lampiran laporan pkl pim

26
LAMPIRAN A CONTOH PERHITUNGAN AKTUAL A. 1 Perhitungan Neraca Massa A.1.1 Neraca Massa Masuk Reaktor Urea (52-DC-101) ke DA- 201 Dari CO 2 plant dari NH 3 plant Recycle carbamat solution Dari EA-401 Gambar A.1 Reaktor Sintesis Urea Operasi reactor urea adalah steady state (akumulasi 0) 1. Neraca massa komponen CO 2 masuk reaktor urea Flow CO 2 masuk reator (FRC-101) = 28625 Nm 3 /hr Kemurnian = 98,23% 49 52-DC- 101

Upload: cut-nurfitriani

Post on 25-Jan-2016

29 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

bab 3 lampiran

TRANSCRIPT

Page 1: Lampiran laporan pkl pim

LAMPIRAN A

CONTOH PERHITUNGAN AKTUAL

A. 1 Perhitungan Neraca Massa

A.1.1 Neraca Massa Masuk Reaktor Urea (52-DC-101)

ke DA- 201

Dari CO2 plant dari NH3 plant

Recycle carbamat solution Dari EA-401

Gambar A.1 Reaktor Sintesis Urea

Operasi reactor urea adalah steady state (akumulasi 0)

1. Neraca massa komponen CO2 masuk reaktor urea

Flow CO2 masuk reator (FRC-101) = 28625 Nm3/hr

Kemurnian = 98,23%

Tekanan rata-rata aktual (PIA-201) = 0,73 kg/cm2

Temperatur rata-rata aktual (TI-102-1) = 39,33 0C

Tekanan desain = 0,6 kg/cm2

Temperatur desain = 380C

Berdasarkan temperatur dan tekanan rata-rata aktual, didapat faktor koreksi

untuk CO2 = 1,0386 dari tabel faktor koreksi.

Laju alir gas CO2 = (28625 Nm3/hr) x 0,9823 x 1,0386 = 29203,71 Nm3/hr

49

52-DC-101

Page 2: Lampiran laporan pkl pim

Diketahui laju alir gas CO2 ke LPD (FIC-203) = 1237 Nm3/hr

Laju alir gas CO2 masuk ke reaktor = (29203,71 – 1237) Nm3/hr

= 27966,71 Nm3/hr x (1 kmol/22,4 Nm/hr)

= 1248,51 kmol/hr

2. Ammonia (NH3) masuk reactor.

Laju NH3 ke reaktor (FRC-102) = 97 ton/hr= 97000 kg/hr

Kemurnian NH3 = 99,87 %

Laju alir NH3 ke reactor = 97000 kg/hr x 0,9987 = 96873,90 kg/hr

= 5698,46 kmol/hr

H2O yang masuk bersama NH3 = (0,0013 x 97000)kg/hr

= 126,10 kg/hr

3. Aliran umpan recycle carbamat solution

Laju (FICA-106) = 77m3/H

Spesifikasi gravity = 1,15 gr/cm3 (data analisa lab)

Opening valve rata-rata = 10 %

Berdasarkan Opening valve rata-rata di dapat flow recycle to HPAC = 4,33 m3/hr

dari gambar flow recycle to HPAC.

Maka recycle carbamat solution masuk reaktor urea adalah

= (77 – 4,33) m3/ hr x 1,15 gr/cm3 x 106 ) m3/cm3 x 1 kg/1000 gr

= 83570,5 kg/hr.

Dari neraca massa desain H2O yang ditambahkan pada pompa Rc adalah 480

kg/hr.

Total recycle carbamat = (83570,5 + 480) kg = 84050,5 kg/hr

Laju alir masing-masing komposisi recycle carbamat solution masuk reaktor urea

adalah:

Urea = 10,1% x 84050,5 = 8489,10 kg/hr = 141,49 kmol/hr

NH3 = 36,7% x 84050,5 = 30846,53 kg/hr = 1814,50 kmol/hr

CO2 = 33,6% x 84050,5 = 28240,97 kg/hr = 641,84 kmol/hr

H2O = 19,2% x 84050,5 = 16137,70 kg/hr = 896,54 kmol/hr

Biuret = 0,4% x 84050,5 = 336,02 kg/hr = 3,26 kmol/hr

50

Page 3: Lampiran laporan pkl pim

Maka komponen masuk reaktor:

Urea = 141,49 kmol/hr = 8494,40 kg/hr

NH3 = (1814,50 + 5698,46) kmol/hr = 7512,96 kmol/hr =127720,32 kg/hr

CO2 = (641,84 + 1248) kmol/hr =1890,35 kmol/hr = 83175,40 kg/hr

H2O = (896,54 + 7,01) kmol/hr = 903,55 kmol/hr = 16263,90 kg/hr

Biuret = 3,26 kmol/hr = 335,78 kg/hr

Total =235984,80 kg/hr

A.1.2. Neraca Massa keluar Reaktor Urea (52-DC-101)

Untuk mengetahui konversi reaksi dalam reaktor, maka urea dan biuret yang ada

dalam recycle carbamat dikonversikan kembali menjadi NH3 dan CO2

1. Konversi urea menjadi NH3 dan CO2

NH2CONH2 + H2O 2 NH3 + CO2

Basis mol urea yang ada : 141,49 kmol/hr

H 2O yang bereaksi = 141,49 kmol/hr x 1 = 2546,82 kg/hr

NH3 yang terbentuk = 141,49 kmol/hr x 2 = 4810,66 kg/hr

CO2 yang terbentuk = 141,49 kmol/hr x 1 = 6225,56 kg/hr

2. Konversi biuret menjadi urea.

NH 2CONHCONH2 + NH3 2 NH2CONH2

Basis : 3,26 kmol/hr biruet.

NH3 yang bereaksi = 1 x 3,26 kgmol/hr = 2546,82 kg/hr

Urea yang terbentuk = 2 x 3,26 kgmol/hr = 391,20 kg/hr

3. Urea yang terbentuk dari biuret, dikonvensikan lagi menjadi CO2 dan NH3.

Basis : 6,52kmol/hr urea.

H2O yang bereaksi = 1 x 6,52 kmol/hr = 117,36 kg/hr

NH3 yang terbentuk = 2 x 6,52 kmol/hr = 13,04 kmol/hr = 221,68 kg/hr

CO2 yang terbentuk = 1 x 6,52 kmol/hr = 286,88 kg/hr

51

Page 4: Lampiran laporan pkl pim

Total kandungan NH3 masuk ke reaktor (52-DC – 101)

NH3 = (NH3 yang masuk reaktor + NH3 R1 - NH3 R2 + NH3 R3) kmol/hr

= (7512,96 + 141,49 - 3,26 +13,04) kmol/hr

= 7644,23 kmol/hr

Total CO2 masuk ke reaktor

CO2 = (CO2 masuk reaktor + CO2 R1 + CO2R3) kmol/hr

= (1890,35 + 141,49 + 6,52) kmol/hr

= 2038,36 kmol/hr

Total H2O masuk ke reaktor

H2O = ( H2O masuk reaktor - H2OR1- H2OR3) kmol/hr

= (903,55 -141,49 – 6,25) kmol/hr

= 755,4 kmol/hr

Perbandingan N/C dalam reaktor :

N/C = (a) = mol NH3 / mol CO2 = 3,76

Perbandingan H/C dalam reaktor :

H/C= (b) = mol H2O / mol CO2 = 0,37

Dari grafik urea synthesis Equilibrium convertion pada N/C = 3,76 dan H/C = 0,37

diperoleh konvensi reaksi pada temperatur top reaktor 199,5 0C adalah = 72,60 %.

Persamaan reaksi di reaktor ( DC – 101 )

2NH3 + CO2 NH2COONH4

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O

2NH3 + CO2 NH2CONH2 + H2O

Basis : 1890,35 kmol CO2 masuk reaktor

1. CO2 masuk reaktor = 1890,35 kmol/hr

CO2 yang bereaksi = 0,7260 x 1890,35 kmol/hr = 1372,39 kmol/hr

CO2 yang tidak bereaksi = (1890,35 - 1372,39) kmol/hr = 517,96kmol/hr

2. NH3 yang bereaksi = 2 x 1372,39 kmol/hr = 2744,78 kmol/hr

NH3 yang tidak bereaksi = (7512,96-2744,78)kmol/hr = 4768,18 kmol/hr

3. Urea yang terbentuk = 1 x 1372,39 kmol/hr = 1372,39 kmol/hr

4. H2O yang terbentuk = 1 x 1372,39 kmol/hr = 1372,39 kmol/hr

52

Page 5: Lampiran laporan pkl pim

Selain dari reaksi diatas pada reaktor urea juga terjadi reaksi:

Biuret yang bereaksi dalam reaktor

NH2CONHCONH2 + NH3 2NH2CONH2

Neraca massa design

Biuret masuk reaktor = 364 kg/hr

Biuret keluar reaktor = 252 kg/hr

Biuret yang bereaksi = 364 - 252 = 112 kg/hr

% biuret yang menjadi urea = x 100 %

= 30,77 %

Basis : 3,26 kmol/hr biuret masuk reaktor

Biuret yang bereaksi = (0,3077 x 3,26) kmol/hr = 1,00 kmol/hr

Biuret yang tidak bereaksi = (3,26 - 1,00) kmol/hr = 2,26 kmol/hr

NH3 yang dibutuhkan = (1 x 1,00) kmol/hr =1,00 kmol/hr

NH3 yang tidak bereaksi = (NH3 yang tidak habis bereaksi - NH3 yang dibutuhkan)

= (4768,18 – 1,00) kmol/hr = 4767,18 kmol/hr

Urea yang terbentuk = (2 x 1,00) kmol/hr = 2,00 kmol/hr

Urea yang terbentuk dari kedua reaksi = (1372,39 + 2,00) kmol/hr

= 1374,39 kmol/hr

Total massa keluar reaktor urea adalah

Urea = (141,49 + 1374,39) kmol/hr = 1515,88 kmol/hr = 90952,80 kg/hr

NH3 = 4767,18 kmol/hr = 81042,06kg/hr

CO2 = 517,96kmol/hr = 22790,24 kg/hr

H2O = (903,55 + 1372,39) kmol/hr = 2275,94kmol/hr = 40966,92 kg/hr.

Biuret = 2,26 kmol/hr = 232,78 kg/hr

Total = 235984,80 kg/hr

53

Page 6: Lampiran laporan pkl pim

A.2 Perhitungan Neraca Energi

A.2.1 Neraca Energi Masuk Reaktor Urea

Flow NH3

Temperatur = 81,3 0C

Flow NH3 masuk reaktor = 96873,9 kg/hr

Cp NH3 = 0,541 kkal/kg0C

Q5 = mCp T

Q5 = (96873,9 kg/hr) (0,541 kkal/kg0C) (81,3 - 25)0C

Q5 = 2950614,30 kkal/hr

Flow CO2

Temperatur = 138,25 0C

Flow CO2 masuk reaktor = 54934,44 kg/hr

Cp CO2 = 0,235kkal/kg0C

Q6 = mCp T

Q6 = (54934,44 kg/hr) (0,235kkal/kg0C) (138,25 – 25) 0C

Q6 = 1462011,45 kkal/hr

Recycle karbamat

Temperatur = 103,3 0C

Tabel A.1 Data kapasitas panas masuk reaktor urea.

KomponenMassa Flow

(kg/hr)% wt

(n)Cp

(kkal/kg0C)nCp

Urea 8489,10 10,1 0,454 0,0458

NH3 30846,53 36,7 0,552 0,2025

CO2 28240,97 33,6 0,245 0,0823

H2O 16137,70 19,2 0,451 0,0865

Biuret 336,02 0,4 0,454 0,0018

Total 84050,32 100 0,4189

Q7 = m nCp T

Q7 = (84050,32 kg/hr) (0,4189kkal/kg0C) (103,3 – 25) 0C

Q7 = 2756839,7 kkal/hr

54

Page 7: Lampiran laporan pkl pim

Panas Reaksi

Reaksi pembentukan karbamat

2NH3 + CO2 NH2COONH4 ................Q = 484 kkal/kg

Karbamat yang terbentuk = 1372,39 kmol/hr = 107046,42 kg/hr

Panas reaksi pembentukan karbamat

Q1 = (107046,42 kg/hr)( 484 kkal/kg)

Q1 = 51810467,28 kkal/hr.

Reaksi dehidrasi karbamat

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O ....Q = -6,22 kkal/mol

Panas yang dibutuhkan untuk pembentukan urea

Q2 = (1372390,00 mol/hr) (-6,22 kkal/mol)

Q2 = 8536265,80 kkal/hr

NH3 yang bereaksi = 2744,78 kmol/hr = 46661,26 kg/hr

Temperatur = 199,5 0C

Cp NH3 = 0,553 kkal/kg0C

Q3 = mCp T

Q3= (46661,26 kg/hr) (0,553 kkal/kg0C) (199,5 - 25)0C

Q3= 4502741,60 kkal/hr

CO2 yang bereaksi = 1372 kmol/hr = 60385,16 kg/hr

Temperatur = 199,5 0C

Cp CO2 = 0,241 kkal/kg0C

Q4 = mCp T

Q4 = (60385,16 kg/hr) (0,241 kkal/kg0C) (199,5 – 25)0C

Q4 = 2539467,71 kkal/hr

QR = Q1 - Q2 - Q3 - Q4

QR = (51810467 - 8536265,80 - 4502741,60 - 2539467,71) kkal/hr

QR = 36231992,17 kkal/hr

Total panas atau energi yang masuk reaktor urea adalah:

Qtotal = Q5 + Q2 + Q7 + QR

Qtotal =(2950614,30 + 1462011,45 + 2756839,7 + 36231992,17) kkal/hr

Qtotal = 43401457,49 kkal/h

55

Page 8: Lampiran laporan pkl pim

A.2.2 Neraca Energi Keluar Reaktor Urea

T = 199,5 0C

Tabel A.2 Neraca Energi Keluar Reaktor Urea

KomponenMassa Flow

(kg/hr)% wt

(n)Cp

(kkal/kg0C)nCp

Urea 90952,80 38,54 0,575 0,2216

NH3 81042,06 34,34 0,561 0,1926

CO2 22790,24 9,66 0,235 0,0227

H2O 40966,92 17,36 0,463 0,0804

Biuret 232,78 0,10 0,575 0,0005

Total 235984,80 100 0,5178

Qd = m nCp T

Qd = (235984,80 kg/hr) (0,5178 kkal/kg0C) (199,5 – 25)0C

Qd = 21322666,19 kkal/hr

Panas yang hilang (Qloss)

Qloss = QT - Qd

Qloss = (43401457,49 - 21322666,19) kkal/hr

Qloss = 22078791,3 kkal/hr

% Qloss = x 100 %

% Qloss = x 100 %

% Qloss = 50,87 %

Efesiensi thermal = (1 – Qtotal / Qloss) x 100 %

= 1 – 0,5087) x 100 %

= 49,12 %

56

Page 9: Lampiran laporan pkl pim

Urea = 90952,80 kg/hr

NH3 = 81042,06 kg/hr

CO2 = 22790,24 kg/hr

H2O = 40966,92 kg/hr

Biuret = 232,78 kg/hr

Urea = 90952,80 kg/hr

CO2 = 54934,44 kg/hr NH3 = 81042,06 kg/hr

CO2 = 22790,24 kg/hr

H2O = 40966,92 kg/hr

Biuret = 232,78 kg/hr

NH3 = 96873,90 kg/hr

H2O = 126,10 kg/hr

Gambar A.2 Skema Neraca Massa Reaktor Sintesa Urea (aktual)

57

Reaktor Urea

Page 10: Lampiran laporan pkl pim

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN DESAIN

B. 1 Perhitungan Neraca Massa

B.1.1 Neraca Massa Masuk Reaktor Urea (52-DC-101)

ke DA- 201

Dari CO2 plant dari NH3 plant

Recycle carbamat solution Dari EA-401

Gambar B.1 Reaktor Sintesis Urea

Operasi reaktor urea adalah steady state (akumulasi 0)

1. Neraca massa komponen CO2 masuk reaktor urea

Flow CO2 masuk reaktor (FRC-101) = 1146,88 Nm3/hr = 50463 kg/hr

2. Ammonia (NH3) masuk reaktor.

Laju NH3 ke reaktor (FRC-102) =5632,05 Nm3/hr = 95745 kg/hr

3. Aliran umpan recycle carbamat solution

Laju alir masing-masing komposisi recycle carbamat solution masuk reaktor urea

adalah:

Urea = 8239kg/hr = 137,32 kmol/hr

NH3 = 30058kg/hr = 1768,12 kmol/hr

58

52-DC-101

Page 11: Lampiran laporan pkl pim

CO2 = 27536kg/hr = 625,82 kmol/hr

H2O = 15070 kg/hr = 872,61 kmol/hr

Biuret = 364kg/hr = 3,53 kmol/hr

Maka komponen masuk reaktor:

Urea = 137,32 kmol/hr = 8239 kg/hr

NH3 = (1768,12 + 5632,06) kmol/hr = 7400,18 kmol/hr =125803 kg/hr

CO2 = (625,82 + 1146,89) Kmol/hr =1772,71 kmol/hr = 77999 kg/hr

H2O = 872,61 kmol/hr = 15707 kg/hr

Biuret = 3,53 kmol/hr = 364 kg/hr

Total =228112 kg/hr

B.1.2. Neraca Massa keluar Reaktor Urea (52-DC-101)

Untuk mengetahui konversi reaksi dalam reaktor, maka urea dan biuret yang ada

dalam recycle carbamat dikonversikan kembali menjadi NH3 dan CO2

1. Konversi urea menjadi NH3 dan CO2

NH2CONH2 + H2O 2 NH3 + CO2

Basis mol urea yang ada : 137,32 kmol/hr

H2O yang bereaksi = 137,32 kmol/hr x 1 = 137,32 kmol/hr

NH3 yang terbentuk = 137,32 kmol/hr x 2 = 274,64 kmol/hr

CO2 yang terbentuk = 137,32 kmol/hr x 1 = 137,32 kmol/hr

2. Konvensi biuret menjadi urea.

NH2CONHCONH2 + NH3 2NH2CONH2

Basis : 3,53 kmol/hr biuret.

NH3 yang bereaksi = 1 x 3,53 kmol/hr = 3,53 kmol/hr

Urea yang terbentuk = 2 x 3,53 kmol/hr = 7,06 kmol/hr

3. Urea yang terbentuk dari biuret, dikonvensikan lagi menjadi CO2 dan NH3.

Basis : 7,06 kmol/hr urea.

H2O yang bereaksi = 1 x 7,06 kmol/hr = 7,06 kmol/hr

NH3 yang terbentuk = 2 x 7,06 kmol/hr = 14,12 kmol/hr

CO2 yang terbentuk = 1 x 7,06 kmol/hr = 7,06 kmol/hr

59

Page 12: Lampiran laporan pkl pim

Total kandungan NH3 masuk ke reaktor

NH3 = (NH3 yang masuk reaktor + NH3 R1 - NH3 R2 + NH3 R3) kmol/hr

= (7400,18 + 274,64 – 3,53 - +14,12) kmol/hr

= 7685,41 kmol/hr

Total CO2 masuk ke reaktor

CO2 = (CO2 masuk reaktor + CO2 R1 + CO2R3) kmol/hr

= (1772,71 + 137,32 + 7,06) kmol/hr

= 1917,09 kmol/hr

Total H2O masuk ke reaktor

H2O = ( H2O masuk reaktor - H2OR1- H2OR3) kmol/hr

= (872,61 – 137,32 – 7,06) kmol/hr

= 728,23 kmol/hr

Perbandingan N/C dalam reaktor :

N/C = (a) = mol NH3 / mol CO2 = 4,00

Perbandingan H/C dalam reaktor :

H/C= (b) = mol H2O / mol CO2 = 0,38

Dari grafik urea synthesis Equilibrium convertion pada N/C = 4,00 dan H/C = 0,38

diperoleh konvensi reaksi pada temperatur top reaktor 200 0C adalah = 74,8%.

Persamaan reaksi di reaktor

2NH3 + CO2 NH2COONH4

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O

2NH3 + CO2 NH2CONH2 + H2O

Basis : 1772,71 kmol CO2 masuk reaktor

1. CO2 masuk reaktor = 1772,71 kmol/hr

CO2 yang bereaksi = 0,748 x 1772,71 kmol/hr = 1326,00 kmol/hr

CO2 yang tidak bereaksi = (1890,35 -1326,00) kmol/hr = 446,71 kmol/hr

2. NH3 yang bereaksi = 2 x 1326,00 kmol/hr = 2652 kmol/hr

NH3 yang tidak bereaksi = (7400,18 - 2652) kmol/hr = 4748,18 kmol/hr

3. Urea yang terbentuk = 1 x 1326,00 kmol/hr = 1326,00 kmol/hr

4. H2O yang terbentuk = 1 x 1326,00 kmol/hr = 1326,00 kmol/hr

60

Page 13: Lampiran laporan pkl pim

Selain dari reaksi diatas pada reaktor urea juga terjadi reaksi:

Biuret yang bereaksi dalam reaktor

NH2CONHCONH2 + NH3 2NH2CONH2

Neraca massa desain:

Biuret masuk = 364 kg

Biruet keluar = 252 kg

Biruet yang bereaksi = 364 - 252 = 112 kg

% biuret yang menjadi urea = x 100 %

= 30,77 %

Basis : 3,53 kmol biuret masuk reaktor

Biuret yang bereaksi = (0,3077 x 3,53) kmol/hr = 1,09 kmol/hr

Biuret yang tidak bereaksi = (3,53 - 1,09) kmol/hr = 2,44 kmol/hr

NH3 yang dibutuhkan = (1 x 1,09) kmol/hr =1,09 kmol/hr

NH3 yang tidak bereaksi = (NH3 yang tidak habis bereaksi - NH3 yang dibutuhkan)

= (4748,18 – 1,09) kmol/hr = 4747,09 kmol/hr

Urea yang terbentuk = (2 x 1,09) kmol/hr = 2,18 kmol/hr

Urea yang terbentuk dari kedua reaksi = (1326 + 2,18) kmol/hr

= 1328,18 kmol/hr

Total massa keluar reaktor urea adalah

Urea = (137,32 + 1328,18) kmol/hr = 87930 kg/hr

NH3 = 4767,09 kmol/hr = 80700 kg/hr

CO2 = 446,72 kmol/hr = 19655 kg/hr

H2O = (872,61 + 1326) kmol/hr = 39575 kg/hr.

Biuret = 2,44 kmol/hr = 252 kg/hr

Total = 228112 kg/hr

61

Page 14: Lampiran laporan pkl pim

B.2 Perhitungan Neraca Energi

B.2.1 Neraca Energi Masuk Reaktor Urea

Flow NH3

Temperatur = 70 0C

Flow NH3 masuk reaktor = 95745 kg/hr

Cp NH3 = 0,521 kkal/kg0C

Q5 = mCp T

Q5 = (95745 kg/hr) (0,521 kkal/kg0C) (70 - 25)0C

Q5 = 2244741,53 kkal/hr

Flow CO2

Temperatur = 130 0C

Flow CO2 masuk reaktor = 50463 kg/hr

Cp CO2 = 0,232 kkal/kg0C

Q6 = mCp T

Q6 = (50463 kg/hr) (0,232 kkal/kg0C) (130 – 25) 0C

Q6 = 1229278,68 kkal/hr

Recycle karbamat

Temperatur = 110 0C

Tabel B.1 Data kapasitas panas masuk reaktor urea.

KomponenMassa Flow

(kg/hr)% wt

(n)Cp

(kkal/kg0C)nCp

Urea 8239 10,1 0,462 0,0466

NH3 30058 36,7 0,545 0,2000

CO2 27536 33,6 0,225 0,0756

H2O 15707 19,2 0,451 0,0866

Biuret 364 0,4 0,462 0,0018

Total 81904 100 0,4106

Q7 = m nCp T

Q7 = (81904 kg/hr) (0,4106 kkal/kg0C) (110 – 25) 0C

Q7 = 2858531,50 kkal/hr

62

Page 15: Lampiran laporan pkl pim

Panas Reaksi

Reaksi pembentukan karbamat

2NH3 + CO2 NH3 COONH4 ................Q = 484 kkal/kg

Dari neraca massa desain, massa masuk = 1772,71 kmol/hr

Konversi urea 74,8 % sehingga = 0,748 x 1772,71 kmol/hr = 1325,98 kmol/hr

Karbamat yang terbentuk = 1325,98 kmol/hr = 103426,44 kg/hr

Panas reaksi pembentukan karbamat

Q1 = (103426,44 kg/hr)( 484 kkal/kg)

Q1 = 50058396,96 kkal/hr.

Reaksi dehidrasi karbamat

NH2 COONH4 NH2CONH2 + H2O ....Q = -6,22 kkal/mol

Panas yang dibutuhkan untuk pembentukan urea

Q2 = (1325980 mol/hr) (-6,22 kkal/mol)

Q2 = 8247595,6 kkal/hr

NH3 yang bereaksi = 1375,98 kmol/hr = 45083,32 kg/hr

Temperatur = 200 0C

Cp NH3 = 0,562 kkal/kg0C

Q3 = mCp T

Q3= (45083,32 kg/hr) (0,562 kkal/kg0C) (200 - 25)0C

Q3= 4433944,52 kkal/hr

CO2 yang bereaksi = 1325,98 kmol/hr = 58343,12 kg/hr

Temperatur = 200 0C

Cp CO2 = 0,241 kkal/kg0C

Q4 = mCp T

Q4 = (58343,12 kg/hr) (0,241 kkal/kg0C) (200 – 25)0C

Q4 = 2460621,08 kkal/hr

QR = Q1 - Q2 - Q3 - Q4

QR = (50058396,96 - 45083,32 - 4433944,52 - 2460621,08) kkal/hr

QR = 43118748,04 kkal/hr

Total panas atau energi yang masuk reaktor urea adalah:

Qtotal = Q5 + Q2 + Q7 + QR

63

Page 16: Lampiran laporan pkl pim

Qtotal =(2244741,53 + 1229278,68 + 2858531,50 + 43118748,04) kkal/hr

Qtotal = 49451299,75 kkal/hr

B.2.2 Neraca Energi Keluar Reaktor Urea

T = 200 0C

Tabel B.2 Neraca Energi Keluar Reaktor Urea

KomponenMassa Flow

(kg/hr)% wt

(n)Cp

(kkal/kg0C)nCp

Urea 87930 38,6 0,575 0,2219

NH3 80700 35,4 0,565 0,2000

CO2 19655 8,6 0,245 0,0210

H2O 39575 17,3 0,462 0,0799

Biuret 252 0,1 0,575 0,0005

Total 228112 100 0,5233

Qd = m nCp T

Qd = (228112 kg/hr) (0,5233 kkal/kg0C) (200 – 25)0C

Qd = 20889926,68 kkal/hr

Panas yang hilang (Qloss)

Qloss = QT - Qd

Qloss = (49451299,75 -20889926,68) kkal/hr

Qloss = 28561373,07 kkal/hr

% Qloss = x 100 %

% Qloss = x 100 %

% Qloss = 57,76 %-

Efesiensi thermal = (1 – Qtotal / Qloss) x 100 %

= 1 – 0,5776) x 100 %

= 42,24 %

64

Page 17: Lampiran laporan pkl pim

Urea = 87930 kg/hr

NH3 = 80700 kg/hr

CO2 = 19655 kg/hr

H2O = 39575 kg/hr

Biuret = 252 kg/hr

Urea = 8239 kg/hr

CO2 = 50463 kg/hr NH3 = 30058 kg/hr

CO2 = 27536 kg/hr

H2O = 15707 kg/hr

Biuret = 364 kg/hr

NH3 = 75745 kg/hr

Gambar B.2 Skema Neraca Massa Reaktor Sintesa Urea (Desain)

65

Reaktor Urea