Lampiran B Neraca Panas
Lampiran B Neraca Panas
Lampiran B Neraca Panas
NERACA PANAS
Dimana,
m = massa komponen (kg)
dt = perubahan suhu
Cp = specific grafity (kkal/kg K)
o o
Data Cp pada 25 C (298,15 K)
1. SO3 (Reklaitis, 1983)
-3 2 -6 3
Cpl = 16,2291 + 1,3746T – 5,1734.10 T + 6,8863.10 T
= 148,6863 J/mol.K
2. SO3 (Reklaitis, 1983)
-4 2 -8 3
Cpg = 15,507 + 0,14579T – 1,1325.10 T + 3,2046.10 T
= -4 2 -8
15,507 + 0,14572 (298,15) – 1,1325.10 (298,15) + 3,2046.10
3
(298,15)
-1 -1
= 49,7350 J.mol K
3. H2O (Reklaitis, 1983)
= 74,6259 J/mol.K
4. NaBr (Perry, 1999)
Cps = 11,74 + 0,00233T (kal/mol.K) = 2,9718 J/mol.K
5. B2O3 (Perry, 1999)
Cpl = 5,14 + 0,0320 T (kal/mol.K)
= 420,4920 J/mol.K
6. NaOH (Smith, 2005)
3 -5 3
Cps = 0,121 – 16,316.10 T + 1,948.10 T
= 4862683,632 J/mol.K
7. C8H7SO3Na (Metode Hurst and Harrison)
Cps = 8 (10,89) + 7 (7,56) + 12,36 + 3 (13,42) + 26,19
= 218,85 J/mol.K
8. C8H9Br (Metode Chueh and Swanson)
Cpl = 5 (22,18) + 12,13 + 2 (30,38) + 37,66 + 10,5
= 231,95 J/mol.K
9. C8H7SO3Na (Metode Chueh and Swanson)
Cpl = 21,76 + 21,34 + 4 (22,18) + 2 (12,13) + 33,47 + 3 (35,15) + 26,19 + 18,8
= 339,99 J/mol.K
10. C8H9SO3Br (Metode Chueh and Swanson)
Cpl = 36,82 + 30,38 + 4 (22,18) + 2 (12,13) + 33,47 + 3 (35,15) + 37,66 +
10,5
= 367,26 J/mol.K
11. C2H4Br (Yaws, 2003)
Cpl = 60,555 + 0,51074T – 1,3765.10-3T2 + 1,6277.10-6T3
= 101,9581 J/mol.K
13. C6H4Cl2 (Yaws, 2003)
= 491,6927 J/mol.K
14. H2SO4 (AUSeTUTE, tanpa tahun)
Cpl = 1,42 J/g.K
= 139,16 J/mol.K
15. H2O (Reklaitis, 1983)
Cpg = 34, 0471 – 9,65604.10-3T + 3,29883.10-5T2 – 2,04467.10-8 +
4,30228.10-12
= 34,6741 J/mol.K
Data ∆Hfo
= -542,63 kJ/mol
Steam
150°C
4,6385 atm
Kondensat
150°C
4,6385 atm
Treff = 25°C = 298 K
303
303
Komponen Massa (kg) Qin
∫ Cpl dT
298
303
323
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
Q = Qout – Qin
= 839.471,4155 kJ/jam
Hl = 632,225 kJ/kg
Hv = 2.745,3625 kJ/kg
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
839.471,4155 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ /kg
¿ 397,2630 kg / jam
2. Heater 2 (E-02)
Steam
150°C
4,6385 atm
Kondensat
150°C
4,6385 atm
Treff = 25°C = 298 K
303
303
Komponen Massa (kg) Qin
∫ Cpl dT
298
323
323
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
Q = Qout – Qin
Hl = 632,225 kJ/kg
Hv = 2.745,3625 kJ/kg
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
357.008,4870 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ /kg
¿ 168,9471 kg / jam
3. Reaktor 1 (R-01)
Air pendingin
30°C
C8H9Br (l)
C2H4Br2 (l) C8H9Br (l)
CH2Cl2 (l) C2H4Br2 (l)
3
C6H4Cl2 (l) CH2Cl2 (l)
Reaktor 1 5 C6H4Cl2 (l)
SO3 (g) 4 SO3 (g)
B2O3 (l)
B2O3 (l)
= 1.290.727,9863 kJ/jam
= -204,7775 kJ/mol
323
323
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
= 1.907,9309 kJ/kmol
Q = Qout – Qin
= 352.474,7101 kJ/jam
r = 0,4768 kmol/jam
Panas Reaksi Total = r × ∆ Hr °
= 909,7015 kJ/jam
Q = (Qout – Qin) + (r × ∆ Hr °)
= 353.384,4116 kJ/jam
Hl = 632,225 kJ/kg
Hv = 2.745,3625 kJ/kg
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
353.384,4116 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ / kg
¿ 167,2321 kg / jam
4. Cooler 1 (CO-01)
Air pendingin
30°C
= 1.643.202,6964 kJ/jam
303
303
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
= 1.283.702,938 kJ/jam
Untuk menyerap panas maka digunakan air pendingin dengan suhu 30°C.
= ∫ Cp(l ) H 2 O dT − ∫ Cp(l ) H 2 O dT
298 298
= 1.498,5370 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
1.283.702,938 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ /kg
303
= 373,1295 kJ
Panas masuk Tangki Pencampur 2 (MT-02) = Panas keluar cooler + Panas air proses
= (359.499,9026 + 373,1295) kJ
= 367.039,2756 kJ
SO 3 ( l ) + H 2 O ( l ) H 2 SO 4 ( l )
Komponen ∆ H f (kJ/kmol)
H2O (l) -241,8352
SO3 (l) -395,2625
H2SO4 (l) -887,1340
∆ H f °=(∆ H ° f H 2 SO4 −( ∆ H ° f SO + ∆ H ° f H
3 2 O ))
= -250,0363 kJ/kmol
303
303
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
= -2.227,0597 kJ/jam
r = 0,8295 kmol/jam
= -207,4051 kJ/jam
Q = (Qout – Qin ) + ( r × ∆ H r )
= -2.434,4649 kJ/jam
Untuk menyerap panas maka digunakan air pendingin dengan suhu 30°C.
= ∫ Cp(l ) H 2 O dT − ∫ Cp(l ) H 2 O dT
298 298
= 1.498,5370 kJ/kg
Q
m=
H ( 50° C )−H (30 ° C)
2.434,4649 kJ / jam
¿
1.498,5370 kJ /kg
¿ 1,6246 kg / jam
6. Heater 3 (HE-03)
Steam
150°C
4,6385 atm
30°C 75°C
1 atm 1 atm
Kondensat
150°C
4,6385 atm
303
303
Komponen Massa (kg) Qin
∫ Cpl dT
298
348
348
Komponen Massa (kg) Qin
∫ Cpl dT
298
= 2.087.992,2114 kJ
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
¿ 988,1005 kg / jam
7. Heater 4 (HE-04)
Steam
150°C
4,6385 atm
Kondensat
150°C
4,6385 atm
Dimana : Arus 10 = Aliran NaOH (kJ)
Arus 11 = Aliran produk yang keluar dari Heater 4 (kJ)
303
303
Komponen Massa (kg) Qin
∫ Cpl dT
298
348
348
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
Hl = 632,225 kJ/kg
Hv = 2.745,3625 kJ/kg
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
2.718.980,5500 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ /kg
¿ 1.286,7031 kg / jam
8. Reaktor 2 (RE-02)
Air pendingin
75°C 30°C
1 atm
NaOH (l) 11
= 5.341.080,8459 kJ
Reaksi yang berlangsung dalam reaktor :
C 8 H 9 SO 3 Br ( l ) +2 NaOH ( l ) C 8 H 7 SO 3 Na ( l )+ NaBr ( s )+ 2 H 2 O(l)
348
348
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
r = 0,3814 kmol/jam
Q = (Qout – Qin) + (r × ∆ H r )
= (-1.271.243,6507 - 10.569,7613) kJ/jam
= -1.260.673,8894 kJ/jam
Media pendingin yang digunakan air yang masuk pada suhu 30°C dan keluar pada
suhu 45°C. Air pendingin yang diperlukan :
= ∫ Cp(l ) H 2 O dT − ∫ Cp(l ) H 2 O dT
298 298
= 1.123.2329 kJ/kg
Q
m=
H ( 45 °C )−H (30° C)
1.260.673,8894 kJ / jam
¿
1.123 .2329 kJ /kg
¿−1.122,3620 kg / jam
75°C
1 atm C8H9SO3Br (l)
NaOH (l)
C8H9SO3Br (l)
14 C8H7SO3Na (l)
NaOH (l)
12 Filter Press
0 H2O (l)
NaBr (s)
C8H7SO3Na (l) 13
NaBr (s)
H2O (l) 75°C 0
1 atm
75°C
1 atm
Tabel B.9.1. Neraca massa keluar Filter Press (FP-01) untuk Arus 11
348
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
Tabel B.9.2. Neraca massa keluar Filter Press (FP-01) untuk Arus 12
348
Komponen Massa (kg) Qout
∫ Cpl dT
298
= 4.069.837,1953 kJ
10. Dekanter 4 (DC-04)
75°C
1 atm
C8H7SO3Na (l) C8H7SO3Na (l)
16
NaOH (l) H2O (l)
14 0
H2O (l) DC-04
C8H9SO3Br (l)
C8H9SO3Br (l) 15
NaOH (l)
75°C 0
1 atm
75°C
1 atm
Dimana : Arus 14 = Aliran dari Filter Press (kJ)
Arus 15 = Aliran yang kelur dari Dekanter 04 (kJ)
Arus 16 = Aliran yang keluar dari Dekanter 04 (kJ)
Steam
150°C
4,6385 atm
17 H2O (uap)
C8H7SO3Na (l) 0
16 EV-01
H2O (l)
C8H7SO3Na (l)
18
75°C 0 H2O (l)
1 atm
100°C
1 atm
Kondensat
150°C
4,6385 atm
Dimana : Arus 16 = Aliran dari Dekanter 4 (kJ)
Arus 17 = Aliran yang kelur dari Evaporator (kJ)
Arus 18 = Aliran yang keluar dari Evaporator (kJ)
Hl = 632,225 kJ/kg
Hv = 2.745,3625 kJ/kg
λ steam = Hv - Hl
= 2.745,3625 – 632,225
= 2.113,1375 kJ/kg
Q
m=
λ pada suhu 150 ° C
564.349,8224 kJ / jam
¿
2113,1375 kJ /kg
¿ 267,0673 kg / jam
Air pendingin
30°C
C8H7SO3Na (kristal)
C8H7SO3Na (l) 19 C8H7SO3Na (non
18 CR-01
H2O (l) 0 kristal)
50°C H2O (l)
100°C
1 atm 1 atm
Air pendingin
bekas
Dimana : Arus 18 = Aliran dari Evaporator (kJ)
Arus 19 = Aliran yang keluar dari Kristalizer (kJ)
Arus 20 = Aliran yang keluar dari Kriztalizer (kJ)
Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 30°C digunakan
adalah air yang masuk pada suhu 50°C. Air pendingin yang diperlukan :
= ∫ Cp(l ) H 2 O dT − ∫ Cp(l ) H 2 O dT
298 298
= 1.498,54 kJ/kg
Q
m=
H ( 50° C )−H (30 ° C)
15.650.079,6690 kJ / jam
¿
1.498 , 54 kJ /kg
¿ 1.044,4030 kg / jam
Udara Pendingin
30°C
Dimana : Arus 19 = Aliran dari Sentrifuse (kJ)
Arus 20 = Aliran yang keluar dari Cooler Conveyer (kJ)
Arus 21 = Aliran yang keluar dari Cooler Conveyer (kJ)
323
303