lampp a maju hex

7/22/2019 Lampp a Maju Hex

1/11

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Reaksi yang terjadi di Reaktor I

6CH2O(l) + 4NH3 (l) (CH2)6N4 (s) + 6H2O

Konversi reaksi 98% terhadap CH2O

Spesifikasi bahan baku dan produk :

Tabel LA.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

Komponen Komposisi (% berat) Berat Molekul

BAHAN BAKU

1. Amoniak

NH3 H2O

2. Formaldehid 37%

CH2O H2O CH3OH

99,5

0,5

37

62,5

0,5

17

18

30

32

PRODUK

(CH2)6N4 (s) (CH2)6N4 (l) H2O

99,93

0,06

0,01

140

Perhitungan neraca massa dilakukan berdasarkan hal-hal berikut:

Kapasitas pabrik : 17.000 ton/tahun

Operasi pabrik : 330 hari/tahun

Basis : 1 jam operasi

Satuan perhitungan : kg/jam

Kapasitas produksi tiap jam:

= 2.146 kg/jam


2/11

Untuk mencapai kapasitas produksi yang di inginkan maka CH2O yang

dibutuhan sebesar 2.820 kg/jam.

Perbandingan mol reaktan: N1NH3: N2CH2O= 2 : 3

BM masing-masing senyawa adalah 17 dan 30 maka rasio massa:

F1NH3: F2

CH2O= 34 : 90

A.1 Neraca Massa di Reaktor R-101

Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi antara amoniak dengan formaldehid

R-101

1

NH3CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)CH2O 0,37

CH3OH 0,005

H2O 0,625

NH3 0,995

H2O 0,005

3

2

Reaksi yang terjadi:

6CH2O(l) + 4NH3 (l) (CH2)6N4 (s) + 6H2O


Basis: Formaldehid 37% (CH2O 37%) = 2.820 kg/jam

Maka laju alur masuk 1 (F1) pada Reaktor R-01:

CH2O : F1CH2O = 2.820 kg/jam=

= 94 kmol/jam

H2O : F1H2O=

4763,514 kg/jam

=

= 264,640 kmol/jam

CH3OH : F1CH3OH= 38,108 kg/jam=

= 1,191 kmol/jam

Untuk memperoleh jumlah NH3 yang digunakan, dapat dicari dengan

menggunakan perbandingan mol reaktan CH2O dengan NH3

NH3 : CH2O = 2 : 3


3/11

H2oMaka laju alur masuk 2 (F2) pada Reaktor R-01:

NH3 : F2NH3= (2/3) x 94 kmol/jam = 62,667 kmol/jam=

= 1065,339 kg/jam

H2O : F1H2O=

kg/jam

=

= 0,297 kmol/jam

Reaksi yang terjadi:

6CH2O(l) + 4NH3 (l) (CH2)6N4 (s) + 6H2O


Maka komposisi produk keluaran Reaktor R-01:

CH2O : mula-mula = 94 kmol/jambereaksi = (98/100) x 94 kmol = 92 kmol/jam

sisa = (94 - 92) kmol/jam = 2 kmol/jam

= 60 kg/jam

F3

CH2O= 60 kg/jam

NH3 : mula-mula = 63 kmol/jambereaksi = (4/6) x 92 kmol/jam = 61,333 kmol/jam

sisa = (6361,333) kmol/jam = 1,667 kmol/jam

= 28,339 kg/jam

F3NH3 = 28,339 kg/jam

H2O : mula-mula = 264,927 kmol/jamterbentuk = (6/6) x 92 kmol/jam = 92 kmol/jam

dihasilkan = ( 264,927 + 92) kmol/jam

= 356,927 kmol/jam = 6424,686kg/jam

F3H2O = 6424,686 kg/jam

(CH2)6N4 : terbentuk = (1/6) x 92 kmol/jam = 15,333 kmol/jam= 2146,620 kg/jam

F3(CH2)6N4 = 2146,620 kg/jam

CH3OH : F3CH3OH= F2CH3OH= 38,108 kg/jam (tidak bereaksi)


4/11

A.2 Neraca Massa di Evaporator I (EV-101)

Fungsi : Menguapkan sisa CH2O, CH3OH, NH3, dan sebagian air dari produk

reaktor

Efisiensi evaporator : 90% terhadap H2O

H2O : F8H2O+ F5H2O= F4H2O+ F14H2OF8H2O= 0,1 (F

4H2O+ F

14H2O)

= 0,1 (6424,686 kg/jam + F14H2O)

= 642,468 kg/jam + 0,1 F14

H2

O

F4H2O= 642,468 kg/jam + 0,1 F14

H2O (1)

F5H2O= F3

H2O+ F14

H2OF4

H2O

= 0,9 (6424,686 kg/jam + F14H2O)

= 5782,217 kg/jam + 0,9 F14H2O

F5H2O= 5782,217 kg/jam + 0,9 F14

H2O (2)

CH3OH : yang menguap 98,8%, karena lebih volatil dibanding airF8CH3OH+ F

5CH3OH= F

4CH3OH+ F

14CH3OH

F8CH3OH= 0,012 (F4

CH3OH+ F14

CH3OH)

= 0,012 (38,108 kg/jam + F14CH3OH)

F8CH3OH= 0,457 kg/jam + 0,012 F14

CH3OH (3)

F5CH3OH= 0,988 (F4

CH3OH+ F14

CH3OH)

= 0,988 (38,108 kg/jam + F14CH3OH)

F5CH3OH= 37,651 kg/jam + 0,988F14

CH3OH (4)

FE-101

CH2O

CH3OH

NH3

H2O

NH3

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

3

5

4

14


5/11

CH2O : yang menguap 99,8%, karena sangat volatileF8CH2O+ F

5CH2O= F

4CH2O+ F

14CH2O

F8CH2O= 0,002 (F4

CH2O+ F14

CH2O)

= 0,002 (60 kg/jam + F14CH2O)

F8CH2O= 0,12 kg/jam + 0,002 F14

CH2O (5)

F5CH2O= 0,998 (F4

CH2O+ F14

CH2O)

= 0,998 (60 kg/jam + F14CH2O)

F5CH2O= 59,88 kg/jam + 0,998 F14

CH2O (6)

(CH2)6N4(l) : F8(CH2)6N4= F4(CH2)6N4+ F14(CH2)6N4 (7) NH3 : karena operasi berlangsung pada tekanan rendah dan temperatur di

atas temperatur ruangan, maka amoniak menguap secara keseluruhan atau

100%

F8NH3=F4NH3

= 28,339 kg/jam

A.3 Neraca Massa di Evaporator II (EV-102)

Fungsi : Menguapkan sisa CH2O, CH3OH, NH3, dan sebagian air dari produk EV-

101

FE-2

CH2O

CH3OH

H2O

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2

)6

N4(s)

9

84

Efisiensi alat 90% terhadap H2O

H2O : F8H2O= F9H2O+ F10H2OF9H2O= 0,1 F

8H2O (8)

F10H2O= 0,9 F8

H2O (9)

CH3OH : yang menguap 98,8%, karena lebih volatil dibanding airF8CH3OH= F

9CH3OH+ F

10CH3OH


6/11

F9CH3OH= 0,012 F8

CH3OH (10)

F10CH3OH= 0,988 F8

CH3OH (11)

CH2O : yang menguap 99,8%, karena sangat volatilF8CH2O= F

9CH2O+ F

10CH2O

F9CH2O= 0,002 F8

CH2O (12)

F10CH2O= 0,998 F8

CH2O (13)

(CH2)6N4(l) : F8(CH2)6N4(l)= F9(CH2)6N4(l)+ F10(CH2)6N4(l) (14)

A.4 Neraca Massa di kristalizer (CR-01)

Fungsi : Membentuk kristalHexamine

FF-101

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

12

14

13

Efisiensi alat 99,5%

H2O : F9H2O= F13H2O+ F14H2OF13H2O= 0,005 F

9H2O (15)

F14H2O= 0,995 F9

H2O (16)

Dari persamaan (8): F9H2O= 0,1 F8H2O, maka :

F14H2O= 0,995 (0,1 F8

H2O)

Dari persamaan (1) F8H2O= 642,468 kg/jam + 0,1 F14

H2O, maka:

F14H2O= 0,995 (0,1 (642,468 kg/jam + 0,1 F14

H2O))

F14H2O= 0,995 (64,247 kg/jam + 0,01 F14

H2O)

= 63,926 kg/jam + 0,00995 F14H2O

F14H2O0,00995 F14

H2O= 63,926 kg/jam

0,99005 F14H2O= 63,926 kg/jam

F14H2O=

F14H2O= 64,568 kg/jam


7/11

Untuk memperoleh nilai F4H2O, substitusi nilai F14

H2O ke

persamaan (1),sehingga:

F8H2O= 642,468 + 0,1 F14

H2O

= 642,468 + 0,1(64,568 kg/jam)

= 648,925 kg/jam


H2O ke


F5H2O= 5782,217 + 0,9 F14

H2O

= 5782,217 + 0,9 (64,568 kg/jam)

= 5840,328 kg/jam

Untuk memperoleh nilai F8H2O, substitusi nilai F4H2O ke


F9H2O= 0,1 F8

H2O

= 0,1(648,925 kg/jam)

= 64,892 kg/jam


H2O ke


F10

H2O= 0,9 F8

H2O

= 0,9 (648,925 kg/jam)

= 584,032 kg/jam

Dengan mensubtitusi nilai F9H2O, maka:

F13H2O= 0,005 F9

H2O

= 0,005 (64,892 kg/jam)

= 0,324 kg/jam

CH3OH : F

9

CH3OH = F

13

CH3OH + F

14

CH3OH

F13CH3OH= 0,005 F9

CH3OH (17)

F14CH3OH= 0,995 F9

CH3OH (18)

Dari persamaan (10) F9CH3OH= 0,012 F8

CH3OH, maka:

F14CH3OH= 0,995 (0,012 F8

CH3OH)

= 0,012 F8CH3OH


8/11

Dari persamaan (3) F8CH3OH= 0,457 + 0,012 F14

CH3OH, maka:

F14CH3OH= 0,012 (0,457 + 0,012 F14

CH3OH)

= 0,005 + 0

= 0,005 kg/jam

Substitusi nilai F14CH3OHke persamaan (3), maka:

F8CH3OH= 0,457+ 0,012 F14

CH3OH

= 0,457 + 0,012 (0,005)

= 0,457 ka\g/jam


F5CH3OH= 37,651 + 0,988F14

CH3OH

= 37,651 + 0,988 (0,005)

= 37,656 kg/jam


F9CH3OH= 0,012 F8

CH3OH

= 0,012 (0,457)

= 0,005 kg/jam


F10

CH3OH= 0,988 F8

CH3OH

= 0,988 (0,457)

= 0,452 kg/jam

Dengan mensubtitusi nilai F9CH3OH, maka:

F13CH3OH= 0,005 F9

CH3OH

= 0,005 (0,005)

= 0 kg/jam

CH2O : F9CH2O= F13CH2O+ F14CH2OF13CH2O= 0,005 F

9CH2O

F14CH2O= 0,995 F9

CH2O

Dari persamaan (12) F9CH2O= 0,002 F8

CH2O, maka:

F14CH2O= 0,995 (0,002 F8CH2O)

= 0,002 F8CH2O

Dari persamaan (5) F8CH2O= 0,12 + 0,002 F14

CH2O, maka:

F8CH2O= 0,12 + 0,002 (0,002 F8CH2O)


9/11

F8CH2O= 0,12 + 0

F8CH2O= 0,12 kg/jam

F14CH2O= 0,002 F8CH2Okg/jam

F14CH2O= 0,002 (0,12 kg/jam)

F14CH2O= 0

Substitusi nilai F14CH2Oke persamaan (6), maka:

F5CH2O= 59,880 + 0,998 F14

CH2O

= 59,880 + 0,998 (0)

= 59,880 kg/jam


F9CH2O= 0,002 F8

CH2O

= 0,002 (0,12 kg/jam)

= 0


F10CH2O= 0,998 F8

CH2O

= 0,998 (0,12 kg/jam)

= 0,120 kg/jam

Subtitusi F9CH2Oke persamaan (19), maka:

F13CH2O= 0,005 F9

CH2O

= 0,005 (0)

= 0 (jumlahnya sangat kecil, sehingga dapat

diabaikan)

(CH2)6N4(l) : F9(CH2)6N4(l)= F13(CH2)6N4(l)+ F14(CH2)6N4(l)F13(CH2)6N4(l)= 0,995 (F

9(CH2)6N4(l)) (21)

F14(CH2)6N4(l)= 0,005 (F9(CH2)6N4(l)) (22)

Persamaan dari evaporator 1 :

alur masuk = alur keluar

F4(CH2)6N4(l)+ F14

(CH2)6N4(l)= F8

(CH2)6N4(l)


10/11

Persamaan evaporator 2 :

F8(CH2)6N4(l)= F9(CH2)6N4(l)

Persamaan dari kristalizer :

F9(CH2)6N4(l)= F13(CH2)6N4(l)+ F14(CH2)6N4(l)

F4(CH2)6N4(l)+ F14

(CH2)6N4(l)= F8

(CH2)6N4(l)

F8(CH2)6N4(l)= F9

(CH2)6N4(l)

F9(CH2)6N4(l)= F13

(CH2)6N4(l)+ F14

(CH2)6N4(l)

+

F4(CH2)6N4(l)+ F14

(CH2)6N4(l)+ F8

(CH2)6N4(l)+ F9

(CH2)6N4(l)= F8

(CH2)6N4(l)

+ F9(CH2)6N4(l)+ F13(CH2)6N4(l)+ F14(CH2)6N4(l)

F4(CH2)6N4(l) = F13

(CH2)6N4(l) = 2146,62 kg/jam

F13(CH2)6N4(l) = 0,995 F9

(CH2)6N4(l)

F9(CH2)6N4(l)= 2146,62/0,995 = 2157,407 kg/jam

F8(CH2)6N4(l)= F9

(CH2)6N4(l)= 2157,407 kg/jam

F14(CH2)6N4(l)= F9

(CH2)6N4(l) - F13

(CH2)6N4(l)

= 2157,407 kg/jam - 2146,62 kg/jam

= 10,787 kg/jam

/

A.4 Neraca Massa di Rotary Dryer (DR-01)

Fungsi : Untuk mengeringkan kristalHexamine

FF-101

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

CH2O

CH3OH

H2O

(CH2)6N4(l)

(CH2)6N4(s)

12

14

13

Efisiensi alat 95%

H2O : F15H2O= 0,05 F13H2OF16H2O= 0,95 F

13H2O

F13H2O= F15H2O+ F16H2O


11/11

F15H2O= 0,05 90,324) = 0,016 kg/jam

F16H2O= 0,95 (0,324) = 0,308 kg/jam

(CH2)6N4(s) : F13(CH2)6N4(l)= F15(CH2)6N4(l)F15(CH2)6N4(l)= 2146,620

lampp a maju hex

Documents