Neraca Massa Komponen Alur 19 Gas yang tidak terkondensasi Menghitung O

TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 9 8 PC TC R-201 7 Flue Gas 30 19 28 29 Udara Gas alam Uncondensable Gas B-101 Nitrogen TKKS Gas Pirolisis Gambar LA.3 Diagram Alir Combuster

a. Neraca Massa Komponen Alur 19 Gas yang tidak terkondensasi

CO 2 = 11,4541 kgjam = 0,2603 kmoljam CO = 438,4889 kgjam = 15,6547 kmoljam H 2 = 79,9101 kgjam = 39,5595 kmoljam CH 4 = 271,2834 kgjam = 16,9024 kmoljam N 2 = 797,4482 kgjam = 28,4671 kmoljam

b. Menghitung O

2 dan N 2 dari reaksi pembakaran alur 19  Menghitung produk pembakaran gas CH 4 CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O In : 16,9024 0 0 Reaksi : σ CH4 × r σ O2 × r σ CO2 × r σ H2O × r Out : N 21 CH4 N 21 O2 N 21 CO2 N 21 H2O CH 4 yang terbakar = 100 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 16,9024 1 1 16,9024 – X × N = r CH4 CH4 21 CH4     CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O In : 16,9024 40,5657 0 0 Reaksi : 16,9024 33,8048 16,9024 33,8048 Out : 0 6,7610 16,9024 33,8048 Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 33,8048 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 33,8048 × 1 + 0,2 = 40,5657 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 1.298,1037 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 40,5657 = 152,6045 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 4.274,9087 kgjam N 21 CO2 = 16,9024 kmoljam F 21 CO2 = 16,9024 kmoljam × 44,01 kgkmol = 743,8743 kgjam N 21 H2O = 33,8048 kmoljam F 21 H2O = 33,8048 kmoljam × 18,02 kgkmol = 609,1622 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 152,6044 kmoljam F 21 N2 = 152,6044 kmoljam × 28,013 kgkmol = 4.274,9087 kgjam N 21 O2 = 6,7610 kmol F 21 O2 = 6,7610 kmoljam × 32 kgkmol = 216,3506 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel LA.3 Pembakaran gas yang tidak terkondensasi CH 4 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 18 Alur 19 Alur 21 CH 4 271,2834 - - CO 2 - - 743,8743 H 2 O - - 609,1622 O 2 - 1.298,1037 216,3506 N 2 - 4.274,9087 4.274,9087 Sub total 271,2834 5.573,0124 5.844,2958 Total 5.844,2958 5.844,2958  Menghitung produk pembakaran gas CO CO + 0,5O 2 CO 2 In : 15,6547 Reaksi : σ CO × r σ O2 × r σ CO2 × r Out : N 21 CO N 21 O2 N 21 CO2 CO yang terbakar = 100 15,6547 1 1 15,6547 – X × N = r CO CO 21 CO     CO + 0,5O 2 CO 2 In : 15,6547 9,3928 Reaksi : 15,6547 7,8274 15,6547 Out : 0 1,5655 15,6547 Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 7,8274 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 7,8274 × 1 + 0,2 = 9,3928 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 300,5708 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 9,3928 = 35,3350 kmoljam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA F 19 N2 dalam excess air = 989,8381 kgjam N 21 CO2 = 15,6547 kmoljam F 21 CO2 = 15,6547 kmoljam × 44,01 kgkmol = 688,9645 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 35,3350 kmoljam F 21 N2 = 35,3350 kmoljam × 28,013 kgkmol = 989,8381 kgjam N 21 O2 = 1,5655 kmoljam F 21 O2 = 1,5655 kmoljam × 32 kgkmol = 50,0951 kgjam Tabel LA.4 Pembakaran gas yang tidak terkondesasi CO Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 18 Alur 19 Alur 21 CO 438,4889 - - CO 2 - - 688,9645 O 2 - 300,5708 50,0951 N 2 - 989,8381 989,8381 Sub total 438,4889 1.290,4088 1.728,8977 Total 1.728,8977 1.728,8977  Menghitung produk pembakaran gas H 2 2H 2 + O 2 2H 2 O In : 39,5595 Reaksi : σ CO × r σ O2 × r σ CO2 × r Out : N 21 H2 N 21 O2 N 21 H2O H 2 yang terbakar = 100 39,5595 2 1 39,5595 – X × N = r 2 H2 21 H2    H  2H 2 + O 2 2H 2 O In : 39,5595 23,7357 Reaksi : 39,5595 19,7797 39,5595 Out : 0 3,9559 39,5595 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 19,7797 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 19,7797 × 1 + 0,2 = 23,7357 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 759,5415 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 23,7357 = 89,2913 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 2.501,3184 kgjam N 21 H2O = 39,5595 kmoljam F 21 H2O = 39,5595 kmoljam × 18,02 kgkmol = 712,8614 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 89,2913 kmoljam F 21 N2 = 89,2913 kmoljam × 28,013 kgkmol = 2.501,3184 kgjam N 21 O2 = 3,9559 kmoljam F 21 O2 = 3,9559 kmoljam l × 32 kgkmol = 126,5903 kgjam Tabel LA.5 Pembakaran gas yang tidak terkondensasi H 2 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 18 Alur 19 Alur 21 H 2 79,9101 - - H 2 O - - 712,8614 O 2 - 759,5415 126,5903 N 2 - 2.501,3184 2.501,3184 Sub total 79,9101 3.260,8599 3.340,7700 Total 3.340,7700 3.340,7700 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel LA. 6 Neraca massa keseluruhan reaksi pembakaran alur 19 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 19 Alur 28 Alur 30 CH 4 271,2834 - - CO 438,4889 - - CO 2 11,4541 - 1.444,2929 H 2 79,9101 - - H 2 O - - 1.322,0236 O 2 - 4.623,5278 393,0360 N 2 797,4482 15.226,1783 8.563,5134 Sub total 1.598,5847 19.849,7061 11.722,8659 Total 11.712,8659 11.722,8659 c. Menghitung O 2 dan N 2 dari reaksi pembakaran alur 28 Komposisi gas alam yang digunakan adalah : Tabel LA.7 Komposisi Gas Alam Komponen Komposisi mol CH 4 75 C 2 H 6 5,5 C 3 H 8 3,4 C 5 H 12 0,8 N 2 0,3 CO 2 15 Total 100 Istadi, 2011 Dari Trial yang dilakukan diperoleh jumlah gas alam yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan panas di reaktor adalah sebesar 29,8053860477 kmoljam atau 669,2662 kgjam. n CH 4 = 22,3540 kmoljam = 358,7823 kgjam n C 2 H 6 = 1,6393 kmoljam = 49,3100 kgjam n C 3 H 8 = 1,0134 kmoljam = 44,7003 kgjam n C 5 H 12 = 0,2384 kmoljam = 17,2084 kgjam n N 2 = 0,0894 kmoljam = 2,5048 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA n CO 2 = 4,4078 kmoljam = 196,7603 kgjam  Menghitung produk pembakaran gas CH 4 CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O In : 22,3540 0 0 Reaksi : σ CH4 × r σ O2 × r σ CO2 × r σ H2O × r Out : N 21 CH4 N 21 O2 N 21 CO2 N 21 H2O CH 4 yang terbakar = 100 22,3540 1 1 22,3540 – X × N = r CH4 CH4 21 CH4     CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O In : 22,3540 53,6497 Reaksi : 22,3540 44,7081 22,3540 44,7081 Out : 0 8,9416 22,3540 44,7081 Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 44,7081 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 44,7081 × 1 + 0,2 = 53,6497 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 1.716,7902 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 53,6497 = 201,8250 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 5.653,7249 kgjam N 21 CO2 = 22,3540 kmoljam F 21 CO2 = 22,3540 kmoljam × 44,01 kgkmol = 983,8013 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA N 21 H2O = 44,7081 kmoljam F 21 H2O = 44,7081 kmoljam × 18,02 kgkmol = 805,6396 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 201,8250 kmoljam F 21 N2 = 201,8250 kmoljam × 28,013 kgkmol = 5.653,7249 kgjam N 21 O2 = 8,9416 kmoljam F 21 O2 = 8,9416 kmoljam × 32 kgkmol = 286,1317 kgjam Tabel LA.8 Pembakaran gas alam CH 4 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 29 Alur 28 Alur 30 CH 4 358,7823 - - CO 2 - - 983,8013 H 2 O - - 805,6396 O 2 - 1.716,7902 286,1317 N 2 - 5.653,7249 5.653,7249 Sub total 358,7823 7.370,5152 7.729,2975 Total 7.729,2975 7.729,2975  Menghitung produk pembakaran gas C 2 H 6 C 2 H 6 + 72O 2 2CO 2 + 3H 2 O In : 1,6393 0 0 Reaksi : σ C2H6 × r σ O2 × r σ CO2 × r σ H2O × r Out : N 21 C2H6 N 21 O2 N 21 CO2 N 21 H2O C 2 H 6 yang terbakar = 100 1,6393 1 1 1,6393 – X × N = r 6 2 C2H6 21 C2H6    H C  C 2 H 6 + 72O 2 2CO 2 + 3H 2 O In : 1,6393 6,8850 Reaksi : 1,6393 5,7375 3,2786 4,1979 Out : 0 1,1475 3,2786 4,1979 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 5,7375 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 5,7375 × 1 + 0,2 = 6,8850 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 220,3214 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 6,8850 = 25,9009 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 725,5614 kgjam N 21 CO2 = 3,2786 kmoljam F 21 CO2 = 3,2786 kmoljam × 44,01 kgkmol = 144,2909 kgjam N 21 H2O = 4,9179 kmoljam F 21 H2O = 4,9179 kmoljam × 18,02 kgkmol = 88,6204 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 25,9009 kmoljam F 21 N2 = 25,9009 kmoljam × 28,013 kgkmol = 725,5614 kgjam N 21 O2 = 1,1475 kmoljam F 21 O2 = 1,1475 kmoljam × 32 kgkmol = 36,7202 kgjam Tabel LA.9 Pembakaran gas alam C 2 H 6 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 29 Alur 28 Alur 30 C 2 H 6 49,3100 - - CO 2 - - 144,2909 H 2 O - - 88,6204 O 2 - 220,3214 36,7202 N 2 - 725,5614 725,5614 Sub total 49,3100 945,8828 995,1928 Total 995,1928 995,1928 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA  Menghitung produk pembakaran gas C 3 H 8 C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O In : 1,0134 0 0 Reaksi : σ C3H8 × r σ O2 × r σ CO2 × r σ H2O × r Out : N 21 C3H8 N 21 O2 N 21 CO2 N 21 H2O C 3 H 8 yang terbakar = 100 1,0134 1 1 1,0134 – X × N = r 8 3 C3H8 21 C3H8    H C  C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O In : 1,0134 6,0803 0 0 Reaksi : 1,0134 5,0669 3,0401 4,0535 Out : 0 1,0134 3,0401 4,0535 Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 5,0669 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 5,0669 × 1 + 0,2 = 6,0803 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 194,5696 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 6,0803 = 22,874 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 640,7555 kgjam N 21 CO2 = 3,0401 kmoljam F 21 CO2 = 3,0401 kmoljam × 44,01 kgkmol = 133,7970 kgjam N 21 H2O = 4,0535 kmoljam F 21 H2O = 4,0535 kmoljam × 18,02 kgkmol = 73,0447 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA N 21 N2 = N 19 N2 = 22,8735 kmoljam F 21 N2 = 22,8735 kmoljam × 28,013 kgkmol = 640,7555 kgjam N 21 O2 = 1,0134 kmoljam F 21 O2 = 1,0134 kmoljam × 32 kgkmol = 32,4283 kgjam Tabel LA.10 Pembakaran gas alam C 3 H 8 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 29 Alur 28 Alur 30 C 3 H 8 44,7003 - - CO 2 - - 133,7970 H 2 O - - 73,0447 O 2 - 194,5696 32,4283 N 2 - 640,7555 640,7555 Sub total 454,7003 853,3251 880,0254 Total 880,0254 880,0254  Menghitung produk pembakaran gas C 5 H 12 C 5 H 12 + 8O 2 5CO 2 + 6H 2 O In : 0,2384 0 0 Reaksi : σ C5H12 × r σ O2 × r σ CO2 × r σ H2O × r Out : N 21 C5H12 N 21 O2 N 21 CO2 N 21 H2O C 5 H 12 yang terbakar = 100 0,2384 1 1 0,2384 – X × N = r 12 5 C5H12 21 C5H12    H C  C 5 H 12 + 8O 2 5CO 2 + 6H 2 O In : 0,2384 2,2891 Reaksi : 0,2384 1,9075 1,1922 1,4307 Out : 0 0,3815 1,1922 1,4307 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komponen udara Fraksi mol N 2 0,79 O 2 0,21 N 21 O2 teoritis = 1,9075 kmoljam N 19 Udara berlebih excess air = 20 N 19 O2 dalam excess air = 1,9075 × 1 + 0,2 = 2,2891 kmoljam F 19 O2 dalam excess air = 73,2497 kgjam N 19 N2 dalam excess air = 0,79 0,21 × 2,2891 = 8,6112 kmoljam F 19 N2 dalam excess air = 241,2256 kgjam N 21 CO2 = 1,1992 kmoljam F 21 CO2 = 1,1992 kmoljam × 44,01 kgkmol = 52,4694 kgjam N 21 H2O = 1,4307 kmoljam F 21 H2O = 1,4307 kmoljam × 18,02 kgkmol = 25,7805 kgjam N 21 N2 = N 19 N2 = 8,6112 kmoljam F 21 N2 = 8,6112 kmoljam × 28,013 kgkmol = 241,2256 kgjam N 21 O2 = 0,3815 kmoljam F 21 O2 = 0,3815 kmoljam × 32 kgkmol = 12,2083 kgjam Tabel LA.11 Pembakaran gas alam C 5 H 12 Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 29 Alur 28 Alur 30 C 5 H 12 17,2084 - - CO 2 - - 52,4694 H 2 O - - 25,7805 O 2 - 73,2497 12,2083 N 2 - 241,2256 241,2256 Sub total 17,2084 314,4753 331,6838 Total 331,6838 331,6838 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel LA.12 Neraca massa keseluruhan reaksi pembakaran gas alam Komponen Massa Masuk kgjam Massa keluar kgjam Alur 28 Alur 29 Alur 30 CH 4 - 358,7823 - C 2 H 6 - 49,3100 - C 3 H 8 - 44,7003 - C 5 H 12 - 17,2084 - CO 2 - - 1.314,3585 H 2 O - - 993,0851 O 2 2.204,9309 - 367,4885 N 2 7.261,2674 - 7.261,2674 Sub total 9.466,1983 470,0011 9.936,1994 Total 9.936,1994 9.936,1994 Tabel LA.13 Neraca Massa Keseluruhan Combuster C-201 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 19 Alur 28 Alur 29 Alur 30 CH 4 271,2834 - 358,7823 - CO 438,4889 - - - CO 2 11,4541 - - 2.758,6515 H 2 79,9101 - - - H 2 O - - - 2.315,1087 O 2 - 4.563,1470 - 760,5245 N 2 797,4482 15.027,3325 - 15.824,7807 C 2 H 6 - - 49,3100 - C 3 H 8 - - 44,7003 - C 5 H 12 - - 17,2084 - Sub Total 1.598,5847 19.590,4795 470,0011 21.659,0654 Total 21.659,0654 21.659,0654 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA A.4 Siklon 1 F-201 11 12 F-201 TT-201 10 Char Gas Pirolisis Gas Pirolisis Gambar LA.4 Diagram Alir Siklon 1 Siklon berfungsi untuk memisahkan antara padatan alur 11 dan gas alur 12. Padatan yang terkandung pada alur 11 terdiri dari arang. Dimana efisiensi pemisahan padatan dan gas adalah 99. Arang char yang dialirkan ke siklon adalah 3.269,0488 kgjam. Maka efisiensi char yang harus dipisahkan adalah : = 99 x 3.269,0488 kgjam = 3.236,3583 kgjam Jadi 1 lagi merupakan char yang tidak terpisahkan yang kemudian akan masuk ke alur 12. Char yang tidak terpisahkan = 1 x 3.269,0488 kgjam = 32,6905 kgjam Persamaan neraca massa pada siklon adalah : F 10 = F 11 + F 12 Dimana F 10 total = 8.771,8648 kgjam F 11 char = 3.236,3583 kgjam Alur 12 merupakan alur gas dan bio oil. F 12 Bio Oil = 1.515,3317 kgjam F 12 Char = 32,6905 kgjam F 12 Air = 1.254,9414 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA F 12 CH 4 = 271,2834 kgjam F 12 CO = 438,4889 kgjam F 12 CO 2 = 1.145,4124 kgjam F 12 H 2 = 79,9101 kgjam F 12 N 2 = 797,4482 kgjam Tabel LA.14 Neraca massa pada siklon 1 F-201 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 10 Alur 11 Alur 12 Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317 Char 3.269,0488 3.236,3583 32,6905 Air 1.254,9414 - 1.254,9414 CH 4 271,2834 - 271,2834 CO 438,4889 - 438,4889 CO 2 1.145,4124 - 1.145,4124 H 2 79,9101 - 79,9101 N 2 797,4482 - 797,4482 Sub total 8.771,8648 3.236,3583 5.535,5065 Total 8.771,8648 8.771,8648 A.5 Siklon 2 F-202 13 14 F-202 TT-202 12 Char Gas Pirolisis Gas Pirolisis Gambar LA.5 Diagram Alir Siklon 2 Char yang dialirkan ke siklon 2 alur 12 adalah 32,6905 kgjam. Dimana efisiensi pemisahan padatan dan gas adalah 99. Maka efisiensi char yang harus dipisahkan adalah : Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA = 99 x 32,6905 kgjam = 32,3636 kgjam Jadi 1 lagi merupakan char yang tidak terpisahkan yang kemudian akan terikut ke alur 14. Char yang tidak terpisahkan = 1 x 32,6905 kgjam = 0,3269 kgjam Persamaan neraca massa pada siklon adalah : F 12 = F 13 + F 14 Dimana F 12 total = 5.535,5065 kgjam F 13 char = 32,3636 kgjam Alur 14 merupakan alur gas dan bio oil. F 14 Bio Oil = 1.515,3317 kgjam F 14 Char = 0,3269 kgjam F 14 Air = 1.254,9414 kgjam F 14 CH 4 = 271,2834 kgjam F 14 CO = 438,4889 kgjam F 14 CO 2 = 1.145,4124 kgjam F 14 H 2 = 79,9101 kgjam F 14 N 2 = 797,4482 kgjam Tabel LA.15 Neraca massa pada siklon 2 F-202 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 12 Alur 13 Alur 14 Bio Oil 1.515,3317 - 1.515,3317 Char 32,6905 32,3636 0,3269 Air 1.254,9414 - 1.254,9414 CH 4 271,2834 - 271,2834 CO 438,4889 - 438,4889 CO 2 1.145,4124 - 1.145,4124 H 2 79,9101 - 79,9101 N 2 797,4482 - 797,4482 Sub total 5.535,5065 32,3636 5.503,1429 Total 5.535,5065 5.535,5065 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA A.6 Kondensor E-202 TC TI TI E-202 14 15 Gas Pirolisis Gas Pirolisis Gambar LA.6 Diagram Alir Kondensor Persamaan neraca massa pada kondensor adalah : F 14 = F 15 Kondensor tidak mengalami perubahan massa. Efisiensi pada kondensor diasumsikan 100 dari total bio oil masuk yaitu 1.515,3317 kgjam. F 14 = 5.503,1429 kgjam. F 15 Bio Oil = 1.515,3317 kgjam F 15 Char = 0,3269 kgjam F 15 Air = 1.254,9414 kgjam F 15 CH 4 = 271,2834 kgjam F 15 CO = 438,4889 kgjam F 15 CO 2 = 1.145,4124 kgjam F 15 H 2 = 79,9101 kgjam F 15 N 2 = 797,4482 kgjam Tabel LA.16 Neraca massa pada kondensor E-202 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 14 Alur 15 Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317 Char 0,3269 0,3269 Air 1.254,9414 1.254,9414 CH 4 271,2834 271,2834 CO 438,4889 438,4889 CO 2 1.145,4124 1.145,4124 H 2 79,9101 79,9101 N 2 797,4482 797,4482 Total 5.503,1429 5.503,1429 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA A.7 Knock Out Drum D-201 15 16 D-201 18 Uncondensable Gas Condensable Gas Gas Pirolisis Gambar LA.7 Diagram Alir Knock Out Drum Knock out drum digunakan untuk memisahkan cairan dan gas. Cairan yang terdiri dari bio oil, air dan sedikit char condensable gas akan dialirkan melalui alur 16. Gas uncondensable gas akan dialirkan melalui alur 18. Efisiensi pemisahan cairan dan gas pada knock out drum ini diasumsikan 100. Persamaan neraca massa pada knock out drum adalah : F 15 = F 16 + F 18 F 15 = 5.503,1429 kgjam Alur 16 komponen cairan adalah : F 16 Bio Oil = 1.515,3317 kgjam F 16 Char = 0,3269 kgjam F 16 Air = 1.254,9414 kgjam Alur 18 komponen gas adalah : F 18 CH 4 = 271,2834 kgjam F 18 CO = 438,4889 kgjam F 18 CO 2 = 1.145,4124 kgjam F 18 H 2 = 79,9101 kgjam F 18 N 2 = 797,4482 kgjam Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel LA.17 Neraca massa pada knock out drum D-201 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 15 Alur 16 Alur 18 Bio Oil 1.515,3317 1.515,3317 - Char 0,3269 0,3269 - Air 1.254,9414 1.254,9414 - CH 4 271,2834 - 271,2834 CO 438,4889 - 438,4889 CO 2 1.145,4124 - 1.145,4124 H 2 79,9101 - 79,9101 N 2 797,4482 - 797,4482 Sub total 5.503,1429 2.770,5999 2.732,5429 Total 5.503,1429 5.503,1429 A.8 Kolom Absorpsi-Stripping Fungsi : Untuk menyerap CO 2 yang terkandung dalam gas tidak terkondensasi Uncondensable Gas dan melepaskan gas CO 2 . TC TC F C FC LC LC TC 24 19 20 21 22 23 25 Gambar LA.8 Diagram Alir Kolom Absorpsi dan Stripping Jumlah CO 2 yang terabsorpsi adalah 99 dari jumlah CO 2 umpan Twigg, 1989. Larutan Benfield K 2 CO 3 BM = 138 kgkmol yang digunakan adalah 30 berat dengan temperature K 2 CO 3 masuk absorber adalah 40 o C. Reaksi pengikatan CO 2 : K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2KHCO 3 ………………….. 1 Reaksi pelepasan CO 2 : Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2KHCO 3 CO 2 + H 2 O + K 2 CO 3 …………………2 Dimana semua CO 2 yang terserap dilepaskan pada kolom stripper. Jumlah CO 2 yang terabsorpsi 99 dari jumlah CO 2 umpan, maka : F 23 = 99 x F 18 CO2 = 0,99 x 1145,4124 kgjam = 1133,9583 kgjam Maka mol CO 2 yang terbentuk dari reaksi 2 : N 23 = 2 2 23 CO BM CO F = 44 9583 , 1133 = 25,7718 kmoljam Jumlah CO 2 yang terbentuk = 25,7718 kmoljam Jumlah KHCO 3 yang bereaksi = 51,4236 kmoljam  Neraca Massa Total : F 18 = F 19 +F 23 2777,1191 = F 19 + 789,4737 kgjam F 19 = 1643,5847 kgjam  Alur 20 = Alur 21 N 20 KHCO3 = 51,4236 kmoljam F 20 KHCO3 = N 35 KHCO3 x BM KHCO 3 = 51,4236 kmoljam x 100 kgkmol = 5.142,36 kgjam F 20 H2O = 7834,6272 kgjam  Alur 22 = Alur 24 = Alur 25 Jumlah K 2 CO 3 bereaksi = 25,7718 kmoljam = 25,7718 kmoljam x 138 kgkmol = 3556,5084 kgjam K 2 CO 3 yang digunakan 30 berat, maka Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Total umpan F 25 = 3556,5084 kgjam x 10030 = 1855,028 kgjam Jumlah H 2 O = 70 x 1855,028 kgjam = 8298,5196 kgjam Jumlah H 2 O bereaksi = 25,7718 kmoljam = 25,7718 x 18 kgkmol = 463,8924 kgjam Jumlah H2O tidak bereaksi = 8298,5196 kgjam – 463,8924 kgjam = 7834,6272 kgjam F 25 = 9879,19 kgjam F 25 K2CO3 = 1855,028 kgjam F 25 H2O = 8298,5196 kgjam Tabel LA.18 Neraca Massa pada Kolom absorber AD-301 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 18 Alur 25 Alur 20 Alur 19 CH 4 271,2834 - - 271,2834 H 2 79,9101 - - 79,9101 CO 2 1.145,4124 - - 11,4541 CO 483,4889 - - 483,4889 N 2 797,4482 - - 797,4482 K 2 CO 3 - 3.556,5048 - - H 2 O - 8.298,5196 7.834,6272 - KHCO 3 - - 5.142,3600 - Sub total 2.777,5430 11.855,0244 12.976,9872 1.643,5847 Total 14.632,5674 14.632,5719 Tabel LA.19 Neraca massa pada Kolom Stripper S-301 Komponen Massa Masuk kgjam Massa Keluar kgjam Alur 20 Alur 22 Alur 23 K 2 CO 3 - 3.556,5048 - H 2 O 7.834,6272 8.298,5196 - CO 2 - - 1.133,9583 KHCO 3 5.142,3600 - - Sub total 12.976,9872 11.855,0244 1.133,9583 Total 12.976,9872 12.976,9872 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu operasi : 330 hari tahun ; 24 jam hari Satuan operasi : kJjam Temperatur referensi : 25 o C 298,15 K Kapasitas : 12.000 tontahun Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: - Perhitungan panas yang masuk dan keluar Q = ΔH = . . � � 1 � 2 =25 Smith dkk, 2005 - Perhitungan panas penguapan Q = n . H VL Smith dkk, 2005 Persamaan untuk menghitung kapasitas panas Reklaitis, 1983: Cp = a + bT + cT 2 + dT 3 Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi:          T T T T d T T c T T b T T a CpdT 2 1 4 3 2 4 1 4 2 3 1 3 2 2 1 2 2 1 2 Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah:        2 1 1 2 1 T T T T T Tb v VI b dT Cp H dT Cp CpdT Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi:       2 1 2 1 T T T T in out r CpdT N CpdT N T H r dt dQ Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA B.1 Data Perhitungan Cp B.1.1 Data Perhitungan Cp Cairan Tabel LB.1 Nilai Konstanta A,B,C dan D untuk perhitungan Cp Cairan kJkmol.K Senyawa A B C D C 3 H 8 O 88,080 4,0224E-01 -1,3032E-03 1,9677E-06 C - - - - H 2 O 1,8296E+01 4,72118E-01 1,33878E-03 1,31424E-06 CO 2 -338,956 5,2796E+00 -2,3279E-02 3,5980E-05 CO -19,312 2,5072E+00 -2,8970E-02 1,2745E0,4 CH 4 -0,018 1,1982E+00 -9,8722E-03 3,1670E-05 H 2 5,88663E+01 -2,30694E-01 -8,04213E-02 1,37776E-03 N 2 1,47141E+01 2,20257E+00 -3,52146E-02 1,7996E-04 O 2 1,10501E+03 - 3,33636E+01 3,50211E-01 -1,21262E-03 Reklaitis, 1983 dan Yaws, 1996 B.1.2 Data perhitungan Cp Gas Tabel LB.2 Nilai Konstanta A,B,C,D dan E untuk perhitungan Cp Gas kJkmol.K Senyawa A B C D E C 3 H 8 O 3,1507E+01 2,3082E-01 -7,8983E-05 6,370E-09 8,6908E-13 C 11,18E+00 1,095E-02 -0,4891E-05 - - H 2 O 3,40471E+01 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12 CO 2 2,7437E+01 4,2315E-02 -1,9555E-05 3,997E-09 -2,9872E-13 CO 2,9556E+01 -6,5807E-03 2,0130E-05 -1,223E-08 2,2617E-12 CH 4 3,4942E+01 -3,9957E-02 1,9184E-04 -1,530E-07 3,9321E-11 H 2 1,76386E+01 6,70055E-02 -1,3148E-04 1,05883E-07 -2,91803E-11 N 2 2,94119E+01 -3,00681E-03 5,45064E-06 5,13186E-09 -4,25308E-12 O 2 2,98832E+01 -1,13842E-02 4,33779E-05 -3,70062E-08 1,01006E-11 Reklaitis, 1983 dan Yaws, 1996 B.1.3 Estimasi Cp Padatan dengan Metode Hurst dan Harrison Perhitungan estimasi Cp padatan menggunakan metode Hurst dan Harrison dimana kontribusi elemen atom dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut : Tabel LB.3 Kontribusi unsur dan gugus untuk estimasi Cp Unsur ΔE Jmol.K C 10,89 H 7,56 O 13,42 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Perry dan Green, 1999 Perhitungan kapasitas panas dihitung dengan rumus: Cp = N i ∆ Ei i=1 Perry dan Green, 1999 Dimana: Cp = Kapasitas panas kJkmol.K N i = Jumlah unsur i dalam senyawa ΔE i = Nilai kontribusi unsur i Hasil estimasi nilai kapasitas panas padatan tandan kosong kelapa sawit C 100 H 120 O 40 : Cp TKKS = 100 × 10,89 + 120 × 7,56 + 40 × 13,42 Cp TKKS = 1089 + 907,2 + 536,8 = 2533 kJkmol.K B.2 Data Panas Pembentukan Standar ΔH o f 298,15K Tabel LB.4 Data Panas Pembentukan Standar Komponen ΔH o f Satuan C 3 H 8 O l -300.700 kJkmol C s 0,0 kJkmol H 2 O l -285.840 kJkmol CO 2 g -393.500 kJkmol CO g -110.520 kJkmol CH 4 g -74.850 kJkmol H 2 g 0,0 kJkmol N 2 g 0,0 kJkmol O 2 g 0,0 kJkmol Felder dan Rousseau, 2005 B.3 Perhitungan Entalpi Pembentukan ΔH o f Tandan Kosong Kelapa Sawit Perhitungan ΔH o f Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS menggunakan rumus : c f o f o f o H O H H CO H O H C H        60 100 2 2 40 120 100 Benanti dkk, 2011 Dimana : ΔH o f CO 2 = -393.500 kJkmol Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA ΔH o f H 2 O = -285.840 kJkmol Perhitungan ΔH c menggunakan rumus : 916 , 1 322 , 1 092 , 4 O N H C c n n n H      Dimana n i adalah nomor mol dari setiap elemen dalam formula. Rumus Molekul dari TKKS adalah C 100 H 120 O 40 n C = 100 , n H = 120 , n O = 40 40 916 , 1 120 322 , 1 100 092 , 4      c H 64 , 76 64 , 158 2 , 409     c H 2 , 419   c H kJkmol Maka : c f o f o f o H O H H CO H O H C H        60 100 2 2 40 120 100 2 , 419 840 . 285 60 500 . 393 100 40 120 100       O H C H f o 2 , 419 400 . 150 . 17 000 . 350 . 39 40 120 100      O H C H f o 8 , 980 . 499 . 56 40 120 100    O H C H f o kJkmol B.4 Perhitungan Neraca Energi B.4.1 Unit Persiapan TKKS Unit persiapan bahan baku tandan kosong kelapa sawit TKKS terdiri dari beberapa alat yang tidak mengalami perubahan panas. Bahan baku TKKS masuk ke dalam gudang G-101 pada suhu 30 o C dan keluar dari screen S-101 pada suhu 30 o C. Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar LB.1 Diagram Alir Panas Persiapan Bahan Baku Panas masuk : Q 1 =  15 , 303 15 , 298 1 CpdT TKKS N Tabel LB.5 Neraca panas masuk unit persiapan bahan baku Senyawa N 1 in kmoljam �� �� , , kJkmol Q kJjam TKKS 4,0641 12.665 51.471,2110 Total Panas Masuk 51.471,2110 Panas keluar : Q 4 =  15 , 303 15 , 298 4 CpdT TKKS N Tabel LB.6 Neraca panas keluar unit persiapan bahan baku Senyawa N 4 in kmoljam �� �� , , kJkmol Q kJjam TKKS 4,0641 12.665 51.471,2110 Total Panas Keluar 51.471,2110 Pada unit persiapan bahan baku tidak terjadi perubahan panas yaitu Q out = Qin. 3 2 1 4 5 Universitas Sumatera Utara TONI RIZKI ARUAN 080405010 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA B.4.2 Combuster B-201 Combuster berfungsi untuk menyediakan panas yang akan digunakan untuk memanaskan reaktor fluidized bed . Gas yang tidak terkondensasi dimasukkan pada suhu 80 o C, bahan bakar gas alam dan udara dimasukkan pada suhu 30 o C. Suhu keluar dari combuster yang dibutuhkan untuk memanaskan reaktor tersebut adalah sebesar 500 o C. 9 8 PC TC R-201 7 Flue Gas 30 19 28 29 Udara Gas alam Uncondensable Gas B-101 Nitrogen TKKS Gas Pirolisis Gambar LB.2 Diagram Alir Panas Combuster

a. Panas masuk