50%-fixed-bab 5 neraca massa dan energi pp hidrogen

BAB V

NERACA MASSA DAN ENERGI

Untuk menentukan kapasitas peralatan pabrik serta kebutuhan energi suatu

pabrik, diperlukan perhitungan terhadap neraca massa dan neraca energi yang

masuk dan keluar dari suatu peralatan. Kedua neraca ini sangat diperlukan dalam

penentuan spesifikasi setiap peralatan proses. Jumlah panas yang dibutuhkan

sesuai dengan jumlah massa yang diproses. Demikian juga ukuran peralatan

ditentukan oleh jumlah massa yang harus ditangani.

5.1 Neraca Massa

Neraca massa merupakan penerapan dari pada prinsip kekekalan massa pada

satuan proses. Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa ”massa tidak dapat

diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan”. Perubahan dapat terjadi bila terjadi

perubahan energi, tetapi dalam reaksi kimia perubahan massa kecil sekali

sehingga prinsip kekekalan massa dapat diperlakukan. Hukum kekekalan massa

tidak berlaku pada reaksi-reaksi fusi dan fisi dimana perubahan massa jauh lebih

besar dari pada reaksi kimia biasa.

5.1.1 Persamaan Neraca Massa

Dalam penentuan neraca massa dari suatu sistem atau peralatan diperlukan

adanya batasan-batasan dari sistem yang ditinjau. Perhitungan neraca massa pada

sistem kontinyu dianggap dalam keadaan tunak (steady state). Aliran proses yang

mempunyai lebih dari satu komponen, perhitungan neraca masanya dilakukan

pada masing-masing komponen disamping perhitungan neraca massa total.

Persamaan umum untuk setiap sistem proses yang terjadi dapat ditulis:

Massa keluar = massa masuk + generasi – konsumsi – akumulasi (5.1)

Untuk proses steady state dan tidak terjadi reaksi kimia maka akumulasi,

generasi dan konsumsi adalah nol. Sehingga persamaan neraca massanya dapat

dituliskan:

Massa keluar = Massa masuk (5.2)

5.1.2 Langkah-langkah Pembuatan Neraca Massa

Menurut Himmeblau (1982) langkah-langkah yang ditempuh dalam

pembuatan neraca massa adalah sebagai berikut:

1. Menggambarkan diagram proses dengan aliran-aliran yang diperlukan.

2. Menuliskan besaran, data yang diketahui, dan data yang diperlukan pada

diagram tersebut.

3. Memeriksa apakah ada komposisi atau massa pada setiap aliran yang

langsung dapat diketahui atau dihitung.

4. Menetapkan dasar perhitungan, semua perhitungan bahan atau komponen

harus didasarkan pada dasar yang sama.

5. Jumlah besaran yang diketahui harus dihitung tidak boleh melebihi jumlah

persamaan neraca bahan independen yang ada.

6. Jika jumlah persamaan neraca massa bahan yang diketahui melebihi, perlu

dipilih persamaan-persamaan yang digunakan untuk menyelesaikan

persoalan.

7. Membuat persamaan sesuai dengan jumlah yang tidak diketahui.

8. Menyelesaikan persamaan untuk mendapatkan yang belum diketahui.

Di samping itu juga dikenal cara perhitungan neraca massa menurut

Reklaitis (1976), yaitu dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Menggambarkan diagram proses dengan aliran-aliran yang diperlukan.

2. Menuliskan besaran, data yang diketahui, dan data yang diperlukan dalam

diagram tersebut.

3. Menentukan derajat kebebasan atau degree of freedom dari masing-masing

proses dan proses secara keseluruhan.

4. Meyusun persamaan untuk menyelesaikan persoalan.

5. Menyelesaikan persamaan yang dimulai dari proses yang derajat

kebebasannya sama dengan 0 (nol).

6. Selanjutnya disusun tabel derajat kebebasan yang baru untuk menyelesaikan

persamaan yang derajat kebebasannya sama dengan nol, begitu seterusnya

sehingga semua persamaan dapat diselesaikan.

5.2 Neraca Energi

Neraca energi merupakan persamaan matematika yang menyatakan

hubungan antara energi masuk dan energi keluar sistem. Prinsip dasar yang

digunakan sesuai dengan prinsip dasar kekekalan energi, yaitu ”energi tidak dapat

diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan”. Konsep neraca energi menurut

Himmelblau (1982) pada dasarnya sama dengan konsep neraca massa, yaitu:

E = E1 – E0 (5.3)

Keterangan:

E = akumulasi energi

E1 = energi masuk

E0 = energi keluar

Persamaan energi pada proses-proses industri biasanya dapat

disederhanakan untuk proses-proses tanpa akumulasi (steady state), sehingga

Persamaan 5.3 diatas menjadi lebih sederhana, yaitu:

E1 = E0 (5.4)

Istilah-istilah yang sering dijumpai pada perhitungan neraca energi adalah:

1. Entalpi (H), merupakan jumlah energi dalam dan perkalian antara tekanan

dan volume, perubahan entalpi merupakan panas yang diserap atau panas

yang dikeluarkan oleh dan dari sistem.

2. Kapasitas panas (Cp), merupakan energi yang dibutuhkan oleh suatu zat

untuk menaikkan suhu 1C, energi ini dapat diberikan dengan cara

pemindahan panas dalam suatu proses tertentu.

3. Panas reaksi dan panas standar, merupakan perubahan entalpi sebelum dan

sesudah reaksi terjadi, panas reaksi terjadi pada tekanan 1 atm dan

temperatur 25C.

4. Panas pembentukan standar, merupakan panas reaksi yang khusus, panas

yang diperlukan untuk pembentukan senyawa dari unsurnya.

5. Panas sensibel, merupakan panas yang dibutuhkan untuk menaikkan atau

menurunkan temperatur suatu zat tanpa merubah fasanya.

6. Panas laten, merupakan panas yang dibutuhkan untuk merubah fasa suatu

zat tanpa menaikkan atau menurunkan temperaturnya.

Untuk hasil perhitungan neraca massa dan energi pada tiap alat dapat dilihat

pada Tabel 5.1 dan seterusnya pada Subbab 5.3 Hasil Perhitungan Neraca Massa

dan Subbab 5.4 Hasil Perhitungan Neraca Energi, sedangkan contoh perhitungan

neraca massa dan energi untuk masing-masing peralatan disajikan pada Lampiran

A dan B.

5.3 Hasil Perhitungan Neraca Massa

Perhitungan neraca massa pada Prarancangan Pabrik Hidrogen dari Tandan

Kosong Kelapa Sawit adalah seperti di bawah ini:

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kilogram/jam (kg/jam)

Waktu operasi : 300 hari

Kapasitas produksi : 27.000 ton/tahun atau 3.750 kg/jam

5.3.1 Primary Belt Conveyor (BC-101)

Fungsi : Membawa TKKS (serbuk) dari feedstock storage (ST-101) ke

feedstock bucket elevator (BE-101).

Gambar 5.1 Alur neraca massa pada primary belt conveyor (BC-101)

F1 outTKKS

F1 inTKKS

Tabel 5.1 Neraca massa pada primary belt conveyor (BC-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F1 in TKKS 30.000 F1 out TKKS 30.000

Total 30.000 Total 30.000

5.3.2 Feedstock Bucket Elevator (BE-101)

Fungsi : Membawa TKKS dari primary belt conveyor (BC-101) ke feedstock

hooper (H-101).

Gambar 5.2 Alur neraca massa pada feedstock bucket elevator (BE-101)

Tabel 5.2 Neraca massa pada feedstock bucket elevator (BE-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F1 out TKKS 30.000 F1 out’ TKKS 30.000


5.3.3 Feedstock Hooper (H-101)

Fungsi : Menampung TKKS dari feedstock bucket elevator (BE-101) dan

menjatuhkannya ke dalam feedstock chipper (CP-101).

Gambar 5.3 Alur neraca massa pada feedstock hooper (H-101)

F1 out’

TKKS

F1 out

TKKS

F2

TKKS

F1 out’

TKKS

Tabel 5.3 Neraca massa pada feedstock hooper (H-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F1 out’ TKKS 30.000 F2 TKKS 30.000


5.3.4 Feedstock Chipper (CP-101)

Fungsi : Menghancurkan TKKS yang berasal feedstock hooper (H-101)

sehingga menjadi serbuk berukuran 7 cm.

Gambar A.4 Alur neraca massa pada feedstock chipper (CP-101)

Tabel 5.4 Neraca massa pada feedstock chipper (CP-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F3 TKKS (serbuk) 30.000 F2 TKKS (serbuk) 30.000


5.3.5 Feedstock Silo (SL-101)

Fungsi : Menampung TKKS serbuk untuk keperluan harian.

Gambar 5.5 Alur neraca massa pada feedstock silo (SL-101)

F4

TKKS (serbuk)

F3

TKKS (serbuk)

F3

TKKS (serbuk)

F2

TKKS

Tabel 5.5 Neraca massa pada feedstock silo (SL-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F3 TKKS (serbuk) 30.000 F4 TKKS (serbuk) 30.000


5.5.6 Secondary Belt Conveyor (BC-102)

Fungsi : Membawa TKKS (serbuk) dari feedstock silo (SI-101) ke feedstock

rotary (RD-101).

Gambar 5.6 Alur neraca massa pada secondary belt conveyor (BC-102)

Tabel 5.6 Neraca massa pada secondary belt conveyor (BC-102)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)F4 in TKKS (serbuk) 30.000 F4 out TKKS (serbuk) 30.000


5.5.7 Feedstock Rotary Dryer (RD-101)

Fungsi : Menghilangkan kandungan moisture (air) dari TKKS dengan

menggunakan steam.

Gambar 5.7 Alur neraca massa pada feedstock rotary dryer (RD-101)

F4 out

TKKS:Moisture (air) = 30,60%

Volatile matter (gas) = 35,80%Ash (abu) = 10,90%

Fixed carbon = 22,70%

F7

H2O

F6

TKKS:Moisture (air) = 0,00%Volatile matter (gas) = 51,59%Ash (abu) = 15,71%Fixed carbon = 32,71%

F5

Steam

F4 out

TKKS (serbuk)

F4 in

TKKS (serbuk)

Tabel 5.7 Neraca massa pada feedstock rotary dryer (RD-101)Masuk Keluar

Aliran Komponen F (kg/jam) Aliran Komponen F (kg/jam)

F4 out

Moisture 9.180,00

F6

Moisture 0,00Volatile matter 10.740,00 Volatile matter 10.740,00Ash 3.270,00 Ash 3.270,00Fixed carbon 6.810,00 Fixed carbon 6.810,00Total 30.000,00 Total 20.820,00

F5Steam 9.110,64

F7H2O 18.290,64

Total 9.110,64 Total 18.290,64Total 39.110,64 Total 39.110,64

5.5.8 Indirectly Heated Gasifier (R-201)

Fungsi : Mengubah TKKS menjadi gas sintesis (syngas) dengan menggunakan

steam dan media olivin yang dicampur MgO.

Gambar 5.8 Alur neraca massa pada indirectly heated gasifier (R-201)

F15

Olivin = 99,77%MgO = 0,23%

F6

Volatile matter = 51,59% Fixed carbon = 15,71%

Ash (abu) = 32,71%

F18

H2O = 1,39%Volatile matter:-CO = 0,76%-CO2 = 0,23%-H2 = 0,43%-CH4 = 0,28%-C2H6 = 0,01%-C2H2 = 0,01%

F14

Steam

-C2H4 = 0,08%-C6H6 = 0,002%-NH3 = 0,01%-H2S = 0,001%- Tar = 0,41%Olivin = 94,91%MgO =0,22%Char = 1,27%

F16

Olivin = 99,77% MgO = 0,23%

Tabel 5.8 Neraca massa pada indirectly heated gasifier (R-201)Masuk Keluar


F6

Volatile matter 10.740,00

F18

H2O 8.328,00Ash 3.270,00 CO 4.530,13Fixed carbon 6.810,00 CO2 1.373,65Total 20.820,00 H2 2.563,64

F14Steam 8.328,00 CH4 1.649,66Total 8.328,00 C2H6 31,15

F15

Olivin 562.140,00 C2H2 44,03MgO 1.308,00 C2H4 467,19Total 563.448,00 C6H6 13,96

F16

Olivin 5.678,18 NH3 34,37MgO 13,21 H2S 7,52Total 5.691,39 Tar 2.470,20Total 598.287,39 Olivin 567.818,18

MgO 1.321,21Char 7.609,80Total 590.677,59Total 598.287,39

5.5.9 Primary Gasifier Cyclone (CY-201)

Fungsi : Memisahkan 99% char, 99% olivin dan 99% MgO dari aliran syngas.

Gambar 5.9 Alur neraca massa pada primary gasifier cyclone (CY-201)

F20

Char = 1,32%Olivin = 98,45%MgO = 0,23%

F19

H2O = 30,53%Volatile matter:-CO = 16,61%-CO2 = 5,04%-H2 = 9,40%-CH4 = 6,05%-C2H6 = 0,11%-C2H2 = 0,16%-C2H4 = 1,71%-C6H6 = 0,05%-NH3 = 0,13%-H2S = 0,03%

F18

H2O = 1,39%Volatile matter:

-CO = 0,76%-CO2 = 0,23%

-H2 = 0,43%-CH4 = 0,28%

-C2H6 = 0,01%-C2H2 = 0,01%-C2H4 = 0,08%

-C6H6 = 0,002%-NH3 = 0,01%

-H2S = 0,001%

-Tar = 0,41%Olivin = 94,91%

MgO = 0,22%Char = 1,27%

-Tar = 9,05%Olivin = 20,81%MgO = 0,05%Char = 0,28%

Tabel 5.9 Neraca massa pada primary gasifier cyclone (CY-201)Masuk Keluar


F18

H2O 8.328,00

F19

H2O 8.328,00CO 4.530,13 CO 4.530,13CO2 1.373,65 CO2 1.373,65H2 2.563,64 H2 2.563,64CH4 1.649,66 CH4 1.649,66C2H6 31,15 C2H6 31,15C2H2 44,03 C2H2 44,03C2H4 467,19 C2H4 467,19C6H6 13,96 C6H6 13,96NH3 34,37 NH3 34,37H2S 7,52 H2S 7,52Tar 2.470,20 Tar 2.470,20Olivin 567.818,18 Olivin 5.678,18MgO 1.321,21 MgO 13,21Char 7.609,80 Char 76,10Total 590.677,59 Total 27.280,99Total 598.262,69

F20

Olivin 562.140,00MgO 1.308,00Char 7.533,70Total 570.981,70Total 598.262,69

5.5.10 Secondary Gasifier Cyclone (CY-202)

Fungsi : Memisahkan seluruh char, olivin dan MgO dari aliran syngas.

Gambar 5.10 Alur neraca massa pada secondary gasifier cyclone (CY-202)

F21

Char = 1,32%Olivin = 98,45%MgO = 0,23%

F26

H2O = 38,71%Volatile matter:-CO = 21,06%-CO2 = 6,39%-H2 = 11,92%-CH4 = 7,67%-C2H6 = 0,14%-C2H2 = 0,20%-C2H4 = 2,17%-C6H6 = 0,06%-NH3 = 0,16%-H2S = 0,03%-Tar = 11,48%

F19

H2O = 30,53%Volatile matter:-CO = 16,61%-CO2 = 5,04%

-H2 = 9,40%-CH4 = 6,05%

-C2H6 = 0,11%-C2H2 = 0,16%-C2H4 = 1,71%-C6H6 = 0,05%-NH3 = 0,13%-H2S = 0,03%

-Tar = 9,05%Olivin = 20,81%

MgO = 0,05%Char = 0,28%

Tabel 5.10 Neraca massa pada secondary gasifier cyclone (CY-202)Masuk Keluar


F19

H2O 8.328,00

F26

H2O 8.328,00CO 4.530,13 CO 4.530,13CO2 1.373,65 CO2 1.373,65H2 2.563,64 H2 2.563,64CH4 1.649,66 CH4 1.649,66C2H6 31,15 C2H6 31,15C2H2 44,03 C2H2 44,03C2H4 467,19 C2H4 467,19C6H6 13,96 C6H6 13,96NH3 34,37 NH3 34,37H2S 7,52 H2S 7,52Tar 2.470,20 Tar 2.470,20Olivin 5.678,18 Total 21.513,50MgO 13,21

F21

Char 76,10Char 76,10 Olivin 5.678,18Total 27.280,99 MgO 13,21

Total 27.280,99 Total 5.767,49Total 27.280,99

5.5.11 Char Combustor (R-202)

Fungsi : Membakar char (arang) hasil gasifikasi TKKS pada indirectly heated

gasifier (R-201) serta memanaskan media panas (olivin).

Gambar 5.11 Alur neraca massa pada char combustor (R-202)

F20

Char = 1,32%Olivin = 98,45%

MgO = 0,23%

F22

Udara panas:-O2 = 20,05%-N2 = 79,95%

F24

Gas panas:-CO = 1,27%-CO2 = 2,00%-SO2 = 0,05%-N2 = 9,05%-NO = 0,02%-H2 = 0,01%-H2O = 0,08%

F21

Char = 1,32%Olivin = 98,45%

MgO = 0,23%

Olivin = 87,31%MgO = 0,20%

Tabel 5.11 Neraca massa pada char combustor (R-202)Masuk Keluar


F20

Char 7.533,70

F24

CO 8.276,79Olivin 562.140,00 CO2 13.006,39MgO 1.308,00 SO2 323,39Total 570.981,70 N2 58.834,93

F21

Char 76,10 NO 151,59Olivin 5.678,18 H2 60,64MgO 13,21 H2O 545,72Total 5.767,49 Olivin 567.818,18

F22

O2 14.754,73 MgO 1.321,21N2 58.834,93 Total 650.338,84Total 73.589,65 Total 650.338,84

Total 650.338,84

5.5.12 Primary Combustor Cyclone (CY-203)

Fungsi : Memisahkan 99% olivin dan MgO dari aliran gas panas.

Gambar 5.12 Alur neraca massa pada primary combustor cyclone (CY-203)

F24


Olivin = 87,31%MgO = 0,20%

F25

Gas panas:-CO = 9,53%

-CO2 = 14,97%-SO2 = 0,37%-N2 = 67,71%-NO = 0,17%-H2 = 0,07%

-H2O = 0,63%

Olivin = 6,53%MgO = 0,02%

F15

Olivin = 99,77%MgO = 0,23%

Tabel 5.12 Neraca massa pada primary combustor cyclone (CY-203)Masuk Keluar


F24

CO 8.276,79

F25

CO 8.276,79CO2 13.006,39 CO2 13.006,39SO2 323,39 SO2 323,39N2 58.834,93 N2 58.834,93NO 151,59 NO 151,59H2 60,64 H2 60,64H2O 545,72 H2O 545,72Olivin 567.818,18 Olivin 5.678,18MgO 1.321,21 MgO 13,21Total 650.338,84 Total 86.890,85

Total 650.338,84F15

Olivin 562.140,00MgO 1.308,00Total 563.448,00

Total 650.338,84

5.5.13 Secondary Combustor Cyclone (CY-204)

Fungsi : Memisahkan seluruh olivin dan MgO dari aliran gas panas.

Gambar 5.13 Alur neraca massa pada secondary combustor cyclone (CY-204)

F25


Olivin = 6,53%MgO = 0,02%

F16

Olivin = 99,77%MgO = 0,23%

F9

Gas panas:-CO = 10,19%

-CO2 = 16,02%-SO2 = 0,40%-N2 = 72,46%-NO = 0,19%-H2 = 0,07%

-H2O = 0,67%

Tabel 5.13 Neraca massa pada secondary combustor cyclone (CY-204)Masuk Keluar


F25

CO 8.276,79

F9

CO 8.276,79CO2 13.006,39 CO2 13.006,39SO2 323,39 SO2 323,39N2 58.834,93 N2 58.834,93NO 151,59 NO 151,59H2 60,64 H2 60,64H2O 545,72 H2O 545,72Olivin 5.678,18 Total 81.199,45MgO 13,21

F16

Olivin 5.678,18Total 86.890,85 MgO 13,21


5.5.14 Primary Tar Reformer (R-203)

Fungsi : Mengkonversi CO, CO2, CH4, C2H6, C2H2, C2H4, C6H6, NH3 menjadi

H2 dengan menggunakan steam dan katalis.

Gambar 5.14 Alur neraca massa pada primary tar reformer (R-203)

F26

H2O = 38,71%CO = 21,06%CO2 = 6,39%H2 = 11,92%CH4 =7,67%

C2H6 = 0,14%C2H2 = 0,20%C2H4 = 2,17%C6H6 = 0,06%NH3 = 0,16%H2S = 0,03%

Tar = 11,48%

F28

H2O = 33,45%CO = 28,42%CO2 = 14,09%H2 = 12,64%CH4 = 5,30%C2H6 = 0,01%C2H2 = 0,02%

C2H4 = 0,94%C6H6 = 0,02%NH3 = 0,01%H2S = 0,03%N2 = 0,10%Tar = 4,96%

F70

Steam

Tabel 5.14 Neraca massa pada primary tar reformer (R-203)Masuk Keluar


F26

H2O 8.328,00

F28

H2O 8.328,00CO 4.530,13 CO 7.076,18CO2 1.373,65 CO2 3.509,28H2 2.563,64 H2 3.147,56CH4 1.649,66 CH4 1.319,73C2H6 31,15 C2H6 3,11C2H2 44,03 C2H2 4,40C2H4 467,19 C2H4 233,60C6H6 13,96 C6H6 4,19NH3 34,37 NH3 3,44H2S 7,52 H2S 7,52N2 0,00 N2 25,47Tar 2.470,20 Tar 1.235,10Total 21.513,50 Total 24.897,58

F31H2O 3.384,08 Total 24.897,58Total 3.384,08

Total 24.897,58

5.5.15 Secondary Tar Reformer (R-204)

Fungsi : Mengkonversi CO, CO2, CH4, C2H6, C2H2, C2H4, C6H6, NH3 menjadi

H2 dengan menggunakan steam dan katalis.

Gambar 5.15 Alur neraca massa pada secondary tar reformer (R-204)

F28

H2O = 33,45%CO = 28,42%

CO2 = 14,09%H2 = 12,64%CH4 =5,30%

C2H6 = 0,01%C2H2 = 0,02%C2H4 = 0,94%C6H6 = 0,02%NH3 = 0,01%H2S = 0,03%

N2 = 0,10%Tar = 4,96%

F30

H2O = 30,18%CO = 25,44%CO2 = 24,81%H2 = 12,94%CH4 = 3,83%C2H6 = 0,001%C2H2 = 0,002%

C2H4 = 0,42%C6H6 = 0,005%NH3 = 0,001%H2S = 0,03%N2 = 0,10%Tar = 2,24%

F71

Steam

Tabel 5.15 Neraca massa pada secondary tar reformer (R-204)Masuk Keluar


F28

H2O 8.328,00

F30

H2O 8.328,00CO 7.076,18 CO 7.019,80CO2 3.509,28 CO2 6.845,19H2 3.147,56 H2 3.569,70CH4 1.319,73 CH4 1.055,78C2H6 3,11 C2H6 0,31C2H2 4,40 C2H2 0,44C2H4 233,60 C2H4 116,80C6H6 4,19 C6H6 1,26NH3 3,44 NH3 0,34H2S 7,52 H2S 7,52N2 25,47 N2 28,02Tar 1.235,10 Tar 617,55Total 24.897,58 Total 27.590,72

F71H2O 2.693,14 Total 27.590,72Total 2.693,14

Total 27.590,72

5.5.16 CO Converter (R-401)

Fungsi : Mengkonversi CO menjadi CO2 dan H2 dengan menggunakan steam

dan katalis.

Gambar 5.16 Alur neraca massa pada CO converter (R-401)

F45

H2O = 25,94%CO2 = 55,68%H2 = 12,68%CH4 = 3,29%C2H6 = 0,001%C2H2 = 0,001%

C2H4 = 0,36%C6H6 = 0,004%NH3 = 0,001%H2S = 0,02%N2 = 0,09%Tar = 1,92%

F72

Steam

F42

H2O = 30,18%CO = 25,44%CO2 =24,81%H2 = 12,94%CH4 = 3,83%

C2H6 = 0,001%C2H2 = 0,002%C2H4 = 0,42%

C6H6 = 0,005%NH3 = 0,001%

H2S = 0,03%N2 = 0,10%

Tar = 2,24%

Tabel 5.16 Neraca massa pada CO converter (R-401)Masuk Keluar


F42

H2O 8.328,00

F45

H2O 8.328,00CO 7.019,80 CO2 17.876,31CO2 6.845,19 H2 4.071,12H2 3.569,70 CH4 1.055,78CH4 1.055,78 C2H6 0,31C2H6 0,31 C2H2 0,44C2H2 0,44 C2H4 116,80C2H4 116,80 C6H6 1,26C6H6 1,26 NH3 0,34NH3 0,34 H2S 7,52H2S 7,52 N2 28,02N2 28,02 Tar 617,55Tar 617,55 Total 32.103,45Total 27.590,72 Total 32.103,45

F72H2O 4.512,73Total 4.512,73

Total 32.103,45

5.5.17 CO2 Absorber (C-401)

Fungsi : Menghilangkan CO2 dan H2S dari syngas dengan menggunakan larutan DEA (dietanolamin).

Gambar 5.17 Alur neraca massa pada CO2 absorber (C-401)

F53

H2O

F47

H2O = 25,94%CO2 = 55,68%

H2 = 12,68%CH4 = 3,29%

C2H6 = 0,001%C2H2 = 0,001%

C2H4 = 0,36%C6H6 = 0,004%NH3 = 0,001%

H2S = 0,02%N2 = 0,09%

Tar = 1,92%

F49

(C2H4OH)2NH

F52

H2O = 58,57%H2 = 28,63%CH4 = 7,42%C2H6 = 0,002%C2H2 = 0,003%

C2H4 = 0,82%C6H6 = 0,01%NH3 = 0,002%N2 = 0,20%Tar =4,34%

F51

(C2H4OH)2NH2HCO3 = 99,95%(C2H4OH)2NH2HS = 0,05%

Tabel 5.17 Neraca massa pada CO2 absorber (C-401)Masuk Keluar


F50

H2O 8.328,00

F54

H2O 8.328,00CO2 17.876,31 H2 4.071,12H2 4.071,12 CH4 1.055,78CH4 1.055,78 C2H6 0,31C2H6 0,31 C2H2 0,44C2H2 0,44 C2H4 116,80C2H4 116,80 C6H6 1,26C6H6 1,26 NH3 0,34NH3 0,34 N2 28,02H2S 7,52 Tar 617,55N2 28,02 Total 14.219,62Tar 617,55

F55

(C2H4OH)2NH2HCO3 67.848,72Total 32.103,45 (C2H4OH)2NH2HS 30,74

F52(C2H4OH)2NH 42.682,59 Total 67.879,45Total 42.682,59 Total 82.099,08

F53H2O 7.313,04Total 7.313,04

Total 82.099,08

5.5.18 DEA Regenerator (C-402)

Fungsi : Memisahkan CO2 dan H2S dari rich DEA dengan menggunakan

steam.

Gambar 5.18 Alur neraca massa pada DEA regenerator (C-402)

F51

(C2H4OH)2NH2HCO3 = 99,99%(C2H4OH)2NH2HS = 0,01%

F56

CO2 = 54,996%H2S = 0,005%H2S = 44,999%

F54

SteamF49

(C2H4OH)2NH

Tabel 5.18 Neraca massa pada DEA regenerator (C-402)Masuk Keluar


F51

(C2H4OH)2NH2HCO3 67.848,72F49

(C2H4OH)2NH 42.682,59(C2H4OH)2NH2HS 30,74 Total 42.682,59Total 67.879,45

F56

CO2 17.876,31

F54H2O 7.317,02 H2S 7,52Total 7.317,02 H2O 14.630,05


5.5.19 Knock Out Drum (D-401)

Fungsi : Memisahkan syngas (top product berfase gas) dari kondensat (bottom

product berfase cair).

Gambar 5.19 Alur neraca massa pada knock out drum (D-401)

F52

H2O = 58,57%H2 = 28,63%CH4 = 7,42%

C2H6 = 0,002%C2H2 = 0,003%C2H4 = 0,82%C6H6 = 0,01%

NH3 = 0,002%N2 = 0,20%

Tar = 4,34%

F57

Top ProductH2O = 6,42%H2 = 72,40%CH4 = 18,66%C2H6 = 0,01%C2H2 = 0,01%C2H4 = 1,99%C6H6 = 0,002%NH3 = 0,01%N2 = 0,50%Tar = 0,01%

F58

Bottom ProductH2O = 92,18%H2 = 0,42%CH4 =0,18%C2H6 = 0,0003%C2H2 = 0,0001%C2H4 = 0,07%C6H6 = 0,01%NH3 = 0,001%N2 = 0,002%Tar = 7,14%

Tabel 5.19 Neraca massa pada knock out drum (D-401)Masuk Keluar


F52

H2O 8.328,00

F57

H2O 357,65H2 4.071,12 H2 4.035,01CH4 1.055,78 CH4 1.040,14C2H6 0,31 C2H6 0,29C2H2 0,44 C2H2 0,44C2H4 116,80 C2H4 110,83C6H6 1,26 C6H6 0,12NH3 0,34 NH3 0,28N2 28,02 N2 27,78Tar 617,55 Tar 0,49Total 14.219,62 Total 5.573,04

Total 14.219,62

F58

H2O 7.970,35H2 36,11CH4 15,64C2H6 0,02C2H2 0,005C2H4 5,97C6H6 1,13NH3 0,06N2 0,24Tar 617,06Total 8.646,59

Total 14.219,622

5.5.20 Pressure Swing Adsorption (V-401 A/B/C/D)

Fungsi : Menyerap komponen lain selain hidrogen dengan menggunakan

dessicant molecular sieve.

Gambar 5.20 Alur neraca massa pressure swing adsorption (V-401 A/B/C/D)

F60

H2

F57

Top ProductH2O = 6,42%H2 = 72,40%

CH4 = 18,66%C2H6 = 0,01%C2H2 = 0,01%C2H4 =1,99%

C6H6 = 0,002%NH3 = 0,01%

N2 = 0,50%Tar = 0,01%

F61

H2

Tabel 5.20 Neraca massa pada pressure swing adsorption (V-401 A/B/C/D)Masuk Keluar


F57

H2O 357,65

FTerserap

H2O 357,65H2 4.035,01 H2 40,35CH4 1.040,14 CH4 1.040,14C2H6 0,29 C2H6 0,29C2H2 0,44 C2H2 0,44C2H4 110,83 C2H4 110,83C6H6 0,12 C6H6 0,12NH3 0,28 NH3 0,28N2 27,78 N2 27,78Tar 0,49 Tar 0,49Total 5.573,04 Total 1.578,37

Total 5.573,04F60

H2 557,81Total 557,81

F61H2 3.436,85Total 3.436,85

Total 5.573,04

50%-fixed-bab 5 neraca massa dan energi pp hidrogen

Documents