neraca massa dan panas asam sulfat

LAMPIRAN NERACA MASSA

Bahan baku

: Sulfur, Oksigen dan Air

Produk

: Asam Sulfat

Kapasitas Produksi

: 500.000 ton/tahun

Operasi

: 300 hari/tahun

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan Massa

: Kg (Kilogram)

Kapasitas Produksi

= 500.000

x

x

x

= 69.444,444 kg/jam

A. Produk Kemurnian Asam Sulfat 99 % (Patent No. US 2013/0336876 A1, Hal 1). 1. Asam Sulfat

= 99% x 69.444,444 kg = 68750 kg

2.

Kandungan Air

= 1 % x 69.444,444 kg = 694,444 kg

Untuk mencapai kapasitas produksi sebesar 500.000 ton/tahun, maka dibutuhkan bahan baku dengan perbandingan rasio massa Sulfur dan Oksigen sebesar 1 : 4, dimana massa Sulfur (S) sebesar 22.665,030 kg dan Oksigen sebesar 90.432,566 kg. (Patent No. US 2013/0336876 A1, Hal 13).

B. Bahan Baku Kemurnian Sulfur 99.999% (www.chem-is-try.org, 2014) 1. Sulfur Murni

= 99.999% x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg

2. Air

= 0,001% x 22.665,030 kg = 0,227 kg

1. CRUSHER Fungsi: Untuk memperkecil ukuran size dari bongkahan sulfur menjadi berukuran 2” ( Patent US US 2014/0045129 A1)

Bongkahan sulfur

CRUSHER

Sulfur ukuran 2”

Massa sulfur yang dibutuhkan = 22.665,030 kg Massa sulfur murni

= 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg

H2O

= 22.665,030 kg – 22.664,803 kg = 0,227 kg Karena pada Chruser tidak terjadi reaksi melainkan hanya pengurangan

size dari sulfur, maka nilai dari kandungan input sama dengan nilai output. (US 2014/0045129 A1) Massa sulfur total

= 22.665,030 kg

Massa sulfur murni Output

= 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg

H2O Output

= 22.665,030 kg – 22.664,803 kg = 0,227 kg

Neraca massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

S

22.664,803

22.664,803

H2O

0,227

0,227

Total

22.665,030

22.665,030

2. BELT CONVEYOR Fungsi : Untuk mengalirkan sulfur yang sudah di perkecil size nya masuk ke dalam Hopper.

sulfur (s)

Belt Conveyor

sulfur (s)

Input dari Belt Conveyor adalah hasil output Chruser. Karena di Belt Conveyor hanya mengalirkan sulfur ke Hopper dan tidak terjadi reaksi ataupun pengurangan dan penambahan maka komponen dan massa output Belt Conveyor sama dengan massa input Belt Conveyor. (US 2014/0045129 A1)

Neraca massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

S

22.664,803

22.664,803

H2O

0,227

0,227

Total

22.665,030

22.665,030

3. HOPPER Fungsi : Untuk tempat penyimpanan sementara sulfur sebelum masuk ke Melter. Sulfur HOPPER

Sulfur Input dari Hopper adalah output Belt Conveyor karena pada Hopper hanya menyimpan sulfur sebelum masuk ke Melter, tidak terjadi reaksi ataupun

pengurangan dan penambahan maka komponen dan massa output Hopper sama dengan massa input Hopper. (US 2014/0045129 A1) Neraca Massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

S

22.664,803

22.664,803

H2O

0,227

0,227

Total

22.665,030

22.665,030

4. MELTER Fungsi : Melelehkan sulfur solid menadi sulfur liquid Sulfur (s)

Sulfur (l) H2O (g)

Sulfur (l)

MELTER

Sulfur (s) yang masuk ke melter adalah output hopper Perhitungan massa sulfur start up : Massa total sulfur input

= 22.665,030 kg

Massa sulfur murni input

= 22.664,803 kg

Massa air input

= 0,227 kg,

Pada melter kandungan air pada sulfur teruapkan karena suhu operasi melter sebesar 383,5oC yang telah melebihi titik didih air. Pada saat star up sulfur solid yang masuk ke dalam melter dilelehkan menggunakan steam. Namun setelah proses berjalan continue maka pemanasan untuk pelelehan sulfur selanjutnya menggunakan sulfur liquid yang berasal dari pelelehan sebelumnya. Perbandingan rasio massa sulfur solid dan sulfur liquid yang masuk ke melter sebesar 1 : 2. Untuk menghasilkan massa sulfur liquid yang digunakan sebagai pemanas maka pada saat start up valve yang berada diantara pipa aliran output melter menuju

burner ditutup selama 2 jam agar menghasilkan sulfur liquid murni, selanjutnya akan di recycle

kembali ke melter namun sebelumnya melewati HE untuk

meningkatkan panas sulfur liquid agar sesuai dengan kondisi operasi melter.

Perhitungan proses continue Melter mampu melelehkan semua sulfur solid menjadi sulfur liquid (US 2013/0336876 A1, Hal 4) Input Melter Massa sulfur yang dibutuhkan = 22.665,030 kg Massa sulfur murni

= 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg

H2O

= 22.665,030 kg – 22.664,803 kg = 0,227 kg Sulfur (l) yang masuk ke Melter dari HE adalah sebesar 45.329,606 kg.

Rasio Sullfur (s) dan sulfur (l) yang masuk ke Melter adalah 1:2. (US 2014/0045129 A1). Output Melter Sulfur (l) output = 22.664,803 kg + 45.329,606 kg Sulfur (l) output = 67.994,410 kg. Neraca massa Input (kg)

Output (kg)

Komponen Aliran

aliran

Aliran

aliran

S (s)

22.664,803

0,000

0,000

0,000

S (l)

0,000

45.329,606

67.994,410

0,000

H2O

0,227

0,000

0,000

0,227

Total

67.994,636

67.994,636

5. COLECTION TANK Fungsi : Untuk menanpung sulfur (l) dari melter dan membagi aliran sulfur ke HE dan Burner.

Sulfur (l) COLECTION TANK

Sulfur (l) ke HE

Sulfur (l) ke Burner Rasio sulfur (l) yang masuk ke Burner dan sulfur yang di recycle ke Melter adalah 1:2 (Patent US 2014/0045129 A1).

Sulfur (l) input = 67.994,410 kg Sulfur yang masuk ke Burner adalah =

x 67.994,410 kg = 22.664,803 kg

= 67.994,410 kg – 22.664,803 kg

Sulfur yang masuk ke HE adalah

= 45.329,606 kg. Neraca massa Komponen Input (kg) S(l)

67.994,410

Total

67.994,410

Output (kg) Aliran ke HE

Aliran ke Burner

45.329,606

22.664,803 67.994,410

6. HEAT EXCHANGER Fungsi : Untuk menaikkan temperatur sulfur liquid agar dapat melelehkan sulfur padat. Sulfur (l)

HEAT EXCHANGER

Sulfur (l) Karena hanya terjadi kenaikan temperatur dan tidak terjadi reaksi ataupun penambahan sulfur (l), jadi massa komponen sulfur input = sulfur output. (Patent US 2014/0045129 A1)

Neraca Massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

S

45.329,606

45.329,606

Total

45.329,606

45.329,606

7. BURNER Fungsi

: Membakar sulfur dengan oksigen untuk menghasilkan gas SO2

Komposisi bahan baku Sulfur

= 99,999%

Air

= 0,001%

Perbandingan massa sulfur dan oksigen adalah 1 : 4. (Patent US No. 0336876 A1, 2013). Sulfur yang masuk ke burner terbakar sempurna menghasilkan SO2. (Dunia Kimia Utama) Wet Air (Aliran 2) SO2, N2, O2 (Aliran 3) BURNER Sulfur (l) (Aliran 1)

Mol sulfur

=

= 708,275 kmol

Massa Oksigen

= 4 x massa sulfur input =4x

kg

= 90.432,566 kg Mol oksigen

=

= 2.826,018 kmol

Massa udara x 21%

= massa oksigen

Massa udara

=

Massa udara

= 430.631,266 kg

Nitrogen

= 79 % x Massa udara

Nitrogen

= 79 % x 430.631,266 kg = 340.198,700 kg

S

+

O2

SO2

Mula-mula

708,275

2.826,018

0

Reaksi

708,275

708,275

708,275

0

2.117,743

708,275

Setimbang

Mol O2 sisa

= 2.117,743 kmol

Massa O2 sisa = 2.117,743 kmol x = 67.767,762 kg Mol SO2 sisa = 708,275 kmol Massa SO2 yang terbentuk = 708,275 kmol x = 45.329,607 kg Neraca Massa Input (kg)

Komponen

Aliran 1

Aliran 2

( Aliran 3 )

S

22.664,803

0,000

0,000

O2

0,000

90.432,566

67.767,762

SO2

0,000

0,000

45.329,607

N2

0,000

340.198,700

340.198,700

Total

8.

Output (kg)

453.296,069

453.296,069

CONVERTER Fungsi : Mereaksikan SO2 dengan O2 agar terkonversi menjadi SO3

A. Bed 1 SO2, O2, N2 (Aliran 3)

Converter Bed 1

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 4)

Keluaran dari Burner masuk ke Converter Bed 1. SO2 input bed 1 sebesar 10% dari massa total dan output SO2 di bed 1 sebesar 3,7% dari massa total. (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Mol O2 masuk

= 2.117,743 kmol

Mol SO2 masuk

= 708,275 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,699 kg

SO2

+

1/2 O2

SO3

Mula-mula

708,275

2.117,743

0

Reaksi

446,213

223,107

446,213

setimbang

262,062

1.894,636

446,213

Mol O2 sisa

= 1.894,636 kmol

Massa O2 sisa

= 1.894,636 kmol x = 6.0628,349 kg

Mol SO2 sisa

= 262,062 kmol

Massa SO2 sisa

= 262,062 kmol x = 16.771,955 kg

Mol SO3 terbentuk

= 446,213 kmol

Massa SO3 terbentuk = 446,213 kmol x = 35.697,065 kg Massa Nitrogen keluar = 340.198,699 kg Neraca Massa Komponen Input (kg) ( aliran 3 ) Output (kg) (aliran 4 ) SO2

45.329,607

16.771,955

O2

67.767,762

60.628,349

SO3

0,000

35.697,065

N2

340.198,700

340.198,700

Total

453.296,069

453.296,069

B. Bed 2 SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 4)

Converter Bed 2

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 5)

Keluaran dari Converter Bed 1 masuk ke Converter Bed 2. SO2 input bed 2 sebesar 3,7% dari massa total dan output SO2 dari bed 2 sebesar 1,1 % dari massa total. (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Mol O2 masuk

= 1.894,636 kmol

Mol SO2 masuk

= 262,062 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,700 kg

SO2

+

1/2 O2

SO3

Mula-mula

262,062

1.894,636

446,213

Reaksi

184,152

92,076

184,152

setimbang

77,910

1.802,560

630,365

Mol O2 sisa

= 1.894,636 kmol

Massa O2 sisa

= 1.894,636 kmol x

Mol SO2 sisa

= 77,910 kmol

Massa SO2 sisa

= 77,910 kmol x

Mol SO3 terbentuk

= 630,365 kmol

= 57.681,925 kg

= 4.986,257 kg

Massa SO3 terbentuk = 630,365 kmol x = 50.429,188 kg Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg Neraca Massa Komponen Input (kg) ( Aliran 4 ) Output (kg) (Aliran 5 ) SO2

16.771,955

4.986,257

O2

60.628,349

57.681,925

SO3

35.697,065

50.429,188

N2

340.198,700

340.198,700

Total

453.296,069

453.296,069

C. Bed 3

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 5)

Converter Bed 3

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 6)

SO2 input bed 2 sebesar 1,1 % dari massa total dan output SO2 di bed 2 sebesar 0,34 % dari massa total. Keluaran dari Converter Bed 3 masuk ke Absorber 1. (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Mol O2 masuk

= 1.802,560 kmol

Mol SO2 masuk

= 77,910 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,700 kg

SO2

+

1/2 O2

SO3

Mula-mula

77,910

1.802,560

630,3645

Reaksi

53,829

26,914

53,829

setimbang

24,081

1.775,646

684,194

Mol O2 sisa

= 1.775,646 kmol

Massa O2 sisa

= 1.775,646 kmol x

Mol SO2 sisa

= 24,081 kmol

Massa SO2 sisa

= 24,081 kmol x

Mol SO3 terbentuk

= 684,194 kmol

Massa SO3 terbentuk = 684,194 kmol x

= 56.820,662 kg

= 1.541,207 kg

= 54.735,500 kg

Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg Neraca Massa Komponen Input (kg) ( Aliran 5 ) Output (kg) (Aliran 6 ) SO2

4.986,257

1.541,207

O2

57.681,925

56.820,662

SO3

50.429,188

54.735,500

N2

340.198,700

340.198,700

Total

453.296,069

453.296,069

9. ABSORBER 1 Fungsi : Menyerap gas SO3 menggunakan absorben H2SO4 untuk menghasilkan oleum (H2SO4. SO3) SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 8)

ABSORBER 1

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 6)

H2SO4 (Aliran 7)

Oleum (H2SO4. SO3 ) dan H2O (Aliran 9) Mol O2 masuk

= 17.75,646 kmol

Mol SO2 masuk

= 24,081 kmol

Mol SO3 masuk

= 684,194 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,700 kg

Massa Larutan H2SO4 masuk = 67.728,271 kg Massa H2SO4 murni masuk

= 99% x 67.728,271 kg = 67.050,988 kg

Massa H2O masuk

= 1% x 67.728,271 kg = 677,283 kg

Mol H2SO4 masuk SO3

= 684,194 kmol

=

terabsorbsi oleh H2SO4 100% membentuk oleum (H2SO4. SO3)

sedangkan SO2 , O2 dan N2 tidak terabsorbsi oleh H2SO4 sehingga menjadi top produk Absorber yang akan menuju bed 4. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)

SO3

+

H2SO4

H2SO4. SO3

Mula-mula

684,194

684,194

-

Reaksi

684,194

684,194

684,194

0

0

684,194

Setimbang Mol O2

= 1.775,646 kmol

Mol SO2

= 24,081 kmol

Mol H2SO4. SO3

= 684,194 kmol

Massa O2

= 1.775,646 kmol x = 56.820,662 kg

Massa SO2

= 24,081 kmol x = 1.541,207 kg

Massa H2SO4. SO3

= 684,194 kmol x 178 = 121.786,488 kg

Massa Nitrogen

= 340.198,700 kg

Neraca massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 6

Aliran 7

Aliran 8

Aliran 9

SO3

54.735,500

0,000

0,000

0,000

H2SO4

0,000

67.050,988

0,000

0,000

H2SO4. SO3

0,000

0,000

0,000

121.786,488

H2O

0,000

677,283

0,000

677,283

SO2

1.541,207

0,000

1.541,207

0,000

O2

56.820,662

0,000

56.820,662

0,000

N2

340.198,700

0,000

340.198,700

0,000

Total

521.024,339

521.024,339

10. CONVERTER ( Bed 4 ) Fungsi : Mereaksikan SO2 dengan O2 agar terkonversi menjadi SO3 SO2, O2, N2 (Aliran 8)

Converter Bed 4

SO3, SO2, O2, N2 ( Aliran 10 )

Top produk dari Absorber 1 masuk ke Converter Bed 4. SO2 terkonversi menjadi SO3 sehingga output bed 4 SO2 sebesar 0,02% dari massa total aliran masuk. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)

Mol O2 masuk

= 1.775,646 kmol

Mol SO2 masuk

= 24,081 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,700 kg

Mol SO2 masuk

= 24,081 kmol

Massa SO2 masuk

= 24,081 kmol x

Massa SO2 keluar

= 0,02% x 453.296,069 kg

= 1.541,207 kg

= 90,659 kg Mol SO2 masuk

=

SO2

= 1,417 kmol

+

1/2 O2

SO3

Mula-mula

24,081

1.775,646

0

Reaksi

22,665

11,332

22,665

Setimbang

1,417

1.764,313

22,665

Mol O2 sisa

= 1.764,313 kmol

Massa O2 sisa

= 1.764,313 kmol x = 56.458,025 kg

Mol SO2 sisa

= 1,417 kmol

Massa SO2 sisa

= 1,417 kmol x = 90,659 kg

Mol SO3 terbentuk

= 22,665 kmol

Massa SO3 terbentuk = 22,665 kmol x = 1.813,184 kg Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg Neraca Massa Komponen Input (kg) ( Aliran 8 ) Output (kg) (Aliran 10 ) SO2

1.541,207

90,659

O2

56.820,662

56.458,025

SO3

0,000

1.813,184

N2

340.198,700

340.198,700

Total

398.560,568

398.560,568

11. ABSORBER 2 Fungsi : menyerap gas SO3 untuk menghasilkan oleum (H2SO4. SO3)

SO2, O2, N2 (Aliran 12)

SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 10)

H2SO4 (Aliran 11)

ABSORBER 2

Oleum (H2SO4. SO3 ) dan H2O (Aliran 13) Mol O2 masuk

= 1.764,313 kmol

Mol SO2 masuk

= 1,417 kmol

Mol SO3 masuk

= 22,665 kmol

Massa Nitrogen masuk

= 340.198,700 kg

Massa Larutan H2SO4 masuk = 2.243,587 kg Massa H2SO4 murni masuk

= 99% x 2.243,587 kg = 2.221,151 kg

Massa H2O masuk

= 1% x 2.243,587 kg = 22,436 kg

Mol H2SO4 masuk

= = 22,665 kmol

Di Absoerber 2 SO3 terkonversi 100% membentuk oleum (H2SO4. SO3). (US 2013/0336876 A1, Hal 12)

SO3

+

H2SO4

H2SO4. SO3

Mula-mula

22,665

22,665

-

Reaksi

22,665

22,665

22,665

0

0

22,665

Setimbang

SO2 dan O2 tidak terabsorbsi oleh H2SO4 sehingga output aliran 12 adalah

Mol O2 keluar

= 1.764,313 kmol

Mol SO2 keluar

= 1,417 kmol/

Massa Nitrogen keluar

= 340.198,700 kg

Massa O2 keluar

= 1.764,313 kmol x = 56.458,025 kg

Massa SO2 keluar

= 1,417 kmol x = 90,659 kg

Massa H2SO4. SO3

= 22,665 kmol x = 4.034,335 kg

Neraca Massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 10

Aliran 11

Aliran 12

Aliran 13

SO3

1.813,184

0,000

0,000

0,000

H2SO4

0,000

2.221,151

0,000

0,000

H2SO4. SO3

0,000

0,000

0,000

4.034,335

H2O

0,000

22,436

0,000

22,436

SO2

90,659

0,000

90,659

0,000

O2

56.458,025 340.198,700

0,000

56.458,025

0,000

0,000

340.198,700

0,000

N2 Total

400.804,155

400.804,155

12. PUMP TANK 1 Fungsi : Untuk mereaksikan Oleum (H2SO4. SO3 ) dengan air menghasilkan Asam Sulfat

H2O( Aliran 14)

H2SO4. SO3 ( Aliran 9 ) H2SO4 ke absorber 1 ( aliran 16 )

PUMP TANK 1 H2SO4 ke mixer tank ( aliran 15 )

Pada aliran 9 : Massa H2SO4. SO3 masuk

= 121.786,488 kg

Massa air yang masuk

= 677,283 kg

Konversi : semua oleum habis bereksi dengan air membentuk asam sulfat. (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Mol H2SO4 yang dihasilkan

= 1.368,388 kmol

Massa H2SO4 yang dihasilkan = 1.368,388 kmol x 98 kg/kmol = 134.101,976 kg Massa H2O yang keluar = (

x 1% = 1.354,565 kg

Mol H2O yang keluar =

= 75,254 kmol

H2SO4. SO3

+

H2O

2 H2SO4

Mula-mula

684,194

759,447

0,000

Reaksi

684,194

684,194

1.368,388

0,000

75,254

1.368,388

Setimbang

Mol H2O yang dibutuhkan

= 759,447 kmol

Massa H2O yang dibutuhkan = 759,447 kmol/ x 18 kg/kmol = 1.354,565 kg Jadi H2O yang ditambahkan melalui aliran 14 adalah =1.354,565 kg- 677,283 kg = 677,283 kg. H2SO4 dan H2O terbagi menjadi menjadi 2 yaitu aliran 15 dan aliran 16 dengan komposisi dan total massa yang sama. (US 2013/0336876 A1, Hal 1) Neraca Massa Komponen

Input (kg) Aliran 9

H2SO4. SO3 121.786,488

Aliran 14

Aliran 15

Aliran 16

0,000

0,000

0,000

6.835,026

H2O

677,283

12.992,770

H2SO4

0,000

0,000

Total

Output (kg)

135.456,541

6835,026

67.050,988 67.050,988 135.456,541

13. PUMP TANK 2 Fungsi : Untuk mereaksikan Oleum (H2SO4. SO3 ) dengan air menghasilkan Asam Sulfat H2O (l) ( aliran 17)

H2SO4. SO3 dan H2O ( aliran 13 ) H2SO4 ke absorber 2 ( aliran 19 )

H2SO4 ke mixer tank

PUMP TANK 2

Pada aliran 13 : Massa H2SO4. SO3 masuk

= 4034,335011 kg

Massa air yang masuk

= 22,43586603 kg

Konversi : semua oleum habis bereksi membentuk asam sulfat (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Mol H2SO4 yang dihasilkan

= 45,330 kmol

Massa H2SO4 yang dihasilkan = 45,330 kmolx 98 kg/kmol = 4.442,301 kg Massa H2O yang keluar

=(

Mol H2O yang keluar

=

H2SO4. SO3 Mula-mula Reaksi Setimbang

x 1% = 44,872 kg = 2,493 kmol

+

H2O

2 H2SO4

22,665

25,158

0

22,665

22,665

45,330

0

2,493

45,330

Mol H2O yang dibutuhkan

= 25,158 kmol

Massa H2O yang dibutuhkan = 25,158 kmol x 18 kg = 452,838 kg H2O yang ditambahkan dari aliran 17 adalah 452,838 kg - 22,436 kg = 430,402 kg H2SO4 dan H2O terbagi menjadi menjadi 2 yaitu aliran 18 dan aliran 19 dengan komposisi dan total massa yang sama. (US 2013/0336876 A1, Hal 12) Neraca Massa

Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 13 Aliran 17 Aliran 18 Aliran 19

H2SO4. SO3 4.034,335 H2O 22,436 H2SO4 Total

0,000

0,000

0,000

430,402

22,436

22,436

0,000 0,000 4.487,173

2.221,151 2.221,151 4.487,173

14. MIXER TANK

H2SO4 (aliran 15) H2SO4 ke drying tower (Aliran 20)

H2SO4 (aliran 18)

MIXER TANK

H2SO4 ke storage (aliran 19)

Massa H2SO4 murni (aliran 15) = 67.050,988 kg Massa H2O (aliran 15)

= 677,283 kg

Massa H2SO4 murni (aliran 18) = 2.221,151 kg Massa H2O (aliran 18)

= 22,436 kg

Massa H2SO4 99 % ke storage sebagai produk (aliran 19) 500.000

x

x

x

= 69.444,444 kg/jam Massa H2SO4 murni = 99 % x 69.444,444 kg = 68.750 kg Massa H2O

= 1% x 69.444,444 kg = 694,444 kg

Massa H2SO4 99% ke Drying Tower (aliran 20) = (67.050,988 kg/jam + 677,283 kg/jam + 2.221,151 kg/jam + 22,436 kg/jam ) – 500.000 ton/tahun = 69.971,857 kg/ jam – 500.000 ton/tahun = 503.797,372 ton/tahun – 500.000 ton/tahun = 3.797,372ton/ tahun = 527,413 kg/jam.

Massa H2SO4 murni = 99 % x 527,413 kg

= 522,139 kg.

Massa H2O

= 5,274 kg.

= 1% x 527,413 kg

Neraca massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 15

Aliran 18

H2O

677,283

2.221,151

694,444

5,274

H2SO4

67.050,988

2.221,151

68.750

522,139

Total

Aliran 19 Aliran 20

69.971,857

69.971,857

15. DRYING TOWER

Aliran 20 (H2SO4 99%) aliran 21 (H2SO4 99%) Aliran 22 (H2SO4 99%) Drying Tower

Aliran 2 (udara kering)

Wet Gas

Aliran 24 (H2SO4 93%) T = 28oC Dari psikometri chart Relative humidity : 80%

Humid volume : 0,022 (Treybal, 1987 Hal 232) Dry air yang masuk ke Burner sebanyak = 430.631,265 kg Kandungan air ( water moisture) dalam udara adalah = 0,022 x 430.631,265 kg = 9.473,888 kg Pada drying tower kandungan air pada wet gas terserap sempurna oleh asam sulfat 99% sehingga tidak ada lagi kandungan air pada dry gas yang masuk ke burner. ( Dunia Kimia Utama ) Asumsi : Massa H2SO4 99% yang dibutuhkan sebanyak x neraca massa komponen H2SO4 : 99% x = ( x + 9.473,888 kg ) 93% 0,99 x

= 0,93 x + 8.810,716 kg

0,99 x - 0,93 x = 8.810,716 kg 0,06 x

= 8.810,716 kg

X

=

X

= 146.845,261 kg

Massa aliran 21 (H2SO4 99%) = 146.845,261 kg - Aliran 20 (H2SO4 99%) Massa aliran 21 (H2SO4 99%) = 146.845,261 kg - 527,413 kg Massa aliran 21 (H2SO4 99%) = 146.317,848 kg Massa H2SO4 pada aliran 22 = 99% x 146.845,261 kg = 145.376,809 kg

Massa H2O pada aliran 22

= 146.845,261 kg – 145.376,809 kg = 1.468,453 kg

Massa aliran 24 (H2SO4 93%) = x + 9.473,888 kg

= 146.845,261 kg + 9.473,888 kg = 156.319,149 kg Massa H2SO4 pada aliran 24 = 93% x 156.319,149 kg = 145.376,809 kg = 156.319,149 kg – 145.376,809 kg

Massa H2O pada aliran 24

= 10.942,340 kg

Neraca Massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 22

Aliran 23

Aliran 24

Aliran 2

H2O

1.468,453

9.473,888

10.942,34045

0,000

H2SO4

145.376,809

0,000

145.376,8088

0,000

O2

0,000

90.432,566

0,000

90.432,566

N2

0,000

340.198,700

0,000

340.198,700

Total

586.950,414

586.950,414

16. EVAPORATOR Aliran 24 (H2SO4 93%) Aliran 25 (H2SO4 93%) ke storage

aliran 27 ( H2O )

Aliran 26 (H2SO4 93%) Evaporator

Aliran 21 (H2SO4 99%)

H2SO4 99% yang dihasilkan untuk direcycle kemali ke drying tower adalah sebesar 146.317,848 kg kg. Massa aliran 25 (H2SO4 93%) yang dikeluarkan

sebelum masuk ke evaporator sama dengan massa asam sulfat aliran 20 (H2SO4 99%). Massa aliran 25 (H2SO4 93%) = 9.473,888 kg Massa aliran 26 = Aliran 24 (H2SO4 93%) - Aliran 25 (H2SO4 93%) ke storage Massa aliran 26 = 156.319,149 kg - 9.473,888 kg Massa aliran 26 = 146.845,261 kg Neraca massa komponen H2SO4 Asumsi H2SO4 99% aliran 21 sebesar x kg maka 93% x 146.845,261 kg

= 99% x ( x kg )

136566,093 kg

= 0,99 x

0,99x

= 136.566,093 kg

X=

= 137.945,548 kg

Jadi, H2SO4 99% aliran 21 yang dihasilkan sebesar = 137.945,548 kg. H2O yang diuapkan sebanyak = 146.845,261 kg – 137.945,548 kg = 8.899,713 kg. Massa aliran 26 (H2SO4 93%) = 146.845,261 kg Massa H2SO4 pada aliran 26 = 93% x 146.845,261 kg = 136.566,093 kg Massa H2O pada aliran 26

= 146.845,261 kg – 136.566,093 kg = 10.279,168 kg

Massa aliran 21 (H2SO4 99%) = 137.945,548 kg Massa H2SO4 pada aliran 21 = 99% x 137.945,548 kg = 136566,093 kg Massa H2O pada aliran 21

= 137.945,548 kg – 136.566,093 kg = 1.379,455 kg

Massa H2O yang diuapkan = 8.899,713 kg.

Neraca massa Komponen

Input (kg)

Output (kg)

Aliran 26

Aliran 27

Aliran 21

H2O

10.279,168

8.899,713

1.379,455

H2SO4

136.566,093

0,000

136.566,093

Total

146.845,261

146.845,261