revisi neraca massa iyus.doc
Post on 09-Nov-2015
276 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PERALATAN INDUSTRI KIMIA II
NERACA MASSA
INDUSTRI ETYLENE DIKLORIDA
OLEH :
NAMA
:EMPAYUS
NIM
:0610 3040 0342
KELAS
: 4KB
DOSEN PEMBIMBING : Ir. Erlinawati,M.TTEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2012
Gambar 7. Produksi Etilen Diklorida
Gambar 7. Diagram Alir Pembuatan Etilen Diklorida Dengan Proses Reaksi Dari Klorin Dengan Etilen Dalam Fase Gas Atau CairanData Kuantitatif
Pada perhitungan neraca massa industry Etilen Diklorida ini digunakan basis bahan baku yang terdiri dari 0,3 ton C2H4 dan 0,75 ton Cl2. Bahan Baku :
C2H4= 0,3 ton x = 300 kg , dengan komposisi :
C2H4 90 % = x 300 kg = 270 kg
C2H4= H2 1,5 %= x 300 kg = 4.5 kg
H2
= CH4 3,5 %= x 300 kg = 10.5 kg
CH4 = C2H6 5 % = x 300 kg = 15 kg
C2H6= Cl2= 0,75 ton x = 750 kgCl2= Perhitungan dilakukan dengan proses maju dari reactor pertama yaitu reactor buble fasa cair menuju distilasi. 1. Reactor bubble fase cair
Pada reactor bubble fase cair ini terjadi reaksi antara C2H4 yang masih mengandung C2H6, CH4, dan H2 didalamnya dengan Cl2. Pada reactor ini, terbentuk etilen diklorida dalam fase cair dan fase gas. Etilen diklorida yang berfase gas, turut bercampur dengan bahan-bahan lain yang berfase gas yaitu C2H6, C2H4, H2, CH4, HCl, C3H6Cl2 dan keluar pada bagian atas berupa gas. Sedangkan C2H4Cl2, HCl, C3H6Cl2 dalam fase cair akan keluar pada bagian bawah reactor.C2H4= kgH2=kg
CH4=kg
C2H6=kg
HCl=kg
C2H4Cl2 =kg
C3H6Cl2= kg
C2H4= 270 kg
H2= 4,5kg
CH4= 10,5kg
C2H6= 15kg Cl2= 750kgTotal= 1050kg
HCl= kg C2H4Cl2=kg
C3H6Cl2=kg
Reaksi utama :
C2H4
+Cl2 95% C2H4Cl2
Mula: 9,642
10,578
-kmolReaksi : 9,159
9,159
9,159kmolSisa: 0,483
1,419
9,159kmolBM: 28 70,9 98,9kg/kmolMassa: 13,524 100,607 905,825kg
Reaksi samping :
C2H6 + CH4 + 3Cl2
C3H6Cl2 + 4HCl
Mula: 0,5 0,656 1,419 - -kmolReaksi: 0,473 0,473 1,419 0,473 1,892kmolSisa: 0,027 0,183 -
0,473
1,892kmolBM: 30
16
70,9
112,99
36,45kg/kmolMassa: 0,81
2,928 -
53,444
68,963kg
Asumsi produk berupa fase cair yang merupakan produk bawah dengan komposisi HCl 10%, C2H4Cl2 85%, dan C3H6Cl2 5% ,selebihnya merupakan produk atas. Produk bawah :HCl 10% = x 68,963 kg= 6,8963 kg C2H4Cl2 85% = 6,8963 kg = 58,618 kg C3H6Cl2 5% = 6,8963 kg = 3,448 kg Produk atas :C2H4
= 13,524 kg H2
= 4,5 kg CH4
= 2,928 kg C2H6
= 0,81 kg HCl
= 68,963 kg 6,8963 kg = 62,0667 kg C2H4Cl2 = 905,825 kg 58,618 kg= 847.207 kg C3H6Cl2 = 53,444 kg 3,448 kg=49,996 kg Table 1. Neraca Massa di Reactor Bubble Fasa Cair
KomponenInput (kg)Output (kg)
AtasBawah
Cl2C2H4H2CH4C2H6HCl
C2H4Cl2C3H6Cl2750
270
4,5
10,5
15
-
-
--
13,524
4,5
2,928
0,81
62,066847,20749,996-
-
-
-
-
6,89658,6183,448
TOTAL1050981,03168,962
1050
C2H4= 13,524 kgH2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kgHCl= 62,066 kg
C2H4Cl2= 847,207 kg C3H6Cl2= 49,996 kg
Total= 981,031 kg
C2H4= 270 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 10,5 kg
C2H6= 15 kgCl2= 750 kg
Total= 1050 kg
HCl= 6,8963 kgC2H4Cl2= 58,618kg C3H6Cl2= 3,448kg
Total= 68,962 kg
2. KondenserC2H4= kg
H2= kg
CH4= kg
C2H6= kg
HCl= kg
C3H6Cl2= kg C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 62,066 kgC2H4Cl2= 847,207 kg
C3H6Cl2= 49,996 kg
Total= 981,031 kg
HCl= kg
C2H4Cl2= kg Pada Kondenser ini diasumsi semua C2H6Cl2 didapatkan sebagai produk bawah, dengan komposisi C2H6Cl2 dengan kemurnian 99% dan HCl 1%. Produk bawah :C2H4Cl2= 99% ( 847,207 kgHCl
=1%( Produk atas :C2H4
= 13,524 kgH2
= 4,5 kgCH4
= 2,928 kg
C2H6
= 0,81 kg
HCl
= 62,066 kg - = 53,508 kg
C3H6Cl2 = 49,996 kgTable 2. Neraca Massa di Kondenser
KomponenInput (kg)Output (kg)
AtasBawah
C2H4H2CH4C2H6HCl
C2H4Cl2C3H6Cl213,524
4,5
2,928
0,81
62,066847,207
49,99613,524
4,5
2,928
0,81
53,508
-
49,996-
-
-
-8,558847,207-
TOTAL981,031125,266855,765
981,031
C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 53,508 kg
C3H6Cl2= 49,996 kg +Total= 125,266 kgC2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 62,066 kgC2H4Cl2= 847,207 kg
C3H6Cl2= 49,996 kg
Total= 981,031 kg
HCl= 8,558 kg
C2H4Cl2= 847,207 kg
Total = 855,765 kg
3. Refrigerator
C2H4= kg
H2= kg
CH4= kg
C2H6 = kg
HCl = kg
C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 53,508 kg
C3H6Cl2= 49,996 kg Total= 125,266 kgC3H6Cl2= kg
HCl = kgAsumsi semua produk C3H6Cl2 mencair dan turun sebagai produk bawah sebanyak 99% dan 1% HCl akan dilanjutkan menuju Acid Wash. Produk bawah :C3H6Cl2 = 99% ( 49,996 kg
HCl= 1%( Produk atas :
C2H4= 13,524 kg
H2
= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 53,5087 kg 0,505 kg = 53,0037 kg
Table 3. Neraca Massa di Refrigerator
KomponenInput (kg)Output (kg)
AtasBawah
C2H4H2CH4C2H6C3H6Cl2
HCl13,524
4,5
2,928
0,81
49,99653,50813,524
4,5
2,928
0,81
-
53,003-
-
-
-
49,9960,505
TOTAL125,26674,76550,501
125,266
C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928kg
C2H6 = 0,81 kg
HCl = 53,003 kg
Total = 74,765 kg C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
C2H6= 0,81 kg
HCl= 53,508 kg
C3H6Cl2= 49,996 kg Total= 125,266 kg
C3H6Cl2 99% = 49,996 kg
HCl1% = 0,505 kg
Total = 50,501 kg
4. HCl Scrubber
C2H4= kg
H2=kg
CH4=kg
C2H6=kg
C2H4= 13,524 kg
H2= 4,5 kg
CH4= 2,928 kg
NaOH=Kg
C2H6= 0,81 kg
H2O=kg
HCl= 53,003 kg
Total= 74,765 kg
NaCl=kg
H2O=kgAsumsi semua NaOH bereaksi dengan HCl, Kmol NaOH = Kmol HCl
HCl = NaOH = x 40 kg/kmol = 58,16 kg
Dari diagram alir diketahui bahwa NaOH yang digunakan adalah 8%, jadi sisanya 92% adalah air, massa air dapat dihitung sebagai berikut :
NaOH = 58,16 kg = 8%
Maka, H2O = Reaksi netralisasi
NaOH+HCl
NaCl +H2O
Mula: 1,454
1,454 -
- kmolReaksi : 1,454
1,454
1,454
1,454 kmolSisa: -
-
1,454
1,454 kmolBM: 40
36,45
58,45
18 kg/kmolMassa: -
- 84,986
26,172 kg
Table 4. Neraca Massa di HCl Scrubber
KomponenInput (kg)Output (kg)keterangan
AtasBawah
C2H4H2CH4C2H6HCl
NaOH
NaCl
H2O13,524
4,5
2,928
0,81
53,00358,16-
668,8413,524
4,5
2,928
0,81
-
-
-
--
-
-
-
-
-
84,986(668,84 + 26,172 )H2O berasal dari hasil reaksi netralisasi dan yang terkandung pada NaOH
TOTAL801,76521,762779,998
801,765
C2H4: 13,524 kg
H2: 4,5 kg
CH4: 2,928 kg
C2H6: 0,81 kg
Total : 21,762 kg
C2H4: 13,524 kg
H2: 4,5 kg
CH4: 2,928 kg
NaOH: 58,16Kg
C2H6: 0,81 kg
H2O: 668,84kg
HCl: 53,003 kg
total: 727kg
Total: 74,765 kg
NaCl: 84,9863kg
H2O: 695,012kg
Total : 779,998 kg5. Acid Wash
Komposisi umpan masuk acid wash adalah:
Masuk : produk bawah reactor + produk bawah condenser + produk bawah refrigerator
C2H4Cl2 = ( 58,618 + 847,207 + 0 ) kg = 905,825 kg
C3H6Cl2= ( 3,448 + 0 + 49,996 ) kg = 53,444 kg
HCl= ( 6,896 + 8,558 + 0,505) kg = 15,959 kg
C2H4Cl2= 905,825 kgC3H6Cl2= 53,444 kg
NaOH = KgHCl
=15,959 kg
H2O =kg
Total= 975,228 kg
C2H4Cl2 = kg
C3H6Cl2 =kgNaCl =kg
H2O =kg
Asumsi semua NaOH bereaksi dengan HCl, jadiKmol NaOH = kmol HCl
HCl = NaOH = 0,437 kmol x 40 kg/kmol = 17,48 kg
Dari diagram alir diketahui bahwa NaOH yang digunakan adalah 8%, jadi sisanya 92% adalah air, massa air dapat dihitung sebagai berikut :
NaOH= 17,48 kg = 8%
Maka , H2O = Reaksi netralisasi
NaOH+HCl
NaCl +H2O
Mula: 0,437
0,437
-
-kmolReaksi: 0,437
0,437
0,437
0,437 kmol Sisa: -
- 0,437
0,437kmol BM: 40
36,45
58,45
18kg/kmolMassa: -
-
25,542
7,866kgTable 5. Neraca Massa di Acid Wash
KomponenInput (kg)Output (kg)keterangan
C2H4Cl2
C3H6Cl2HCl
NaOH
NaCl
H2O905,825
53,444
15,95917,48-
201,02905,825
53,444
-
-
25,542(201,02 + 7,866)H2O berasaal dari hasil reaksi netralisasi dan yang terkandung pada NaOH
TOTAL1193,7281193,728
C2H4Cl2: 905,825kg C3H6Cl2: 53,444kg
NaOH : 17,48 KgHCl: 15,959kg +
H2O : 201,02 kg +Total: 975,228 kg
total: 218,5kg
C2H4Cl2: 905,825kg
C3H6Cl2: 53,444kgNaCl : 25,542kg
H2O : 208,886 kg +
Total: 1193,728 kg
6. Separator
NaCl=kg
H2O=kgC2H4Cl2 = 905,825 kg
C3H6Cl2= 53,444 kgNaCl= 25,542 kg
H2O= 208,886 kg +
Total= 1193,728 kg
C2H4Cl2= kgC3H6Cl2=kg
H2O = kgAsumsi semua NaCl keluar sebagai produk atas dan diasumsikan 70% dan H20 30% Produk atas
NaCl = 70% ( 25,542 kg
H2O = 30% (
Produk bawah
C2H4Cl2= 905,825 kg
C3H6Cl2= 53,444 kg
H2O= 208,886 kg 10,946 kg = 197,94 kgTable 6. Neraca Massa di Separator
KomponenInput (kg)Output (kg)
AtasBawah
NaCl
H2O
C2H4Cl2
C3H6Cl225,542
208,886905,825
53,44425,542
-
--
197,94905,825
53,444
TOTAL1193,72836,4881157,209
1193,728
NaCl= 25,542kg
H2O= 10,946kg
Total = 36,488 kgC2H4Cl2 =905,825 kg
C3H6Cl2= 53,444 kgNaCl= 25,542 kg
H2O= 208,886 kg +
Total= 1193,728 kg
C2H4Cl2= 905,825 kgC3H6Cl2= 53,444 kg
H2O = 197,94 kg +
Total = 1157,209 kg
7. Destilator
C2H4Cl2 :kg
C2H4Cl2: 905,825 kgC3H6Cl2: 53,444 kg
H2O : 197,94 kg +
Total: 1157,209 kg
C3H6Cl2: kg
H2O : kg
Pada destilator terjadi pemisahan berdasarkan titik didih,dimana umpan yang merupakan output dari separator dipisahkan menjadi dua bagian,yaitu light ends dengan komposisi C2H4Cl2 dan heavy ends dengan komposisi C3H6Cl2 dan H2ODari data yang diasumsi didapatkan bahwa komposisi tiap bagian adalah :
Light ends
C2H4Cl2=905,825 kg
Heavy ends
C3H6Cl2= 53,444 kgH2O= 197,94 kgTable 7. Neraca Massa di Destilator
KomponenInput (kg)Output (kg)
Light endsHeavy ends
C2H4Cl2
C3H6Cl2
H2O905,825
53,444
197,94905,825
-
--
53,444
197,94
TOTAL1157,209905,825251,384
1157,209
C2H4Cl2 : 905,825 kg
C2H4Cl2: 905,825 kgC3H6Cl2: 53,444 kg
H2O : 103,323 kg +
Total: 1062,592 kg
C3H6Cl2: 53,444kg
H2O : 103,323 kg +Total: 156,767 kg
Gambar 7. Neraca Massa Keseluruhan Industri Etilen Diklorida
EMBED Visio.Drawing.11
REAKTOR
REAKTOR
KONDENSER
KONDENSER
refrigrator
refrigrator
HCl
SCRUBBER
HCl
SCRUBBER
Acid
wash
Acid
wash
separator
separator
destilator
destilator
_1400068617.vsdReaktor
Cooler
Refrigenerator
HCl Scubber
Acid Wash
Separator
Destilator
8% NaOH solution : kg
Cl2 = 750 kgC2H4 = 270 kgH2 = 4,5 kgCH4 = 10,5 kgC2H6 = 15 kgTotal = 1050 kg
HCl = kgC2H4Cl2 = kgC3H6Cl = kg
CH4 = kgC2H4 = kgC2H6 = kgH2 = kgHCl = kgC2H4Cl2 = kgC3H6Cl2 = kg
CH4 = kgC2H4 = kgC2H6 = kgH2 = kgHCl = kgC3H6Cl2 = kg
CH4 = kgC2H4 = kgC2H6 = kgH2 = kgHCl = kg
CH4 = kgC2H4 = kgC2H6 = kgH2 = kg
8 %NaOH Solution = kg
NaCl = kgH2O = kg
HCl = kgC3H6Cl2 = kg
NaCl = kgH2O = kg
C3H6Cl = kgH2O = kg
H2O = kgC2H4Cl2 = kgC3H6Cl = kg
NaCl = kgH2O = kgC2H4Cl2 = kgC3H6Cl = kg
C2H4Cl2 = kg
HCl = kgC2H4Cl2 = kg
_1400068853.vsdReaktor
Cooler
Refrigenerator
HCl Scubber
Acid Wash
Separator
Destilator
8% NaOH= 17,48 kg92% H2O= 201,02 kg
Total = 218,5kg
Cl2 = 750 kgC2H4 = 270 kgH2 = 4,5 kgCH4 = 10,5 kgC2H6 = 15 kg
Total = 1050 kg
HCl = 6,8963 kgC2H4Cl2 = 58,618 kgC3H6Cl = 3,448 kg
Total= 68,963 kg
C2H4= 13,524 KgH2= 4,5kgCH4= 2,928kgC2H6= 0,81 kgHCl= 62,066kgC2H4Cl2= 847,207kgC3H6Cl2 = 49,996kg
Total= 981,031kg
C2H4= 13,524 KgH2= 4,5kgCH4=2,928kgC2H6=0,81 kg
Total= 21,762kg
8% NaOH= 58,16kg92% H2O= 668,84 kg
Total= 727kg
NaCl = 84,986 kgH2O = 695,012 kg
Total= 779,998kg
HCl = 0,505 kgC3H6Cl2 = 49,996 kg
Total= 50,501 Kg
NaCl = 25,542 kgH2O = 10,946 kg
Total = 36,488 kg
C3H6Cl = 53,444 kgH2O = 197,94 kg
Total = 251,384 kg
C2H4Cl2 = 905,825 kgC3H6Cl = 53,444 kgH2O=197,94 Kg
Total=1157,209 kg
C2H4Cl2 = 905,825 kgC3H6Cl = 53,444 kgNaCl = 25,542 kgH2O = 208,886 kg
Total= 1198,679 kg
C2H4Cl2 = 905,825 kg
HCl = 8,538 kgC2H4Cl2 = 847,207 kg
Total= 855,765 kg
C2H4= 13,524 KgH2= 4,5kgCH4=2,928kgC2H6= 0,81 kgHCl= 53,508kgC3H6Cl2 = 49,996kg
Total= 125,266 kg
C2H4=13,524 KgH2=4,5kgCH4=2,928kgC2H6=0,81 kgHCl=53,003kg
Total= 74,765 kg
_1400065138.vsd
top related