LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas Produksi = 12.000 ton/tahun Operasi = 300 hari/tahun Basis Perhitungan = 1 jam operasi
Produksi Potassium Carbonate = 12.000 ton/tahun
= 12.000 ton
tahun x 1 tahun
300 hari x1 hari
24 jam x1000 kg 1 ton
= 1.666,6667 kg/jam Kemurnian Potassium Carbonate= 98,5 %
Produk Potassium Carbonate = 98,5% x 1.666,6667 kg
= 1.641,6667 kg
Impurities Produk = 1,5 %
Produk Impurities = 1,5% x 1.666,6667 kg
= 25 kg Perhitungan Kebutuhan Bahan Baku :
Kebutuhan KOH
Konversi : 96% (U.S. Patent 7,514,060 B2) - Kemurnian KOH = 90%
- Impurities :
K2CO3 = 0,5 %
Cl = 3,5 %
Fe = 2,18 %
SO42- = 0,5 %
N = 0,05 %
Na = 1,02 %
PO4 = 0,5 %
SiO3 = 0,8 %
Al = 0,2 %
Ca = 0,5 %
Ni = 0,05 %
Pb = 0,2 %
Al2O3 = 0,08%
Fe2O3 = 0,01%
MgO = 1,45%
SiO2 = 0,30% +
Total Impurities = 10 % (Sumber: PT. Taixing Xiangyun Chemical. co, ltd)
Massa KOH = 100
9 6 x produksi K2CO3
= 100
9 6 x 1.666,6667 kg
= 1.736,1111 kg
= 30,9436 kmol Kebutuhan KOH = 1.736,1111kg
90 %
= 1.929,0123 kg
= 34,3818 kmol
Kandungan Impurities = 10 % x 1.929,0123 kg
= 192,9012 kg
Kebutuhan CO2
Menggunakan perbandingan rasio molar bahan baku 1:1 Kemurnian CO2 = 100%
Kebutuhan CO2 = 1
1 x mol KOH = 1
1 x 34,3818 kmol
= 34,3818 kmol
= 1.520,1875 kg
Massa CO2 = 100% x 1.520,1875 kg
= 1.520,1875 kg 1. Mixing Tank – 01 (MT – 01)
Fungsi : untuk mencampurkan air dari tangki dengan Potassium hydroxide
Kondisi Operasi
Temperatur = 30ºC
Tekanan = 1 atm
Rasio molar KOH : H2O = 1,2 : 1
Kebutuhan air (H2O) = 1
1,2 x mol KOH
= 1
1,2 x 30,9436 kmol
= 25,7864 kmol
= 464,5465 kg
KOH diencerkan sampai dengan kadar 53%
F = L
F . XF = L . XL
F . XF = 1736,111 kg XL = 53 % L = 1.736,111kg
53 %
= 3.275,6813 kg
Total feed = massa KOH + Impurities + Air
= 1.736,1111 kg + 192,9012 kg + 464,5465 kg
= 2.393,5588 kg
Penambahan air = 3275,6813 kg - 2393,5588 kg
= 882,1225 kg
Total H2O = H2O feed + Penambahan air
= 464,5465 kg +882,1225 kg
= 1346,6690 kg
NERACA MASSA MIXING TANK – 01
Komponen
Input (kg) Output (kg)
Aliran 2 Aliran 3 Aliran 5
KOH 1736,111 - 1736,111
Impurities 192,9012 - 192,9012
H2O - 1346,6690 1346,6690
Sub total 1929,012 1346,669 3275,6813
Total 3275,6813 3275,6813
1. Reaktor – 01 (R – 01)
Fungsi : untuk mereaksikan Potassium Hydroxide dengan gas CO2
menghasilkan K2CO3 dan H2O Jenis : Bubble Reactor
Kondisi Operasi
Temperatur = 50℃
Konversi = 96%
Rasio KOH : CO2 = 1 : 1 Reaksi:
2KOH + CO2 K2CO3 + H2O
M : 30,9436 34,3818
B : 29,7059 14,8529 14,8529 14,8529
S : 1,2377 19,5289 14,8529 14,8529
KOH yang bereaksi = 96% x 30,9436 kmol
= 29,7059 kmol x 56,1056 kg/kmol
= 1.666,6667 kg
KOH sisa = 1,2377 kmol x 56,1056 kg/kmol
= 69,4444 kg
CO2 yang bereaksi = 14,8529 kmol x 44,0095 kg/kmol
= 653,671 kg
CO2 sisa = 19,5289 kmol x 44,0095 kg/kmol
= 859,4558 kg
K2CO3 yang terbentuk = 14,8529 kmol x 138,2055 kg/kmol
= 2.052,75855 kg
H2O yang terbentuk = 14,8529 kmol x 18,0152 kg/kmol
= 267,579 kg
Total H2O output = H2O Aliran 5 + H2O yang terbentuk
= 1.346,6689 kg + 267,579 kg
= 1.614,2478 kg
NERACA MASSA REAKTOR – 01
Komponen
Input (kg) Output (kg)
Aliran 5 Aliran 7 Aliran 8 Aliran 9
KOH 1736,1111 - - 69,4444
Impurities 192,9012 - - 192,9012
H2O 1346,6689 - - 1614,2478
CO2 - 1513,1265 859,4558 -
K2CO3 - - - 2052,75855
sub total 3275,6813 1513,1265 859,4558 3929,3519
Total 4788,8078 4788,8078
2. Filterpress – 01 (FP – 01)
Fungsi : untuk memisahkan padatan dari campurannya atau slurry
Kondisi Operasi
Asumsi filtrat (liquid) yang terikut cake (solid) : 16%
Komposisi Input dari Aliran 9:
KOH = 69,4444 kg
Impurities = 192,9012 kg H2O = 1614,2478 kg K2CO3 = 2052,75855 kg
Komposisi Output Filtrat (Aliran 10) KOH = 84% x 69,4444 kg
= 58,3333 kg
Impurities = 84% x 192,9012 kg
= 162,0370 kg
H2O = 84% x 1614,2478 kg
= 1355,9681 kg
K2CO3 = 16% x 2052,75855 kg
= 328,4414 kg
Komposisi Output Slurry (Aliran 11) KOH = 69,4444 kg - 58,3333 kg
= 11,1111 kg
Impurities = 192,9012 kg - 162,0370 kg
= 30,8642 kg
H2O = 1614,2478 kg - 1355,9681 kg
= 258,2796 kg
K2CO3 =2052,75855 kg - 328,4414 kg
= 1724,3172 kg
NERACA MASSA FILTERPRESS – 01
Komponen
Input Output
Aliran 9 Aliran 10 Aliran 11
KOH 69,4444 58,3333 11,1111
Impurities 192,9012 162,0370 30,8642
H2O 1614,2478 1355,9681 258,2796
K2CO3 2052,75855 328,4414 1724,3172
Sub-total 3929,3519 1904,7798 2024,5721
Total 3929,3519 3929,3519
3. Reaktor – 02 (R – 02)
Fungsi: untuk mereaksikan K2CO3 dan H2O dengan gas CO2 menghasilkan Potassium Hydrogen Carbonate (KHCO3)
Jenis : Bubble Reactor
Kondisi Operasi
Temperatur = 50℃
Konversi = 96%
Reaksi:
K2CO3 + H2O + CO2 2KHCO3
M : 12,4765 14,3368 34,3818
B : 11,9774 11,9774 11,9774 23,9548
S : 0,4991 2,3593 22,4044 23,9548
K2CO3 mula-mula = 1724,3172 kg / 138,2055 kg/kmol
= 12,4765 kmol
K2CO3 yang bereaksi = 96% x 12,4765 kmol
= 11,9774 kmol x 138,2055 kg/kmol
= 1655,3445 kg
K2CO3 sisa = 0,4991 kmol x 138,2055 kg/kmol
= 68,9727 kg
H2O mula-mula = 258,2796 kg / 18,0152 kg/kmol
= 14,3368 kmol
H2O yang bereaksi = 11,9774 kmol x 18,0152 kg/kmol
= 215,7755 kg
H2O sisa = 2,34593 kmol x 18,0152 kg/kmol
= 42,5041 kg
CO2 mula-mula = 1513,1265 kg / 44,0095 kg/kmol
= 34,3818 kmol
CO2 yang bereaksi = 11,9774 kmol x 44,0095 kg/kmol
= 527,12 kg
CO2 sisa = 22,4044 kmol x 44,0095 kg/kmol
= 986,0065 kg
KHCO3 yang terbentuk = 23,9549 kmol x 100,1151 kg/kmol
= 2398,2401 kg
Total CO2 Output = CO2 Aliran 10 + CO2 Aliran 12
= 137,5129 kg + 986,0065 kg
= 1123,5194 kg
NERACA MASSA REAKTOR – 02
Komponen
Input Output
Aliran 11 Aliran 12 Aliran 13 Aliran 14
Kg Kg Kg Kg
KOH 11,1111 - - 11,1111
Impurities 30,8642 - - 30,8642
H2O 258,2796 - - 42,5041
CO2 - 1513,1265 986,0065 -
K2CO3 1724,317 - - 68,9727
KHCO3 - - - 2398,2401
Sub-total 2024,5721 1513,1265 986,0065 2551,6921
Total 3537,6986 3537,6986
4. Centrifuge– 01 (CSP – 01)
Fungsi : untuk memisahkan padatan dengan filtratnya
Kondisi Operasi
Asumsi filtrat (liquid) yang terikut cake (solid) : 2%
Komposisi Input dari Aliran 14:
KOH = 11,1111 kg
Impurities = 30,8642 kg H2O = 42,5041 kg K2CO3 = 68,9727 kg KHCO3 = 2398,2401 kg
Komposisi Output Filtrat (Aliran 15):
KOH = 98% x 11,1111 kg
= 10,8889 kg
Impurities = 98% x 30,8642 kg
= 30,2469 kg
H2O = 98% x 42,5041 kg
= 41,6541 kg K2CO3 = 2% x 68,9727 kg
= 1,3795 kg
KHCO3 = 2% x 2398,2401 kg
= 47,9648 kg
Komposisi Output Slurry (Aliran 16):
KOH = 11,1111 kg - 10,8889 kg
= 0,2222 kg
Impurities = 30,8642 kg - 30,2469 kg
= 0,6173 kg
H2O = 42,5041 kg - 41,6541 kg
= 0,8501 kg
K2CO3 = 68,9727 kg - 1,3795 kg
= 67,5932 kg
KHCO3 = 2398,2401 kg - 47,9648 kg
= 2350,2752 kg
NERACA MASSA CENTRIFUGE– 01
Komponen Input Output
Aliran 13 Aliran 14 Aliran 15
Kg Kg Kg
KOH 11,1111 10,8889 0,2222
Impurities 30,8642 30,2469 0,6173
H2O 42,5041 41,6541 0,8501
K2CO3 68,9727 1,3795 67,5932
KHCO3 2398,2401 47,965 2350,2752
sub total 2551,6921 132,1341 2419,5580
Total 2551,6921 2551,6921
5. Rotary Kiln – 01 (RK – 01)
Fungsi: untuk mendekomposisikan potassium hydrogen carbonate (KHCO3) menjadi potassium carbonate (K2CO3)
Kondisi Operasi
Temperatur = 550℃
Tekanan = 1 atm Konversi = 96%
Asumsi: Potassium Carbonate yang terbentuk 100%
3 % produk terikut ke cyclone Reaksi:
2KHCO3 K2CO3+ H2O + CO2
M : 23,4757
B : 22,7715 11,3857 11,3857 11,3857
S : 0,7043 11,3857 11,3857 11,3857 KHCO3 mula-mula = 2350,2752 kg / 100,1151 kg/kmol
= 23,4757 kmol
KHCO3 yang bereaksi = 96% x 23,4757 kmol
= 22,7715 kmol x 100,1151 kg/kmol
= 2279,7679 kg
KHCO3 sisa = 0,7043 kg x 100,1151 kg/kmol
= 70,5083 kg
K2CO3 yang terbentuk = 11,3857 kg x 138,2055 kg/kmol
= 1573,5705 kg
CO2 yang terbentuk = 11,3857 kg x 44,0095 kg/kmol
= 501,0803 kg
H2O yang terbentuk = 11,3857 kg x 18,0152 kg/kmol
= 205,1162 kg
Total H2O output = H2O Aliran 15 + H2O yang terbentuk
= 0,8501 kg + 205,1162 kg
= 205,9663 kg
Total K2CO3 output = K2CO3 Aliran 15 + K2CO3 yang terbentuk
= 67,5932 kg + 1573,5705 kg
= 1641,1637 kg
Komposisi Output Aliran 20 (Menuju cyclone) KOH = 3% x 0,2222 kg
= 0,0067 kg Impurities = 3% x 0,6173 kg
= 0,0185 kg
H2O = 97% x 205,9663 kg
= 199,7873 kg
CO2 = 97% x 501,0803 kg
= 486,0787 kg
K2CO3 = 3% x 1641,1637 kg
= 49,2349 kg
KHCO3 = 97% x 70,5083 kg
= 68,3930 kg
Komposisi Output Aliran 23 (Menuju Rotary Cooler) KOH = 97% x 0,2222 kg
= 0,2156 kg
Impurities = 97% x 0,6173 kg
= 0,5988 kg
H2O = 3% x 205,9663 kg
= 6,1789 kg
CO2 = 3% x 501,0803 kg
= 15,0324 kg
K2CO3 = 97% x 1641,1637 kg
= 1591,9288 kg KHCO3 = 3% x 70,5083 kg
= 2,1152 kg
NERACA MASSA ROTARY KILN – 01
Komponen
Input (kg) Output (kg)
Aliran 17
Aliran 20 (Cyclone)
Aliran 23 (RC)
KOH 0,2222 0,0067 0,2156
Impurities 0,6173 0,0185 0,5988
H2O 0,8501 199,7873 6,1789
CO2 - 486,0787 15,0324
K2CO3 67,5932 49,2349 1591,9288
KHCO3 2350,2752 68,3930 2,1152
sub total 2419,5580 803,4883 1616,0698
Total 2419,5580 2419,5580
6. Cyclone – 01 (CY – 01)
Fungsi: untuk memisahkan udara panas dan butiran K2CO3 dari rotary kiln
Asumsi: 0,2% dry solid yang terikut keluar udara
Komposisi Input Aliran 20 (Cyclone) KOH = 0,0067 kg
Impurities = 0,0185 kg H2O = 199,7873 kg CO2 = 486,0787 kg K2CO3 = 49,2349 kg KHCO3 = 68,3930 kg
Komposisi Output Aliran 21 (Udara) KOH = 0,2% x 0,0067 kg
= 0,000013 kg Impurities = 0,2% x 0,0185 kg
= 0 ,000037 kg
H2O = 99,8% x 199,7873 kg
= 199,3877 kg
CO2 = 99,8% x 486,0787 kg
= 485,0758 kg K2CO3 = 0,2% x 49,2349 kg
= 0,0985 kg
KHCO3 = 99,8% x 68,3930 kg
= 68,2562 kg
Komposisi Output Aliran 22 (Rotary Cooler) KOH = 0,0067 kg - 0,000013 kg
= 0,0066 kg
Impurities = 0,0185 kg - 0 ,000037 kg
= 0,0185 kg
H2O = 199,7873 kg - 199,3877 kg
= 0,3996 kg
CO2 = 486,0787 kg - 485,0758 kg
= 0,9721 kg
K2CO3 = 49,2349 kg - 0,0985 kg
= 49,1364 kg
KHCO3 = 68,3930 kg - 68,2562 kg
= 0,1368 kg
NERACA MASSA CYCLONE – 01
Komponen
Input (kg) Output (kg)
Aliran 20
Aliran 21 (Udara)
Aliran 22 (RC)
KOH 0,0067 0,000013 0,0066
Impurities 0,0185 0,000037 0,0185
H2O 199,7873 199,3877 0,3996
CO2 486,0787 485,0788 0,9721
K2CO3 49,2349 0,0985 49,1364
KHCO3 68,3930 68,2562 0,1368
sub total 803,4883 752,8182 50,6700
Total 803,4883 803,4883
7. Rotary Cooler – 01 (RC – 01)
Fungsi: untuk mendinginkan keluaran dari rotary kiln
Kondisi Operasi
Temperatur = 50℃
Tekanan = 1 atm Input = Output
Komposisi Input Aliran 23 (Aliran 23 rotary kiln dan aliran 22 cyclone) KOH = 0,2156 kg + 0,0066 kg
= 0,2222 kg
Impurities = 0,5988 kg + 0,0185 kg
= 0,6172 kg
H2O = 6,1789 kg + 0,3996 kg
= 6,5786 kg
CO2 = 15,0324 kg + 0,9721 kg
= 16,0045 kg
K2CO3 = 1591,9288 kg + 49,1364 kg
= 1641,0652 kg
KHCO3 = 2,1152 kg + 0,1368 kg
= 2,2520 kg
Komposisi Output Aliran 24:
KOH = 0,2222 kg Impurities = 0,6172 kg H2O = 6,5786 kg CO2 = 16,0045 kg K2CO3 = 1641,0652 kg KHCO3 = 2,2520 kg
NERACA MASSA ROTARY COOLER – 01
Komponen
Input Output
Aliran 23 Aliran 24
KOH 0,2222 0,2222
Impurities 0,6172 0,6172
H2O 6,5786 6,5786
CO2 16,0045 16,0045
K2CO3 1641,0652 1641,0652
KHCO3 2,2520 2,2520
Total 1666,7398 1666,7398
Sehingga, kemurnian Potassium Carbonate (K2CO3) yang dihasilkan sebesar 98,45
%
K2CO3 = 98,45 % x 1.666,7398 kg
= 1641,0652 kg
KOH = 0,0133% x 1.666,7398 kg
= 0,2222 kg
Impurities = 0,0370% x 1.666,7398 kg
= 0,6172 kg
H2O = 0,3947% x 1.666,7398 kg
= 6,5786 kg
CO2 = 0,9602% 1.666,7398 kg
= 16,0045 kg
KHCO3 = 0,1351% x 1.666,7398 kg
= 2,2520 kg
