LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

  LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Kapasitas produksi : 12000 ton/tahun Waktu kerja per tahun : 330 hari Basis perhitungan : 1000 ton/tahun bahan baku RBDPs.

  ton

  1 tahun 1 hari 1000 kg

  Kapasitas produksi per jam  12000 x x x tahun 330 hari

  24 jam 1 ton

• 1

  = 1515,151515 kg.jam Keterangan dari singkatan-singkatan yang digunakan: RBDPs = Refined Bleaching Deodorized Palm Stearin DEA = dietanolamida DEN = dietanolamina

  

Tabel A.1 Tabel BM Senyawa - senyawa Kimia yang digunakan

No Senyawa Rumus Molekul BM (kg.kmol -

  15 Asam Palmitat Dietanolamida C

  18 H

  16 Asam Stearat Dietanolamida C

  4 OH) 2 343

  2 H

  31 ON(C

  16 H

  4 OH) 2 315

  2 H

  2 H

  27 ON(C

  14 H

  14 Asam Miristat Dietanolamida C

  4 OH) 2 287

  2 H

  23 ON(C

  35 ON(C

  4 OH) 2 371

  13 Asam Laurat Dietanolamida C

  33 ON(C

  2 H

  31 ON(C

  18 H

  19 Asam Linoleat Dietanolamida C

  4 OH) 2 369

  2 H

  18 H

  17 Asam Arachidat Dietanolamida C

  18 Asam Oleat Dietanolamida C

  399

  2

  4 OH)

  2 H

  39 ON(C

  20 H

  12 H

  806

  1 )

  4 Dietil Eter (C

  6 Tri Laurat C

  8 O 3 92,09

  3 H

  5 Gliserol C

  2 O 72,12

  2 H 5 )

  3 OH 32,043

  74 O 6 638

  3 Metanol CH

  54,03

  3

  2 Natrium Metoksida NaOCH

  4 OH) 2 105,14

  2 H

  1 Dietanolamina NH(C

  39 H

  7 Tri Miristat C

  6

  10 Tri Arachidat C

  98 O

  48 H

  12 Tri Linoleat C

  48 H 114 O 6 884

  11 Tri Oleat C

  63 H 122 O 6 974

  57 H 110 O 6 890

  45 H

  9 Tri Stearat C

  98 O 6 806

  51 H

  8 Tri Palmitat C

  722

  6

  86 O

  4 OH) 2 367

  Tabel A.2 Menghitung BM rata-rata RBDPs Senyawa Panjang Rantai Karbon Persentase (%) BM rata-rata

  TriLaurat C12 0.1001001 0.638638639 TriMiristat C14 1.201201201 8.672672673 TriPalmitat C16 59.15915916 476.8228228 TriStearat C18 4.604604605 40.98098098 TriArachidat C20 0.4004004 3.8998999 TriOlein C18:1 28.22822823 249.5375375 TriLinolein C18:2 6.306306306 55.36936937

  Trigliserida(RBDPs) Total 100 835.9219219

• 1

  Jadi, berat molekul rata-rata RBDPs adalah 835,9219219 kg.kmol

  Tabel A.3 Menghitung BM rata-rata Dietanolamida Senyawa Persentase (%) BM rata-rata

  Laurat Dea 0,1001001 0,287287287 Miristat Dea 1,201201201 3,783783784 Palmitat Dea 59,15915916 202,9159159 Stearat Dea 4,604604605 17,08308308 Arachidat Dea 0,4004004 1,597597598 Oleat Dea 28,22822823 104,1621622 Linoleat Dea 6,306306306 23,14414414

  Total

  100

  352,973974

• 1

  Jadi, berat molekul rata-rata dietanolamida adalah 352,973974 kg.kmol

  Diketahui data :

  1. Perbandingan mol dietanolamina dan RBDPs adalah 3 : 1

  2. Jumlah katalis natrium hikdroksida yang digunakan (NaOCH

  3 ) sebanyak

  0,3% dari total berat reaktan 3. Konversi RBDPs adalah 95 %.

  4. Perbandingan NaOCH : Metanol = 1 : 3 (Bailey, 2005).

3 Cara perhitungan yang digunakan adalah cara perhitungan alur maju. Basis

• 1

  perhitungan 1000 ton/tahun (126,2626263 kg.jam ) bahan baku, produksi yang

• 1

  diperoleh 151,9409834 kg.jam . Jadi untuk memperoleh produksi 1515,151515

• 1

  kg.jam (12000 ton/tahun), maka bahan baku yang dibutuhkan 

   4773,54428 2 kg / jam

   x 126 , 2626263 kg / jam 

   151 , 9409834 kg / jam 

   = 1515,151515 kg/jam Berikut ini adalah perhitungan neraca massa pada setiap peralatan proses.

1. Mixer I (M-140)

  Perhitungan : Alur 7 :

  Jumlah katalis natrium hikdroksida yang digunakan natrium metoksida sebanyak 0,3% dari total berat reaktan:

  7

  2

  9 F NaOCH3 = 0,003 x (F RBDPs + F DEN )

• 1

  = 0,003 x (1515,151515 + 570,9537156 ) kg.jam

• 1

  = 6,258315692 kg.jam

  7

  7 N = F / BM NaOCH3 NaOCH3 NaOCH3

• 1 -1

  = 6,258315692 kg.jam / 54,03 kg.kmol

• 1

  = 0,115830385 kmol.jam Alur 6 : Dari data diketahui bahwa perbandingan berat NaOCH

  3 : Metanol = 1 : 3, dengan

  demikian :

  6

7 F CH3OH = 3 x F NaOCH

  3

• 1

  = 6,258315692 kg.jam

• 1

  = 18,77494708 kg.jam

  6

6 N CH3OH = F CH3OH / BM CH3OH

• 1 -1

  = 18,77494708 kg.jam / 32,043kg.kmol

• 1

  = 0,585929753 kmol.jam

  

Neraca Massa Mixer (M-140)

Masuk Keluar Alur 6 Alur 7 Alur 8 Komponen -1 -1 -1 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam )

  3 6.258315692 6.258315692

• NaOCH

3 OH 18.77494708 18.77494708

1

  F (kg.jam ) 18.77494708 6.258315692 25.03326277

  Total 25.03326277 25.03326277

2. Mixer I (M-150)

  Alur 8

  8 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  7 -1

  N NaOCH3 = 0,115830385 kmol.jam

  8 -1

  F CH3OH = 18,77494708 kg.jam

  8 -1

  N CH3OH = 0,585929753 kmol.jam Alur 4

  4

  2 N = 3 x N DEN RBDPs

• 1

  = 3 x 1,812551478 kmol.jam

• 1

  = 5,437654434 kmol.jam

  4

4 F DEN = N DEN x BM DEN

• 1 -1

  = 5,437654434 kmol.jam x 105 kg.kmol

• 1

  = 570,9537156 kg.jam Alur 9

  8 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  7 -1

  N NaOCH3 = 0,115830385 kmol.jam

  8 -1

  F CH3OH = 18,77494708 kg.jam

  8 -1

  N CH3OH = 0,585929753 kmol.jam

  4 -1

  F DEN = 570,9537156 kg.jam

  4 -1

  N DEN = 5,437654434 kmol.jam

3. Reaktor Amidasi (R-101)

  R – C– O- ₂ O O– C- R ₁ O O– C- R ₃ O

  Reaksi yang terjadi di dalam reaktor (R-210) adalah :

• HN CH - CH - OH
_{2 2} CH - CH - OH _{2 2} CH - CH - OH _{2 2} CH - CH - OH _{2 2}
• HO- OH OH Trigliserida dietanolamin Dietanolamida Gliserol
• 1
• 1
• 1

  Perhitungan :

  Alur 2 F

  2 RBDPs =

  1515,151515 kg.jam

  N

  2 RBDPs = F

  2 RBDPs /BM RBDPs

  = 1515,.151515 kg.jam

  /835,9219219.kmol

  3

  3RC- N O

• 1
• 1

  2 RBDPs

  = 3 x 1,812551478 kmol.jam

• 1
• 1
• 1
• 1
• 1

  = 5,437654434 kmol.jam

  F

  9 DEN = N

  9 DEN x BM DEN

  = 5,437654434 kmol.jam

  x 105 kg.kmol

  = 570,9537156 kg.jam

  N

  9 NaOCH3 = N

  12 NaOCH3

  Alur 9 N

  = 1,812551478 kmol.jam

  9 DEN = 3 x N

  9

12 F NaOCH3 = F NaOCH3

• 1

  = 6,258315692 kg.jam

  9

12 N CH3OH = N CH3OH

• 1

  = 0,585929753 kmol.jam

  9

12 F CH3OH = F CH3OH

• 1

  = 18,77494708 kg.jam Laju reaksi (r) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini :

  (Reklaitis, 1983) Karena RBDPs merupakan reaktan pembatas (limiting reactant) dengan jumlah mol paling sedikit, maka laju reaksi dapat dihitung :

  1,81255147 8 x ,

  95

  r 

   (  1 )

• 1

  r = 1,72192390 kmol.jam

  4

  12

  2 N RBDPs sisa = N RBDPs – σ RBDPs .

• 1 -1

  = 1,812551478 kmol.jam –1( 1,72192390 kmol.jam 4 )

• 1

  = 0,090627574 kmol.jam

  12

  12 F RBDPs sisa = N RBDPs x BM RBDPs

• 1 -1

  = 0,090627574 kmol.jam x 835,9219219.kmol

• 1

  = 75,75757576 kg.jam

  12

  9 N DEN sisa = N DEN – σ DEN . r

• 1 -1
• –3( = 5,437654434 kmol.jam 1,72192390 kmol.jam

  4 )

• 1

  = 0,271882722 kmol.jam

  12

  12 F = N x BM DENsisa DEN DEN

• 1 -1

  = 0,271882722 kmol.jam x 105,14 kg.kmol

• 1

  = 28,54768578 kg.jam

• 1

  N DENbereaksi = 3 ( 1,72192390 kmol.jam 4 )

• 1

  = 5,165771713 kmol.jam

• 1 -1

  F DENbereaksi = 5,165771713 kmol.jam x 105,14 kg.kmol

• 1

  = 542,4060298 kg.jam

  12

  9

• 1

  = 0 +3 ( 1,72192390 kmol.jam 4 )

• 1

  = 5,165771713 kmol.jam

  12

  12 F = N x BM DEA DEA DEA

• 1 -1

  = (5,165771713 kmol.jam x 352,973974 kg.kmol )

• 1

  = 1823,38297 kg.jam

12 N Gliserol = σ Gliserol . r

• 1

  = 1( ) 1,72192390 kmol.jam

  4

• 1

  = 1,72192390 kmol.jam

  4

  12

  12 F = N x BM Gliserol Gliserol Gliserol

• 1 -1

  = 1,72192390 kmol.jam 4 x 92 kg.kmol

• 1

  = 158,4169992 kg.jam

  Neraca Massa Reaktor (R-210) Masuk Keluar Komponen Alur 2 Alur 8 Alur 10 Alur 12 -1 -1 -1 -1 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam )

• RBDPs 1515.151515 75.75757576 -
• Dietanolamin 570.953716 28.54768578
• Dietanolamida

  1823.38297 -

• Gliserol

  158.4169992

  3 6.25831569 6.258315692

• NaOCH

3 OH 18.7749471 18.77494708

• 1

  F (kg.jam ) 1515.151515 595.986978 18.77494708 2092.363546

  

Total 2111.138494 2111.138494

4. Separator (H-310)

  Disini terjadi pemisahan berdasarkan perbedaan massa jenis dari gliserol dan natrium metoksida. Gliserol yang keluar sebagai hasil samping 8 – 12 % dari bahan baku . (Bailey, 2005). Sehingga yang keluar sekitar 95 % dari jumlah total gliserol

  Perhitungan : Alur 12 12 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  12 -1

  F DENsisa = 28,54768578 kg.jam

  12 -1

  F = 158,4169992 kg.jam

  Gliserol 12 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  12 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  Alur 13 13 -1

  F Gliserol = 158,4169992 kg.jam x 0.95

• 1

  = 150,4961492 kg.jam

  13 -1

  N Gliserol = 1,635827709 kmol.jam

  Alur 14 14 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  14 -1

  F DENsisa = 28,54768578 kg.jam

  14 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  14 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  14

  12

13 F Gliserol = F Gliserol - F Gliserol

• 1

  = (158,4169992 - 150,4961492) kg.jam

• 1

  = 7,.920849959 kg.jam

  14 -1

  N Gliserol = 0,086096195 kmol.jam

  Neraca Massa Separator (H-310) Masuk Keluar Komponen Alur 12 Alur 13 Alur 14 -1 -1 -1 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam )

• Dietanolamin 28.54768578 28.54768578
• Dietanolamida 1823.38297 1823.38297 Gliserol 158.4169992 150.496149 7.920849959
• RBDPs 75.75757576 75.75757576

  3 6.258315692 6.258315692

• NaOCH F (kg.jam-1) 2092.363546 150.496149 1941.867397

  Total 2092.363546 2092.363546

5. Ekstraktor ( H-330)

  Dietil eter

  16 DEA DEA DEN sisa

  17

  14 DEN sisa H-330

  Gliserol Gliserol

  Dietil eter Natrium Metoksida

  Natrium Metoksida RBDPs sisa

  RBDPs sisa Kelarutan dietil eter sangat tinggi tetapi tidak mencapai 100 %. Oleh sebab itu ditambahkan dietil eter berlebih sebanyak 1,5 kali dari produk amida dan RBDPs sisa

  Perhitungan : Alur 14 14 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  14 -1

  F DENsisa = 28,54768578 kg.jam

  14 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  14 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  14 -1

  F = 7,.920849959 kg.jam

  Gliserol Alur 16

  16

• 1

  F Dietil eter = 1,5 x (1823,38297 + 75,75757576) kg.jam

• 1

  = 2848,710819 kg.jam

• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1
• 1

  F (kg.jam-1) 1941.867397 2848.710819 4790.578216

  3 6.258315692 - 6.258315692

  RBDPs 75.75757576 - 75.75757576 NaOCH

  Gliserol 7.920849959 - 7.920849959 Dietil eter - 2848.710819 2848.710819

  Dietanolamin 28.54768578 - 28.54768578 Dietanolamida 1823.38297 - 1823.38297

  Neraca Massa Mixer (M- 330) Komponen Masuk Keluar Alur 14 Alur 16 Alur 17 (kg.jam -1 ) (kg.jam -1 ) (kg.jam -1 )

  16 Dietil eter = 2848,710819 kg.jam

  F

  17 Gliserol = 7,920849959 kg.jam

  F

  17 RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  F

  F

  17 NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  17 DENsisa = 28,54768578 kg.jam

  F

  = 1823,38297 kg.jam

  17 DEA

  F

  Alur 17

  = 39,56542804 kmol.jam

  / 72 kg.kmol

  = 2848,710819 kg.jam

  16 Dietil eter / 72,12 kg.kmol

  16 Dietil eter = F

  N

  Total 4790.578216 4790.578216

6. Dekanter H-340

  Penggunaan dietil eter untuk mengikat senyawa non polar yaitu Dietanolamida dan RBDPs. Oleh karena itu dilakukan pemisahan karena didalam dekanter memiliki 2 sifat yaitu polar dan non polar. Diasumsikan dietanolamin yang keluar ke alur 19 sebesar 10 % dari jumlah dietanolamin yang masuk

  Perhitungan : Alur 17 17 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  17 -1

  F DENsisa = 28,54768578 kg.jam

  17 -1

  F NaOCH3 = 6,258315692 kg.jam

  17 -1

  F = 75,75757576 kg.jam

  RBDPs sisa 17 -1

  F Gliserol = 7,920849959 kg.jam

  16 -1

  F Dietil eter = 2848,710819 kg.jam

  Alur 18 18 -1

  F NaOCH3 = 1,025095079 kg.jam

  18 -1

  F Gliserol = 2,594827335 kg.jam

  18 -1

  F = 28,54768578 kg.jam x 0.1

  DENsisa

• 1

  = 2,854768578 kg.jam

  Alur 19 19 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  19 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  19 -1

  F Dietil eter = 2848,710819 kg.jam

  19 -1

  F DENsisa = 28,54768578 kg.jam x 0.9

• 1

  = 25,6929172 kg.jam

  Neraca Massa Decanter (H-340) Masuk Keluar Komponen Alur 17 Alur 18 Alur 19 -1 -1 -1 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam )

  Dietanolamin 28.54768578 2.854768578 25.6929172 Dietanolamida 1823.38297 1823.38297 -

• Gliserol 7.920849959 7.920849959
• Dietil eter 2848.710819 2848.710819
• RBDPs 75.75757576 75.75757576 NaOCH3 - 6.258315692 6.258315692

  F (kg.jam-1) 4790.578216 17.03393423 4773.544282

  Total 4790.578216 4790.578216

7. Vaporizer (V-350) Perhitungan : Alur 19

  19 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  19 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  19 -1

  F Dietil eter = 2848,710819 kg.jam

  19 -1

  F = 25,6929172 kg.jam

  DENsisa Alur 20

  20 -1

  F DEA = 1823,38297 kg.jam

  20 -1

  F RBDPs sisa = 75,75757576 kg.jam

  20 -1

  Alur 21 21 -1

  F Dietil eter = 2848,710819 kg.jam

  Neraca Massa Vaporizer (V-350) Masuk Keluar Komponen Alur 19 Alur 21 Alur 20 -1 -1 -1 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam )

  Dietanolamida - 1823.38297 1823.38297

• Dietil eter 2848.710819 2848.710819
• RBDPs 75.75757576 75.75757576 Dietanolamin - 25.6929172 25.6929172

  F (kg.jam-1) 4773.544282 2848.710819 1924.833463

  Total 4773.544282 4773.544282

  

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

  C

  K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom i pada senyawa

  o

  26.19 Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan, Dimana, Cps = kapasitas panas padatan pada suhu 298

  13.42 Na

  7.56 O

  10.89 H

  

Tabel B.1 Kontribusi Estimasi Kapasitas

Panas Elemen atom berupa padatan

Elemen atom Δ E (J/mol.K)

  Basis Perhitungan : 1 jam operasi Suhu Referensi : 25

  Dari Perry,1997 tabel 2-393 halaman 2-453 diketahui kontribusi elemen atom untuk estimasi kapasitas panas (Cp) bahan berupa padatan,

  L.B.1. Kapasitas Panas (Cp) L.B.1.1. Kapasitas Panas (Cp) Padatan

  K

  o

  C atau 298

  o

  = kapasitas panas padatan pada tabel 2-393 halaman 2-453

  L.B.1.2 Kapasitas Panas (Cp) Cairan

  Untuk estimasi kapasitas panas bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan konstribusi gugus atom, (Perry,1997)

  

Tabel B.2 Kontribusi Estimasi Kapasitas

Panas berupa Cairan

Ikatan Cpi (J/mol.K)
• CH3

  36.82

• CH2

  30.38 =CH

  21.34

• CH

  20.92

• OH

  44.7

• NH

  43.93 =CO

  52.97

• O

  35.15

• N

  31.38 Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan,

  o

  Dimana, Cpl = kapasitas panas padatan pada suhu 298 K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom i pada senyawa

  = kapasitas panas padatan pada tabel 2-393 halaman 2-453

  

Tabel B.3 Data Cp Beberapa Senyawa(J/mol.K)

Senyawa a b c d e
• 258.25 3.3582 -0.0116388

  1.41E-05 -

  Metanol (l)

  1.31E-06 - Air (l) 18.2964 0.472118 -0.0013387 34.4925 -0.0291887 0.000286844 -3.13E-07

  1.10E-10

  Metanol (g) Dietileter (g) 46.7637 0.100949 0.00056905 -7.74E-07

  3.03E-10 (Sumber : Reklaitis, 1983)

  L.B.1.3 Perhitungan Kapasitas Panas (Cp) masing-masing bahan

  Cp NaOCH

  3 = Na + O+ C + 3(H)

  = 73,18 J/mol.K Cp C

  2 H

  5 OC

  2 H 5 = 2(CH

3 )+2(CH

2 )+O

  = 169,55 J/mol.K Cp NH(CH

2 CH

  2 OH) 2 = NH + 2(CH 2 )+ 2(CH 2 )+2(OH)

  = 254,85 J/mol.K Cp C H O = 2(CH )+CH+3(OH)

  3

  8

  3

  2

  = 215,78 J/mol.K Cp C

  13 H

  25 O 6 (Tri Laurat) = (3(CH 3 ) + 32(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O))

  x 0.1001001% = 1,369269268J/mol.K

  Cp C

  45 H

  86 O 6 (Tri Miristat) = (3(CH 3 ) + 38(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O))

  x 1.2012012% = 18,62078078 J/mol.K

  Cp C

  51 H

  98 O 6 (Tri Palmitat) = (3(CH 3 ) + 44(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O))

  x 59.159159% = 1024,908769 J/mol.K

  Cp C

  57 H 110 O 6 (Tri Stearat) = (3(CH 3 ) + 50(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O))

  x 4.6046046% = 88,16620621 J/mol.K

  Cp C H O (Tri Arachidat) = (3(CH )+56(CH )+CH+3(CO)+3(O)) x 0.4004004 %

  63 122

  6

  3

  2

  = 8,396476468 J/mol.K Cp C

  48 H 114 O 6 (Tri Oleat) = (3(CH

3 )+44(CH

2 )+4(CH)+3(CH)+3(CO)+3(O))

  x 28.228228 %

  = 524,8305105 J/mol.K Cp C

  48 H

  98 O 6 (Tri Linoleat) = (3(CH

3 )+38(CH

2 )+7(CH)+6(CH)+3(CO)+3(O))

  x 6.3063063 % = 113,7493694 J/mol.K

  Jumlah Cp RBDPs = Cp C

  13 H

  25 O 2 (Tri Laurat)+ Cp C

  45 H

  86 O 6 (Tri

  Miristat)+Cp C H O (Tri Palmitat)+ Cp C H O

  51

  98

  6 57 110

  6

  (Tri Stearat)+ Cp C

  63 H 122 O 6 (Tri Arachidat)+ Cp

  C

  48 H 114 O 6 (Tri Oleat)+ Cp C

  48 H

  98 O 6 (Tri Linoleat)

  = 1780,041381 J/mol.K Cp C

  12 H

  23 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +14(CH 2 )+CO+2(OH)+N x 0.1001001%

  = 0,636526526 J/mol.K Cp C

  14 H

  27 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +16(CH 2 )+CO+2(OH)+N x 1.2012012%

  = 8,368168167 J/mol.K Cp C

  16 H

  31 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +18(CH 2 )+CO+2(OH)+N x 59.159159%

  = 448,0773874 J/mol.K Cp C

  18 H

  35 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +20(CH 2 )+CO+2(OH)+N x 4.6046046%

  = 37,6734935 J/mol.K Cp C

  20 H

  39 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +22(CH 2 )+CO+2(OH)+N x 0.4004004 %

  = 3,519239236 J/mol.K Cp C H ON(C H OH) = CH3+32(CH )+CH+CH+CO+2(OH) + N

  18

  33

  2

  4

  2

  2

  x 28.228228 % = 345,792973 J/mol.K

  Cp C

  18 H

  31 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH3+27(CH 2 )+2(CH)+2(CH)+CO+2(OH)+N

  x 6.3063063 % = 70,33738738 J/mol.K

  Jumlah Cp Dietanolamida = 914,4051752 J/mol.K

  o -1 -3

  2 Cp H

2 O 25 C = 18,296 + 4,7211 x 10 (298) + (-1,339 x 10 (298 ))

• 6

  3

  (1,314 x 10 (298 )) = 74,85 J/mol.K

  2 Cp CH

3 OH = -258,25 + 3,3582(298) + -0,0116388(298 ) +

• 5

  3

  (1,40516 x 10 (298 )) = 80,78 J/mol.K

  L.B.2 Panas Pembentukan Standar ∆H f(298)

  Dari Perry,1997 tabel 2-388 halaman 2-349 diperoleh estimasi ∆H f(298) untuk ikatan (J/mol.K)

  

Tabel B.4 Kontribusi Estimasi Panas

Pembentukan Standar (Δ H )

f298 Ikatan Δ H (J/mol)
• CH3 -76.45
• CH2 -20.64

  =CH

  37.97

• CH

  29.89

• OH -208.04
• NH

  53.47 =CO -133.22

• O -132.22
• N 123.34 Na -407.743

  Besarnya harga pembentukkan standar,

  o o

  Dimana, Δ H f298 = Panas pembentukan standar pada suhu 298 K(kJ/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = Jumlah elemen atom i pada senyawa

  L.B.2.1 Perhitungan Estimasi ∆H masing – masing Senyawa, f(298) o

  Δ H f298 C

  2 H

  5 OC

  2 H 5 = 2(CH 3 )+2(CH 2 )+O

  = -258,11 kJ/mol

  o

  Δ H f298 NaOCH

  3 = -415,903 kJ/mol (Geankoplis,C.J,2003) o

  Δ H f298 H

  2 O = -241,8352 kJ/mol (Reklaitis, 1983) o

  Δ H

  f298 NH(CH

2 CH

  2 OH) 2 = NH + 4(CH 2 ) +2(OH)

  = -376,88 kJ/mol

  o

  = -567,22 kJ/mol

  o

  Δ H

  f298 CH

  3 OH = -201,16672 kJ/mol (Reklaitis, 1983) o

  Δ H f298 C

  13 H

  25 O 2 (Tri Laurat) = 3(CH 3 ) + 32(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O)

  x 0.1001001% = -1,589559558 kJ/mol

  o

  Δ H C H O (Tri Miristat) = 3(CH ) + 38(CH ) + CH + 3(CO)+ 3(O)

  f298

  45

  86

  6

  3

  2

  x 1.2012012% = -20,56228228 kJ/mol

  o

  Δ H

  f298 C

  51 H

  98 O 6 (Tri Palmitat) = 3(CH 3 ) + 44(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O)

  x 59.159159% = -1085,955105 kJ/mol

  o

  Δ H f298 C

  57 H 110 O 6 (Tri Stearat) = 3(CH 3 ) + 50(CH 2 ) + CH + 3(CO) + 3(O)

  x 4.6046046% = -90,22676677 kJ/mol

  o

  Δ H f298 C

  63 H 122 O 6 (Tri Arachidat) = 3(CH 3 )+56(CH 2 )+CH+3(CO)+3(O)

  x 0.4004004 % = -8,341661653 kJ/mol

  o

  Δ H

  f298 C

  48 H 114 O

6 (Tri Oleat) = 3(CH

3 )+86(CH 2 )+4(CH-

  )+3(CH)+3(CO)+3(O) x 28.228228 % = -705,4093094 kJ/mol

  o

  Δ H f298 C

  48 H

  98 O 6 (Tri Linoleat) =

  3(CH

  3 )+71(CH 2 )+7(CH)+6(CH)+3(CO)+3(O)

  x 6.3063063 % = -125,2287387 kJ/mol

  o o o

  Jumlah Δ H

  13 H

  25 O 2 + Δ H f298 C

  45 H

  86 O

  6

• f298 RBDPs = Δ H f298 C

  o o

  Δ H f298 C

  51 H

  98 O 6 + Δ H f298 C +

  57 H 110 O

  6 o o

  63 H 122 O 6 + Δ H f298 C

  48 H 114 O

  6

• Δ H f298 C

  

o

  Δ H f298 C

  48 H

  98 O

  6

  = -2037,313423 kJ/mol

  o

  Δ H f298 C

  12 H

  23 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +14(CH 2 )+CO+2(OH)+N

  = -0,792162161 kJ/mol

  o

  Δ H f298 C

  14 H

  27 ON(C

  2 H

  4 OH) 2 = CH 3 +16(CH 2 )+CO+2(OH)+N

• 22(CH

  

o

f298 C

  39 ON(C

  20 H

  

o

f298 C

  Δ H

  4 OH) 2 +

  2 H

  35 ON(C

  18 H

  Δ H

  4 OH) 2 +

  4 OH) 2 +

  2 H

  31 ON(C

  16 H

  

o

f298 C

  Δ H

  4 OH) 2 +

  2 H

  27 ON(C

  2 H

  Δ H

  

o

f298 C

  4 OH)

  L.B.3 Perhitungan Neraca Energi

  Dietil eter 26693.3

  

2 O 40656.2

  H

  3 OH 35270.4

  CH

  

Tabel B.5 Panas Penguapan (J/mol)

Komponen Δ H vl

  = -941,1511412 kJ/mol

  2

  2 H

  

o

f298 C

  31 ON(C

  18 H

  C

  

o

f298

  Δ H

  4 OH) 2 +

  2 H

  33 ON(C

  18 H

  14 H

  Δ H

  Persamaan – persamaan neraca panas yang digunakan dalam perhitungan ini sebagai berikut :

  2 H

  4 OH)

  2 H

  39 ON(C

  20 H

  C

  o f298

  = -42,14180181 kJ/mol Δ H

  4 OH) 2 = CH 3 +20(CH 2 )+CO+2(OH)+N

  35 ON(C

  = CH

  18 H

  o f298 C

  = -517,0096396 kJ/mol Δ H

  4 OH) 2 = CH 3 +18(CH 2 )+CO+2(OH)+N

  2 H

  31 ON(C

  16 H

  o f298 C

  = -10,0018018 kJ/mol Δ H

  2

  

3

  4 OH) 2 +

  31 ON(C

  2 H

  23 ON(C

  12 H

  o f298 Dietanolamida = Δ H

o

f298 C

  = -58,26837838 kJ/mol Jumlah Δ H

  2 )+2(CH)+2(CH)+CO+2(OH)+N

  CH3+27(CH

  4 OH) 2 =

  2 H

  18 H

  2

  o f298 C

  = -309,1075676 kJ/mol Δ H

  4 OH) 2 = CH3+32(CH 2 )+CH+CH+CO+2(OH) + N

  2 H

  33 ON(C

  18 H

  o f298 C

  Δ H

  )+CO+2(OH)+N = -3,829789786 kJ/mol

• Perhitungan panas yang masuk dan keluar

  (Smith,dkk. 2005)

• Perhitungan panas penguapan

  (Smith,dkk. 2005)

• Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : _{T T}
_{2 2} dQ

  (Reklaitis, 1983)

   r  H ( T )  N CpdT  N CpdT _{r out out}   dt _{T T 1 1}

• Perhitungan Estimasi Kapasitas Panas (Cp)

• -1 -1

  Perhitungan estimasi Cp (J.mol .K ) dengan menggunakan persamaan

  2

  3 Cp = a + bt + ct + dt ,....

  Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : _{T 2}

  b ^{2 2 c 3 3 d 4 4}

  (Reklaitis, 1983)

  CpdT  a ( T  T )  ( T  T )  ( T  T )  ( T  T ) _{2 1 2 1 2 1 2 1}  _{T 1}

  2

  

3

  4 Air pendingin yang digunakan dalam pabrik ini merupakan air yang memiliki suhu o o o o 20 C (293 K) dan selanjutnya keluar pada suhu 50 C (323 K) dengan tekanan 1 atm.

  2 2 -3

  = 18,296(293-298) + (0,472118/2) x (293 -298 ) – (1,336 x 10 /3) x

  3 3 -6

  4

  4

  (293 -298 ) + (1,31424 x 10 /4) x (293 -298 ) = -374.114 kJ/mol = -20.784111 kJ / kg

  2 2 -3

  = 18,296(320-298) + (0,472118/2) x (320 -298 ) – (1,336 x 10 /3) x

  3 3 -6

  4

  4

  (320 -298 ) + (1,31424 x 10 /4) x (320 -298 ) = 1879,024 kJ/mol = 104,3902 kJ/kg

1. Tangki Pemanas RBDPs (F-110)

  Panas masuk ke tangki pemanas RBDPs Cp Δ t Q = n.Cp.dT

  Komponen m (kg) BM (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ) RBDPs 1515.15152 835.9219219 1.812551478 2203.445526 25 99846.46111

  Total 99846.46111

  Panas keluar ke Tangki Pemanas RBDPs BM Cp Δ t Q = n.Cp.dT

  Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ) RBDPs 1515.15152 835.9219219 1.812551478 2203.445526 50 199692.9222

  Total 199692.9222

  dQ = Q – Q

  keluar masuk

  = (199692,9222- 99846,46111) kJ = 99846,4611 kJ

  Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar 99846,4611 kJ,

  o

  untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 120 C ; 2 bar

  o o

  dengan besar entalpi H (120

  C) 2706 kJ/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85 C

  o

  ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85

  C) 2652 kJ/kg

2. Reaktor Dietanolamida (R-210)

  o

  3

  3RC- N O

  Perhitungan panas reaksi pada keadaan standar : R – C– O- ₂ O O– C- R ₁ O O– C- R ₃ O

  Reaksi yang terjadi, Persamaan neraca energi : Panas masuk = panas keluar + akumulasi Asumsi : keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Sehingga : panas masuk = panas keluar

  C Metanol Natrium Metoksida

  o

  T = 30

  10 DEN P = 1,01325 bar

  12

  9

  2

  C Kondensat

  C DEA DEN sisa RBDPs sisa Natrium Metoksida Gliserol P = 1,01325 bar T = 75

  2652) kJ/kg - (2706 99846,4611 kJ

  o

  P = 2 bar T = 120

  C Steam

  o

  P = 1,01325 bar T = 75

  C Metanol

  o

  T = 85

  P = 1,01325 bar P = 0,59 bar

  C RBDPs

  o

  R-210 T = 75

   = 1849,00854 kg

• HN CH - CH - OH
_{2 2} CH - CH - OH _{2 2} CH - CH - OH _{2 2} CH - CH - OH ₂ 2<
• HO- OH OH Trigliserida dietanolamin Dietanolamida Gliserol

  ∆H r (298) = [(3 x ∆H f , Dietanolamida + ∆H f , Gliserol ) – (∆H ^{f, RBDPs + 3 x ∆H f , Dietanolamina )]}

  = [((3 x -941,1511412) + -567,22 ) kJ/mol) – (-2037,313423 + (3 x -376,88 kJ/mol))]

  = -222,72 kJ/mol Dari Lampiran A, diperoleh harga laju reaksi, r = 1,721923904 kmol/jam

  Panas masuk pada reaktor Cp Δ t Δ H =

  Komponen m (kg) BM (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) n.Cp.dT (kJ) RBDPs 1515.15152 835.9219219 1.812551478 2203.445526 50 199692.9222

  Dietanolamin 570.953716 105 5.437654434 254.85 5 6928.931163 N. Metoksida 6.25831569 54.03 0.115830385

  73.18 5 42.38233781 Metanol 18.3994481 32.043 0.574211158

  80.78 5 236.6570273

  Total 206900.8927

  Panas masuk pada reaktor Δ t Δ H = n.Cp.dT

  BM Cp Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ)

  Dietanolamida 1823.38297 352.973974 5.165771713 914.4051752 50 236180.4194 Gliserol 158.416999 92 1.721923904 215.78 50 18577.837

  N. Metoksida 6.25831569 54.03 0.115830385

  73.18 50 423.8233781 Dietanolamin sisa 28.5476858 105 0.271882722 254.85 50 3464.465581

  RBDPs sisa 75.7575758 835.9219219 0.090627574 2203.445526 50 9984.646111

  Total 268631.1915

  Panas masuk pada reactor Cp

  Komponen n (kmol) (kJ/kmol) Δ H vl (kJ/kmol) Δ H= n.(Cp.Δ t +Δ Hvl) Metanol 18.3994481 80.78 35.2704 73478.01949

  Total 73478.01949

  Total Δ H keluar = (73478,01949+ 268631,1915) kJ

  = 342109,211 kJ dQ/dT = ∆H r (298) . r + ∆H out total – ∆H in total = -222,72 kJ/kmol x 1,721923904 kmol + (342109,211 kJ –

  3 134824.811 

  RBDPs sisa 75.7575758 835.9219219 0.090627574 2203.445526 5 998.4646111 Dietanolamin sisa 25.6929172 105 0.24469445 254.85 5 311.8019023

  Dietanolamida 1823.38297 352.973974 5.165771712 914.4051752 5 23618.04194 Dietil Eter 2848.71082 72.12 39.49959538 169.55 5 33485.78198

  Q = n.Cp.dT (kJ)

  Δ t (K)

  Cp (kJ/kmol.K)

  BM (kmol/kg) n (kmol)

  Panas masuk Evaporizer Komponen m (kg)

  = 2496.75577 kJ

  C) 2652 kJ/kg 2652) kJ/kg - (2706 kJ

  206896,1596) kJ = 134824.8113 kJ Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar

  o

  C ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85

  o

  C) 2706 kJ/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85

  o

  C ; 2 bar dengan besar entalpi H (120

  o

  134829,544 kJ, untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 120

3. Vaporizer (V-360)

  Total 58414.09043

  Panas keluar Evaporizer BM Cp Δ t Q = n.Cp.dT

  Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ) Dietanolamida 1823.38297 352.973974 5.165771712 914.4051752 22 103919.3845

  RBDPs sisa 75.7575758 835.9219219 0.090627574 2203.445526 22 4393.244289 Dietanolamin sisa 25.6929172 105 0.24469445 254.85 22 1371.92837

  Total 109684.5572

  Panas keluar Evaporizer Cp

  Δ H Δ H= n.(Cp.Δ t +Δ Hvl ) Komponen n (kmol) (kJ/kmol) vl (kJ/kmol)

  Dietil Eter 39.4995954 169.55 26.6933 148391.8153

  Total 148391.8153

  Total Δ H keluar = (109684,5572+ 148391,8153) kJ = 258076,3725 kJ dQ = Q keluar – Q masuk = (258076,3725 – 58414,09043) kJ = 199662,282 kJ

  Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar 199662,282 kJ,

  o

  untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 120 C ; 2 bar

  o o

  dengan besar entalpi H (120

  C) 2706 kJ/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85 C

  o

  ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85

  C) 2652 kJ/kg 199662,282 kJ

   (2706 - 2652) kJ/kg

4. Heat Exchanger (cooler 1) (E – 211)

  Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler 1) Cp

  Komponen n (kmol) (kJ/kmol) Δ H (kJ/kmol) Δ H= n.(Cp.Δ t +Δ Hvl )

  vl

  Metanol 0.57421116 80.78 35.2704 2339.491524

  Total 2339.491524

  Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler 1) BM Cp Δ t Q = n.Cp.dT

  Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ) Metanol 18.3994481 32.043 0.574211158

  80.78 5 231.9238867

  Total 231.9238867

  dQ = Q keluar – Q masuk = 231,9238867 kJ – 2339,491524 kJ = -2107,5676 kJ

  Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 2107,5676 kJ, maka

  o o

  digunakan air pendingin dengan termperatur masuk 20 C(293 K) ; 1,01325 bar dan

  o o o o

  keluar pada 50 C (323 K) ; 1,01325 bar. H(20

  C) = -374.114 kJ/mol; H(50 C ) = 1879,024 kJ/kmol Jumlah air pendingin yang dibutuhkan,

  o o

  n = Q air pendingin / H(323 K) – H(293 K) = 2107,5676 kJ / (1879,024 – (-374.114)) kJ/kmol = 0.95448189 kmol m = n x BM = 0.95448189 kmol x 18 kg/kmol = 17.1806741 kg

5. Heat Exchanger (cooler 2) (E – 311)

  Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler 2) Komponen m (kg)

  BM (kmol/kg) n (kmol)

  Cp (kJ/kmol.K)

  Δ t (K)

  Q = n.Cp.dT (kJ)

  Dietanolamida 1823.38297 352.973974 5.165771712 914.4051752 50 236180.4194 Gliserol 158.416999 92 1.721923904 215.78 50 18577.837

  Dietanolamin sisa 28.5476858 105 0.271882722 254.85 50 3464.465581 RBDPs sisa 75.7575758 835.9219219 0.090627574 2203.445526 50 9984.646111

  N.Metoksida 6.25831569 54.03 0.115830385

  73.18 50 423.8233781

  Total 268631.1914 Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler 2) Δ t

  BM Cp Q = n.Cp.dT Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ)

  Dietanolamida 1823.38297 352.973974 5.165771712 914.4051752 5 23618.04194 Gliserol 158.416999 92 1.721923904 215.78 5 1857.7837

  Dietanolamin sisa 28.5476858 105 0.271882722 254.85 5 346.4465581

  RBDPs sisa 75.7575758 835.9219219 0.090627574 2203.445526 5 998.4646111 N.Metoksida 6.25831569 54.03 0.115830385

  73.18 5 42.38233781

  Total 26863.11914

  dQ = Q keluar – Q masuk = (26863,11914- 268631,1914) kJ = -241768,0723 kJ

  Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 241768,0723 kJ, maka

  o o

  digunakan air pendingin dengan termperatur masuk 20 C(293 K) ; 1,01325 bar dan

  o o o o

  keluar pada 50 C (323 K) ; 1,01325 bar. H(20

  C) = -374.114 kJ/mol; H(50 C ) = 1879,024 kJ/kmol Jumlah air pendingin yang dibutuhkan,

  o o

  n = Q air pendingin / H(323 K) – H(283 K) = 241768,0723 kJ / (1879,024 – (-374.114)) kJ/kmol = 107.302835 kmol m = n x BM = 107.302835 kmol x 18 kg/kmol = 1931.45103 kg.

6. Heat Exchanger (cooler 3) (E – 361)

  Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler 3) Cp

  Komponen n (kmol) (kj/kmol) Δ H (kJ/kmol) Δ H= n.(Cp.Δ t +Δ Hvl )

  vl

  Dietil Eter 39.4995954 169.55 26.6933 148391.8153

  Total 148391.8153

  Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler 3) BM Cp Δ t Q = n.Cp.dT

  Komponen m (kg) (kmol/kg) N (kmol) (kJ/kmol.K) (K) (kJ) Dietil Eter 2848.71082 72.12 39.49959538 169.55 5 33485.78198

  Total 33485.78198

  dQ = Q – Q

  keluar masuk

  = (33485,78198 – 148391,8153) kJ = -114906,03 kJ

  Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 114906,03 kJ, maka

  o o