1032 kJ/kmol.K × (303,15 K - 298,15 K) : 83,4039 kJ/jam

Tin : 303,15 K Tref : 298,15 K

: 99,9389 kmol/jam × 459,7569 kJ/kmol.K × (303,15 K - 298,15 K) : 229.738,0241 kJ/jam

𝑑𝑄

= 229.821,4281 kJ/jam – 48.555.267,0673 kJ/jam

= -48.325.445,6392 kJ/jam

(26)

LB-26

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 48.555.267,0673 kJ/jam + Q supply = 229.821,4281 kJ/jam + 5% Q supply

Q supply - 5% Q supply = 229.821,4281 kJ/jam – 48.555.267,0673 kJ/jam 0,95 Q supply = -50.868.890,1465 kJ/jam

Q supply = -50.868.890,1465 kJ/jam Q loss = 5% dari Q supply

Q loss = 5% x -50.868.890,1465 kJ/jam Q loss = -2.543.444,5073 kJ/Jam

Tabel B.11 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Heat Exchanger II (E-102)

Propilen Oksida 22.769,8734 83,4039

Air 48.532.497,1939 229.738,0241

Qsupply -50.868.890,1465 0

Qloss 0 -2.543.444,5073

Total -2.313.623,0793 -2.313.623,0793

9. Heat Exchanger III (E-103)

Fungsi Heat Exchanger III (E-103) yaitu untuk mendinginkan produk bawah yang berasal dari distilasi II yaitu asam sulfat dari suhu 274,2^oC menjadi 30^oC.

Gambar B.9 Heat Exchanger III (E-103) Neraca Panas Total

Q16 = Q22

(27)

LB-27

Tin : 547,4 K Tref : 298,15 K

: 0,1454 kmol/jam × 22.079,2486 kJ/kmol.K × (547,4 K - 298,15 K) : 800.098,5452 kJ/jam

: 0,0004 kmol/jam × 601,4041 kJ/kmol.K × (303,15 K -298,15 K) : 1,2802 kJ/jam

Tin : 303,15 K Tref : 298,15 K

: 0,1454 kmol/jam × 138,7171 kJ/kmol.K × (303,15 K -298,15 K) : 100,8493 kJ/jam

Qout total : 102,1295 kJ/jam

(28)

LB-28

𝑑𝑄

= 102,1295 kJ/jam - 804.663,9038 kJ/jam

= -804.561,7743 kJ/jam

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 804.663,9038 kJ/jam + Q supply = 102,1295 kJ/jam + 5% Q supply

Q supply - 5% Q supply = 102,1295 kJ/jam – 804.663,9038 kJ/jam 0,95 Q supply = -804.561,7743 kJ/jam

Q supply = -846.907,1308 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply

Q loss = 5% x -846.907,1308 kJ/Jam Q loss = -42.345,3565 kJ/Jam

Tabel B.12 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Heat Exchanger (E-104)

Propilen Glikol 4.565,3585 1,2802

Asam Sulfat 800.098,5452 100,8493

Qsupply -846.907,1308

Qloss -42.345,3565

Total -42.243,2271 -42.243,2271

10. Heat Exchanger IV (E-104)

Fungsi dari heat exchanger IV (E-104) yaitu mendinginkan produk propilen glikol untuk disimpan ke dalam tangki penyimpanan dari suhu 187,6^oC menjadi 33^oC.

(29)

LB-29

Gambar B.10 Heat Exchanger IV (E-104)

Neraca Panas Total

Q15 = Q19

: 0,0004 kmol/jam × 14.234,3779 kJ/kmol.K × (460,8 K-298,15K) : 981,6519 kkal/jam

Tin : 460,8 K Tref : 298,15 K

Qin total : 693.010.828,5673 kJ/jam

: 0,0004 kmol/jam × 735,1100 kJ/kmol.K × (306,15 K -298,15K)

(30)

LB-30

: 2,4936 kJ/jam

Tin : 306,15 K Tref : 298,15 K

: 164,3329 kmol/jam × 970,1311 kJ/kmol.K × (306,15 K -298,15K) : 1.275.396,0346 kJ/jam

Qout total : 1.275.398,5281 kJ/jam

𝑑𝑄

= 1.275.396,0346 kJ/jam – 693.010.828,5673 kJ/jam

= -691.735.430,0392 kJ/jam

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 693.010.828,5673 kJ/jam + Q supply = 1.275.396,0346 kJ/jam + 5% Q supply Q supply - 5% Q supply = 1.275.396,0346 kJ/jam – 693.010.828,5673 kJ/jam 0,95 Q supply = -691.735.430,0392 kJ/jam

Q supply = -728.142.557,9360 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply

Q loss = 5% x -728.142.557,9360 kJ/Jam Q loss = -36 407 127,8968 kJ/Jam

Tabel B.13 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Heat Exchanger IV (E-104)

Q15 (kJ/jam) Q19 (kJ/jam) Propilen Oksida

Air 981,6519 2,4936

Asam Sulfat

(31)

LB-31

Propilen Glikol 693.009.846,9154 1.275.396,0346 Qsupply -728.142.557,9360

Qloss -36 407 127,8968

Total -35131729,3687 -35131729,3687

11. Pompa IV (P-104)

Fungsi dari pompa IV (P-104) yaitu untuk mengalirkan air yang berasal dari distilasi I dari tekanan 1 atm menjadi 2 atm.

Gambar B.11 Pompa IV (P-104)

Neraca Panas Total

Q10 = Q23

: 0,2433 kmol/jam × 5081,1616 kJ/kmol.K × (371,48 K – 298,15 K) : 90.641,2703 kJ/jam

Tin : 371,48 K Tref : 298,15 K

: 398,020 kmol/jam × 6619,2717 kJ/kmol.K × (371,48K – 298,15K) : 193.204.852,2075 kJ/jam

(32)

LB-32

Qin total : 193.295.493,4778 kJ/jam

: 398,020 kmol/jam × 6620,6640 kJ/kmol.K × (371,50 K – 298,15K) : 193.287.088,6659 kJ/jam

Tin : 371,50 K Tref : 298,15 K

: 0,2433 kmol/jam × 5082,4646 kJ/kmol.K × (371,50 K – 298,15K) : 90.684,03217 kJ/jam

Qout total : 193.377.772,6981 kJ/jam

𝑑𝑄

= 193.377.772,6981 kJ/jam – 193.295.493,4778 kJ/jam

= 82.279,2203 kJ/jam

Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (kehilangan maksimum = 10%: Ulrich, hal 432) 193.295.493,4778 kJ/jam + Q supply = 193.377.772,6981 kJ/jam + 5% Q supply Q supply - 5% Q supply = 193.377.772,6981 kJ/jam – 193.295.493,4778 kJ/jam 0,95 Q supply = 82.279,2203 kJ/jam

Q loss = 5% 86.609,7056 kJ/Jam

(33)

LB-33

Q loss = 4330,7056 kJ/Jam

Tabel B.14 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Pompa IV (P-104)

Propilen Oksida 90.641,2703 90.684,03217

Air 193.204.852,2075 193.287.088,6659

Qsupply 86.609,7056

Qloss 4330,7056

Total 193.382.103,1834 193.382.103,1834

12. Pompa V (P-105)

Fungsi dari pompa V (P-105) yaitu untuk mengalirkan keluaran bawah distilasi I dari tekanan 1 atm menjadi 2 atm.

Gambar B.12 Pompa V (P-105)

Neraca Panas Total

Q11 = Q12

: 164,3334 kmol/jam × 25.928,9468 kJ/kmol.K × (460,80K- 298,15K)

: 693.041.199,6154 kJ/jam Tin : 460,80 K

(34)

LB-34

Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.234,6393 kJ/kmol.K × (460,80K – 298,15K) : 981,6892 kJ/jam

Tin : 460,80 K Tref : 298,15 K

Qin total : 693.318.573,9907 kJ/jam

: 693.491.513,1026 kJ/jam

Tin : 460,85 K Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.238,6214 kJ/kmol.K × (460,85 K– 298,15K) : 982,2560 kJ/jam

Tin : 460,85 K

(35)

LB-35

Tref : 298,15 K

Qout total : 693.769.093,6380 kJ/jam

𝑑𝑄

= 693.769.093,6380 kJ/jam – 693.318.573,9907 kJ/jam

= 450.519,6473 kJ/jam

Q loss = 5% 474.231,2077 kJ/Jam Q loss = 23.711,5604 kJ/Jam

Tabel B.15 Hasil Perhitungan Neraca Energi pada Pompa V (P-105)

Air 981,6892 982,2560

Propilen Glikol 693.041.199,6154 693.491.513,1026

Asam Sulfat 276.392,6861 276.598,2793

Qsupply 474.231,2077

Qloss 23.711,5604

Total 693.792.805,1983 693.792.805,1983

(36)

LB-36

13. Pompa VI (P-106)

Fungsi dari pompa VI (P-106) yaitu untuk mengalirkan keluaran atas distilasi II dari tekanan 1 atm menjadi 1,5 atm.

Gambar B.13 Pompa VI (P-106)

Neraca Panas Total

Q13 = Q15

: 692.784.841,0702 kJ/jam Tin : 460,77 K

Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.232,3876 kJ/kmol.K × (460,77K – 298,15K) : 981,3686 kJ/jam

Qin total : 692.785.822,4388 kJ/jam

(37)

LB-37

: 693.009.846,9154 kJ/jam

Tin : 460,79 K Tref : 298,15 K

: 0,0004 kmol/jam × 14.234,3779 kJ/kmol.K × (460,79 K– 298,15K) : 981,6520 kJ/jam

Qout total : 693.010.828,5673 kJ/jam

𝑑𝑄

= 693.010.828,5673 kJ/jam – 692.785.822,4388 kJ/jam

= 225.006,1285 kJ/jam

Q loss = 5% x 236.848,5563 kJ/Jam Q loss = 11.842,4278 kJ/Jam

(38)

LB-38

Air 981,3686 981,6520

Propilen Glikol 692.784.841,0702 693.009.846,9154

Asam Sulfat 0 11.842,4278

Qsupply 236.848,5563 0

Qloss 0 23.711,5604

Total 693.022.670,9952 693.022.670,9952

14. Pompa VII (P-107)

Fungsi dari pompa VII (P-107) yaitu untuk mengalirkan keluaran bawah distilasi I dari tekanan 1 atm menjadi 1,5 atm.

Gambar B.14 Pompa VII (P-107)

Neraca Panas Total

Q14 = Q16

: 4.564,3398 kJ/jam

(39)

LB-39

Tin : 547,35 K Tref : 298,15 K

: 4.565,3585 kJ/jam

Tin : 547,35 K Tref : 298,15 K

𝑑𝑄

= 804.663,9038 kJ/jam – 804.461,1055 kJ/jam

= 202,7982 kJ/jam

(40)

LB-40

Q supply - 5% Q supply = 804.663,9038 kJ/jam – 804.461,1055 kJ/jam 0,95 Q supply = 202,7982 kJ/jam

Q supply = 213,4719 kJ/Jam Q loss = 5% dari Q supply Q loss = 5% x 213,4719 kJ/Jam Q loss = 10,6736 kJ/Jam

Propilen Glikol 4.564,3398 4.564,3398

Asam Sulfat 799.896,7657 799.896,7657

Qsupply 213,4719 0

Qloss 0 213,4719

Total 804.674,5773 804.674,5773