Lampiran I Neraca Massa Kiki Elsi.docx

LAMPIRAN I PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produksi

: 248.000 ton/tahun

Operasi Pabrik

: 300 hari/tahun

Basis

: 1 jam operasi

Satuan Massa

: Kg (Kilogram)

Bahan baku

: Asam Asetat, Etil Asetat, Hidrogen

Produk

: Etanol

Kapasitas Produksi Etanol Kilogram per jam:

=

248.000 ton 1000 kg 1 tahun 1 hari x x x = 34444,444 kg tahun ton 300 hari 24 jam

Kemurnian Etanol

= 96%

(Sumber : US Patent 9,670119 B2)

Impurities

= 4%

Etanol

= kemurnian etanol x kapasitas produksi = 96 % x 34444,444 Kg = 33.066,667 Kg = 718,840 Kmol

Impurities

= 4 % x 33.066,667 Kg = 1377,778 Kg

Feed campuran yang terkonversi sebanyak 60% Asam Asetat dan Etil Asetat di dalam bahan baku

(US Patent 9,670119 B2) = =

100 % 60 % 100 % 60 %

x Kapasitas produksi

x 34444,444 Kg

= 57407,4074 Kg Feed campuran terdiri dari Asam: 1. 95 % Asam Asetat 2. 5 % Etil Asetat 131

132

Untuk memproduksi etanol 248.000 ton/tahun, dibutuhkan bahan baku Asam asetat dan Etil Asetat dan Hidrogen sebanyak : 1. Asam Asetat Kemurnian bahan baku : 99,80 %

(Sumber: PT. Indo Acidatama Tbk)

 Asam Asetat = 99,80 % = 99,80 % x 95 % x 57407,4074 Kg = 54427,963 Kg = 907,133 Kmol  Impuritis (air) = 0,2 % x 95 % x 57407,4074 Kg = 109,074 Kg = 6,0596 kmol 2. Etil Asetat Kemurnian bahan baku : 99,90 %  Etil Asetat

(Sumber: PT. Indo Acidatama Tbk)

= 99,90 % = 99,90 % x 5 % x 57407,4074 Kg = 2867,5 Kg = 32,5852 Kmol

 Impuritis (air) = 0,1 % x 5 % x 57407,4074 Kg = 2,8703 Kg = 0,1594 Kmol Rasio mol Asam Asetat dan Hidrogen 3. Hidrogen

=1:5

(US Patent, 9,670119 B2)

= (5 x mol asam asetat) + (5 x mol etil asetat) = (5 x 54427,963) kmol + (5 x 2867,5) kmol = 4698,59 Kmol = 9397,161 Kg

Kemurnian bahan baku:  Hidrogen

= 99,999 %

(Sumber: PT. Air Liquide)

= 99,999 % x 9397,1794 Kg = 9397,161 Kg = 4698,580 Kmol

133

 Impuritis: Karbon monoksida

= 0,000010 % x 9397,161 Kg = 0,00094 Kg = 4698,580 Kmol

Karbon dioksida

= 0,000050 % x 9397,161 Kg = 0,004699 Kg = 0,000107 Kmol

Air

= 0,000050 % x 9397,161 Kg = 0,004699 Kg = 0,000261 Kmol

Nitrogen

= 0,000100 % x 9397,161 Kg = 0,009398 Kg = 0,0003357 Kmol

Oksigen

= 0,000050 % x 9397,161 Kg = 0,004699 Kg = 0,000147 Kmol

1.

Mixing Point (MP-01)

Fungsi

: Mencampurkan Asam Asetat dan Etil Asetat dari tangki 01 dan tangki 02 dengan aliran recycle Vapourizer 01

Gambar :

4 2 MP-01 3 47

Keterangan: Aliran 2

: Aliran Asam Asetat dari Tangki Penyimpanan (Fresh Feed)

Aliran 3

: Aliran EtilAsetat dari Tangki Penyimpanan (Fresh Feed)

Aliran 4

: Aliran Output MP-01 menuju ke Vaporizer (VP-01)

Aliran 47

: Aliran Recycle dari Bottom Vaporizer (VP-01)

134

Neraca Massa Mixing Point (MP-01) Input

Output

Komponen

Aliran 2

Aliran 3

Aliran 47

Aliran 4

Asam Asetat

Kg 54.427,963

Kg 0,000

Kg 27.076,953

Kg 81.504,916

0,000

2.867,500

679,185

3.546,685

109,704

2,870

39,258

151,203

54.537,037

2.870,370

27.795,396

85.202,804

Etil Asetat Air Total 2.

85.202,804

85.202,804

Vaporizer-01

Fungsi

: Sebagai tempat menguapkan Asam Asetat, Etil Asetat dan Air

Gambar

:

5

4 V-01

47

Keterangan: Aliran 4

: Aliran Mixed feed dari Mixed Point (MP-01)

Aliran 5

: Aliran Mixed feed dan Air yang teruapkan dari Vaporizer

Aliran 47

: Aliran Output bottom Vaporizer (VP-01)

Kondisi Operasi: T

= 118,1oC

= 391,25 K

P

= 1 atm

= 760,005 mmHg

Untuk menghitung komponen yang menguap digunakan hukum kesetimbangan uap cair dari buku Van Winkle .Distillation. hal 166 : F =V+L F , XFi = Vi , yi + Li , xi XFi = (V/F) , yi + (1-V/F) , xi

135

Dimana :

Ki

= Pi* / Pt

Diketahui Persamaan : 𝐵

𝑃𝑖∗ (𝑚𝑚𝐻𝑔) = 𝑒𝑥𝑝 (𝐴 − ((𝑇+𝐶))) Diketahui data konstanta tekanan uap komponen murni yang diambil dari buku : (Coulson & Richardson’s VOLUME 6 FOURTH EDITION Chemical Engineering Design. APPENDIX C Physical Property Data Bank) Komponen

A

B

C

Pv (mmHg)

Pv(atm)

1

Asam Asetat

16,808 3.405,570

-56,340

764,627

1,006

2

Etil Asetat

16,152 2.790,500

-57,15

2.438,919

3,209

3

Air

18,304 3.816,440

-46,130

1.488,982

1,959

Digunakan persamaan (Mass Transfer Operation. Robert E, Treybal Chapter 9 equation 9,39 and 9,40) 𝑥 ∗𝐽.𝑊

=

𝑊 𝐷 𝑊 𝑚𝐽 + 𝐷

𝑧𝐽.𝐹 ( +1)

(9,39)

𝛴𝑥 ∗ 𝑊 = 1

(9,40)

Hubungan equilibrium tiap komponen : (Mass Transfer Operation. Robert E, Treybal Chapter 9 equation 9,35) y*J.D = mj,xJ.W

(9,35)

Keterangan : y*J.D

= fraksi mol produk dalam fase uap

xJ.W

= fraksi mol produk dalam fase cair

Maka : Dengan persamaan (9,39) diperoleh (W/D) = 0,996 Komponen

Kg

Zf

Ki

yD

xW

Asam Asetat

54.427,963

0,948

1,006

0,951

0,945

Etil Asetat

2.867,500

0,050

3,209

0,076

0,024

111,944

0,002

1,844

0,003

0,001

57.407,407

1,000

6,059

1,000

1,000

Air Total

136

Mass balance untuk Vaporizer : F=D+W Keterangan : F

= Laju alir feed

D

= Laju alir vapor output

W

= Laju alir liquid output

W/D

= 0,996

W

= 0,996 D

F

=D+W

F

= D + 0,996 D

F

= 1,996 D

D

= F / 1,996

Diketahui : F

= 57.407,407 kg

Sehingga didapatkan : D

= 28.761,226 kg

W

= 28.646,181 kg

Berdasarkan buku process heat transfer Donald Q, Kern halaman 454. jumlah feed yang dapat diuapkan oleh vaporizer maksimal 80 % Neraca Massa Vaporizer (VP-01) Input (Kg) Komponen

Aliran 4

Output (Kg) D (Top)

W (Bottom)

(Aliran 5)

(Aliran 47)

Asam Asetat

81.504,916

54.427,963

27.076,953

Etil Asetat

3.546,685

2.867,500

679,185

Air

151,203

111,944

39,258

85.202,804

57.407,407

27.795,396

Total

85.202,804

85.202,804

137

3.

Mixing Point (MP-02)

Fungsi : Sebagai titik penambahan Hidrogen fresh Feed dengan produk uap dari Vaporizer-01 menuju reaktor-01, Gambar :

18 8

9 MP-02

Keterangan: Aliran 8

6 : Aliran Feed Hidrogen dari Tangki (T-01)

Aliran 6

: Aliran Keluaran dari Vaporizer 01 (MP-01)

Aliran 9

: Aliran Output Mixing Point 02 (MP-02)

Aliran 18

: Aliran Recycle Hidrogen dari (Top) Flash Drum (FD-01) Neraca Massa Mixing Point (MP-02) Aliran 8 Kg 0,000

Input Aliran 9 Kg 54.427,963

Aliran 18 Kg 0,000

Output Aliran 6 Kg 54.427,963

0,000

3.619,835

0,000

2.867,500

Air

0,004699

111,944

0,00016

112,000

Hidrogen

3.687,367

0,000

5.709,794

9.397,161

Karbon Monoksida

0,00094

0,000

0,00094

0,002

Karbon Dioksida

0,004699

0,000

0,004699

0,009

Nitrogen

0,009398

0,000

0,009398

0,0097

Oksigen

0,004699

0,000

0,004699

0,0094

3.687,391

57.407,407

5.709,805

66.804,593

Komponen Asam Asetat Etil Asetat

Total

4. Fungsi

66.804,604

66.804,604

Reaktor (R-01) : Sebagai tempat bereaksinya Hidrogen (H2) dengan asam asetat (CH3COOH) dan etil asetat (C4H8O2) menghasilkan Etanol (C2H5OH) dan air (H2O) dengan produk samping berupa etil asetat (C4H8O2)

138

Jenis

= Reaktor Multi Bed dengan katalis padat (US Patent 9,670119 B2)

Gambar :

13

12 Keterangan: Aliran 12

: Aliran Output Mixing Point (MP-02)

Aliran 13

: Aliran Produk Reaktor-01 (R-01)

Data Operasi : a) Kondisi Operasi (Sumber : US Patent No, 9,670119 B2) Temperatur

: 350oC

Tekanan

: 18 atm

b) Konversi asam asetat menjadi etanol di bed 1 = 80 % (Sumber: US Patent No. 9,670119 B2) c) Konversi asam asetat menjadi etanol di bed 2 = 90 % (Sumber: US Patent No. 9,670119 B2) d) Etanol yang bereaksi kembali dengan sisa asam asetat membentuk etil asetat = 5% (Sumber : US Patent 2011/0257442 A1) e) Konversi etil asetat menjadi etanol di bed 1 = 5 % (Sumber: US Patent No. 9,670119 B2) f) Konversi etil asetat menjadi etanol di bed 2 = 95 % (Sumber: US Patent No. 9,670119 B2) g) Komponen umpan reaktor

139

Aliran 12

Komponen Feed

Kmol

Kg

Asam Asetat

907,133

54.427,963

Air

6,219

111,949

Hidrogen

4.698,580

9.397,161

Karbon Monoksida

0,000067

0,001879

Karbon Dioksida

0,000214

0,009397

Nitrogen

0,000348

0,009733

Oksigen

0,000294

0,009397

Etil Asetat

32,585

2.867,500

Total

5.644,519

66.804,604

1. Reaksi 1 pada Reaktor-01 di bed pertama CH3COOH + 2H2



C2H5OH + H2

Perhitungan Neraca Massa Reaksi I: Mol mula mula asam asetat

= 907,133 Kmol

Mol bereaksi asam asetat

= 80 % x mol mula mula = 90 % x 907,133 kmol = 725,706 Kmol

Mol sisa asam asetat

= mol mula mula – mol bereaksi = 907,133 Kmol – 725,706 Kmol = 181,427 Kmol

Mol mula mula hidrogen

= 4.698,580 Kmol

Mol bereaksi hidrogen

= 2 x mol bereaksi CH3COOH = 2 x 725,706 Kmol = 1.451,412 Kmol

Mol sisa Hidrogen

= mol mula mula – mol bereaksi = 4.698,580 – 1.451,412 Kmol = 3.247,168 Kmol

Etanol yang terbentuk

= 1 x mol bereaksi CH3COOH = 1 x 725,706 Kmol

140

= 725,706 Kmol Air yang terbetuk

= 1 x mol bereaksi CH3COOH = 1 x 725,706 Kmol = 725,706 Kmol

Air dari bahan baku

= 6,219 kmol

Jumlah Air

= Air yang terbetuk + Air dari bahan baku = 725,706 + 6,219 Kmol = 731,926 Kmol

Stoikiometri : Reaksi 1

:

CH3COOH + 2H2 

Mol mula-mula

:

907,133

4.698,580

-

Mol bereaksi

:

725,706

1.451,412

725,706

725,706

Mol sisa

:

181,427

3.247,168

725,706

731,926

C2H5OH

+ H2O 6,790

2. Reaksi samping pembentukan etil asetat Asam asetat bereaksi kembali dengan etanol dan menghasilkan produk samping etil asetat, Mol etanol yang bereaksi adalah 5 % dari mol total etanol. Etanol mula-mula

= 725,706 Kmol

Etanol bereaksi

= 5 % x 725,706 Kmol = 36,285 Kmol

Etanol sisa

= mol mula mula – mol bereaksi = 725,706 Kmol – 36,286 Kmol = 689,421 Kmol

Etil asetat terbentuk

= 1 x 36,285 Kmol = 36,285 Kmol

Air terbentuk

= 1 x mol bereaksi = 1 x 36,285 Kmol = 36,285 Kmol

Air dari Reaksi 1

= 731,926 Kmol

Jumlah Air

= Air yang terbetuk + Air dari bahan baku = 36,285 Kmol + 731,926 Kmol = 768,211 Kmol

141

Stoikiometri : Reaksi 2

:

CH3COOH + C2H5OH  C4H8O2

Mol mula-mula

:

181,427

725,706

-

731,926

Mol bereaksi

:

36,285

36,285

36,285

36,285

Mol sisa

:

145,141

689,421

36,285

768,211

+ H2O

3. Reaksi 3 pada Reaktor-01 di bed pertama C4H8O2 + 2H2 

2C2H5OH

Perhitungan Neraca Massa Reaksi 3: Mol mula mula etil asetat

= 68,871 Kmol

Mol bereaksi etil asetat

= 5 % x mol mula mula = 5 % x 68,871 Kmol = 3,444 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa etil asetat

= 68,871 Kmol – 3,444 Kmol = 65,427 Kmol Mol mula mula hidrogen

= 3.247,168 Kmol

Mol bereaksi hidrogen

= 2 x mol bereaksi C4H8O2 = 2 x 3,444 Kmol = 6,887 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa Hidrogen

= 3.247,168 – 6,887 Kmol = 3.240,281 Kmol Etanol yang terbentuk

= 2 x mol bereaksi C4H8O2 = 2 x 3,444 Kmol = 6,887 Kmol

Stoikiometri : +

2H2



Reaksi 3

:

C4H8O2

2C2H5OH

Mol mula-mula

:

68,871

3.247,168

Mol bereaksi

:

3,444

6,887

6,887

Mol sisa

:

65,427

3.240,281

6,887

-

142

4. Reaksi 4 pada Reaktor-01 di bed kedua CH3COOH + 2H2



C2H5OH + H2

Perhitungan Neraca Massa Reaksi 4: Mol mula mula asam asetat

= 145,141 Kmol

Mol bereaksi asam asetat

= 90 % x mol mula mula = 90 % x 145,141 Kmol = 130,627 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa asam asetat

= 145,141 Kmol – 130,627 Kmol = 14,514 Kmol Mol mula mula hidrogen

= 3.243,909 Kmol

Mol bereaksi hidrogen

= 2 x mol bereaksi CH3COOH = 2 x 130,627 Kmol = 261,254 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa Hidrogen

= 3.243,909 – 261,254 Kmol = 2.982,655 Kmol Etanol yang terbentuk

= 1 x mol bereaksi CH3COOH = 1 x 130,627 Kmol = 130,627 Kmol

Air yang terbetuk

= 1 x mol bereaksi CH3COOH = 1 x 130,627 Kmol = 130,627 Kmol

Air dari reaksi 2

= 768,211 Kmol

Jumlah Air

= Air yang terbetuk + Air dari bahan baku = 130,627 + 768,211 Kmol = 898,838 Kmol

Stoikiometri : Reaksi 4

:

CH3COOH + 2H2 

Mol mula-mula

:

145,141

3.243,909

Mol bereaksi

:

130,627

Mol sisa

:

14,514

C2H5OH

+ H2O

-

768,211

261,254

130,627

130,627

2.982,655

130,627

898,838

143

5. Reaksi 5 pada Reaktor-01 di bed kedua C4H8O2 + 2H2 

2C2H5OH

Perhitungan Neraca Massa Reaksi 5: Mol mula mula etil asetat

= 65,427 Kmol

Mol bereaksi etil asetat

= 95 % x mol mula mula = 95 % x 65,427 Kmol = 62,156 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa etil asetat

= 65,427 Kmol – 62,156 Kmol = 3,271 Kmol Mol mula mula hidrogen

= 2.979,027 Kmol

Mol bereaksi hidrogen

= 2 x mol bereaksi C4H8O2 = 2 x 62,156 Kmol = 124,311 Kmol = mol mula mula – mol bereaksi

Mol sisa Hidrogen

= 2.979,027 – 124,311 Kmol = 2.854,715 Kmol Etanol yang terbentuk

= 2 x mol bereaksi C4H8O2 = 2 x 63,879 Kmol = 124,311 Kmol

Stoikiometri : +

2H2



Reaksi 5

:

C4H8O2

2C2H5OH

Mol mula-mula

:

65,427

2.979,027

Mol bereaksi

:

62,156

124,311

124,311

Mol sisa

:

3,259

2.854,715

124,311

-

144

Neraca Massa Reaktor (R-01) Input

Komponen

5.

Kmol

Output Kg

Kmol

54.427,963 55,906

Kg

Asam asetat

907,133

Air

6,219

111,949

967,365

17.412,572

Hidrogen

4.698,580

9.397,161

249,038

498,076

Karbon Monoksida

0,000067

0,001879

0,000000

0,000004

Karbon Dioksida

0,000214

0,009397

0,000000

0,000020

Nitrogen

0,000348

0,009733

0,000001

0,000041

Oksigen

0,000294

0,009397

0,000001

0,000020

Etanol

0,000

0,000

823,350

37.874,100

Etil Asetat

32,585

2.867,500

45,742

4.025,267

Total

5.644,519

66.804,604 4.722,677

3.354,389

66.804,604

Partial Condensor-01

Fungsi : Sebagai tempat mengkondensasikan campuran uap selain gas Hidrogen dari output top Reaktor-01 Gambar : (14)

(15)

PC-01

Keterangan : Aliran 16

: Aliran dari output Reaktor (R-01)

Aliran 17

: Aliran outputtop flash drum (FD-01)

Kondisi operasi : T = 155 oC

= 428,150 K

P = 18 atm

= 13.680,090 mmHg

145

Diketahui persamaan : xW

= (zF(W/D + 1)) / (Ki + W/D)

xW

=

Ki

=

(Treyball. hal 366)

𝑦𝐷 𝐾𝑖 𝑃𝑖 ∗

(Hukum Raoult)

𝑃𝑡

Pi* (mmHg) = exp[A- (B/(T+C)] 1 atm

= 760,005 mmHg

Dimana : Zf

= fraksi komponen feed

Pi*

= tekanan uap parsial komponen

P

= tekanan

y

= fraksi mol vapor

x

= fraksi mol liquid

D

= Vapor Produk

W

= Liquid produk

Diketahui data konstanta tekanan uap komponen murni : Komponen

Pv (mmHg)

(Pi*) Pv (atm)

BM

Asam asetat

2.097,631

2,760

60,000

Air

4.078,328

5,366

18,000

Hidrogen

568.640,084

748,206

2,000

Karbon monoksida

484.542,994

637,552

28,000

Karbon dioksida

4.586.920,158

6.035,382

44,000

Nitrogen

772.695,003

1.016,697

28,000

Oksigen

860.803,804

1.132,629

32,000

Etanol

8.682,062

11,424

46,000

Etil Asetat

5.597,283

7,365

88,000

146

Komponen

Kg

zF

Ki

yD

xW

Asam asetat

870,847

0,013

0,153

0,002

0,015

Air

16.179,084

0,242

0,298

0,081

0,273

Hidrogen

192,438

0,085

41,567

0,472

0,011

0,000940

0,000

35,419576

0,000

0,000

Karbon dioksida

0,004699

0,000

335,298975

0,000

0,000

Nitrogen

0,000336

0,000

56,483181

0,000

0,000

Oksigen

0,004699

0,000

62,923841

0,000

0,000

Etanol

43.748,986

0,655

0,635

0,442

0,696

Etil Asetat

35,346

0,004

0,409

0,002

0,005

1.690,065

1,000

533,188

1,000

1,000

Karbon monoksida

Total

Perhitungan Ki : Rumus : Ki= Pi*/Pt Perhitungan xW menggunakan rumus : xW = (zF(W/D + 1)) / (Ki + W/D) Perhitungan yD menggunakan rumus : yD

= xW * Ki

Neraca massa untuk Partial Condenser : F=D+W Keterangan : F

= Laju alir feed

D

= Laju alir vapor output

W

= Laju alir liquid output

W/D = 5,219 W

= 5,219 D

F

=D+W

F

= D + 5,219 D

F

= 6,219 D

D

= F / 6,219

147

Diketahui : F

= 66.804,583 Kg

maka : D

= 66.804,583 Kg / 6,219 = 10.741,383 Kg

W

=F–D = 66.804,583 Kg – 10.741,383 Kg = 56.063,210 Kg

Mencari Kelarutan Hidrogen: Dikarenakan temperatur Hidrogen di luar batas maka dari itu akan dicari Kelarutan Hidrogen dengan menggunakan hukum henry didapatkan kelarutan gas sebagai berikut : p=H*x x = p/H dimana : p = Tekanan Parsial Gas(atm) H = Konstanta Henry x = Kelarutan Gas (Fraksi Mol Solute di dalam Liquid) Dari buku Perry didapatkan konstanta Henry Hidrogen: t, oC 45,0000

10-4 x H 7,6000

50,0000

7,6500

60,0000

7,6500

70,0000

7,6100

80,0000

7,5500

90,0000

7,5100

100,000

7,4500

Dengan interpolasi didapatkan persamaan garis: slope (-0,003) dan intersept (7,803). Y = -0,003 X + 7,803. Jadi: Konstanta Henry pada saat T 60 (H) = 13,307 p = Y . Pt

148

dimana : Y = 0,011 (Fraksi Gas dalam Campuran Gas Feed) Pt = 18,000 atm (Tekanan Total) p = 0,198 atm x = 0,015 Karena kelarutan gas kecil maka semua Hidrogen akan menguap menjadi produk di vapor. (Sumber: US. Patent 9,670119 B2) Neraca Massa Partial Condensor (PC-01) Input (Aliran 16) Komponen Kg 870,847 Asam asetat 16.179,084 Air 5.709,794 Hidrogen 0,001 Karbon monoksida 0,005 Karbon dioksida 0,000 Nitrogen 0,005 Oksigen 43.748,986 Etanol 295,862 Etil Asetat Total

6.

66.804,583

Kmol 14,514 898,828 2.854,897 0,000 0,000 0,009 0,005 951,065 3,362 4.722,690

Output D Uap (Aliran 17) W Liquid (Aliran 19) Kg Kmol Kg Kmol 0,000 0,000 870,847 14,514 0,000 0,000 16.179,084 898,838 5.709,794 2.854,897 0,000 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,005 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,005 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 43.748,986 951,065 0,000 0,000 295,862 3,362 5.709,805 2.854,897 61.094,779 1.867,779 66.804,583 4.772,676

Flash Drum-01

Fungsi : untuk memisahkan uap Hidrogen dari komponen lainnya, Gambar :

(16) (15) FD-01

(17)

Keterangan : Aliran 15

: Aliran dari output parsial condensor (PC-01)

149

Aliran 17

: Aliran outputbottom flash drum (FD-01)

Aliran 16

: Aliran outputtop Flash drum (FD-01)

Kondisi operasi : T = 155 oC

= 428,150 K

P = 18 atm

= 13.680,090 mmHg Neraca massa Flash Drum-01

Input (Aliran 16) Kg

Kmol

Asam asetat

870,847

14,514

Output D Uap (Aliran 17) W Liquid (Aliran 19) Kg Kmol Kg Kmol 0,000 0,000 870,847 14,514

Air

16.179,084

898,828

0,000

Hidrogen

5.709,794

2.854,897

Etanol

43.748,986

951,065

0,000

Etil Asetat

295,862

3,362

0,000

Total

66.804,583

4.722,690

Komponen

7.

0,000

16.179,084

898,838

0,000

0,000

0,000

43.748,986

951,065

0,000

295,862

3,362

5.709,794 2.854,897

5.709,805 2.854,897 61.094,779 1.867,779 66.804,583 4.772,676

Kolom Destilasi-01

Fungsi

: Untuk memisahkan etanol dari campuran lainnya yang keluar dari Flash Drum

Gambar : CD-01 (28) (27)

ACC-01

(29)

(23)

KD-01 T = 82,767 °C P = 1 atm

(25)

RB-01

(24)

150

Keterangan : Aliran 23 = Aliran Input kolom distilasi (KD-01) Aliran 27 = Aliran top kolom distilasi (KD-01) Aliran 24 = Aliran bottom kolom distilasi (KD-01) Komposisi Feed Kolom Distilasi (KD-01) Input

Komponen

Kmol

Kg

Xf

Asam Asetat

14,514

870,847

0,014

Air

898,838

16.179,084

0,265

Etanol

951,065

43.748,986

0,716

Etil Asetat

3,362

295,862

0,005

Total

1.867,779

61.094,779

1,000

Dari perhitungan didapat kondisi operasi KD-01 : P = 1,00 atm T = 82,767oC Dimana konstanta antoinenya : Komponen

Konstanta Antoine A

B

C

Tmin(°C)

Tmax(°C)

Asam Asetat

16,8080

3.405,570

-56,340

17

157

Air

18,3034

3.816,440

-46,130

11

168

Etanol

18,912

3.803,980

-41,680

-3

96

Etil Asetat

16,152

2.790,500

-57,150

-13

112

Komponen

Xf

Pi(mmHg)

Ki

Yi = Ki * Xf

Asam asetat

0,014

230,462

0,303

0,004

Air

0,265

397,047

0,522

0,138

Etanol

0,716

903,672

1,189

0,851

Etil asetat

0,005

908,285

1,195

0,006

Total

1,000

2.439,466

2,834

1,000

151

Dengan menggunakan metode Hengtebeck’s Ditentukan : Light Key

: etanol

(Key Komponen buku treyball hal 434)

Heavy Key : air Referensi

: asam asetat

Distribusi Komponen Kunci 96 % Diinginkan 96 % etanol menjadi produk top dan 4% air menjadi distilat Light Key = [ x , Etanol]D = 96 % x 951,065 Kmol = 913,022 kmol = [ x ,Etanol]B = 4 % x 951,065 kmol = 38,043 Kmol log

XD =1,380 XB

Heavy Key = [x ,Air]D= 4 % x 898,838 Kmol = 35,954 Kmol = [x ,Air]B = 96 % x 898,838 Kmol= 862,884 Kmol log

XD = -1,380 XB

 Mencari relative volatility tiap komponen Komponen

Ki

α = Ki/Kref

Log α

Asam Asetat

0,303

1,580

-0,236

Air

0,522

1,000

0,000

Etanol

1,189

2,276

0,357

Etil Asetat

1,195

2,288

0,359

 Mencari Persamaan distilat/residu Komponen

X = log α

Y = Log Di/Bi

X,Y

X^2

Air

0,000

-1,380

0,000

0,000

Etanol

0,357

1,380

0,493

0,128

Total

0,357

0,000

0,493

0,128

Persamaan linier Y

= aX + b

152

dimana ; a

= slope

= {(n*XY)-(X*Y)/(n*X^2)-(X)^2} = 7,7286

b

= intercept

= ((Y-(a*X))/2

= -1,3802

maka ; Y = 7,7313x + (-1,3802) Maka untuk setiap komponen : Komponen

X = log α

Y = Log Di/Bi

Di/Bi

Asam Asetat

-0,236

-3,206

0,0006

Air

0,000

-1,380

0,0417

Etanol

0,357

1,380

24,0000

Etil Asetat

0,359

1,397

24,9633

Sehingga.  Log (i)D / (i)B = Y (i)D / (i)B = 10Y (i)D = 10Y, (i)B

……

(1)

(i)D + (i)B = F(i) kmol/jam

……

(2)

Dari persamaan (1) dan (2). didapat : Komponen

D(Kmol)

B(Kmol)

Asam Asetat

0,009

14,505

Air

35,954

862,884

Etanol

913,022

38,043

Etil Asetat

3,233

0,129

Dari data diatas maka :  Komposisi aliran top (KD-01) P

= 0,6000 atm

T

= 67,0961oC

Komponen

Kmol

Kg

Yi

Pi

Ki

Yi = Ki,Xi

Asam Asetat

0,009

0,542

0,000

123,050

0,270

0,000

Air

35,954

647,739

0,038

205,950

0,452

0,084

153

Etanol

913,022

Etil Asetat

3,233

Total

952,217

42.062,391 0,959 284,811

0,003

478,698

1,050

0,913

541,598

1,188

0,003

2,959

1,000

42.995,483 1,000 1.349,296

 Komposisi aliran bottom (KD-01) P = 1,000 atm T = 99,787oC Komponen

Kmol

Kg

Xi

Pi

Ki

Yi = Ki,Xi

Asam Asetat

14,505

871,080

0,016

410,395

0,540

0,009

Air

862,884

15.545,726 0,942

727,633

0,957

0,902

Etanol

38,043

1.752,600

0,042

1.625,647

2,139

0,089

Etil Asetat

0,129

11,409

0,000

1.461,003

1,922

0,000

Total

915,562

18.180,816 1,000

4.224,678

5,559

1,000

Neraca Massa Kolom Distilasi-01 (KD-01) Input Komponen

Output

Aliran 17

Aliran 18

Kmol

Kg

14,514

Air

Aliran 19

Top

Bottom

kmol

Kg

Kmol

kg

870,847

0,009

0,542

14,505

870,306

898,838

16.179,084

35,954

647,163

862,884

15.531,920

Etanol

951,065

43.748,986

913,022

41.999,027

38,043

1.749,959

Etil Asetat

3,362

295,862

3,233

284,466

0,1295

11,395

Subtotal

1.867,779

61.094,779

952,217

42.931,198

915,562

18.163,581

Asam Asetat

Total

61.094,779

61.094,779

154

Condensor-01 (CD – 01)

8.

Fungsi : Mengembunkan produk top kolom distilasi (KD-01), Gambar : 27

28 CD-01

Keterangan : Aliran 27 = Aliran Input condensor (CD-01) Aliran 28 = Aliran output condensor (CD-01) Kondisi Operasi Condensor : P

= 0,600 atm

T

= 67,096°C

Neraca bahan total di enriching section. dimana : V

= L + D

R

= Lo / D V = RxD + D = (R + 1)x D

Mencari Refluks Ratio Minimum Rm +1 = ∑ (xd/((α - θ)/ α)

(Pers 11,60 Coulson. Vol 6)

= ∑ (xf/((α - θ)/ α)

(Pers 11,61 Coulson. Vol 6)

1-q θ = 1,179 Komponen

Xf

Α

(α - θ)/ α

xf/(α - θ)/ α

xd

xd/(α - θ)/ α

Asam Asetat

0,014

0,580

-1,031

-0,014

0,000

0,000

Air

0,265

1,000

-0,179

-1,482

0,038

-0,211

Etanol

0,716

2,276

0,482

1,485

0,959

1,989

Etil asetat

0,005

2,288

0,485

0,010

0,003

0,007

Total

1,000

-0,001

1,000

1,784

(L/D)m

= 1,784 - 1 = 0,784

(L/D)

= 1,5 x (L/D)m

(perry 6ed. p 13-34)

155

= 1,5 x 0,784 = 1,177 R

= 1,177

V

= L + D = (R + 1), D = (1,177 + 1) x 952,217 Kmol/jam = 2.072,700 kmol/jam

L

=R x D = 1,177 x 952,217 kmol/jam = 1.120,483 kmol/jam

 Komposisi Feed Condensor(CD-01). V Komponen

Xi

Kmol

kg

Asam asetat

0,000

0,020

1,179

Air

0,038

78,260

1.408,686

Etanol

0,959

1.987,384

91.419,664

Etil Asetat

0,003

7,036

619,200

Total

1,000

2.072,700

93.448,729

Komponen

Xi

Kmol

kg

Asam asetat

0,000

0,011

0,637

Air

0,038

42,307

761,523

Etanol

0,959

1.074,362

49.420,637

Etil Asetat

0,003

3,804

334,734

Total

1,000

1.120,483

50.517,5314

 Komposisi Refluks. L

156

 Komposisi Destilat dari CD-01. D Komponen

Xi

Kmol

Kg

Asam asetat

0,000

0,009

0,542

Air

0,038

35,954

647,163

Etanol

0,959

913,022

41.999,027

Etil Asetat

0,003

3,233

284,466

Total

1,000

952,217

42.931,198

Neraca Massa Condensor-01 (CD-01) Input Komponen

Output

Aliran 27

Aliran 28

Aliran 29

Kmol

(kg)

Kmol

(kg)

kmol

(kg)

Asam asetat

0,020

1,179

0,011

0,637

0,009

0,539

Air

78,260

1.408,686

42,307

761,523

35,954

647,163

Etanol

1.987,384

91.419,664

1.074,362

49.420,637

913,022

41.999,027

Etil Asetat

7,036

619,200

3,804

334,734

3,233

284,466

Subtotal

2.072,700

93.448,729

1.120,483

50.517,531

952,217

42.931,198

Total

9.

93.448,729

93.448,729

Accumulator-01 (ACC-01)

Fungsi : Menampung hasil kondensasi dari condensor (CD-01), Gambar : 28 P-2

ACC-01 30 29

Keterangan : Aliran 28 = Aliran Input dari condensor (CD-01) Aliran 29 = Aliran reflux condensor (CD-01) Aliran 30 = Aliran destilat condensor (CD-01)

157

Neraca Massa Accumulator-01 (ACC-01) Input Komponen

Output

Aliran 27

Aliran 28

Aliran 29

Kmol

Kg

kmol

Kg

kmol

kg

Asam asetat

0,020

1,179

0,011

0,637

0,009

0,542

Air

78,260

1.408,686

42,307

761,523

35,954

647,163

Etanol

1.987,384

91.419,664

913,022

41.999,027

Etil Asetat

7,036

619,200

3,233

284,466

Subtotal

2.072,700

93.448,729

952,217

42.931,198

Total 10.

1.074,362 49.420,637 3,804

334,734

1.120,483 50.517,531

93.448,729

93.448,729

Reboiler-01 (RB-01)

Fungsi

: Menguapkan sebagian campuran produk bottom kolom distilasi (KD01),

Gambar :

(25)

(24)

(26)

RB-01

Keterangan : Aliran 24 = Aliran dari bottom kolom distilasi (KD-01) Aliran 25 = Aliran boil up reboiler (RB-01) Aliran 26 = Aliran bottom produk reboiler (RB-01) Kondisi Operasi Reboiler : P = 1,000 atm T = 98,787oC Feed masuk pada kondisi bubble point atau saturated liquid feed. maka q = 1 Sehingga : L* = F + L V* = V + ( q – 1 ) x F Neraca Total :

158

B* = L* - V* Dimana : L*

= Aliran Trap out

V*

= Aliran Vapor RB-01

F

= Aliran Feed KD-01

L

= Aliran Refluks CD-01

V

= Aliran Feed CD-01

Dari perhitungan: Aliran massa pada Feed RB-01 (trap out). L* F

= 1.867,779 Kmol

L

= 1.120,483 Kmol

V

= 2.072,700 Kmol

L*

=F+L

Pers 9,66. Treyball

= 1.867,779 Kmol + 1.120,483 Kmol = 2.988,262 Kmol V*

=V + (q–1)xF = 2.072,700 + (1-1) x 1.867,779 Kmol = 2.072,700 Kmol

B*

= L* - V* = 2.988,262 Kmol – 2.072,700 Kmol = 915,562 Kmol

 Komposisi Feed Reboiler (RB-01). L* Komponen

xi

kmol

Kg

Asam Asetat

0,016

47,343

2840,554

Air

0,942

2816,331

50693,962

Etanol

0,042

124,166

5711,617

Etil Asetat

0,000

0,423

37,193

Total

1,000

2988,262

59283,325

159

 Komposisi Boil-Up Reboiler(RB-01).V* Komponen

xi

Kmol

Kg

Asam Asetat

0,016

32,837

1970,248

Air

0,942

1953,447

35162,042

Etanol

0,042

86,123

3961,657

Etil Asetat

0,000

0,293

25,798

Total

1,000

2072,700

41119,744

Komponen

Xi

Kmol

Kg

Asam Asetat

0,016

14,505

870,306

Air

0,942

862,884

15531,920

Etanol

0,042

38,043

1749,959

Etil Asetat

0,000

0,129

11,395

Total

1,000

915,562

34690,458

 Komposisi Bottom (Produk). B*

Neraca Massa Reboiler-01 (RB-01) Input Komponen

Aliran 22 kmol

Asam Asetat Air Etanol Etil Asetat Subtotal Total

11.

Output Aliran 23

Kg

kmol

Aliran 24

Kg

kmol

kg

47,343

2840,554

32,837

1970,248

14,505

870,306

2816,331

50693,962

1953,447

35162,042

862,884

15531,920

124,166

5711,617

86,123

3961,657

38,043

1749,959

0,423

37,193

0,293

25,798

0,1295

11,395

2988,262

59283,325

2072,700

41119,744

915.562

18163,581

59283,325

59283,325

Adsorber

Fungsi : Untuk menyerap kandungan air dalam produk etanol yang keluar dari bagian atas Kolom Destilasi-01 (KD-01),

160

Gambar : (32)

(31)

(33)

Keterangan: Aliran 31 = Aliran Input dari Accumulator-01 (ACC-01) Aliran 32 = Aliran output menuju Kolom Destilasi-02 (KD-02) Kondisi Operasi Adsorber : P = 1,00 atm T = 98,787oC Komposisi Feed Adsorber (AD-01) Aliran 30

Komponen Feed

Kmol

Kg

Asam Asetat

0,009

0,542

Air

35,954

647,163

Etanol

913,022

41.999,027

Etil Asetat

3,233

284,466

Total

952,217

42.931,198

Berdasarkan US Patent 9,670119 B2, diketahui bahwa etanol yang dihasilkan diharapkan 96 % etanol, sehingga: a. Adsorben yang digunakan adalah silica gel dengan sortive capacity = 0,5 kg/kg (dry) b. Jumlah air yang akan diserap = 647,163 Kg/jam c. Molecular sieve yang diperlukan per bed = 1294,3266 Kg

161

d. Bed yang digunakan empat stage karena satu digunakan untuk adsorpsi dan yang lainnya untuk regenerasi, oleh karena itu silica gel yang diperlukan = 323,5817 Kg Neraca Massa Adsorber-01 (AD-01) Input Komponen

Output

Aliran

Aliran

Terserap

Asam Asetat

Kmol 0,009

Kg 0,542

Kmol 0,009

Kg 0,542

Kmol 0,000

Kg 0,000

Air

35,954

647,163

0,000

0,000

35,954

647,163

Etanol

913,022 41.999,027

913,022

41.999,027

0,000

0,000

3,233

284,466

0,000

0,000

916,264

42.284,035

35,954

647,163

Etil Asetat

3,233

952,217 42.931,198

Total

12.

284,466

952,217

42.931,198

Kolom Destilasi-02

Fungsi

: Untuk memisahkan etanol dari campuran lainnya yang keluar dari Flash Drum

Gambar : CD-02 (40) (39)

ACC-02

(41)

KD-02 T = 61,753 °C P = 0,500 atm

(36)

(34)

RB-02

(35)

Keterangan : Aliran 34 = Aliran Input kolom distilasi (KD-02)

162

Aliran 39 = Aliran top kolom distilasi (KD-02) Aliran 35 = Aliran bottom kolom distilasi (KD-02) Komposisi Feed Kolom Distilasi (KD-02) Input

Komponen

Kmol

Kg

Xf

Asam Asetat

0,009

0,542

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

913,022

41.999,027

0,993

Etil Asetat

3,233

284,466

0,007

Total

916,264

42.284,035

1,000

Dari perhitungan didapat kondisi operasi KD-02 : P = 0,500 atm T = 61,753oC Dimana konstanta antoinenya : Komponen

Konstanta Antoine A

B

C

Tmin(°C)

Tmax(°C)

Asam Asetat

16,808

3.405,570

-56,340

17

157

Air

18,304

3.816,440

-46,130

11

168

Etanol

18,912

3.803,980

-41,680

-3

96

Etil Asetat

16,152

2.790,500

-57,150

-13

112

Komponen

Xf

Pi(mmHg)

Ki

Yi = Ki * Xf

Asam asetat

0,000

97,758

0,257

0,000

Air

0,000

161,990

0,426

0,000

Etanol

0,993

379,517

0,999

0,992

Etil asetat

0,007

448,047

1,179

0,008

Total

1,000

1.087,312

2,861

1,000

Dengan menggunakan metode Hengtebeck’s

163

Ditentukan : Light Key

: air

(Key Komponen buku treyball hal 434)

Heavy Key : asam asetat Referensi

: asam asetat

Distribusi Komponen Kunci 82 % Diinginkan 96 % etanol menjadi produk top dan 4% air menjadi distilat Light Key = [ x , Etil Asetat]D = 82 % x 3,233 Kmol = 2,651 kmol = [ x ,Etil Asetat]B = 18 % x 3,233 kmol = 0,582 Kmol log

XD =1,380 XB

Heavy Key = [x ,Etanol]D = 18 % x 913,022 Kmol = 164,344 Kmol = [x ,Etanol]B = 82 % x 913,022 Kmol = 748,678 Kmol log

XD = -0,659 XB

 Mencari relative volatility tiap komponen Komponen

Ki

α = Ki/Kref

Log α

Asam Asetat

0,257

1,000

0,000

Air

0,426

1,657

0,219

Etanol

0,999

3,882

0,589

Etil Asetat

1,179

4,583

0,661

 Mencari Persamaan distilat/residu Komponen

X = log α

Y = Log Di/Bi

X,Y

X^2

Etil Asetat

0,661

0,659

0,435

0,437

Etanol

0,589

-0,659

-0,388

0,347

Total

1,250

0,000

0,047

0,784

Persamaan linier Y dimana ;

= aX + b

164

a

= slope

= {(n*XY)-(X*Y)/(n*X^2)-(X)^2} = 18,2694

b

= intercept

= ((Y-(a*X))/2

= -11,4206

maka ; Y = 18,2694x + (-11,4206) Maka untuk setiap komponen : Komponen

X = log α

Y = Log Di/Bi

Di/Bi

Asam Asetat

0,000

-11,421

0,0000

Air

0,219

-7,414

0,0000

Etanol

0,589

-0,659

0,2195

Etil Asetat

0,661

0,659

4,5556

Sehingga.  Log (i)D / (i)B = Y (i)D / (i)B = 10Y (i)D = 10Y, (i)B

……

(1)

(i)D + (i)B = F(i) kmol/jam

……

(2)

Dari persamaan (1) dan (2). didapat : Komponen

D(Kmol)

B(Kmol)

Asam Asetat

0,000

0,009

Air

0,000

0,000

Etanol

164,344

748,678

Etil Asetat

2,651

0,582

Dari data diatas maka :  Komposisi aliran top (KD-02) P

= 0,3702 atm

T

= 55,0713oC

Komponen

Kmol

Kg

Yi

Pi

Ki

Yi = Ki,Xi

Asam Asetat

0,000

0,000

0,000

194,295

0,256

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

332,035

0,437

0,000

Etanol

164,344

7.571,230

0,984

759,957

1,000

0,999

165

Etil Asetat

2,651

233,545

0,016

Total

166,995

7.804,776

789,118

1,000 2.075,424

1,038

0,001

2,731

1,000

 Komposisi aliran bottom (KD-02) P = 1,000 atm T = 78,335oC Komponen

Kmol

Kg

Xi

Pi

Ki

Yi = Ki,Xi

Asam Asetat

0,009

0,542

0,000

0,256

0,540

0,009

Air

0,000

0,000

0,000

0,437

0,957

0,902

Etanol

748,678

34.491,160

0,999

1,000

2,139

0,089

Etil Asetat

0,582

51,266

0,001

1,038

1,922

0,000

Total

749,269

34.542,968

1,000

2,731

5,559

1,000

Neraca Massa Kolom Distilasi-02 (KD-02) Input Komponen

Output

Aliran 34 Kmol

Kg

0,009

Air

Aliran 39

Aliran 35

Top

Bottom

kmol

Kg

Kmol

kg

0,542

0,000

0,000

0,009

0,542

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Etanol

913,022

41.999,027

164,344

7.559,925

748,678

34.439,202

Etil Asetat

3,233

284,466

2,651

233,262

0,5819

51,204

Subtotal

916,264

42.284,035

166,995

7.793,087

749,269

34.490,947

Asam Asetat

Total

42.284,035

42.284,035

166

Condensor-02 (CD – 02)

13.

Fungsi : Mengembunkan produk top kolom distilasi (KD-01), Gambar : 39

40 CD-02

Keterangan : Aliran 39 = Aliran Input condensor (CD-02) Aliran 40 = Aliran output condensor (CD-02) Kondisi Operasi Condensor : P

= 0,370 atm

T

= 55,071oC

Neraca bahan total di enriching section. dimana : V

= L + D

R

= Lo / D V = RxD + D = (R + 1)x D

Mencari Refluks Ratio Minimum Rm +1 = ∑ (xd/((α - θ)/ α)

(Pers 11,60 Coulson. Vol 6)

= ∑ (xf/((α - θ)/ α)

(Pers 11,61 Coulson. Vol 6)

1-q θ = 1,033 Komponen

Xf

Α

(α - θ)/ α

xf/(α - θ)/ α

xd

xd/(α - θ)/ α

Asam Asetat

0,052

1,000

-0,033

-1,564

0,000

0,000

Air

0,269

1,703

0,393

0,684

0,000

0,000

Etanol

0,586

3,908

0,736

0,796

0,984

1,338

Etil asetat

0,062

4,113

0,749

0,083

0,016

0,021

Total

1,000

0,000

1,000

1,359

(L/D)m

= 1,359 - 1 = 0,359

167

(L/D)

= 1,5 x (L/D)m

(perry 6ed. p 13-34)

= 1,5 x 0,359 = 0,539 R

= 0,539

V

= L + D = (R + 1), D = (0,539+ 1) x 166,995 Kmol/jam = 256,934 kmol/jam

L

=R x D = 0,539 x 166,995 kmol/jam = 89,939 kmol/jam

 Komposisi Feed Condensor(CD-02 ). V Komponen

Xi

Kmol

kg

Asam asetat

0,000

0,000

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,984

164,344

7.559,825

Etil Asetat

0,016

2,651

233,262

Total

1,000

166,995

7.793,087

Komponen

Xi

Kmol

kg

Asam asetat

0,000

0,000

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,984

88,511

4.071,522

Etil Asetat

0,016

1,428

125,629

Total

1,000

89,939

4.197,1513

 Komposisi Refluks. L

168

 Komposisi Destilat dari CD-02. D Komponen

Xi

Kmol

Kg

Asam asetat

0,000

0,000

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,984

164,344

7.559,825

Etil Asetat

0,016

2,651

233,262

Total

1,000

166,995

7.793,087

Neraca Massa Condensor-02 (CD-02) Input Komponen

Output

Aliran 39

Aliran 40

Aliran 42

Kmol

(kg)

Kmol

(kg)

kmol

(kg)

Asam asetat

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Etanol

252,855

11.631,347

88,511

4.071,522

164,344

7.559,825

Etil Asetat

4,078

358,891

1,428

125,629

2,651

233,262

Subtotal

256,934

11.990,238

89,939

4.197,151

166,995

7.793,087

Total

14.

11.990,238

11.990,238

Accumulator-02 (ACC-02)

Fungsi : Menampung hasil kondensasi dari condensor (CD-02), Gambar : (40) P-2

ACC-02 (42) (41)

Keterangan : Aliran 40 = Aliran Input dari condensor (CD-02) Aliran 41 = Aliran reflux condensor (CD-02) Aliran 42 = Aliran destilat condensor (CD-02)

169

Neraca Massa Accumulator-02 (ACC-02) Input Komponen

Output

Aliran 40

Aliran 41

Aliran 42

Kmol

Kg

kmol

Kg

kmol

kg

Asam asetat

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Air

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Etanol

252,855

11.631,347

88,511

4.071,522

164,344

7.559,825

Etil Asetat

4,078

358,891

1,428

125,629

2,651

233,262

Subtotal

256,934

11.990,238

89,939

4.197,151

166,995

7.793,087

Total 15.

11.990,238

11.990,238

Reboiler-02 (RB-02)

Fungsi

: Menguapkan sebagian campuran produk bottom kolom distilasi (KD02),

Gambar :

(36)

(35)

(37)

RB-02

Keterangan : Aliran 35 = Aliran dari bottom kolom distilasi (KD-01) Aliran 36 = Aliran boil up reboiler (RB-01) Aliran 37 = Aliran bottom produk reboiler (RB-01) Kondisi Operasi Reboiler : P = 0,800 atm T = 72,982oC Feed masuk pada kondisi bubble point atau saturated liquid feed. maka q = 1 Sehingga : L* = F + L V* = V + ( q – 1 ) x F Neraca Total :

170

B* = L* - V* Dimana : L*

= Aliran Trap out

V*

= Aliran Vapor RB-02

F

= Aliran Feed KD-02

L

= Aliran Refluks CD-02

V

= Aliran Feed CD-02

Dari perhitungan: Aliran massa pada Feed RB-02 (trap out). L* F

= 916,264 Kmol

L

= 89,939 Kmol

V

= 256,934 Kmol

L*

=F+L

Pers 9,66. Treyball

= 916,264 Kmol + 89,939 Kmol = 1006,203 Kmol V*

=V + (q–1)xF = 256,934 + (1-1) x 916,264 Kmol = 256,934 Kmol

B*

= L* - V* = 1006,203 Kmol – 256,934 Kmol = 749,269 Kmol

 Komposisi Feed Reboiler (RB-02). L* Komponen

xi

kmol

Kg

Asam Asetat

0,000

0,012

0,727

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,999

1.005,409

46.248,831

Etil Asetat

0,001

0,781

68,762

Total

1,000

1.006,203

46.318,320

171

 Komposisi Boil-Up Reboiler (RB-02).V* Komponen

xi

Kmol

Kg

Asam Asetat

0,000

0,003

0,186

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,999

256,731

11.809,629

Etil Asetat

0,001

0,200

17,558

Total

1,000

256,934

11.827,373

Komponen

Xi

Kmol

Kg

Asam Asetat

0,000

0,009

0,542

Air

0,000

0,000

0,000

Etanol

0,999

748,678

34.439,202

Etil Asetat

0,001

0,582

51,204

Total

1,000

749,269

34.490,947

 Komposisi Bottom (Produk). B*

Neraca Massa Reboiler-02 (RB-02) Input Komponen

Output

Aliran 35

Aliran 36

Aliran 37

kmol

Kg

kmol

Kg

kmol

kg

Asam Asetat

0,012

0,727

0,003

0,186

0,009

0,542

Air

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Etanol

1.005,409

46.248,831

256,731

11.809,629

748,678

34.439,202

Etil Asetat

0,781

68,762

0,200

17,558

0,5819

51,204

Subtotal

1.006,203

46.318,320

256,934

11.827,373

749,269

34.490,947

Total

46.318,320

46.318,320