NERACA MASSA DAN NERACA PANAS
PERHITUNGAN NERACA MASSA
1. shredder (S-101)
Kapasitas Produksi
Kapasitas Bahan Baku
Masa Aktif Produksi
Bahan Baku
Produk
Waktu Operasi/tahun
waktu operasi/hari
basis perhitungan
kapasitas bahan baku (kg/jam)
74.000/ton
178.207 ton/tahun
330 hari/tahun
TKKS
Bioetanol 99,5%
330 hari
24 Jam
1 hari
22500.88
F1
Bahan
baku
F2
Limbah TKKS
Neraca massa total
F1 = F1 + F2 =
asumsi bahan baku yang hilang pada shred
F2 = 0,1% * 22500.88
F2 = 22.50
F3 = F1 - F2
F3 = 22500.88 - 22.50
= 22478.38
komponen
TKKS
Serbuk TKKS
Jumlah
masuk (kg/jam)
F1
22500.88
22500.88
komposisi kimia dari Tandan Kosong K
No
komponen
1
Lignin
2
selulosa
3
hemiselulosa
2. Digester
F4
H2O
F3
Serbuk
TKKS
F3
Serbuk
TKKS
22500.88
kg/jam
pada shredder sebesar 0,1 %
kg/jam
kg/jam
F2
22.50
keluar (kg/jam)
F3
22478.38
22500.88
ng Kelapa Sawit
komposisi (%) komposisi × bahan baku
27.6
6207.14
46.5
10457.68
25.9
5824.81
22489.63
100
H2O sebagai cairan pemasak yang digunakan adalah 5 kali
F3 + F4 = F5
F3 =
22478.38 kg/jam
F4 =
112391.9 kg/jam
sehingga laju alir masuk = F3 + F4 =
F3 + F4 =
untuk mencari F5, maka digunakan persamaan
F5 = F3 + F4
F5 =
134870.28 kg/jam
aliran F3
Rumus laju komponen :
F No aliran = W no aliran komponen × F no aliran
selulosa : F3 selulosa = W3 selulosa
=
10452.45
hemiselulosa : F3 hemiselulosa = W3 hemiselulosa
=
5821.90
lignin : F3 lignin = W3 lignin
=
6204.03
aliran F5
-
TKKS
F5 TKKS × W5 TKKS = F3 Chip × W3 c
F5 TKKS × 1 =
22478.38
-
komponen TKKS
selulosa
hemiselulosa
lignin
AIR
F5 AIR × W5 AIR = F3 AIR × W3 AIR
F5 AIR × 1 =
112391.90
%komponen keluaran F5
44.78
35.99
19.23
Total
100
Laju massa komponen pada TKKS
selulosa : F5 selulosa = W5 selulosa
10065.82
× F3
hemiselulosa : F5 hemiselulosa = W5 hemiselulosa
8089.97
×
lignin : F5 lignin = W5 lignin
F3
4322.59
komponen
komponen TKKS
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
cairan steam :
H2O
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
Total
masuk (kg/jam)
F3
F4
10452.45
5821.90
6204.03
112391.9
134870.28
3. Tangki delignifikasi
F6
F5
F5
massa masuk
aliran F5 pulp
selulosa
hemiselulosa
lignin
air
total F5 pulp
5 kali berat bahan baku
22478.38
+
112391.90
134870.28 kg/jam
:
:
:
:
Penambahan NaOH 10% dengan rasio solid liquid 1 : 5
operasi berlangsung 1 jam dengan suhu 100° C
F6 = 5 × 22478.38 kg/jam =
112391.9
sehingga laju alir keluarnya :
F7 = F5 + F6
F7 =
247262.18 kg/jam
× F3
kg/jam
Neraca Massa komponen
Proses delignifikasi dapat menghilangkan lignin 68.86
×
kg/jam
F3
PULP
- lignin :
F7 lignin =
× F3
kg/jam
=
(F5 × W5 lignin) ×
2976.54
W5 lignin = F5 lignin/F5
0.032
W7 lignin = F7 lignin/F7
0.012
3 chip TKKS
kg/jam
AIR
kg/jam
- Hemiselulosa :
F7 × W7 hemiselulosa = F5 × W5 hemi + F6 × W6 hem
247262.18 × W7 hemi =
8089.97
W7 hemi =
0.033
sehingga, F7 hemi = F7 × W7 hemi
=
8089.97
W5 hemi =
0.06
- air :
F7 ×W7 air = F5 × W5 air + F6 × W6 air
247262.18 × W7 air =
112391.90
W7 air =
sehingga, F7 air = F7 × W7 air
112391.90
kg/jam
× F3
kg/jam
kg/jam
keluar (kg/jam)
F5
kg/jam
- larutan NaOH :
F7 × W7 larutan NaOH = F6 × W6 Larutan NaOH
W7 larutan NaOH =
0.455
Sehingga, F7 Larutan NaOH = F7 × W7 NaOH
112391.9
- selulosa :
W7 selulosa = 1-(W7 lignin + W7 hemi + W7 NaOH +
0.046
sehingga F7 selulosa = F7 × W7 Selulosa
11411.874
komponen
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
134870.28
0.455
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
Cairan pengencer
larutan NaOH 10%
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
Air
larutan NaOH 10%
Lindi hitam
lignin
total
masuk (kg/jam)
F5
F6
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
112391.9
247262.18
4. Rotary Filter
F8
F7
F7
F10
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
134870.28
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
aliran F7 pulp :
data didapat dari aliran F7 pulp
selulosa
hemiselulosa
lignin
air
larutan NaOH 10%
:
:
:
:
:
1:5
kg/jam
8.86 % (derman,2018)
in) × 0.6886
kg/jam
neraca massa total pada rotary filter
F7 + F8 = F9 +F10
Diketahui
- air pencuci yang dibutuhkan 2 kali berat holoselulosa
sehingga air yang dibutuhkan
F7 Holo = F7 selulosa + F7 hemi
=
19501.84 kg/jam
F8 AIR = 2 × F7 holoselulosa
=
39003.69 kg/jam
Aliran F10
- Hasil yang diinginkan dari rotary fiter yaitu selulosa dan
dimana diasumsikan untuk komponen lain tetap terikut k
akan tetapi dalam presentasi yang sangat kecil
- diasumsikan : - hemiselulosa yang terikut dalam pulp
- selulosa yang terikut pu
- 5 % air terikut pada pu
- lignin yang terikut pu
- larutan NaOH yang t
hemi
Jumlah massa komponen F10 :
- Air : F10 air = 0.05 ×(F7 air + F8 air)
=
7569.78
- larutan NaOH : F10 lar.NaOH = 0.0005 ×(F7 × W7 lar.
56.20
- Lignin : F10 lignin = 0.0001 × (F7 × W7 lignin)
=
0.299
- hemiselulosa : F10 hemi = 0.5 × (F7 × W7 hemi)
=
4044.98
- selulosa : F10 selulosa = 0.999 × (F7 × W7 selulosa)
=
11400.46
F10 = F10 air + F10 larutan NaOH + F10 lignin + F10 Hem
23071.72 kg/jam
kg/jam
Karena laju alir massa total F10 sudah diketahui, maka dap
fraksi masing - masing komponen
OH + W7 Air
keluar (kg/jam)
F7
11411.87
8089.97
112391.90
112391.90
2976.54
247262.18
- air : W10 air = F10 air/ F10
= 0.328
- Larutan NaOH : W10 larutan NaOH = F10 Lar.NaOH /
=
- Lignin : W10 lignin = F10 lignin / F10
=
0.000013
- Hemiselulosa : W10 hemiselulosa = F10 hemi / F10
=
- selulosa : W10 selulosa = F10 selulosa / F10
=
F7 + F8 = F9 + F10
F9 = F7 + F8 - F10
263194.15 kg/jam
Aliran F9 :
Neraca massa komponen :
- Air :
(F7 * W7 air) + (F8 * W8 air) = (F9 * W9 air) + (F10 air *
(F9 + W9 air) = (F7 × W7 air) + (F8 × W8 air) - (F10 ×
W9 air =
0.546
- F9 air = F9 × W9 air
143825.81 kg/jam
- lignin :
(F9 × W9 lignin) = (F7 × W7 lignin) - (F10 × W10 lignin
W9 lignin =
0.0113
- F9 lignin = F9 × W9 lignin
2976.24 kg/jam
- Larutan NaOH :
(F9 × W9 lar.NaOH) = (F7 × W7 Lar.NaOH) - (F10 × W
W9 Lar.NaOH =
0.4268
- F9 Lar.NaOH = F9 × W9 Lar.NaOH
112335.70 kg/jam
- Hemiselulosa :
(F9 × W9 hemiselulosa) = (F7 × W7 hemi) - (F10 × W
W9 hemi =
0.0154
- F9 hemiselulosa = F9 × W9 hemi
4044.98 kg/jam
- Selulosa
(F9 × W9 selulosa) = (F7 × W7 selulosa) - (F10 × W10
W9 selulsoa =
0.000043
- F9 selulosa = F9 × W9 selulosa
F9 selulosa =
11.41 kg/jam
komponen
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Cairan Pencuci
Air (H2O)
Lindi hitam
Hemiselulosa
Air
larutan NaOH 10%
Selulosa
lignin
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Total
masuk (kg/jam)
F7
F8
keluar (kg/
F9
11411.87
8089.97
2976.54
112391.90
112391.90
39003.69
4044.98
143825.81
112335.70
11.41
2976.24
286265.87
286265.87
5. Tangki Penampung
F11
F9
11411.87
8089.97
2976.54
112391.90
112391.90
247262.18
F10
Massa masuk
Aliran F10
Air
selulosa
hemiselulosa
Lignin
Larutan NaOH
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F12
:
:
:
:
:
7569.78
11400.46
4044.98
0.298
56.20
23071.72
Neraca Massa
F10 + F11 = F12
Air yang ditambahkan untuk pengenceran pulp adalah 20%
dari berat pulp pada aliran masuk
Air : F11 =
0.2 × F10 pulp
F11 =
4614.34 kg/jam
selulosa
sehingga, dapat dihitung keluaran F12
F12 = F10 + F11
F12 =
27686.06 kg/jam
losa dan hemiselulosa
terikut ke dalam pulp,
pulp yaitu 50%
erikut pulp yaitu 99.9 %
ada pulp
erikut pulp sebesar 0.01 %
ang terikut dalam pulp 0.05%
-
kg/jam
× W7 lar.NaOH)
kg/jam
kg/jam
Massa keluar
neraca massa komponen
Air : F12 × W12 air = (F11 × W11 air )+( F10 × W10 air)
W12 air =
0.440
selulosa : F12 × W12 selulosa = ( F10 × W10 selulosa)
W12 selulosa =
0.412
hemiselulosa : F12 × W12 hemi = ( F10 × W10 hemi)
W12 hemi =
0.146
Larutan NaOH : F12 × W12 NaOH = ( F10 × W10 NaOH)
W12 NaOH =
0.00203
Lignin = F12 × W12 lignin = ( F10 × W10 lignin)
W12 Lignin =
0.0000108
untuk komponen larutan NaOH dan lignin terlarut dalam pulp
dengan konsentrasi yang sangat kecil ketika dilakukan pengenceran
dengan air sehingga diasumsikan komponen tersebut sudah tercampur
kedalam komponen air sehingga dianggap tidak ada
W7 hemi)
kg/jam
losa)
F10 Hemi + F10 selulosa
i, maka dapat dihitung
aOH / F10
0.002
F10
0.175
0.494
F10 air * W10 air)
(F10 × W10 air)
lignin)
× W10 Lar.NaOH)
-
Menghitung laju massa keluar
Air : F12 air = F12 × (W12 lignin + W12 lar.NaOH + W12 air)
=
12240.62 kg/jam
holoselulosa : F12 holoselulosa = F12 × (W12 selulosa + W12 hemiselulo
=
15445.45
komponen
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Air pengencer
Air (H2O)
Pulp
air
holoselulosa
Total
masuk (kg/jam)
F10
F11
keluar (kg/jam)
F12
11400.46
4044.98
0.30
7569.78
56.20
4614.34
27686.06
12240.62
15445.45
27686.06
× W10 hemi)
W10 selulosa)
(kg/jam)
F10
11400.46
4044.98
0.299
7569.78
56.20
65.87
6. Reaktor saccharafication and fermentation
F18
F12
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F13
F14
F15
F16
F17
Massa Masuk
aliran F12 :
- Holoselulosa : F12 holoselulosa =
Air
:
F12 air =
-
F19
15445.45 kg/jam
12240.62 kg/jam
27686.06 kg/jam
aliran F13 enzim cellulast dan F14 enzim novozym
pada proses hidrolisa digunakan cellulast 1.5 L dan novozym 188
dosis enzim cellulast 15 FPU/gr biomassa
dosis enzim novozym 15 IU/gr biomassa
1 FPU (filter paper unit) setara dengan 0.0016 kg
1 IU (International unit) setara dengan 0.0000001 kg
suhu hidrolisis 48°C, Ph sekitar 4.8 dan proses dilakukan selama 24 jam
enzim cellulast yang dibutuhkan = 15 × 0.0016 × F12
664.47 kg/jam
enzim novozym yang dibutuhkan = 15 × 0.0000001 × F12
0.042 kg/jam
Aliran F15 S.cerevisiae
- pada fermentasi digunakan khamir s.cerevisiae
- kecepatan putaran pengaduk 150 rpm
- suhu fermentasi 32° C
- Proses tersebut dilakukan selama 24 jam
- S.cerevisiae yang dibutuhkan = 0.5 % total substrat
F15 cerevisiae =
138.43 kg/jam
pur
aliran F16
- Nutrien ditambahkan untuk menjaga kebutuhan nutrisi S.Cerevisiae
yaitu dengan menambahkan (NH4)2SO4
- Banyaknya (NH4)2SO4 yang dibutuhkan 0.4 % total substrat
Banyaknya (NH4)2SO4 yang dibutuhkan =
110.74 kg/jam
iselulosa)
kg/jam
aliran F17
- pengaturan Ph
untuk menurunkan Ph dari 7 menjadi 4.8, ditambahkan asam sulfat 95%
dimana Ph yang dikehendaki reaktor adalah 4.8. Diketahui :
ρ H2SO4 = 1.84 kg/ml
BM H2SO4 = 98 g/mol
persamaan reaksi
H2SO4
2H + SO4
Pada PH 7 H2SO4 ekuivalen dengan [H+]
[H+] = 2 × 10^-7
m H2SO4 = [H+] × BM H2SO4 / ρ H2SO4 × massa pulp
m H2SO4 =
0.29 kg/jam
Pada PH 4.8 H2SO4 ekuivalen dengan [H+]
[H+] = 2 × 10^-7
m H2SO4 = [H+] × BM H2SO4 / ρ H2SO4 × massa pulp
m H2SO4 =
46.74 kg/jam
H2SO4 yang harus ditambahkan =
46.45
kg/jam
Massa keluar
F12 + F13 + F14 + F15 + F16 + F17 = F18 + F19
reaksi yang terjadi pada reaktor
C6H10O5 + H20
2C2H5OH + 2CO2
Aliran F18
Konversi selulosa sebesar 97 % membentuk etanol
BM selulosa = 162 gr/kmol
menghitung laju reaksi
menghitung laju reaksi dan laju alir molar komponen menggunakan
persamaan - persamaan pada reklaitis
N in Holoselulosa = Fin holoselulosa / BM
N in Holoselulosa =
95.34
kmol/jam
N out holoselulosa = Nin holo - (Nin holo × X holo)
2.86 kmol/jam
F out holoselulosa = N out holoselulosa × BM
F out holoselulosa =
463.36
kg/jam
R holoselulosa = Nout holo - Nin holo
-92.48 kmol/jam
r holoselulosa = R holoselulosa / σ holoselulosa
92.48 kg/mol
keterangan :
BM
: berat molekul komponen
N
: laju alir molar komponen
F
: laju alir massa komponen
R
: laju pembentukkan molar komponen
r
: laju reaksi
menghitung laju alir massa komponen
F out = Fin + σ × r × BM
CO2 : F18 CO2 = 0 + (2 × 92.48 × 44)
=
8138.42 kg/mol
air : F19 H2O =
10575.94 kg/jam
etanoL : F19 etanol =
8508.34 kg/jam
enzim cellulast : F19 enzim cellulast =
664.47
enzim novozym : F19 Novozym =
0.042
S. cerevisiae : F19 cerevisiae =
138.43
holoselulosa : F19 holo =
463.36
H2SO4 : F19 H2SO4 =
46.45
(NH4)2SO4 : F19 =
110.74
Total F19
20507.78
Komponen
Cairan
Air
holoselulosa
enzim
cellulast
novozym
khamir
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
F12
F13
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
massa masuk (kg/jam)
F14
F15
F16
12240.62
15445.45
664.47
0.042
138.43
110.74
CO2
TOTAL
28646.19
7. Centrifuge
F19
F20
-
Massa masuk
aliran F19
Neraca massa komponen
air
etanol
enzim celluclast
enzim novozym
S.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
:
:
:
:
:
:
:
:
massa keluar
F19 = F19 + F20
Diasumsikan :
- komponen akan terpisah cake (holoselulosa, celluclast, novozym,
s. cerevisiae, (NH4)2SO4 sebesar 99.995 % dan terikut (air dan
etanol sebesar 10%) pada unit ini.
- ampas akan keluar dari unit pada laju alir F20, sedangkan cairan
akan melalui laju alir F21
Jumlah massa komponen F20
- holoselulosa : F20 holo = (F19 × W19 holoselulosa) × 0.99995
463.34
- enzim celluclast : F20 celluclast =
- enzim novozym : F20 novozym =
- s.cerevisiae : F20 cerevisiae =
- (NH4)2SO4 : F20 (NH4)2SO4 =
- H2SO4 : F20 H2SO4 =
46.44
- AIR : F20 air =
1057.59
- ETANOL : F20 etanol =
F20 =
850.83
3331.85 kg/jam
- holoselulosa : W20 holo = (F20 holo / F20)
0.14
- enzim celluclast : W20 celluclast = (F20 celluclast / F20)
- enzim novozym : W20 novozym = (F20 novozym / F20)
- s.cerevisiae : W20 cerevisiae = (F20 cerevisiae / F20)
0.042
- (NH4)2SO4 : W20 (NH4)2SO4 = (F20 NH4 / F20)
0.033
- H2SO4 : W20 H2SO4 = (F20 H2SO4 / F20)
0.014
- AIR : W20 air = (F20 air / F20)
0.32
- ETANOL : W20 etanol = (F20 etanol / F20)
0.26
F19 = F20 + F21
F21 = F19 -F20
17175.93 kg/jam
aliran F21 cairan
- Air :
(F21 * W21 air) = (F19 * W19 air) - (F20 * W20 air)
W21 air =
0.55
F21 air =
9518.35 kg/jam
- etanol
(F21 * W21 etanol) = (F19 * W19 etanol) - (F20 * W20 etanol)
W21 etanol =
0.45
kg/jam
F21 etanol = F21 × W21 etanol
7657.51 kg/jam
enzim selulase
(F21 * W21 selulase) = (F19 * W19 selulase) - (F20 * W20 selulase)
W21 selulase =
0.0000019
F21 selulase =
0.03 kg/mol
Enzim novozym
(F21 * W21 novozym) = (F19 * W19 novozym) - (F20 * W20 novo
W21 novozym =
0.000000000121
F21 Novozym =
0.00000208 kg/jam
(NH4)2SO4
(F21 * W21 (NH4)2SO4) = (F19 * W19 (NH4)2SO4) - (F20 * W20 (
W21 novozym =
3.22E-07
F21 (NH4)2SO4 =
5.54E-03 kg/jam
s.cerevisiae
(F21 * W21 cerevisiae) = (F19 * W19 cerevisiae) - (F20 * W20 cerev
W21 cerevisiae =
4.03E-07
F21 cerevisiae =
0.00692
kg/jam
H2SO4
(F21 * W21 H2SO4 ) = (F19 * W19 H2SO4) - (F20 * W20 H2SO4)
W21 cerevisiae =
0.00000014 kg/jam
F21 H2SO4 =
0.0023
holoselulase
(F21 * W21 cerevisiae) = (F19 * W19 cerevisiae) - (F20 * W20 cerev
W21 Holoselulase =
1.35E-06
F21 holoselulase =
0.023 kg/jam
komponen
F17
massa keluar (kg/jam)
F18
F19
46.45
8508.34
10575.94
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
Umpan
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
Cake
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
filtrat
holoselulosa
etanol
air
masuk (kg/jam)
F19
8508.34
10575.94
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
8138.42
28646.19
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
total
20507.78
8. MENARA DISTILASI
F22
F21
F21
10575.94
8508.34
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
20507.78
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F23
Massa masuk (aliran F21)
- Air
:
- etanol
:
9518.35 kg/jam
7657.51 kg/jam
17175.86 kg/jam
massa keluar :
F21 = F22 + F23
17175.86
F22 = 17175.86 kg/jam - F23
zym,
kan cairan
kg/jam
664.43 kg/jam
Persamaan neraca massa komponen pada distilasi
etanol :
Xe.F21 = Xe.F22 + Xe. F23
7657.48
=
0.96*F22 + 0.04* F23
7657.48 =
0.96 (17175.86 - F23) + 0.04
7657.48 =
16488.822 0.92 F23 =
-8831.34
F23 =
9599.29 kg/jam
F22 = F21 - F23
=
7576.57 kg/jam
0.042 kg/jam
138.42 kg/jam
110.74 kg/jam
kg/jam
Aliran F23
F 23 air = Xe 23 . F23
=
9215.32 kg/jam
F23 etanol = Xe 23. F23
=
383.97 kg/jam
Aliran F22
F22 Air = Xe 22. F22
kg/jam
=
303.06 kg/jam
F22 Etanol = Xe 22. F22
=
7273.51 kg/jam
kg/jam
komponen
0.20
0.0000125
Masuk (kg/jam)
F21
Umpan :
air
etanol
distilat :
etanol
air
bottom
etanol
air
total
keluar (kg/jam)
F22
F23
9518.35
7657.51
7273.51
303.06
383.97
9215.32
17175.86
17175.86
untuk menentukan temperatur umpan masuk, tergantung dari
kὶ = Ῥ*/ Ῥ
dimana :
Ῥ* = tekanan uap murni komponen
Ῥ = tekanan operasi total
distilasi dilakukan pada tekanan operasi 1 atm
persamaan antoine, ditemukan harga tekanan
penentuan dew point pada distilat
komponen
A
Etanol
16.1952
Air
16.5362
(sumber : G.V Reklaitis, p.649)
persamaan tekanan uap :
untuk etanol dan H2O :
B
3423.53
3985.44
ln PA = A - B/T+C
NERACA MASSA MOLAR PADA DISTILASI
F21 (aliran masuk)
komponen
N (kmol)
xf
etanol
166.47
0.45
air
528.80
0.55
jumlah
695.26
1
lulase)
Mol = n / mr
Mr H2O = 18
Mr C2H5OH = 46
C
-55.7154
-38.9974
F22 (distila
N (kmol)
158.12
16.84
174.96
novozym)
Temperatur dew point dilakukan dengan cara trial and error dan
trial temperatur dew point =
tekanan =
trial titik embun :
komponen
etanol
air
total
20 (NH4)2SO4)
0 cerevisiae)
H2SO4)
0 cerevisiae)
keluar (kg/jam)
F20
F21
850.83
1057.59
664.43
0.04
138.423
110.74
46.44
463.34
0.023
7657.51
9518.35
0.03
0.00000208
0.0069
5.54E-03
0.002
20507.78
9. MOLECULAR SIEVE
F22
F24
F25
MASSA MASUK (aliran F22)
- etanol
:
- air
:
7273.51 kg/jam
303.06 kg/jam
7576.57 kg/jam
etanol yang keluar dari kolom adsorpsi mencapai
kemurnia 99.5 % pada aliran F25
Persamaan neraca massa total
F24 + F25 = F22
ALIRAN F24 :
asumsi :
- etanol yang terjerap 0%
- air yang terjerap 99.5 % dari kandungan air yang masuk
+ 0.04 F23
0.96*F23 + 0.04 F23
massa komponen aliran F24
- etanol :
0%
- air :
(F22 × W22 air) × 0.995
301.547486
ALIRAN F25
- Air =
- etanol=
0.96
0.04
Komponen
etanol
air
total
F22 air - F24 air
1.51 kg/jam
F22 - F24
7275.02 kg/jam
Keluar (kg/jam)
masuk (kg/jam)
F22
F24
F25
7273.51
0
7275.02
303.06 301.5475
1.51
7576.57 301.5475
7276.54
total
7578.08
produksi liter/jam = 7276.54 kg/jam =
0.7893
7578.08
9218.97 liter/jam
produksi ton/jam = 9218.97 liter/jam × 24 jam/ 1 hari × 330 hari / 1 tahun
73014.26254 ton/jam
73000 ton/jam
tung dari harga k
atm. Berdasarkan
anan uap murni komponen
(distilat)
yi
0.96
0.04
1
F23 (Bottom)
N (kmol)
xi
8.35
0.04
511.96
0.96
520.31
1
rror dan coba dilakukan pada
ahun × 1 liter/ 1 kg × 1 ton / 1000 kg =
1. shredder (S-101)
Kapasitas Produksi
Kapasitas Bahan Baku
Masa Aktif Produksi
Bahan Baku
Produk
Waktu Operasi/tahun
waktu operasi/hari
basis perhitungan
kapasitas bahan baku (kg/jam)
74.000/ton
178.207 ton/tahun
330 hari/tahun
TKKS
Bioetanol 99,5%
330 hari
24 Jam
1 hari
22500.88
F1
Bahan
baku
F2
Limbah TKKS
Neraca massa total
F1 = F1 + F2 =
asumsi bahan baku yang hilang pada shred
F2 = 0,1% * 22500.88
F2 = 22.50
F3 = F1 - F2
F3 = 22500.88 - 22.50
= 22478.38
komponen
TKKS
Serbuk TKKS
Jumlah
masuk (kg/jam)
F1
22500.88
22500.88
komposisi kimia dari Tandan Kosong K
No
komponen
1
Lignin
2
selulosa
3
hemiselulosa
2. Digester
F4
H2O
F3
Serbuk
TKKS
F3
Serbuk
TKKS
22500.88
kg/jam
pada shredder sebesar 0,1 %
kg/jam
kg/jam
F2
22.50
keluar (kg/jam)
F3
22478.38
22500.88
ng Kelapa Sawit
komposisi (%) komposisi × bahan baku
27.6
6207.14
46.5
10457.68
25.9
5824.81
22489.63
100
H2O sebagai cairan pemasak yang digunakan adalah 5 kali
F3 + F4 = F5
F3 =
22478.38 kg/jam
F4 =
112391.9 kg/jam
sehingga laju alir masuk = F3 + F4 =
F3 + F4 =
untuk mencari F5, maka digunakan persamaan
F5 = F3 + F4
F5 =
134870.28 kg/jam
aliran F3
Rumus laju komponen :
F No aliran = W no aliran komponen × F no aliran
selulosa : F3 selulosa = W3 selulosa
=
10452.45
hemiselulosa : F3 hemiselulosa = W3 hemiselulosa
=
5821.90
lignin : F3 lignin = W3 lignin
=
6204.03
aliran F5
-
TKKS
F5 TKKS × W5 TKKS = F3 Chip × W3 c
F5 TKKS × 1 =
22478.38
-
komponen TKKS
selulosa
hemiselulosa
lignin
AIR
F5 AIR × W5 AIR = F3 AIR × W3 AIR
F5 AIR × 1 =
112391.90
%komponen keluaran F5
44.78
35.99
19.23
Total
100
Laju massa komponen pada TKKS
selulosa : F5 selulosa = W5 selulosa
10065.82
× F3
hemiselulosa : F5 hemiselulosa = W5 hemiselulosa
8089.97
×
lignin : F5 lignin = W5 lignin
F3
4322.59
komponen
komponen TKKS
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
cairan steam :
H2O
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
Total
masuk (kg/jam)
F3
F4
10452.45
5821.90
6204.03
112391.9
134870.28
3. Tangki delignifikasi
F6
F5
F5
massa masuk
aliran F5 pulp
selulosa
hemiselulosa
lignin
air
total F5 pulp
5 kali berat bahan baku
22478.38
+
112391.90
134870.28 kg/jam
:
:
:
:
Penambahan NaOH 10% dengan rasio solid liquid 1 : 5
operasi berlangsung 1 jam dengan suhu 100° C
F6 = 5 × 22478.38 kg/jam =
112391.9
sehingga laju alir keluarnya :
F7 = F5 + F6
F7 =
247262.18 kg/jam
× F3
kg/jam
Neraca Massa komponen
Proses delignifikasi dapat menghilangkan lignin 68.86
×
kg/jam
F3
PULP
- lignin :
F7 lignin =
× F3
kg/jam
=
(F5 × W5 lignin) ×
2976.54
W5 lignin = F5 lignin/F5
0.032
W7 lignin = F7 lignin/F7
0.012
3 chip TKKS
kg/jam
AIR
kg/jam
- Hemiselulosa :
F7 × W7 hemiselulosa = F5 × W5 hemi + F6 × W6 hem
247262.18 × W7 hemi =
8089.97
W7 hemi =
0.033
sehingga, F7 hemi = F7 × W7 hemi
=
8089.97
W5 hemi =
0.06
- air :
F7 ×W7 air = F5 × W5 air + F6 × W6 air
247262.18 × W7 air =
112391.90
W7 air =
sehingga, F7 air = F7 × W7 air
112391.90
kg/jam
× F3
kg/jam
kg/jam
keluar (kg/jam)
F5
kg/jam
- larutan NaOH :
F7 × W7 larutan NaOH = F6 × W6 Larutan NaOH
W7 larutan NaOH =
0.455
Sehingga, F7 Larutan NaOH = F7 × W7 NaOH
112391.9
- selulosa :
W7 selulosa = 1-(W7 lignin + W7 hemi + W7 NaOH +
0.046
sehingga F7 selulosa = F7 × W7 Selulosa
11411.874
komponen
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
134870.28
0.455
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
Cairan pengencer
larutan NaOH 10%
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
Air
larutan NaOH 10%
Lindi hitam
lignin
total
masuk (kg/jam)
F5
F6
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
112391.9
247262.18
4. Rotary Filter
F8
F7
F7
F10
10065.82
8089.97
4322.59
112391.90
134870.28
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
aliran F7 pulp :
data didapat dari aliran F7 pulp
selulosa
hemiselulosa
lignin
air
larutan NaOH 10%
:
:
:
:
:
1:5
kg/jam
8.86 % (derman,2018)
in) × 0.6886
kg/jam
neraca massa total pada rotary filter
F7 + F8 = F9 +F10
Diketahui
- air pencuci yang dibutuhkan 2 kali berat holoselulosa
sehingga air yang dibutuhkan
F7 Holo = F7 selulosa + F7 hemi
=
19501.84 kg/jam
F8 AIR = 2 × F7 holoselulosa
=
39003.69 kg/jam
Aliran F10
- Hasil yang diinginkan dari rotary fiter yaitu selulosa dan
dimana diasumsikan untuk komponen lain tetap terikut k
akan tetapi dalam presentasi yang sangat kecil
- diasumsikan : - hemiselulosa yang terikut dalam pulp
- selulosa yang terikut pu
- 5 % air terikut pada pu
- lignin yang terikut pu
- larutan NaOH yang t
hemi
Jumlah massa komponen F10 :
- Air : F10 air = 0.05 ×(F7 air + F8 air)
=
7569.78
- larutan NaOH : F10 lar.NaOH = 0.0005 ×(F7 × W7 lar.
56.20
- Lignin : F10 lignin = 0.0001 × (F7 × W7 lignin)
=
0.299
- hemiselulosa : F10 hemi = 0.5 × (F7 × W7 hemi)
=
4044.98
- selulosa : F10 selulosa = 0.999 × (F7 × W7 selulosa)
=
11400.46
F10 = F10 air + F10 larutan NaOH + F10 lignin + F10 Hem
23071.72 kg/jam
kg/jam
Karena laju alir massa total F10 sudah diketahui, maka dap
fraksi masing - masing komponen
OH + W7 Air
keluar (kg/jam)
F7
11411.87
8089.97
112391.90
112391.90
2976.54
247262.18
- air : W10 air = F10 air/ F10
= 0.328
- Larutan NaOH : W10 larutan NaOH = F10 Lar.NaOH /
=
- Lignin : W10 lignin = F10 lignin / F10
=
0.000013
- Hemiselulosa : W10 hemiselulosa = F10 hemi / F10
=
- selulosa : W10 selulosa = F10 selulosa / F10
=
F7 + F8 = F9 + F10
F9 = F7 + F8 - F10
263194.15 kg/jam
Aliran F9 :
Neraca massa komponen :
- Air :
(F7 * W7 air) + (F8 * W8 air) = (F9 * W9 air) + (F10 air *
(F9 + W9 air) = (F7 × W7 air) + (F8 × W8 air) - (F10 ×
W9 air =
0.546
- F9 air = F9 × W9 air
143825.81 kg/jam
- lignin :
(F9 × W9 lignin) = (F7 × W7 lignin) - (F10 × W10 lignin
W9 lignin =
0.0113
- F9 lignin = F9 × W9 lignin
2976.24 kg/jam
- Larutan NaOH :
(F9 × W9 lar.NaOH) = (F7 × W7 Lar.NaOH) - (F10 × W
W9 Lar.NaOH =
0.4268
- F9 Lar.NaOH = F9 × W9 Lar.NaOH
112335.70 kg/jam
- Hemiselulosa :
(F9 × W9 hemiselulosa) = (F7 × W7 hemi) - (F10 × W
W9 hemi =
0.0154
- F9 hemiselulosa = F9 × W9 hemi
4044.98 kg/jam
- Selulosa
(F9 × W9 selulosa) = (F7 × W7 selulosa) - (F10 × W10
W9 selulsoa =
0.000043
- F9 selulosa = F9 × W9 selulosa
F9 selulosa =
11.41 kg/jam
komponen
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Cairan Pencuci
Air (H2O)
Lindi hitam
Hemiselulosa
Air
larutan NaOH 10%
Selulosa
lignin
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Total
masuk (kg/jam)
F7
F8
keluar (kg/
F9
11411.87
8089.97
2976.54
112391.90
112391.90
39003.69
4044.98
143825.81
112335.70
11.41
2976.24
286265.87
286265.87
5. Tangki Penampung
F11
F9
11411.87
8089.97
2976.54
112391.90
112391.90
247262.18
F10
Massa masuk
Aliran F10
Air
selulosa
hemiselulosa
Lignin
Larutan NaOH
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F12
:
:
:
:
:
7569.78
11400.46
4044.98
0.298
56.20
23071.72
Neraca Massa
F10 + F11 = F12
Air yang ditambahkan untuk pengenceran pulp adalah 20%
dari berat pulp pada aliran masuk
Air : F11 =
0.2 × F10 pulp
F11 =
4614.34 kg/jam
selulosa
sehingga, dapat dihitung keluaran F12
F12 = F10 + F11
F12 =
27686.06 kg/jam
losa dan hemiselulosa
terikut ke dalam pulp,
pulp yaitu 50%
erikut pulp yaitu 99.9 %
ada pulp
erikut pulp sebesar 0.01 %
ang terikut dalam pulp 0.05%
-
kg/jam
× W7 lar.NaOH)
kg/jam
kg/jam
Massa keluar
neraca massa komponen
Air : F12 × W12 air = (F11 × W11 air )+( F10 × W10 air)
W12 air =
0.440
selulosa : F12 × W12 selulosa = ( F10 × W10 selulosa)
W12 selulosa =
0.412
hemiselulosa : F12 × W12 hemi = ( F10 × W10 hemi)
W12 hemi =
0.146
Larutan NaOH : F12 × W12 NaOH = ( F10 × W10 NaOH)
W12 NaOH =
0.00203
Lignin = F12 × W12 lignin = ( F10 × W10 lignin)
W12 Lignin =
0.0000108
untuk komponen larutan NaOH dan lignin terlarut dalam pulp
dengan konsentrasi yang sangat kecil ketika dilakukan pengenceran
dengan air sehingga diasumsikan komponen tersebut sudah tercampur
kedalam komponen air sehingga dianggap tidak ada
W7 hemi)
kg/jam
losa)
F10 Hemi + F10 selulosa
i, maka dapat dihitung
aOH / F10
0.002
F10
0.175
0.494
F10 air * W10 air)
(F10 × W10 air)
lignin)
× W10 Lar.NaOH)
-
Menghitung laju massa keluar
Air : F12 air = F12 × (W12 lignin + W12 lar.NaOH + W12 air)
=
12240.62 kg/jam
holoselulosa : F12 holoselulosa = F12 × (W12 selulosa + W12 hemiselulo
=
15445.45
komponen
Pulp
Selulosa
Hemiselulosa
lignin
Air
larutan NaOH 10%
Air pengencer
Air (H2O)
Pulp
air
holoselulosa
Total
masuk (kg/jam)
F10
F11
keluar (kg/jam)
F12
11400.46
4044.98
0.30
7569.78
56.20
4614.34
27686.06
12240.62
15445.45
27686.06
× W10 hemi)
W10 selulosa)
(kg/jam)
F10
11400.46
4044.98
0.299
7569.78
56.20
65.87
6. Reaktor saccharafication and fermentation
F18
F12
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F13
F14
F15
F16
F17
Massa Masuk
aliran F12 :
- Holoselulosa : F12 holoselulosa =
Air
:
F12 air =
-
F19
15445.45 kg/jam
12240.62 kg/jam
27686.06 kg/jam
aliran F13 enzim cellulast dan F14 enzim novozym
pada proses hidrolisa digunakan cellulast 1.5 L dan novozym 188
dosis enzim cellulast 15 FPU/gr biomassa
dosis enzim novozym 15 IU/gr biomassa
1 FPU (filter paper unit) setara dengan 0.0016 kg
1 IU (International unit) setara dengan 0.0000001 kg
suhu hidrolisis 48°C, Ph sekitar 4.8 dan proses dilakukan selama 24 jam
enzim cellulast yang dibutuhkan = 15 × 0.0016 × F12
664.47 kg/jam
enzim novozym yang dibutuhkan = 15 × 0.0000001 × F12
0.042 kg/jam
Aliran F15 S.cerevisiae
- pada fermentasi digunakan khamir s.cerevisiae
- kecepatan putaran pengaduk 150 rpm
- suhu fermentasi 32° C
- Proses tersebut dilakukan selama 24 jam
- S.cerevisiae yang dibutuhkan = 0.5 % total substrat
F15 cerevisiae =
138.43 kg/jam
pur
aliran F16
- Nutrien ditambahkan untuk menjaga kebutuhan nutrisi S.Cerevisiae
yaitu dengan menambahkan (NH4)2SO4
- Banyaknya (NH4)2SO4 yang dibutuhkan 0.4 % total substrat
Banyaknya (NH4)2SO4 yang dibutuhkan =
110.74 kg/jam
iselulosa)
kg/jam
aliran F17
- pengaturan Ph
untuk menurunkan Ph dari 7 menjadi 4.8, ditambahkan asam sulfat 95%
dimana Ph yang dikehendaki reaktor adalah 4.8. Diketahui :
ρ H2SO4 = 1.84 kg/ml
BM H2SO4 = 98 g/mol
persamaan reaksi
H2SO4
2H + SO4
Pada PH 7 H2SO4 ekuivalen dengan [H+]
[H+] = 2 × 10^-7
m H2SO4 = [H+] × BM H2SO4 / ρ H2SO4 × massa pulp
m H2SO4 =
0.29 kg/jam
Pada PH 4.8 H2SO4 ekuivalen dengan [H+]
[H+] = 2 × 10^-7
m H2SO4 = [H+] × BM H2SO4 / ρ H2SO4 × massa pulp
m H2SO4 =
46.74 kg/jam
H2SO4 yang harus ditambahkan =
46.45
kg/jam
Massa keluar
F12 + F13 + F14 + F15 + F16 + F17 = F18 + F19
reaksi yang terjadi pada reaktor
C6H10O5 + H20
2C2H5OH + 2CO2
Aliran F18
Konversi selulosa sebesar 97 % membentuk etanol
BM selulosa = 162 gr/kmol
menghitung laju reaksi
menghitung laju reaksi dan laju alir molar komponen menggunakan
persamaan - persamaan pada reklaitis
N in Holoselulosa = Fin holoselulosa / BM
N in Holoselulosa =
95.34
kmol/jam
N out holoselulosa = Nin holo - (Nin holo × X holo)
2.86 kmol/jam
F out holoselulosa = N out holoselulosa × BM
F out holoselulosa =
463.36
kg/jam
R holoselulosa = Nout holo - Nin holo
-92.48 kmol/jam
r holoselulosa = R holoselulosa / σ holoselulosa
92.48 kg/mol
keterangan :
BM
: berat molekul komponen
N
: laju alir molar komponen
F
: laju alir massa komponen
R
: laju pembentukkan molar komponen
r
: laju reaksi
menghitung laju alir massa komponen
F out = Fin + σ × r × BM
CO2 : F18 CO2 = 0 + (2 × 92.48 × 44)
=
8138.42 kg/mol
air : F19 H2O =
10575.94 kg/jam
etanoL : F19 etanol =
8508.34 kg/jam
enzim cellulast : F19 enzim cellulast =
664.47
enzim novozym : F19 Novozym =
0.042
S. cerevisiae : F19 cerevisiae =
138.43
holoselulosa : F19 holo =
463.36
H2SO4 : F19 H2SO4 =
46.45
(NH4)2SO4 : F19 =
110.74
Total F19
20507.78
Komponen
Cairan
Air
holoselulosa
enzim
cellulast
novozym
khamir
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
F12
F13
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
massa masuk (kg/jam)
F14
F15
F16
12240.62
15445.45
664.47
0.042
138.43
110.74
CO2
TOTAL
28646.19
7. Centrifuge
F19
F20
-
Massa masuk
aliran F19
Neraca massa komponen
air
etanol
enzim celluclast
enzim novozym
S.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
:
:
:
:
:
:
:
:
massa keluar
F19 = F19 + F20
Diasumsikan :
- komponen akan terpisah cake (holoselulosa, celluclast, novozym,
s. cerevisiae, (NH4)2SO4 sebesar 99.995 % dan terikut (air dan
etanol sebesar 10%) pada unit ini.
- ampas akan keluar dari unit pada laju alir F20, sedangkan cairan
akan melalui laju alir F21
Jumlah massa komponen F20
- holoselulosa : F20 holo = (F19 × W19 holoselulosa) × 0.99995
463.34
- enzim celluclast : F20 celluclast =
- enzim novozym : F20 novozym =
- s.cerevisiae : F20 cerevisiae =
- (NH4)2SO4 : F20 (NH4)2SO4 =
- H2SO4 : F20 H2SO4 =
46.44
- AIR : F20 air =
1057.59
- ETANOL : F20 etanol =
F20 =
850.83
3331.85 kg/jam
- holoselulosa : W20 holo = (F20 holo / F20)
0.14
- enzim celluclast : W20 celluclast = (F20 celluclast / F20)
- enzim novozym : W20 novozym = (F20 novozym / F20)
- s.cerevisiae : W20 cerevisiae = (F20 cerevisiae / F20)
0.042
- (NH4)2SO4 : W20 (NH4)2SO4 = (F20 NH4 / F20)
0.033
- H2SO4 : W20 H2SO4 = (F20 H2SO4 / F20)
0.014
- AIR : W20 air = (F20 air / F20)
0.32
- ETANOL : W20 etanol = (F20 etanol / F20)
0.26
F19 = F20 + F21
F21 = F19 -F20
17175.93 kg/jam
aliran F21 cairan
- Air :
(F21 * W21 air) = (F19 * W19 air) - (F20 * W20 air)
W21 air =
0.55
F21 air =
9518.35 kg/jam
- etanol
(F21 * W21 etanol) = (F19 * W19 etanol) - (F20 * W20 etanol)
W21 etanol =
0.45
kg/jam
F21 etanol = F21 × W21 etanol
7657.51 kg/jam
enzim selulase
(F21 * W21 selulase) = (F19 * W19 selulase) - (F20 * W20 selulase)
W21 selulase =
0.0000019
F21 selulase =
0.03 kg/mol
Enzim novozym
(F21 * W21 novozym) = (F19 * W19 novozym) - (F20 * W20 novo
W21 novozym =
0.000000000121
F21 Novozym =
0.00000208 kg/jam
(NH4)2SO4
(F21 * W21 (NH4)2SO4) = (F19 * W19 (NH4)2SO4) - (F20 * W20 (
W21 novozym =
3.22E-07
F21 (NH4)2SO4 =
5.54E-03 kg/jam
s.cerevisiae
(F21 * W21 cerevisiae) = (F19 * W19 cerevisiae) - (F20 * W20 cerev
W21 cerevisiae =
4.03E-07
F21 cerevisiae =
0.00692
kg/jam
H2SO4
(F21 * W21 H2SO4 ) = (F19 * W19 H2SO4) - (F20 * W20 H2SO4)
W21 cerevisiae =
0.00000014 kg/jam
F21 H2SO4 =
0.0023
holoselulase
(F21 * W21 cerevisiae) = (F19 * W19 cerevisiae) - (F20 * W20 cerev
W21 Holoselulase =
1.35E-06
F21 holoselulase =
0.023 kg/jam
komponen
F17
massa keluar (kg/jam)
F18
F19
46.45
8508.34
10575.94
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
Umpan
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
Cake
etanol
air
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
holoselulosa
filtrat
holoselulosa
etanol
air
masuk (kg/jam)
F19
8508.34
10575.94
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
8138.42
28646.19
celluclast
novozym
s.cerevisiae
(NH4)2SO4
H2SO4
total
20507.78
8. MENARA DISTILASI
F22
F21
F21
10575.94
8508.34
664.47
0.042
138.43
110.74
46.45
463.36
20507.78
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
F23
Massa masuk (aliran F21)
- Air
:
- etanol
:
9518.35 kg/jam
7657.51 kg/jam
17175.86 kg/jam
massa keluar :
F21 = F22 + F23
17175.86
F22 = 17175.86 kg/jam - F23
zym,
kan cairan
kg/jam
664.43 kg/jam
Persamaan neraca massa komponen pada distilasi
etanol :
Xe.F21 = Xe.F22 + Xe. F23
7657.48
=
0.96*F22 + 0.04* F23
7657.48 =
0.96 (17175.86 - F23) + 0.04
7657.48 =
16488.822 0.92 F23 =
-8831.34
F23 =
9599.29 kg/jam
F22 = F21 - F23
=
7576.57 kg/jam
0.042 kg/jam
138.42 kg/jam
110.74 kg/jam
kg/jam
Aliran F23
F 23 air = Xe 23 . F23
=
9215.32 kg/jam
F23 etanol = Xe 23. F23
=
383.97 kg/jam
Aliran F22
F22 Air = Xe 22. F22
kg/jam
=
303.06 kg/jam
F22 Etanol = Xe 22. F22
=
7273.51 kg/jam
kg/jam
komponen
0.20
0.0000125
Masuk (kg/jam)
F21
Umpan :
air
etanol
distilat :
etanol
air
bottom
etanol
air
total
keluar (kg/jam)
F22
F23
9518.35
7657.51
7273.51
303.06
383.97
9215.32
17175.86
17175.86
untuk menentukan temperatur umpan masuk, tergantung dari
kὶ = Ῥ*/ Ῥ
dimana :
Ῥ* = tekanan uap murni komponen
Ῥ = tekanan operasi total
distilasi dilakukan pada tekanan operasi 1 atm
persamaan antoine, ditemukan harga tekanan
penentuan dew point pada distilat
komponen
A
Etanol
16.1952
Air
16.5362
(sumber : G.V Reklaitis, p.649)
persamaan tekanan uap :
untuk etanol dan H2O :
B
3423.53
3985.44
ln PA = A - B/T+C
NERACA MASSA MOLAR PADA DISTILASI
F21 (aliran masuk)
komponen
N (kmol)
xf
etanol
166.47
0.45
air
528.80
0.55
jumlah
695.26
1
lulase)
Mol = n / mr
Mr H2O = 18
Mr C2H5OH = 46
C
-55.7154
-38.9974
F22 (distila
N (kmol)
158.12
16.84
174.96
novozym)
Temperatur dew point dilakukan dengan cara trial and error dan
trial temperatur dew point =
tekanan =
trial titik embun :
komponen
etanol
air
total
20 (NH4)2SO4)
0 cerevisiae)
H2SO4)
0 cerevisiae)
keluar (kg/jam)
F20
F21
850.83
1057.59
664.43
0.04
138.423
110.74
46.44
463.34
0.023
7657.51
9518.35
0.03
0.00000208
0.0069
5.54E-03
0.002
20507.78
9. MOLECULAR SIEVE
F22
F24
F25
MASSA MASUK (aliran F22)
- etanol
:
- air
:
7273.51 kg/jam
303.06 kg/jam
7576.57 kg/jam
etanol yang keluar dari kolom adsorpsi mencapai
kemurnia 99.5 % pada aliran F25
Persamaan neraca massa total
F24 + F25 = F22
ALIRAN F24 :
asumsi :
- etanol yang terjerap 0%
- air yang terjerap 99.5 % dari kandungan air yang masuk
+ 0.04 F23
0.96*F23 + 0.04 F23
massa komponen aliran F24
- etanol :
0%
- air :
(F22 × W22 air) × 0.995
301.547486
ALIRAN F25
- Air =
- etanol=
0.96
0.04
Komponen
etanol
air
total
F22 air - F24 air
1.51 kg/jam
F22 - F24
7275.02 kg/jam
Keluar (kg/jam)
masuk (kg/jam)
F22
F24
F25
7273.51
0
7275.02
303.06 301.5475
1.51
7576.57 301.5475
7276.54
total
7578.08
produksi liter/jam = 7276.54 kg/jam =
0.7893
7578.08
9218.97 liter/jam
produksi ton/jam = 9218.97 liter/jam × 24 jam/ 1 hari × 330 hari / 1 tahun
73014.26254 ton/jam
73000 ton/jam
tung dari harga k
atm. Berdasarkan
anan uap murni komponen
(distilat)
yi
0.96
0.04
1
F23 (Bottom)
N (kmol)
xi
8.35
0.04
511.96
0.96
520.31
1
rror dan coba dilakukan pada
ahun × 1 liter/ 1 kg × 1 ton / 1000 kg =