si multan

Ujian Praktek Model dan Komputasi Proses

Laboratorium Komputasi Proses 2014

Menara distilasi yang bekerja pada tekenan 1 atm dirancang untuk memisahkan 10.000 lb/jam

(H:10 Btu/lb) larutan 40% berat etanol dalam air hingga diperoleh 3(tiga) macam produk yaitu

produk atas, samping dan bawah masing-masing dengan kemurnian 90% (H:1385 Btu/lb); 66%

(H:115 Btu/lb) dan 5% (H:165 Btu/lb) berat etanol. Produk dengan kemurnian 66% berat etanol

diambil dengan laju 2.000 lb/jam. Sebagai pemanas digunakan steam pada 3100F (H:1182

Btu/lb) yang dimasukan langsung melalui dasar kolom dengan komposisi 0,5. Jika umpan masuk

kolom pada suhu 600F sedangkan perbandingan refluk yang digunakan adalah 2 (R=L0 / D)

saudara diminta :

a. Menghitung laju alir distilat (D)

b. Menghitung laju alir residu (W)

c. Menghitung laju alir steam (S)

d. Menghitung laju alir V1

F

S W

I

DL0



Algoritma

Neraca masa total

F + S = D + I + W

10000 + S = D + 2000 + W

8000 = D + W - S..(1)

Neraca massa etanol

(XF*F) + (XS*S) = (XD*D) + (XI*I) + (XW*W)

(0,4*10000) + 0 = 0,9D + (0,66*2000) + 0,05W

2680 = 0,9D + 0,05W(2)

Neraca panas

(HF*F) + (HS*S) = (HD*D) + (HI*I) + (HW*W)

(10*10000) + (1182*S) = (1385*D) + (115*2000) + (165*W)

-130000 = 1385D + 165W -1182S(3)

Diketahui bahwa Refluks ratio = 2

Lo = 2D

V1 = Lo + D

Maka V1 adalah

V1 = 2D + D

VI = 3D

3D + V1 = 0.(4)



Scipad

clear

clc

disp('Sistem Persamaan Simultan')

disp('Diketahui Matrix :')

A=[1 1 -1 0;0.9 0.05 0 0;1385 165 -1182 0;-3 0 0 1]

C=[8000;2680;-130000;0]

x=inv(A)*C;

disp('maka nilai D,W,S dan V1 adalah')

D=x(1)

W=x(2)uh

S=x(3)

V1=x(4)

Hasil Running Program:



Reaksi dehidrogenasi etanol dilakukan dengan memasukan umpan ke reaktor pada 300 oC.

Umpan dengan komposisi 90% mol etanol dan acetaldehyde masuk reaktor dengan laju alir 150

mol/detik. Untuk menjaga temperatur dan laju kecepatan reaksi , sejumlah panas ditambahkan ke

reaktor, laju penambahan panas 2440 kW dan temperature keluaran (outlet) 253 oC.

Reaksi : C2H5OH CH3CHO + H2

Hitung n1, n2, n3 dan berapa konversi di reaktor

Algoritma

150 mol/s

0,9 mol C2H5OH(v)/mol n1 (mol C2H5OH/s )

0,1 mol CH3CHO(v)/mol n2 (mol CH3CHO/s )

n3 (mol H2/s )

Substance H input (kJ/mol) H output (kJ/mol)

C2H5OH -212,19 -216,81

CH3CHO -147,07 -150,90

H2 - 6,595

Reaktor

Q = 2440 kW

= 2440 kJ/s



Neraca komponen atom C

Input = output

CC2H5OH + CCH3CHO = CC2H5OH + CCH3CHO + CH2

(0,9*150*2) + (0,1*150*2) = (2*n1) + (2*n2) + 0

270 +30 = (2*n1) + (2*n2)

300 = (2*n1) + (2*n2) .........................................................................(1)

Neraca komponen atom H

Input = output

CC2H5OH + CCH3CHO = CC2H5OH + CCH3CHO + CH2

(0,9*150*6) + (0,1*150*4) = (6* n1) + (4* n2) + (2*n3)

810 + 60 = (6* n1) + (4* n2) + (2*n3)

870 = (6* n1) + (4* n2) + (2*n3) ...........................................................(2)

Neraca Panas

( ) ( )

2440 = [(-216,81* n1) + (-150,90*n2) + (6,595*n3)] [(-212,19*135) + (-147,07*15)]

2440 = [(-216,81* n1) + (-150,90*n2) + (6,595*n3)] (-28645,65 2206,05)

2440 = [(-216,81* n1) + (-150,90*n2) + (6,595*n3)] + 30851,7

(216,81* n1) + (150,90*n2) - (6,595*n3) = 28411,7 ...........................(3)

A x C = B

C = A-1

x B



Scipad clear

clc

A=[2 2 0;6 4 2;216.81 150.90 -6.595];

B=[300;870;28411.7];

C=inv(A)*B;

n1=C(1)

n2=C(2)

n3=C(3)

n0=150*0.9;

x=(n0-n1)/n0

ATAU

clear

clc

A=[2 2 0;6 4 2;216.81 150.90 -6.595];

B=[(150*0.9*2+150*0.1*2);(150*0.9*6+150*0.1*4);(-135*-212.19-15*-

147.07-2440)];

C=inv(A)*B;

n1=C(1)

n2=C(2)

n3=C(3)

n0=150*0.9;

x=(n0-n1)/n0



Suatu bahan A akan dikonversikan menjadi B dalam sebuah reaktor. Produk B keluar bersama

reaktan A yang tidak bereaksi menuju pemisah sehingga reaktan A dapat dikembalikan ke

reaktor. Gambar skema proses tesebut ditunjukkan pada gambar dibawah.

Umpan berupa zat A murni dengan laju 100kmol/jam. Konversi A dalam reaktor sebesar 60%.

Keterangan proses adalah: 80% dari A dan 40% dari B di dalam alur 2 direcycle

Tentukan jumlah mol tiap komponen di setiap arus (nA1,nA2,nA3,nA4,nB1,nB2,nB3 dan nB4)!

Algoritma

Neraca massa Pencampur:

NA1 = NA3 + 100

NA1 NA3 = 100 (1)

NB1 = NB3

NB1 NB3 = 0 ..(2)

Neraca massa reaktor: (Konversi 60%)

NA1 = NA2 + r

- NA1 + NA2 + r = 0

- NA1 + NA2 + 0,6NA1 = 0

0,4NA1 - NA2 = 0 ,(3)



NB1 + r = NB2

r + NB1 NB2 = 0

0,6NA1 + NB1 NB2 = 0 .(4)

(r=lajureaksi)

Neraca massa pemisah:

NA2 = NA3 + NA4

- NA2 + NA3 + NA4 =0 ,,,,..(5)

NB2 = NB3 + NB4

- NB2 + NB3 + NB4 =0 .(6)

Kendala-kendala:

Porsi cabang:

0.8NA2 = NA3

0.8NA2 + NA3 =0 .(7)

0.4NB2 = NB3

-0.4NB2 + NB3 =0 (8)

NA1,NB1,NA2,NB2,NA3,NB3,NA4,NB4,dan

Persamaan-persamaan diatas dapat dituliskan kembali dalam bentuk matriks sbb.:



Scipad

Hasil

si multan

Documents