A.2 Perhitungan Neraca Massa A.2.1 Tangki Pelarutan (TP-01)

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Kapasitas produksi CaCl = 7500 ton/tahun

  2

  1 tahun = 330 hari kerja 1 hari = 24 jam kerja

  ton 1 tahun hari 1000 kg

  Kapasitas tiap jam 7500

   x x x tahun 330 hari 24 jam 1 ton

  = 946,970 kg / jam Kemurnian dari CaCl adalah 97 %, maka :

2 Jumlah CaCl = 97% x 946,970 kg/jam

  2

  = 918,625 kg/jam

  A.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku

  Komposisi Cangkang kerang : 98,7 % CaCO : 825,615 kg/jam

• 3
• 3

  0,4 % MgCO : 3,346 kg/jam

  0,9 % NaCl : 7,528 kg/jam

• Total : 836,489 kg/jam

  A.2 Perhitungan Neraca Massa A.2.1 Tangki Pelarutan (TP-01)

  Fungsi : Untuk mengencerkan Asam Klorida (HCl) H O (2)

  2 (l)

  HCl 37% (1) (3) HCl 30%

  (aq) (aq)

  TP-01

  H O 63% H O 70%

  2 (l) 2 (l)

  Gambar LA.1 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan (TP-01)

• F

  HCl 30% H

  Alur 1 Alur 2 Alur 3 HCl 605,048 605,048 H

  Subtotal 1635,265 381,562 2016,827 Total 2016,827 2016,827

  A.2.2 Reaktor Asam (R-01)

  Fungsi : Untuk mereaksikan CaCO

  3

  dan MgCO

  3 dengan HCl.

  2 CaCO

  Neraca Massa Total : F1 + F2 = F3

  3

  (5) (7) CaCO

  3 CaCl

  2 MgCO

  3 H

  2 O HCl

  NaCl NaCl MgCl

  2 Gambar LA.2 Aliran Proses pada Reaktor Asam R-01

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  = 1411,779 - 1030,217 = 381,562 kg/jam Tabel LA.1 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan HCl (TP-01)

  1 H2O

  3 H2O

  1635,265 + 381,562 = 2016,827 2016,827 kg/jam = 2016,827 kg/jam Neraca Massa Komponen : HCl : F

  1 HCl

  = 1635,265 kg/jam x 37% = 605,048 kg/jam

  F

  1 H2O

  = 1635,265– 605,048 = 1030,217 kg/jam

  F

  3 HCl

  = F

  3 HCl

  = 605,048 kg/jam H

  2 O : F

  3 H2O

  = 605,048 kg/jam x 7/3 = 1411,779 kg/jam

  F

  2 H2O

  = F

2 O 1030,217 381,562 1411,779

2 O 70% (3) (6) CO

3 MgCO

  Reaksi yang terjadi di dalam Reaktor Asam :

  I. CaCO (s) + 2 HCl(aq) CaCl (s) + H O(l) + CO (g)

  3

  

2

  2

  2 II. MgCO (s) + 2 HCl(aq) MgCl (s) + H O(l) + CO (g)

  3

  

2

  2

  2 Untuk reaksi I :

  X = 0,99 (William, dkk, 2002)

  CaCO3 825,615 kg

  N

  CaCO3  = 8,249 kmol 100,09 kg/kmol

  r= 0,99 .8,249 = 8,166 kmol

  1

  

1

Mis : F mula-mula = y1 * Mr HCl = B / X * Mr HCl HCl HCl CaCO3

  CaCO (s) + 2 HCl(aq) CaCl (s) + H O(l) + CO (g)

  3

  2

  2

  2 M : 8,249 y - - -

1 B : 8,166 16,332 8,166 8,166 8,166

  S : 0,083 y - 16,332 8,166 8,166 8,166

1 Untuk reaksi II :

  X = 0,90 (Medjell, 1994)

  MgCO3 3,346

  N = 0,040 kmol

  MgCO3  84,32

  r = 0,90 . 0,040 = 0,036 kmol

  2

  2

  

2

Mis : F HCl mula-mula = y * Mr HCl = B HCl / XMgCO * Mr HCl

  3 MgCO (s) + 2 HCl(aq) MgCl (s) + H O(l) + CO (g)

  3

  2

  2

  2

• M : 0,040 y

2 B : 0,036 0,071 0,036 0,036 0,036

  S : 0,004 y - 0,071 0,036 0,036 0,036

1 Dari kedua reaksi di atas diperlukan total jumlah HCl mula- mula sebanyak :

  1

  3

  1

  2 F = F = F + F HCl HCl HCl mula-mula HCl mula-mula

  1

  2

  = (B / X * Mr HCl) + (B HCl / X * Mr HCl)

  HCl CaCO3 MgCO3

  = (16,332/ 0,99 * 36,46) + (0,071/ 0,9 * 36,46) = 605,048 kg/jam Neraca Massa Total:

  5

  3

  6

  7

• F + F = F F 836,489+ 2016,827 = 360,973 + 2492,343 2853,316 kg/jam = 2853,316 kg/jam Neraca Massa Komponen:

  7

  5 MgCO : F = F – r M MgCO

  3 MgCO3 MgCO3 2 r

  3

  = 3,346 – 0,036. 84,32 = 0,335 kg/jam

  7

  5 NaCl : F = F = 7,528 kg/jam NaCl NaCl

  7

  5 CaCO : F = F – r M CaCO

  3 CaCO3 CaCO3 1 r

  3

  = 825,615 – 8,166 . 100,09 = 8,256 kg/jam

  7

  3 HCl : F = F – r M HCl – 2.r M HCl HCl HCl 1 r 2 r

  = 605,048–8,166 . 36,46 – 2.0,036 . 36,46 = 6,951 kg/jam

  6 CO : F = r M CO + r M CO

  2 CO2 1 r

  2

2 r

  2

  = 8,166 . 44 + 0,036 . 44 = 360,973 kg/jam

  7 CaCl : F = r M CaCl

  2 CaCl2 1 r

  2

  = 8,166 . 110,99 = 906,329 kg/jam

  7 MgCl : F = r M MgCl

  2 MgCl2 2 r

  2

  = 0,036 . 95,21 = 3,400 kg/jam

  7

3 H O : F = F + r M H O + r M H O

  2 H2O H2O 1 r

  

2

2 r

  2

  = 1411,779 + 8,166 . 18,016 + 0,036 . 18,016 = 1559,544 kg/jam Tabel LA.2 Neraca Massa pada Reaktor Asam (R-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  Komponen Alur 5 Alur 3 Alur 7 Alur 6

  CaCO 825,615 8,256

  3 MgCO 3,346 0,335

  3 NaCl 7,528 7,528

  HCl 605,048 6,951 MgCl 3,400

  2 CaCl 906,329

  2 H O 1411,779 1559,544

  2 CO

  360,973

  2 Subtotal 836,489 2016,827 2492,343 360,973

  Total 2853,316 2853,316

  A.2.3 Tangki Pelarutan (TP-02) Fungsi : Untuk melarutkan Ca(OH) dalam air.

2 H O (9)

  2 o

  28 C Ca(OH) (8) (10) Ca(OH) 20%

  2(s) 2(aq) o

  TP-02

  30 C H O 80%

  2 (l)

  Gambar LA.3 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan Neraca Massa Total: F8 + F9 = F10 16,772 + 67,088 = 83,860 83,860 kg/jam = 83,860 kg/jam Neraca Massa Komponen:

  8

  10 Ca(OH) : F = F = 16,772 kg/jam

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2

  9

  9 H O : F = F = 67,088 kg/jam

  2 H2O H2O Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (TP-02) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  Alur 8 Alur 9 Alur 10 Ca(OH) 16,772 16,772

  2 H O 67,088 67,088

  2 Subtotal 16,772 67,088 83,860

  Total 83,860 83,860

  A.2.4 Reaktor Penetral (R-02)

  Fungsi : Untuk menetralkan MgCl dan HCl

2 Ca(OH) 20%

  2 H O 80%

  2 CaCO

  CaCO

  3

  3 MgCO (10) MgCO

  3

  3 NaCl (7) (11) NaCl

  HCl HCl

  R-02

  MgCl MgCl

  2

  2 CaCl

  CaCl

  2

  2 H O

  H O

  2

  2 Mg(OH)

  2 Ca(OH)

  2 Gambar LA.4 Aliran Proses pada Reaktor Penetral

  Reaksi yang terjadi di dalam Reaktor Penetral :

  I. MgCl + 2 Ca(OH) CaCl + Mg(OH)

  2(s) 2(aq) 2(s) 2(s)

  II. 2 HCl + Ca(OH) CaCl + 2 H2O

  (aq) 2(aq) 2(s) (l)

  Untuk reaksi I: X =0,70 (Elsner, 1998)

  MgCl2 3,400

  N

  MgCl2  = 0,036 kmol 95,21

  r = 0,70 . 0,036 = 0,025 kmol

  1

  1

  1 Mis : F = y * Mr Ca(OH) = B / X * Mr Ca(OH) Ca(OH)2 mula-mula

  1

  2 Ca(OH)2 MgCl2

  2 MgCl + Ca(OH) CaCl (s) + 2H O(l) 2(s) 2(aq)

  2

  2 M : 0,036 y

  1 - - B : 0,025 0,025 0,025 0,025 S : 0,011 y - 0,025 0,025 0,025

1 Untuk reaksi II :

  X = 0,90 (Elsner, 1998)

  HCl 6,951

  N

  HCl  = 0,191 kmol 36,46

  r = 0,90 . 0,191= 0,172 kmol

  2

  2

  2 Mis : F = y * Mr Ca(OH) = B / X * Mr Ca(OH) Ca(OH)2 mula-mula

  2

  2 Ca(OH)2 HCl

  2

  2HCl + Ca(OH) CaCl + 2H O

  (aq) 2(aq) 2(s) 2 (l)

  M : 0,191 y - -

2 B : 0,172 0,0860 0,0860 0,172

  S : 0,018 y - 0,0860 0,0860 0,172

2 Dari kedua reaksi di atas diperlukan total jumlah Ca(OH) mula- mula sebanyak :

  2

  8

  10

  1

  

2

F = F = F + F Ca(OH)2 Ca(OH)2 Ca(OH)2 mula-mula Ca(OH)2 mula-mula

  1

  2

  = [(B / X ) + (B / X )] * Mr Ca(OH) )

  Ca(OH)2 MgCl2 Ca(OH)2 HCl

  2

  = [(0,025/0,7) +( 0,172/0,9)]* 74,01 = 16,772 kg/jam

  Neraca massa total :

  7

  10

11 F F = F +

  2492,343 + 83,860 = 2576,204 2576,204 kg/jam = 2576,204 kg/jam

  Neraca massa komponen :

  11

  7 CaCO : F = F = 8,256 kg/jam

  3 CaCO3 CaCO3

  11

  7 MgCO : F = F = 0,335 kg/jam

  3 MgCO3 MgCO3

  11

  7 NaCl : F = F = 7,528 kg/jam NaCl NaCl

  11

  7 HCl : F = F –r .M HCl HCl HCl 2 r

  = 6,951 - 0,172 . 36,46 = 0,695 kg/jam

  11

7 MgCl : F = F – r M MgCl

  2 MgCl2 MgCl2 1 r

  2

  = 3,400 - 0,025 . 95,21

  = 1,020 kg/jam

  11

7 CaCl : F = F + r M CaCl + 1/2. r . M CaCl

  2 CaCl2 CaCl2 1 r

  2 2 r

  2

  = 906,329 + 0,025.110,99 + 1/2.0,172. 110,99 = 918,625 kg/jam

  11

  7

10 H O : F = F + F + r M H O

  2 H2O H2O H2O 2 r

  2

  = 1559,544+ 67,088 + 0,172 . 18,016 = 1629,723 kg/jam

  11

10 Ca(OH) : F = F - r M Ca(OH) - 1/2. r . M Ca(OH)

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2 1 r

  2 2 r

  2

  = 16,772 - 0,025. 74,1 – 1/2. 0,172. 74,1 = 8,563 kg/jam

11 Mg(OH) : F = r M Mg(OH)

  2 Mg(OH)2 1 r

  

2

  = 0,025 . 58,32 = 1,458 kg/jam

  Tabel LA.4 Neraca Massa pada Reaktor Penetral (R-02) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  Komponen Alur 7 Alur 10 Alur 11

  CaCO 8,256 8,256

  3 MgCO 0,335 0,335

  3 NaCl 7,528 7,528

  HCl 6,951 0,695 MgCl 3,400 1,020

  2 CaCl 906,329 918,625

  2 H O 1559,544 67,088 1629,723

  2 Ca(OH) 16,772 8,563

  2 Mg(OH) 1,458

  2 Subtotal 2492,343 83,860 2576,204

  Total 2576,204 2576,204

  A.2.5 Evaporator (EV-01)

  Fungsi : Untuk memekatkan CaCl dan mengurangi kadar air

  2 H O

  2 CaCO

  CaCO

  3

  3 MgCO (12) MgCO

  3

  3 NaCl (11) (13) NaCl

  HCl HCl

  EV-01

  MgCl MgCl

  2

  2 CaCl

  CaCl

  2

  2 H O

  H O

  2

  2 Mg(OH)

  Mg(OH)

  2

  2 Ca(OH)

  Ca(OH)

  2

  2 Gambar LA.5 Aliran Proses pada Evaporator

  Asumsi : efisiensi penguapan air evaporator = 80 % Neraca Massa Total:

  F11 + = F12 F13 2576,204 = 1303,778 + 1272,425 2576,204 kg/jam = 2576,204 kg/jam Neraca Massa Komponen:

  13

  11 CaCO : F = F = 8,256 kg/jam

  3 CaCO3 CaCO3

  13

  11 MgCO : F = F = 0,335 kg/jam

  3 MgCO3 MgCO3

  13

  11 NaCl : F = F = 7,528 kg/jam NaCl NaCl

  13

  11 HCl : F = F = 0,695 kg/jam HCl HCl

  13

  11 MgCl : F = F = 1,020 kg/jam

  2 MgCl2 MgCl2

  13

  11 CaCl : F = F = 918,625 kg/jam

  2 CaCl2 CaCl2

  13

  11 Ca(OH) : F = F = 8,563 kg/jam

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2

  13

  11 Mg(OH) : F = F = 1,458 kg/jam

  2 Mg(OH)2 Mg(OH)2

  12

  11 H O : F = 80 % . F

  2 H2O H2O

  = 80 % . 1629,723 = 1303,778 kg/jam

2 O 1629,723 1303,778 325,945

2 H

3 CaCO

  2 Ca(OH)

  2 MgCl

  2 CaCl

  2 CaCl

  2 H

  2 O

  H

  2 O

  Mg(OH)

  2 Mg(OH)

  2 Gambar LA.6 Aliran Proses pada Crystallizer

  2 Ca(OH)

  HCl HCl

  Asumsi : Tahap kristalisasi memisahkan senyawa terlarut dan 70% air dari alur masuk. Neraca Massa Total:

  F

  13

  = F

  14

  15

  1272,425 = 228,161 + 1044,264 1272,425 kg/jam = 1272,425 kg/jam

  CR-01

  MgCl

  3 NaCl (13) (15) NaCl

  Tabel LA.5 Neraca Massa pada Evaporator (EV-01) Komponen

  918,625 918,625 H

  Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 11 Alur 12 Alur 13

  CaCO

  3

  8,256 8,256 MgCO

  3

  0,335 0,335 NaCl 7,528 7,528

  HCl 0,695 0,695 MgCl

  2

  1,020 1,020 CaCl

  2

  Ca(OH)

  (14) MgCO

  2

  8,563 8,563 Mg(OH)

  2

  1,458 1,458 Subtotal 2576,204 1303,778 1272,425

  Total 2576,204 2576,204

  A.2.6 Crystallizer (CR-01)

  Fungsi : Untuk mengkristalkan CaCl

  2 O

  CaCO

  3 MgCO

  3

• F

Neraca Massa Komponen:

  15

  13 CaCO : F = F = 8,256 kg/jam

  3 CaCO3 CaCO3

  15

  13 MgCO : F = F = 0,335 kg/jam

  3 MgCO3 MgCO3

  15

  13 NaCl : F = F = 7,528 kg/jam NaCl NaCl

  15

  13 HCl : F = F = 0,695 kg/jam HCl HCl

  15

  13 MgCl : F = F = 1,020 kg/jam

  2 MgCl2 MgCl2

  15

  13 CaCl : F = F = 918,625 kg/jam

  2 CaCl2 CaCl2

  15

  13 Ca(OH) : F = F = 8,563 kg/jam

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2

  15

  13 Mg(OH) : F = F = 1,458 kg/jam

  2 Mg(OH)2 Mg(OH)2

  14

  13 H O : F = 70 % . F

  2 H2O H2O

  = 70 %. 325,945 = 228,161 kg/jam

  15

  13

  14 F = F - F H2O H2O H2O

  = 325,945 – 228,161 = 97,783 kg/jam

  Tabel LA.6 Neraca Massa pada Crystallizer (CR-01) Masuk Keluar

  Komponen Alur 13 Alur 14 Alur 15

  CaCO 8,256 8,256

  3 MgCO 0,335 0,335

  3 NaCl 7,528 7,528

  HCl 0,695 0,695 MgCl 1,020 1,020

  2 CaCl 918,625 918,625

  2 H O 325,945 228,161 97,783

  2 Ca(OH) 8,563 8,563

  2 Mg(OH) 1,458 1,458

  2 Subtotal 1272,425 228,161 1045,027

  Total 1272,425 1272,425

3 CaCO

  2 H

  16

  = F

  15

  F

  Asumsi : efisiensi pengeringan = 99,5% dengan kadar air produk sebanyak 0,05% Neraca Massa Total:

  2 Gambar LA.7 Aliran Proses pada Rotary Dryer

  2 Ca(OH)

  2 Ca(OH)

  2 Mg(OH)

  Mg(OH)

  2 O

  H

  2 O

  2 CaCl

  RD-01

  2 CaCl

  2 MgCl

  MgCl

  HCl HCl

  3 NaCl (15) (17) NaCl

  (16) MgCO

  3

  3 MgCO

  HCl CaCO

  2 O

  2 H

  Fungsi : Untuk mengeringkan produk CaCl

  A.2.7 Rotary Dryer (RD-01)

  17

• F

  3

  15 HCl

  = F

  15 Ca(OH)2

  = 8,563 kg/jam Mg(OH)

  2

  : F

  17 Mg(OH)2

  = F

  15 Mg(OH)2

  = 1,458 kg/jam HCl : F

  17 HCl

  = F

  = 0,695 kg/jam H

  : F

  2 O : F

  16 H2O

  = 99,5 % . F

  15 H2O

  = 99,5 %. 97,783 = 97,294 kg/jam

  F

  17 H2O

  = F

  15 H2O

  16 H2O

  = 97,783 – 97,294 = 0,489 kg/jam

  1044,264 = 97,294 + 946,970 1044,264 kg/jam = 1044,264 kg/jam Neraca Massa Komponen: CaCO

  17 Ca(OH)2

  2

  : F

  = 918,625 kg/jam Ca(OH)

  17 CaCO3

  = F

  15 CaCO3

  = 8,256 kg/jam MgCO

  3

  : F

  17 MgCO3

  = F

  15 MgCO3

  = 0,335 kg/jam NaCl : F

  = F

  15 NaCl

  = 7,528 kg/jam MgCl

  2

  : F

  17 MgCl2

  = F

  15 MgCl2

  = 1,020 kg/jam CaCl

  2

  : F

  17 CaCl2

  = F

  15 CaCl2

  17 NaCl

• F

Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01) Komponen

  Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 15 Alur 16 Alur 17

  CaCO

  3

  8,256 8,256 MgCO

  3

  0,335 0,335 NaCl 7,528 7,528

  HCl 0,695 0,695 MgCl

  2

  1,020 1,020 CaCl

  2

  918,625 918,625 H

2 O 97,783 97,294 0,489

  2

  3

  = F

  18

  946,970 kg/jam = 946,970 kg/jam Neraca Massa Komponen: CaCO

  3

  : F

  18 CaCO3

  = F

  17 CaCO3

  = 8,256 kg/jam MgCO

  : F

  Neraca Massa Total: F

  18 MgCO3

  = F

  17 MgCO3

  = 0,335 kg/jam NaCl : F

  18 NaCl

  = F

  17 NaCl

  = 7,528 kg/jam

  RC-01

  17

  2 Gambar LA.8 Aliran Proses pada Rotary Cooler

  8,563 8,563 Mg(OH)

  3 NaCl (17) (18) NaCl

  2

  1,458 1,458 Subtotal 1044,264 97,294 946,970

  Total 1044,264 1044,264

  A.2.8 Rotary Cooler (RC-01)

  Fungsi : Untuk menurunkan panas dalam produk CaCl

  2 CaCO

  3 CaCO

  3 MgCO

  3 MgCO

  MgCl

  2 Ca(OH)

  2 MgCl

  2 CaCl

  2 CaCl

  2 H

  2 O

  Ca(OH)

  2 O

  Mg(OH)

  2 Mg(OH)

  2 Ca(OH)

  H

  18

  17 MgCl : F = F = 1,020 kg/jam

  2 MgCl2 MgCl2

  18

  17 CaCl : F = F = 918,625 kg/jam

  2 CaCl2 CaCl2

  18

  17 Ca(OH) : F = F = 8,563 kg/jam

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2

  18

  17 Mg(OH) : F = F = 1,458 kg/jam

  2 Mg(OH)2 Mg(OH)2

  18

  17 H O : F = F = 0,489 kg/jam

  2 H2O H2O

  18

  17 HCl : F = F = 0,695 kg/jam HCl HCl

  Tabel LA.8 Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  Komponen Alur 17 Alur 18

  CaCO 8,256 8,256

  3 MgCO 0,335 0,335

  3 HCl 7,528 7,528

  HCl 0,695 0,695 MgCl 1,020 1,020

  2 CaCl 918,625 918,625

  2 H O 0,489 0,489

  2 Ca(OH) 8,563 8,563

  2 Mg(OH) 1,458 1,458

  2 Subtotal 946,970 946,970

  Total 946,970 946,970

3 CaCO

  2 Ca(OH)

  2 H

  2 O

  H

  2 O

  Mg(OH)

  2 Mg(OH)

  2 Ca(OH)

  2 CaCl

  2 Gambar LA.9 Aliran Proses pada Screening

  Asumsi : Fraksi terayak = 99% Neraca Massa Total:

  F

  18

  = F

  19

  1

  2 CaCl

  2 MgCl

  A.2.9 Screening (SC-01)

  2 O

  Fungsi : Mengayak bahan yang keluar dari rotary dryer agar mempunyai diameter partikel yang seragam.

  CaCO

  3 MgCO

  3 HCl

  HCl MgCl

  2 CaCl

  2 H

  Mg(OH)

  MgCl

  2 Ca(OH)

  2 CaCO

  3 MgCO

  3

  (19) MgCO

  3 HCl (18) (20) HCl

  HCl HCl

  SC-01

• F2

  : F

  21 HCl

  18 NaCl

  = 7,453 kg/jam F

  19 NaCl

  = 0,11 x F

  18 NaCl

  = 0,075 kg/jam HCl : F

  = 0,99 x F

  21 NaCl

  18 HCl

  = 0,688 kg/jam F

  19 HCl

  = 0,11 x F

  18 HCl

  = 0,00695 kg/jam

  946,970 = 9,470 + 937,500 946,970 kg/jam = 946,970 kg/jam Neraca Massa Komponen: CaCO

  = 0,99 x F

  = 0,003 kg/jam NaCl : F

  21 CaCO3

  = 0,083 kg/jam MgCO

  = 0,99 x F

  18 CaCO3

  = 8,174 kg/jam F

  19 CaCO3

  = 0,11 x F

  18 CaCO3

  3

  18 MgCO3

  : F

  21 MgCO3

  = 0,99 x F

  18 MgCO3

  = 0,331 kg/jam F

  19 MgCO3

  = 0,11 x F

  3 MgCl

  2

  Alur 18 Alur 19 Alur 21 CaCO

  19 Mg(OH)2

  = 0,11 x F

  18 Mg(OH)2

  = 0,015 kg/jam H

  2 O : F

  21 H2O

  = 0,99 x F

  18 H2O

  = 0,484 kg/jam F

  19 H2O

  = 0,11 x F

  18 H2O

  = 0,005 kg/jam Tabel LA.9 Neraca Massa SC-01

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

  3

  18 Mg(OH)2

  8,256 0,083 8,174 MgCO

  3

  0,335 0,003 0,331 HCl 7,528 0,075 7,459

  MgCl

  2

  1,020 0,010 1,011 CaCl

  2

  918,625 9,186 909,439 H

  Ca(OH)

  2

  8,563 0,086 8,477 Mg(OH)

  2

  1,458 0,015 1,443 Subtotal 946,970 9,470 937,500

  Total 946,970 946,970

  = 1,443 kg/jam F

  = 0,99 x F

  : F

  19 CaCl2

  21 MgCl2

  = 0,99 x F

  18 MgCl2

  = 1,011 kg/jam F

  19 MgCl2

  = 0,11 x F

  18 MgCl2

  = 0,010 kg/jam CaCl

  2

  : F

  21 CaCl2

  = 0,99 x F

  18 CaCl2

  = 909,439 kg/jam F

  = 0,11 x F

  21 Mg(OH)2

  18 CaCl2

  = 9,186 kg/jam Ca(OH)

  2

  : F

  21 Ca(OH)2

  = 0,99 x F

  18 Ca(OH)2

  = 8,477 kg/jam F

  19 Ca(OH)2

  = 0,11 x F

  18 Ca(OH)2

  = 0,086 kg/jam Mg(OH)

  2

  : F

2 O 0,489 0,005 0,484

  A.2.10 Ball Mill (BM-01)

  Fungsi : Menghancurkan bahan yang tidak lolos dari 80 mesh screening CaCO

  CaCO

  3

  3 MgCO

  MgCO

  3

  3 HCl (19) (20) HCl

  HCl HCl

  BM-01

  MgCl MgCl

  2

  2 CaCl

  CaCl

  2

  2 H O

  H O

  2

  2 Mg(OH)

  Mg(OH)

  2

  2 Ca(OH)

  Ca(OH)

  2

  2 Gambar LA.10 Aliran Proses pada Ball Mill (BM-01)

  Neraca Massa Total:

  19

20 F = F

  9,470 kg/jam = 9,470 kg/jam Neraca Massa Komponen:

  19

  20 CaCO : F = F = 0,083 kg/jam

  3 CaCO3 CaCO3

  19

  20 MgCO : F = F = 0,003 kg/jam

  3 MgCO3 MgCO3

  19

  20 HCl : F = F = 0,075 kg/jam HCl HCl

  19

  20 HCl : F = F = 0,00695 kg/jam HCl HCl

  19

  20 MgCl : F = F = 0,010 kg/jam

  2 MgCl2 MgCl2

  19

  20 CaCl : F = F = 9,186 kg/jam

  2 CaCl2 CaCl2

  19

  20 Ca(OH) : F = F = 0,086 kg/jam

  2 Ca(OH)2 Ca(OH)2

  19

  20 Mg(OH) : F = F = 0,015 kg/jam

  2 Mg(OH)2 Mg(OH)2

  19

  20 H O : F = F = 0,005 kg/jam

  2 H2O H2O Tabel LA.10 Neraca Massa pada BM-01 Komponen Masuk (kg/jam)

  Keluar (kg/jam) Alur 19 Alur 20

  9,186 9,186 H

  Total 9,470 9,470

  0,015 0,015 Subtotal 9,470 9,470

  2

  0,086 0,086 Mg(OH)

  2

  Ca(OH)

  2

  CaCO

  0,010 0,010 CaCl

  2

  MgCl

  0,003 0,003 HCl 0,075 0,075 HCl 0,00695 0,00695

  3

  0,083 0,083 MgCO

  3

2 O 0,005 0,005

  

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

  Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : KJ/ jam Temperatur Referensi : 25 C Kapasitas produk : 7500 ton/tahun

  LB.1 Perhitungan Kapasitas Panas

  a) Data perhitungan Cp

  2

  3

  4 Cp x,T = a + bT + cT + dT + eT Tabel LB.1 Nilai konstanta untuk ∫CpdT (KJ/mol.

  C)

• 3 -5 -8 -12

  Fasa Komponen

  10 A

  10 B

  10 C

  10 D H O 33,46 0,688 0,7604 -3,593

  2 Gas CO 36,11 4,233 -2,887 7,464

  2 Udara 28,94 0,4147 0,319 -1,965

  HCl 17,7227 0,904261 -0,0056449 0,0000113 Cair

• H O 75,4

  2 CaCO 82,34 4,975 - -12,87

  3 Padat

• MgCl 72,4 1,58

  2 Ca(OH) 89,5 - - -

  2 Sumber : Felder,R.M.&Rosseau, R.W, 2005 ; Reklaitis, 1983.

  b) Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi Tabel LB.2 Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi

  o

  Fasa Komponen Cp(Cal/mol

  C) MgCO 16,9

  3 CaCl 16,9 + 0,00386 T

  2 Padat

  Mg(OH) 18,2

  2 NaCl 10,79 + 0,042 T

  Sumber : Reid, 1977 ; Perry, 1999

  LB.2 Data Panas Pembentukan untuk tiap senyawa

  Tabel LB.3 Nilai ΔHf untuk tiap senyawa Komponen ∆H (kkal/kmol)

  f

  CO -94,052

2 Udara

  HCl -39,85 H O -68,3174

  2 CaCO -289,5

  3 MgCl -153,22

  2 Ca(OH) -235,58

  2 MgCO -261,7

  3 CaCl -190,6

  2 Mg(OH) -221,9

  2 NaCl -98,321

  Sumber : Perry, 1999

  LB.3 Data Panas Pelarutan untuk tiap senyawa

  Tabel LB.4 Panas pelarutan Komponen ∆H (KJ/kmol)

  pelarutan

  HCl 74,8 Ca(OH) 16,2

  2 MgCl -8,68

  2 CaCl 82,9

  2 Sumber : Martinez, 1995 ; Perry, 1999 LB.4 Perhitungan Neraca Energi

  Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Perhitungan panas yang masuk dan keluar:

  T

  Q = H = n Cp. dT (Smith&VanNess,1975)

  i i ∫ T 1= 250C

  Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) :

  2

3 Cp = a +bT+ cT + dT

  Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi :

  T

  2

  2

  2

  3

  3

  4

  4 CpdT =a(T -T )+ (T -T )+ (T -T )+ (T -T ) ∫

  2

  1

  2

  1

  2

  1

  2

  1 T

1 Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :

  T T T 2 b

  2 CpdT = CpdT + + ∆H CpdT vl T T T

  1 1 b

  Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :

  T T

  2

  2

  dQ =r∆H ( T ) +N CpdT - N CpdT

  r out in

  dT

  T T

  1

  1 B1. Tangki Pelarutan HCl (TP-01)

  H O (2)

  2 o

  28 C HCl 37% (1)

  (3) HCl 30%

  (aq) (aq) o o

  TP-01

  H O 63%

  30 C 29,735 C H O 70%

  2 (l) 2 (l)

• Kondisi Masuk:
• Alur masuk = Alur 1 dan Alur 2
• Komponen masuk = HCl dan H O

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C = 298 K

  o

• Temperatur alur 1 = 30 C = 303 K

  o

• Temperatur alur 2 = 28 C = 301 K Kalor yang masuk ke reaktor dapat dihitung dengan:

  dQ = n ∫Cp dT dT

  Untuk HCl:

  2

  2 Q = (605,490:36,5) x [17,7227(303-298) + 0,904261/2x(303 -298 ) - HCl

  3

  3

  4

  4

  0,00564496/3x(303 -298 ) – 0,0000113/4(303 -298 )] Q = 7250,809 kj/jam

  HCl Untuk perhitungan H O digunakan cara yang sama dengan perhitungan HCl.

  2 o

  Tabel LB.5 Panas alur 1 pada T = 30 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) HCl 605,048 16,594 436,943 7250,809

  H O 1030,217 57,183 377,000 21558,156

2 Jumlah

  28808,965

  o

  Tabel LB.6 Panas alur 2 pada T = 28 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) H O 381,562 21,179 226,200 4790,701

  2 Jumlah

  4790,701

• Kondisi Keluar - Alur keluar ` = Alur 3
• Komponen keluar = HCl dan air

  o

• Temperatur referensi = 25 C = 298 K Diketahui ΔH pelarutan HCl adalah 74,8 kJ/kmol . + = .

  o

  Dengan menggunakan trial error, diperoleh temperatur keluar sebesar 29,735 C

  o

  Tabel LB.7 Panas alur 3 pada T = 29,735 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) HCl 605,048 16,594 413,459 6861,102 H O 1411,779 78,362 357,056 27979,825

  2 Jumlah

  34840,927

  B2. Reaktor Asam (R-01)

  Saturated Steam

  o

  100

  C, 1 bar HCl 30% H O 70% (3) (6) CO

  2 2 o o

  29,735 C

  32 C CaCO (5) (7) CaCO CaCl

  3

  3

  2 o o

  MgCO

  30 C

  32 C MgCO H O HCl

3 R-01

  3

  2 NaCl

  NaCl MgCl

  2 Kondensat o

  100

  C, 1 bar Reaksi yang terjadi: CaCO + 2 HCl CaCl + H O + CO

  3

  2

  2

  2 MgCO + 2 HCl MgCl + H O + CO

  3

  2

  2

  2 R = 8,166 kmol/jam

1 R = 0,036 kmol/jam

  2 o

  ΔHR (25

  C, 1atm) = ΔHf CaCl + ΔHf H O + ΔHf CO - ΔHf CaCO -2.ΔHf HCl

  1

  2

  

2

  2

  3

  = [-190,6 + (-68,3174) + (-94,052) – (-289,5) – 2*(-39,85)] x 4,184 = 67,909 kj/kmol

  o

  ΔHR (25

  C, 1atm) = ΔHf MgCl + ΔHf H O + ΔHf CO - ΔHf MgCO -2.ΔHf HCl

  2

  2

  

2

  2

  3

  = [-153,22 + (-68,3174) + (-94,052)– (-261,7) – 2.(-39,85)] x 4,184 = 107,992 kJ/kmol

• Kondisi Masuk - Alur masuk = Alur 3 dan Alur 5
• Komponen masuk = CaCO , MgCO , NaCl, HCl, H O

  3

  

3

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 3 = 29,735 C

  o

• Temperatur alur 4 = 30 C Pada Tabel LB.7 diketahui bahwa panas alur 3 adalah 34840,927 kJ/jam

o

  Tabel LB.8 Panas alur 5 pada T = 30 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) CaCO 825,615 8,249 486,449 4012,548

  3 MgCO 3,346 0,040 353,548 14,030

  3 NaCl 7,528 0,129 252,130 32,478

  Jumlah 4059,057

• Kondisi Keluar = Alur 6 dan Alur 7
• - Alur ke
• Komponen keluar = CaCO , MgCO , NaCl, HCl, H O, MgCl , CaCl , CO

  3

  3

  2

  2

  2

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 6 = 32 C

  o

• Temperatur alur 7 = 32 C

  o

  Tabel LB.9 Panas alur 6 pada T = 32 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) CO 360,973 8,202 261,051 2141,108

2 Jumlah

  2141,108

  o

  Tabel LB.10 Panas alur 7 pada T = 32 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) CaCO 8,256 0,082 681,377 56,204

  3 MgCO 0,335 0,004 494,967 1,964

  3 NaCl 7,528 0,129 353,105 45,486

  HCl 6,951 0,191 615,900 117,416 MgCl 3,400 0,036 540,146 19,291

  2 CaCl 906,329 8,166 126,447 1032,582

  2 H O 1559,544 86,564 527,800 45688,671

  2 Jumlah

  46961,615 dQ/dT = 46961,615+ 2141,108- 4059,057- 34840,927+(8,166x67,909)+ (0,036x107,992)

  = 10761,150 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 1 bar dan 100

  C. Kondensat keluar pada suhu 100 C dan tekanan 1 bar. Jumlah steam yang dibutuhkan, dimana λ adalah 2257,9 kJ/kg:

  dQ/dT

  m

   

  10761,150 kj/jam m 

  2257,9 kj/kg m = 4,766 kg/jam

  B3. Tangki Pelarutan Ca(OH) ^{2 (TP-02)}

  H O (9)

  2 o

  28 C Ca(OH) (8) (10) Ca(OH) 30%

  2(s) 2(aq) o o

  TP-02

  30 C 28,147 C H O 70%

  2 (l)

• Kondisi Masuk:
• Alur masuk = Alur 8 dan Alur 9
• Komponen masuk = Ca(OH) dan H O

  2

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 8 = 30 C

  o

• Temperatur alur 9 = 28 C

  o

  Tabel LB.11 Panas pada alur 8 pada T = 30 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) Ca(OH) 16,772 0,226 447,500 101,294

2 Jumlah

  101,294

2 O 67,088 3,724 226,200 842,327

• Kondisi Keluar:
• Alur keluar = Alur 10
• Komponen keluar = Ca(OH)
• Temperatur referensi = 25
• N

i Cp dT .

2 O 67,088 3,724 237,267 883,538

  28,147

  HCl

  3 NaCl (7) (11) NaCl

  C MgCO

  o

  (10) CaCO

  3

  3 MgCO

  o

  3

  CaCO

  20% H

  32

  o

  C

  32

  Ca(OH)

  C HCl MgCl

  2 MgCl

  2 CaCl

  2 CaCl

  2 H

  2 O

  H

  2 O

  Mg(OH)

  2 Ca(OH)

  2 R-02

  2

  B4. Reaktor Penetral (R-02)

  Tabel LB.12 Panas pada alur 9 pada T= 28

  in

  

o

  C Komponen m

  (kg/jam) n (kmol/jam)

  ∫Cp dT (kj/kmol)

  ∑H= n∫Cp dT (kj/jam)

  H

  Jumlah 842,327

  2

  dan H

  2 O

  o

  C Diketahui ΔH pelarutan Ca(OH)

  2

  adalah 16,2 kJ/kmol N

  

Ca(OH)

  Jumlah 83,860 947,288

  2

  = N

  i Cp dT . out

  Dengan menggunakan trial error,diperoleh temperatur keluar sebesar 28,147

  o C.

  Tabel LB.13 Panas pada alur 10 pada T = 28,147

  o

  C Komponen m

  (kg/jam) n (kmol/jam)

  ∫Cp dT (kj/kmol)

  ∑H= n∫Cp dT (kj/jam)

  Ca(OH)

  2

  16,772 0,226 281,636 63,750 H

2 O 80%

  Reaksi yang terjadi: MgCl + 2 Ca(OH) CaCl + Mg(OH)

  2

  2

  2

  2 HCl + Ca(OH) CaCl + H O

  2

  2

  2 R = 0,025 kmol/jam

1 R = 0,172 kmol/jam

  2

  ΔHR (25

  C, 1atm) = ΔHf CaCl + ΔHf Mg(OH) - ΔHf MgCl -ΔHf Ca(OH)

  1

  2

  2

  2

  2

  = [-190,6 + (-221,9) – (-153,22) – (-235,58)] x 4,184 = -99,161 kJ/kmol

  ΔHR (25

  C, 1atm) = ΔHf CaCl + 2.ΔHf H O - 2.ΔHf HCl -ΔHf Ca(OH)

  2

  2

  2

  2

  = [-190,6 + 2*(-68,3174) –2*(-39,85) – (-235,58)] x 4,184 = -50,019 kJ/kmol

• Kondisi Masuk - Alur masuk = Alur 7 dan Alur 10
• Komponen masuk = CaCO , MgCO , NaCl, HCl, H O, MgCl , CaCl

  3

  

3

  2

  2

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 7 = 32 C

  o

• Temperatur alur 10 = 28,147 C Pada Tabel LB.10 diketahui bahwa panas alur 7 adalah 46961,615 kJ/jam Pada Tabel LB.13 diketahui bahwa panas alur 10 adalah 947,288 kJ/jam
• Kondisi Keluar - Komponen keluar = CaCO , MgCO , NaCl, HCl, H O, MgCl , CaCl , Ca(OH) ,

  3

  3

  2

  2

  2

  2 Mg(OH) ,

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 11 = 32 C

2 O 1629,723 90,460 527,800 47744,658

3 MgCO

  Mg(OH)

  C Ca(OH)

  

o

  100

  2

  2 Ca(OH)

  2 Kondensat Mg(OH)

  2 O

  1 bar

  H

  2 O

  2 H

  2 CaCl

  2 CaCl

  2 MgCl

  2

  , MgCO

  3

  , Mg(OH)

  EV-01

  C

  o

  C

  o

  2

  2

  o

  , Ca(OH)

  2

  , CaCl

  2

  2 O, MgCl

  , NaCl, HCl, H

  3

  C HCl MgCl

  C 115

  Tabel LB.14 Panas pada alur 11 pada T = 32

  3

  918,625 8,277 1246,155 10314,361 H

  2

  1,020 0,011 540,146 5,787 CaCl

  2

  HCl 0,695 0,019 615,900 11,742 MgCl

  0,335 0,004 494,967 1,964 NaCl 7,528 0,129 353,105 45,486

  8,256 0,082 681,377 56,204 MgCO

  2

  3

  CaCO

  ∑H= n∫Cp dT (kj/jam)

  ∫Cp dT (kj/kmol)

  (kg/jam) n (kmol/jam)

  C Komponen m

  o

  Ca(OH)

  8,563 0,116 626,500 72,403 Mg(OH)

  o

  3

  32

  HCl

  3 NaCl (11) (13) NaCl

  3 MgCO

  C CaCO

  o

  1 bar (12) 115

  C CaCO

  2

  o

  150

  2 O

  Superheated Steam H

  B5. Evaporator (EV-01)

  58265,932 dQ/dT = 58265,932-46961,615 -947,288+(-99,161*0,025)+(-50,019*0,172) = 10345,968 kJ/jam

  1,458 0,025 533,042 13,326 Jumlah

• Kondisi Masuk
• - Alur masuk = Alu
• Komponen masuk = CaCO
• Temperatur referensi = 25
• Temperatur alur 11 = 32
o

  Pada Tabel LB.15 diketahui panas pada alur 11 pada 32 C adalah 58265,932 kJ/jam

• Kondisi Keluar - Alur keluar = Alur 12 dan 13
• Komponen keluar = CaCO , MgCO , NaCl, HCl, H O, MgCl , CaCl , Ca(OH) ,

  3

  3

  2

  2

  2

  2 Mg(OH)

  2 o

• Temperatur referensi = 25 C

  o

• Temperatur alur 12 = 115 C

  o

• Temperatur alur 13 = 115 C

  o

  Tabel LB.15 Panas pada alur 12 pada T = 115 C Komponen m n ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT m x ∆Hvl

  (kg/jam) (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam) H O (g) 1303,778 72,368 3058,403 221329,875 2889850,779

  2

  jumlah 221329,875 2889850,779

  o

  Tabel LB.16 Panas pada alur 13 pada T = 115 C Komponen n N ∫Cp dT ∑H= n∫Cp dT