Neraca Massa dan Energi ppt

NERACA MASSA DAN PANAS
MODUL II
NERACA MASSA DENGAN REAKSI KIMIA
Oleh :

IRMAWATI SYAHRIR

JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA

Persamaan neraca massa untuk reaksi
kimia
memberikan
hubungan
kuantitatif diantara reaktan dan
hasil.
• Ingat :
Dalam proses industri:
• - reaktan biasanya tidak murni.
• -Kadang2 salah satu reaktan harus
berlebihan,

• -reaksi tidak sempurna seperti yang
diinginkan

• Alat prosesnya diindustri kimia disebut
Reaktor.
• Reaksi pembakaran
• Proses fermentasi

dapur pembakaran
Fermentor

• Perhitungan neraca massa reaktor melibatkan
stokiometri reaksi.
Berlaku :
Perbandingan koefisien = perbandingan mol

Perumusan neraca massa
M
XAM
XBM

F
XAF
XBF

•
•
•

Reakto
r

Reaksi : A + B
A dan B = bahan yang bereaksi (reaktan)
C dan D = produk hasil reaksi

P
XCP
XDP

C+D

• Perumusan neraca massa reaktor :
Neraca massa total
F+M=P
Neraca massa komponen :

……….(1)

- Komp.A : F.XAF + M.XAM – Massa A yang bereaksi = P.XAP ………(2)
- Komp.B : F.XBF + M.XBM – Massa B yang bereaksi = P.XBP ………(3)
- Komp.C : F.XCF + M.XCM + Massa C hasil reaksi = P.XCP ………(4)
- Komp.D : F.XDF + M.XDM + Massa D hasil reaksi = P.XDP ………(5)
- Massa komponen yang bereaksi dan hasil reaksi dapat dihitung
dari stokiometri reaksi.
- Perhatikan :
Komponen A, B dan C,D tandanya berbeda karena posisinya
berbeda.

• Reaksi berlangsung sempurna dan konversi 100%
maka reaktan akan habis bereaksi dan tidak akan

muncul dialiran keluar.
• Konversi < 100%, maka reaktan akan bersisa dan
akan ikut keluar pada aliran produk.
• Ada hasil reaksi yang mula-mula sudah terdapat
dialiran masuk reaktor, maka pada aliran keluar akan
dijumlahkan dengan massa hasil reaksinya.

Istilah-istilah :
1. Reaksi pembakaran : Reaksi dimana zat yang dibakar
direaksikan dengan O2.
• Untuk senyawa karbon:
bila terjadi pembakaran sempurna selalu menghasilkan CO2
dan H2O.
• Pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan CO dan H2O.
2. Udara : campuran gas yang terdiri N2= 79% mol dan O2= 21%
mol.
Umumnya reaksi pembakaran, suplai O2 diambilkan dari udara
yang di buat berlebih.
Udara teoritis : Jumlah udara atau oksigen yang dibutuhkan
untuk

dibawa kedalam proses untuk pembakaran sempurna
(udara yang dibutuhkan).
Kelebihan udara : jumlah udara yang lebih dari yang dibutuhkan

•

Pada kasus : udara yang dimasukkan berlebih, maka perhitungan untuk
mencari banyaknya udara yang masuk berdasarkan kebutuhan O2 untuk
membakar zat secara sempurna (O2 masuk berdasarkan reaksi sempurna).

•

% kelebihan udara : 100x O2 memasuki proses – O2 yang dibutuhkan
O2 yang dibutuhkan

3. Limiting reaktan :
- reaktan yang habis bereaksi terlebih dahulu.
- reaktan yang menjadi dasar perhitungan dalam stokiometri
reaksi
- cara menentukannya : cari reaktan yang mempunyai nilai (mol/

koefisien) terkecil.
4. Gas pipa atau cerobong (flue or stack gas) : semua gas yang
dihasilkan dari sebuah proses pembakaran termasuk uap air,
basis basah
5. Analisa Orsat atau basis kering (orsat analysis or dry basis) :
semua gas yang dihasilkan dari sebuah proses pembakaran tak
termasuk uap air.

Contoh
20 mol CH4 dibakar pada dapur pembakaran dengan udara berlebih
10%. Hitunglah berapa udara yang dimasukkan ke dalam reaktor
tersebut.
Udara
21% O2
79% N2

Penyelesaian :

CH4 20 mol

Reakto
r

Produk
CO2
H2O
N2

Reaksi : CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O
Secara stokiometri : banyaknya O2 yang dibutuhkan = 2 X mol
CH4 , karena koefisien O2 adalah 2X koefisien CH4.

•

Jika dianggap CH4 habis bereaksi dan reaksinya sempurna,
maka :
• O2 untuk pembakaran sempurna : 2/1 x 20 mol = 40 mol
• Dan karena O2 yang masuk berlebih 10%, maka
O2 yang yang masuk reaktor = (100% + 10%) x 40 mol = 44 mol

Berdasarkan komposisi O2 di udara, bisa dihitung
udara yang masuk reaktor = (100% / 21%) x 44 mol = 209,5
mol
Jadi udara yang masuk reaktor = 209,5 mol atau 6075,5 gr.