Lampiran B Neraca Energi
Lampiran B Neraca Energi
Lampiran B Neraca Energi
10
Kondensat
T = 50°C
LB-1
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 8 : Alur 11 :
Kulit Singkong = 36704,55 Glukosa = 12703,96
Air = 1912,50 Air = 73820,9
Alur 9 : Asam Sulfat = 11965,69
Asam sulfat = 11965,69 Kulit Singkong = 26051,05
Alur 10 :
Air proses = 73409,10
LB-2
= 26051,05 kg/jam. 3,43 kJ/kg. K . (363,15-298,15) K
= 5361306,09 kJ/jam
Q sulfat = m sulfat. Cp sulfat. Δt
= 11965,69 kg/jam. 1,38 kJ/kg. K . (363,15-298,15) K
= 990759,13 kJ/jam
Q air = m air. Cp air. Δt
= 73820,90 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K . (363,15-298,15) K
= 18558574,26 kJ/jam
Q total out = Q11
= 25787212,72 kJ/jam
LB-3
LB.2 Neraca Panas Pada Cooler (C-101)
Air Pendingin
20°C
13 14
Glukosa 30°C Glukosa
90°C
Air C-101 Air
Asam sulfat Asam sulfat
Kulit Singkong Kulit Singkong
50°C
Air Bekas
LB-4
= 2138756,38 kJ/jam
Air pendingin yang digunakan adalah air yang pada suhu 20°C dan keluar
sebagai air pendingin bekas pada suhu 50°C.
289,15
H (20°C) = ∫ Cp (l) dT = 84,03 kJ/kg
293,15
3 23 ,15
ΔH = H (50°C) – H (20°C)
LB-5
= 250,7 kJ/kg – 84,03 kJ/kg
= 166,67 kJ/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
353674,23
=
166,67
= 2121,62 kg/jam
Amonium Saccharomyces
Sulfat cereviceae
Air Pendingin
16 15 20°C
LB-6
Kulit Singkong = 512,02 Etanol = 6298,34
Alur 15 : Kulit Singkong = 512,02
Saccharomyces cereviceae = Karbon Dioksida = 6024,49
34,53
Alur 16 :
Amonium Sulfat = 346,09
Pada fermentor terjadi reaksi pembentukan etanol dari glukosa dengan adanya
Saccharomyces cereviceae sehingga harus dihitung panas reaksi, untuk itu bahan-
bahan panasnya karena dianggap tidak terjadi perubahan panas.
Reaksi yang terjadi :
Saccharomyces cereviceae
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
a. Panas yang masuk (Qin) pada suhu 30°C
Q = m. Cp. Δt
Aliran 14
Q glukosa = m glukosa. Cp glukosa. Δt
= 12703,96 kg/jam. 1,15 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 73407,77 kJ/jam
Q air = m air. Cp air. Δt
= 73820,9kg/jam. 4,19 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 1546547,86 kJ/jam
Q sulfat = m sulfat. Cp sulfat. Δt
= 11965,69 kg/jam. 1,38 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 82563,26 kJ/jam
Q Kulit Singkong = m Kulit Singkong. Cp Kulit Singkong. Δt
= 512,02 kg/jam. 3,43 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 8781,16 kJ/jam
Q total in = Q glukosa + Q air + Q sulfat + Q Kulit Singkong
= 73407,77 + 1546547,86 + 82563,26 + 4480,18
= 1708830,51 kJ/jam
b. Panas yang keluar (Qout) pada suhu 30°C
Aliran 17
Q glukosa = m glukosa. Cp glukosa. Δt
LB-7
= 381,12 kg/jam. 1,15 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 2191,44 kJ/jam
Q air = m air. Cp air. Δt
= 73820,90 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 1546547,86 kJ/jam
Q sulfat = m sulfat. Cp sulfat. Δt
= 11965,69 kg/jam. 1,38 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 82563,26 kJ/jam
Q Kulit Singkong = m Kulit Singkong. Cp Kulit Singkong. Δt
= 512,02 kg/jam. 3,43 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 8781,16 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. Δt
= 6298,34 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K . (303,15-298,15) K
= 88176,76 kJ/jam
Q total out = Q glukosa + Q air + Q sulfat + Qetanol + QSingkong
= 2191,44 +1546547,86 +82563,26 +88176,76 + 8781,16
= 1728260,48 kJ/jam
Saccharomyces cereviceae
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
ΔHf 25°C (Reaktan)
massa glukosa
ΔHf 25°C Glukosa = x ΔHf Glukosa
BM glukosa
12703,96 kg/jam
= x -235,51 kJ/mol
180 gram/mol
= -16621,72 kJ/jam
ΔHf 25°C (Produk)
massa etanol
ΔHf 25°C Bioetanol = x ΔHf Etanol
BM etanol
6298,34 kg/jam
= x -66,35 kJ/mol
46 gram/mol
= -9084,67 kJ/jam
LB-8
massa CO 2
ΔHf 25°C CO2 = x ΔHf CO2
BM CO 2
6693,42 kg/jam
= x -94,05 kJ/mol
44 gram/mol
= -12877,34 kJ/jam
LB-9
LB.4 Neraca Panas pada Menara Destilasi I (D-101)
Air Pendingin
Steam 23
24
150 oC CD-101
Air
Etanol Air
79,5 o22
C Etanol
Etanol 30°C 30 oC
Air Etanol
19 D-101
85 oC Steam
150 oC
50oC 20
RB-101
Air
Kondensat
Etanol
79,5 oC 21 50oC
Air Kondensat
85 oC
LB-10
Neraca Energi Destilasi (D-101)
a. Q yang masuk pada suhu 30 oC
Alur 19
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 73820,9 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K. ( 303,15-298,15) K
= 1546547,86 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 6298,34 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (303,15-298,15) K
= 88176,76 kJ/jam
Alur 22
Qetanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 314,92 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (358,15-298,15) K
= 52906,56 kJ/jam
Qin = Q 19 + Q 22
= 1687631,18 kJ/jam
b. Q yang keluar pada suhu 79,5 oC
Alur 20
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 73571,59 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K.( 352,65-298,15) K
= 16800440,43 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 314,92 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (352,65-298,15) K
= 48056,79 kJ/jam
Alur 23
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 249,31 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K.( 352,65-298,15) K
= 56931,18 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 5983,42 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (352,65-298,15) K
= 913066,84 kJ/jam
LB-11
Qout = Q20 + Q23
= 168484972,22 + 969998,02
= 17818495,24 kJ/jam
Jumlah panas yang dibutuhkan :
Qsteam = Qout - Qin
= (17818495,24 – 1687631,18 ) kJ/jam
= 16130864,06 kJ/jam
Steam yang digunakan adalah pada suhu 150°C (423,15 K) dan keluar sebagai
kondensat pada suhu 50°C (313,15 K). Dari tabel steam (Smith, 2001)
diperoleh :
H (150°C) = 2733,85 kJ/kg
H (50°C) = 250,7 kJ/kg
Kandungan panas steam :
ΔH = H (150°C) - H(50°C)
= 2483,15 kJ/kg
Banyaknya steam yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
16130864,06
=
2483,15
= 6496,12 kg/jam
LB-12
Alur 24
Qetanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 5983,42 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (303,15-298,15) K
= 83767,88 kJ/jam
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 249,31 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K. ( 303,15-298,15) K
= 5223,04 kJ/jam
Qout = 88990,92 kJ/jam
Panas yang diserap air pendingin :
Qs = Qin - Qout
= 970001,07 – 88990,92
= 881010,15 kJ/jam
Air pendingin yang digunakan adalah air yang pada suhu 20°C dan keluar
sebagai air pendingin bekas pada suhu 50°C.
289,15
3 23 ,15
ΔH = H (50°C) – H (20°C)
= 250,7 kJ/kg – 84,03 kJ/kg
= 166,67 kJ/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
881010,15
=
166,67
= 5285,96 kg/jam
LB-13
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 73571,59 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K.( 352,65-298,15) K
= 16800440,43 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 314,92 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (352,65-298,15) K
= 48056,79 kJ/jam
Qin = 16848497,22 kJ/jam
b. Q yang keluar pada suhu 85 oC
Alur 21
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 73571,59 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K.( 358,15-298,15) K
= 18495897,73 kJ/jam
Alur 22
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 314,92 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (358,15-298,15) K
= 52906,56 kJ/jam
Qout = Q21 + Q22
= 18495897,73 + 52906,56
= 18548804,29 kJ/jam
Jumlah panas yang dibutuhkan :
Qsteam = Qout - Qin
= (18548804,29 – 16848497,22) kJ/jam
= 1700307,07 kJ/jam
Steam yang digunakan adalah pada suhu 150°C (423,15 K) dan keluar sebagai
kondensat pada suhu 50°C (313,15 K). Dari tabel steam (Smith, 2001)
diperoleh :
H (150°C) = 2733,85 kJ/kg
H (50°C) = 250,7 kJ/kg
Kandungan panas steam :
ΔH = H (150°C) - H(50°C)
= 2483,15 kJ/kg
Banyaknya steam yang diperlukan :
LB-14
Q
m =
ΔH
1700307,07
=
2483,15
= 684,73 kg/jam
LB-15
LB.5 Neraca Panas pada Menara Destilasi II (D-102)
Air Pendingin
Steam 30 31
150 oC Air CD-102
Etanol Etanol
78,3 oC Air
Etanol 26 30 oC
Kalsium
D-102
Hidroksida Etanol
28 Steam
30 C
o
85 oC
150 oC
50oC
27 Kalsium
RB-102
Kondensat Etanol 29 Hidroksida
Kalsium 85 oC
Hidroksida
50oC
78,3 oC
Kondensat
LB-16
Alur 30 : Alur 31 :
Etanol = 5802,10 Etanol = 5802,10
Air = 58,02 Air = 58,02
LB-17
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 5802,10 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (351,45-298,15) K
= 865905,40 kJ/jam
Qout = Q27 + Q30
= 48618,65 + 865905,40
= 914524,05 kJ/jam
Jumlah panas yang dibutuhkan :
Qsteam = Qout - Qin
= (914524,05 – 118790,48 ) kJ/jam
= 795733,57 kJ/jam
Steam yang digunakan adalah pada suhu 150°C (423,15 K) dan keluar sebagai
kondensat pada suhu 50°C (313,15 K). Dari tabel steam (Smith, 2001)
diperoleh :
H (150°C) = 2733,85 kJ/kg
H (50°C) = 250,7 kJ/kg
Kandungan panas steam :
ΔH = H (150°C) - H(50°C)
= 2483,15 kJ/kg
Banyaknya steam yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
795733,57
=
2483,15
= 320,45 kg/jam
LB-18
= 865905,40 kJ/jam
Qin = 878862,83 kJ/jam
b. Q yang keluar pada suhu 30 oC
Alur 31
Qetanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 5802,10 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (303,15-298,15) K
= 81229,4 kJ/jam
Q air = m air. Cp air. ΔT
= 58,02 kg/jam. 4,19 kJ/kg. K. ( 303,15-298,15) K
= 1215,51 kJ/jam
Qout = 82444,91 kJ/jam
Panas yang diserap air pendingin :
Qs = Qin - Qout
= 878862,83 – 82444,91
= 796417,91 kJ/jam
Air pendingin yang digunakan adalah air yang pada suhu 20°C dan keluar
sebagai air pendingin bekas pada suhu 50°C.
289,15
H (20°C) = ∫ Cp (l) dT = 84,03 kJ/kg
293,15
3 23 ,15
ΔH = H (50°C) – H (20°C)
= 250,7 kJ/kg – 84,03 kJ/kg
= 166,67 kJ/kg
Jumlah air pendingin yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
796417,91
=
166,67
= 4778,41 kg/jam
LB-19
Neraca Energi Reboiler (RB-101)
a. Q yang masuk pada suhu 78,3 oC
Alur 27
Q kalsium hidroksida = m kalsium hidroksida. Cp kalsium hidroksida. ΔT
= 1024,91 kg/jam. 0,89 kJ/kg. K. (351,45-298,15) K
= 48618,65 kJ/jam
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 181,32 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (352,65-298,15) K
= 27060,19 kJ/jam
Qin = 75678,84 kJ/jam
c. Q yang keluar pada suhu 85 oC
Alur 28
Q etanol = m etanol. Cp etanol. ΔT
= 181,32 kg/jam. 2,8 kJ/kg. K. (358,15-298,15) K
= 30461,76 kJ/jam
Alur 29
Q kalsium hidroksida = m kalsium hidroksida. Cp kalsium hidroksida. ΔT
= 1024,91 kg/jam. 0,89 kJ/kg. K. (358,15-298,15) K
= 54730,19 kJ/jam
Qout = Q28 + Q29
= 30461,76 + 54730,19
= 85191,93 kJ/jam
Jumlah panas yang dibutuhkan :
Qsteam = Qout - Qin
= (85191,93 – 75678,84) kJ/jam
= 9513,09 kJ/jam
Steam yang digunakan adalah pada suhu 150°C (423,15 K) dan keluar sebagai
kondensat pada suhu 50°C (313,15 K). Dari tabel steam (Smith, 2001)
diperoleh :
H (150°C) = 2733,85 kJ/kg
H (50°C) = 250,7 kJ/kg
Kandungan panas steam :
LB-20
ΔH = H (150°C) - H(50°C)
= 2483,15 kJ/kg
Banyaknya steam yang diperlukan :
Q
m =
ΔH
9513,09
=
2483,15
= 3,841 kg/jam
Tabel LB.7 Neraca Panas Menara Destilasi II (D-102)
Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Qin = 118790,48 Qout = 914524,05
Q steam = 795733,57
Total = 914524,05 Total = 914524,05
LB-21