Neraca Massa Susun

 

APPENDIKS A PERHITUNGAN NERACA MASSA Data-data Perencanaan Produksi: Kapasitas Produksi Biodies Hari Kerja = Jam Kerja =

Jumlah Produksi

= = = = = =

Juml Jumlah ah Baha Bahan n Baku Baku Etil Etilbe benz nzen enaa Basis Perhitungan Spesifikasi Bahan Baku: 1. Etilbenzena =

16,000 ton/tahun 330 Hari 24 Jam 2,020 Kg/jam 16 16,0 ,000 00,0 ,000 00 Kg/t Kg/tah ahun un 20 20,0 ,000 00 Kg/t Kg/tah ahun un 3 Kg/jam 1 Jam Operasi

100%

Spesifikasi Bahan Tambahan: 1. KPS (K 2S2O8)

2. Katalis Fe2O3 K2 O

= =

A-1

 

Berat Molekul Senyawa : 1. Berat Molekul Etilbenzena (C8H10)

=

106 kg/kmol

2. Berat Molekul Toluene (C 7H8)

=

92 kg/km kg/kmol ol

3. Berat Molekul Benzene (C6H6)

=

78 kg/kmol

4. Berat Molekul Stirena (C8H8)

=

104 kg/kmol

Neraca Massa Tiap Alat Operasi : 1. Mixer Fungsi Fun gsi : Menca Mencampu mpurka rkan n Etilbe Etilbenze nzena na rrecy ecycle cle deng dengan an etilb etilbenz enzen ena a feed feed





Mixer

Keterangan : : Etilbenzena feed  Etilbenzena feed  : Etilbenzena Etilbenzena recycle  recycle



: Etilbenzena menuju reaktor 

Kondisi Operasi : P = 1 atm T = 30 °C Aliran Masuk : massa EB feed massa EB recycle

= =

5000

kg/jam

Aliran Keluar : Etil Etilbe benz nzen enaa menu menuju ju rea reakt ktor  or  massa etilbenzena = massa EB feed + mass EB recycle

5000 + 5000

= =

kg

Neraca Massa Mixer : Masuk Komponen

Etilbenzene Total

x 1.000 1.000

m 5000 5000

x 0.000

m

0 5000.000

Keluar x m 5000 5000.000 5000.000

2. Rea Reaktor ktor Fung Fu ngsi si : Al Alat at untu untuk k merea mereaks ksik ikan an eti etilb lben enze zena na menj menjad adii styr styrene ene

 

A-2

 





Reaktor I

Keterangan : : Et Etilbenzena : Superheated steam



: Etilbenzena dan steam dan steam

Kondisi Operasi : P = T = 620 °C Aliran Masuk : Etil tilbenzene massa Etilbenzena mol etilbenzena

= 5000.0000 kg/h = massa Etilbenzena Mr Etilbenzena = 5000.0000 106 = 47.1 47.169 6981 8113 13 kmol kmol

supe superh rhea eate ted d stea steam m Massa superheated steam ste am yang masuk memiliki perbandingan mol 14:1 dengan etilbenzena yang masuk  Mol superheated steam BM superheated steam Mass Ma ssaa su sup perh erheate eated d st stea eam m

= = = = = =

14 x 47.1698 kmol 660.377358 kmol 18 kg/kmol mol mol su supe perh rhea eate ted d stea steam m x BM su supe perh rhea eate ted d stea steam m 660.377358 x 18 11886.7925 kg

Reaksi : Konversi : 40% mula-mula  bereaksi sisa

C8H10

C8H8

47.1698 18.8679 28.3019

18.8679 18.8679

Konversi ersi : 1.40% C8H10 mula-mula  bereaksi sisa

C6H6

28.3019 0.3962 27.9057

0.3962 0.3962

Konversi : 2%

A-3

+

H2 18.8679 18.8679 kmol

+

C2H4 0.3962 0.3962 km k mol

 

C8H10 mula-mula  bereaksi sisa

27.9057 0.37736 27.5283

Konversi ersi : 100% C 2 H4 mula-mula  bereaksi sisa

0.3962 0.3962 0.0000

H2

C7H8

18.8679 0.37736 18.4906

0.37736 0.37736

2H2O

2CO

660.377 0.7925 659.58

0.7925 0.79245

H2O

 CO

659.58 0.37736 659.21

0.37736 0.37736

1.13208 1.13208 km kmol

 CO 1.16981 1.16981 0.0000

CO2 1.1698 1.1698

H2 1.16981 1.16981 km kmol

+

+

Konversi ersi : 100% CH4 mula-mula  bereaksi sisa

0.37736 0.37736 0.0000

+

CH4 0.37736 0.37736 km k mol

+

4H2 1.5849 1.5849 kmol

3H2

Konversi ersi : 100% mula-mula  bereaksi sisa

H2 O 659.21 1.16981 658.04

Aliran Keluar : Etil tilbenzena mol etilbenzena massa Etilbenzena

Steam mol steam massa steam

Stirena mol stirena massa stirena

Benzena mol Benzena

= 27.5283 kmol = mol EB x Mr EB = 27.5283 x 106 = 2918 kg

= 658.0377 kmol = mo m ol steam x Mr EB = 658.0377 x 18 = 11844. 844.67 6792kg 92kg

= 18.8679 kmol = mol stirena x Mr stirena = 18.8679 x 104 = 1962.26 kg

=

0.3962

A-4

kmol

 

massa benzena

= mol benzena x Mr benzena = 0.3962 x 78 = 30.9056604 kg

Toluene mol Toluene massa Toluene

= 0.37735849 kmol = mol benzena x Mr benzena = 0.37735849 x 92 =

Hidrogen mol Hidrogen massa Hidrogen

34.72

kg

= 22.3774 kmol = mol Hidrogen x Mr Hidrogen = 22.3774 x 2 = 44.7547 kg

Karbon Dioksida mol Karbon Dioksida masa Karbo rbon Dioksida

= 1.1698 kmol = mol Karbon Dioksid sida x Mr Karb rbo on Dioksida = 1.1698113208 x 44 = 51.4716981132 kg

Neraca Massa Reaktor 1 : Masuk Komponen



Etilbenzene steam Styrene Benzene Toluene Hidrogen Karbon Dioksida Total



x m x 1.0000 5000.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 5000.0000 1.0000

m 0.0000 11886.79 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 11886.79 16886.792

Keluar x m 0.1728 2918.0000 0.7014 11844.68 0.1162 1962.2642 0.0018 30.9057 0.0021 34.7170 0.0027 44.7547 0.0030 51.4717 1.0000 16886.79 16886.792

3. Reak Reakto torr 2 Fung Fu ngsi si : Al Alat at untu untuk k merea mereaks ksik ikan an eti etilb lben enze zena na menj menjad adii styr styrene ene





Reaktor I

Keterangan : : Aliran produk dari reaktor 1



A-5

: Aliran produk dari reaktor 2

 

Kondisi Operasi : P = 1 atm T = 620 °C

Aliran Masuk : Etil tilbenzene

massa Etilbenzena mol etilbenzena

= 2918.0000 kg/h = massa Etilbenzena Mr Etilbenzena = 2918.0000 106 = 27.5 27.528 2830 3019 19 kmol kmol

Steam massa steam mol steam

Stirena massa Stirena mol stirena

Benzena massa Benzena mol benzena

Toluene massa Toluene mol Toluene

= 11845 kg = ma massa steam Mr steam = 11845 18.0000 = 658. 658.03 0377 7736 36 kmol kmol

= 1,962.2642 kg = massa stirena Mr stirena = 1962.2642 104 = 18.87 km k mol

= 30.9057 kg = massa benzena Mr Benzene = 30.9057 78 = 0.3962 kmol

= 34.7170 kg = massa benzena Mr Benzene = 34 34.7 .716 1698 981 11 92 = 0.3774 kmol

A-6

 

Hidrogen massa Hidrogen mol Hidrogen

= 44.7547 kg = massa Hidrogen Mr Hidroge = 44.7547 2.0000 = 22.3774 kmol

Karbon Dioksida massa Karbon Dioksida mol Karbon Dioksida

= 51.4717 kg kg = massa Karbon dioksida Mr karbon dioksida = 51.4717 44 = 1.16 1.1698 981 1132 132 kmol kmol

Reaksi : Konversi : 40% mula-mula  bereaksi sisa

C8H10

C8H8

27.5283 11.0113 11.0113 16.5170

11.0113 11.0113 11.0113

Konversi ersi : 1.40% C8H10 mula-mula  bereaksi sisa

C6H6

16.5170 0.2312 16.2857

+

H2 11.0113 11.0113 11.0113 kmol

+

0.2312 0.2312

C2H4 0.2312 0.2312 km k mol

Konversi : 2% mula-mula  bereaksi sisa

C8H10 + H2 16.2857 33.3887 0.32571 0.32571 15.9600 33.0630

Konversi ersi : 100% C 2 H4 mula-mula  bereaksi sisa

0.2312 0.2312 0.0000

Konversi ersi : 100% CH4

+

C7H8 + CH4 0.32571 0.32571 0.32571 0.32571 km k mol

2H2O

2CO

658.038 0.4625 657.58

0.4625 0.46248

H2O

 CO

A-7

+

4H2 0.9250 0.9250 kmol

3H2

 

mula-mula  bereaksi sisa

0.32571 0.32571 0.0000

657.58 0.32571 657.25

0.32571 0.32571

 CO

CO2

0.78819 0.78819 0.0000

0.7882 0.7882

Konversi ersi : 100% H2 O mula-mula  bereaksi sisa

657.25 0.78819 656.46

Aliran Keluar : Etil tilbenzena mol etilbenzena massa Etilbenzena

Steam mol steam massa steam

Stirena mol stirena massa stirena

Benzena mol Benzena massa benzena

Toluene mol Toluene massa Toluene

Hidrogen mol Hidrogen massa Hidrogen

0.97714 0.97714 km kmol

H2 0.78819 0.78819 km kmol

= 15.9600 kmol = mol EB x Mr EB = 15.9600 x 106 = 1691.76 kg

= 656.4614 kmol = mo m ol steam x Mr EB = 656.4614 x 18 = 11816. 816.30 3044kg 44kg

= 29.8792 kmol = mol stirena x Mr stirena = 29.8792 x 104 = 3107.44 kg

=

0.6275

kmol

= mol benzena x Mr benzena = 0.6275 x 78 = 48.9422038 kg

= 0.7031 kmol = mol benzena x Mr benzena = 0.70307336 x 92 = 64.68 kg

=

35.7533

kmol

= mol Hidrogen x Mr Hidrogen = 35.7533 x 2 = 71.5065 kg

A-8

 

Karbon Dioksida mol Karbon Dioksida masa Karbo rbon Dioksida

= 1.9580 kmol = mol Karbon Dioksid sida x Mr Karb rbo on Dioksida = 1.9580 x 44 = 86.1520730566 kg

Neraca Massa Reaktor 2 : Masuk

Komponen x 0.1728 0.7014 0.1162 0.0018 0.0021 0.0027 0.0030 1.0000

Etilbenzene steam Styrene Benzene Toluene Hidrogen Karbon Dioksida Total

Keluar

m 2918.0000 11844.679 1962.2642 30.9057 34.7170 44.7547 51.4717 16886.7925 16886.792

x 0.1002 0.6997 0.1840 0.0029 0.0038 0.0042 0.0051 1.0000

m 1691.7630 11816.30 3107.4415 48.9422 64.6827 71.5065 86.1521 16886.7925 16886.792

4. Drum Drum Sep Separ arat ator or Fung Fu ngsi si : Al Alat at unt untuk uk mem memis isah ahka kan n fasa fasa uap uap dan dan liq liqui uid d dari dari rea reakt ktor or







Keterangan : : Aliran produk dari reaktor 2 : CO2 dan H2 fasa uap

Aliran Masuk : mol Etilbenzena mol air

= =



st rena, : Et enzena, st Benzene,Toluene Benzene,T oluene fasa li uid

15.9600 kmol 656.4614 kmol

A-9

 

mol Stirena mol benzena mol toluene mol hidrogen mol karbon dioksida

= = = = =

29.8792 0.6275 0.7031 35.7533 1.9580

kmol kmol kmol kmol kmol

a.) Menentukan Pisat menggunakan persamaan persamaan Antoine Komponen A B Etilbenzena Air Stirena Benzena Toluene Hidrogen Karbon Dioksida

13.3284

3,257.1700 17

A-10

C -61.0096

 

 

A-11

 

5.

A-12

 

6.

A-13

 

 

A-14

 

A-15

 

A-16

 

A-17

 

A-18