perhitungan neraca panas

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Data-data yang dibutuhkan:

1. Kapasitas panas masing-masing komponen gas

Cp = A + BT + CT2 + DT3

Sehingga Cp dT = AT+ B

2T 2+ C

3T 3+ D

4T 4

Keterangan:

Cp = kapasitas panas (kJ/kmol.K)

A, B, C, D = konstanta

T = suhu (K)

Kompone

nA B C D E

CH3OH 40.046 -3.8287.10-2 2.4529.10-4 -2.1679.10-7 5.9909.10-11

H2O 33.933 -8.4186.10-3 2.9906.10-5 -1.7825.10-8 3.6934.10-12

O2 29.526 -8.8999.10-3 3.8083.10-5 -3.2629.10-8 8.8607.10-12

N2 29.342 -3.5395.10-3 1.0076.10-5 -4.3116.10-9 2.5935.10-13

Ar 20.786

CO2 27.437 4.2315.10-2 -1.9555.10-5 3.9968.10-9 -2.9872.10-13

CH2O 34.428 -2.9779.10-2 1.5104.10-4 -1.2733.10-7 3.3887.10-11

CO 29.556 -6.5807.10-3 2.0130.10-5 -1.2227.10-8 2.2617.10-12

(Yaws, 1999)

2. Kapasitas panas masing-masing komponen cair

Cp = C1 + C2T + C3T2 + C4T3 + C5T4 (satuan dalam J/kmol.K)

Sehingga Cp dT = C 1T+ C 2

2T 2+ C 3

3T3+C 4

4T 4+ C 5

5T5

Kompone C1 C2 C3 C4 C5

n

CH3OH 105,800 -362.23 0.9379

H2O 276,370 -2,090.1 8.125 -0.014116 0.00000937

CH2O 61,900 28.3

(Perry, 1934)

3. Konstanta Antoine

Kompone

nA B C

CH3OH 8.08097 1,582.271 239.726

H2O 8.07131 1,730.63 233.426

(Perry, 1934)

Rumus: log Psat = A – [B/(T + C)]

K = Psat/Ptotal

Keterangan:

Psat = tekanan uap murni (Torr)

T = suhu operasi (oC)

Ptotal = tekanan operasi (Torr)

4. Data menghitung panas penguapan

Komponen Tn (K) Tc (K) Hn

CH3OH

H2O

337.8

373.2

512.6

647.1

8,526

9,717

(Yaws, 1999)

Rumus: Δ Hv=( Tc−T

Tc−Tn )0 , 38

. Δ Hn

Keterangan:

Tn = titik didih normal (K)

Tc = titik kritis (K)

T = suhu operasi (K)

Hn = panas penguapan pada TD normal (kal/mol)

Hv = panas penguapan pada suhu operasi (kal/mol)

Perhitungan Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Suhu referensi : 298 K

Satuan panas : kkal/jam

Satuan Cp : kkal/kmol

Satuan Tekanan : atm

Neraca panas masing-masing alat

1. Vaporizer (V-01)

Fungsi : Merubah fase fresh feed methanol cair menjadi fase gas

Tujuan : a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase metanol

b. Menghitung kebutuhan pemanas

a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase fresh feed methanol

1) Menentukan titik didih

log Psat = A – [B / (T + C)]

Q steam

V - 01 Q outTout = ?

P2=1.5 atm

Q inTin = 303 KP1 = 1.4 atm

Q kondensat

K = Psat / Ptotal

Ptotal = 1.4 atm = 1064 Torr

Y = K.X

KomponenLaju Molar

(kmol/jam)Xi P sat Ki Yi

CH3OH 102.68 0.997 1,066.17 1.00 0.9994

H2O 0.27 0.003 269.70 0.25 0.0007

Total 102.95 1.00 1.0000

Dari data diperoleh T bubble = 346.4 K = 73.4 0C

2) Menentukan panas masuk vaporizer

Umpan masuk pada suhu 303 K = 30oC

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(J/kmol)

Cp.dT

(Kkal/Kmol

)

Q

(Kkal/jam

)

CH3OH 102.68408,222.2

2 98.21 10,083.30

H2O 0.27376,744.4

1 90.63 24.83

Total 102.95 10,108.13

3) Menentukan panas sensible cairan

T awal = 303 K = 300C

T akhir = 346.4 K = 73.4 0C

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(J/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam

)

CH3OH 102.683,785,088.3

1 904.27 92,845.89

H2O 0.273,267,973.7

5 780.73 213.91

Total 102.95 93,059.80

4) Menentukan panas laten penguapan

T awal = 303 K = 300C

T akhir = 346.4 K = 73.4 0C

KomponenMassa

(kmol/jam)

∆ Hv

(kkal/kmol)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 102.68 8364.10 858785.14

H2O 0.27 10067.88 2758.43

Total 102.95 861543.57

5) Menghitung panas yang harus disediakan

Q = Q sensible cairan + Q penguapan – Q input

= 93,059.80+ 861543.57- 10,108.13

= 944,495.23 kkal/jam

b. Menghitung kebutuhan pemanas

Untuk pemanas digunakan saturated steam dengan suhu 100oC dan tekanan 1 atm yang

mempunyai panas penguapan = 539.05 kkal/kg.

(Smith & Van Ness, 1949)

Sehingga massa steam yang dibutuhkan:

=944,495. 23 kkal/jam539 .05 kkal /kg

=1752 . 14 kg / jam

Neraca Panas Overall di Vaporizer (V-01)

Komponen Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)

CH3OH 10083.30 92,845.89

H2O 24.83 213.91

Q penguapan 861543.57

Q pemanas 944,495.23

Total 954,603.36 954,603.36

2. Mixer (M-01)

Fungsi : Mencampurkan udara lingkungan dengan recycle gas dari absorber

Tujuan : Menghitung panas udara keluar Mixer-01

1) Menghitung panas masuk mixer

Panas udara fresh feed:

T = 303 K = 300C

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)

Q

(kkal/jam)

H2O 1.36 168.25 40.20 54.54

O2 77.36 147.39 35.21 2,724.00

N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99

Total 369.75 93,059.80

Panas gas recycle absorber:

T = 303 K = 300C

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16

H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44

O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12

N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96

CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30

CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16

Total 1911.08 67977.15

M-01Q 1

T1 = 303 KP1 = 1 atm

Q 2T2 = 303 KP2 = 1 atm

Q 3T3 = 303 KP3 = 1 atm

2) Menghitung panas udara keluar mixer

T = 303 K = 300C

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 0.37 226.48 54.11 20.13

H2O 225.25 168.25 40.20 9,054.09

O2 184.01 147.39 35.21 6,479.30

N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96

CO 33.42 145.41 34.74 1,161.04

CH2O 0.41 179.70 42.93 17.73

Total 1898.61 67267.26

Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)


umpan udara gas recycle udara

CH3OH 25.16 20.13

H2O 40.20 11,249.44 9,054.09

O2 35.21 4,694.12 6,479.30

N2 34.73 50,534.96 50,534.96

CO 1,451.30 1,161.04

CH2O 22.16 17.73

Total 67267.26 67267.26

3. Blower (B-01)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara dari 1 atm menjadi 1.4 atm

Tujuan : a. Menentukan suhu keluar blower

b. Menghitung panas yang dihasilkan akibat kompresi

Q 2T2= ?

P1 = 1.4 atm

Untuk mencari suhu keluar dari blower, diasumsikan kenaikan tekanan secara adiabatis.

Sehingga memenuhi persamaan:

T 2 = T1( P2

P1)

γ−1γ

Di mana, γ =

CpcampuranCvcampuran

Cvcampuran = Cpcampuran – R

Dengan, T2 = Suhu keluar blower (T akibat kompresi)

R = 1.987 kkal/kmol.K (Smith & Van Ness, 1949)

a. Menentukan suhu keluar Blower

T = 303 K = 30oC

KomponenMassa

yi

Cpi.dT Cpi.dT yi.Cpi.dT

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/kmol)

CH3OH 0.37 0.000 226.48 54.11 0.01

H2O 225.25 0.119 168.25 40.20 4.77

O2 184.01 0.097 147.39 35.21 3.41

N2 1455.14 0.766 145.37 34.73 26.62

CO 33.42 0.018 145.41 34.74 0.61

CH2O 0.41 0.000 179.70 42.93 0.01

Total 1898.61 1.00 35.43

Cp campuran = 35.43 kkal /kmol .K

Cv campuran = 35.43– 1,987 = 33.44 kkal /kmol .K

B-01Q 1T1 = 303 KP1 = 1 atm

Q yang dihasilkan

γ =

CpcampuranCvcampuran

=35 .4333 .44

=1 .059

(γ−1 )γ

=0 . 0561

T2 = ( P2

P1 )m

× T 1=

( 1.41 )

0 . 0561

×303= 308.77 K = 35.77oC

b. Panas yang dihasilkan akibat kompresi

T masuk = 30 oC = 303 K

T keluar = 35.77oC = 308.77 K

Kompone

n

Massa Cp.dT Cp.dT Q

(kmol/jam) (kJ/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam)

CH3OH 0.37 263.23 62.89 23.40

H2O 225.25 194.39 46.44 10460.75

O2 184.01 170.34 40.69 7488.15

N2 1455.14 167.86 40.10 58352.74

CO 33.42 167.94 40.12 1340.93

CH2O 0.41 208.39 49.79 20.56

Total 1898.61 77686.52

Neraca Panas Overall di Blower (B-01)


CH3OH 20.13 43.53

H2O 9,054.09 19514.84

O2 6,479.30 13967.45

N2 50,534.96 108887.70

CO 1,161.04 2501.97

CH2O 17.73 38.29

Panas dihasilkan 77686.52

Total 144,953.78 144,953.78

4. Preheater (HE-01)

Fungsi : Menaikkan suhu udara dengan memanfaatkan panas reaksi

Tujuan : a. Menghitung panas udara masuk preheater

b. Menghitung panas udara keluar preheater

c. Menghitung kebutuhan dowtherm

a. Menghitung panas udara masuk preheater

T masuk = T keluar B-01 = 308.77 K = 35.77 oC

Kompone

n

Massa Cp.dT Cp.dT Q


CH3OH 0.37 489.72 116.99 43.53

H2O 225.25 362.64 86.64 19514.84

O2 184.01 317.72 75.90 13967.45

N2 1455.14 313.22 74.83 108887.70

CO 33.42 313.36 74.86 2501.97

CH2O 0.41 388.09 92.72 38.29

Total 1898.61 144953.78

Q 2T2 = ?

P2 = 1.4 atm

Q 1T1 = 308.77 KP1 = 1.4 atm

Q3 (dowtherm A)T3 = 478 K

M-02

Q4 (dowtherm A)T4 = 448 K

b. Menghitung panas udara keluar preheater

T keluar = 523.40 K = 250.40C

Kompone

n

Massa Cp.dT Cp.dT Q


CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75

H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27

O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17

N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19

CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27

CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30

Total 1898.61 3070474.95

Q yang harus ditambahkan = 144,953.78 - 3,070,474.95 = -2,925,521.17 kkal/jam

c. Menghitung kebutuhan dowtherm

Untuk pemanas digunakan Dowtherm A cair dengan suhu masuk 205oC dan suhu keluar

175oC yang mempunyai kapasitas panas Cp = 2.0235 kJ/kg.K.

Sehingga massa Dowtherm A yang dibutuhkan:

=

2, 925 ,521. 17 kkal / jam2.0235 kkal /kg . K×(478−448 )K

= 188,801.21 kg/jam

Neraca Panas Overall di Preheater (HE-01)


CH3OH 43.53 1052.75

H2O 19514.84 417741.27

O2 13967.45 300396.17

N2 108887.70 2297310.19

CO 2501.97 53086.27

CH2O 38.29 888.30

Panas ditambahkan 2,925,521.17

Total 3070474.95 3070474.95

5. Mixer (M-02)

Fungsi : Mencampurkan udara dari preheater dengan gas metanol dari vaporizer

Tujuan : a. Menghitung panas gas keluar mixer

b. Menghitung suhu udara masuk mixer

a. Menghitung panas gas keluar mixer

T keluar = 508 K=235ºC

Kompone

n

Massa Cp.dT Cp.dT Q


CH3OH 103.05 10,919.79 2608.77 268826.20

H2O 225.52 7,218.14 1724.43 388902.18

O2 184.01 6,352.38 1517.60 279258.02

N2 1455.14 6,152.05 1469.74 2138681.72

CO 33.42 6,186.70 1478.02 49396.78

CH2O 0.41 8,322.05 1988.16 821.16

Total 2001.56 3125886.07

b. Menghitung suhu udara masuk mixer

T metanol masuk = 346.4 K = 73.4ºC

Kompone

n

Massa Cp.dT Cp.dT Q


M-02Q 1

T1 = ?P1 = 1.4 atm

Q 2T2 = 346.4 KP2 = 1.4 atm

Q 3T3 =508

P3 = 1.4 atm

CH3OH 102.68 2254.61 538.63 55304.13

H2O 0.27 1634.55 390.50 106.99

Total 102.95 55411.12

Q1 = Q3 – Q2 = 3125886.07 – 55411.12 = 3070474.95 kkal/jam

Suhu masuk di trial sehingga didapat panas 3070474.95 kkal/jam.

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75

H2O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27

O2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17

N2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19

CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27

CH2O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30

Total 1898.61 3070474.95

Diperoleh T keluar = 523.4 K = 250.4oC

Neraca Panas Overall di Mixer (M-01)


udara metanol gas

CH3OH 1052.75 55304.13 268,826.20

H2O 417741.27 106.99 388,902.18

O2 300396.17 279,258.02

N2 2297310.19 2,138,681.72

CO 53086.27 49,396.78

CH2O 888.30 821.16

Total 3,125,886.07 3,125,886.07

6. Reactor (R-01)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi katalitik antara metanol dengan oksigen

Tujuan : a. Menghitung panas umpan reaktor

b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi

c. Menghitung panas produk keluar reaktor

d. Menghitung kebutuhan pendingin

a. Menghitung panas umpan reaktor

Q1 = 3,125,886.07 kkal/mol

b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi

Data panas pembentukan standar pada 298 K:

Kompnen ∆Hfo298

(kJ/kmol)

CH3OH -200660

H2O -241818

CH2O -108570

CO -110525

Reaksi utama : CH 3 OH + 1

2O2 → CH 2O+H2 O

Reaksi samping : CH 2 O+ 1

2O2 → CO+H2 O

H298 reaksi utama= (Hfo298 CH2O + Hf

o298 H2O) - Hf

o298 CH3OH

= (-108570 – 241818) + 200660

= -149728 kJ/kmol = -35770.46 kkal/kmol

= -35770.5 kkal/kmol.(103.05 kmol/jam)

R-01

H reaksi

R-01

H reaksi

Q 1T1 = 508 K

P1 = 1.4 atm

Q 2T1 = 563 K

P1 = 1.4 atm

Q 3 (dowtherm A)Q 4 (dowtherm A)

= -3710097.57 kkal/jam

H298 reaksi samping = (Hfo298 CO + Hf

o298 H2O) - Hf

o298 CH2O

= (-110525 – 241818) + 108570

= -243773 kJ/kmol = -58238.09 kkal/kmol

= -58238.09 kkal/kmol.(0.41 kmol/jam)

= -24053.89 kkal/jam

H298 reaksi total = -3710097.57 + (-24053.89)

= -2829564.3 kkal/jam

c. Menghitung panas produk keluar reaktor

T keluar reaktor = 563 K = 290oC

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 1.65 14,303.32 3417.11 5633.97

H2O 326.92 9,174.44 2191.80 716549.76

O2 133.31 8,079.33 1930.18 257318.57

N2 1455.14 7,785.34 1859.94 2706473.52

CO 41.78 7,842.97 1873.71 78276.30

CH2O 93.87 10,798.62 2579.82 242167.22

Total 2052.67 4006419.34

d. Menghitung kebutuhan pendingin

Panas yang diserap pendingin:

= Q reaksi + Q input – Q output

= (-2829564.3 -3,125,886.07 + 4006419.34) kkal/jam

= - 2829564.3 kkal/jam

T Dowtherm A masuk= 478 K = 205oC

T Dowtherm A keluar = 508 K = 235oC

Cp Dowtherm A = 2.162 kJ/kg.K

Cp.dT = 2.162 kJ/kg.K. (508-478) K

= 64.86 kJ/kg = 15.5 kkal/kg

Massa Dowtherm A = 2829564.3 kkal / jam

15.5 kkal /kg

= 182608.55 kg/jam

Neraca Panas Overall di Reactor (R-01)


CH3OH 268826.20 5633.97

H2O 388902.18 716549.76

O2 279258.02 257318.57

N2 2138681.72 2706473.52

CO 49396.78 78276.30

CH2O 821.16 242167.22

Panas Reaksi 3710097.57

Panas Pendingin 2829564.30

Total 6835983.64 6835983.64

7. Oil Tank (T-03)

Fungsi : Tempat pendinginan dowtherm dari reaktor dan preheater

Tujuan : a. Menghitung panas masuk tangki

b. Menghitung panas keluar tangki

c. Menghitung kebutuhan pendingin

Suhu campuran Dowtherm A dalam tangki dijaga pada 205⁰C (478 K)

Qdowtherm A Reaktor=Qdowtherm A Preheater+Qcooling water

2829564.3 kkaljam

=2,925,521.17 kkaljam

+Qcooling water

Kebutuhan air pendingin:

Qcooling water=95956.87 kkaljam

95956.87 kkaljam

=m ×303

313

CpdT

95956.87 kkaljam

=m ×179.83 kkal /kmol

m=1.74 kmoljam

×18 kgkmol

m=31.33 kg / jam

8. Waste Heat Boiler (WHB-01)

Fungsi : Memanfaatkan panas produk reaktor untuk membuat steam dan menurunkan

suhu produk reaktor

Tujuan : Menghitung kebutuhan air demin untuk membuat steam

448 K

508 K

478 K

303 K313 K

Ke reaktor

Ke preheater

Dari preheater

Dari reaktor Cooling WaterT-03

1) Menghitung panas yang digunakan untuk membuat steam

Panas produk reaktor masuk (Q1) = 4006419.34 kkal/jam

T keluar = 363 K = 110oC

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 1.65 4,057.45 969.34 1,598.20

H2O 326.92 2,880.51 688.16 224,975.81

O2 133.31 2,528.62 604.10 80,534.12

N2 1455.14 2,477.05 591.78 861,116.57

CO 41.78 2,482.20 593.01 24,773.50

CH2O 93.87 3,166.72 756.54 71,016.09

Total 2052.67 1264014.28

Q yang diserap = (4006419.34 – 1264014.28) kkal/jam

= 2742405.07 kkal/jam

WHB-01 Q 1

T1 = 563 KP1 = 1.4 atm

Q 2T1 = 363 K

P1 = 1.2 atm

Q kondensatT= 373 K

Q steamT= 373 K

2) Menghitung kebutuhan air kondensat untuk membuat steam

Diinginkan untuk membuat saturated steam dengan suhu 373 K dengan panas

penguapan sebesar = 539.05 kkal/kg.

Jumlah steam yang dihasilkan:

Q=m . λ

2742405 .07 kkal / jam=m (539.05 kkal /kg )

m=5087 . 47 kg/ jam Neraca Panas Overall di Waste Heat Boiler (WHB-01)


CH3OH 5,633.97 1,598.20

H2O 716,549.76 224,975.81

O2 257,318.57 80,534.12

N2 2,706,473.52 861,116.57

CO 78,276.30 24,773.50

CH2O 242,167.22 71,016.09

Panas diserap 2742405.07

Total 4,006,419.34 4,006,419.34

9. Cooler (HE-02)

Fungsi : Mendinginkan gas dari waste heat boiler masuk ke absorber

Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler

b. Menghitung kebutuhan pendingin

a. Menghitung panas keluar cooler

Q 2T2 = 323

P2 = 1.2 atm

Q 1T1 = 383 K

P1 = 1.2 atm

Q 3 (cooling water)T3 = 303 K

M-02



KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 1.65 1,146.94 274.01 451.77

H2O 326.92 842.60 201.30 65,809.07

O2 133.31 738.51 176.43 23,520.84

N2 1455.14 727.20 173.73 252,802.59

CO 41.78 727.72 173.86 7,263.01

CH2O 93.87 906.24 216.50 20,323.03

Total 2052.67 370170.30


T cooling water masuk = 303 K = 30oC

T cooling water keluar = 313 K = 40oC

Q1 = 1264014.28 kkal/jam

Q yang harus diserap = Q2 – Q1

= 370170.30 - 1264014.28

= -893843.98 kkal/jam



893843.98 kkaljam

=m×303

313

Cp dT

893843.98 kkaljam

=m× 179.83 kkal /kmol

m=4970.57 kmoljam

× 18 kgkmol

m=89470.26 kg/ jam

Neraca Panas Overall di Cooler (HE-02)


CH3OH 1,598.20 451.77

H2O 224,975.81 65,809.07

O2 80,534.12 23,520.84

N2 861,116.57 252,802.59

CO 24,773.50 7,263.01

CH2O 71,016.09 20,323.03


Total 1,264,014.28 1,264,014.28

10. Absorber (AB-01)

Fungsi : Menyerap produk formaldehid dengan pelarut air demin dan membebaskan

gas yang tidak terserap ke atas absorber

Tujuan : a. Menghitung panas masuk absorber

b. Menghitung panas keluar absorber

a. Menghitung panas masuk absorber

Q1 = 370170.30 kkal/jam

Panas air:

T masuk = 303 K = 30oC

Massa air = 215.77 kmol/jam

AB-01

Qpelarutan

cooler

Q5 (produk bawah)

T5 = 308 K

Q4 (produk atas)

T4 = 303 K

Q3 (air)

T3 = 303 K

Q1

T1 = 323 K

Q6 (produk utama)

T6 = 303 K

Q2 (recycle)

T2 = 303 K

Q3 = m .

298

303

Cp . dT

= 215.77 kmol/jam × 90.01 kkal/kmol

= 19420.46 kkal/jam

Panas pelarutan:

∆H pelarutan = 63000 kJ/kmol = 14811.98 kkal/kmol

Massa CH2O yang terserap = 93.434 kmol/jam

Qs = m. ∆Hs

= 93.434 kmol/jam × 14811.98 kkal/kmol

= 1383942.85 kkal/jam

b. Menghitung panas keluar absorber

1) Panas produk atas


KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 0.47 226.48 54.11 25.16

H2O 279.87 168.25 40.20 11,249.44

O2 133.31 147.39 35.21 4,694.12

N2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96

CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30

CH2O 0.52 179.70 42.93 22.16

Total 1911.08 67977.15

2) Panas produk utama


KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 1.18 226.48 54.11 64.05

H2O 262.83 168.25 40.20 10,564.55

CH2O 93.43 179.70 42.93 4,011.18

Total 357.45 14639.78

3) Panas recycle

T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC

T recycle (T2) = T produk utama (T6) = 303 K = 30oC

Massa produk bawah yang di recycle dapat dihitung dengan neraca energi pada

absorber:

Qmasuk=Qkeluar

Q 1+Q2+Q 3+Qs=Q5+Q 4

Q 1+Q3+Qs−Q 4=Q 5−Q 2

Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m5 . 298

308

xi .Cpi . dT−m2 .298

303

xi .Cpi . dT

Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿(m2+m6 ). 298

308

xi .Cpi . dT−m2 .298

303

xi .Cpi . dT

Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298

308

xi . Cpi . dT+m2. (298

308

xi .Cpi . dT−298

303

xi .Cpi . dT )

Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298

308

xi .Cpi . dT +m2. (298

308

xi .Cpi . dT+303

298

xi . Cpi . dT )

Q 1+Q3+Qs−Q 4=¿m 6 . 298

308

xi . Cp . dT +m2 .303

308

xi . Cp . dT

m2 =

Q1+Q 3+Qs−Q 4−m6 . 298

308

xi .Cpi . dT

303

308

xi .Cpi . dT

Nilai m 6 .

298

308

xi . Cpi . dT:

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)Q (kkal/jam)

CH3OH 1.18 454.40 108.56 128.50

H2O 262.83 336.63 80.42 21,137.27

CH2O 93.43 360.16 86.04 8,039.35

Total 357.45 29305.12

Nilai 303

308

xi .Cpi . dT:

Kompone

n

Massa

(kmol/jam

)

xiCp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

xi.Cp.dT

(kkal/kmol)

CH3OH 1.180.00

3 454.40 108.56 0.18

H2O 262.830.73

5 336.63 80.42 29.58

CH2O 93.430.26

1 360.16 86.04 11.27

Total 357.45 1.00 41.03

m2 =

370270 .3+19420 .46+1383942.85−67977 .15−29305. 1241 .03

m2 = 40856.16 kmol/jam

Panas recycle:

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q (kkal/jam)

CH3OH 135.30 226.48 54.11 7,320.65

H2O 30041.30 168.25 40.201,207,529.5

8

CH2O 10679.56 179.70 42.93 458,478.47

Total 40856.16 1673328.70

4) Panas produk bawah

T produk bawah (T5) = 308 K = 35oC

Massa produk bawah (m5) = m2 + m6 = 40856.16 + 357.45 = 41213.6 kmol/jam

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)Q (kkal/jam)

CH3OH 136.48 454.40 108.56 14,816.11

H2O 30304.12 336.63 80.42 2,437,130.46

CH2O 10773.00 360.16 86.04 926,938.58

Total 41213.60 3378885.15

Neraca Panas Overall di Absorber (AB-01)

Kompone

n

Input (kkal/jam) Output (kkal/jam)

gas air recycle produk atas produk bawah

CH3OH 451.77 7,320.65 25.16 14,816.11

H2O 65,809.07 19,420.46 1,207,529.58 11,249.44 2,437,130.46

O2 23,520.84 4,694.12

N2 252,802.59 50,534.96

CO 7,263.01 1,451.30

CH2O 20,323.03 458,478.47 22.16 926,938.58

Qpelaruta

n 1383942.85

Total 3,446,862.30 3,446,862.30

11. Absorber Cooler (HE-03)

Fungsi : Mendinginkan produk bawah absorber untuk produk utama dan recycle

Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler


Q 2T2 = 303

P2 = 1 atm

Q 1T1 = 308 KP1 = 1 atm

M-02


a. Menghitung panas keluar cooler


KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol

)

Q (kkal/jam)

CH3OH 136.48 226.48 54.11 7,384.69

H2O 30304.12 168.25 40.201,218,094.1

3

CH2O 10773.00 179.70 42.93 462,489.65

Total 41213.60 1687968.47


T cooling water masuk = 303 K = 30oC

T cooling water keluar = 313 K = 40oC

Q1 = 3378885.15 kkal/jam

Q2 = 1687968.47 kkal/jam

Q yang harus diserap = Q2 – Q1

= 1687968.47 - 3378885.15

= -1690916.68 kkal/jam



1690916.68 kkaljam

=m×303

313

Cp dT

1690916.68 kkaljam

=m×179.83 kkal /kmol

m=9403.01 kmoljam

×18 kgkmol

m=169254.1 kg / jam

Neraca Panas Overall di Absorber Cooler (HE-03)



CH3OH 14,816.11 7384.69

H2O 2,437,130.46 1218094.13

CH2O 926,938.58 462489.65


Total 3,378,885.15 3,378,885.15

12. Flow Splitter (FS-01)

Fungsi : Mengembalikan gas produk atas absorber yang akan recycle ke fresh feed

udara dan membuang sisanya ke atmosfer.

Tujuan : Menghitung panas keluar flow splitter

Q1 = 67977.15 kkal/jam

Q2 = 54381.72 kkal/jam

Panas gas yang di-purging:

T = 303 K = 300C

KomponenMassa

(kmol/jam)

Cp.dT

(kJ/kmol)

Cp.dT

(kkal/kmol)

Q

(kkal/jam)

CH3OH 0.09 226.48 54.11 5.03

H2O 55.97 168.25 40.20 2,249.89

O2 26.66 147.39 35.21 938.82

N2 291.03 145.37 34.73 10,106.99

M-01Q 2

T2 = 303 KP2 = 1 atm

Q1T1 = 303 KP1 = 1 atm

Q 3T3 = 303 KP3 = 1 atm

CO 8.36 145.41 34.74 290.26

CH2O 0.10 179.70 42.93 4.43

Total 382.22 13595.43

Neraca Panas Overall di Flow Splitter (FS-01)

KomponenInput (kkal/jam) Output (kkal/jam)

produk atas absorber recycle purging

CH3OH 25.16 20.13 5.03

H2O 11,249.44 8,999.55 2,249.89

O2 4,694.12 3,755.30 938.82

N2 50,534.96 40,427.97 10,106.99

CO 1,451.30 1,161.04 290.26

CH2O 22.16 17.73 4.43

Total 67,977.15 67,977.15

perhitungan neraca panas

Documents