LA.2 Vibrating Screen (VS-104) Fungsi: Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife Cutter (KC)
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
H
Bio-oil = 60,0333 kg/kmol Lignoselulosa (C
12 O 4 ) 10 = 1960 kg/kmol
C = 12,0111 kg/kmol CO = 28,0105 kg/kmol CO
2 = 44,0147 kg/kmol
CH
4 = 16,0427 kg/kmol
2 = 2,0016 kg/kmol
jam kg
O
2 = 32 kg/kmol
N
2 = 28,02 kg/kmol
H
(Perry,1999)
Dari perhitungan alur mundur, untuk menghasilkan 242,4242 kg/jam bio-oil dibutuhkan bahan baku batang jagung halus sebanyak 560,4753 kg/jam. Jumlah batang jagung daur ulang 140,1188 kg/jam. Massa molekul realatif (kg/kmol):
% 252 5252 , 96 = 242,4242
Pra rancangan pabrik pembuatan bio-oil dengan proses fast pyrolisis (pirolisis cepat) menggunakan bahan baku batang jagung dengan ketentuan sebagai berikut. Kapasitas produksi : 2.000 ton/tahun. Basis perhitungan : 1 jam operasi. Waktu kerja per tahun : 330 hari. Satu hari operasi : 24 jam. Satuan perhitungan : kg/jam dan kmol/jam. Kapasitas Produksi Perjam =
ton
jam kg x
1 1.000 kg x jam
24 hari 1 x
330 hari tahun 1 x tahun ton
2000 = 252,5252
jam
kg
Kemurnian Produk : 96 % Bio-oil sebagai produk ;
=
10 H
2 O = 18,0016 kg/kmol
kg
242,4242
jam
Mol Bio-oil = = 4,0381 kmol
kg
60 , 0333
kmol
Komposisi Batang Jagung dalam % massa (Basis:100)
- Lignoselulosa = 84%
- Impuritis = 16 % (Hambali, dkk.,2007)
LA.1 Knife cutter (KC-103)
Fungsi: mengecilkan ukuran batang jagung sebelum masuk kedalam vibrating screen (VS-104)
Gambar LA.1
Diagram Alir Unit Persiapan Bahan Baku Persamaan Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku
1
4
2 F +F = F Efisiensi pengecilan ukuran batang jagung oleh Knife Cutter = 80%. (Walas, 1988).
Dalam knife cutter ini hanya 80% batang jagung yang berhasil dikecilkan menjadi ukuran diameter 1 mm.
Alur masuk Batang jagung yang harus disuplay setiap jam adalah 700,5941 kg/jam Didalam knife cutter hanya berhasil dihaluskan 80 % sehingga 20 % lagi akan di recycle kembali dari vibrating screen ke knife cutter.
Batang jagung yang harus disuplai dari penyimpanan:
700,5941 /
= = 560,4753 kg/jam Batang jagung yang direcycle = 700,5941 / = 140,1188 kg/jam
Alur keluar dari knife cutter (alur 3)
- = = 560,4753 + 140,1188 = 700,5941
kg/jam Tabel berikut adalah neraca massa pada Unit Persiapan Batang Jagung.
Tabel LA.1 Neraca Massa pada Unit Persiapan Bahan Baku
Masuk (kg/jam) keluar (kg/jam) Komponen alur 1 alur 4 alur 2
Batang jagung 560,4753 140,1188 700,5941
Total 700,5941 700,5941 LA.2 Vibrating Screen (VS-104) Fungsi
: Menyaring batang jagung yang telah dihaluskan oleh Knife Cutter (KC) sampai 1 mm.
Gambar LA.2 Diagram Alir Vibrating Screen (VS-103) Asumsi efisiensi penyaringan batang jagung pada Vibrating Screen adalah 80% .
Dalam vibrating screen akan dipisahkan semua batang jagung yang ukurannya 1 mm dari batang jagung yang ukurannya lebih besar dari 1 mm (Walas, 1988). Persamaan Neraca Massa pada Vibrating Screen (VS-104)
2
3
4 F = F + F
2 F = 700,5941
700,5941 /
= = / = 140,1188 kg/jam
3
2
4 F = F – F
= 700,5941 – 140,1188 = 560,4753 kg/jam
Tabel LA.2
Neraca Massa pada Vibrating Screen (VS-104) masuk (kg/jam) keluar (kg/jam) Komponen alur 2 alur 3 alur 4
Batang jagung 700,5941 560,4753 140,1188
Total 700,5941 700,5941 LA.3 Reaktor (R-201)
Fungsi: mengurai remah batang jagung (corn stover) dalam proses pemanasan pada
o suhu 480 C sehingga terbentuk bio-oil, gas, dan arang.
15
7 Bio-oil
3
batang jagung REAKTOR Arang (C) syngas
6 N 2
5 Gambar LA.3 Diagram Alir Reaktor Pyrolisis (R-201)
Persamaan Neraca Massa pada Reaktor Pyrolisis (R-201)
3
5
7
F + F = FReaksi pada Reaktor Pyrolysis (RP)
480 C
(C H O ) 6,203C
12
4
10
6 H
10 O 5(l) + 66,976C(s)+ (6,404CO 2 + 3,852CO +4,159CH
4
- 10
9,734H
2 ) (g) + 17,136 H
2 O (Simulation of Olive Pits Pyrolysis in a Rotary Kiln Plant thermal science, 2011 ).
Massa remah jagung masuk ke raktor sama dengan jumlah remah jagung yang keluar
3
di alur 4 Vibrating Screen sehingga F = 560,4753 kg/jam konversi Lignoselulosa = 100 % (Hambali,2007)
Alur 3 Massa (C
10 H
12 O 4 ) 10 = 560,4753 kg/jam 560,4753
Mol (C
10 H
12 O 4 ) 10 = = 0,2954 kmol/jam
Hasil reaksi Alur 7 Mol bio-oil = 4,0381 kmol
,
Mol C = x 0,2954 = 19,7847 kmol
,
Mol CO = x 0,2954 = 1,8917 kmol
2 ,
Mol CO = x 0,2954 = 1,1379 kmol
4.159
Mol CH
4 = x 0,2954 = 1,2286 kmol
1 ,
Mol H
2 = x 0,2954 = 2,8754 kmol ,
Mol H
2 O = x 0,2954 = 5,0620 kmol
7 F Bio-oil = 4,0381 x 60,0333 = 242,4242 kg/jam
7 F C = 19,7847 x 12,0111 = 237,6360 kg/jam
Komposisi Produk Gas Sintesis (Syngas) serta Berat Molekulnya Komposisi (% mol) Berat Molekul (kg/kmol)
H
2 56,4 2,016
N
2 33,1 28,020
CH
4 7,1 16,040
H O 1,7 18,016
2 CO 1,3 28,010
CO 0,4 44,010
2 (Sumber : Subekti, 2005 dan Perry and Green, 1999)
7 F CO 2 = 1,8917 x 44,0147 x 0,4% = 0,3330 kg/jam
7 F CO = 1,1379 x 28,0105 x 1,3% = 0,4143 kg/jam
7 F CH 4 = 1,2286 x 16,0427 x 7,1% = 1,3994 kg/jam
7 F H = 2,8754 x 2,0016 x 56,4% = 3,2460 kg/jam
2
7 F H
2 O = 5,0620 x 18,0016 x 1,7% = 1,5491 kg/jam Alur5 Kebutuhan gas N
2 sebagai pendorong partikel – partikel yang terdapat pada reaktor
x 2 CO
BM 2
x O H
N 2
= O H
F 2
09 639.294,42 = 1,2715 kmol O H
1 kkal/jam 1 10.549,548 kkal/jam
O H kmol x
2
1 2 =
Q Q O H reaktor 2
= O H kmol x
N 2
= 1,1152 kmol x kg/kmol 16,0427 = 17,8908 kg/jam O H
BM
N
pyrolisis (R-201) 10% dari jagung yang masuk (www//:CO
1 2 CO kmol x
2 _Compound.com). F 5 =
10% dari jagung yang masuk = 10% x 560,4753 kg/jam = 56,0475 kg/jam F
5
= 56,0475 kg/jam x 33,1% = 16,2027 kg/jam Alur 6 2 CO
N
= 2
Q Q CO reaktor
= 2 CO
= 2
1 5.732,5174 kkal/jam kkal/jam
09 639.294,42
CH kmol x
= 1,1152 kmol 2 CO
F
= 1,2715 kmol x kg/kmol 16,0427 = 20,3982 kg/jam
Alur 15
Q reaktor N x kmol CO CO 2 =
1 2 Q CO 2 639.294,42 09 kkal/jam
x kmol CH
=
1 2 5.732,5174 kkal/jam
= 1,1152 kmol
F N BM CO CO CO 2 = x 2 2
= 1,1152 kmol x 16,0427 kg/kmol = 17,8908 kg/jam
Q reaktor N = x kmol H O H 2 O
1 2 Q H O 2 639.294,42 09 kkal/jam
x kmol H O
=
1 2 10.549,548 1 kkal/jam
= 1,2715 kmol
F = N x BM H O H O H O 2 2 2
= 1,2715 kmol x 16,0427 kg/kmol = 20,3982 kg/jam
Tabel berikut adalah neraca massa pada Reaktor Pyrolisis (R-201)
Tabel LA.3
Neraca Massa pada Reaktor Pyrolisis (R-201)
Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam) Komponen Alur 3 Alur 5 Alur 6 Alur7 Alur 15
- Lignoselulosa 470,7993 --- Impuritis --- 89,6760 89,6760
- Bio-oil
242,4242 --- Arang (C) --- 237,6360 ---
2 17,8908 0,3330 17,8908
- CO
- CO
0,4143 CH --- ---
4
1,3994 H --- --- 3,2460
2
2 O 20,3982 1,5491 20,3982
- H 16,2027 --- N ---
2 Sub total 560,4753 16,2027 38,2890 576,678 38,2890 Total 614,967 614,967
LA.4 Cyclone (CY-205)
Fungsi : Memisahkan karbon yang masih ada pada gas yang berasal dari Reaktor Pyrolisis
Gambar LA.4
Diagram Alir Cyclone (CY-205) Persamaan Neraca Massa pada Cyclone (CY-205)
8
9
10 F = F + F
Alur 9 Asumsi : efisiensi peyisihan karbon aktif = 100% (hasil maksimum).
kg
8
9 F Karbon aktif (C) = F Karbon aktif (C) = 237,6360
jam
Alur 10
kg
8
10 F Bio-oil = F Bio-oil = 242,4242 jam kg
8
10 F CO 2 = F CO 2 = 0,3330 jam kg
8
10 F CO = F CO = 0,4143 jam kg
8
10 F CH4 = F CH 4 = 1,3994 jam kg
8
10 F H 2 = F H 2 = 3,2460 jam kg
8
10 F H
2 O = F H
2 O = 1,5491 jam
- 237,6360
- 0,3330 0,4143 1,3994
- F
3,2460 1,5491
11 Bio-oil = F
Efisiensi Knock Out Drum (KOD) : 100 % F
13 Alur 11
12
= F
11
Gambar LA.5 Diagram Alir Knock Out Drum (KOD) Persamaan Neraca Massa Pada Knock Out Drum (KOD) F
Fungsi : memisahkan gas dari cairan bio-oil. Dalam Knock Out Drum ini terjadi pemisahan Gas dan cair secara langsung (Paul, 2000). Asumsi efisiensi alat : terpisah 100%
LA.5. Knock Out Drum (KO-208)
Sub Total 237,6360 249,3660 Total 487,0020 487,0020
3,2460 1,5491
242,4242
0,3330 0,4143 1,3994
242,4242 237,6360
2 O
2 H
4 H
CH
2 CO
Alur 8 Alur 9 Alur 10 Bio-oil Arang CO
Komponen Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam)
Tabel berikut adalah neraca massa pada Cyclone. Tabel LA.4 Neraca Massa pada Cyclone (CY-205)
12 Bio-oil = 242,4242 jam kg
Alur 13
kg
13
11 F CO 2 = F CO 2 = 0,3330 jam
kg
13
11 F CO = F CO = 0,4143
jam
kg
13
11 F CH 4 = F CH 4 = 1,3994
jam
kg
13
11 F H = F H = 3,2460
2
2
jam
Tabel berikut adalah neraca massa pada Knock Out Drum (KO-208).Tabel LA.5 Neraca Massa pada Knock Out Drum (KO-208)
Komponen Massa Masuk (kg/jam) Massa Keluar (kg/jam) Alur 11 Alur 12 Alur 13
Bio-oil 242,4242 242,4242 ---
2 0,3330 0,3330
- CO
CO 0,4143 0,4143 ---
4 1,3994 1,3994
- CH
2 3,2460 3,2460
- H H
2 O 1,5491 1,5491
Sub Total 242,4242 6,9418 Total 249,3660 249,3660
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan : 1 jam operasi. o Temperatur referensi : 25 C (298,15 K).
Satuan perhitungan : kJ/jam
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas
Cp (J/mol.K) -2 -5 2 -9 3 -12 5 Komponen
A b x 10 T C x 10 T d x 10 T e x 10 T (J/mol.K) g
: 17,6386 6,7006 -13,1485 105,8830 -29,1803 H 2
l -23,0694 -8.042,1300 1.377,7600
: 58,8663 g : 29,4119 -0,3007 0,5451 5,1319 -42,5308
N 2 l
: 14,7141 220,2570 -3.521,4600 179,9600
g : 38,3870 -7,3664 29,0981 -263,8490 80,0679CH 4
l : -7,7071 102,5620 -166,5660 19.750,7000
g : 34,0471 -0,9651 3,2998 -20,4467 4,3023H O 2 l
: 18,2964 47,2118 -133,8780 1.314,2400
g: 29,0063 0,2492 -1,8644 47,9892 -28,7266 CO
l : 14,9673 214,3970 -3.247,0300 158,0420
g : 19,0223 7,9629 -7,3707 37,4572 -8,1330CO 2
l : 11,0417 115,9550 -723,1300 15.501,9000
gO : 5,9865 0,0558 0,1400 -1,0938 0,2300 2 c
: 11,1800 1,0950 -0,4891 C o o
Perry and Green, C), untuk S satuan (kal/mol.
C)
1997 (kal/g. ; Stanley, 1989 (J/mol.K); Richard and Rousseau, 1986 (J/mol.K); Reklaitis, 1983 (J/mol.K)
Tabel LB.2 Panas Pembentukan Panas Laten Temperatur H f Komponen H ( ) H m Beku Didih vl o o (kkal/mol) (kal/mol) (kal/mol) (
C) (
C) H 1.334,6000 2 29 -259,04 -252,61 N 5.577,5000 172 -209,86 -195,80 2
- -182,60 -161,40
CH 4 -17,8900 8.179,5000 225 g : -57,7960
H 2 O 9.729,0000 1.436 100,00 l
: -68,3150
- -207,00 -192,00
CO -26,4200 6.065,3000 200 CO -94,0500 16.560,9000 1.991 -56,60 -78,50 2 O 2
- 183,00 -218,40
c : 0 3.500,00
C 10.994 > 4.200 g
: 171,2910
Holtz, 1988 (kkal/mol); Richard and Rousseau, 1986 (kkal/mol), Perry and Green,
1997 (kkal/mol) Tabel LB.3 Kapasitas Panas Estimasi
Tabel LB.3 Kontribusi elemen atom untuk metode Hurst dan Herrison (kkal/kmol. K)
Gugus Harga (J/mol. K) Harga (kkal/mol. K) C 10,86 2,6009
H 7,56 1,8056 O 13,42 3,2052 N 18,74 4,4758
S 12,36 2,972 Na 31,4 7,5
K 68,78 6,8737 Perry and Green, 1997 Data estimasi kapasitas panas (Cp) dalam kkal/kmol.K (Metode Hurst dan Herrison) Cp Lignoselulosa = 189,9126 kkal/kmol. K Cp impuritis = 63,3042 kkal/kmol. K Cp Bio-oil = 49,5874 kkal/kmol. K Data estimasi H f(298) dalam kkal/mol (Tabel 3.335, Perry)
H Bio oil f K ( 298 ) = -196,8300 kkal/mol H Selulosa f ( 298 K ) = -553,9200 kkal/mol
H Hemiselulo sa = -224,4675 kkal/mol f ( 298 K ) H f ( 298 K ) Impuritis = -280,1946 kkal/mol 1 kkal = 4,184 kj (Geankoplis,1993)
LB.1 Reaktor Pyrolisis (R-201) dan Combuster (E-203) (6) CO 2 H O 2 Combuster CO
CO 2 CH 4 H 2 (14) H O 2 (13)
Udara
Gambar LB.1 Combuster (E-203) Kapasitas panas masuk (298 K sampai 753 K) 753 2 2
2 753 298 Cp dT J mol K J mol K x ( ) C . = 29 , 0063 / . 753 298 , 2492 / .
10
298
2 3 3 5 753 298 9
1 , 8644 J / mol . K x 10 47 , 9892 J / mol . K x
10
3 4 4 5 5 753 298 753 298
12
28 , 7266 J / mol . K x
10
4
5
= 13.689,9057 j/mol
kkal
1 = 13.689,9057 kj/kmol x
kj
4 , 184 = 3.271,9660 kkal/kmol
753 2 2
753 298
2 Cp dT = J mol K J mol K x ( C ) 2 . 19 , 0223 / . 753 298 7 , 9629 / .
10
298
2 3 3
5 753 298 9 J mol K x J mol K x
7 , 3707 / . 10 37 , 4572 / .
10
3 4 4 5 5 753 298 12 753 298
8 , 1330 J / mol . K x
10
4
5
= 20.401,7054 j/mol 1 kkal = 20.401,7054 kj/kmol x 4 , 184 kj 753 = 4.876,1246 kkal/kmol 2 2
2 753 298 Cp dT J mol K J mol K x ( CH ) 4 . = 38 , 387 / . 753 298 7 , 3664 / .
10
298
2 3 3 753 298
5 9
29 , 0981 J / mol . K x 10 263 , 849 J / mol . K x
10
3 4 4 5 5 753 298 753 298
12
J mol K x 80 , 0679 / .
10
4
5
= 21.850,6921 j/mol 1 kkal = 21.850,6921 kj/kmol x
kj
4 , 184 753 = 5.222,4407 kkal/kmol 2 2 753 298
2 Cp dT J mol K J mol K x ( H ) 2 . = 17 , 6386 / . 753 298 6 , 7006 / .
10
298
2 3 3
5 753 298 9 J mol K x J mol K x
13 , 1485 / . 10 105 , 8830 / .
10
3 4 4 5 5 753 298 753 298
12
29 , 1803 J / mol . K x
10
4
5
= 13.396,3151 j/mol
= 13.396,3151 kj/kmol x
2 Cp dT x N H CO CO CO . 303 298 13 13 2 2 2
35,9806 kg/jam
= kkal/kmol 5.222,4407 16,0427 kg/kmol
753 298 ) ( 13 . 4 4 4 Cp dT x BM F CH CH CH
=
4 Cp dT x N H CH CH CH . 753 298 13 13 4 4 4
= 58,5487 kkal/jam CH
x
44,0147 kg/kmol 57,8986 kg/jam
= 44,5089 kkal/kmol
303 298 ) ( 13 . 2 2 2 Cp dT x BM F CO CO CO
=
CO
kj
kkalx = 7338,3596 kkal/ jam
62,8219 kg/jam
3.271,9660 kkal/kmol 28,0105 kg/kmol
BM F CO CO CO =
.dT Cp x
= 753 298 ) ( 13
Cp dT x N H CO CO CO . 753 298 13 13
Neraca panas komponen CO
1 = 3.201,7961 kkal/kmol
4
184 ,
x
= 11.712,9006 kkal/jam H
2 13 13 753 H N x Cp dT H 2 H . 2 H 2 13 298 753
F H 2 x Cp dT
= . ( H ) 2
BM H 298 2
1,4964 kg/jam
x
= 3.201,7961 kkal/kmol 2,0016 kg/kmol
= 2.393,6689 kkal/jam Kapasitas panas CH 303 4 (298 K sampai 303 K) 2 2 2 303 298
Cp . dT = ( ) CH 4 38 , 387 J / mol . K 303 298 7 , 3664 J / mol . K x
10
298
2 3 3 303 298
5 9
29 , 0981 J / mol . K x 10 263 , 849 J / mol . K x
10
3 4 4 5 5 303 298 303 298
12
J mol K x 80 , 0679 / .
10
4
5
= 180,1005 j/mol
kkal
1 = 180,1005 kj/kmol x
kj
4 , 184 = 43,0451 kkal/kmol
Kapasitas panas udara (O 303 2 & N 2 ) (298 K sampai 303 K) 2 2 2 303 298
Cp . dT = ( ) O 2 5 , 9865 J / mol . K 303 298 , 0558 J / mol . K x
10
298
2 3 3 303 298
5 9
,
14 J / mol . K x 10 1 , 0938 J / mol . K x
10
3 4 4 5 5 303 298 12 303 298
J mol K x
, 23 / .
10
4
5
= 31,2640 j/mol = 31,2640 kj/kmol x
1 = 34,4084 kkal/kmol
Kapasitas panas hasil pembakaran (298 K sampai 823 K)
Cp dT O . 823 298 ) ( 2
=
2 298 823 / 10 . 0558 , 298 823 . / 9865 ,
5 2 2 2 K x mol J K mol J 9 3 3 5 / 10 . 0938 ,
1
3 298 823 / 10 . 14 ,
184 ,
K x mol J x K mol J
5 298 823 / 10 . 23 ,
4 298 823 5 5 12 4 4 K x mol J = 3.448,8655 j/mol = 3.448,8655 kj/kmol x
kj kkal
184 ,
4
4
kj kkal
kj kkal
5
184 ,
4
1 = 7,4723 kkal/kmol
Cp dT N . 303 298 ) ( 2
=
2 298 303 / 10 . 3007 , 298 303 . / 4119 ,
29 2 2 2 K x mol J K mol J 9 3
3
5 / 10 . 1319 ,3 298 303 / 10 . 5451 ,
4 298 303 5 5 12 4 4 K x mol J = 143,9647 j/mol = 143,9647 kj/kmol x
K x mol J x K mol J
5 298 303 / 10 . 425308
1 = 824,2986 kkal/kmol
Cp dT N . 823 298 ) ( 2
K x mol J x K mol J
8
7
3 298 823 / 10 . 3707 ,
37
5 298 823 / 10 . 1330 ,
4 298 823 5 5 12 4 4 K x mol J = 23.984,8527 j/mol = 23.984,8527 kj/kmol x
. 823 7 298 / 0223 ,
. 373 47 298 / 2964 ,
2 298 373 / 10 . 2118 ,
=
kj
kkal = 9,729 kkal/kmol Cp dT O H . 373 298 ) ( 2
O H 2
Cp dT dT Cp dT Cp O H O H O H O H . . . ) ( 298 373 823 373 ) ( ) ( 823 298 ) ( 2 2 2 2
1 = 5.732,5174 kkal/kmol
4
184 ,
19 2 2 2 K x mol J K mol J 9 3 3 5 / 10 . 4572 ,
2 298 823 / 10 . 9629 ,
=
5
K x mol J x K mol J
3 298 823 / 10 . 5451 ,
29 2 2 2 K x mol J K mol J 9 3
3
5 / 10 . 1319 ,
2 298 823 / 10 . 3007 , 298 823 . / 4119 ,
1 = 3.085,0795 kkal/kmol
=
Cp dT C . 823 298 ) ( 2
4
184 ,
kj
kkal4 298 823 5 5 12 4 4 K x mol J = 12.907,9728 j/mol = 12.907,9728 kj/kmol x
5 298 823 / 10 . 425308
18 2 2 2 K x mol J K mol J
9 3 3 5 / 10 .
mol O
4
4 298 823 5 5 12 4 4 K x mol J = 16.357,2991 j/mol = 16.357,2991 kj/kmol x
kj
kkal184 ,
4
1 = 3.909,4883 kkal/kmol
Cp dT O H . 823 298 ) ( 2
= 1.355,5567 kkal/kmol + 9,729 kkal/kmol + 3.909,4883 kkal/kmol = 5,274,7740 kkal/kmol
Reaksi pembakaran CH
4 : O H CO O CH 2 2 2 4
2 2
Udara yang dibutuhkan untuk membakar 1 kmol CH
4 (udara 20 % berlebih)
2 = (kmol CH 4 + (20% kmol CH 4 )) x τ O
2
= (1 + 0,2) x 2 = 2,4 kmol
Mol N
2 = kmol x
4 ,
2
21 79
2 373 823 / 10 . 9651 , 373 823 . / 0471 ,
5 298 823 / 10 . 3023 ,
. 314 24 ,
4
1
3 298 373 / 10 . 8780 , 133
K x mol J x K mol J
4 298 373 4 4
= 5.671,6493 j/mol = 5.671,6493 kj/kmol x
kj kkal
184 ,
1 = 1.355,5567 kkal/kmol
Cp dT O H . 823 373 ) ( 2
= 9 3 3 5 / 10 . 4467 ,
20
3 298 823 / 10 . 2998 ,
3
K x mol J x K mol J
34 2 2 2 K x mol J K mol J
= 9,0286 kmol Hr H H H H ( 298 ) f ( CO ) f ( H O ) f ( CH ) f ( O ) = . . . . 2 2 4 2
= (-94,0500 + 2 x (-68,3150) – (-17,8900) – 2 x 0) kkal/mol
mol
1000 = -212,7900 kkal/mol x
kmol
1 = -212.790 kkal/kmol
N ( CH ) 4 r Hr x Hr
. = ( 298 ) ( 298 )
1 = x (-212.790 kkal/kmol)
( 1 ) = -212.790 kkal/kmol
ΔH reaktan 303 14 14
H N x CP . dT CH 4 CH 4 CH ( ) 4
298
= 1 kmol/jam x 43,0451 kkal/kmol = 43,0451 kkal/jam 303
H N x Cp . dT O 2 O 2 ( O ) 2
298
= 2,4 kmol/jam x 7,4723 kkal/kmol = 17,9334 kkal/jam 303
H N x Cp dT N N ( N ) 2 . 2 2
298
= 9,0286 kmol/jam x 34,4084 kkal/kmol = 310,6587 kkal/jam
: 0,4; kmol :CO : 1; kmol N : 9,0286; kmol H O : 2) ΔH produk (kmol O 823
2
2
2
2
H N x Cp . dT O 2 O 2 ( O ) 2
298
= 0,4 kmol/jam x 824,2986 kkal/kmol = 329,7195 kkal/jam 823
H N x Cp dT N N ( N ) 2 . 2 2
298
= 9,0286 kmol/jam x 3.085,0795 kkal/kmol = 27.853,8610 kkal/jam 823
H N x CP . dT CO CO CO 2 2 ( ) 2
298
= 1 kmol/jam x 5.732,5174 kkal/kmol = 5.732,5174 kkal/jam 823
H N x Cp . dT H 2 O H 2 O ( H O ) 2
298
= 2 kmol/jam x 5,274,7740 kkal/kmol = 10.549,5481 kkal/jam
Panas yang dihasilkan dari pembakaran 1 kmol CH4
Hr ( 298 ) + Q = r. CH 4 ΔH produk - ΔH reaktan
= (-212.790 + 329,7195 + 27.853,8610 + 5.732,5174 + 10.549,5481
- 43,0451 - 17,9334 - 310,6587) kkal/jam = 168.695,9913 kkal/jam
Jumlah Bahan Bakar yang dibutuhkan 14 Q reaktor N x kmol CH CH 4 =
1 4 Q CH 4 639.294,42 09 kkal/jam
= x 1 kmol CH 4 168.695,99 13 kkal/jam 14 = 3,7896 kmol 14 F N BM CH CH CH 4 = x 4 4
= 3,7896 kmol x 16,0427 kg/kmol = 60,7958 kg/jam Tabel LB.4 Neraca panas pada Combuster Neraca Panas Keluar
Neraca Panas Masuk (kkal/jam) (kkal/jam)
Komponen Alur (13) Alur (14)
Alur (6) CO
1.255,1595 CO
2
65,8633 3.732,5174 CH
4
43,0451 H
2
4.176,2074 H O
2
2.692,6375 10.549,5481 N
2
310,6587 27.853,8610 O
2
17,9334 329,7195 Panas yang
- 32.695,9913 dihasilkan
40.926,913 Total 40.926,913 LB.2
Reaktor Pyrolisis (R) Gambar LB.2 Reaktor Pyrolisis (R) Kapasitas panas alur 3 (298 K sampai 303 K)
Cp dT osa lignoselul . 303 298 ) (
Cp dT C . 753 298 ) (
8
4 298 303 5 5 12 4 4 K x mol J = 186,2253 J/mol = 186,2253 kj/kmol x
kj kkal
184 ,
4
1 = 44,5089 kkal/kmol
Kapasitas panas alur 7 (298 K sampai 753 K)
Cp dT Bio oil . 753 298 ) (
= K x Cp Bio oil 298 753
= 49,5874 kkal/kmol. K x (753 – 298) K = 22.607,7670 kkal/kmol
=
K x K mol J K K mol J
2 298 753 / 10 . 095 ,
. 753 1 298 / 18 ,
11 2 2 2
3 298 753 / 10 . 4891 , 3 3 5
5 298 303 / 10 . 1330 ,
=
2 298 303 / 10 . 9629 ,
K x Cp selulosa
298 303 = 99,3748 kkal/kmol. K x (303 – 298) K = 496,8740 kkal/kmol
Cp dT puritis . 303 298 ) (Im
=
K x Cp impuritis 298 303 = 63,3042 kkal/kmol. K x (303 – 298) K = 316,5210 kkal/kmol
Kapasitas panas alur 6 (298 K sampai 303 K)
Cp dT CO . 303 298 ) ( 2
=
. 303 7 298 / 0223 ,
19 2 2 2 K x mol J K mol J 9 3 3 5 / 10 . 4572 ,
37
3 298 303 / 10 . 3707 ,
7
K x mol J x K mol J
K x K mol J
= 7.052,1334 j/mol 1 kkal = 7.052,1334 kj/kmol x 4 , 184 kj = 1.685,5003 kkal/kmol
Neraca panas komponen Lignoselulosa 3 3 303
H N x Cp dT lignoselul osa lignoselul osa ( lignoselul osa ) . 3 303 298 F lignin x Cp
= .dT ( lignin )
BM lignin 298 kg jam
553 , 1067 /
x
= 496,8740 kkal/kmol 1960 kg/kmol = 140,2165 kkal/jam
Impuritis 3 3 303
H N x Cp . dT impuritis impuritis impuritis ( ) 3 298 303 F impuritis
= x Cp .dT ( impuritis )
BM impuritis 298
92 , 6377 kg / jam = x 316,5210 kkal/kmol
133,5613 kg/kmol = 219,5379 kkal/jam
Bio-oil 7 7 753
H N x Cp . dT Bio oil Bio oil Bio oil 298
7 753 F Bio oil
= x Cp ( Bio oil ) .dT
BM Bio oil 298
242,4242 kg/jam
x
= 22.607,767 kkal/kmol 60,0333 kg/kmol
= 33.803,1310 kkal/jam Arang (C) 10 10 753
H N x Cp . dT C C C 298 10 753 F C x Cp
= .dT ( C )
BM C 298
44,8975 kg/jam
x
= 1.685,5003 kkal/kmol 12,0111 kg/kmol 7 = 6.300,4013 kkal/jam 7 753
H N x Cp . dT CO CO CO 2 2 2 298 7 753 F CO 2
= x Cp . dT ( ) CO 2
BM CO 2 298
156,6147 kg/jam = x 4.876,1246 kkal/kmol
44,0147 kg/kmol = 17.350,4032 kkal/jam
Panas pembentukan pada temperatur 298 K (referensi) Reaksi Umum:
- (C H O ) 480 C 6,203C H O + 66,976C(s)+ (6,404CO + 3,852CO +4,159CH
10
12
4
10
6 10 5(l)
2
4
9,734H
2 ) (g) + 17,136 H
2 O