Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan operasi = kg/jam Waktu operasi per tahun = 350 hari Kapasitas produksi = 1.000 ton/tahun 1 . 000 ton

  1 tahun  1 hari  1000 kg      

  Kapasitas per jam =   

         

  tahun 350 hari

  24 jam 1 ton      

   

• 1

  = 119,0476 kg.jam Kemurnian produk : 99,7903 %

  Tabel LA.1 Berat Molekul Senyawa-Senyawa Kimia -1

No Senyawa Rumus molekul BM (kg.kmol )

  1 Benzil Sianida C H CH CN 117,15

  

6

  5

  2

  2 Asam Sulfat H SO 98,08

  

2

  4

  3 Air H O 18,02

  

2

  4 Asam Fenil Asetat C H CH COOH 136,15

  

6

  5

  2

  5 Ammonium Bisulfat (NH )HSO 115,11

  4

  4 F = Laju alir massa (kg/jam)

  W = Fraksi massa N = Laju alir mol (kmol/jam) X = Fraksi mol

  Mix Point

   Benzil Sianida (C H CH CN)

  6

  5

  2

  19

  1

  1

  4

  14

  1

  15

  20

  4 Neraca massa total : F + F + F = F total benzil air

  F = F + F = 143,7522 kg

  4 F = 0,99 x 143,7522 kg = 142,3177 kg benzil

  19 F = 24,9600 kg

  14 F = 2,8706 kg

  1

  4

  19

  14 F = F

• – F – F

  1 F = 142,3177 kg- 24,9600 kg

• – 2,8706 kg

  1 F = 114,4870 kg

   Air Proses

  19

  2

  2

  5

  14

  2

  14

  19

5 Neraca massa total : F + F + F = F

  Di dalam reaktor rasio massa C H CH CN : H O = 1 : 1,643

  6

  5

  2

  2

  5 F = 1,643 x 143,7552 kg = 236,1898 kg

  14 F = 213,8230 kg

  19 F = 12,2889 kg

  2

  5

  14

  19 F = F - F + F

  2 F = 236,1898 kg

• – 189,2301 kg – 12,2889 kg

  2 F = 34,6708 kg

  SO ) 98%  Asam Sulfat (H

  2

  4

  3

  5

  14

  3

  14

5 Neraca massa total : F + F = F

  Di dalam reaktor rasio massa C H CH CN : H SO = 1 : 2,208

  6

  5

  2

  2

  4

  5 F = 2,208 x 143,7552 kg = 317,4115 kg total as.sulfat air

  F = F + F = 317,4115 kg

  5 F = 0,98 x 317,4115 kg sulfat

  5 F = 311,4115 kg sulfat

  14 F = 213,8230 kg sulfat

  3

  5

  14 F = F - F

  3 F = 311,4115 kg

• – 213,8230 kg

  3 F = 97,2402 kg A.1 Mixer (M-01)

  Tempat untuk mencampurkan asam sulfat 98% dan air

  Asam Sulfat 98%

2 Air

  3 M-01 Asam Sulfat

  5 Air

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  5

• persamaan neraca TTSL (2 komponen)

  2

• alur yang terspesifikasi

  3

• hubungan pembantu
• 5 Derajat kebebasan

• Air (H
• Asam Sulfat (H

  3 H2O

  = 3,1715 kmol

  2 O) 2 %

  F

  3 H2O

  = F

  3

  3 H2SO4

  F

  3 H2O

  = 317,4115 kg

  = 6,3482 kg N

  = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol N

  3 H2O

  = 6,3482 kg: 18,02 kg/kmol N

  3 H2O

  = 0,3523 kmol Alur 5

  2 SO

  4

  ) F

  5 H2SO4

  = F

  3 H2SO4

  3 H2SO4

  3 H2SO4

  = 311,0633 kg

  = 236,1898 kg : 18,02 kg/kmol N

  Maka Neraca Massa pada Mixer (M-01) Alur 2

  Umpan masuk (F

  2

  ) = 1,643 x F

  1

  2 O)

  F

  2 H2O

  = 236,1898 kg N

  2 H2O

  2 H2O

  = 311,0633 kg N

  = 13,1071kmol Alur 3

  Umpan masuk (F

  3

  ) = 2,208 x F

  1

  2 SO

  4

  ) 98% F

  3 H2SO4

  = 317,4115 kg x 98% F

  3 H2SO4

• Air (H
• – F
• – 311,0633 kg F
• Asam Sulfat (H

  5 N = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  5 N = 3,1715 kmol H2SO4

• Air (H O)

  2

  5

  2

  3 F = F + F H2O H2O

  5 F = 236,1898 kg + 6,3482 kg H2O

  5 F = 242,5380 kg H2O

  5 N = 242,5380 kg : 18,02 kg/kmol H2O

  5 N =13,4594 kmol H2O Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer -01 (M-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 2 Alur 3 Alur 5

  Asam Sulfat 311,0633 311,0633 Air 236,1898 6,3482 242,5380

  Sub Total 236,1898 317,4115 553,6013 Total 553,6013 553,6013

  A.2 Reaktor (R-01)

  Tempat untuk mereaksikan benzil sianida 99%, asam sulfat 98% dan air dengan perbandingan massa asam benzil sianida : asam sulfat : air = 1 : 2,208 : 1,643

  o

  untuk menghasilkan asam fenil asetat pada suhu 90 C selama 3 jam dan koversi reaksi sebesar 80% terhadap benzil sianida (Kamm dan Matthews., 1922), dengan persamaan reaksi :

  2 C H CH CN  H O  H SO  C H CH COOH  NH HSO

  6

  5

  2 _{Benzyl Sianida}

  2 ₄

  2 _{5 Asam Sulfat 19,0701%}

  

4

  6

  5

  2

  4

  4 R-01 _{6 Ammonium Bisulfat Asam Fenil Asetat Air Asam Sulfat Benzil Sianida}

• variabel alur
• persamaan neraca TTSL (5 komponen)
• alur yang terspesifikasi
• hubungan pembantu
• 9 Derajat kebebasan
• Benzil Sianida (C

  4 C6H5CH2CN

  = 143,7522 kg x 0,99 = 142,3177 kg

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  9

  5

  2

  2

  Maka Neraca Massa pada Reaktor (R-01) Alur 4

  Umpan masuk (F

  4

  ) = 143,7552 kg

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

4 C6H5CH2CN

• Air (H
• – F
• – 142,3177 kg F

  4 H2O

  = 1,4376 kg: 18,02 kg/kmol N

  = 3,1715 kmol

  5 H2SO4

  = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol N

  5 H2SO4

  = 311,0633 kg N

  5 H2SO4

  ) F

  4

  2 SO

  = 0,0798 kmol Alur 5

  4 H2O

  4 H2O

  N

  = 1,4376 kg N

  4 H2O

  = 143,7552 kg

  4 H2O

  F

  4 C6H5CH2CN

  4

  = F

  F

  2 O) 1 %

  = 142,3177 kg : 117,15 kg/kmol =1,2148 kmol

• Asam Sulfat (H
• Air (H

• Benzil Sianida (C

• r N
• – 0,9719 kmol = 0,2430 kmol F
• Air (H
• N
• –2 r N
• –2 x 0,9719 N
• Asam Sulfat (H
• – r N
• – 0,9719 kmol N

  6 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg

  2 O)

  N

  6 H2O

  = (N

  4 H2O

  5 H2O

  )

  6 H2O

  = (0,0798 + 13,4594)

  6 H2O

  = 11,5954 kmol F

  6 H2O

  6 H2O

  = 11,5954 kmol x 18,02 kg/kmol F

  = 208,9495 kg

  2 SO

  4

  ) N

  6 H2SO4

  = N

  5 H2SO4

  6 H2SO4

  = 3,1715 kmol

  6 H2SO4

  = 2,1997 kmol F

  6 H2SO4

  = 2,1997 kmol x 98,08 kg/kmol F

  6 H2SO4

  = 0,2430 kmol x 117,15 kg/kmol F

  6 C6H5CH2CN

  = 1,2148 kmol

  2

  2 O)

  F

  5 H2O

  = 242,5380 kg N

  5 H2O

  = 242,5380 kg : 18,02 kg/kmol N

  5 H2O

  =13,4594 kmol Alur 6 9719 ,

  1 2148 ,

  1 . 8 ,

  2

  5

  6

  5

  6 C6H5CH2CN

  6

   

   

   

  N x

  X r _{CN CH H C} ^{CN CH H C in}

   kmol Neraca massa masing-masing komponen :

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  N

  6 C6H5CH2CN

  = N

  4 C6H5CH2CN

  = 215,7426 kg

• Asam Fenil Asetat (C
• r N
• Ammonium Bisulfat (NH

  = 111,8715 kg

  6 NH4HSO4

  = 0 +0,9719 kmol N

  6 NH4HSO4

  = 0,9719 kmol F

  6 NH4HSO4

  = 0,9719 kmol x 115,11 kg/mol F

  6 NH4HSO4

  Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor -01 (R-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 4 Alur 5 Alur 6

  = N

  Benzil Sianida 142,3177 28,4635 Asam Sulfat 311,0633 215,7426 Air 1,4367 242,5380 208,9495 Asam Fenil Asetat

  132,3196 Ammonium Bisulfat

  111,8715 Sub Total 143,7552 317,4115 697,3468

  Total 697,3565 697,3468

  A.3 Washing (W-01)

  Tempat untuk melarutkan pengotor-pengotor dan reaktan yang tidak habis bereaksi dengan menambahkan air proses, proses pencucian berlangsung pada suhu

  80

  o

  in NH4HSO4

  6 NH4HSO4

  C dengan perbandingan massa air : keluaran reaktor = 1 : 1,6978 (Kamm dan Matthews., 1922).

  6 C6H5CH2COOH

  6 H

  5 CH

  2 COOH)

  N

  6 C6H5CH2COOH

  = N

  in C6H5CH2COOH

  = 0 +0,9719 kmol N

  ) N

  6 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol F

  6 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol x 136,15 kg/mol F

  6 C6H5CH2COOH

  = 132,3196 kg

  4 HSO

  4

• r N

• variabel alur
• persamaan neraca TTSL (5 komponen)
• alur yang terspesifikasi
• hubungan pembantu
• 11 Derajat kebebasan
• Benzil Sianida (C

  F

  7 H2O

  = 208,9495 kg : 18,02 kg/kmol N

  7 H2O

  = 208,9495 kg N

  7 H2O

  F

  2 O)

  = 0,2430 kmol

  7 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg: 117,15 kg/kmol N

  7 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg N

  7 C6H5CH2CN

  2 CN)

  5 CH

  6 H

  Maka Neraca Massa pada Washing (W-01) Alur 7

  1

  5

  5

  11

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  W-01

  Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  9 Air Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat Benzil Sianida

  8

  7

• Air (H

  = 11,5954 kmol

• Asam Sulfat (H SO )

  2

  4

  7 F = 215,7426 kg H2SO4

  7 N = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  7 N = 2,1997 kmol H2SO4

• Asam Fenil Asetat (C H CH COOH)

  6

  5

  2

  7 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

  7 N = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  7 N = 0,9719 kmol C6H5CH2COOH

• Ammonium Bisulfat (NH HSO )

  4

  4

  7 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  7 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  7 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  7

  7

  7

  7

  7

  7 F = F + F + F + F + F C6H5CH2CN H2O H2SO4 C6H5CH2COOH NH4HSO4

  7 F = 697,3468 kg

  Alur 8 Perbandingan air dengan hasil keluaran reaktor pada alur 7 adalah 1 : 1,6978

  1

  1

  8

  

7

Air pencuci dibutuhkan (F ) =  F   697 , 3468 kg

  1 , 6978 1 , 6978

  8 F = 410,7355 kg

  8 N = 410,7355 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  8 N = 22,7933 kmol H2O

  Alur 9

• Benzil Sianida

  9

  7 F = F C6H5CH2CN C6H5CH2CN

9 C6H5CH2CN

• Asam Sulfat F
• Air F
• F

  9 C6H5CH2COOH

  = 619,6851 kg : 18,02 kg/kmol N

  9 H2O

  = 34,3887 kmol

  9 C6H5CH2COOH

  = F

  7 C6H5CH2COOH

  F

  9 C6H5CH2COOH

  = 132,3196 kg N

  = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol N

  N

  9 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol

  9 NH4HSO4

  = F

  7 NH4HSO4

  F

  9 NH4HSO4

  = 111,8715 kg N

  = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol

  9 H2O

  = 208,9495 kg + 410,7355 kg = 619,6851 kg

  9 H2SO4

  9 H2O

  9 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg : 117,15 kg/kmol N

  9 C6H5CH2CN

  = 0,2430 kmol

  9 H2SO4

  = F

  7 H2SO4

  F

  = 215,7426 kg N

  F

  9 H2SO4

  = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol N

  9 H2SO4

  = 2,1997 kmol

  9 H2O

  = F

  7 H2O

  8 H2O

  F

  = 28,4635 kg N

• Asam Fenil Asetat F
• Ammonium Bisulfat F

9 NH4HSO4

  9 N = 0,9719 kmol NH4HSO4 Tabel LA.4 Neraca Massa Washing -01 (W-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 7 Alur 8 Alur 9

  Benzil Sianida 28,4635

  28,4635 Asam Sulfat

  215,7426 215,7426

  Air 208,9495 410,7355

  619,6851 Asam Fenil Asetat

  132,3196 132,3196

  Ammonium Bisulfat 111,8715

  111,8715 Sub Total 697,3468 410,7355 1.108,0823 Total 1.108,0823 1.108,0823

  A.4 Filter Press (F-01)

  Selanjutnya, untuk memisahkan endapan garam ammonium bisulfat yang terbentuk dilakukan melalui proses penyaringan dengan menggunakan filter. Filter yang digunakan adalah Horizontal Belt Filter. Kelembaban cake (endapan) akhir yang diperoleh dari hasil penyaringan adalah 7 % (Walas, dkk., 1988). Diasumsikan konsentrasi semua cake tersaring. Selanjutnya endapan ammonium bisulfat yang terbentuk kemudian disimpan di dalam gudang penyimpanan G-01 setelah

  o

  didinginkan pada temperatur 30 C pada alur 12. Sementara itu campuran yang keluar dari filter akan diteruskan ke dalam dekanter untuk proses pemisahan lebih lanjut.

9 F-01

  Benzil Sianida

  10 Benzil Sianida Asam Sulfat Asam Sulfat Air Air Asam Fenil Asetat Asam Fenil Asetat

  11 Ammonium Bisulfat

Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  14

• persamaan neraca TTSL (5 komponen)

  5

• alur yang terspesifikasi

  6

• hubungan pembantu

  3

• 14 Derajat kebebasan

  Maka Neraca Massa pada filter (F-01) Alur-9

• Benzil Sianida

  9 F = 28,4635 kg C6H5CH2CN

  9 N = 28,4635 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  9 N = 0,2430 kmol C6H5CH2CN

• Asam Sulfat

  9 F = 215,7426 kg H2SO4

  9 N = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  9 N = 2,1997 kmol H2SO4

• Air

  9 F = 619,6851 kg H2O

  9 N = 619,6851 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  9 N = 34,3887 kmol H2O

• Asam Fenil Asetat

  9 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

  9 N = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  9 N = 0,9719 kmol C6H5CH2COOH

• Ammonium Bisulfat

  9 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  9 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  9 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  Alur-11

• Ammonium Bisulfat

  11

  9 F = F NH4HSO4 NH4HSO4

  11 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  11 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  11 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  Karena kelembaban akhir endapan (cake) adalah 7 % dari total berat keseluruhan cake, maka diasumsikan bahwasanya ada cairan yang terdiri dari benzil sianida, asam sulfat, asam fenil asetat dan air yang tertinggal pada cake dengan konsentrasi yang sama dengan alur 9. Banyaknya cairan yang tertinggal dapat dihitung dengan : 0,07 =

  x

  0,07 = 111 , 8715

  x 

  7,83 = 0,93 x berat cairan Berat cairan = 8,4204 kg/jam Untuk menghitung komposisi masing-masing cairan yang tertinggal dapat dilihat pada perhitungan berikut ini :

  Tabel LA.5 Komposisi cairan di alur 9 tanpa kristal -1 Komponen Berat (kg.jam ) Fraksi massa (w)

  Benzil Sianida 28,4635 0,0286 Asam Sulfat 215,7426 0,2166 Air 619,6851 0,6220 Asam Fenil Asetat 132,3196 0,1328

  Total 996,2108 1,0000 Dengan demikian, komposisi cairan yang tertinggal di alur 11 dapat dihitung.

• Benzil Sianida

  11 F = 0,0286 x 8,4204 kg C6H5CH2CN

  11 F = 0,2406 kg C6H5CH2CN

  11 N = 0,2406 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  11 N = 0,0021 kmol C6H5CH2CN

• Asam Sulfat

  11 F = 0,2166 x 8,4204 kg H2SO4

  11 F = 1,8326 kg H2SO4

  11 N = 1,8326 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  11 N = 0,0186 kmol H2SO4

• Air

  11 F = 0,6220 x 8,4204 kg H2O

  11 F = 5,2379 kg H2O

  11 N = 5,2379 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  11 N = 0,2907 kmol H2O

• Asam Fenil Asetat

  11 F = 0,1328 x 8,4204 kg C6H5CH2COOH

  11 F = 1,1184 kg C6H5CH2COOH

  11 N = 1,1184 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  11 N = 0,0082 kmol C6H5CH2COOH

  Alur-10

• Benzil Sianida

  10

  9

  11 F = F - F C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  10 F = 28,4635 kg C6H5CH2CN – 0,2406 kg

  10 F = 28,2229 kg C6H5CH2CN

  10 N = 28,2229 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  10 N = 0,2409 kmol C6H5CH2CN

• Asam Sulfat

  10

  9

  11 F = F H2SO4 H2SO4 – F H2SO4

  10 F = 215,7426 kg H2SO4 – 1,8236 kg

  10 F = 213,9191 kg H2SO4

  10 N = 213,9191 kg: 98,08 kg/kmol H2SO4

  10 N = 2,1811 kmol H2SO4

• Air

  10

  9

  11 F = F H2O H2O – F H2O

  10 F = 619,6851 kg H2O – 5,2379 kg

  10 F = 614,4472 kg H2O

  10 N = 614,4472 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  10 N = 34,0981 kmol H2O

• Asam Fenil Asetat

  10

  9

  11 F = F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH – F C6H5CH2COOH

  10 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

• – 1,1184 kg

  10 F = 131,2012 kg C6H5CH2COOH

  10 N = 131,2012 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  10 N = 0,9637 kmol C6H5CH2COOH Tabel LA.6 Neraca Massa Filter -01 (F-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 9 Alur 10 Alur 11

  Benzil Sianida 28,4635 28,2229 0,2406 Asam Sulfat 215,7426 213,9191 1,8236 Air 619,6851 614,4472 5,2379 Asam Fenil Asetat 132,3196 131,2012 1,1184 Ammonium Bisulfat 111,8715 0,0000 111,8715 Sub Total 1.108,0823 987,7904 120,2920 Total 1.108,0823 1.108,0823

  A.5 Dekanter (D-01)

  Tempat untuk memurnikan produk dengan cara memisahkan asam sulfat dari campuran produk alur 10 berdasarkan perbedaan massa jenis dengan efisiensi 98% terhadap air. Sehingga masih terdapat kandungan air sebesar 2 % yang terikut pada produk alur 13. Dan keluaran dari heavy phase dekanter kemudian dialirkan ke pengolahan limbah.

  Air Benzil Sianida Asam Fenil Asetat Benzil Sianida

  13 Asam Sulfat

D-01

  Air

10 Asam Fenil Asetat

  14 Air Asam Sulfat Benzil Sianida

  Asam Fenil Asetat

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  11

• persamaan neraca TTSL (4 komponen)

  4

• alur yang terspesifikasi

  3

• hubungan pembantu

  4

• 11

Derajat kebebasan Maka Neraca Massa pada dekanter (D-01) :

  Tabel LA.7 Kelarutan Dalam Air Komponen Kelarutan /100 gr H

  2 O

  Benzil Sianida 0.5000 Asam Sulfat Infinity

• Air Asam Fenil Asetat 1,6600 (Tabel 2-122 Perry, 1997 ) Alur-14
• Asam Sulfat

  14

  10 F = F H2SO4 H2SO4

  14 F = 213,9191 kg H2SO4

  14 N = 213,9191 kg: 98,08 kg/kmol H2SO4

  14 N = 2,1811 kmol H2SO4

• Air

  14

  10 F = 98% x F H2O H2O

  14 F = 0,98 x 614,4472 kg H2O

  14 F = 602,1582 kg H2O

  14 N = 602,1582 kg : 18,02 kg/kmol H2O

  14 N = 33,4161 kmol H2O

• Benzil Sianida

  14 F = 0.5000 x 602,1582 kg /100 C6H5CH2CN

  14 F = 3,0108 kg C6H5CH2CN

  14 N = 3,0108 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  14 N = 0,0257 kmol C6H5CH2CN

• Asam Fenil Asetat

  14 F = 1,6600 x 602,1582 kg /100 C6H5CH2COOH

  14 F = 9,9958 kg C6H5CH2COOH

  14 N = 9,9958 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  14 N = 0,0734kmol C6H5CH2COOH

  Alur-13

• Air –

  13

  10

  14 F = F F H2O H2O H2O

  13 F = 614,4472 kg H2O – 602,1582 kg

  13 F = 12,2889 kg H2O

  13 N = 12,2889 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  13 N = 0,6820 kmol H2O

• Benzil Sianida

  13

  10

  14 F = F - F C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  13 F = 28,2229 kg C6H5CH2CN – 3,0108 kg

  13 F = 25,2122 kg C6H5CH2CN

  13 N = 25,2122 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  13 N = 0,2152 kmol C6H5CH2CN

• Asam Fenil Asetat

  13

  10

  14 F = F - F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

  13 F = 131,2012 kg - 9,9958 kg C6H5CH2COOH

  13 F = 121,2053 kg C6H5CH2COOH

  13 N = 121,2053 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  13 N = 0,8902 km C6H5CH2COOH

  Tabel LA.8 Neraca Massa Dekanter -01 (D-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 10 Alur 13 Alur 14

  Benzil Sianida 28,2229 25,2122 3,0108 Asam Sulfat 213,9191 0,0000 213,9191 Air 614,4472 12,2889 602,1582 Asam Fenil Asetat 131,2012 121,2053 9,9958

  Sub Total 987,7904 158,7064 829,0839 Total 987,7904 987,7904

  A.6 Menara Destilasi (MD-01)

  Tempat untuk memurnikan asam fenil asetat menjadi 99,76% dengan cara memisahkannya dari air dan benzil sianida. Prinsip peristiwa perpindahan : Perbedaan komposisi fasa cair dan fasa uap setiap zat dalam campuran pada saat kesetimbangan atau perbedaan titik didih (boiling point)/tekanan uap (vapor

  

pressure ) setiap zat dalam campuran pada kondisi operasi alat (Walas, 1988).

  Perpindahan yang terjadi saat campuran mencapai kesetimbangan, zat dengan komposisi fasa cair yang lebih banyak akan berada pada bagian bottom sedangkan zat dengan komposisi fasa uap yang lebih banyak akan berada di bagian atas (menguap) (Geankoplis, 1977). Dimana : Titik didih senyawa pada keadaan tekanan 1 atm (101, 325 kPa ; 760 mmHg)

  o

  Benzil Sianida (C H CH CN) : 234 C

  6

  5

  2 o

  Air (H O) : 100 C

  2 o

  Asam Fenil Asetat (C H CH COOH) : 265,5 C

  6

  5

  2

  18 H O

  2 C H CH CN

  6

  5

  2

  15 C H CH COOH

  6

  5

  2 H O

  2 C H CH CN

  6

  5

  2 C H CH COOH

  6

  5

  2

  22 C H CH CN

  6

  5

  2 C H CH COOH

  6

  5

  2 Analisa derajat kebebasan adalah :

  Banyaknya :

• variabel alur

  8

• persamaan neraca TTSL (3 komponen)

  3

• alur yang terspesifikasi

  2

• hubungan pembantu

  3

• 8 Derajat kebebasan

  Maka neraca massa pada destilasi (MD-01)

  Penentuan Titik Didih Umpan

  Titik didih umpan masuk ke kolom destilasi

  o

  Trial T = 196,85 C = 470 K Asumsi : Tekanan (P) = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan uap masing

• – masing komponen, dapat dihitung dengan persamaan Antoine B

  o F

  (Perry, 1997) P (kPa) + + + ln = A DlnT ET

• T C

Keterangan :

  o

  P = tekanan uap murni komponen (kPa) A,B,C,D,E = konstanta Antoine T = temperatur (K)

  Tabel LA.9 Konstanta Antoine Komponen Konstanta Antoine Komponen A B C D E F

  Benzil Sianida 65,93 -7,23E+03 -7,18E+00 4,03E-06 2,00E+00 Air 67,74 -9,61E+03 -7,11E+00 2,06E-18 6,00E+00 Asam Fenil Asetat 57,98 -9,13E+03 -5,79E+00 1,15E-18 6,00E+00 (Perry, 1997 dan Software Chemcad) Diasumsikan cairan ideal, sehingga mengikuti hukum Roult Dalton

  o

  (Smith, 2001) y .P = x P

  i t i. o

  P y = x = k.x

  i i i

  P

  t

  Ditrial T sehingga ∑yi = 1

  Tabel LA.10 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi o o

Komponen Fi, Xi ln P P , kPa yi

kmol/jam

  H O 0,6820 0,3815 6,37E+00 585,2590 4,7510E-01

  2 C H CH CN (LK) 0,2152 0,1204 3,55E+00 34,9810 8,9614E-03

  6

  5

  2 C H CH COOH (HK) 0,8902 0,4981 2,96E+00 19,3128 2,0466E-02

  6

  5

  2

  1,7874 1,0000 1,0000 Σ

   Dipilih Light Key Component = C H CH CN

  

6

  5

  2

   Dipilih Heavy Key Component = C H CH COOH

  

6

  5

  2 o

  C Karena ∑yi = 1 maka titik didih umpan adalah 196,85

  o

  T =196,85 C = 470 K

  umpan

  Penentuan titik embun dan titik gelembung bottom Trial I : Asumsi :

   Tidak ada air dalam bottom  Diinginkan 99% benzil sianida dipulihkan di destilat

   Diinginkan 99% asam fenil asetat dipulihkan di bottom

  Tabel LA.11 Laju Alir Setiap Alur Umpan Destilat Bottom Komponen kg/jam kmol/ kg/jam kmol/ kg/jam kmol/ jam jam jam

  H O

  2

  12,2889 0,6820 12,2889 0,6820 0,0000 0,000 C H CH CN

  6

  5

  2

  25,2122 0,2152 24,9600 0,2131 0,2521 0,0022 C H CH COOH 121,2053 0,8902 1,2121 0,0089 119,9933 0,8813

  6

  5

  2

  158,7064 1,7874 38,4610 0,9039 120,2454 0,8835 ∑

  Penentuan Titik Embun Destilat dan Titik Gelembung Bottom

   Penentuan titik embun destilat

  o

  T = 183,83 C = 456,98 K Asumsi : Tekanan (P) = 0,9 atm = 91,1925 kPa

  Tabel LA.12 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi Di, ln o o Komponen Yi o P i K=P i /Pt xi Α yi/α kmol/jam P i

  0,0620 H O 0,6820 0,7544 6,98 1070,2906 11,7366 82,0997 0,0092

  2 C H CH CN 0,2131 0,2357 3,17 23,7677 0,2606 1,8232 0,1293 0,8716

  LK

  6

  5

  2 HK C H CH COOH 0,0089 0,0098 2,57 13,0365 0,1430 1,0000 0,0098 0,0664

  6

  5

  2

  0,9039 1,0000

  0,1483 1,0000 o

  Harga Kc perhitungan C (dew point) ≈ harga Kc pada 183,83

   Penentuan titik gelembung bottom (bubble point)

  o

  T = 267,85 C = 541 K Asumsi : Tekanan (P) = 1,1 atm = 111,4575 kPa

  Tabel LA.13 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi

Bi, o

o o K=P i / Komponen kmol/ xi ln P i P i yi αixi Α Pt Jam

  LK C H CH CN 0,0022 0,0024 5,2683 194,0951 1,7414 0,0042 1,7418 0,0042

  6

  5

2 HK C H CH COOH 0,8813 0,9976 4,7134 111,4313 0,9998 0,9976 1,0000 0,9958

  6

  5

  2

  0,8835 1,0000 1,0018 1,0000 Kc = 0,9982

  1/∑ αxi = 1/1,0018 = o

  Harga Kc perhitungan C (bubble point) ≈ harga Kc pada 267,85

  Cek Pemilihan LK dan HK

  Dicek apakah komponen terdistribusi atau tidak dengan persamaan Shiras (Walas, 1988)

  1 X D

  X D

  α α 

  i lkD lk i hkD . .

  DK  

  1 Z F - -

  1 Z F α α

  lk lkF lk hkF F F

   

  1

2 Dengan :

  DK = nilai yang menunjukkan komponen terdistribusi atau tidak = relative volatility komponen i terhadap komponen heavy key

  αi = relative volatility komponen light key terhadap komponen heavy key

  αlk XlkD = fraksi mol komponen light key di distilat XlkF = fraksi mol komponen light key di umpan D = jumlah distilat, kmol/jam F = jumlah umpan, kmol/jam XhkD = fraksi mol komponen heavy key di distilat XhkF = fraksi mol komponen heavy key di umpan Ki = koefisien aktivitas komponen i Khk = koefisien aktivitas komponen heavy key engan batasan DK untuk komponen terdistribusi adalah 0,01 < DK < 0,99 dan tidak terdistribusi apabila DK < -0,01 atau DK > 1,01 XlkD. D = 0,2131 ZlkF. F = 0,2152 XhkD. D = 0,0089 ZhkF. F = 0,8902

  Tabel LA.14 Cek Pemilihan LK dan HK Komponen Zi avg F

  1 F

  2 DK αD αB Α

  H O 0,3815 82,0997 0,0000 41,0499 50,6698 -0,5018 50,1680

  2 C H CH CN 0,1204 1,8232 1,7418 1,7825 0,9900 0,0000 0,9900

  6

  5

  2 C H CH COOH 0,4981 1,0000 1,0000 1,0000 0,0000 0,0100 0,0100

  6

  5

  2 Dari hasil perhitungan di atas, pemilihan light key dan heavy key sudah benar

17 Analisa derajat kebebasan adalah :

  18

  Banyaknya :

  A.7 Kondensor (CD-01)

  Untuk menurunkan temperatur destilat yang berasal dari kolom destilasi serta mengubah fasanya menjadi cair.

  CD-01

  16

• variabel alur

  9

• persamaan neraca TTSL (3 komponen)
• alur yang terspesifikasi
• hubungan pembantu
• 9 Derajat kebebasan

  3

  3

  Maka neraca massa pada kondensor (CD-01) Mengitung laju refluks destilat (R) : Laju refluks destilat dihitung menggunakan metode Underwood :

  (Geankoplis, 1997) Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1 sehingga Dengan cara trial dan eror didapat

• α
• α X α
• X

  θ Trial θ = 1,4649

  ∑ q - 1 = θ

  X α i F i i

  ∑ Rm 1 + = θ

  i D i i

  ∑

  i i 

     _F ⁱ

  3

  Tabel LA.15 Omega Poin Destilasi

   _i

  X i F

   _{i i D}

  X ∑

  Komponen

  X X

  ∑ iF Αi iD

    -

  i

    -

  i

  H O 0,3815 41,0499 0,3957 0,7544 0,7824

  2 C H CH CN 0,1204 1,7825 0,6758 0,2357 1,3229

  6

  5

  2 C H CH COOH 0,4981 1,0000 -1,0713 0,0098 -0,0212

  6

  5

  2 Total 1,0000 1,0000 2,1052

  0,0001≈ 0 Maka: R + 1 = 2,1052

  m

  R = 1,1052

  m

  R = 1,5 x Rm (Geankoplis, 1997)

  D

  R = 1,5 x 1,1052 = 1,6578

  D

  Refluks Destilat : L = R x D (McCabe, 1999)

  D D

  L = 1,6578 x 0,9039 kmol/jam

  D

  L = 1,4985 kmol/jam

  D

  V = L + D

  D D

  V = 1,4985 kmol/jam + 0,9039 kmol/jam

  D

  V = 2,4024 kmol/jam

  D

  Komposisi komponen keluar kondensor sebagai destilat : Alur 18 (D)

  Tabel LA.16 Komposisi Komponen Destilat Komponen BM kmol/jam fr mol

  H O 18,02 0,6820 0,7544

  2 C H CH CN 117,15 0,2131 0,2357

  6

  5

  2 C H CH COOH 136,15 0,0089 0,0098

  6

  5

  2

  0,9039 1,0000 ∑ Komposisi :

  18 Vd Ld

  H O : X = X = X = 0,7544

  2 H2O H2O H2O

  18 Vd Ld

  C H CH CN : X = X = X = 0,2357

  6

  5

  2 C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  18 Vd Ld

  C H CH COOH : X = X = X = 0,0098

  6

  5

  2 C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

• N

16 C6H5CH2COOH

• – N

  6 H

  17 C6H5CH2CN

  = 0,2357 x 1,4985 kmol/jam = 0,3532 kmol/jam

  N

  = 0,0098 x 1,4985 kmol/jam = 0,0148 kmol/jam

  Tabel LA.17 Neraca Massa Kondensor (CD-01) Komponen

  V D L D D kg/jam kmol/ jam kg/jam kmol/ jam kg/jam kmol/ jam

  H

  2 O 32,6616 1,8125 20,3726 1,1306 12,2889 0,6820

  C

  2 CN 66,3388 0,5663 41,3787 0,3532 24,9600 0,2131

  5 CH

  C

  6 H

  5 CH

  2 COOH 3,2214 0,0237 2,0093 0,0148 1,2121 0,0089

  ∑ 102,2217 2,4024 63,7607 1,4985 38,6410 0,9039

  A.8 Reboiler (RB-01)

  Untuk menaikkan temperatur campuran sampai ke titik didihnya sebelum dimasukkan ke kolom destilasi.

  21

  22

  N

  = 0,7544 x 1,4985 kmol/jam = 1,1306 kmol/jam

  17 H2O

  = 1,4985 kmol/jam N

  Alur 16 (V

  D

  ) Total : N

  16

  = N

  17

  18

  = 2,4024 kmol/jam N

  16 H2O

  = 0,7544 x 2,4024 kmol/jam = 1,8125 kmol/jam

  N

  16 C6H5CH2CN

  = 0,2357 x 2,4024 kmol/jam = 0,5663 kmol/jam

  N

  = 0,0098 x 2,4024 kmol/jam = 0,0237 kmol/jam

  Alur 17 (L

  D

  ) Total : N

  17

  = N

  16

  18

17 C6H5CH2COOH

20 RB-01

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  6

• persamaan neraca TTSL (2 komponen)

  2

• alur yang terspesifikasi

  2

• hubungan pembantu

  2

• 6 Derajat kebebasan

  Maka neraca massa pada reboiler (RB-01) : Berdasarkan Geankoplis (1997), untuk kondisi umpan masuk dalam keadaan bubble

  point (cair jenuh) sehingga q = 1

  V = V + (1-q) F

  D B

  V = V = 2,4024 kmol/jam

  D B

  L = V + B

  B B

  L = 2,4024 kmol/jam + 0,8835 kmol/jam

  B

  L = 3,2859 kmol/jam

  B

  Alur 22 (B)

  Tabel LA.18 Komposisi Komponen Bottom Komponen BM kmol/jam fr mol

  C H CH CN 117,15 0,0022 0,0024

  6

  5

2 C H CH COOH 136,15 0,8813 0,9976

  6

  5

  2

  0,8835 1,0000 ∑

  Komposisi :

  22 Vb Lb

  C H CH CN : X = X = X = 0,0024

  6

  5

  2 C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  22 Vb Lb

  C H CH COOH : X = X = X = 0,9976

  6

  5

  2 C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

  Alur 20 (L )

  B

  20

  21

22 Total : N = N + N = 3,2859 kmol/jam

  20 N = 0,0024 x 3,2859 kmol/jam C6H5CH2CN

  = 0,0080 kmol/jam

  20 N = 0,0080 x 97,5972 kmol/jam C6H5CH2COOH

  = 0,9377 kg/jam Alur 21 (V )

  B

  21

  20

22 Total : N = N = 2,4024 kmol/jam

• – N

  21 N = 0,0024 x 2,4024 kmol/jam C6H5CH2CN

  = 0,0059 kmol/jam

  21 N = 0,9976 x 2,4024 kmol/jam C6H5CH2COOH

  = 2,3966 kmol/jam

  Tabel LA.19 Neraca Massa Reboiler (RB-01) L B

  V B B

Komponen kmol/ kmol/ kmol/

kg/jam kg/jam kg/jam jam jam jam

  C H CH CN 0,9377 0,0080 0,6856 0,0059 0,2521 0,0022

  6

  5

2 C H CH COOH 446,2900 3,2779 326,2967 2,3966 119,9933 0,8813

  6

  5

  2

  447,2277 3,2859 326,9823 2,4024 120,2454 0,8835 ∑

  A.9 Prilling Tower (PT-01)

  Untuk mengkristalkan asam fenil asetat sebanyak 120,2454 kg/jam yang keluar dari menara destilasi pada bottom produk. Menara dengan aliran udara dingin dari bawah.

  

Udara

Basah

23 PT-01

  25 Udara Kering Pendingin

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  4

• persamaan neraca TTSL (2 komponen)
• alur yang terspesifikasi
• hubungan pembantu
• 4 Derajat kebebasan

  6 H

  2

  4

  Banyaknya :

  25 Analisa derajat kebebasan adalah :

  27 BM-01

  Untuk memperkecil ukuran kristal yang terbentuk sebelum dilakukan pengayakan.

  A.10 Ball Mill (BM-01)

  ∑ 120,2454 120,2454

  2 COOH 119,9933 119,9933

  5 CH

  C

  2 CN 0,2521 0,2521

  5 CH

  6 H

  C

  25 Tabel LA.20 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 23 Alur 25

  = F

  23

  Maka neraca massa pada prilling tower (PT-01) Asumsi efisiensi pembentukan butiran terbentuk, artinya semua alur 25 akan membentuk butiran asam fenil asetat Neraca Massa : F

  2

  2

• variabel alur
• persamaan neraca TTSL (2 komponen)
• alur yang terspesifikasi

  2

• hubungan pembantu
• 4 Derajat kebebasan

  A.11 Screening (SC-01)

  28

  = F

  27

  Maka neraca massa pada screening (SC-01) Neraca Massa : F

  2

  2

  2

  6

  Banyaknya :

  29 Analisa derajat kebebasan adalah :

  27

  

28

  Untuk menghasilkan ukuran produk yang seragam. Ukuran asam fenil asetat yang dijual di pasaran berkisar 0,5 mm.

  ∑ 120,2454 120,2454

  2 COOH 119,9933 119,9933

  5 CH

  6 H

  C

  2 CN 0,2521 0,2521

  5 CH

  6 H

  C

  27 Tabel LA.21 Neraca Massa Ball Mill (BM-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 25 Alur 27

  = F

  25

  Maka neraca massa pada ball mill (BM-01) Neraca Massa : F