Menara Distilasi MD -01

Komponen LK dan HK akan berada diantara nilai - 0,01 ≤ F x D x F j D j , , ≤ 1,01 Tabel A.15. Distribusi Komponen Komponen Xj D Xj F hasil keterangan Propanol 1 0.099099099 1,0000 Terdistribusi Propil Asetat 0.099099099 1,0000 Terdistribusi Air 0.801801802 1,0000 Terdistribusi Berdasarkan perhitungan neraca massa pada masing-masing komponen, maka dapat disusun tabel neraca massa komponen sebagai berikut : Tabel A.16. Neraca massa MD-301 Komponen BM Arus masuk MD 1 Arus keluar MD 1 F 9 F10 Distilat F13 Bottom Kmoljam Kgjam Kmoljam Kgjam Kmoljam Kgjam Propanol 60 4.1667 250 4.1667 250 4.03065E-07 2.41839E-05 Propil Asetat 102 12.5000 1275 12.5000 1275 Air 18 16.1311 290.3594 3.26116E-07 5.87009E-06 16.1311 290.359 total 32.7977 1815.3594 4.030647394 241.8388299 28.6311 1565.3594 Neraca Massa Condensor Fungsi : Mengkondensasikan produk atas DC-301 Menentukan Rasio Refluks Minimum Rm Untuk menentukan Rm digunakan persamaan sebagai berikut : i D i i x , Rm + 1 Coulson vol.6, 1989 keterangan : Rm = rasio refluks minimum x i,D = fraksi mol komponen i pada distilat = volatilitas relatif komponen i mencari nilai Nilai ditentukan dengan metode trial and error dengan menggunakan persamaan berikut : i F i i x , 1 – q Coulson vol.6, 1989 keterangan : x i,F = fraksi mol komponen i pada umpan karena umpan masuk pada keadaan bubble point maka q = 1, sehingga: i F i i x , Nilai ditrial hingga i F i i x , 0. Nilai harus berada di antara nilai volatilitas relatif komponen LK dan HK. Dengan menggunakan program solver- excel maka diperoleh hasil sebagai berikut: Tabel A.17. Hasil trial nilai = 8,493 Komponen avg x i,F avg . x i,F , i F i i x Propanol 2,594 0,0499 0,1295 -0,035 Propil Asetat 1,000 0,9494 0,9494 -0,118 H 2 O 2,292 0,000 0,0013 0,071 TOTAL 1,000 0.0000 Menghitung Rm Rm dihitung dengan persamaan sebagai berikut: i D i i x , Rm + 1 Perhitungan Rm ditabulasikan sebagai berikut: Tabel A.18. Hasil Perhitungan Rm Komponen avg x i,D avg . x i,D , i D i i x Propanol 2,594 0,9699 2,5161 -0,306 Propil Asetat 1,000 0,0185 0,0185 -0,001 H 2 O 2,292 0,0116 0,0267 0,714 TOTAL 1,0000 1,0210 Maka : i D i i x , Rm + 1 1,0210 = Rm + 1 Rm = 0, 0210 Menentukan R operasi R operasi berkisar antara 1,2 – 1,5 Rm Geankoplis, 1993 diambil R operasi = 1,5 x Rm R operasi = 1,5 x 0, 0210 R operasi = 0,0315 Neraca massa pada CD-301 : V = L + D ,dimana R = LD, maka: V = RD + D V = DR+1 = 4,1667 kmoljam x 0,0315 + 1 = 4,2979 kmoljam L = R x D = 0,0315 x 4,1667 kmoljam = 0,1312 kmoljam keterangan : V = umpan vapor masuk CD-301, kmoljam D = Distilat keluar CD-301, kmoljam L = liquid refluks, kmoljam Tabel A.19. Komposisi liquid refluks Komponen L Kmoljam L Kgjam x L Propanol 0,1312 1,8972 0,9699 Propil Asetat 0,0011 0,2190 0,0185 H 2 O 0,0007 0,0128 0,0116 Total 0,1330 2,1289 1,0000 Tabel A.20. Komposisi Distilat Komponen D kmoljam D kgjam x D Propanol 4,1667 60,2279 0,9699 Propil Asetat 0,0370 6,9514 0,0185 H 2 O 0,0226 0,4063 0,0116 Total 4,2263 67,5855 1,0000 Komposisi umpan vapor CD-301 V = L + D: Tabel A.21. Komposisi Vapor umpan kondensor Komponen V Kmoljam V Kgjam y V Propanol 4,2979 257,874 0,9699 Propil Asetat 0,0370 7,1704 0,0185 H 2 O 0,0233 0,4191 0,0116 Total 4,3582 2 1 Maka Neraca Massa CD-301 adalah: Tabel A.22. Neraca Massa CD-301 Komponen Masuk Keluar Destilasi Atas Liquid Refluk Kondensor Bawah KmolJam kgJam KmolJam kgJam KmolJam kgJam Propanol 4,297 257,874 0,1312 7,872 4,166 250,002 Propil Asetat 0,000 0,000 0,001 0,219 0,000 0,000 H 2 O 0,023 4,19E-01 0,001 0,013 0,023 0,406 Jumlah 4,320 257,874 0,133 7,124 4,189 250,838 TOTAL 4,320 257,874 4,320 257,874 Neraca Massa Reboiler Fungsi : menguapkan sebagian liquid keluaran DC-301 L = F + L keterangan : L = aliran masuk RB-301 F = aliran feed = 50,4128 kmoljam L = aliran refluks = 0,1330 kmoljam Maka : L = 28,4981 kmoljam + 0,1330 kmoljam = 28,6311 kmoljam Liquid keluar dari RB-301 = komposisi bottom DC-301 = 36,6422 kmoljam. Uap yang keluar RB-301 = V, dimana: V = L - B = 50,4128 kmoljam – 36,6422 kmoljam = 13,7706 kmoljam Komposisi umpan RB-301: Tabel A.23. Komposisi umpan RB-301 Komponen L Kmoljam L Kgjam x L Propanol 0,0020 0,0637 5,26E-05 Propil Asetat 50,4128 7332,7359 0,99994 H 2 O 1,2E-04 2,2E-03 3,24E-06 Total 50,4128 7332,8017 1 Komposisi liquid keluar RB-301 = Bottom DC-301: Tabel A.24. Komposisi Bottom Komponen B Kmoljam B Kgjam x B Propanol 0,0019 0,0603 0,0001 Propil Asetat 36,642 6944,437 0,9999 H 2 O 0,0001 0,0021 3,24E-06 Total 36,6422 6944,499 1,0000 Komposisi uap yang keluar RB-301: Tabel A.25. Komposisi Vapor Komponen V Kmoljam V Kgjam y V Propanol 0,0001 0,0034 5,26E-05 Propil Asetat 13,7705 1.404,540 0,99994 H 2 O 6,48E-06 1,17E-04 3,24E-06 Total 13,7706 1.404,540 1 Neraca Massa RB-301: Tabel A.26. Neraca Massa RB-301 Komponen Masuk Keluar Destilasi Bawah Uap RB RB Bawah KmolJam kgJam KmolJam kgJam KmolJam kgJam Propanol 0,002 0,012 0,000 0,003 0,002 0,060 Propil Asetat 50,412 5.142,024 13,770 1.404,540 36,642 3.737,484 H 2 O 1,22E-04 2,20E-03 0,000 0,000 0,000 0,002 Jumlah 50,412 5.142,024 13,770 1.404,540 36,642 3.737,484 TOTAL 50,412 5.142,024 50,412 5.142,024 LAMPIRAN PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan : 1 Jam Satuan : kilo Joule kJ Temperatur referensi T reff : 25 o C 298,15 K Bahan Baku : Asam Asetat dan Propanol Produk : Propil Asetat 98 Neraca Energi: {Energi masuk – Energi keluar + Generasi energi – Konsumsi energi} = {Akumulasi energi} Himmelblau,ed.6,1996 Data yang digunakan  Kapasitas Panas Cairan 3 2 DT CT BT A C p T T T T p ref ref dT DT CT BT A dT C 3 2 4 3 2 4 4 3 3 2 2 reff reff reff reff T T p T T D T T C T T B T T A dT C ref Tabel B.1. Data konstanta A, B, C, D untuk Cp cair dalam KJKmol.K Komponen A B C D Asam Asetat -18,944 1,0971 -2,89E-03 2,93E-06 Propanol 88,081 0,4022 -1,30E-3 1,97E-6 Asam Sulfat 2,60E+01 7,03E-01 -1,39E-03 1,03E-06 Propil Asetat 91,591 7,82E-01 -2,43E-04 3,33E-06 H 2 O 92,053 4,00E-01 -2,11E-04 5,35E-06 Carl L. Yaws, 1999  Kapasitas Panas Cairan 3 2 DT CT BT A C p T T T T p ref ref dT DT CT BT A dT C 3 2 4 3 2 4 4 3 3 2 2 reff reff reff reff T T p T T D T T C T T B T T A dT C ref Tabel B.2. Data konstanta A, B, C, D untuk Cp padatan dalamKJKmol.K Komponen A B C D E NaOH Na 2 SO 4 26,230 32,500 3,91E-01 2,10E-01 2,13E-04 2,73E-04 - - - - Carl L. Yaws, 1999

1. Neraca Energi di Heater 01 HE-101

Fungsi : Menaikkan temperatur propanol dari Tanki Propanol T-101 dari temperatur 30 o C menjadi temperatur 90 o C, agar siap untuk diumpankan ke dalam Reaktor R-01 melalui pertukaran panas steam. Aliran 1 : Propanol fresh dari Tanki Propanol T-01 Aliran out : Propanol keluaran Heater HE-101 yang akan diumpanan ke Reaktor R-01 Steam Out Steam in ∆ ∆

a. Panas masuk

Aliran 1 propanol keluaran ST-101 Tabel B.3. Panas masuk propanol dari ST-101 Komponen n i, kmoljam kJkmol ∆H kJjam Propanol 36.642 723.267 26,502.133 H 2 O 1.234 377.486 465.722 Total 37.876 1,100.753 26,967.855

b. Panas keluar

Aliran out propanol keluar HE-101 T 2 = 90 °C = 363,15 K 4 4 3 3 2 2 15 , 363 15 , 298 15 , 298 15 , 363 4 15 , 298 15 , 363 3 15 , 298 15 , 363 2 15 , 298 15 , 363 i i i i i T T i i D C B A n dT Cp n H kJjam 9 357.057,38 kJkmol 418 , 744 . 9 kmoljam 642 , 36 H propanol propanol propanol CpdT n kJjam 6.031,521 kJkmol 4.888,787 kmoljam 234 , 1 H H2O H2O H2O CpdT n Tabel B.4. Panas keluar HE-101 Komponen n i, kmoljam kJkmol ∆H kJjam Propanol 36.642 9,744.418 357,057.389 H 2 O 1.234 4,888.787 6,031.521 Total 37.876 14,633.205 363,088.910 T Treff p dT C T Treff p dT C

c. Menghitung Jumlah Steam yang Digunakan

Beban panas heater ∆H steam = ∆H out – ∆H in = 363.088,910 – 26.967,855 KJJam = 336.121,055 KJJam Steam yang digunakan adalah jenis saturated steam pada P = 10.722,0212 kPa dan T = 316,131 °C, dengan data sebagai berikut: H vap = 2.756,700 kJkg enthalpi saturated vapour H liq = 675,500 kJkg enthalpi saturated liquid = 2.081,200 kJkg Jumlah steam yang dibutuhkan: steam steam s Q m = kgjam 161,503 kJkg 2.081,200 kJjam 5 336.121,05 Tabel B.5. Neraca Energi Total HE-101 Aliran Energi Masuk kJjam Aliran Energi KeluarkJjam ∆H in 26.967,855 ∆H in 363.088,910 ∆H steam 336.121,055 Jumlah 363.088,910 Jumlah 363.088,910 TOTAL 363.088,910 363.088,910

2. Neraca Energi di Heater 02 HE-102

Fungsi : Menaikkan temperatur propanol dari Tanki Asam Asetat ST-102 dari temperatur 30 o C menjadi temperatur 90 o C, agar siap untuk diumpankan ke dalam Reaktor R-201 melalui pertukaran panas steam. Aliran 2 : Asam Asetat fresh dari Tanki Propanol ST-101 Steam Out Steam in ∆ ∆ Aliran out : Asam Asetat keluaran Heater HE-102 yang akan diumpanan ke Reaktor R-201

a. Panas masuk

Aliran 2 Asam asetat keluaran ST-102 Tabel B.6. Panas masuk asam asetat dari ST-102 Komponen n i, kmoljam kJkmol ∆H kJjam Asam asetat 36.642 645.189 23,641.184 H 2 O 0.245 377.486 92.398 Total 36.887 1,022.676 23,733.582

b. Panas keluar

Aliran out asam asetat keluar HE-02 T 2 = 90 °C = 363,15 K 4 4 3 3 2 2 15 , 363 15 , 298 15 , 298 15 , 363 4 15 , 298 15 , 363 3 15 , 298 15 , 363 2 15 , 298 15 , 363 i i i i i T T i i D C B A n dT Cp n H kJjam 7 317.851,46 kJkmol 453 , 674 . 8 kmoljam 642 , 36 H propanol propanol propanol CpdT n kJjam 1.196,634 kJkmol 4.888,787 kmoljam 245 , H H2O H2O H2O CpdT n T Treff p dT C Tabel B.7. Panas keluar HE-102

c. Menghitung Jumlah Steam yang Digunakan

Beban panas heater ∆H steam = ∆H out – ∆H in = 319,048.102 – 23,733.582 KJJam = 295.314,520 KJJam Steam yang digunakan adalah jenis saturated steam pada P = 10.722,0212 kPa dan T = 316,131 °C, dengan data sebagai berikut: H vap = 2.756,700 kJkg enthalpi saturated vapour H liq = 675,500 kJkg enthalpi saturated liquid = 2.081,200 kJkg Jumlah steam yang dibutuhkan: steam steam s Q m = kgjam 141,896 kJkg 2.081,200 kJjam 295.314,52 Tabel B.8. Neraca Energi Total HE-102 Aliran Energi Masuk kJjam Aliran Energi KeluarkJjam ∆H in 23.733,582 ∆H in 319.048,102 ∆H steam 295.314,520 Jumlah 319.048,102 Jumlah 319.048,102 TOTAL 319.048,102 319.048,102 Komponen n i, kmoljam kJkmol ∆H kJjam Propanol 36.642 8,674.453 317,851.467 H 2 O 0.245 4,888.787 1,196.634 Total 36.887 13,563.240 319,048.102 T Treff p dT C