Rumus molekul BM (kg.kmol

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan operasi = kg/jam Waktu operasi per tahun = 350 hari Kapasitas produksi = 2.000 ton/tahun 2 . 000 ton

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

  Kapasitas per jam =   

         

  350

  24

  1

  tahun hari jam ton

         

  = 238,0952 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

1 Neraca massa total : F

• F
• F
• F

14 F

• – F
• – F
• – 49,9226 kg – 6,0219 kg F

  19

  5

  14

  2

  F

  19

  = F

  5 Di dalam reaktor rasio massa C

  6 H

  5 CH

  2 CN : H

  2 O = 1 : 1,643

  14

  = 1,643 x 287,5248 kg = 472,4032 kg F

  5

  14

  = 401,4589 kg F

  19

  = 24,5791 kg F

  2

  = F

  5

  14

  2

  = 472,4032 kg

  2

  = 46,3652 kg

  = 228,7051 kg  Air Proses

  1

  = 284,6495 kg

  1

  Mix Point

   Benzil Sianida (C

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  19

  4

  14

  1

  14

  19

  = F

  4 F total

  = F

  14

  19

  4

  = F

  1

  benzil

  = 6,0219 kg F

  = 49,9226 kg F

  19

  = 0,99 x 287,5248 kg = 284,6495 kg F

  4 benzil

  = 287,5248 kg F

  air

2 Neraca massa total : F

• F
• F

19 F

• – F
• – F
• – 401,4589 kg – 24,5791 kg F

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 287,5248 kg = 634,8547 kg total as.sulfat air

  F = F + F = 634,8547 kg

  5 F = 0,98 x 634,8547 sulfat

  5 F = 622,1576 kg sulfat

  14 F = 427,8595 kg sulfat

  3

  5

  14 F = F

• – F

  3 F = 622,1576 kg

• – 427,8595 kg

  3 F = 194,2981 kg A.1 Mixer (M-01) Tempat untuk mencampurkan asam sulfat 98% dan air.

  Air

  2

  3 Asam Sulfat 98% M-01 Asam Sulfat

  

5

Air

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  5

• persamaan neraca TTSL (5 komponen)

  2

• alur yang terspesifikasi

  3

• hubungan pembantu
• 5 Derajat kebebasan

• Air (H
• Asam Sulfat (H
• Air (H

  3 H2SO4

  3 H2O

  = 634,8547 kg

  3 H2O

  = 12,6971 kg N

  3 H2O

  = 12,6971 kg : 18,02 kg/kmol N

  3 H2O

  = 0,7046 kmol Alur 5

  2 SO

  4

  ) F

  5 H2SO4

  = F

  F

  3 H2SO4

  5 H2SO4

  = 622,1576 kg N

  5 H2SO4

  = 622,1576 kg : 98,08 kg/kmol N

  5 H2SO4

  = 6,3434 kmol

  2 O)

  F

  5 H2O

  = F

  2

  3 H2O

  F

  5 H2O

  F

  3

  = 472,4032 kg + 12,6971 kg

  ) = 2,208 x F

  Alur 2 Umpan masuk (F

  2

  ) = 1,643 x F

  1

  2 O)

  F

  2 H2O

  = 472,4032 kg N

  2 H2O

  = 472,4032 kg : 18,02 kg/kmol N

  2 H2O

  = 26,2155 kmol Alur 3 Umpan masuk (F

  3

  1

  = F

  2 SO

  4

  ) 98% F

  3 H2SO4

  = 634,8547 kg x 98% F

  3 H2SO4

  = 622,1576 kg N

  3 H2SO4

  = 622,1576 kg : 98,08 kg/kmol N

  3 H2SO4

  = 6,3434 kmol

  2 O) 2%

  F

  3 H2O

• – F
• – 622,1576 kg F
• Asam Sulfat (H
• Air (H
• F

  C selama 3 jam dan konversi reaksi sebesar 80% terhadap benzil sianida (Kamm dan Matthews, 1922), dengan persamaan reaksi :

  Asam Sulfat Air

  o

  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 untuk menghasilkan asam fenil asetat pada suhu 90

  A.2 Reaktor (R-01)

  Sub Total 472,4032 634,8547 1.107,2579 Total 1.107,2579 1.107,2579

  622,1576 485,1003

  622,1576 12,6971

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 2 Alur 3 Alur 5

  F

  = 26,9201 kmol Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer (M-01)

  5 H2O

  = 485,1003 kg : 18,02 kg/kmol N

  5 H2O

  = 485,1003 kg N

  5 H2O

• 472,4032

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

  4

  5 Asam Sulfat 19,0701% Benzil Sianida

R-01

  6

  4

  4

  2

  5

  6

  

4

  2

  2

  2

  5

  6

     

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

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

• Air (H
• – F
• – 284,6495 kg F
• Asam Sulfat (H
• Air (H

  4 C6H5CH2CN

  F

  4 H2O

  = 287,5248 kg

  4 H2O

  = 2,8752 kg N

  4 H2O

  = 2,8752 kg : 18,02 kg/kmol N

  4 H2O

  = 0,1596 kmol Alur 5

  4

  2 SO

  ) F

  5 H2SO4

  = 622,1576 kg N

  5 H2SO4

  = 622,1576 kg : 98,08 kg/kmol N

  5 H2SO4

  = 6,3434 kmol

  2 O)

  F

  5 H2O

  4

  4 H2O

  = F

  5 CH

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  9

  5

  2

  2

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

  Umpan masuk (F

  4

  ) = 287,5248 kg

  6 H

  2 CN)

  F

  F

  4 C6H5CH2CN

  = 99% x 287,5248 kg F

  4 C6H5CH2CN

  = 284,6495 kg N

  4 C6H5CH2CN

  = 284,6495 kg : 117,15 kg/kmol N

  4 C6H5CH2CN

  = 2,4298 kmol

  2 O)

  = 485,1003 kg

• Benzil Sianida (C
• – 1,9438 kmol N

• Air (H
• N
• – 2r N
• – 2 x 1,9438 N

• Asam Sulfat (H
• – 1,9438 kmol N
• Asam Fenil Asetat (C
• r N

  = N

  6 H2SO4

  ) N

  4

  2 SO

  = 417,9199 kg

  6 H2O

  6 H2O

  = 23,1920 kmol x 18,02 kg/kmol F

  = 23,1920 kmol F

  6 H2O

  = (0,1596 + 26,9201)

  6 H2O

  )

  5 H2O

  4 H2O

  5 H2SO4 – r

  6 H2SO4

  N

  2 COOH)

  6 C6H5CH2COOH

  = 0 + 1,9438 kmol N

  6 C6H5CH2COOH

  in C6H5CH2COOH

  = N

  6 C6H5CH2COOH

  N

  5 CH

  = 6,3434 kmol

  6 H

  = 431,5068 kg

  6 H2SO4

  = 4,3995 kmol x 98,08 kg/kmol F

  6 H2SO4

  = 4,3995 kmol F

  6 H2SO4

  = (N

  N

  6 H2O

  2

   

   

  6

  5

  2

  6

  5

  .

  N x

  1 4298 , 2 8 ,

  1

  = 26,9201 kmol Alur 6 9438 ,

  5 H2O

  = 485,1003 kg : 18,02 kg/kmol N

  5 H2O

  N

   

  X r _{CN CH H C} ^{CN CH H C in}

  2 O)

  6 C6H5CH2CN

  = 56,9299 kg

  6 C6H5CH2CN

  = 0,486 kmol x 117,15 kg/kmol F

  6 C6H5CH2CN

  = 0,486 kmol F

  6 C6H5CH2CN

  = 2,4298 kmol

  N

   kmol Neraca masing-masing komponen :

  4 C6H5CH2CN – r

  = N

  6 C6H5CH2CN

  N

  2 CN)

  5 CH

  6 H

  = 1,9438 kmol

• Ammonium Bisulfat (NH
• r N

  Tempat untuk melarutkan pengotor-pengotor dan reaktan yang tidak habis bereaksi dengan menambahkan air panas bersuhu 80

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 4 Alur 5 Alur 6

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  284,6495

  56,9299 431,5068 417,9199 264,6524 223,7542

  Sub Total 287,5248 1.107,2579 1.394,7633 Total 1.394,7827 1.394,7633

  A.3 Washing (W-01)

  o

  6 NH4HSO4

  C dengan perbandingan air : bahan campuran = 1 : 1,6978 (Kamm dan Matthews, 1922).

  W-01

  7

  8

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

  Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  Air

  = 223,7542 kg Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor (R-01)

  = 1,9438 kmol x 115,11 kg/mol F

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  4

  F

  6 C6H5CH2COOH

  = 1,9438 kmol x 136,15 kg/mol F

  6 C6H5CH2COOH

  = 264,6524 kg

  4 HSO

  ) N

  6 NH4HSO4

  6 NH4HSO4

  = N

  in NH4HSO4

  6 NH4HSO4

  = 0 + 1,9438 kmol N

  6 NH4HSO4

  = 1,9438 kmol F

• 622,1576 485,1003
• 2,8752

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

  2 COOH)

  ) F

  7 H2SO4

  = 431,5068 kg N

  7 H2SO4

  = 431,5068 kg : 98,08 kg/kmol N

  7 H2SO4

  = 4,3995 kmol

  6 H

  5 CH

  F

  2 SO

  7 C6H5CH2COOH

  = 264,6524 kg N

  7 C6H5CH2COOH

  = 264,6524 kg : 136,15 kg/mol N

  7 C6H5CH2COOH

  = 1,9438 kmol

  4 HSO

  4

  ) F

  7 NH4HSO4

  4

  = 23,1920 kmol

  = 223,7542 kg

  7 C6H5CH2CN

  11

  5

  5

  1

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

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

  = 56,9299 kg N

  7 H2O

  7 C6H5CH2CN

  = 56,9299 kg : 117,15 kg/kmol N

  7 C6H5CH2CN

  = 0,486 kmol

  2 O)

  F

  7 H2O

  = 417,9199 kg N

  7 H2O

  = 417,9199 kg : 18,02 kg/kmol N

• Asam Sulfat (H
• Asam Fenil Asetat (C
• Ammonium Bisulfat (NH

7 C6H5CH2CN

  7 NH4HSO4

  N

  7 NH4HSO4

  = 223,7542 kg : 115,11 kg/mol N

  7 NH4HSO4

  = 1,9438 kmol F

  7

  = F

  7 H2O

  7 H2SO4

  7 C6H5CH2COOH

• F
• F
• F
• F
• Benzil Sianida (C

  F

  = 4,3995 kmol

  4

  ) F

  9 H2SO4

  = F

  7 H2SO4

  F

  9 H2SO4

  = 431,5068 kg N

  9 H2SO4

  = 4,3995 kmol : 98,08 kg/kmol N

  9 H2SO4

  2 O)

  = 0,486 kmol

  F

  9 H2O

  = F

  7 H2O

  8 H2O

  F

  9 H2O

  = 417,9199 kg + 821,5121 kg F

  9 H2O

  = 1.239,4321 kg N

  9 H2O

  = 1.239,4321 kg : 18,02 kg/kmol

  2 SO

  9 C6H5CH2CN

  7

  = 821,5121 kg : 18,02 kg/kmol N

  = 1.394,7633 kg Alur 8 Perbandingan air dengan hasil keluaran reaktor pada alur 7 adalah 1 : 1,6978 Air pencuci dibutuhkan (F

  8 ) = kg F 7633 , 394 .

  1 6978 ,

  1

  1 6978 ,

  1

  1

  

7

     F

  8

  = 821,5121 kg N

  8 H ² O

  8 H ^{2 O}

  = 56,9299 kg : 117,15 kg/kmol N

  = 45,5889 kmol Alur 9

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

  9 C6H5CH2CN

  7 C6H5CH2CN

  F

  9 C6H5CH2CN

  = 56,9299 kg N

  9 C6H5CH2CN

  = F

• Asam Sulfat (H
• Air (H
• F

9 H2O

  = 68,7809 kmol

  N

• Asam Fenil Asetat (C
• Ammonium Bisulfat (NH

  6 H

  56,9299 431,5068 417,9199 264,6524 223,7542

  = 223,7542 kg N

  9 NH4HSO4

  = 223,7542 kg : 115,11 kg/mol N

  9 NH4HSO4

  = 1,9438 kmol Tabel LA.4 Neraca Massa Washing (W-01)

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 7 Alur 8 Alur 9

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  821,5121

  F

  56,9299 431,5068

  1.239,4321 264,6524 223,7542

  Sub Total 1.394,7633 821,5121 2.216,2754 Total 2.216,2754 2.216,2754

  A.4 Filter Press (F-01)

  Selanjutnya, untuk memisahkan endapan garam ammonium bisulfat yang terbentuk dilakukan melalui proses penyaringan dengan menggunakn filter. Filter yang digunkan 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 didinginkan pada temperatur 30

  o

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

  9 NH4HSO4

  7 NH4HSO4

  5 CH

  = 264,6524 kg N

  2 COOH)

  F

  9 C6H5CH2COOH

  = F

  7 C6H5CH2COOH

  F

  9 C6H5CH2COOH

  9 C6H5CH2COOH

  = F

  = 264,6524 kg : 136,15 kg/mol N

  9 C6H5CH2COOH

  = 1,9438 kmol

  4 HSO

  4

  ) F

  9 NH4HSO4

11 F-01

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  9

  10

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

Benzil Sianida

  

Asam Sulfat

Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

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

  14

• Asam Sulfat (H
• Air (H
• Asam Fenil Asetat (C H CH COOH)

  9 H2SO4

  = 68,7809 kmol

  9 H2O

  = 1.239,4321 kg : 18,02 kg/kmol N

  9 H2O

  = 1.239,4321 kg N

  9 H2O

  F

  2 O)

  = 4,3995 kmol

  9 H2SO4

  = 431,5068 kg : 98,08 kg/kmol N

  9 H2SO4

  = 431,5068 kg N

  4

  ) F

  5

  2 SO

  = 0,486 kmol

  9 C6H5CH2CN

  9 C6H5CH2CN

  = 56,9299 kg N

  9 C6H5CH2CN

  F

  2 CN)

  5 CH

  6 H

  Alur 9

  3

  6

  = 56,9299 kg : 117,15 kg/kmol N

  6

  5

  2

  9 F = 264,6524 kg C6H5CH2COOH

  9 N = 264,6524 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  9 N = 1,9438 kmol C6H5CH2COOH

• Ammonium Bisulfat (NH HSO )

  4

  4

  9 F = 223,7542 kg NH4HSO4

  9 N = 223,7542 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  9 N = 1,9438 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 :

  berat cairan

  0,07 =

  berat cairan berat endapan  x

  0,07 =

  x  223 , 7542

  15,6628 = 0,93 x berat cairan Berat cairan = 16,8417 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 56,9299 0,0286 Asam Sulfat 431,5068 0,2166 Air 1.239,4321 0,6220 Asam Fenil Asetat 264,6524 0,1328

  Total 1.992,5212 1,0000 Dengan demikian, komposisi cairan yang tertinggal di alur 11 dapat dihitung.

• Benzil Sianida (C
• Asam Sulfat (H
• Air (H

  6 H

  = 0,5814 kmol

  6 H

  5 CH

  2 COOH)

  F

  11 C6H5CH2COOH

  = 0,1328 x 16,8417 kg F

  11 C6H5CH2COOH

  = 2,2370 kg N

  11 C6H5CH2COOH

  = 2,2370 kg : 136,15 kg/mol N

  11 C6H5CH2COOH

  = 0,0164 kmol Alur 10

  5 CH

  = 10,4763 kg : 18,02 kg/kmol N

  2 CN)

  F

  10 C6H5CH2CN

  = F

  9 C6H5CH2CN – F

  11 C6H5CH2CN

  F

  10 C6H5CH2CN

  = 56,9299 kg

  10 C6H5CH2CN

  = 56,4487 kg N

  10 C6H5CH2CN

  = 56,4487 kg : 117,15 kg/kmol N

  10 C6H5CH2CN

  11 H2O

  11 H2O

  = 0,4818 kmol

  2 SO

  Alur 11

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

  11 C6H5CH2CN

  = 0,0286 x 16,8417 kg F

  11 C6H5CH2CN

  = 0,4812 kg N

  11 C6H5CH2CN

  = 0,4812 kg : 117,15 kg/kmol N

  11 C6H5CH2CN

  = 0,0041 kmol

  4

  = 10,4763 kg N

  ) F

  11 H2SO4

  = 0,2166 x 16,8417 kg F

  11 H2SO4

  = 3,6473 kg N

  11 H2SO4

  = 3,6473 kg : 98,08 kg/kmol N

  11 H2SO4

  = 0,0372 kmol

  2 O)

  F

  11 H2O

  = 0,6220 x 16,8417 kg F

  11 H2O

• Asam Fenil Asetat (C
• Benzil Sianida (C
• – 0,4812 kg F

• Asam Sulfat (H
• – 3,6473 kg F
• Air (H
• – 10,4763 kg F

  = 262,4154 kg N

  6 H

  5 CH

  2 COOH)

  F

  10 C6H5CH2COOH

  = F

  9 C6H5CH2COOH – F

  11 C6H5CH2COOH

  F

  10 C6H5CH2COOH

  = 264,6524 kg

  10 C6H5CH2COOH

  10 C6H5CH2COOH

  10 H2O

  = 262,4154 kg : 136,15 kg/mol N

  10 C6H5CH2COOH

  = 1,9274 kmol Tabel LA.6 Neraca Massa Filter (F-01)

  Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 9 Alur 10 Alur 11

  Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  56,9299 431,5068

  1.239,4321 264,6524 223,7542

  56,4487 427,8595

  1.228,9558 262,4154

  0,4812 3,6473

  10,4763 2,2370

  223,7542 Sub Total 2.216,2754 1.975,6795 240,5959

  = 68,1995 kmol

  = 1.228,9558 kg : 18,02 kg/kmol N

  Total 2.216,2754 2.216,2754

  10 H2SO4

  2 SO

  4

  ) F

  10 H2SO4

  = F

  9 H2SO4 – F

  11 H2SO4

  F

  10 H2SO4

  = 431,5068 kg

  10 H2SO4

  = 427,8595 kg N

  = 427,8595 kg : 98,08 kg/kmol N

  10 H2O

  10 H2SO4

  = 4,3624 kmol

  2 O)

  F

  10 H2O

  = F

  9 H2O – F

  11 H2O

  F

  10 H2O

  = 1.239,4321 kg

  10 H2O

  = 1.228,9558 kg N

• Asam Fenil Asetat (C
• – 2,2370 kg F

  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 14. Dan sepertiga keluaran dari heavy phase dekanter diumpankan ke reaktor kembali, kemudian sisanya dialirkan ke pengolahan limbah. ₁₃ Benzil Sianida Air

  Benzil Sianida Asam Fenil Asetat

D-01

Asam Sulfat ₁₀ Air Asam Fenil Asetat ₁₄ Benzil Sianida Asam Sulfat

  Air Asam Fenil Asetat

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

• variabel alur

  11

• persamaan neraca TTSL (5 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 gram H

  2 O

  Benzil Sianida 0,5000 Asam Sulfat

  Infinity

• Air Asam Fenil Asetat 1,6600

  (Tabel 2-122 Perry dan Green, 1997) Alur-14

• Asam Sulfat (H SO )

  2

  4

  14

  10 F = F H2SO4 H2SO4

  14 F = 427,8595 kg H2SO4

  14 N = 427,8595 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

14 H2SO4

  = 4,3624 kmol

  N

• Air (H
• Benzil Sianida (C
• Asam Fenil Asetat (C

  2 O)

  = 24,5791 kg N

  = 19,9927 kg : 136,15 kg/mol N

  14 C6H5CH2COOH

  = 0,1468 kmol Alur-13

  2 O)

  F

  13 H2O

  = F

  10 H2O – F

  14 H2O

  F

  13 H2O

  = 1.228,9558 kg

  13 H2O

  13 H2O

  = 19,9927 kg N

  = 24,5791 kg : 18,02 kg/kmol N

  13 H2O

  = 1,3640 kmol

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

  13 C6H5CH2CN

  = F

  10 C6H5CH2CN – F

  

14

C6H5CH2CN

  F

  13 C6H5CH2CN

  = 56,4487 kg

  14 C6H5CH2COOH

  14 C6H5CH2COOH

  F

  5 CH

  14 H2O

  = 98% x F

  10 H2O

  F

  14 H2O

  = 98% x 1.228,9558 kg F

  14 H2O

  = 1.204,3767 kg N

  14 H2O

  = 1.204,3767 kg : 18,02 kg/kmol N

  14 H2O

  = 66,8356 kmol

  6 H

  2 CN)

  = 1,6600 x 1.204,3767/100 F

  F

  14 C6H5CH2CN

  = 0,5000 x 1.204,3767/100 F

  14 C6H5CH2CN

  = 6,0219 kg N

  14 C6H5CH2CN

  = 6,0219 kg : 117,15 kg/kmol N

  14 C6H5CH2CN

  = 0,0514 kmol

  6 H

  5 CH

  2 COOH)

  F

  14 C6H5CH2COOH

• Air (H
• – 1.204,3767 kg F
• Benzil Sianida (C
• – 6,0219 kg

  13 F = 50,4268 kg C6H5CH2CN

  13 N = 50,4268 kg : 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  13 N = 0,4304 kmol C6H5CH2CN

• Asam Fenil Asetat (C H CH COOH)

  6

  5

  2

  13

  10

  14 F = F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH – F C6H5CH2COOH

  13 F = 262,4154 kg C6H5CH2COOH – 19,9927 kg

  13 F = 242,4228 kg C6H5CH2COOH

  13 N = 242,4228 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  13 N = 1,7806 kmol C6H5CH2COOH

  Tabel LA.8 Neraca Massa Dekanter (D-01)

  Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 10 Alur 13 Alur 14

  Benzil Sianida 56,4487 50,4268 6,0219 Asam Sulfat 427,8595 427,8595 Air 1.228,9558 24,5791 1.204,3767 Asam Fenil Asetat 262,4154 242,4228 19,9927

  Sub Total 1.975,6795 317,4287 1.658,2508 Total 1.975,6795 1.975,6795

  A.6 Menara Destilasi (MD-01)

  Tempat untuk memurnikan asam fenil asetat 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

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

  pressure

  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, 1997). 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 : 265,5 C ₁₈ Air Benzil Sianida ₁₅ Asam Fenil Asetat MD-01

  Air Benzil Sianida Asam Fenil Asetat

  22 Benzil Sianida Asam Fenil Asetat

  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 dan Green, 1997)

• ln P (kPa) = A DlnT ET +

  T + C Keterangan :

  o

  P = tekanan uap murni komponen 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 dan Green, 1997; Software Chemcad) Diasumsikan cairan ideal, sehingga mengikuti hukum Raoult Dalton

  o

  (Smith, dkk., 2005) y .P = x P

  i t i. o

  P y = x = k.x

  i i i

  P

  t

  Ditrial T se hingga ∑yi = 1 Tabel LA.10 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi

  o o

Komponen Fi, kmol/jam xi ln P P , kPa yi

  H O 1,3640 0,3815 6,37E+00 584,2962 4,7432E-01

  2 C H CH CN (LK) 0,4304 0,1204 3,55E+00 34,9810 8,9614E-05

  6

  5

  2 C H CH COOH (HK) 1,7806 0,4981 2,96E+00 19,3128 2,0466-03

  6

  5

  2

  3.5750

  1

  1 Σ

   Dipilih Light Key Component = C H CH CN

  6

  

5

  2

   Dipilih Heavy Key Component = C H CH COOH

  6

  

5

  2 o

  Karena C

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

  o

  T = 196,85 C + 273 = 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 (15) Destilat (18) Bottom (22) Komponen kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

  Air 24,5791 1,3640 24,5791 1,3640 Benzil Sianida 50,4268 0,4304 49,9225 0,4261 0,5043 0,0043 Asam Fenil Asetat 242,4228 1,7806 2,4242 0,0178 239,9986 1,7628

  Total 317,4287 3,5750 76,9259 1,8079 240,5028 1,7671

  Penentuan Titik Embun Destilat dan Titik Gelembung Bottom

   Penentuan titik embun destilat (dew point)

  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 _{o o o}

  

Komponen D i y i ln P P K=P /Pt y i / x i

α α 1,3640 0,7544 6,98 1070,2906 11,737 82,0997 0,0092 0,062

  Air

  0,4261 0,2357 3,17 23,7677 0,261 1,8232 0,1293 0,8716

  Benzil Sianida

  0,0178 0,0098 2,57 13,0365 0,143 1,000 0,0098 0,0664

  Asam Fenil Asetat

  Total 1,8079 1,000 0,1483 1,0000 o

  Harga Kc perhitungan = harga Kc pada 183,83 C (dew point)  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 _{o o}

  

Komponen B x ln P P K=P /Pt y

_{i i i i i} αx α

  Benzil Sianida 0,0043 0,0024 5,2683 194,0951 1,7414 0,0042 1,7418 0,0042

  1,7628 0,9976 4,7134 111,4313 0,9998 0,9976 1,0000 0,9958

  Asam Fenil Asetat

  Total 1,7671 1.0000 1,0018 1,0000

  Kc = 1/ ∑ αxi = 1/1 = 1

  o

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

  Cek Pemilihan LK dan HK

  Dicek apakah komponen terdistribusi atau tidak dengan persamaan Shiras

1 X D

  

  X D α α ^{lkD hkD} i lk i . .

  DK    F  F

  1

  2

  1

  1 Z F Z F α lkF α hkF lk lk

  Dengan : DK = nilai yang menunjukkan komponen terdistribusi atau tidak

  = relative volatility komponen i terhadap komponen heavy key

  i

  α = relative volatility komponen light key terhadap komponen heavy key

  α lk X = fraksi mol komponen light key di distilat

  lkD

  X = fraksi mol komponen light key di umpan

  lkF

  D = jumlah distilat, kmol/jam F = jumlah umpan, kmol/jam X = fraksi mol komponen heavy key di distilat

  hkD

  X = fraksi mol komponen heavy key di umpan

  hkF

  K = koefisien aktivitas komponen i

  i

  K = koefisien aktivitas komponen heavy key

  hk

  Dengan batasan DK untuk komponen terdistribusi adalah 0,01 < DK < 0,99 dan tidak terdistribusi apabila DK < -0,01 atau DK > 1,01 X . D = 0,4261 Z . F = 0,4304

  lkD lkF

  X . D = 0,0178 Z . F = 1,7806

  hkD hkF

  Tabel LA.14 Cek Pemilihan LK dan HK

  Komponen Z i D B avg F

  1 F

  2 DK

α α α

  Air 0,3815 82,0997 0,0000 41,0499 50,6698 -0,5018 50,1680 Benzil Sianida 0,1204 1,8232 1,7418 1,7825 0,9900 0,0000 0,9900 Asam Fenil Asetat 0,4981 1,0000 1,0000 1,0000 0,0000 0,0100 0,0100

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

  A.7 Kondensor (CD-01)

  Untuk menurunkan temperatur destilat yang berasal dari kolom destilasi serta mengubah fasanya menjadi cair. ₁₆

  17 ¹⁸ CD-01

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

    _i ^{iD i}

  θ = 1,4649 Tabel LA.15 Omega Point Destilasi

  Komponen X iF α i

    

    _i ^{iF i}

  X X iD

    

  X Air 0,3815 41,0499 0,3957 0,7544 0,7824

  X Dengan cara trial dan error

  Benzil Sianida 0,1204 1,7825 0,6758 0,2357 1,3229 Asam Fenil Asetat 0,4981 1,0000 -1,0713 0,0098 -0,0212

  Total

  1 0,0001 ≈ 0

  1,0000 2,1052 Maka: Rm + 1 = 2,1052

  Rm = 1,1052 R

  D

  didapat θ Trial

     _{i iF i}

  D Refluks Destilat : L = R x D

  1

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  9

  3

  3

  3

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

  1    

    

     

  Rm

  X q

  X i ^{iD i i iF i}

    

    

  (Geankoplis, 1997) Karena umpan dimasukkanndi kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1 sehingga

• 1 = 1,5 x Rm (Geankoplis, 1997) R
• 1 = 1,5 x 1,1052 = 1,6578

  (McCabe, dkk., 1999)

  D D

  L = 1,6578 x 1,8079 kmol/jam

  D

  L = 2,9972 kmol/jam

  D

  V = L + D

  D D

  L = 2,9972 kmol/jam + 1,8079 kmol/jam

  D

  L = 4,8051 kmol/jam

  D

  Komposisi komponen keluar kondensor sebagai destilat : Alur 18 (D) Tabel LA.16 Komposisi Komponen Destilat

  Komponen BM kmol/jam Fraksi Mol

  Air 18,02 1,3640 0,7544 Benzil Sianida 117,15 0,4261 0,2357 Asam Fenil Asetat 136,15 0,0178 0,0098

  Total 1,8079 1,0000 Komposisi :

18 Vd Ld

  H O

  2

  : X = X = X = 0,7544

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

  Alur 16 (V )

  D

  16

  17

18 Total : N = N + N = 4,8051 kmol/jam

  16 N = 0,7544 x 4,8051 kmol/jam H2O

  16 N = 3,6252 kmol/jam H2O

  16 N = 0,2357 x 4,8051 kmol/jam C6H5CH2CN

  16 N = 1,1326 kmol/jam C6H5CH2CN

  16 N = 0,0098 x 4,8051 kmol/jam C6H5CH2COOH

  16 N = 0,0473 kmol/jam C6H5CH2COOH Alur 17 (L )

  D

  17

  16

18 Total : N = N = 2,9972 kmol/jam

• – N

  17 N = 0,7544 x 2,9972 kmol/jam H2O

  17 N = 2,2612 kmol/jam H2O

  17 N = 0,2357 x 2,9972 kmol/jam C6H5CH2CN

  17 N = 0,7065 kmol/jam C6H5CH2CN

  17 N = 0,0098 x 2,9972 kmol/jam C6H5CH2COOH

  17 N = 0,0295 kmol/jam C6H5CH2COOH

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

  V (16) L (17) D (18) D D Komponen kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

  Air 65,3264 3,6252 40,7473 2,2612 49,9226 1,3640 Benzil Sianida 132,6842 1,1326 82,7616 0,7065 24,5791 0,4261 Asam Fenil Asetat 6,4431 0,0473 4,0189 0,0295 2,4242 0,0178

  Total 204,4537 4,8051 127,5278 2,9972 76,9259 1,8079

  A.8 Reboiler (RB-01)

  Untuk menaikkan temperatur campuran sampai ke titik didihnya sebelum dimasukkan ke kolom destilasi. _{21 20} RB-01 ₂₂ 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

  D B – q) F

  V = V = 4,8051 kmol/jam

  D B

  L = V + B

  B B

  L = 4,8051 kmol/jam + 1,7671 kmol/jam

  B

  L = 6,5722 kmol/jam

  B

  Alur 22 (B) Tabel LA.18 Komposisi Komponen Bottom

  Komponen BM kmol/jam Fraksi Mol

  Benzil Sianida 117,15 0,0043 0,0024 Asam Fenil Asetat 136,15 1,7628 0,9976

  Total 1,7671 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 = 6,5722 kmol/jam

  20 N = 0,0024 x 6,5722 kmol/jam C6H5CH2CN

  20 N = 0,0160 kmol/jam C6H5CH2CN

  20 N = 0,9976 x 6,5722 kmol/jam C6H5CH2COOH

  20 N = 6,5562 kmol/jam C6H5CH2COOH

  Alur 21 (V )

  B

  21

  20

22 Total : N = N = 4,8051 kmol/jam

• – N

  21 N = 0,0024 x 4,8051 kmol/jam C6H5CH2CN

  21 N = 0,0117 kmol/jam C6H5CH2CN

  21 N = 0,9976 x 4,8051 kmol/jam C6H5CH2COOH

  21 N = 4,7934 kmol/jam C6H5CH2COOH

  25

  4

  = F

  23

  Neraca Massa : F

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

  2

  2

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :