Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-8
Total 553,393 13161,368
1,000 1,000
a. Perhitungan untuk reaksi 1
MEA
g
+ NH
3 g
→ EDA
g
+ H
2
O
g
monoethanolamine ammonia ethylenediamine air
MEA masuk reaktor ` = 83,548 kmoljam
MEA bereaksi = konversi reaksi 1 x MEA masuk reaktor
= 84 x 75 x 83,548] kmoljam =
52,635 kmoljam
Ammonia bereaksi =
1 1
x MEA bereaksi pada reaksi 1 = 1 x 52,635 kmoljam
= 52,635
kmoljam EDA terbentuk dari reaksi
= 1
1 x MEA bereaksi pada reaksi 1
= 52,635 kmoljam Air terbentuk dari reaksi
= 1
1 x MEA bereaksi pada reaksi 1
= 52,635
kmoljam MEA sisa reaksi 1
= MEA masuk reaktor-MEA bereaksi di reaksi 1 = 83,548 - 52,635 kmoljam
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-9
= 30,914 kmoljam Ammonia sisa reaksi 1
= Ammonia umpan – ammonia bereaksi di reaksi 1
= 467,868 - 52,635 kmoljam =
415,233 kmoljam
EDA hasil reaksi 1 = EDA pada umpan + EDA terbentuk dari reaksi
1 = 0,869 + 52,635 kmoljam
= 53,504 kmoljam Air hasil reaksi 1
= Air pada umpan + air terbentuk dari reaksi 1 = 0,903 + 52,635 kmoljam
= 53,538 kmoljam
b. Perhitungan untuk reaksi 2
MEA
g
+ EDA
g
→ DETA
g
+ H
2
O
g
monoethanolamine ethylenediamine diethylenetriamine air
MEA bereaksi menjadi DETA = Konversi reaksi2 x MEA masuk reaktor
= 16 x 75 x 83,548] kmoljam =
10,062 kmoljam
EDA bereaksi menjadi DETA =
1 1
x MEA bereaksi menjadi DETA = 1 x 10,062kmoljam
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-10
= 10,062
kmoljam DETA terbentuk dari reaksi 2
= 1
1 x MEA bereaksi menjadi DETA
= 1 x 10,062kmoljam =
10,062 kmoljam
Air terbentuk dari reaksi 2 =
1 1
x MEA bereaksi menjadi DETA = 1 x 10,062 kmoljam
= 10,062
kmoljam MEA sisa pada reaksi 2
= MEA masuk reaktor - total MEA bereaksi
= [ 83,548 – 75 x 83,548] kmoljam =
20,851 kmoljam
EDA sisa reaksi 2 = EDA mula reaksi 2 – bereaksi jadi DETA
= 53,504 - 10,062 kmoljam =
43,442 kmoljam
DETA hasil reaksi 2 = DETA terbentuk di reaksi+ DETA umpan
= 10,062 + 0,205 kmoljam =
10,267 kmoljam
Air hasil reaksi 2 = Air hasil reaksi1–air terbentuk reaksi 2
= 53,538+ 10,062 kmoljam =
63,600 kmoljam
Dari perhitungan kedua reaksi diatas :
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-11
Reaksi 1 : MEA
g
+ NH
3 g
→ EDA
g
+ H
2
O
g
Mula : 83,548 467,868 0,869 0,903 Reaksi : 52,635 52,635 52,635 52,635
Sisa : 30,913 415,233 53,504 53,538
Reaksi 2 : MEA
g
+ EDA
g
→ DETA
g
+ H
2
O
g
Mula : 30,913 53,504 0,205 53,538 Reaksi : 10,062 10,062 10,062 10,062
Sisa : 20,851 43,442 10,267 63,600
Dari kedua reaksi diatas, diperoleh: MEA keluar reaktor
= MEA masuk reaktor - MEA total bereaksi = [ 83,548 – 75 x 83,548 ] kmoljam
= 20,851 kmoljam Ammonia keluar reaktor
= Ammonia masuk reaktor – bereaksi jadi EDA = 467,868 – 52,635 kmoljam
= 415,233 kmoljam EDA keluar reaktor
= EDA terbentuk reaksi 1 – bereaksi jadi DETA = 53,504 - 10,062 kmoljam
= 43,442 kmoljam
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-12
DETA keluar reaktor = DETA hasil reaksi 2
= 10,267 kmoljam Air keluar reaktor
= Air hasil dari reaksi 1 + air terbentuk reaksi2 = 53,538 - 10,062 kmoljam
= 63,600
kmoljam
Maka, komposisi keluar reaktor dapat ditabulasikan sebagai berikut :
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi Mol
Fraksi Massa
NH
3
415,233 7071,831
0,750 0,537
H
2
O 63,600 1145,759
0,115 0,087 EDA
43,442 2610,815 0,076 0,198
MEA 20,851
1273,639 0,038 0,097 DETA 10,267
1059,261 0,019 0,080
Total 553,393
13161,368 1,000
1,000
5. SEPARATOR S-03
Keluaran hasil reaktor mengandung gas yang bersifat condensable maupun non-condensable. Untuk efisiensi bahan baku dan meningkatkan
recovery produk, maka gas non-condensable diumpankan kembali ke reaktor, sedangkan gas yang bersifat condensable dipungut untuk diumpankan ke
menara distilasi I MD-01. Gas keluaran reaktor diembunkan dalam
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-13
kondenser parsial CP-01 menghasilkan campuran cairan dan gas. Keluaran kondenser parsial kemudian diumpankan ke dalam separator S-03, dimana
cairan dipisahkan pada hasil bawah sedangkan gas yang tidak terembunkan dikeluarkan pada hasil atas.
Komposisi umpan separator dapat dituliskan sebagai berikut :
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi Mol
Fraksi Massa
NH
3
415,233 7071,831 0,750 0,537
H
2
O 63,600
1145,759 0,115
0,087 EDA
43.442 2610,815
0,079 0,198
MEA 20,851
1273,639 0,038
0,097 DETA
10,267 1059,261
0,019 0,08
Total 553,393 13161,368 1,000 1,000
Pada proses ini diasumsikan gas yang tidak dapat dicairkan adalah ammonia, yang akan keluar separator pada hasil atas. Sedangkan gas lain yang
terembunkan dan berupa cairan akan keluar separator sebagai hasil bawah. Komposisi hasil atas separator :
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi
mol
NH
3
415,233 7071,831 0,999
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-14
H
2
O 1,050x10
-4
0,000 0,001
EDA 0,000
0,000 0,000
MEA 0,000
0,000 0,000
DETA 0,000
0,000 0,000
Total 415,233 7071,831 1,000
Dan komposisi hasil bawah separator adalah :
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi
mol
NH
3
0,000 0,000
0,000 H
2
O 63,600 1145,759 0,460
EDA 43,442 2610,815 0,314
MEA 20,861 1273,639 0,151
DETA 10,267 1059,261 0,075
Total 138,160 6089,474 1,000
6. MENARA DISTILASI I MD-01
Pada menara distilasi I MD-01 semua air dan sebagian besar ethylenediamine dipisahkan pada hasil atas.
Air Air
Ethylenediamine Ethylenediamine Monoethanolamine
Monoethanolamine
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-15
Diethylenetriamine Ethylenediamine
Monoethanolamine Diethylenetriamine
Pada perancangan ini diinginkan : •
Persentase ethylenediamine yang terpisah pada hasil atas = 98 umpan •
Persentase monoethanolamine terpisah pada hasil bawah =99,5 umpan •
Semua diethylenetriamine terpisahkan pada hasil bawah, maka: Komposisi umpan masuk
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 63,600 1145,759
0,460 EDA 43,442
2610,815 0,314
MEA 20,851 1273,639
0,151 DETA 10,267
1059,260 0,074
Total 138.160 6089,474
1,000
Komposisi hasil atas Distilat
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 63,600
1145,759 0,598
EDA 42,573
2558,599 0,400
MEA 0,104
6,368 0,000
DETA 0,000
0,000 0,000
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-16
Total 106,278 3710,726
1,000
Komposisi hasil bawah Bottom
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 0,000
0,000 0,000
EDA 0,869 52,216 0,027
MEA 20,746
1267,271 0,651
DETA 10,267
1059,261 0,322
Total 31,883
2378,748 1,000
Menentukan kondisi menara a. Menentukan suhu atas menara Top
Asumsi tekanan 1 atm Tebakan suhu atas = 108,368
o
C = 381,368 K
Komponen xid = yi
Ki xi = yi Ki
H
2
O 0,598 1,330
0,449
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-17
EDA 0,400 0,742
0,537 MEA 0,001
0,093 0,010
DETA 0,000 0,037
0,000
Total 1,000 1,000
Karena Σxi =1,000, maka trial benar. Jadi suhu bagian atas menara=108,368
o
C
b. Menentukan suhu bawah menara Bottom Asumsi tekanan 1 atm
Tebakan suhu atas = 175,176
o
C = 448,176 K
Komponen xib = xi
Ki yi = xi Ki
H
2
O 0,000 8,796
0,000 EDA 0,027
4,721 0,129
MEA 0,651 1,137
0,740 DETA 0,322
0,409 0,132
Total 1,000 1,000
Karena Σyi =1,000 maka trial benar Jadi suhu bagian bawah menara =175,176
o
C
Perhitungan α rata-rata
Diambil : Light Key LK component = Ethylenediamine
Heavy Key HK component = Monoethanolamine
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-18
Perhitungan α ditentukan berdasarkan suhu atas dan bawah menara, dan α
dirumuskan : α
i
=
HK i
K K
, pada suhu tertentu dan K dicari dengan persamaan Antoine
Komponen α
top
α
bottom
α
average
H
2
O 14,253 7,737
10,501 EDA 7,954
4,152 5,747
MEA 1,000 1,000
1,000 DETA 0,398
0,359 0,378
Pengecekan distribusi
Komponen fi di bi α
average
H
2
O 63,600
63,600 0,000
10,501 EDA
43,442 42,573
0,869 5,747
MEA 20,851 0,104
20,746 1,000
DETA 10,267 0,000
10,267 0,378
LK = dibi
ethylenediamine
= 49,000 HK
= dibi
monoethanolamine
= 0,005 Persamaan Fenske :
log dibi = A + C log αi
Coulson, pers.11.63 LK
: log 49,000 = A + C log 5,747 ………………….1
HK : log 0,005 = A + C log 1
………………….2 Dari persamaan diatas, diperoleh :
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-19
A = -2,299 C = 5,252
Log dibi = -2,299 + 5,252 log αi
Dari hasil pengecekan diperoleh :
Komponen dibi
fi di bi
H
2
O 1162,008 63,600
63,600 0,001
EDA 49,000 43,442
42,573 0,869
MEA 0,005 20,851
0,104 20,746
DETA 0,000 10,267
0,000 10,267
Maka, diperoleh komposisi hasil atas MD-01 sebagai berikut
Komponen Kmoljam Kgjam
Fraksimol Fraksimassa
H
2
O 63,545 1145,759
0,598 0,308
EDA 42,573 2558,599
0,400 0,689
MEA 0,104 6,368
0,001 0,002
DETA 0,000 0,000
0,000 0,000
Total 106,223 3710,726
1,000 1,000
Adapun komposisi hasil bawah MD-01 adalah :
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi mol Fraksi massa
H
2
O 0,000
0,000 0,000
0,000 EDA
0,869 52,216
0,027 0,022
MEA 20,746 1267,271
0,651 0,022
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-20
DETA 10,267 1059,261
0,322 0,445
Total 31,883 2378,748
1,000 1,000
7 . MENARA DISTILASI II MD-02
Pada menara distilasi II MD-02, sebagian besar monoethanolamine terpisah pada hasil atas dan sebagian besar diethylenetriamine terpisah pada hasil
bawah.
Ethylenediamine Monoethanolamine
Ethylenediamine Monoethanolamine
Diethylenetriamine
Monoethanolamine Diethylenetriamine
Pada perancangan ini diinginkan : •
Persentase diethylenetriamine yang terpisah pada hasil bawah = 98 umpan
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-21
• Persentase monoethanolamine yang terpisah pada hasil atas = 98 umpan
• Semua ethylenediamine terpisahkan pada hasil atas, maka
Komposisi umpan masuk
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
EDA 0,869
52,217 0,027
MEA 20,746 1267,271
0,651 DETA 10,268
1059,260 0,322
Total 31,883 2378,748
1,000
Komposisi hasil atas Distilat
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
EDA 0,869
52,216 0,041
MEA 20,331 1241,926
0,950 DETA
0,205 21,185
0,009
Total 21,406 1315,327
1,000
Komposisi hasil bawah Bottom
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-22
EDA 0,000
0,000 0,000
MEA 0,415
25,345 0,040
DETA 10,062
1038,075 0,960
Total 10,477
1063,421 1,000
Menentukan kondisi menara a. Menentukan suhu atas menara Top
Asumsi tekanan 1 atm Tebakan suhu atas = 170,579
o
C = 443,579 K
Komponen xid = yi
Ki xi = yi Ki
EDA 0,040 4,242 0,010
MEA 0,949 0,986 0,963
DETA 0,001 0,356 0,027
Total 1,000 1,000
Karena Σxi =1,000, maka trial benar. Jadi suhu bagian atas menara =170,578
o
C
b. Menentukan suhu bawah menara Bottom Asumsi tekanan 1 atm
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-23
Tebakan suhu atas = 204,882
o
C = 477,882 K
Komponen xib = xi
Ki yi = Ki xi
EDA 0,000 8,949 0,000
MEA 0,040 2,644 0,105
DETA 0,960 0,932 0,895
Total 1,000 1,000
Karena Σyi =1,000, maka trial benar. Jadi suhu bagian bawah menara= 204,882
o
C
Perhitungan α rata-rata
Diambil : Light Key LK component = Monoethanolamine
Heavy Key HK component = Diethylenetriamine Perhitungan
α ditentukan berdasarkan suhu atas dan bawah menara, dan α dirumuskan :
α
i
=
HK i
K K
, pada suhu tertentu dan K dicari dengan persamaan Antoine
Komponen α
top
α
bottom
α
average
EDA 11,926 9,599
10,699 MEA 2,772
2,836 2,804
DETA 1,000 1,000
1,000
Pengecekan distribusi
Komponen fi di bi α
average
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-24
EDA 0,869 0,869
0,000 10,699
MEA 20,746 20,331
0,415 2,804
DETA 10,267 0,205
10,021 1,000
LK = dibi
monoethanolamine
= 49,000 HK
= dibi
diethylenetriamine
= 0,020 Persamaan Fenske :
log dibi = A + C log αi
Coulson, pers.11.63
LK :
log 49,000 = A + C log 2,804 ……………….1
HK : log 0,020 = A + C log 1 ……………….2
Dari persamaan diatas, diperoleh : A = -1,690
C =
7,549
Sehingga : Log dibi = -1,690+ 7,549 log
αi Dari hasil pengecekan diperoleh :
Komponen dibi
fi di bi
EDA 1,2.E+06 0,869
0,869 0,000
MEA 49,000 20,746
20,331 0,415
DETA 0,204 10,267
0,205 10,062
Maka, diperoleh komposisi hasil atas MD-02 sebagai berikut
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-25
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi mol
Fraksi massa
EDA 0,869
52,216 0,041
0,039 MEA 20,331
1241,926 0,949
0,9442 DETA
0,205 21,185
0,010 0,016
Total 21,406 1315,327
1,000 1,000
Adapun komposisi hasil bawah MD-02 adalah :
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi mol Fraksi massa
EDA 0,000
0.000 0,000
0.000 MEA
0,415 25,345
0,039 0,024
DETA 10,062 1038,075
0,960 0,976
Total 10,477 1063,421
1,000 1,000
8. MENARA DISTILASI III MD-03
Pada menara distilasi III MD-03, sebagian besar ethylenediamine terpisah pada hasil bawah sebagai produk utama dan sebagian air terpisah sebagai
produk atas.
Air Ethylenediamine
Air Ethylenediamine
Monoethanolamine Air
Ethylenediamine
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-26
Monoethanolamine
Pada perancangan ini diinginkan : •
Persentase ethylenediamine yang terpisah pada hasil bawah = 98 umpan
• Fraksi massa ethylenediamine di hasil bawah minimal 99
• Semua monoethanolamine terpisah pada hasil bawah, maka:
Komposisi umpan masuk
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 63,600 1145,759
0,598 EDA 42,573
2558,599 0,401
MEA 0,104
6,368 0,001
Total 106,278
3710,726 1,000
Komposisi hasil atas Distilat
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 62,964 1134,302
0,987 EDA
0,851 51,172
0,013 MEA
0,000 0,000
0,000
Total 63,815 1185,474
1,000
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-27
Komposisi hasil bawah Bottom
Komponen Kmoljam Kgjam Fraksi mol
H
2
O 0,636
11,457 0,015
EDA 41,722 2507,427
0,983 MEA
0,104 6,368
0,002
Total 42,462
2525,252 1,000
Menentukan kondisi menara a. Menentukan suhu atas menara Top
Asumsi tekanan 1 atm Tebakan suhu atas = 100,458
o
C = 373,458 K
Komponen xid = yi
Ki xi = yi Ki
H
2
O 0,987 1,010
0,976 EDA 0,013 0,565
0,024 MEA 0,000 0,064
0,000
Total 1,000 1,0000
Karena Σxi =1,000, maka trial benar. Jadi suhu bagian atas menara =100,458
o
C
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-28
b. Menentukan suhu bawah menara Bottom Asumsi tekanan 1 atm
Tebakan suhu atas = 117,203
o
C = 390,203 K
Komponen xib = xi
Ki yi = Ki xi
H
2
O 0,015 1,781
0,027 EDA 0,983 0,990
0,973 MEA 0,002 0,138
0,000
Total 1,000 1,000
Karena Σyi =1,000, maka trial benar. Jadi suhu bagian bawah menara =117,203
o
C
Perhitungan α rata-rata
Diambil : Light Key LK component = Air
Heavy Key HK component = Ethylenediamine Perhitungan
α ditentukan berdasarkan suhu atas dan bawah menara, dan α dirumuskan :
α
i
=
HK i
K K
, pada suhu tertentu dan K dicari dengan persamaan Antoine
Komponen α
top
α
bottom
α
average
H
2
O 1,783 1,7989
1,793 EDA 1,000
1,000 1,000
MEA 0,114 0,1396
0,126
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-29
Pengecekan distribusi
Komponen fi di bi α
average
H
2
O 63,600
62,964 0,636
1,793 EDA 42,573
0,851 41,722
1,000 MEA
0,104 0,000
0,104 0,126
LK = dibi
air
= 99,000 HK
= dibi
ethylenediamine
= 0.020 Persamaan Fenske :
log dibi = A + C log αi
Coulson, pers.11.63 LK
: log 99,000 = A + C log 1,793
………………….1 HK
: log 0,020 = A + C log 1 ………………….2
Dari persamaan diatas, diperoleh : A = -1,690
C = 14,534
Sehingga : Log dibi = -1,690 + 14,534 log
αi Dari hasil pengecekan diperoleh :
Komponen dibi fi di
bi
H
2
O 99,000
63,600 62,964
0,636 EDA
0,020 42,573
0,852 41,722
MEA 0,000
0,104 0,000
0,104
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-30
Maka, diperoleh komposisi hasil atas MD-03 sebagai berikut
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi mol
Fraksi massa
H
2
O 62,964 1134,302
0,987 0,957
EDA 0,851
51,172 0,013
0,043 MEA
0,000 0,000
0,000 0,000
Total 63,816
1185,474 1,000 1,000
Adapun komposisi hasil bawah MD-03 adalah :
Komponen Kmoljam
Kgjam Fraksi mol
Fraksi massa
H
2
O 0,636
11,458 0,015
0,004 EDA 41,722
2507,427 0,983
0,993 MEA
0,104 6,368
0,002 0,003
Total 42,462
2525,253 1,000 1,000
Dari komposisi hasil bawah MD-03 terlihat bahwa fraksi massa ethylenediamine dalam produk sebesar 99,294 . Maka spesifikasi produk telah
sesuai dengan permintaan pasar.
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran B Neraca Massa
B-31
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-1
NERACA PANAS
Dalam penyusunan neraca panas prarancangan pabrik ethylenediamine dari monoethanolamine dan ammonia dengan kapasitas 20.000 tontahun ini, ada
beberapa hal yang menjadi dasar perhitungan, yaitu : 1. Basis perhitungan adalah 1 jam operasi.
2. Satuan massa yang digunakan adalah kmol. 3. Suhu referensi adalah 298 K.
4. Satuan kapasitas panas yang digunakan adalah kJkmol dan satuan perubahan entalpi adalah kJ.
1. NERACA PANAS DI VAPORIZER I V-01
Tujuan : Menentukan beban panas di vaporizer
ARUS 1 ARUS 1b
ARUS 1c ARUS 1d
ARUS 3
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-2
1. Menghitung kondisi arus recycle
Sebelum masuk
ke vaporizer, fresh feed ammonia bercampur dengan
ammonia recycle yang berasal dari vaporizer. Suhu ammonia recycle adalah 39,576
o
C dan bertekanan 15 atm.
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
NH3 13,159 1194,473 15717,829
H2O 0,066 1099,112 72,678
Total 13,225 15790,507
2. Menghitung panas yang dibawa fresh ammonia
Suhu fresh ammonia adalah 30
o
C dan bertekanan 15 atm.
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
NH3 52,635 1062,427 55920,989
H2O 0,264 980,467 259,332
Total 52,899
56180,321
3. Menghitung panas pencampuran
Besarnya panas campuran adalah 71970,828 kJ dan dari trial didapat suhu campuran adalah 38,316
o
C
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
NH3 65,794 1088,836 71638,798 H2O 0,331 1004,257 332,030
Total 66,125 71970,288
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-3
4. Menghitung panas sensibel
Untuk menaikkan suhu pencampuran pada suhu 38,316
o
C menjadi 39,576
o
C, maka dibutuhkan panas sebesar :
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
NH3 65,794 107,403 7066,491 H2O 0,331 94,882 31,370
Total 66,125 7097,861
5. Menghitung panas laten penguapan
Ammonia yang teruapkan adalah sebesar 80 dari umpan.
Komponen Kmol Panas Laten Q
NH3 52,635 18446,506
970934,658 H2O 0,264
42118,334 11140,226
Total 52,899 982074,883
6. Menghitung beban panas di vaporizer
Panas Total = Panas Sensible + Panas Laten Penguapan Panas Total = 7097,861 + 982074,883
= 989172,745 kJ
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-4
2. NERACA PANAS DI VAPORIZER II V-02
Tujuan : Menentukan beban panas di vaporizer
1. Menghitung kondisi arus recycle
Sebelum masuk ke vaporizer, fresh monoethanolamine bercampur dengan monoethanolamine recycle yang berasal dari vaporizer. Suhu
monoethanolamine recycle adalah 279,821
o
C dan bertekanan 15 atm.
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
H2O 0,160 20533,806 3277,964
EDA 0,217 51468,447 11179,437
MEA 20,887 56432,259 1178698,637
DETA 0,051 62434,420 3205,207
Total 21,315 1196361,244
ARUS 2a ARUS 2b
ARUS 2c ARUS 2d
ARUS 4
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-5
2. Menghitung panas yang dibawa fresh monoethanolamine
Suhu fresh monoethanolamine adalah 71,913
o
C dan bertekanan 15 atm.
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
H2O 0,639 3528,825 2253,330
EDA 0,869 8139,837 7072,201
MEA 83,548 9258,901 773561,377
DETA 0,205 10228,461 2100,401
Total 85,261 784987,309
3. Menghitung panas pencampuran
Besarnya panas campuran adalah sebesar 1981348,553 kJ dan dari trial didapat suhu campuran adalah 117,848C
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
H2O 0,798 6996,091 5584,190
EDA 1,086 16504,546 17924,722
MEA 104,435 18696,212 1952535,692
DETA 0,257 20663,190 5303,949
Total 106,576 1981348,553
4. Menghitung panas sensibel
Untuk menaikkan suhu pencampuran pada suhu 117,848
o
C menjadi 279,822
o
C, maka dibutuhkan panas sebesar :
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-6
Komponen kmol
Cp dT kJkmol Q kJ
H2O 0,798 20543,829 16397,820
EDA 1,086 51659,244 56104,398
MEA 104,435 56580,529 5908977,743
DETA 0,257 3508,049 900,467
Total 106,576 5982380,430
5. Menghitung panas laten penguapan
Monoethanolamine yang teruapkan adalah sebesar 80 dari umpan.
Komponen Kmol
Panas Laten Q kJ
H2O 0,638 28050,986
17911,948 EDA 0,869
23156,656 20119,384
MEA 83,548 40135,363
3353223,775 DETA 0,205 43513,520
8935,445
Total 85,260 3400190,553
6. Menghitung beban panas di vaporizer
Panas Total = Panas Sensible + Panas Laten Penguapan Panas Total = 5982380,430 + 3400190,553
= 9382570,981 kJ
Prarancangan Pabrik Ethylenediamine dari Monoethanolamine dan Ammonia
Kapasitas 20.000 Ton Tahun
Lampiran C Neraca Panas
C-7
3. Neraca Panas di Separator S-01
S-01
Gas keluar
Cairan keluar Umpan
a. Q input