A. N.massa Dan B. N.panas Fix
-
Upload
yendra-natalis-maulana -
Category
Documents
-
view
266 -
download
8
Transcript of A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Dada -data:
Densitas Gas (Sumber: Ullmann)Pada Tekanan 101,3 kPa
T-150 0.1994-100 0.1418
-50 0.110 0.0899
50 0.076100 0.0658150 0.558
0 3.21350 2.7
100 2.33150 2.051
Densitas Liquid
T = 90.0000 CBM komponen A B C
18.0150 H2O 5.4590 0.3054 647.1300
Hasil: ρ T = 90 = 1054.2714
ρ T = 90 = 965.321
*H2
ρ (kg/m3)
*Cl2
*H2O (sumber: Chemcad)
*H2O (sumber: perry's)
Data - Data untuk menghitung Neraca Energi
* Data konstanta dan persamaan kapasitas panas
Komponen A B
NaCl (s) 10.7900 + 0.0042
276,370.0000 - 2,090.1000
8.2200 + 0.0002
18.5200 + 0.0220
17.3000 + 0.0038
26.7000
16.9000 + 0.0039
NaOH (s) 0.1210 + 0.0163
28.9000
18.2000
19.6800 + 0.0119
32.8000 +
HCl (g) 6.7000 + 0.0008
139.1000 + 0.1559
6.6200 + 0.0008
8.2800 + 0.0006
0.2260(sumber: Perry's, Tabel 2-194)
Komposisi Satuan
-241.8260 kJ/mol
-285.8400 kJ/mol
NaCl -411.0000 kJ/mol
-1432.7000 kJ/mol
-641.8300 kJ/mol
-1275.8676 kJ/mol
-794.9000 kJ/mol
NaOH -425.6090 kJ/mol smith-1130.0000 kJ/mol
-924.6600 kJ/mol
CaCO3 -1206.9000 kJ/mol
-1384.5000 kJ/mol
HCl -92.3110 kJ/mol
-813.9890 kJ/mol smithCl2 0.0000 kJ/mol
H2 0.0000 kJ/mol
sumber: himelblau
H2O (l)
H2O (g)
CaSO4(s)
MgCl2 (s)
MgSO4 (s)
CaCl2 (s)
Na2CO
3 (s)
Mg(OH)2 (s)
CaCO3 (s)
Na2SO
4 (s)
H2SO
4(l)
H2 (g)
Cl2 (g)
Cl2(l)
Heat Of Formation (∆Hf)H2O (g)
H2O (l)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
Na2SO
4
H2SO
4
363.1500 KD E Kg/jam
0.0810 0.0000 58.5219 1,054.2714 376.8053376.8053
Densitas (kmol/m3) Densitas (kg/m3)
kg/m3
kg/m3
C
T
T + 8.1250 -
T + 0.0000
T - 156,800.0000
T
T
T + 1.9480
T - 307,600.0000
T
T
T
T
-304.9400 kcal/mol perry's
T2
T2
T-2
T-2
T-2
0.35740.3574
volum(m3)
D E
0.0141 + 0.0000T3
Perhitungan Neraca Massa:
Data - data:* Komposisi GaramKomponen % wt
NaCl 97.4600
0.4090
0.0070
0.0400
1.3610
0.7230
Total 100.0000 (sumber: PT.Garam)
Neraca Massa pada tiap alat:
1. Tangki Pencampuran
Basis 1000 kg/jam NaCl
Dimana:F1: Umpan NaClF2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
*Perhitungan air yang ditambahkan:Diketahui:Umpan larutan NaCl = 290.0000 gram NaCl
1.0000Densitas :
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
liter larutan (NaCl+H2O)
MT -101
F1
F2
F1
F2
F1
F2
NaCl = 2.1650
0.9970
**volume NaCl = massa NaCl/ densitas NaCl
= 133.9492
= 0.1339
= 0.8661
= 866.0508
= 863.4527
sehingga :
Komponen Massa fraksi massa (wi)NaCl 290.0000 0.2514
863.4527 0.74861,153.4527 1.0000
= 1.1535
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran
= 1,000.0000
= 1.0000
Komposisi Garam yang masuk berdasarkan basis:
KomponenMasuk
F1 (kg/jam)NaCl 974.6000
4.0900
0.0700
0.4000
13.6100
7.2300Total 1,000.0000
Umpan yang masuk ke elektrolisis (290 gr/liter):Komponen % kg/jam
gr/cm3
H2O = gr/cm3
cm3
dm3 atau liter
**volume H2O = Volume larutan - volume NaCl
liter atau dm3
cm3
**massa H2O = densitas H
2O x volume H
2O
gr H2O
H2O
ρcampuran =
cm3
dm3 atau liter
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
wi
wi
NaCl 25.1419 974.6000
74.8581 2,901.7964Total 100.0000 3,876.3964
Jadi, air yang harus ditambahkan ke tangki pencampuran:
= 2,888.1864 kg/jam
Neraca Massa Total di tangki pencampuran
KomponenMasuk
F1 (kg/jam) F2 (kg/jam)NaCl 974.6000 0.0000
4.0900 0.0000
0.0700 0.0000
0.4000 0.0000
13.6100 2,888.1864
7.2300 0.0000Total 1,000.0000 2,888.1864
2. Reaktor-101 (R-101)
Dimana:F3: Aliran Umpan dari MT-101
F5: Aliran NaOH 50%
Diketahui:
80.0000
88.0000
reaksi 1 +
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
F4: Aliran Na2CO
3 25%
Na2CO
3 diberikan secara berlebih 0,6 - 1 g/l , umumnya 0,8 -1 (patent 4448682)
NaOH diberikan secara berlebih 1-2 g/l (patent 4448682)
Untuk Mg2+ konversi =
Untuk Ca2+ konversi =
CaSO4
R -101
F3
F5F4
mula2 0.0300reaksi 0.0264sisa 0.0036
reaksi 2 +mula2 0.0651reaksi 0.0573sisa 0.0078
reaksi 3 +mula2 0.0007reaksi 0.0006sisa 0.0001
reaksi 4 +mula2 0.0033reaksi 0.0027sisa 0.0007
==
Komponen kg/jam Kmol/jam
10.0885 0.0952
30.2655 1.6799Total 40.3540
Komposisi aliran 5 (NaOH) NaOH yang dibutuhkan (reaksi 1 dan 2) =
= NaOH yang dipakai 50 %komposisi NaOH awal yang dibutuhkanKomponen kg/jam Kmol/jamNaOH 0.3247 0.0081
0.3247 0.0031Total 0.6493
"menghitung excess yang dibutuhkan"
CaCl2
MgCl2
MgSO4
Komposisi aliran 4 (Na2CO
3)
Na2CO
3 yang dibutuhkan (reaksi 3 dan 4)
Na2CO
3yang dipakai 25 %
komposisi Na2CO
3 awal yang dibutuhkan
Na2CO
3
H2O
H2O
Komposisi aliran masuk umpan
Komponen BM F3
kg/jamNaCl 58.4430 974.6000
136.1400 4.0900
95.2180 0.0700
120.3600 0.4000
18.0160 2,901.7964
110.9900 7.2300Total 3,888.1864
= 1.1553
= 1.1553
1.1553
= 1.1553
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran= 3,365.6148 liter
0.8 gr excess NaOH per 1 liter campuran awal
2,692.4918= 2.6925
kg/jam fraksi
2.6925 0.2500
8.0775 0.7500Total 10.7700 1.0000
*Excess NaOH: 1 gr excess NaOH per 1 liter campuran awal
3,365.6148= 3.3656
kg/jam fraksiNaOH 3.3656 0.5000
3.3656 0.5000Total 6.7312 1.0000
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
ρcampuran =
*Excess Na2CO
3:
maka Na2CO
3excess yang harus diberikan =
Komposisi ExcessNa
2CO
3
H2O
maka NaOH excess yang harus diberikan =
Komposisi Excess
H2O
wi
wi
Neraca Massa Total di Reaktor-101Masuk
Komponen F3
kg/jam kmol/jam
NaCl 974.6000 16.6761
4.0900 0.0300
0.0700 0.0007
0.4000 0.0033
2,901.7964 161.0677
7.2300 0.0651
0.0000 0.0000
NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
Total3,888.1864
3,946.6910
3,966.1660
3. Sand Filter-101 (SF-101)
Dimana:F6: Aliran Umpan dari R-101F7: Aliran endapan yang tersaring
Neraca massa di sand filter:
KomponenMasuk Keluar
F6 (kg/jam) F7 (kg/jam)NaCl 981.3691 0.0000
0.4908 0.0000
0.0140 0.0000
0.0800 0.0000
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
F8: Aliran produk (over flow) yang keluar dari SF-101
CaSO4
MgCl2
MgSO4
SF-101
F6
F8
2,943.8297 0.0000
0.8676 0.0000
3.9031 0.0000NaOH 3.4305 0.0000
0.1894 0.1894
8.3837 8.3837
4.1328 0.0000
Total3,946.6908 8.5731
3,946.6908
Dimana:F8: Aliran Umpan dari SF-101F9: Aliran keluar larutan garam menuju AE-101
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +mula2 0.0036reaksi 0.0036sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
4. Cation Exchanger-101 (CE-101)
F10: Aliran masuk regenerat NaCl 10%F11: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk CaSO4
CaSO4
CaSO4
reaksi 2: untuk MgCl2
MgCl2
MgCl2
CE-101
F8
F11
F10
mula2 0.0001reaksi 0.0001sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +mula2 0.0007reaksi 0.0007sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +mula2 0.0078reaksi 0.0078sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 0.0245 = 1.4300
NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 1.4300 0.1000
12.8696 0.9000Total 14.2995 1.0000
Neraca massa di CE-101masuk
Komponen F8kg/jam kmol/jam
NaCl 981.3691 16.7919
0.4908 0.0036
0.0140 0.0001
0.0800 0.0007
2,943.8297 163.4008
0.8676 0.0078
3.9031 0.0368
reaksi 3: untuk MgSO4
MgSO4
MgSO4
reaksi 4: untuk CaCl2
CaCl2
CaCl2
Komposisi Regenerant:
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
NaOH 3.4305 0.0858
4.1328 0.0291
Total3,938.1177
3,952.4172
Dimana:F9: Aliran Umpan dari CE-101F12: Aliran keluar larutan garam menuju MT-102
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.0368reaksi 0.0368sisa 0.0000
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.0334reaksi 0.0334sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 0.1404
Na2SO
4
5. Anion Exchanger-101 (AE-101)
F13: Aliran masuk regenerat NaCl 10%F14: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk Na2CO
3
Na2CO
3
2R-CO3
Na2CO
3
reaksi 2: untuk Na2SO
4
Na2SO
4
2R-SO4
Na2SO
4
AE-101
F9
F14
F13
= 8.2044NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 8.2044 0.1000
73.8394 0.9000Total 82.0438 1.0000
Neraca massa di AE-101masuk
Komponen F9kg/jam kmol/jam
NaCl 982.3000 16.8078
2,943.8297 163.4008
3.9031 0.0368NaOH 3.4305 0.0858
4.7393 0.0334
Total3,938.2026
4,020.2464
6. Tangki Netralisasi (MT-102)
Dimana:F13: Aliran Larutan Garam dari AE-101F15: Aliran HCl 32 % dari Tangki Penyimpanan F16: Aliran Keluar larutan garam dengan pH 3
Diperhitungkan: sejumlah HCl bereaksi dengan NaOH terlebih dahulu"Reaksi Netralisasi":
NaOH +awal 0.0858Reaksi : 0.0858Setimbang: 0.0000
Dari reaksi netralisasi:* HCl yang perlu ditambahkan untuk menetralkan NaOH =
= HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
Komposisi Regenerant:
H2O
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
MT -102
F13
F15
Komponen Massa (kg/jam) FraksiHCl 3.1273 0.3200
6.6454 0.68009.7727 1.0000
* NaCl tambahan yang terbentuk ==
==
Komposisi massa setelah reaksi netralisasi
KomponenMasuk
F13 (kg/jam) F15 (kg/jam)NaCl 990.5044 0.0000
2943.8297 6.6454NaOH 3.4305 0.0000HCl 0.0000 3.1273
Total: 3937.7646 9.77273947.5373
3954.0952
Setelah netralisasi:
1.1540 kg/liter
3,420.7262 liter
"Pembuatan larutan pH 3":HCl yang dibutuhkan untuk mencapai pH 3Jumlah HCl untuk mencapai pH 3
pH = -log[H]+
3 = -log[H]+
3 = -log10-3
[H]+ = 0.0010 M (= mol/ liter)
Molaritas = MolVolume
[H]+ = [HCl] = Mol3,420.7262
Mol HCl = 3.4207 mol= 0.0034 kmol HCl
massa HCl = 0.1247 kg HCl
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) := 3.2520 kg
Komposisi akhir HCl 32% yg digunakan untuk membuat larutan pH 3Komponen Massa (kg/jam) Fraksi
H2O
* H2O tambahan yang terbentuk
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
HCl 3.2520 0.3200
6.9105 0.680010.1625 1.0000
Neraca massa di MT-102masuk
Komponen F13kg/jam kmol/jam
NaCl 990.5044 16.9482
2,943.8297 163.4008NaOH 3.4305 0.0858HCl 0.0000 0.0000
Total3,937.7646
3,947.9271
7.Reaktor Elektrolisis (RE-201)
Diketahui:
7. Konversi di reaktor = 99 % = (Sumber: Kirk Othmer dan Ulman Tabel 20,hal 65)
Reaksi yang terjadi:
NaCl +
H2O
H2O
"merupakan tempat terjadinya reaksi NaCl dengan H2O membentuk NaOH, Cl
2 dan H
2"
1. Membran yang digunakan dibuat dari Perfluoro Sulfonic Acid yaitu Nafion.
2. Membran ini hanya mengijinkan ion Na+ untuk melewatinya dan mencegah ion OH-
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
4. H2O Transport dari katoda ke anoda sebesar 3,9 kmol H
2O/kmol Na+
5. Cl2 yang keluar dari anoda adalah 99,5 %vol
6. H2 yang keluar dari katoda adalah 99,9 %vol
RE -201F16
F18 F19
F20 F21
awal 17.0340Reaksi : 16.8636Setimbang: 0.1703
Konversi = reaktan yang bereaksi reaktan mula-mula
0.9900 = A16.8636
A = 16.6950= 975.7062
"Komposisi Keluaran Elektrolisis"
* Produk Utama (aliran 21 / katoda bawah)Komponen BM %wt
NaOH 39.9970 32
18.0160 68Total 100
* Produk Samping (aliran 18 / anoda atas)
Diketahui:
mol = 8.4318 kmol/jam
597.8499 kg/jam
2.4040
248.6896
1.2497 m3 = 1,249.6966 liter
1,054.2714 kg/m3
1,317.5194 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
70.9040 31.2133
18.0160 68.7867Total 100
* Produk Samping (aliran 19 / anoda atas)
H2O
Dimana Gas Cl2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,5% v/v
Cl2 yang dihasilkan:
massa Cl2 =
ρ Cl2 = kg/m3
Volume Cl2 = m3
H2O yang ada pada 99,5 %vol Cl
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
Cl2
H2O
Diketahui:
mol = 8.4318 kmol/jam
16.9969 kg/jam
0.0678
250.5434
0.2508 m3 = 250.7942 liter
1,054.2714 kg/m3
264.4052 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
2.0158 6.0401
18.0160 93.9599Total 100
* aliran 20 / anoda bawah / aliran keluar umpan masuk yang tidak bereaksiDiketahui:
-
Neraca mol untuk air:
- Air di katoda =
- Air di Anoda =
Neraca mol Total untuk air di reaktor elektrolisis:masuk - keluar + Generasi - Konsumsi = Acc = 0
Komponen BM kmol/jamNaCl 58.4430 0.1703
18.0160 156.5079HCl 36.4610 0.0034
Dimana Gas H2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,9% v/v
H2 yang dihasilkan:
massa H2 =
ρ H2 = kg/m3
Volume H2 = m3
H2O yang ada pada 99,9 %vol H
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
H2
H2O
H2O transpor dari katoda menuju anoda =
air didepleted brine =
(anoda + katoda) -(Cl2 + depleted brine + H
2 + NaOH) + 0 - Reaksi =
sehingga, komposisi di depleted brine:
H2O
Total 156.6816425996
Komponen BM kmol/jam
18.0160 176.8652Total 176.8652
Neraca massa di RE-201masuk
Komponen F16kg/jam kmol/jam
NaCl 995.5170 17.0340
2,952.2854 163.8702NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000HCl 0.1247 0.0034
Total3,947.9272
7,134.32988,423.6717
8.Evaporator (EV-301)Fungsi: memekatkan larutan NaOH 32% dengan cara menguapkan airnya.
Dimana:F21: Aliran Larutan NaOH 32% dari RE-201
F23: Aliran Keluar larutan NaOH dari EV-301
Diketahui:Umpan yang masuk ke evaporatorKomponen kg/jam %wtNaOH 674.4951 0.3200
1,433.3021 0.6800
"Komposisi H2O yang masuk ke katoda (aliran 17)"
H2O
H2O
Cl2
H2
F22: Aliran H2O yang teruapkan
H2O
EV-301F21
F22
F23
Total 2,107.7972 1.0000
F21Neraca Massa Komponen:
Untuk komponen NaOH:Diketahui:
0.3200
0.7300
Maka:Neraca Massa Komponen NaOH :
2,107.7972
Sehingga, massa air yang teruapkan : F22 = F21 - F23
= 1,183.8313
Neraca massa di EV-301Masuk
Komponen F21kg/jam fraksi
NaOH 674.4951 0.32
1,433.3021 0.68
Total2,107.7972
Dimana:F23: Aliran Keluar larutan NaOH dari EV-301
Asumsi-asumsi:
3. Dalam keseluruhan magma itu terdapat keadaan lewat jenuh yang seragam
Neraca Massa Over All di Evaporator:
F21 . X21
X21
=
X23
=
H2O
9. Crystallizer (CR-301)
F24: Aliran Kristal dan mother liquor yang keluar dari crystallizer
1. Operasinya steady state2. Crystallizer selalu berisi magma suspensi-campuran
CR-301F23
Diketahui:
Komponen kg/jam %wtNaOH 674.4951 0.7300
249.4708 0.2700Total 923.9659 1.0000
Data Kelarutan NaOH pada berbagai temperatur :Kelarutan
Fase
0 42
10 51.5
20 109
30 119
40 129
50 145
60 174708090 313 NaOH100 347 NaOH
(Sumber: Perry's, Tabel 2.120)
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
Berdasarkan Tabel 3.1 Mullyn, faktor konversi untuk unit konsentrasi larutan :
Dimana:
Larutan induk didinginkan sampai suhu : Diketahui:
0.5633
58.01339.9970
R = 1.4504maka:
Umpan yang masuk ke cryztallizer
H2O
Suhu ( oC)(kg zat / 100 kg H
2O)
NaOH.4H
2O
NaOH . 3 1/2
H2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk Unhydrate
C1 = kg zat anhydrous/kg air
C3 = kg zat hydrate/kg larutan
R = Berat molekul hydrate (MH) / Berat Molekul anhydrous (M
A)
40 oC
C3 =
BM hydrate (NaOH.1H
2O) =
BM unhydrate (NaOH) =
3
31 CR
CC
0.635063.5001
Larutan induk didinginkan sampai suhu : * Kelarutan 63.5001
per 100
* Jumlah air yang pada larutan (umpan) = 249.4708 NaOH yang Larut = 158.4142
* NaOH yang tidak larut (yang menjadi kristal) = NaOH pada larutan induk - NaOH yang larut= 516.0809
F = S + C + WDimana:F = Larutan (umpan) yang akan dikristalkan C = Kristal yang terbentukW = air yang menguap (kristalisasi dengan sistem pendinginan air yang menguap =0)
F = S + C S = F - C = 407.8850
S terdiri dari: NaOHnk = 158.4142 kg/jam
249.4708 kg/jam
Neraca Massa CR-301Masuk
Komponen F23kg/jam fraksi
674.4951 0.7300
0.0000 0.0000
249.4708 0.2700Total 923.9659
kelarutan NaOH unhydrate dalam 1 kg air C
1 =
kg unhydrate dalam 100 kg air =
40 oC
Neraca massa total di crystallizer:
S = mother liquor
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
10. Centrifuse (CF-301)
Dimana:
F25: Aliran keluar Kristal NaOH
F24 = F25 + F26
asumsi: Larutan yang terikut padatan = 2
Aliran F26
516.0809 kg/jam
3.1683 kg/jam
4.9894 kg/jam
Neraca Massa CF-301Masuk
Komponen F24kg/jam fraksi
158.4142 0.1715
516.0809 0.5585
249.4708 0.2700Total 923.9659
Fungsi : memisahkan kristal NaOH dari mother liquor
F24: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
F26: Aliran keluar mother liquor
Neraca Massa di centrifuse:
pemisahan endapan dan filtrat yang dilakukan dgn centifuse maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
Komposisi keluaran Centrifuse:
* NaOH kristal =
NaOH non kristal =
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
11. Screener (SC-301)
CF-301F24
F25
SC-301F26
F27
Dimana:
F27: Aliran keluar Kristal NaOH yang tersaring (yang diinginkan)
5.0000
F26 = F27 + F28
* Produk yang tidak tersaring (F28):
0.1584 kg/jam
25.8040 kg/jam
0.2495 kg/jam
Neraca Massa SC-301Masuk
Komponen F26kg/jam fraksi
3.1683 0.0060
516.0809 0.9844
4.9894 0.0095Total 524.2386
Dimana:
Neraca Massa SC-301Masuk
Komponen F28kg/jam fraksi
0.1584 0.0060
25.8040 0.9844
0.2495 0.0095Total 26.2119
F26: Aliran umpan masuk screener
F28: Aliran keluar kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)
Produk yang tak tersaring (oversize) = Neraca massa di screener:
NaOHnon kristal =
NaOH kristal =
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
12. Hammer mill (HM-301)
F28: Aliran kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)F29: Aliran keluar Kristal NaOH yang kemballi ke screener
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
HM-301F28
untuk 1 jam operasi:
Dimana: Kapasitas Poduk (spesifik) = 50000= 6,313.1313
massa produk perjam dengan basis = 524.2386
maka:12.0425
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
Faktor Pengali (scale up) =
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
*Berat molekulNaCl 58.4430
136.1400
95.2180
120.3600
18.0160
110.9900
39.9970
105.9900
58.3270
100.0900
142.0400HCl 36.4610
70.9040
2.0158
= 1,000.0000
F2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
untuk 280.0000
Vol. NaCl 129.33030.1293
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
NaOHNa
2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Cl2
H2
liter larutan (NaCl+H2O)
MT -101 F3
0.8707
870.6697
868.0577fraksi NaCl 0.2439
wi / ρ 2.1650 0.1161
0.9970 0.75080.8670
Vol.H2O
massa H2O
ρ(gr/cm3)
gr/cm3
Neraca molKeluar Masuk
F3 (kg/jam) F13 (fraksi) F1 (kmol/jam)974.6000 0.2507 16.6761
4.0900 0.0011 0.0300
0.0700 0.0000 0.0007
0.4000 0.0001 0.0033
2,901.7964 0.7463 161.0677
7.2300 0.0019 0.06513,888.1864 1.0000 177.8431
% 0.8000
% 0.8800(Sumber: Patent 4448682)
+
(H2O yang dibutuhkan dielektrolisis - H
2O yang sudah ada di garan)
Na2CO
3CaCO
3
R -101 F6
0.03000.0264 0.02640.0036 0.0264
0.06510.0573 0.05730.0078 0.0573
2NaOH +0.00150.0012 0.00060.0003 0.0006
2NaOH +0.00660.0053 0.00270.0013 0.0027
0.0952 kmol/jam10.0885 kg/jam
fraksi
0.2500
0.75001.0000
0.0081 kmol/jam0.3247 kg/jam
fraksi0.5000
0.50001.0000
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
wi / ρ kmol/jam wi16.6761 0.2507 2.165 0.11578
0.0300 0.0011 2.96 0.00036
0.0007 0.0000 2.32 0.00001
0.0033 0.0001 2.66 0.00004
161.0677 0.7463 0.997 0.74856
0.0651 0.0019 2.15 0.000861.0000 0.86560
≈ x=?3,365.6148 liter
grkg
≈ x=?3,365.6148 liter
grkg
ρ(gr/cm3)
g/cm3
kg/dm3
g/cm3
kg/dm3
Masuk
F4 F5
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
38.3430 2.1283 3.6903 0.2048
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
12.7810 0.1206 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.6903 0.0923
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
51.1240 7.3805
Keluar Generasi Konsumsi AccF8 (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam)
981.3691 0.0000 0.0000 0.0000
0.4908 0.0000 0.0000 0.0000
0.0140 0.0000 0.0000 0.0000
0.0800 0.0000 0.0000 0.0000
) yang keluar dari SF-101
SF-101 F7
2,943.8297 0.0000 0.0000 0.0000
0.8676 0.0000 0.0000 0.0000
3.9031 0.0000 0.0000 0.00003.4305 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
4.1328 0.0000 0.0000 0.00003,938.1177
3,946.6908
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl +0.00720.0072 0.00360.0000 0.0036
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
CE-101 F9
0.00030.0003 0.00030.0000 0.0003
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl +0.00130.0013 0.00070.0000 0.0007
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.01560.0156 0.01560.0000 0.0156
kmol/jamkg/jam
kmol/jam0.0245
0.7143
masukGenerasi
F10kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam1.4300 0.0245 0.9309 0.0159
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0773 0.0008
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
12.8696 0.7143 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 1.2677 0.0114
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.6065 0.004314.2995 2.8824
3,952.4172
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.07370.0737 0.07370.0000 0.0737
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.06670.0667 0.06670.0000 0.0667
kmol/jam
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Cl-) 2R-CO3
2(R-Cl-)
2(R-Cl+) 2R-SO4
2(R-Cl+)
AE-101 F12
kg/jam
kmol/jam0.1404
4.0985
masukGenerasi
F12kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam8.2044 0.1404 8.2044 0.1404
73.8394 4.0985 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.9031 0.03680.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 4.7393 0.033482.0438 16.8468
4,020.2464
HCl NaCl +0.08580.0858 0.08580.0000 0.0858
0.0858 kmol/jam3.1273 kg/jam
HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
MT -102 F16
0.0858 kmol/jam5.0127 kg/jam
0.0858 kmol/jam1.5452 kg/jam
Generasi Konsumsi Setelah netralisasi(kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) wi5.0127 0.0000 995.5170 0.2522
1.5452 0.0000 2952.0204 0.74780.0000 3.4305 0.0000 0.00000.0000 3.1273 0.0000 0.00006.5579 6.558 3947.5374 1.0000
3954.0952 3954.0952
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) :
masukGenerasi
F15kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 5.0127 0.0858
6.9105 0.3836 1.5452 0.08580.0000 0.0000 0.0000 0.00003.2520 0.0892 0.0000 0.000010.1625 6.5579
3,947.9271
0.99
NaOH +
O membentuk NaOH, Cl2 dan H
2"
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
H2O
RE -201 F17
176.865216.8636 16.8636
160.0015 16.8636
kmol NaCl/ jamkg NaCl / jam
kmol/jam kg/jam16.8636 674.4951
79.5572 1,433.30212,107.7972
kmol/jam kg/jam
8.4318 597.8499
73.1305 1,317.51941,915.3693
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
kmol/jam kg/jam
8.4318 16.9969
14.6761 264.4052281.4020
= 3.9000 x 16.8636
= 65.7682
= 1,184.8800
176.8652
156.5079
00.0000 = 0
kg/jam % wt9.9552 0.3518
2,819.6460 99.64380.1247 0.0044
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
3,9 kmol H2O
kmol Na+
kmol H2O
kg H2O
Air ke larutan NaOH + Air keluar H2+air yang bereaksi +Air Transport ke anoda
kmol H2O
Air ke Cl2+air didepleted brine-yang pindah ke katoda
kmol H2O
2 + NaOH) + 0 - Reaksi =
2,829.7259 100.0000
kg/jam % wt
3,186.4027 100.00003,186.4027 100.0000
masukGenerasi
F17kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
3,186.4027 176.8652 0.0000 0.00000.0000 0.0000 674.4951 16.8636
0.0000 0.0000 597.8499 8.4318
0.0000 0.0000 16.9969 8.43180.0000 0.0000 0.0000 0.0000
3,186.4027 1,289.34187,134.3298
8,423.6717
EV-301
= F22 + F23
= +
x 0.3200 = F22. (0)674.4951 = 0.7300
F23 = 923.9659
kg/jam
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
F22 . X22
F23 . X23
yang keluar dari crystallizer
CR-301 F24
BM39.9970
18.0160
/ 100
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
kg H2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk Unhydrate
kg NaOH
kg NaOH
kg NaOH
NaOH pada larutan induk - NaOH yang larutkg/jam
kg/jam
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 158.4142 0.6350
516.0809 1.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 249.4708 1.0000516.0809 407.8850
kg unhydrate / kg air
kg H2O
kg H2O
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
%
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
F24: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
CF-301 F26
SC-301 F28
F27: Aliran keluar Kristal NaOH yang tersaring (yang diinginkan)
% (sumber: Perry's )
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0060 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0060 0.0000
F28: Aliran keluar kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)
F28: Aliran kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)F29: Aliran keluar Kristal NaOH yang kemballi ke screener
HM-301 F29
ton/tahunkg/jamkg/jam
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
(Sumber: Handbook of Inorganic Chemical, 2002, by: Pradyot Patnaik, Ph.D)
(Kirk othmer, tabel.14)
gr/l untuk 305.0000
Vol. NaCl 140.8776liter 0.1409cm3
liter 0.8591
859.1224
856.5450fraksi NaCl 0.2626
Vol.H2O
cm3
gr H2O massa H
2O
Masuk KeluarF2 (kmol/jam) F3 (kmol/jam)
0.0000 16.6761
0.0000 0.0300
0.0000 0.0007
0.0000 0.0033
160.3123 161.0677
0.0000 0.0651160.3123 177.8431
Na2SO
4
0.02640.0264
2NaCl
0.11460.1146
2NaCl
0.00120.0012
0.00270.0027
Na2SO
4
Generasi Konsumsi
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
6.7691 0.1158 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.5992 0.0264
0.0000 0.0000 0.0560 0.0006
0.0000 0.0000 0.3200 0.0027
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 6.3624 0.0573
0.0000 0.0000 8.8779 0.0838
0.0000 0.0000 0.2597 0.0065
0.1894 0.0032 0.0000 0.0000
8.3837 0.0838 0.0000 0.0000
4.1328 0.0291 0.0000 0.0000
19.4750 19.4752
19.4750 19.4752
3,966.1660
Neraca mol
BMMasuk Keluar
F6 (kmol/jam) F7 (kmol/jam)58.4430 16.7919 0.0000
136.1400 0.0036 0.0000
95.2180 0.0001 0.0000
120.3600 0.0007 0.0000
18.0160 163.4008 0.0000
110.9900 0.0078 0.0000
105.9900 0.0368 0.000039.9970 0.0858 0.0000
58.3270 0.0032 0.0032
100.0900 0.0838 0.0838
142.0400 0.0291 0.0000180.4437 0.0870
180.4437
0.00360.0036
2NaCl
Na2SO
4
CaCl2
CaCl2
MgCl2
MgCl2
0.00010.0001
0.00070.0007
2NaCl
0.00780.0078
KonsumsiKeluar
F9kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam1.4300 0.0245 982.3000 16.8078
0.4908 0.0036 0.0000 0.0000
0.0140 0.0001 0.0000 0.0000
0.0800 0.0007 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 2,943.8297 163.4008
0.8676 0.0078 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.9031 0.0368
Na2SO
4
MgCl2
MgCl2
CaCl2
CaCl2
0.0000 0.0000 3.4305 0.0858
0.0000 0.0000 4.7393 0.03342.8824 3,938.2026
3,952.4172
2NaCl
0.03680.0368
2NaCl
0.03340.0334
Na2CO
3
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
KonsumsiKeluar
F13kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam8.2044 0.1404 990.5044 16.9482
0.0000 0.0000 2,943.8297 163.4008
3.9031 0.0368 0.0000 0.00000.0000 0.0000 3.4305 0.0858
4.7393 0.0334 0.0000 0.000016.8468 3,937.7646
4,020.2464
0.08580.0858
H2O
Setelah netralisasiwi/ ρ
2.1650 0.1165
0.9970 0.7501
0.8665
Perhitungan pH larutan garam masuk sebelum dinetralkan dan diasamkanKomponen kg/jam wi
NaCl 990.5044 0.2515 2.1650
2,943.8297 0.7476 0.9970NaOH 3.4305 0.0009 2.1300
3,937.7646 1.0000
1.1542 kg/liter
3411.8061 liter
0.00003 M (= mol/liter)
= 4.5229
p Kw = p OH + pH pH = pKw - p OH
= 14 - p OHpH = 9.4771
ρ (kg/liter)
ρ (kg/liter)
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
[OH-] = [NaOH]=
p OH = -log[OH-]
KonsumsiKeluar
F16kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 995.5170 17.0340
0.0000 0.0000 2,952.2854 163.87023.4305 0.0858 0.0000 0.00003.1273 0.0858 0.1247 0.00346.5578 3,947.9272
3,947.9272
+1/2 Cl2
1/2 H2
8.4318 8.43188.4318 8.4318
176.8652
KonsumsiKeluar
F18kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
985.5619 16.8636 0.0000 0.0000
303.8154 16.8636 1,317.5194 73.13050.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 597.8499 8.4318
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000 0.0000
1,289.3773 1,915.36937,134.2944
8,423.6717
+ F23 x 0.7300F23kg/jam
KeluarF22 F23
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 674.4951 0.73
1,183.8313 1.0000 249.4708 0.271,183.8313 923.9659
2,107.7972
KeluarF24 (S+C)
kg/jam fraksi
158.4142 0.1715
516.0809 0.5585
249.4708 0.2700923.9659
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
KeluarF25 F26
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
155.2459 0.3884 3.1683 0.0060
0.0000 0.0000 516.0809 0.9844
244.4814 0.6116 4.9894 0.0095399.7273 524.2386
923.9659
KeluarF27 F28
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
3.0099 0.0060 0.1584 0.0060
490.2769 0.9844 25.8040 0.9844
4.7399 0.0095 0.2495 0.0095498.0267 26.2119
524.2386
KeluarF29
kg/jam fraksi
0.1584 0.0060
25.8040 0.9844
0.2495 0.009526.2119
bukti
290.0000 gr NaClliter 1.0000 0.0000 liter campurancm3
liter
untuk 0.0000
Vol. NaCl 0.0000 cm30.0000 liter
Vol.H2O 0.0000 liter
0.0000 cm3massa H2O 0.0000 gr H2O
fraksi NaCl #DIV/0!
cm3
gr H2O
(patent 4448682)
keluar
F6
kg.jam kmol/jam BM981.3691 16.7919 58.4430
0.4908 0.0036 136.1400
0.0140 0.0001 95.2180
0.0800 0.0007 120.3600
2,943.8297 163.4008 18.0160
0.8676 0.0078 110.9900
3.9031 0.0368 105.9900
3.4305 0.0858 39.9970
0.1894 0.0032 58.3270
8.3837 0.0838 100.0900
4.1328 0.0291 142.0400
3,946.6908
3,946.6908
KeluarF8 (kmol/jam)
16.7919
0.0036
0.0001
0.0007
163.4008
0.0078
0.03680.0858
0.0000
0.0000
0.0291180.3567
180.4437
KeluarF11
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
0.0000 0.0000 136.1400
0.0773 0.0008 95.2180
0.0000 0.0000 120.3600
12.8696 0.7143 18.0160
1.2677 0.0114 110.9900
0.0000 0.0000 105.9900
0.0000 0.0000 39.9970
0.0000 0.0000 142.040014.2146
3,952.4172
KeluarF14
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
73.8394 4.0985 18.0160
3.9031 0.0368 105.99000.0000 0.0000 39.9970
4.7393 0.0334 142.040082.4818
4,020.2464
wi/ ρ0.1162
0.74980.00040.8664
BM58.4430
18.016039.997036.4610
KeluarF19 F20 F21
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 9.9552 0.1703 0.0000 0.0000
264.4052 14.6761 2,819.6460 156.5079 1,433.3021 79.55720.0000 0.0000 0.0000 0.0000 674.4951 16.8636
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
16.9969 8.4318 0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.1247 0.0034 0.0000 0.0000
281.4020 2,829.7259 2,107.79727,134.2944
8,423.6717
BM58.4430
18.016039.9970
70.9040
2.015836.4610
Perhitungan Neraca Massa:
Data - data:* Komposisi GaramKomponen % wt
NaCl 97.4600
0.4090
0.0070
0.0400
1.3610
0.7230
Total 100.0000 (sumber: PT.Garam)
Neraca Massa pada tiap alat:
1. Tangki Pencampuran
Basis 1000 kg/jam NaCl
Dimana:F1: Umpan NaClF2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
*Perhitungan air yang ditambahkan:Diketahui:
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
MT -101
F1
F2
F1
F2
F1
F2
Umpan larutan NaCl = 290.0000 gram NaCl
1.0000Densitas :
NaCl = 2.1650
0.9970
**volume NaCl = massa NaCl/ densitas NaCl
= 133.9492
= 0.1339
= 0.8661
= 866.0508
= 863.4527
sehingga :
Komponen Massa fraksi massa (wi)NaCl 290.0000 0.2514
863.4527 0.74861,153.4527 1.0000
= 1.1535
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran
= 1,000.0000
= 1.0000
Komposisi Garam yang masuk berdasarkan basis:
KomponenMasuk
F1 (kg/jam)NaCl 974.6000
4.0900
0.0700
0.4000
liter larutan (NaCl+H2O)
gr/cm3
H2O = gr/cm3
cm3
dm3 atau liter
**volume H2O = Volume larutan - volume NaCl
liter atau dm3
cm3
**massa H2O = densitas H
2O x volume H
2O
gr H2O
H2O
ρcampuran =
cm3
dm3 atau liter
CaSO4
MgCl2
MgSO4
wi
wi
13.6100
7.2300Total 1,000.0000
Umpan yang masuk ke elektrolisis (290 gr/liter):Komponen % kg/jamNaCl 25.1419 974.6000
74.8581 2,901.7964Total 100.0000 3,876.3964
Jadi, air yang harus ditambahkan ke tangki pencampuran:
= 2,888.1864 kg/jam
Neraca Massa Total di tangki pencampuran
KomponenMasuk
F1 (kg/jam) F2 (kg/jam)NaCl 974.6000 0.0000
4.0900 0.0000
0.0700 0.0000
0.4000 0.0000
13.6100 2,888.1864
7.2300 0.0000Total 1,000.0000 2,888.1864
2. Reaktor-101 (R-101)
Dimana:F3: Aliran Umpan dari MT-101
F5: Aliran NaOH 50%
Diketahui:
H2O
CaCl2
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
F4: Aliran Na2CO
3 25%
R -101
F3
F5F4
80.0000
88.0000
reaksi 1 +mula2 0.0300reaksi 0.0264sisa 0.0036
reaksi 2 +mula2 0.0651reaksi 0.0573sisa 0.0078
reaksi 3 +mula2 0.0007reaksi 0.0006sisa 0.0001
reaksi 4 +mula2 0.0033reaksi 0.0027sisa 0.0007
==
Komponen kg/jam Kmol/jam
10.0885 0.0952
30.2655 1.6799Total 40.3540
Na2CO
3 diberikan secara berlebih 0,6 - 1 g/l , umumnya 0,8 -1 (patent 4448682)
NaOH diberikan secara berlebih 1-2 g/l (patent 4448682)
Untuk Mg2+ konversi =
Untuk Ca2+ konversi =
CaSO4
CaCl2
MgCl2
MgSO4
Komposisi aliran 4 (Na2CO
3)
Na2CO
3 yang dibutuhkan (reaksi 3 dan 4)
Na2CO
3yang dipakai 25 %
komposisi Na2CO
3 awal yang dibutuhkan
Na2CO
3
H2O
Komposisi aliran 5 (NaOH) NaOH yang dibutuhkan (reaksi 1 dan 2) =
= NaOH yang dipakai 50 %komposisi NaOH awal yang dibutuhkanKomponen kg/jam Kmol/jamNaOH 0.3247 0.0081
0.3247 0.0031Total 0.6493
"menghitung excess yang dibutuhkan"Komposisi aliran masuk umpan
Komponen BM F3
kg/jamNaCl 58.4430 974.6000
136.1400 4.0900
95.2180 0.0700
120.3600 0.4000
18.0160 2,901.7964
110.9900 7.2300Total 3,888.1864
= 1.1553
= 1.1553
1.1553
= 1.1553
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran= 3,365.6148 liter
0.8 gr excess NaOH per 1 liter campuran awal
2,692.4918= 2.6925
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
ρcampuran =
*Excess Na2CO
3:
maka Na2CO
3excess yang harus diberikan =
wi
wi
kg/jam fraksi
2.6925 0.2500
8.0775 0.7500Total 10.7700 1.0000
*Excess NaOH: 1 gr excess NaOH per 1 liter campuran awal
3,365.6148= 3.3656
kg/jam fraksiNaOH 3.3656 0.5000
3.3656 0.5000Total 6.7312 1.0000
Neraca Massa Total di Reaktor-101Masuk
Komponen F3
kg/jam kmol/jam
NaCl 974.6000 16.6761
4.0900 0.0300
0.0700 0.0007
0.4000 0.0033
2,901.7964 161.0677
7.2300 0.0651
0.0000 0.0000
NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
Total3,888.1864
3,946.6910
3,966.1660
3. Sand Filter-101 (SF-101)
Komposisi ExcessNa
2CO
3
H2O
maka NaOH excess yang harus diberikan =
Komposisi Excess
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Dimana:F6: Aliran Umpan dari R-101F7: Aliran endapan yang tersaring
Neraca massa di sand filter:
KomponenMasuk Keluar
F6 (kg/jam) F7 (kg/jam)NaCl 981.3691 0.0000
0.4908 0.0000
0.0140 0.0000
0.0800 0.0000
2,943.8297 0.0000
0.8676 0.0000
3.9031 0.0000NaOH 3.4305 0.0000
0.1894 0.1894
8.3837 8.3837
4.1328 0.0000
Total3,946.6908 8.5731
3,946.6908
Dimana:
F8: Aliran produk (over flow) yang keluar dari SF-101
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
4. Cation Exchanger-101 (CE-101)
SF-101
F6
F8
CE-101
F8
F11
F10
F8: Aliran Umpan dari SF-101F9: Aliran keluar larutan garam menuju AE-101
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +mula2 0.0036reaksi 0.0036sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +mula2 0.0001reaksi 0.0001sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +mula2 0.0007reaksi 0.0007sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +
F10: Aliran masuk regenerat NaCl 10%F11: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk CaSO4
CaSO4
CaSO4
reaksi 2: untuk MgCl2
MgCl2
MgCl2
reaksi 3: untuk MgSO4
MgSO4
MgSO4
reaksi 4: untuk CaCl2
CaCl2
CaCl2
mula2 0.0078reaksi 0.0078sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 0.0245 = 1.4300
NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 1.4300 0.1000
12.8696 0.9000Total 14.2995 1.0000
Neraca massa di CE-101masuk
Komponen F8kg/jam kmol/jam
NaCl 981.3691 16.7919
0.4908 0.0036
0.0140 0.0001
0.0800 0.0007
2,943.8297 163.4008
0.8676 0.0078
3.9031 0.0368NaOH 3.4305 0.0858
4.1328 0.0291
Total3,938.1177
3,952.4172
Komposisi Regenerant:
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
5. Anion Exchanger-101 (AE-101)
AE-101
F9
F14
F13
Dimana:F9: Aliran Umpan dari CE-101F12: Aliran keluar larutan garam menuju MT-102
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.0368reaksi 0.0368sisa 0.0000
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.0334reaksi 0.0334sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 0.1404 = 8.2044
NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 8.2044 0.1000
73.8394 0.9000Total 82.0438 1.0000
Neraca massa di AE-101masuk
Komponen F9kg/jam kmol/jam
NaCl 982.3000 16.8078
F13: Aliran masuk regenerat NaCl 10%F14: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk Na2CO
3
Na2CO
3
2R-CO3
Na2CO
3
reaksi 2: untuk Na2SO
4
Na2SO
4
2R-SO4
Na2SO
4
Komposisi Regenerant:
H2O
2,943.8297 163.4008
3.9031 0.0368NaOH 3.4305 0.0858
4.7393 0.0334
Total3,938.2026
4,020.2464
6. Tangki Netralisasi (MT-102)
Dimana:F13: Aliran Larutan Garam dari AE-101F15: Aliran HCl 32 % dari Tangki Penyimpanan F16: Aliran Keluar larutan garam dengan pH 3
Diperhitungkan: sejumlah HCl bereaksi dengan NaOH terlebih dahulu"Reaksi Netralisasi":
NaOH +awal 0.0858Reaksi : 0.0858Setimbang: 0.0000
Dari reaksi netralisasi:* HCl yang perlu ditambahkan untuk menetralkan NaOH =
= HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
Komponen Massa (kg/jam) FraksiHCl 3.1273 0.3200
6.6454 0.68009.7727 1.0000
* NaCl tambahan yang terbentuk ==
==
Komposisi massa setelah reaksi netralisasi
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
H2O
* H2O tambahan yang terbentuk
MT -102
F13
F15
KomponenMasuk
F13 (kg/jam) F15 (kg/jam)NaCl 990.5044 0.0000
2943.8297 6.6454NaOH 3.4305 0.0000HCl 0.0000 3.1273
Total: 3937.7646 9.77273947.5373
3954.0952
Setelah netralisasi:
1.1540 kg/liter
3,420.7262 liter
"Pembuatan larutan pH 3":HCl yang dibutuhkan untuk mencapai pH 3Jumlah HCl untuk mencapai pH 3
pH = -log[H]+
3 = -log[H]+
3 = -log10-3
[H]+ = 0.0010 M (= mol/ liter)
Molaritas = MolVolume
[H]+ = [HCl] = Mol3,420.7262
Mol HCl = 3.4207 mol= 0.0034 kmol HCl
massa HCl = 0.1247 kg HCl
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) := 3.2520 kg
Komposisi akhir HCl 32% yg digunakan untuk membuat larutan pH 3Komponen Massa (kg/jam) Fraksi
HCl 3.2520 0.3200
6.9105 0.680010.1625 1.0000
Neraca massa di MT-102masuk
Komponen F13
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
H2O
kg/jam kmol/jamNaCl 990.5044 16.9482
2,943.8297 163.4008NaOH 3.4305 0.0858HCl 0.0000 0.0000
Total3,937.7646
3,947.9271
7.Reaktor Elektrolisis (RE-201)
Diketahui:
7. Konversi di reaktor = 99 % = (Sumber: Kirk Othmer dan Ulman Tabel 20,hal 65)
Reaksi yang terjadi:
NaCl +awal 17.0340Reaksi : 16.8636Setimbang: 0.1703
H2O
"merupakan tempat terjadinya reaksi NaCl dengan H2O membentuk NaOH, Cl
2 dan H
2"
1. Membran yang digunakan dibuat dari Perfluoro Sulfonic Acid yaitu Nafion.
2. Membran ini hanya mengijinkan ion Na+ untuk melewatinya dan mencegah ion OH-
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
4. H2O Transport dari katoda ke anoda sebesar 3,9 kmol H
2O/kmol Na+
5. Cl2 yang keluar dari anoda adalah 99,5 %vol
6. H2 yang keluar dari katoda adalah 99,9 %vol
RE -201F16
F18 F19
F20 F21
Konversi = reaktan yang bereaksi reaktan mula-mula
0.9900 = A16.8636
A = 16.6950= 975.7062
"Komposisi Keluaran Elektrolisis"
* Produk Utama (aliran 21 / katoda bawah)Komponen BM %wt
NaOH 39.9970 32
18.0160 68Total 100
* Produk Samping (aliran 18 / anoda atas)
Diketahui:
mol = 8.4318 kmol/jam
597.8499 kg/jam
2.4040
248.6896
1.2497 m3 = 1,249.6966 liter
1,054.2714 kg/m3
1,317.5194 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
70.9040 31.2133
18.0160 68.7867Total 100
* Produk Samping (aliran 19 / anoda atas)
H2O
Dimana Gas Cl2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,5% v/v
Cl2 yang dihasilkan:
massa Cl2 =
ρ Cl2 = kg/m3
Volume Cl2 = m3
H2O yang ada pada 99,5 %vol Cl
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
Cl2
H2O
Dimana Gas H2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,9% v/v
Diketahui:
mol = 8.4318 kmol/jam
16.9969 kg/jam
0.0678
250.5434
0.2508 m3 = 250.7942 liter
1,054.2714 kg/m3
264.4052 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
2.0158 6.0401
18.0160 93.9599Total 100
* aliran 20 / anoda bawah / aliran keluar umpan masuk yang tidak bereaksiDiketahui:
-
Neraca mol untuk air:
- Air di katoda =
- Air di Anoda =
Neraca mol Total untuk air di reaktor elektrolisis:masuk - keluar + Generasi - Konsumsi = Acc = 0
Komponen BM kmol/jamNaCl 58.4430 0.1703
H2 yang dihasilkan:
massa H2 =
ρ H2 = kg/m3
Volume H2 = m3
H2O yang ada pada 99,9 %vol H
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
H2
H2O
H2O transpor dari katoda menuju anoda =
air didepleted brine =
(anoda + katoda) -(Cl2 + depleted brine + H
2 + NaOH) + 0 - Reaksi =
sehingga, komposisi di depleted brine:
18.0160 156.5079HCl 36.4610 0.0034Total 156.6816425996
Komponen BM kmol/jam
18.0160 176.8652Total 176.8652
Neraca massa di RE-201masuk
Komponen F16kg/jam kmol/jam
NaCl 995.5170 17.0340
2,952.2854 163.8702NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000HCl 0.1247 0.0034
Total3,947.9272
7,134.32988,423.6717
8.Evaporator (EV-301)Fungsi: memekatkan larutan NaOH 32% dengan cara menguapkan airnya.
Dimana:F21: Aliran Larutan NaOH 32% dari RE-201
F23: Aliran Keluar larutan NaOH dari EV-301
H2O
"Komposisi H2O yang masuk ke katoda (aliran 17)"
H2O
H2O
Cl2
H2
F22: Aliran H2O yang teruapkan
EV-301F21
F22
F23
Diketahui:Umpan yang masuk ke evaporatorKomponen %wtNaOH 876.1566 0.3335
1,750.8789 0.6665Total 2,627.0355 1.0000
F21Neraca Massa Komponen:
Untuk komponen NaOH:Diketahui:
0.3335
0.7300
Maka:Neraca Massa Komponen NaOH :
2,627.0355
Sehingga, massa air yang teruapkan : F22 = F21 - F23
= 1,426.8210
Neraca massa di EV-301Masuk
Komponen F21kg/jam fraksi
NaOH 876.1566 0.3335153352
1,750.8789 0.6664846648
Total2,627.0355
kg/jam (F21+recycle)
H2O
Neraca Massa Over All di Evaporator:
F21 . X21
X21
=
X23
=
H2O
9. Crystallizer (CR-301)
CR-301F23
Dimana:F23: Aliran Keluar larutan NaOH dari EV-301
Asumsi-asumsi:
3. Dalam keseluruhan magma itu terdapat keadaan lewat jenuh yang seragam
Diketahui:
Komponen kg/jam %wtNaOH 876.1566 0.7300
324.0579 0.2700Total 1,200.2146 1.0000
Data Kelarutan NaOH pada berbagai temperatur :Kelarutan
Fase
0 42
10 51.5
20 109
30 119
40 129
50 145
60 174708090 313 NaOH100 347 NaOH
(Sumber: Perry's, Tabel 2.120)
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
Berdasarkan Tabel 3.1 Mullyn, faktor konversi untuk unit konsentrasi larutan :
Dimana:
F24: Aliran Kristal dan mother liquor yang keluar dari crystallizer
1. Operasinya steady state2. Crystallizer selalu berisi magma suspensi-campuran
Umpan yang masuk ke cryztallizer
H2O
Suhu ( oC)(kg zat / 100 kg H
2O)
NaOH.4H
2O
NaOH . 3 1/2
H2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk Unhydrate
CR-301F23
3
31 CR
CC
Larutan induk didinginkan sampai suhu : Diketahui:
0.5633
58.01339.9970
R = 1.4504maka:
0.635063.5001
Larutan induk didinginkan sampai suhu : * Kelarutan 63.5001
per 100
* Jumlah air yang pada larutan (umpan) = 324.0579 NaOH yang Larut = 205.7771
* NaOH yang tidak larut (yang menjadi kristal) = NaOH pada larutan induk - NaOH yang larut= 670.3796
F = S + C + WDimana:F = Larutan (umpan) yang akan dikristalkan C = Kristal yang terbentukW = air yang menguap (kristalisasi dengan sistem pendinginan air yang menguap =0)
F = S + C S = F - C = 529.8350
S terdiri dari: NaOHnk = 205.7771 kg/jam
324.0579 kg/jam
C1 = kg zat anhydrous/kg air
C3 = kg zat hydrate/kg larutan
R = Berat molekul hydrate (MH) / Berat Molekul anhydrous (M
A)
90 oC
C3 =
BM hydrate (NaOH.1H
2O) =
BM unhydrate (NaOH) =
kelarutan NaOH unhydrate dalam 1 kg air C
1 =
kg unhydrate dalam 100 kg air =
90 oC
Neraca massa total di crystallizer:
S = mother liquor
H2O =
Neraca Massa CR-301Masuk
Komponen F23kg/jam fraksi
876.1566 0.7300
0.0000 0.0000
324.0579 0.2700Total 1,200.2146
Dimana:
F25: Aliran keluar Kristal NaOH
F24 = F25 + F26
asumsi: Larutan yang terikut padatan = 2
Aliran F26
670.3796 kg/jam
4.1155 kg/jam
6.4812 kg/jam
Neraca Massa CF-301Masuk
Komponen F24
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
10. Centrifuse (CF-301)Fungsi : memisahkan kristal NaOH dari mother liquor
F24: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
F26: Aliran keluar mother liquor (recycle ke EV-301)
Neraca Massa di centrifuse:
pemisahan endapan dan filtrat yang dilakukan dgn centifuse maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
Komposisi keluaran Centrifuse:
* NaOH kristal =
NaOH non kristal =
H2O =
CF-301F24
F25
kg/jam fraksi
205.7771 0.1715
670.3796 0.5585
324.0579 0.2700Total 1,200.2146
Dimana:
F27: Aliran keluar Kristal NaOH yang tersaring (yang diinginkan)
5.0000
F26 = F27 + F28
* Produk yang tidak tersaring (F28):
0.2058 kg/jam
33.5190 kg/jam
0.3241 kg/jam
Neraca Massa SC-301Masuk
Komponen F26kg/jam fraksi
4.1155 0.0060
670.3796 0.9844
6.4812 0.0095Total 680.9763
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
11. Screener (SC-301)
F26: Aliran umpan masuk screener
F28: Aliran keluar kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)
Produk yang tak tersaring (oversize) = Neraca massa di screener:
NaOHnon kristal =
NaOH kristal =
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
SC-301F26
F27
Dimana:
Neraca Massa SC-301Masuk
Komponen F28kg/jam fraksi
0.2058 0.0060
33.5190 0.9844
0.3241 0.0095Total 34.0488
untuk 1 jam operasi:
Dimana: Kapasitas Poduk (spesifik) = 50000= 6,313.1313
massa produk perjam dengan basis = 680.9763
maka:9.2707
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
12. Hammer mill (HM-301)
F28: Aliran kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)F29: Aliran keluar Kristal NaOH yang kemballi ke screener
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
Faktor Pengali (scale up) =
HM-301F28
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
*Berat molekulNaCl 58.4430
136.1400
95.2180
120.3600
18.0160
110.9900
39.9970
105.9900
58.3270
100.0900
142.0400HCl 36.4610
70.9040
2.0158
= 1,000.0000
F2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
NaOHNa
2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Cl2
H2
MT -101 F3
untuk 280.0000
Vol. NaCl 129.33030.1293
0.8707
870.6697
868.0577fraksi NaCl 0.2439
wi / ρ 2.1650 0.1161
0.9970 0.75080.8670
liter larutan (NaCl+H2O)
Vol.H2O
massa H2O
ρ(gr/cm3)
gr/cm3
Neraca molKeluar Masuk
F3 (kg/jam) F13 (fraksi) F1 (kmol/jam)974.6000 0.2507 16.6761
4.0900 0.0011 0.0300
0.0700 0.0000 0.0007
0.4000 0.0001 0.0033
2,901.7964 0.7463 161.0677
7.2300 0.0019 0.06513,888.1864 1.0000 177.8431
(H2O yang dibutuhkan dielektrolisis - H
2O yang sudah ada di garan)
R -101 F6
% 0.8000
% 0.8800(Sumber: Patent 4448682)
+0.03000.0264 0.02640.0036 0.0264
0.06510.0573 0.05730.0078 0.0573
2NaOH +0.00150.0012 0.00060.0003 0.0006
2NaOH +0.00660.0053 0.00270.0013 0.0027
0.0952 kmol/jam10.0885 kg/jam
fraksi
0.2500
0.75001.0000
Na2CO
3CaCO
3
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
0.0081 kmol/jam0.3247 kg/jam
fraksi0.5000
0.50001.0000
wi / ρ kmol/jam wi16.6761 0.2507 2.165 0.11578
0.0300 0.0011 2.96 0.00036
0.0007 0.0000 2.32 0.00001
0.0033 0.0001 2.66 0.00004
161.0677 0.7463 0.997 0.74856
0.0651 0.0019 2.15 0.000861.0000 0.86560
≈ x=?3,365.6148 liter
grkg
ρ(gr/cm3)
g/cm3
kg/dm3
g/cm3
kg/dm3
≈ x=?3,365.6148 liter
grkg
Masuk
F4 F5
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
38.3430 2.1283 3.6903 0.2048
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
12.7810 0.1206 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.6903 0.0923
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
51.1240 7.3805
Keluar Generasi Konsumsi AccF8 (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam)
981.3691 0.0000 0.0000 0.0000
0.4908 0.0000 0.0000 0.0000
0.0140 0.0000 0.0000 0.0000
0.0800 0.0000 0.0000 0.0000
2,943.8297 0.0000 0.0000 0.0000
0.8676 0.0000 0.0000 0.0000
3.9031 0.0000 0.0000 0.00003.4305 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
4.1328 0.0000 0.0000 0.00003,938.1177
3,946.6908
SF-101 F7
CE-101 F9
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl +0.00720.0072 0.00360.0000 0.0036
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.00030.0003 0.00030.0000 0.0003
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl +0.00130.0013 0.00070.0000 0.0007
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
0.01560.0156 0.01560.0000 0.0156
kmol/jamkg/jam
kmol/jam0.0245
0.7143
masukGenerasi
F10kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam1.4300 0.0245 0.9309 0.0159
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0773 0.0008
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
12.8696 0.7143 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 1.2677 0.0114
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.6065 0.004314.2995 2.8824
3,952.4172
AE-101 F12
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.07370.0737 0.07370.0000 0.0737
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.06670.0667 0.06670.0000 0.0667
kmol/jamkg/jam
kmol/jam0.1404
4.0985
masukGenerasi
F12kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam8.2044 0.1404 8.2044 0.1404
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Cl-) 2R-CO3
2(R-Cl-)
2(R-Cl+) 2R-SO4
2(R-Cl+)
73.8394 4.0985 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.9031 0.03680.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 4.7393 0.033482.0438 16.8468
4,020.2464
HCl NaCl +0.08580.0858 0.08580.0000 0.0858
0.0858 kmol/jam3.1273 kg/jam
HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
0.0858 kmol/jam5.0127 kg/jam
0.0858 kmol/jam1.5452 kg/jam
MT -102 F16
Generasi Konsumsi Setelah netralisasi(kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) wi5.0127 0.0000 995.5170 0.2522
1.5452 0.0000 2952.0204 0.74780.0000 3.4305 0.0000 0.00000.0000 3.1273 0.0000 0.00006.5579 6.558 3947.5374 1.0000
3954.0952 3954.0952
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) :
masukGenerasi
F15
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 5.0127 0.0858
6.9105 0.3836 1.5452 0.08580.0000 0.0000 0.0000 0.00003.2520 0.0892 0.0000 0.000010.1625 6.5579
3,947.9271
0.99
NaOH +176.865216.8636 16.8636
160.0015 16.8636
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
H2O
RE -201 F17
kmol NaCl/ jamkg NaCl / jam
kmol/jam kg/jam16.8636 674.4951
79.5572 1,433.30212,107.7972
kmol/jam kg/jam
8.4318 597.8499
73.1305 1,317.51941,915.3693
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
kmol/jam kg/jam
8.4318 16.9969
14.6761 264.4052281.4020
= 3.9000 x 16.8636
= 65.7682
= 1,184.8800
176.8652
156.5079
00.0000 = 0
kg/jam % wt9.9552 0.3518
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
(ρ pada T=90 oC dan 1atm)
3,9 kmol H2O
kmol Na+
kmol H2O
kg H2O
Air ke larutan NaOH + Air keluar H2+air yang bereaksi +Air Transport ke anoda
kmol H2O
Air ke Cl2+air didepleted brine-yang pindah ke katoda
kmol H2O
+ NaOH) + 0 - Reaksi =
2,819.6460 99.64380.1247 0.0044
2,829.7259 100.0000
kg/jam % wt
3,186.4027 100.00003,186.4027 100.0000
masukGenerasi
F17kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
3,186.4027 176.8652 0.0000 0.00000.0000 0.0000 674.4951 16.8636
0.0000 0.0000 597.8499 8.4318
0.0000 0.0000 16.9969 8.43180.0000 0.0000 0.0000 0.0000
3,186.4027 1,289.34187,134.3298
8,423.6717
EV-301
komponenNaOH 155.2459
244.4814399.7273
= F22 + F23
= +
x 0.3335 = F22. (0)876.1566 = 0.7300
F23 = 1200.2146
kg/jam
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
*aliran recycle:Umpan Recycle mula"
H2O
F22 . X22
F23 . X23
CR-301 F24
BM39.9970
18.0160
/ 100
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
yang keluar dari crystallizer
kg H2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk Unhydrate
CR-301
kg NaOH
kg NaOH
kg NaOH
NaOH pada larutan induk - NaOH yang larutkg/jam
kg/jam
kg unhydrate / kg air
kg H2O
kg H2O
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 205.7771 0.6350
670.3796 1.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 324.0579 1.0000670.3796 529.8350
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
%
Generasi Konsumsi
F24: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
CF-301 F26
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
F27: Aliran keluar Kristal NaOH yang tersaring (yang diinginkan)
% (sumber: Perry's )
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
F28: Aliran keluar kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)
SC-301 F28
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0060 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0060 0.0000
ton/tahunkg/jamkg/jam
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
F28: Aliran kristal NaOH yang tidak tersaring (over size)F29: Aliran keluar Kristal NaOH yang kemballi ke screener
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
HM-301 F29
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
(Sumber: Handbook of Inorganic Chemical, 2002, by: Pradyot Patnaik, Ph.D)
(Kirk othmer, tabel.14)
gr/l untuk 305.0000
Vol. NaCl 140.8776liter 0.1409
liter 0.8591
859.1224
856.5450fraksi NaCl 0.2626
cm3
Vol.H2O
cm3
gr H2O massa H
2O
Masuk KeluarF2 (kmol/jam) F3 (kmol/jam)
0.0000 16.6761
0.0000 0.0300
0.0000 0.0007
0.0000 0.0033
160.3123 161.0677
0.0000 0.0651160.3123 177.8431
0.02640.0264
2NaCl
0.11460.1146
2NaCl
0.00120.0012
0.00270.0027
Na2SO
4
Na2SO
4
Generasi Konsumsi
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
6.7691 0.1158 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.5992 0.0264
0.0000 0.0000 0.0560 0.0006
0.0000 0.0000 0.3200 0.0027
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 6.3624 0.0573
0.0000 0.0000 8.8779 0.0838
0.0000 0.0000 0.2597 0.0065
0.1894 0.0032 0.0000 0.0000
8.3837 0.0838 0.0000 0.0000
4.1328 0.0291 0.0000 0.0000
19.4750 19.4752
19.4750 19.4752
3,966.1660
Neraca mol
BMMasuk Keluar
F6 (kmol/jam) F7 (kmol/jam)58.4430 16.7919 0.0000
136.1400 0.0036 0.0000
95.2180 0.0001 0.0000
120.3600 0.0007 0.0000
18.0160 163.4008 0.0000
110.9900 0.0078 0.0000
105.9900 0.0368 0.000039.9970 0.0858 0.0000
58.3270 0.0032 0.0032
100.0900 0.0838 0.0838
142.0400 0.0291 0.0000180.4437 0.0870
180.4437
0.00360.0036
2NaCl
0.00010.0001
0.00070.0007
2NaCl
Na2SO
4
CaCl2
CaCl2
MgCl2
MgCl2
Na2SO
4
MgCl2
MgCl2
CaCl2
CaCl2
0.00780.0078
KonsumsiKeluar
F9kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam1.4300 0.0245 982.3000 16.8078
0.4908 0.0036 0.0000 0.0000
0.0140 0.0001 0.0000 0.0000
0.0800 0.0007 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 2,943.8297 163.4008
0.8676 0.0078 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 3.9031 0.03680.0000 0.0000 3.4305 0.0858
0.0000 0.0000 4.7393 0.03342.8824 3,938.2026
3,952.4172
2NaCl
0.03680.0368
2NaCl
0.03340.0334
KonsumsiKeluar
F13kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam8.2044 0.1404 990.5044 16.9482
Na2CO
3
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
0.0000 0.0000 2,943.8297 163.4008
3.9031 0.0368 0.0000 0.00000.0000 0.0000 3.4305 0.0858
4.7393 0.0334 0.0000 0.000016.8468 3,937.7646
4,020.2464
0.08580.0858
H2O
Setelah netralisasiwi/ ρ
2.1650 0.1165
0.9970 0.7501
0.8665
Perhitungan pH larutan garam masuk sebelum dinetralkan dan diasamkanKomponen kg/jam wi
NaCl 990.5044 0.2515 2.1650
2,943.8297 0.7476 0.9970NaOH 3.4305 0.0009 2.1300
3,937.7646 1.0000
1.1542 kg/liter
3411.8061 liter
0.00003 M (= mol/liter)
= 4.5229
p Kw = p OH + pH pH = pKw - p OH
= 14 - p OHpH = 9.4771
KonsumsiKeluar
F16
ρ (kg/liter)
ρ (kg/liter)
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
[OH-] = [NaOH]=
p OH = -log[OH-]
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 995.5170 17.0340
0.0000 0.0000 2,952.2854 163.87023.4305 0.0858 0.0000 0.00003.1273 0.0858 0.1247 0.00346.5578 3,947.9272
3,947.9272
+
8.4318 8.43188.4318 8.4318
1/2 Cl2
1/2 H2
176.8652
KonsumsiKeluar
F18kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
985.5619 16.8636 0.0000 0.0000
303.8154 16.8636 1,317.5194 73.13050.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 597.8499 8.4318
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000 0.0000
1,289.3773 1,915.36937,134.2944
8,423.6717
1.2990F26
201.6615 201.6615
317.5768 317.5768519.2383 519.2383
0.0000
+ F23 x 0.7300F23kg/jam
KeluarF22 F23
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 876.1566 0.7300
1,426.8210 1.0000 324.0579 0.27001,426.8210 1,200.2146
2,627.0355
pengali recycle: Recycle akhir
Delta recycle:
KeluarF24 (S+C)
kg/jam fraksi
205.7771 0.1715
670.3796 0.5585
324.0579 0.27001,200.2146
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
KeluarF25 F26
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
201.6615 0.3884 4.1155 0.0060
0.0000 0.0000 670.3796 0.9844
317.5768 0.6116 6.4812 0.0095519.2383 680.9763
1,200.2146
KeluarF27 F28
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
3.9098 0.0060 0.2058 0.0060
636.8606 0.9844 33.5190 0.9844
6.1571 0.0095 0.3241 0.0095646.9275 34.0488
680.9763
KeluarF29
kg/jam fraksi
0.2058 0.0060
33.5190 0.9844
0.3241 0.009534.0488
bukti
290.0000 0.0000 gr NaClliter 1.0000 0.0000 liter campuran
liter
untuk 0.0000
Vol. NaCl 0.0000 cm30.0000 liter
Vol.H2O 0.0000 liter
0.0000 cm3massa H2O 0.0000 gr H2O
fraksi NaCl #DIV/0!
cm3
cm3
gr H2O
(patent 4448682)
keluar
F6
kg.jam kmol/jam BM981.3691 16.7919 58.4430
0.4908 0.0036 136.1400
0.0140 0.0001 95.2180
0.0800 0.0007 120.3600
2,943.8297 163.4008 18.0160
0.8676 0.0078 110.9900
3.9031 0.0368 105.9900
3.4305 0.0858 39.9970
0.1894 0.0032 58.3270
8.3837 0.0838 100.0900
4.1328 0.0291 142.0400
3,946.6908
3,946.6908
KeluarF8 (kmol/jam)
16.7919
0.0036
0.0001
0.0007
163.4008
0.0078
0.03680.0858
0.0000
0.0000
0.0291180.3567
180.4437
KeluarF11
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
0.0000 0.0000 136.1400
0.0773 0.0008 95.2180
0.0000 0.0000 120.3600
12.8696 0.7143 18.0160
1.2677 0.0114 110.9900
0.0000 0.0000 105.99000.0000 0.0000 39.9970
0.0000 0.0000 142.040014.2146
3,952.4172
KeluarF14
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
73.8394 4.0985 18.0160
3.9031 0.0368 105.99000.0000 0.0000 39.9970
4.7393 0.0334 142.040082.4818
4,020.2464
wi/ ρ0.1162
0.74980.00040.8664
BM58.4430
18.016039.997036.4610
KeluarF19 F20 F21
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 9.9552 0.1703 0.0000 0.0000
264.4052 14.6761 2,819.6460 156.5079 1,433.3021 79.55720.0000 0.0000 0.0000 0.0000 674.4951 16.8636
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
16.9969 8.4318 0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.1247 0.0034 0.0000 0.0000
281.4020 2,829.7259 2,107.79727,134.2944
8,423.6717
BM58.4430
18.016039.9970
70.9040
2.015836.4610
Perhitungan Neraca Massa:
Data - data:* Komposisi GaramKomponen % wt
NaCl 97.4600
0.4090
0.0070
0.0400
1.3610
0.7230
Total 100.0000 (sumber: PT.Garam)
Neraca Massa pada tiap alat:
1. Tangki Pencampuran
Basis: kg/jam NaCl
Dimana:F1: Umpan NaClF2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
*Perhitungan air yang ditambahkan:Diketahui:Umpan larutan NaCl = 290.0000 gram NaCl
1.0000Densitas :
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
liter larutan (NaCl+H2O)
M-120
F1
F2
F1
F2
F1
F2
NaCl = 2.1650
0.9970
**volume NaCl = massa NaCl/ densitas NaCl
= 133.9492
= 0.1339
= 0.8661
= 866.0508
= 863.4527
sehingga :
Komponen Massa fraksi massa (wi)NaCl 290.0000 0.2514
863.4527 0.74861,153.4527 1.0000
= 1.1535
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran
= 1,000.0000
= 1.0000
Komposisi Garam yang masuk berdasarkan basis:
KomponenMasuk
F1 (kg/jam)NaCl 9,035.2308
37.9172
0.6489
3.7083
126.1743
67.0272Total 9,270.7067
Umpan yang masuk ke elektrolisis (290 gr/liter):Komponen % kg/jam
gr/cm3
H2O = gr/cm3
cm3
dm3 atau liter
**volume H2O = Volume larutan - volume NaCl
liter atau dm3
cm3
**massa H2O = densitas H
2O x volume H
2O
gr H2O
H2O
ρcampuran =
cm3
dm3 atau liter
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
wi
wi
NaCl 25.1419 9,035.2308
74.8581 26,901.7034Total 100.0000 35,936.9342
Jadi, air yang harus ditambahkan ke tangki pencampuran:
= 26,775.5291 kg/jam
Neraca Massa Total di tangki pencampuran
KomponenMasuk
F1 (kg/jam) F2 (kg/jam)NaCl 9,035.2308 0.0000
37.9172 0.0000
0.6489 0.0000
3.7083 0.0000
126.1743 26,775.5291
67.0272 0.0000Total 9,270.7067 26,775.5291
2. Tangki Pereaksi-130 (M-130)
Dimana:F3: Aliran Umpan dari M-120
F6: Aliran NaOH 50%
Diketahui:
80.0000
88.0000
reaksi 1 +
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
F5: Aliran Na2CO
3 25%
Na2CO
3 diberikan secara berlebih 0,6 - 1 g/l , umumnya 0,8 -1 (patent 4448682)
NaOH diberikan secara berlebih 1-2 g/l (patent 4448682)
Untuk Mg2+ konversi =
Untuk Ca2+ konversi =
CaSO4
M-130
F4
F6F5
mula2 0.2785reaksi 0.2451sisa 0.0334
reaksi 2 +mula2 0.6039reaksi 0.5314sisa 0.0725
reaksi 3 +mula2 0.0068reaksi 0.0055sisa 0.0014
reaksi 4 +mula2 0.0308reaksi 0.0246sisa 0.0062
==
Komponen kg/jam Kmol/jam
93.5276 0.8824
280.5829 15.5741Total 374.1105
Komposisi aliran 6 (NaOH) NaOH yang dibutuhkan (reaksi 1 dan 2) =
= NaOH yang dipakai 50 %komposisi NaOH awal yang dibutuhkanKomponen kg/jam Kmol/jamNaOH 3.0098 0.0753
3.0098 0.0284Total 6.0196
"menghitung excess yang dibutuhkan"
CaCl2
MgCl2
MgSO4
Komposisi aliran 5 (Na2CO
3)
Na2CO
3 yang dibutuhkan (reaksi 3 dan 4)
Na2CO
3yang dipakai 25 %
komposisi Na2CO
3 awal yang dibutuhkan
Na2CO
3
H2O
H2O
Komposisi aliran masuk umpan
Komponen BM F3
kg/jamNaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272Total 36,046.2358
= 1.1553
= 1.1553
1.1553
= 1.1553
Volume campuran = massa campuran/ densitas campuran= 31,201.6273 liter
0.8000 gr excess NaOH per 1.0000 liter campuran awal
24,961.3018= 24.9613
kg/jam fraksi
24.9613 0.2500
74.8839 0.7500Total 99.8452 1.0000
*Excess NaOH: 1.0000 gr excess NaOH per 1.0000 liter campuran awal
31,201.6273= 31.2016
kg/jam fraksiNaOH 31.2016 0.5000
31.2016 0.5000Total 62.4033 1.0000
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
ρcampuran =
*Excess Na2CO
3:
maka Na2CO
3excess yang harus diberikan =
Komposisi ExcessNa
2CO
3
H2O
maka NaOH excess yang harus diberikan =
Komposisi Excess
H2O
wi
wi
Neraca Massa Total di Reaktor-101Masuk
Komponen F3
kg/jam kmol/jam
NaCl 9,035.2308 154.5990
37.9172 0.2785
0.6489 0.0068
3.7083 0.0308
26,901.7034 1,493.2118
67.0272 0.6039
0.0000 0.0000
NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
Total36,046.2358
36,588.6144
36,769.1616
3. Sand Filter-140 (H-140)
Dimana:F7: Aliran Umpan dari M-130F9: Aliran endapan yang tersaring
Neraca massa di sand filter:
KomponenMasuk Keluar
F7 (kg/jam) F9 (kg/jam)NaCl 9,097.9853 0.0000
4.5501 0.0000
0.1298 0.0000
0.7417 0.0000
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
F8: Aliran produk (over flow) yang keluar dari sand filter
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H-140
F7
F9
27,291.3816 0.0000
8.0433 0.0000
36.1846 0.0000NaOH 31.8036 0.0000
1.7557 1.7557
77.7228 77.7228
38.3142 0.0000
Total36,588.6126 79.4784
36,588.6126
Dimana:F8: Aliran Umpan dari Sand FilterF10: Aliran keluar larutan garam menuju AE-101
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +mula2 0.0334reaksi 0.0334sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
4. Cation Exchanger-150 (D-150)
F11: Aliran masuk regenerat NaCl 10%F12: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk CaSO4
CaSO4
CaSO4
reaksi 2: untuk MgCl2
MgCl2
MgCl2
D-150
F8
F12
F11
mula2 0.0014reaksi 0.0014sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Mg +
Total : +mula2 0.0062reaksi 0.0062sisa 0.0000
+
regenerasi : 2R-Ca +
Total : +mula2 0.0725reaksi 0.0725sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 0.2268 = 13.2567
NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 13.2567 0.1000
119.3100 0.9000Total 132.5667 1.0000
Neraca massa di CE-101masuk
Komponen F8kg/jam kmol/jam
NaCl 9,097.9853 155.6728
4.5501 0.0334
0.1298 0.0014
0.7417 0.0062
27,291.3816 1,514.8413
8.0433 0.0725
36.1846 0.3414
reaksi 3: untuk MgSO4
MgSO4
MgSO4
reaksi 4: untuk CaCl2
CaCl2
CaCl2
Komposisi Regenerant:
H2O
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
NaOH 31.8036 0.7951
38.3142 0.2697
Total36,509.1342
36,641.700936,668.4225
Dimana:F10: Aliran Umpan dari Cation ExchangerF13: Aliran keluar larutan garam menuju M-170
Reaksi - reaksi yang terjadi:
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.3414reaksi 0.3414sisa 0.0000
+
regenerasi : +
Total : +mula2 0.3093reaksi 0.3093sisa 0.0000
Total NaCl yang dibutuhkan = 1.3014
Na2SO
4
5. Anion Exchanger-160 (D-160)
F14: Aliran masuk regenerant NaCl 10%F15: Aliran keluar waste regenerant (hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
reaksi 1: untuk Na2CO
3
Na2CO
3
2R-CO3
Na2CO
3
reaksi 2: untuk Na2SO
4
Na2SO
4
2R-SO4
Na2SO
4
D-160
F10
F15
F14
= 76.0604NaCl yang digunakan sebagai regenerant adalah NaCl 10%
Komposisi Regenerant: kg/jam fraksiNaCl 76.0604 0.1000
684.5433 0.9000Total 760.6036 1.0000
Neraca massa di AE-101masuk
Komponen F10kg/jam kmol/jam
NaCl 9,106.6152 155.8205
27,291.3816 1,514.8413
36.1846 0.3414NaOH 31.8036 0.7951
43.9367 0.3093
Total36,509.9217
37,270.525437,426.7070
6. Tangki Pengasaman (M70)
Dimana:F13: Aliran Larutan Garam dari Anion ExchangerF16: Aliran HCl 32 % dari Tangki Penyimpanan F17: Aliran Keluar larutan garam dengan pH 3
Diperhitungkan: sejumlah HCl bereaksi dengan NaOH terlebih dahulu"Reaksi Netralisasi":
NaOH +awal 0.7951Reaksi : 0.7951Setimbang: 0.0000
Dari reaksi netralisasi:* HCl yang perlu ditambahkan untuk menetralkan NaOH =
= HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
Komposisi Regenerant:
H2O
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
M-170
F13
F16
Komponen Massa (kg/jam) FraksiHCl 28.9919 0.3200
61.6079 0.680090.5998 1.0000
* NaCl tambahan yang terbentuk ==
==
Komposisi massa setelah reaksi netralisasi
KomponenMasuk
F13 (kg/jam) F16 (kg/jam)NaCl 9,182.6756 0.0000
27,291.3816 61.6079NaOH 31.8036 0.0000HCl 0.0000 28.9919
Total: 36,505.8608 90.599836,596.4606
36,657.2569
Setelah netralisasi:
1.1540 kg/liter
31,712.5491 liter
"Pembuatan larutan pH 3":HCl yang dibutuhkan untuk mencapai pH 3Jumlah HCl untuk mencapai pH 3
pH = -log[H]+
3.0000 = -log[H]+
3.0000 = -log10-3
[H]+ = 0.0010 M (= mol/ liter)
Molaritas = MolVolume
[H]+ = [HCl] = Mol31,712.5491
Mol HCl = 31.7125 mol= 0.0317 kmol HCl
massa HCl = 1.1563 kg HCl
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) := 30.1482 kg
Komposisi akhir HCl 32% yg digunakan untuk membuat larutan pH 3Komponen Massa (kg/jam) Fraksi
H2O
* H2O tambahan yang terbentuk
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
HCl 30.1482 0.3200
64.0649 0.680094.2132 1.0000
Neraca massa di M-170masuk
Komponen F13kg/jam kmol/jam
NaCl 9,182.6756 157.1219
27,291.3816 1,514.8413NaOH 31.8036 0.7951HCl 0.0000 0.0000
Total36,505.8608
36,600.0740
7.Reaktor Elektrolisis (R-210)
Diketahui:
7. Konversi di reaktor = 99.0000 % = (Sumber: Kirk Othmer dan Ulman Tabel 20,hal 65)
Reaksi yang terjadi:
NaCl +
H2O
H2O
"merupakan tempat terjadinya reaksi NaCl dengan H2O membentuk NaOH, Cl
2 dan H
2"
1. Membran yang digunakan dibuat dari Perfluoro Sulfonic Acid yaitu Nafion.
2. Membran ini hanya mengijinkan ion Na+ untuk melewatinya dan mencegah ion OH-
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
4. H2O Transport dari katoda ke anoda sebesar 3,9 kmol H
2O/kmol Na+
5. Cl2 yang keluar dari anoda adalah 99,5 %vol
6. H2 yang keluar dari katoda adalah 99,9 %vol
R-210F18
F20 F21
F22 F23
awal 157.9171Reaksi : 156.3379Setimbang: 1.5792
Konversi = reaktan yang bereaksi reaktan mula-mula
0.9900 = A157.9171
A = 156.3379= 9,136.8550
"Komposisi Keluaran Elektrolisis"
* Produk Utama (aliran 23 / katoda bawah)Komponen BM %wt
NaOH 39.9970 32.0000
18.0160 68.0000Total 100.0000
* Produk Samping (aliran 20 / anoda atas)
Diketahui:
mol = 78.1689 kmol/jam
5,542.4907 kg/jam
2.4040
2,305.5286
11.5856 m3 = 11,585.5707 liter
1,054.2714 kg/m3
12,214.3359 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
70.9040 31.2133
18.0160 68.7867Total 100.0000
* Produk Samping (aliran 21 / anoda atas)
H2O
Dimana Gas Cl2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,5% v/v
Cl2 yang dihasilkan:
massa Cl2 =
ρ Cl2 = kg/m3
Volume Cl2 = m3
H2O yang ada pada 99,5 %vol Cl
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
Cl2
H2O
Diketahui:
mol = 78.1689 kmol/jam
157.5730 kg/jam
0.0678
2,322.7145
2.3250 m3 = 2,325.0396 liter
1,054.2714 kg/m3
2,451.2227 kg/jamsehingga:
Komponen BM %wt
2.0158 6.0401
18.0160 93.9599Total 100.0000
* aliran 22 / anoda bawah / aliran keluar umpan masuk yang tidak bereaksiDiketahui:
-
Neraca mol untuk air:
- Air di katoda =
- Air di Anoda =
Neraca mol Total untuk air di reaktor elektrolisis:masuk - keluar + Generasi - Konsumsi = Acc = 0
Komponen BM kmol/jamNaCl 58.4430 1.5792
18.0160 1,450.9387HCl 36.4610 0.0317
Dimana Gas H2 yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sel membran adalah 99,9% v/v
H2 yang dihasilkan:
massa H2 =
ρ H2 = kg/m3
Volume H2 = m3
H2O yang ada pada 99,9 %vol H
2
Volume H2O =
ρ H2O =
massa H2O =
H2
H2O
H2O transpor dari katoda menuju anoda =
air didepleted brine =
(anoda + katoda) -(Cl2 + depleted brine + H
2 + NaOH) + 0 - Reaksi =
sehingga, komposisi di depleted brine:
H2O
Total 1,452.5496
Komponen BM kmol/jam
18.0160 1,639.6650Total 1,639.6650
Neraca massa di R-210masuk
Komponen F18kg/jam kmol/jam
NaCl 9,229.1465 157.9171
27,369.7720 1,519.1925NaOH 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000HCl 1.1563 0.0317
Total36,600.0748
66,140.279478,093.3895
8.Evaporator (V-310 dan 313)Fungsi: memekatkan larutan NaOH 32% dengan cara menguapkan airnya.
Dimana:F23: Aliran Larutan NaOH 32% dari R-210
F27: Aliran Keluar larutan NaOH dari EV-313 (effek 2)
Diketahui:Umpan yang masuk ke evaporatorKomponen %wtNaOH 8,122.5912 0.3335
16,231.8847 0.6665
"Komposisi H2O yang masuk ke katoda (aliran 19)"
H2O
H2O
Cl2
H2
F26: Aliran H2O yang teruapkan
kg/jam (F21+recycle)
H2O
V-310 dan 313 F23
F26
F27
Total 24,354.4759 1.0000
F23Neraca Massa Komponen:
Untuk komponen NaOH:Diketahui:
0.3335
0.7300
Maka:Neraca Massa Komponen NaOH :
24,354.4759
Sehingga, massa air yang teruapkan : F26 = F23 - F27
= 13,227.6387
Neraca massa di EvaporatorMasuk
Komponen F23kg/jam fraksi
NaOH 8,122.5912 0.3335
16,231.8847 0.6665
Total24,354.4759
Dimana:F27: Aliran Keluar larutan NaOH dari Evaporator effek 2 (EV-313)
Asumsi-asumsi:
3. Dalam keseluruhan magma itu terdapat keadaan lewat jenuh yang seragam
Neraca Massa Over All di Evaporator:
F23 . X23
X21
=
X23
=
H2O
9. Crystallizer (D-320)
F28: Aliran Kristal dan mother liquor yang keluar dari crystallizer
1. Operasinya steady state2. Crystallizer selalu berisi magma suspensi-campuran
D-320F27
Diketahui:
Komponen kg/jam %wtNaOH 8,122.5912 0.7300
3,004.2461 0.2700Total 11,126.8373 1.0000
Data Kelarutan NaOH pada berbagai temperatur :Kelarutan
Fase
0.0000 42.0000
10.0000 51.5000
20.0000 109.0000
30.0000 119.0000
40.0000 129.0000
50.0000 145.0000
60.0000 174.000070.000080.000090.0000 313.0000 NaOH100.0000 347.0000 NaOH
(Sumber: Perry's, Tabel 2.120)
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
Berdasarkan Tabel 3.1 Mullyn, faktor konversi untuk unit konsentrasi larutan :
Dimana:
Larutan induk didinginkan sampai suhu : Diketahui:
0.5633
58.013039.9970
R = 1.4504maka:
Umpan yang masuk ke cryztallizer
H2O
Suhu ( oC)(kg zat / 100 kg H
2O)
NaOH.4H
2O
NaOH . 3 1/2
H2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
NaOH.1H
2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk hydrate
C1 = kg zat anhydrous/kg air
C3 = kg zat hydrate/kg larutan
R = Berat molekul hydrate (MH) / Berat Molekul anhydrous (M
A)
40 oC
C3 =
BM hydrate (NaOH.1H
2O) =
BM unhydrate (NaOH) =
3
31 CR
CC
0.635063.5001
Larutan induk didinginkan sampai suhu : * Kelarutan 63.5001
per 100.0000
* Jumlah air yang pada larutan (umpan) = 3,004.2461 NaOH yang Larut = 1,907.6988
* NaOH yang tidak larut (yang menjadi kristal) = NaOH pada larutan induk - NaOH yang larut= 6,214.8924
F = S + C + WDimana:F = Larutan (umpan) yang akan dikristalkan C = Kristal yang terbentukW = air yang menguap (kristalisasi dengan sistem pendinginan air yang menguap =0)
F = S + C S = F - C = 4,911.9448
S terdiri dari: NaOHnk = 1,907.6988 kg/jam
3,004.2461 kg/jam
Neraca Massa CR-301Masuk
Komponen F27kg/jam fraksi
8,122.5912 0.7300
0.0000 0.0000
3,004.2461 0.2700Total 11,126.8373
kelarutan NaOH unhydrate dalam 1 kg air C
1 =
kg unhydrate dalam 100 kg air =
40 oC
Neraca massa total di crystallizer:
S = mother liquor
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
10. Centrifuse (H-330)
Dimana:
F29: Aliran keluar Kristal NaOH
F28 = F29 + F30
asumsi: Larutan yang terikut padatan = 2.0000
Aliran F26
6,214.8924 kg/jam
38.1540 kg/jam
60.0849 kg/jam
Neraca Massa D-330Masuk
Komponen F28kg/jam fraksi
1,907.6988 0.1715
6,214.8924 0.5585
3,004.2461 0.2700Total 11,126.8373
Masuk
Fungsi : memisahkan kristal NaOH dari mother liquor
F28: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
F30: Aliran keluar mother liquor (recycle ke Evaporator effek 1)
Neraca Massa di centrifuse:
pemisahan endapan dan filtrat yang dilakukan dgn centifuse maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
Komposisi keluaran Centrifuse:
* NaOH kristal =
NaOH non kristal =
H2O =
NaOHnon kristal
NaOH kristal
H2O
11. Mix Point-215
H-330F28
F30
MP-215F23
F32
Komponen Aliran 23 (kg/jam) Aliran 32 (kg/jam)NaOHnk 6,253.0464 1,869.5448H2O 13,287.7236 2,944.1611Total 19,540.7700 4,813.7059
untuk 1 jam operasi:
Dimana: Kapasitas Poduk (spesifik) = 50,000.0000= 6,313.1313
massa produk perjam dengan basis = 6,313.1313
maka:1.0000
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
Faktor Pengali (scale up) =
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
Neraca Massa Over all:
komponenMassa masuk massa tergenerasi
kg/jam kg/jamNaCl 63874.1865 193.9157CaSO4 84.9345 0.0000MgCl2 1.5575 0.7165MgSO4 8.8999 0.0000H2O 243376.8834 14.3254CaCl2 #VALUE! 0.0000NaOH #VALUE! 39.9970Na2CO3 #VALUE! 2NaClMg(OH)2 0.0000 0.0000CaCO3 0.0000 0.0000Na2SO4 0.0000 0.0000H2SO4 0.3093 0.1449HCl #VALUE! 0.1449Cl2 0.0000 0.0000H2 9229.1465 0.0000Total #VALUE! 249.2445
#VALUE!
InKomponen F1 F2NaCl 9,035.2308CaSO4 37.9172MgCl2 0.6489
MgSO4 3.7083H2O 126.1743 26,775.5291CaCl2 67.0272NaOHNa2CO3HCl
9,270.7067 26,775.5291
67,116.2026
F9 F12NaCl 0.0000 0.0000CaSO4 0.0000 0.0000MgCl2 0.0000 0.7165MgSO4 0.0000 0.0000H2O 0.0000 119.3100CaCl2 0.0000 11.7528NaOH 0.0000Na2CO3 0.0000Mg(OH)2 1.7557CaCO3 77.7228Na2SO4 0.0000Cl2H2
79.4784 131.7793
67,115.8734
Generasi gen1 konsumsiNaCl 193.9157 9,259.5392CaSO4 0.0000 4.5501MgCl2 0.7165 0.6489MgSO4 0.0000 3.7083H2O 14.3254 2,816.5833CaCl2 11.7528 58.9839NaOH 6,253.0464 31.8036Na2CO3 36.1846 118.4889
Mg(OH)2 1.7557 0.0000CaCO3 77.7228 0.0000Na2SO4 43.9367 43.9367Cl2 5,542.4907 0.0000H2 157.5730 0.0000HCl 28.9919
12,333.4202 12,367.2349
79,449.6228 79,483.1083
InF1 F2
NaCl 9,035.2308 0.0000CaSO4 37.9172 0.0000MgCl2 0.6489 0.0000MgSO4 3.7083 0.0000H2O 126.1743 26,775.5291CaCl2 67.0272 0.0000Na2CO3NaOHMg(OH)2CaCO3Na2SO4HClCl2H2
9,270.7067 26,775.529167,116.2026
OutF9 F12
NaCl 0.0000 0.0000CaSO4 0.0000 0.0000MgCl2 0.0000 0.7165MgSO4 0.0000 0.0000H2O 0.0000 119.3100CaCl2 0.0000 11.7528Na2CO3 0.0000NaOH 0.0000Mg(OH)2 1.7557CaCO3 77.7228Na2SO4 0.0000HClCl2H2
79.4784 131.7793
*Berat molekulNaCl 58.4430
136.1400
95.2180
120.3600
18.0160
110.9900
39.9970
105.9900
58.3270
100.0900
142.0400HCl 36.4610
70.9040
2.0158
= 9,270.7067 kg/jam
F2: Air Proses yang harus ditambahkan untuk menghasilkan larutan NaCl umpan elektrolisis 280 - 305 gr/liter
Pada mixing tank ini, diberikan tambahan air sesuai dengan kebutuhan umpan elektrolisis dan juga agar bisa ditreatmen (dhilangkan impuritis2nya)
untuk 280.0000
Vol. NaCl 129.33030.1293
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
NaOHNa
2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Cl2
H2
liter larutan (NaCl+H2O)
M-120 F3
0.8707
870.6697
868.0577fraksi NaCl 0.2439
wi / ρ 2.1650 0.1161
0.9970 0.75080.8670
Vol.H2O
massa H2O
ρ(gr/cm3)
gr/cm3
Neraca molKeluar Masuk
F3 (kg/jam) F13 (fraksi) F1 (kmol/jam)9,035.2308 0.2507 154.5990
37.9172 0.0011 0.2785
0.6489 0.0000 0.0068
3.7083 0.0001 0.0308
26,901.7034 0.7463 7.0035
67.0272 0.0019 0.603936,046.2358 1.0000 162.5225
% 0.8000
% 0.8800(Sumber: Patent 4448682)
+
(H2O yang dibutuhkan dielektrolisis - H
2O yang sudah ada di garan)
Na2CO
3CaCO
3
M-130 F7
0.27850.2451 0.24510.0334 0.2451
0.60390.5314 0.53140.0725 0.5314
2NaOH +0.01360.0109 0.00550.0027 0.0055
2NaOH +0.06160.0493 0.02460.0123 0.0246
0.8824 kmol/jam93.5276 kg/jam
fraksi
0.2500
0.75001.0000
0.0753 kmol/jam3.0098 kg/jam
fraksi0.5000
0.50001.0000
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
wi / ρ kmol/jam wi154.5990 0.2507 2.1650 0.1158
0.2785 0.0011 2.9600 0.0004
0.0068 0.0000 2.3200 0.0000
0.0308 0.0001 2.6600 0.0000
1,493.2118 0.7463 0.9970 0.7486
0.6039 0.0019 2.1500 0.00091.0000 0.8656
≈ x=?31,201.6273 liter
grkg
≈ x=?31,201.6273 liter
grkg
ρ(gr/cm3)
g/cm3
kg/dm3
g/cm3
kg/dm3
Masuk
F5 F6
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
355.4668 19.7306 34.2114 1.8989
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
118.4889 1.1179 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 34.2114 0.8553
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
473.9557 68.4229
Keluar Generasi Konsumsi AccF8 (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam)9,097.9853 0.0000 0.0000 0.0000
4.5501 0.0000 0.0000 0.0000
0.1298 0.0000 0.0000 0.0000
0.7417 0.0000 0.0000 0.0000
) yang keluar dari sand filter
H-140 F8
27,291.3816 0.0000 0.0000 0.0000
8.0433 0.0000 0.0000 0.0000
36.1846 0.0000 0.0000 0.000031.8036 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
38.3142 0.0000 0.0000 0.000036,509.1342
36,588.6126
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl +0.06680.0668 0.03340.0000 0.0334
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
D-150 F10
0.00270.0027 0.00270.0000 0.0027
2R-Mg +
2NaCl +
2NaCl +0.01230.0123 0.00620.0000 0.0062
2R-Ca +
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.14490.1449 0.14490.0000 0.1449
kmol/jamkg/jam
kmol/jam0.2268
6.6224
masukGenerasi
F11kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam13.2567 0.2268 8.6299 0.1477
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.7165 0.0075
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
119.3100 6.6224 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 11.7528 0.1059
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
2(R-Na+)
2(R-Na+)
Na2SO
4
2(R-Na+)
2(R-Na+)
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 5.6225 0.0396132.5667 26.7217
36,641.7009
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.68280.6828 0.68280.0000 0.6828
+
2NaCl +
2NaCl 2NaCl +0.61870.6187 0.61870.0000 0.6187
kmol/jam
(hasil regenerasi sedangkan resin masih dipakai lagi)
2(R-Cl-) 2R-CO3
2(R-Cl-)
2(R-Cl+) 2R-SO4
2(R-Cl+)
D-160 F13
kg/jam
kmol/jam1.3014
37.9964
masukGenerasi
F14kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam76.0604 1.3014 76.0604 1.3014
684.5433 37.9964 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 36.1846 0.34140.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 43.9367 0.3093760.6036 156.1817
37,270.5254
HCl NaCl +0.79510.7951 0.79510.0000 0.7951
0.7951 kmol/jam28.9919 kg/jam
HCl yang digunakan untuk reaksi netralisasi adalah HCl 32%, sehingga komposisi Larutan HCl:
M-170 F17
0.7951 kmol/jam46.4709 kg/jam
0.7951 kmol/jam14.3254 kg/jam
Generasi Konsumsi Setelah netralisasi(kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) wi46.4709 0.0000 9,229.1465 0.2522
14.3254 0.0000 27,367.3149 0.74780.0000 31.8036 0.0000 0.00000.0000 28.9919 0.0000 0.000060.7963 60.7955 36,596.4614 1.0000
36,657.2569 36,657.2569
Total akhir massa HCl yang dibutuhkan (netraslisasi + untuk membuat larutan NaCl menjadi pH 3) :
masukGenerasi
F16kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 46.4709 0.7951
64.0649 3.5560 14.3254 0.79510.0000 0.0000 0.0000 0.000030.1482 0.8269 0.0000 0.000094.2132 60.7963
36,600.074036,660.8703
0.9900
NaOH +
3. Keluaran reaktor Elektrolisis adalah NaOH 32 %wt (kirk othmer) hal ini dapat dikontrol pada input H2O di katoda.
H2O
R-210 F19
1,639.6650156.3379 156.3379
1,483.3271 156.3379
kmol NaCl/ jamkg NaCl / jam
kmol/jam kg/jam156.3379 6,253.0464
737.5513 13,287.723619,540.7700
kmol/jam kg/jam
78.1689 5,542.4907
677.9716 12,214.335917,756.8266
(ρ pada T=102,5767 oC dan 1atm)
(ρ pada T=102,5767 oC dan 1atm)
kmol/jam kg/jam
78.1689 157.5730
136.0581 2,451.2227214.2270 2,608.7957
= 3.9000 x 156.3379
= 609.7178
= 10,984.6750
1,639.6650
1,450.9387
0.00000.0000 = 0.0000
kg/jam % wt92.2915 0.3518
26,140.1111 99.64381.1563 0.0044
(ρ pada T=102,5767 oC dan 1atm)
(ρ pada T=102,5767 oC dan 1atm)
3,9 kmol H2O
kmol Na+
kmol H2O
kg H2O
Air ke larutan NaOH + Air keluar H2+air yang bereaksi +Air Transport ke anoda
kmol H2O
Air ke Cl2+air didepleted brine-yang pindah dari katoda
kmol H2O
+ NaOH) + 0 - Reaksi =
26,233.5589 100.0000
kg/jam % wt
29,540.2047 100.000029,540.2047 100.0000
masukGenerasi
F19kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
29,540.2047 1,639.6650 0.0000 0.00000.0000 0.0000 6,253.0464 156.3379
0.0000 0.0000 5,542.4907 78.1689
0.0000 0.0000 157.5730 78.16890.0000 0.0000 0.0000 0.0000
29,540.2047 11,953.110166,140.2794
78,093.3895
komponen203.0800 NaOH 155.2459
244.4814
*aliran recycle:Umpan Recycle mula"
H2O
V-310 dan 313
399.7273
= F26 + F27
= +
x 0.3335 = F26. (0)8,122.5912 = 0.7300
F23 = 11,126.8373
kg/jam
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 0.0000 203.0800
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000
F27: Aliran Keluar larutan NaOH dari Evaporator effek 2 (EV-313)
F26 . X26
F27 . X27
yang keluar dari crystallizer
D-320 F28
BM39.9970
18.0160
/ 100.0000
Komposisi dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan misalnya: massa zat/massa pelarut, massa zat/massa larutan, massa zat/ volume pelarut dll.
kg H2O
Data kelarutan yang didapat, masih merupakan data kelarutan NaOH dalam bentuk hydrate
kg NaOH
kg NaOH
kg NaOH
NaOH pada larutan induk - NaOH yang larutkg/jam
kg/jam
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 #DIV/0! 0.0000 #DIV/0!
0.0000 0.0000
0.0000 0.00000.0000 0.0000
kg unhydrate / kg air
kg H2O
kg H2O
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
%
Generasi Konsumsi
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
0.0000 #DIV/0! 0.0000 #DIV/0!
0.0000 0.0000
0.0000 0.00000.0000 0.0000
Generasi Konsumsi Keluar
F28: Aliran Keluar larutan NaOH + kristal dari crystallizer
ke Evaporator effek 1)
maka larutan induk yang terikut padatan 2-10 %
H-330 F29
MP-215 F24
- - 8,122.5912 0.3335- - 16,231.8847 0.6665- - 24,354.4759 1.0000
ton/tahunkg/jamkg/jam
Dengan mengalikan semua perhitungan, maka akan di dapat perhitungan yang sebenarnya sesuai dengan kapasitas pabrik.
End
" Untuk menghitung neraca massa dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, dicari Faktor Pengali (Scale Up) dengan cara:
basisdenganjamperprodukmassa
spesifikjamperprodukmassaScaleUpPengaliFaktor )(
massa terkonsumsi massa keluar akumulasi massakg/jam kg/jam kg/jam
9226.1721 54841.9302 0.000037.9172 47.0173 0.00000.6489 1.6251 0.00003.7083 5.1916 0.0000
2816.5833 237570.3795 3004.24610.0000 #VALUE! #VALUE!0.0000 0.0000 #VALUE!0.0000 #VALUE! #VALUE!0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.00000.0000 0.6187 -0.61870.0000 0.0000 0.45430.0000 #REF! #VALUE!
kmol/jam 0.0000 #VALUE!0.0000 0.0000 9229.146512085.0298 #VALUE!
#VALUE!
F5 F6 F11 F1413.2567 76.06040.00000.0000
0.0000355.4668 34.2114 119.3100 684.5433
0.000034.2114 0.0000
118.4889 0.0000
473.9557 68.4229 132.5667 760.6036
F15 F20 F21 F2292.2915
684.5433 12,214.3359 2,451.2227 26,140.1111
36.1846
43.93675,542.4907
157.5730 1.1563
764.6646 17,756.8266 2,608.7957 26,233.5589
F5 F6 F11 F140.0000 0.0000 13.2567 76.06040.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000
355.4668 34.2114 119.3100 684.54330.0000 0.0000
118.4889 0.00000.0000 34.21140.0000 0.00000.0000 0.00000.0000 0.0000
473.9557 68.4229 132.5667 760.6036
F15 F20 F21 F220.0000
684.5433
36.1846
43.9367
764.6646
(Sumber: Handbook of Inorganic Chemical, 2002, by: Pradyot Patnaik, Ph.D)
(Kirk othmer, tabel.14)
gr/l untuk 305.0000
Vol. NaCl 140.8776liter 0.1409cm3
liter 0.8591
859.1224
856.5450fraksi NaCl 0.2626
Vol.H2O
cm3
gr H2O massa H
2O
Masuk KeluarF2 (kmol/jam) F3 (kmol/jam)
0.0000 154.5990
0.0000 0.2785
0.0000 0.0068
0.0000 0.0308
1,486.2083 1,493.2118
0.0000 0.60391,486.2083 1,648.7308
Na2SO
4
0.24510.2451
2NaCl
1.06291.0629
2NaCl
0.01090.0109
0.02460.0246
Na2SO
4
Generasi Konsumsi
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
62.7546 1.0738 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 33.3671 0.2451
0.0000 0.0000 0.5192 0.0055
0.0000 0.0000 2.9666 0.0246
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 58.9839 0.5314
0.0000 0.0000 82.3043 0.7765
0.0000 0.0000 2.4078 0.0602
1.7557 0.0301 0.0000 0.0000
77.7228 0.7765 0.0000 0.0000
38.3142 0.2697 0.0000 0.0000
180.5472 180.5490
180.5472 180.5490
36,769.1616
Neraca mol
BMMasuk Keluar
F6 (kmol/jam) F7 (kmol/jam)58.4430 155.6728 0.0000
136.1400 0.0334 0.0000
95.2180 0.0014 0.0000
120.3600 0.0062 0.0000
18.0160 1,514.8413 0.0000
110.9900 0.0725 0.0000
105.9900 0.3414 0.000039.9970 0.7951 0.0000
58.3270 0.0301 0.0301
100.0900 0.7765 0.7765
142.0400 0.2697 0.00001,672.8405 0.8066
1,672.8405
0.03340.0334
2NaCl
Na2SO
4
CaCl2
CaCl2
MgCl2
MgCl2
0.00140.0014
0.00620.0062
2NaCl
0.07250.0725
KonsumsiKeluar
F10kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam13.2567 0.2268 9,106.6152 155.8205
4.5501 0.0334 0.0000 0.0000
0.1298 0.0014 0.0000 0.0000
0.7417 0.0062 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 27,291.3816 1,514.8413
8.0433 0.0725 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 36.1846 0.3414
Na2SO
4
MgCl2
MgCl2
CaCl2
CaCl2
0.0000 0.0000 31.8036 0.7951
0.0000 0.0000 43.9367 0.309326.7214 36,509.9217
36,641.701136,668.4225
2NaCl
0.34140.3414
2NaCl
0.30930.3093
Na2CO
3
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
KonsumsiKeluar
F13kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam76.0604 1.3014 9,182.6756 157.1219
0.0000 0.0000 27,291.3816 1,514.8413
36.1846 0.3414 0.0000 0.00000.0000 0.0000 31.8036 0.7951
43.9367 0.3093 0.0000 0.0000156.1817 36,505.8608
37,270.5254
0.79510.7951
H2O
Setelah netralisasiwi/ ρ
2.1650 0.1165
0.9970 0.7501
0.8665
Perhitungan pH larutan garam masuk sebelum dinetralkan dan diasamkanKomponen kg/jam wi
NaCl 9,182.6756 0.2515 2.1650
27,291.3816 0.7476 0.9970NaOH 31.8036 0.0009 2.1300
36,505.8608 1.0000
1.1542 kg/liter
31,629.8540 liter
0.00003 M (= mol/liter)
= 4.5229
p Kw = p OH + pH pH = pKw - p OH
= 14 - p OHpH = 9.4771
ρ (kg/liter)
ρ (kg/liter)
H2O
ρcampuran =
Volume campuran =
[OH-] = [NaOH]=
p OH = -log[OH-]
KonsumsiKeluar
F17kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam0.0000 0.0000 9,229.1465 157.9171
0.0000 0.0000 27,369.7720 1,519.192531.8036 0.7951 0.0000 0.000028.9919 0.7951 1.1563 0.031760.7955 36,600.0748
36,600.0748
+1/2 Cl2
1/2 H2
78.1689 78.168978.1689 78.1689
0.3649
0.6351
1,639.6650
KonsumsiKeluar
F20kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam
9,136.8550 156.3379 0.0000 0.0000
2,816.5833 156.3379 12,214.3359 677.97160.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 5,542.4907 78.1689
0.0000 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000 0.0000
11,953.4384 17,756.826666,139.9511
78,093.3895
12.0425F26
1,869.5448 1,869.5448 0.3884
2,944.1611 2,944.1611
pengali recycle: Recycle akhir
4,813.7059 4,813.70590.0000
+ F27 x 0.7300F23kg/jam
KeluarF26 F27
kg/jam fraksi kg/jam fraksi0.0000 0.0000 8,122.5912 0.7300
13,227.6387 1.0000 3,004.2461 0.270013,227.6387 11,126.8373
24,354.4759
Delta recycle:
KeluarF28 (S+C)
kg/jam fraksi
1,907.6988 0.1715 8,122.5912
6,214.8924 0.5585
3,004.2461 0.270011,126.8373
(sumber: Perry's 7th ed.P19-89)
KeluarF30 F29
kg/jam fraksi kg/jam fraksi
1,869.5448 0.3884 38.1540 0.0060
0.0000 0.0000 6,214.8924 0.9844
2,944.1611 0.6116 60.0849 0.00954,813.7059 6,313.1313
11,126.8373
F16 F190.0000
64.0649 29,540.2047
30.148294.2132 29,540.2047
F26 F29
13,227.6387 60.0849
6,253.0464
13,227.6387 6,313.1313
F16 F19 GenerasiNaClCaSO4MgCl2MgSO4
64.0649 29,540.2047 H2OCaCl2NaOHNa2CO3Mg(OH)2CaCO3Na2SO4
30.1482 HClCl2H2
94.2132 29,540.2047
F26 F29 KonsumsiNaClCaSO4MgCl2MgSO4H2OCaCl2NaOHNa2CO3Mg(OH)2CaCO3Na2SO4HClCl2H2
bukti
290.0000 0.0000 gr NaClliter 1.0000 0.0000 liter campurancm3
liter
untuk 0.0000
Vol. NaCl 0.0000 cm30.0000 liter
Vol.H2O 0.0000 liter
0.0000 cm3massa H2O 0.0000 gr H2O
fraksi NaCl #DIV/0!
cm3
gr H2O
(patent 4448682)
keluar
F7
kg.jam kmol/jam BM9,097.9853 155.6728 58.4430
4.5501 0.0334 136.1400
0.1298 0.0014 95.2180
0.7417 0.0062 120.3600
27,291.3816 1,514.8413 18.0160
8.0433 0.0725 110.9900
36.1846 0.3414 105.9900
31.8036 0.7951 39.9970
1.7557 0.0301 58.3270
77.7228 0.7765 100.0900
38.3142 0.2697 142.0400
36,588.6126
36,588.6126
KeluarF8 (kmol/jam)
155.6728
0.0334
0.0014
0.0062
1,514.8413
0.0725
0.34140.7951
0.0000
0.0000
0.26971,672.0338
1,672.8405
KeluarF12
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
0.0000 0.0000 136.1400
0.7165 0.0075 95.2180
0.0000 0.0000 120.3600
119.3100 6.6224 18.0160
11.7528 0.1059 110.9900
0.0000 0.0000 105.9900
0.0000 0.0000 39.9970
0.0000 0.0000 142.0400131.7793
36,641.7011
KeluarF15
kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430
684.5433 37.9964 18.0160
36.1846 0.3414 105.99000.0000 0.0000 39.9970
43.9367 0.3093 142.0400764.6646
37,270.5254
wi/ ρ0.1162
0.74980.00040.8664
BM58.4430 0.2522
18.016039.997036.4610
Basis keluar RE 100.0000 kmol%mol
h2 36.4888 18.2444
h2o 63.5112 31.7556Udara 100.0000 basis 50.0000
200.0000 100.0000
KeluarF21 F22 F23
kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam0.0000 0.0000 92.2915 1.5792 0.0000
2,451.2227 136.0581 26,140.1111 1,450.9387 13,287.72360.0000 0.0000 0.0000 0.0000 6,253.0464
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
157.5730 78.1689 0.0000 0.0000 0.00000.0000 0.0000 1.1563 0.0317 0.0000
2,608.7957 26,233.5589 19,540.770066,139.9511
78,093.3895
6,253.0464
0.2492
0.0001
0.000004
0.000020
0.7475
0.0002
0.0010
0.0009
0.00101.0000
fraksi masuk2.1650 0.2494 0.1152
0.9970 0.7475 0.7498
2.5400 0.0010 0.00042.1300 0.0009 0.0004
2.6640 0.0012 0.00052.1500 1.0000 0.8662
rho campuran: 1.1544vol camp 31,625.4609
KeluarF23
kmol/jam BM0.0000 58.4430
737.5513 18.0160156.3379 39.9970
0.0000 70.9040
0.0000 2.01580.0000 36.4610
66,139.951178,093.3895
Neraca massa Over AllKomponen Masuk
F1 F2 F5 F6 F16 F19NaCl 9035.23076
37.9171905
0.64894947
3.70828269
126.174318 26775.53 355.4668 34.21143 64.06495 29540.20468
67.0272095
118.4889NaOH 34.21143HCl 30.14821
Na2SO4
Total 9270.70671 26775.53 473.9557 68.42286 94.21316 29540.2046867116.2026
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Cl2
H2
KeluarF11 F14 F9 F20 F21 F22 F2913.25667 76.06036 92.29146
119.31 684.5433 12214.34 2451.223 26140.11 60.08492
6253.0461.156271
1.755658
77.72279
5542.491
157.573
132.5667 760.6036 79.47844 17756.83 2608.796 26233.56 6313.13167115.87
generasiF26 F12 F15
0.716522
13227.64 119.31 684.5433
11.75277
36.18462
43.93668
13227.64 131.7793 764.6646
Neraca Panas
Data konstanta dan persamaan kapasitas panas
Komponen A
NaCl (s) 10.7900
276,370.0000
8.2200
18.5200
17.3000
26.7000
16.9000
NaOH (s) 0.1210
28.9000
18.2000
19.6800
32.8000
HCl (g) 6.7000
139.1000
6.6200
8.2800
0.2260(sumber: Perry's, Tabel 2-194)
Di mana 1 cal/mol.K = 4.1840 R = 8.3140
Neraca Energi:{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
Menghitung kapasitas panas
Entalpi
satuan:
H2O (l)
H2O (g)
CaSO4(s)
MgCl2 (s)
MgSO4 (s)
CaCl2 (s)
Na2CO
3 (s)
Mg(OH)2 (s)
CaCO3 (s)
Na2SO
4 (s)
H2SO
4(l)
H2 (g)
Cl2 (g)
Cl2(l)
Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) + C/3*(T3-Tref3) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
Q =Σ m . ∆H Q = Σ m Cp dT
pT
HCp
TCpH .
TCpHT
Tref
.
∆H = perubahan entalpiCp = kapasitas panas kJ/kmol.Km = massa kmol/jamdT = perubahan temperatur K
25.0000
Neraca energi pada tiap alat
1. Tangki Pencampuran-120 (M-120)
Tin = 30.0000 C
= 303.1500 K
♥ Qumpan
* Aliran 1 Garam Industri
Q1 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
NaCl 97.4600 58.4430
0.4090 136.1400
0.0070 95.2180
0.0400 120.3600
1.3610 18.0160
0.7230 110.9900
Total 100.0000
*Aliran 2 Air Proses
T masuk 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
100.0000 18.0160
Total 100.0000
* Total Qin= Q1 + Q2
601,915.0210
T ref
= oC
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
H2O
* Q pelarutan atau
Q solution
(Q s ):
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Komponen BM kmol/jam
NaCl 58.4430 154.5990
136.1400 0.2785
95.2180 0.0068
120.3600 0.0308
110.9900 0.6039
Qs = tanda - berarti menghasilkan panas..(tergenerasi)
Qs = tanda + berarti mmbutuhkan panas (konsumsi)
Neraca Panas di MT-101:
Qout = Qin + Qs = 1,332,759.5080
♥ Qkeluar
Trial T untuk mendapat suhu keluar
Tkeluar = 36.0749 C
Komponen BM keluar (kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
Qout = 1,332,759.5080
0.0000
2.Heat Exchanger-122(E-122)
Tin = 36.0749 C
= 309.2249 K
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
♥ Qumpan
* Aliran 3 masuk
Q3T masuk 36.0749 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qin = Q3
1,332,759.5080
♥ Qkeluar
* Aliran 4 keluar
Q4Tkeluar 60.0000 C
Komponen BMKeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qout= Q4
4,210,997.4613
* Qsteam = Qout - Qin
= 2,878,237.9532 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
1,830.2532 kg/jam
= m x Hv
3,800,154.8161 kj/jam
= m x Hl
921,916.8629 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-101
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q3 1,332,759.5080 Q4
Qs in 3,800,154.8161 Qs out
Total 5,132,914.3242 Total
3. Tangki Pereaksi 130(M-130)
Tin = 60.0000
= 333.1500
♥ Qumpan* Aliran 4 masuk
T masuk 60.0000 C =
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Total 26,901.7034
Q5
T masuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
105.9900 118.4889
18.0160 355.4668
Total 473.9557
* Aliran 6 NaOH
Q6 0.0000
Tmasuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
NaOH 39.9970 34.2114
18.0160 34.2114
Total 68.4229
* Total Qin= Q3a + Q4 + Q5
4,220,000.7482
♥ QreaksiReaksi yang terjadi:
reaksi 1 +
reaksi 0.2451
reaksi 2 +
reaksi 0.5314
reaksi 3 +
reaksi 0.0055
reaksi 4 +
reaksi 0.0246
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
* Aliran 5 Na2CO
3
Na2CO
3
H2O
H2O
CaSO4
CaCl2
MgCl2
MgSO4
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
1 0.2451
0.2451
0.2451
0.2451
2 0.5314
0.5314
0.5314
2NaCl 1.0629
3 0.0055
2 NaOH 0.0109
0.0055
2NaCl 0.0109
4 0.0246
2 NaOH 0.0493
0.0246
0.0246
Total
♥ Qkeluar* Aliran 7 keluar
T keluar 60.1171 C =
Komponen BMKeluar
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
Neraca Panas di M-130:
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
4,288,174.7033
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
CaSO4
Na2CO
3
CaCO3
Na2SO
4
CaCl2
Na2CO
3
CaCO3
MgCl2
Mg(OH)2
MgSO4
Mg(OH)2
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi,298
catatan: pada umumnya reaksi ini berlangsung pada suhu 40 - 60 oC (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
4. Sand Filter-140 (H-140)
Tin = 60.1171
= 333.2671
♥ Qumpan* Aliran 7 masuk
T keluar 60.1171 C =
Komponen BMMasuk
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
* Total Qin= Q7
4,288,174.7033
Neraca Panas di H-140:
Qout = Qin
= 4,288,174.7033
♥ Qkeluar* Aliran 8 dan 9 keluar
T keluar 60.1171 C =
Adapun temperatur keluar yang dihasilkan masih dalam range yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
Komponen BM
Keluar
Aliran 9 (padatan)
kg/jam
NaCl 58.4430 0.0000
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 0.0000
110.9900 0.0000
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 0.0000
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 0.0000
Total79.4784
5.Cation Exchanger-150 (D-150)Tin = 60.1171
= 333.2671
♥ Qumpan
* Aliran 8 masuk
Q8
T masuk 60.1171 C
Komponen BMAliran 8
kg/jamNaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 38.3142
Total 36,509.1342
* Aliran 11 masuk
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 58.4430 13.2567
18.0160 119.3100
Total 132.5667
* Total Qin= Q8 + Q11
4,288,325.8561
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.0334
Reaksi 2 +
Reaksi 0.0014
Reaksi 3 +
Reaksi 0.0062
Reaksi 4 +
Reaksi 0.0725
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.0334
2NaCl 0.0668
0.0334
0.0334
2 0.0014
2NaCl 0.0027
2NaCl 0.0027
0.0014
3 0.0062
2NaCl 0.0123
0.0062
0.0062
H2O
Pada cation exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
CaSO4
Na2SO
4
CaCl2
MgCl2
MgCl2
MgSO4
Na2SO
4
MgCl2
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
4 0.0725
2NaCl 0.1449
2NaCl 0.1449
0.0725
Total
Neraca Panas di CE-101:
Qout = Qin - Qreaksi
4,285,368.3707
♥ Qkeluar
Q10 dan Q12
Tkeluar 59.9677 C
Komponen BMAliran 10
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 27,291.3816
110.9900 0.0000
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total36,509.9217
Qout = 4,285,368.3707
0.0000
6.Anion Exchanger-160 (D-160)Tin = 59.9677
= 333.1177
CaCl2
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 10 keluar dan aliran 12 (regenerant)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
♥ Qmasuk
* Aliran 10 masuk
Q10
T masuk 59.9677 C
Komponen BMAliran 10
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
18.0160 27,291.3816
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total 36,509.9217
Q14
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 58.4430 76.0604
18.0160 684.5433
Total 760.6036
* Total Qin= Q9 + Q13
4,282,278.9005
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.3414
Reaksi 2 +
Reaksi 0.3093
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.3414
2NaCl 0.6828
2NaCl 0.6828
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
* Aliran 14 regenerant
H2O
Pada anion exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2CO
3
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
0.3414
2 0.3093
2NaCl 0.6187
2NaCl 0.6187
0.3093
Total
Neraca Panas di AE-101:
Qout = Qin + Qreaksi
4,282,278.9005
♥ Qkeluar
Q13 dan Q15
Tkeluar 59.2667 C
Komponen BMAliran 13
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 0.0000
Total 36,505.8608
Qout = 4,282,278.9005
0.0000
7.Tangki Pengasaman-170 (M-170)
Tin = 59.2667
= 332.4167
* Aliran 13 masuk
Q13T masuk 59.2667 C
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 13 keluar dan aliran 15 (regenerant)
H2O
Na2CO
3
Na2SO4
♥ Qumpan
Komponen BMAliran 13
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
NaOH 39.9970 31.8036
Total 36,505.8608
* Aliran 16 masuk
Q16T masuk 30.0000 C
Komponen BMAliran 15
kg/jam
HCl 36.4610 30.1482
18.0160 64.0649
Total 94.2132
* Total Qin= Q12 + Q15
4,182,863.3641
♥ QreaksiPada Tangki pengasaman, terjadi reaksi netralisasi:
Reaksi yang terjadi:
NaOH +
Reaksi 0.7951
Persamaan neraca panas:
Reaksi Komponen kmol/jam
NaOH 0.7951
HCl 0.7951
NaCl 0.7951
0.7951
Neraca Panas di MT-102
Qout = Qin + Qreaksi
H2O
H2O
H2O
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
4,325,131.4809
♥ Qkeluar
* Aliran 17 keluar
Q17
Tkeluar 60.3469 C
Komponen BMAliran 17
kg/jamNaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
NaOH 39.9970 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total
Qout = 4,325,131.4809
0.0000
8.Heat Exchanger-172(E-172)
Tin = 60.3469 C
= 333.4969 K
♥ Qumpan
* Aliran 17 masuk
Q17T masuk 60.3469 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qin = Q17
4,325,131.4809
♥ Qkeluar
* Aliran 18 keluar
Q18
H2O
H2O
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BMkeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qout= Q18
7,967,354.1509
* Qsteam = Qout - Qin
= 3,642,222.6701 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
2,316.0663 kg/jam
= m x Hv
4,808,848.4156 kj/jam
= m x Hl
1,166,625.7455 kj/jam
Neraca Panas Total di E-172
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q17 4,325,131.4809 Q18
Qs in 4,808,848.4156 Qs out
Total 9,133,979.8965 Total
9.Reaktor elektrolisis-210 (R-210)
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
Tin = 90.0000 C
= 363.1500 K
♥ Qmasuk
* Aliran 18 masuk
Q18Tmasuk 90.0000 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total
* Aliran 19 masuk
Q19Tmasuk 90.0000 C
Komponen BM Masuk (kg/jam)
18.0160 29,540.2047
Total 29,540.2047
* Qin = Q18 + Q19
16,001,939.2168
♥ Qreaksi
reaksi yang terjadi di sell elektrolisis:
rx. Keseluruhan: NaCl
di Anoda:
di Anoda: NaCl
di Katoda:
Katoda dan anoda:
Reaksi Total NaCl
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
H2O
H2O + e-
Na+
*Menghitung energi listrik yang dibutuhkan:
Energi listrik berhubungan dengan Arus, Daya dan tegangan yang harus disuplay.
Berdasarkan Hukum I Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
Dimana:
I = kuat arus ( ampere)
t = lamanya arus mengalir (detik)
G =
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
Berdasarkan Hukum II Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
Dimana:
ME = massa ekuivalen dari unsur" logam
Ar = massa atom relatif
n = perubahan biloks.
Berdasarkan Hukum I dan II Faraday :
Dimana:
k = faktor pembanding
96,500.0000 = konstanta faraday (A.s/mol)
a. arus yang dibutuhkan utuk pembentukan NaOH
Reaksi Total: NaCl
156.3379
=
maka:
- Arus yang dibutuhkan (I) =
Jika arus diberikan selama t = 1 jam = 3600s, maka:
I =
=
massa yang dibebaskan pada elektrolisis (gram)
- massa NaOH yang terbentuk = massa Na+ yang dilepaskan (dalam mol dan menurut persamaan stoikiometri)
"Menghitung Luas Efektif sel elektrolisis'
Diketahui: Spesifikasi FM-1500
densitas arus sebesar = 4
Di mana :
A = Luas efektif (m2)
i = Kuat arus (kAmp)
I = (Densitas arus (kAmp/m2))
Luas efektif sel elektrolisis (A) =
Sel elektrolisis yang digunakan adalah FM-1500
Di mana jumlah element maksimal =
luas efektif tiap element adalah =
jumlah element yang dibutuhkan =
b. Energi yang harus disuplai:
Besarnya tegangan yang harus diberikan tergantung dari besarnya hambatan si penghantar.
I =
dari besarnya tegangan dapat diketahui berapa energi yang harus disuplay untuk tegangan agar dapat mengalirkan arus.
w = v . I .t
* menghitung Hambatan Penghantar listrik
Pada reaksi elektrolisis ini,, listrik akan mengalir melalui penghantar berupa larutan elektrolit (larutan NaCl di anoda),,melewati membrane dan juga air (di katoda)
- R1 (hambatan di anoda):
menghitung daya hantar larutan NaCl pada T =
126.45
listrik dapat mengalir melalui suatu penghantar yang memiliki hambatan apabila diberikan driving force brupa tegangan.
Penghantar listrik: larutan brine (larutan garam).
Larutan brine termasuk dalam larutan elektrolit kuat, yaitu larutan yg dapat menghantarkan arus listrik dengan baik melalui ion"nya.
Besarnya tahanan konduktor elektrolitik dapat dtentukan dengan hukum Ohm. Untuk larutan elektrolit, lebih umum dipakai daya hantar yaitu harga kebalikan adari tahanan.
Dimana:
β = tetapan untuk garam 0.022
=
maka:
Hambatan dari larutan elektrolit /brine:
- R2 (hambatan di membrane):
Diketahui:
konduktivitas membrane =
Daya hantar jenis (Ls = konduktivitas) pada T =
Tebal membrane =
Hambatan melalui membrane =
Maka:
untuk luas efektif membrane 240000
2100
- R1 (hambatan di katoda):
Penghantar listrik: air
Air walaupun sangat murni, masih dapat menghantarkan listrik
Diketahui data:
Daya Hantar Jenis (ohm-1.cm-1)
0 0.000000014
18 0.00000004
25 0.000000058
34 0.000000089
50 0.000000176
90 3.16800E-07
Maka:
Diperoleh:
sehingga:
Hambatan dari air: 0.000001302
MAKA:
=
" 1 sel elektrolisis terdiri dari 90 elektroda yang dipasang secara paralel"
92,606.5120
0.00001080
Rangkaian tiap selnya adalah paralel:* Vtot=V1=V2=V3=...=V90
T (o C)
Pada 25 oC, daya hantar air (= Ls.V) =
Daya Hantar Air Pada 90 oC =
Hambatan Total pada tiap elektroda (hambatan seri) = Ranoda
+ R membrane
+ R katoda
1/Rtotal tiap sel elektrolisis
= 1/Relektroda1
+ ….. + 1/Relektroda90
1/Rtotal tiap sel elektrolisis
=
Rtotal tiap sel elektrolisis
=
L
lR
* Itot = I1+I2+13+....+I90
1/Relektrolisis=1/Rtot1 +1/Rtot 2+1/Rtot3+...+1/Rtot90
Arus pada tiap sel elektrolisis = Arus tiap elektroda x Jumlah elektroda
= I elektroda1 + I elektroda 2 + …. + Ielektroda 90
Arus tiap elektroda = 2.4507
Maka:
V tiap sel = V tiap elektrode = I tiap elektrode x Rtiap eektrode
2.3817
w =
w =
Qreaksi =
♥ Qkeluar
* Aliran 22 dan 23 keluar
Q22 dan Q23
Tkeluar 102.5767 C
Komponen BM Keluar
kg/jam
NaCl 58.4430 92.2915
18.0160 26,140.1111
NaOH 39.9970 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total 26,233.5589
* Aliran 20 dan 21 keluar
Q20 dan Q21
Tkeluar 102.5767 C
Komponen BM Keluar
Aliran 20
kg/jam
18.0160 12,214.3359
70.9040 5,542.4907
2.0158 0.0000
Total 17,756.8266
Energi (w) yang harus disuplay di sell elektrolisis ini adalah:
Diketahui: cell votage (v) untuk reaktor elektrolisis dengan sel membrane =
Aliran 22 (depleted brine)
H2O
H2O
Cl2
H2
Kondisi reaktor adiabatis (ΔQ=0 )
Neraca Panas direaktor elektrolisis:
10.Heat Exchanger-174(E-174)
Tin = 30.0000 C
= 303.1500 K
♥ Qumpan
* Aliran 19 masuk
Q19aT masuk 30.0000 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
18.0160 29,540.2047
Total 29,540.2047
* Qin = Q19
617,724.1924
♥ Qkeluar
* Aliran 19 keluar
Q19Tkeluar 90.0000 C
Komponen BMkeluar
(kg/jam)
18.0160 29,540.2047
Total 29,540.2047
* Qout= Q19
8,034,585.0659
* Qsteam = Qout - Qin
= 7,416,860.8734 kJ/jam
Qin + Q
suplai - Q
out - Q
reaksi = Acc
Qsuplai
= Qout
+ Qreaksi
-Qin
Qsuplai
=
H2O
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
4,716.3348 kg/jam
= m x Hv
9,792,525.8532 kj/jam
= m x Hl
2,375,664.9798 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-174
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q19a 617,724.1924 Q19
Qs in 9,792,525.8532 Qs out
Total 10,410,250.0457 Total
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
λsteam =
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
B
+ 0.0042 T
- 2,090.1000 T
+ 0.0002 T
+ 0.0220 T
+ 0.0038 T
+ 0.0039 T
+ 0.0163 T
+ 0.0119 T
+
+ 0.0008 T
+ 0.1559 T
+ 0.0008 T
+ 0.0006 T
J/mol.K = 4,184 kJ/kmol.KJ/K.mol
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
atau
) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
= 298.1500 K
303.1500 K 1.0000
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
9,035.2308 154.5990 53.9500
37.9172 0.2785 92.6000
0.6489 0.0068 86.5000
3.7083 0.0308 133.5000
126.1743 7.0035 1,381,850.0000
67.0272 0.6039 84.5000
9,270.7067 162.5225
303.1500 K Tref
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
26,775.5291 1,486.2083 1,381,850.0000
26,775.5291
kJ/jam
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
MT -120Qs
Q1
Q2
Q3
1,000.0000 Qs=Hrx . Kmolpns kelarutan kcal/gmol pns kelarutan(kcal/kmol) kJ/kmol (pns plrutan)
-1.1640 -1,164.0000 -4,870.1706
5.1000 5,100.0000 21,338.3764
36.3000 36,300.0000 151,879.0323
21.1000 21,100.0000 88,282.3025
4.9000 4,900.0000 20,501.5774
kJ/jam
309.2249 K Tref
(kmol/jam) A B
154.5990 119.4982 14.1259
0.2785 205.1072 73.8919
0.0068 191.5959 12.6797
0.0308 295.7000 0.0000
1,493.2118 3,060,771.4282 -7,029,653.4191
0.6039 187.1659 12.9824
1,648.7308
kJ/jam
E-122Q3
Q4
Qsteam in
309.2249 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 119.4982 14.1259
0.2785 205.1072 73.8919
0.0068 191.5959 12.6797
0.0308 295.7000 0.0000
1,493.2118 3,060,771.4282 -7,029,653.4191
0.6039 187.1659 12.9824
1,648.7308
kJ/jam
333.1500 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
1,648.7308
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Qsteam out
saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Panas Keluar
kJ/jam
4,210,997.4613
921,916.8629
5,132,914.3242
C
K
333.1500 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
M-130Qreaksi (Qgen, Qkon)
Q4Q7
Q5 Q6
1,648.7308
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.1179 144.5000 0.0000
19.7306 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
20.8485 0.0000 #DIV/0!
#DIV/0! #VALUE!
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.8553 0.6050 24.5270
1.8989 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
2.7543 0.6050 #DIV/0!
kJ/jam
0.2451 0.2451
0.5314 0.5314
2 NaOH
0.0109 0.0055
2NaOH
0.0493 0.0246
1000.0000
∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
Na2CO3CaCO
3
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe , o
odukreak sio
ak HHH Pr298tanRe ,
-1,432.7000 -351,146.4942 0.0000
-1,130.0000 -276,956.4727 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -295,804.2185
-1,384.5000 0.0000 -339,332.9526
-794.9000 -422,437.4935 0.0000
-1,130.0000 -600,521.2827 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -641,388.6161
-411.0000 0.0000 -436,839.3756
-641.8300 -3,499.4664 0.0000
-425.6090 -4,641.1180 0.0000
-924.6600 0.0000 -5,041.5477
-411.0000 0.0000 -4,481.8120
-1,275.8676 -31,447.5078 0.0000
-425.6090 -20,980.7708 0.0000
-924.6600 0.0000 -22,790.9649
-1,384.5000 0.0000 -34,125.0740
333.2671 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.0301 639.1313 0.0000
0.7765 691.1046 131.8217
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.8405
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
kJ/jam = 4,288,174.7033
0.0000
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi eksoterm, melepas panas)
delta Qout =
C (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
C
K
333.2671 K Tref
MasukA B
kmol/jam
155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.0301 639.1313 0.0000
0.7765 691.1046 131.8217
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.8405
kJ/jam
kJ/jam
333.2671 K Tref
yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
H-140Q7
Q8
Q9
Keluar
Aliran 9 (padatan)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 9,097.9853 155.6728
0.0000 4.5501 0.0334
0.0000 0.1298 0.0014
0.0000 0.7417 0.0062
0.0000 27,291.3816 1,514.8413
0.0000 8.0433 0.0725
0.0000 36.1846 0.3414
0.0000 31.8036 0.7951
0.0301 0.0000 0.0000
0.7765 0.0000 0.0000
0.0000 38.3142 0.2697
0.8066 36,509.1342 1,672.0338
C
K
333.2671 K Tref
Aliran 8A B
kmol/jam155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.0338
Aliran 8 (filtrate)
D-150Qreaksi
Q8Q10
Q12
Q11
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.2268 53.9500 6.3137
6.6224 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
6.8493
kJ/jam
2NaCl →
0.0668 0.0334
2NaCl → 2NaCl
0.0027 0.0027
2NaCl →
0.0123 0.0062
2NaCl → 2NaCl
0.1449 0.1449
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,432.7000 -47,883.6128 0.0000
-411.0000 -27,472.8343 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -46,272.6754
-794.9000 0.0000 -26,567.0998
-641.8300 -874.8666 0.0000
-411.0000 -1,120.4530 0.0000
-411.0000 0.0000 -1,120.4530
-641.8300 0.0000 -874.8666
-1,275.8676 -7,861.8770 0.0000
-411.0000 -5,065.1518 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -8,531.2685
-641.8300 0.0000 -3,954.9470
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-794.9000 -57,605.1127 0.0000
-411.0000 -59,569.0058 0.0000
-411.0000 0.0000 -59,569.0058
-794.9000 0.0000 -57,605.1127
kJ/jam
333.1177 K Tref
Aliran 10
kmol/jam kg/jam kmol/jam155.8205 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.7165 0.0075
0.0000 0.0000 0.0000
1,514.8413 119.3100 6.6224
0.0000 11.7528 0.1059
0.3414 0.0000 0.0000
0.7951 0.0000 0.0000
0.3093 0.0000 0.0000
1,672.1077 131.7793 6.7359
kJ/jam
C
K
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi endoterm, membutuhkan panas)
Aliran 12 (waste regenerat)
D-160Qreaksi
Q10 Q13
Q15
Q14
333.1177 K Tref
Aliran 10A B
kmol/jam155.8205 377.3012 46.3553
1,514.8413 9,664,016.3478 -23,068,394.9461
0.3414 1,010.5658 0.0000
0.7951 4.2311 180.0794
0.3093 1,146.9397 0.0000
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.3014 53.9500 6.3137
37.9964 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
39.2979
kJ/jam
2NaCl → 2NaCl
0.6828 0.6828
2NaCl → 2NaCl
0.6187 0.6187
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,130.0000 -385,778.0601 0.0000
-411.0000 -280,627.9340 0.0000
-411.0000 0.0000 -280,627.9340
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-1,130.0000 0.0000 -385,778.0601
-1,384.5000 -428,261.9705 0.0000
-411.0000 -254,266.0453 0.0000
-411.0000 0.0000 -254,266.0453
-1,384.5000 0.0000 -428,261.9705
kJ/jam
332.4167 K Tref
Aliran 13 Aliran 15
kmol/jam kg/jam kmol/jam157.1219 0.0000 0.0000
1,514.8413 684.5433 37.9964
0.0000 36.1846 0.3414
0.7951 0.0000 0.0000
0.0000 43.9367 0.3093
764.6646
kJ/jam
C
K
332.4167 K Tref
MT-170Qreaksi
Q13 Q17
Q16
Aliran 13A B
kmol/jam157.1219 369.7375 45.3756
1,514.8413 9,470,281.8276 -22,580,839.8951
0.7951 4.1463 4.1463
303.1500 K Tref
Aliran 15A B
kmol/jam
0.8269 33.5000 1.2627
3.5560 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
kJ/jam
HCl → NaCl
0.7951 0.7951
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-425.6090 -338,422.7080 0.0000
-92.3110 -73,401.0291 0.0000
-411.0000 0.0000 -326,806.3716
-285.8400 0.0000 -227,285.4824
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
kJ/jam
333.4969 K Tref
Aliran 17A B
kmol/jam157.9171 381.3927 46.8862
1,519.1925 9,768,814.9105 -23,332,560.5591
0.0000 4.2770 182.1416
0.0317 236.8240 9.3772
kJ/jam
333.4969 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
157.9171 381.3927 46.8862
1,519.1925 9,768,814.9105 -23,332,560.5591
0.0317 236.8240 9.3772
kJ/jam
Qsteam out
E-172Q17 Q18
Qsteam in
363.1500 K Tref
keluarA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Panas Keluar
kJ/jam
7,967,354.1509
1,166,625.7455
9,133,979.8965
saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Q20 Q21
363.1500 K Tref
MasukA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
363.1500 K Tref
kmol/jam A B
1,639.6650 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
kJ/jam
+
+
+
+
+
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
Na+
OH-
OH-
H2O
AnodaQ18 Q19
Q22 Q23
Katoda
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
G = Q
G = I . t
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
G = ME
G = Ar/n
G = k . I . t . ME
= (1/96.500 ). I . t . (Ar /n)
+
156.3379
mol NaOH yang terbentuk x BM NaOH
6,253.0464 kg
6,253,046.3919 gram
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA (untuk seluruh sel)
H2O
yang dilepaskan (dalam mol dan menurut persamaan stoikiometri)
Arxt
nxxG 500.96
Ka/m2
1,047.6810 m2
270.0000 per cell
0.2100 =4,988.9570 buah
18.4776 sel
19.0000 sel
Besarnya tegangan yang harus diberikan tergantung dari besarnya hambatan si penghantar.
dari besarnya tegangan dapat diketahui berapa energi yang harus disuplay untuk tegangan agar dapat mengalirkan arus.
w = v . I .t
Pada reaksi elektrolisis ini,, listrik akan mengalir melalui penghantar berupa larutan elektrolit (larutan NaCl di anoda),,melewati membrane dan juga air (di katoda)
90.0000
= 206.1135
m2
listrik dapat mengalir melalui suatu penghantar yang memiliki hambatan apabila diberikan driving force brupa tegangan.
termasuk dalam larutan elektrolit kuat, yaitu larutan yg dapat menghantarkan arus listrik dengan baik melalui ion"nya.
Besarnya tahanan konduktor elektrolitik dapat dtentukan dengan hukum Ohm. Untuk larutan elektrolit, lebih umum dipakai daya hantar yaitu harga kebalikan adari tahanan.
o C
R
V
A
lR
R
lL
1.63
= 0.00097 ohm
145,76 exp(-4000/T) T dalam Kelvin
363.1500 K = 0.0023992096
0.014 cm
2.4313562822245E-005 ohm
2.4313562822245E-005 ohm
2.12743674694644E-007 ohm
0.00000105 ohm
= 0.000001302
cm/ohm
0.00097185 ohm
ohm
ohm
membrane + R
katoda
L
lR
I elektroda1 + I elektroda 2 + …. + Ielektroda 90
kA
Volt
v . I .t
2.3817 volt
9,981.2047 kWh
35,932,336.9431 kJ/jam
51,934,276.1600
375.7267 K Tref
Aliran 23 (produk)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
1.5792 0.0000 0.0000
1,450.9387 13,287.7236 737.5513
0.0000 6,253.0464 156.3379
0.0317 0.0000 0.0000
1,452.5496 19,540.7700 893.8891
375.7267 K Tref
Aliran 21
kmol/jam kg/jam kmol/jam
677.9716 2,451.2227 136.0581
78.1689 0.0000 0.0000
0.0000 157.5730 78.1689
756.1405 2,608.7957 214.2270
35,932,336.9431 kJ/jam
303.1500 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
1,639.6650 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
kJ/jam
363.1500 K Tref
keluarA B
kmol/jam
1,639.6650 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
kJ/jam
Qsteam out
E-174Q19a Q19
Qsteam in
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Panas Keluar
kJ/jam
8,034,585.0659
2,375,664.9798
10,410,250.0457
saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
C
+ 8.1250 -
+ 0.0000
- 156,800.0000
+ 1.9480
- 307,600.0000
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
T2
T2
T-2
T-2
T-2
Cp = A + BT - CT-2
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) +C(1/T - 1/Tref)
Tout = ???? C
K
2.0000 3.0000 4.0000 5.0000
B C D E
6.3137 0.0000 0.0000 0.0000
33.0264 -8.6741 0.0000 0.0000
5.6673 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
5.8025 0.0000 0.0000 0.0000
25.0000 C 298.1500 K
B C D E
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Qs (kJ/jam)
-752,923.6254
5,943.0827
1,035.1175
2,719.9712
12,380.9670
-730,844.4870
730,844.4870
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 559.0827
-18.8355 0.0000 0.0000 1,088.5236
0.0000 0.0000 0.0000 854.6879
0.0000 0.0000 0.0000 1,237.2073
8,299,753.5196 -4,380,024.7564 883,243.2391 834.0900
0.0000 0.0000 0.0000 837.4194
5,411.0108
Tout = 60.0000 C
333.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 559.0827
-18.8355 0.0000 0.0000 1,088.5236
0.0000 0.0000 0.0000 854.6879
0.0000 0.0000 0.0000 1,237.2073
8,299,753.5196 -4,380,024.7564 883,243.2391 834.0900
0.0000 0.0000 0.0000 837.4194
5,411.0108
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
1.9593 atm
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 604.5873
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
25.0000 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0001 0.0000 0.0000 208.9486
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
+
0.2451
2NaCl
1.0629
+ 2NaCl
0.0109
+
0.0246
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-7,034.2042
-55,269.2154
-1,382.7753
-4,487.7602
-68,173.9551
68,173.9551
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 2,674.1224
-108.7121 0.0000 0.0000 2,988.2691
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
33,501.1855
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 2,674.1224
-108.7121 0.0000 0.0000 2,988.2691
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
33,501.1855
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
378.9136 46.5644 0.0000 0.0000
650.3688 243.5763 -55.4163 0.0000
607.5259 41.7971 0.0000 0.0000
937.6267 0.0000 0.0000 0.0000
9,705,314.1796 -23,172,458.4614 28,468,351.2687 -15,646,985.0048
593.4791 42.7949 0.0000 0.0000
1,014.8843 0.0000 0.0000 0.0000
4.2492 180.8917 0.0007 0.0000
639.1313 0.0000 0.0000 0.0000
691.1046 131.8217 -108.7121 0.0000
1,151.8410 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
27,838.7940
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.0334
+
0.0014
+
0.0062
+
0.0725
2,516.6721
0.0000
440.8133
CaCl2
MgCl2
MgCl2
CaCl2
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
0.0000
2,957.4854
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
377.3012 46.3553 0.0000 0.0000
647.6013 242.4825 -55.2052 0.0000
604.9408 41.6094 0.0000 0.0000
933.6369 0.0000 0.0000 0.0000
9,664,016.3478 -23,068,394.9461 28,333,563.6883 -15,568,960.1004
590.9537 42.6027 0.0000 0.0000
1,010.5658 0.0000 0.0000 0.0000
4.2311 180.0794 0.0007 0.0000
1,146.9397 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
, membutuhkan panas)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,772.5770
28,333,563.6883 -15,568,960.1004 -15,568,960.1004 2,632.1476
0.0000 0.0000 0.0000 4,228.2027
0.0007 0.0000 0.0000 1,532.3630
0.0000 0.0000 0.0000 4,798.7906
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.3414
+
0.3093
0.0000
Na2CO
3
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
0.0000
0.0000
0.0000
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
369.7375 45.3756 0.0000 0.0000
9,470,281.8276 -22,580,839.8951 27,702,866.9183 -15,204,332.3736
990.3070 0.0000 0.0000 0.0000
4.1463 176.2734 0.0007 0.0000
1,123.9470 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,736.8311
27,702,866.9183 -15,204,332.3736 3,191,380.4224 2,579.3569
0.0007 0.0000 0.0000 1,500.0145
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 145.4471
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.7951
-142,268.1168
142,268.1168
H2O
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,791.9169
28,675,840.4591 -15,767,163.2678 3,315,774.4424 2,660.7060
0.0007 0.0000 0.0000 1,549.8894
0.0000 0.0000 0.0000 1,030.1050
Tout = 90.0000 C
363.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,791.9169
28,675,840.4591 -15,767,163.2678 3,315,774.4424 2,660.7060
0.0000 0.0000 0.0000 1,030.1050
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
NaOH + +
+ e-
NaOH
NaOH + +
156.3379 78.1689
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
1/2Cl2
1/2Cl2
1/2H2
1/2Cl2
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
NaOH + +
156.3379 78.1689
I tiap sel (kA) I tiap elektrode:
220.5644 2.4507 kA
1/2Cl2
2100
maka lebar = 32.4037 cm per element
panjang = 64.8074 cm
Dimana: I = kuat arus (ampere)
V = tegangan (volt)
R = hambatan (ohm)
t = lamanya arus mengalir (sekon)
V . I = volt ampere = watt (P = daya)
Dimana: R = tahanan
l = panjang (cm) = tebal plate = 2.0000 mm =
L = daya hantar
cm/ohm
cm2
Dimana: w = energi (joule atau watt.sekon)
ρ = tahanan jenis
A = luas (cm2)
exp (-4000/363) = 0.00001646
416.8039340956
29771.7095782592
cm/ohm
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
837.0522 109.7819 0.0000 0.0000
21,439,863.5985 -54,632,189.8080 71,873,637.2538 -42,443,556.8595
9.3868 426.4766 0.0013 0.0000
519.7637 21.9564 0.0000 0.0000
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
637.6802 3.9208 11.8536 0.0000
642.3348 14.6376 0.0000 0.0000
513.5575 21.1722 0.0000 0.0000
Qout: 16,001,939.2168
0.0000
Tout = 90.0000 C
363.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
D E
0.0141 + 0.0000T3
Cp.dT ( kJ/kmol) Q1 (Kj/jam)
252.1428 38,981.0359
489.3280 136.2857
385.6274 2.6282
558.5634 17.2093
376.7380 2,638.4695
377.8254 228.1700
2,440.2250 42,003.7987
Cp.dT ( kJ/kmol) Q2 (Kj/jam)
376.7380 559,911.2223
559,911.2223
Q3 (Kj/jam)
86,433.6417
303.1714
5.8250
38.1183
1,245,473.0314
505.7202
1,332,759.5080
Q3
(Kj/jam)
86,433.6417
303.1714
5.8250
38.1183
1,245,473.0314
505.7202
1,332,759.5080
Q3a
(Kj/jam)
274,293.5373
973.8127
18.4539
120.4651
3,933,988.8821
1,602.3102
4,210,997.4613
Q4
(Kj/jam)
274,293.5373
973.8127
18.4539
120.4651
3,933,988.8821
1,602.3102
4,210,997.4613
Q5 (kJ/jam)
675.8836
7,433.2736
8,109.1572
Q6(kJ/jam)
178.7241
715.4056
894.1297
Q7
(kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
80.4918
2,320.4776
1,299.9678
4,288,174.7033
Q7
(kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
80.4918
2,320.4776
1,299.9678
4,288,174.7033
E Cp.dT ( kJ/kmol)Q9 Q8
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 1,780.1980 0.0000 277,128.3974
0.0000 3,508.4007 0.0000 117.2576
0.0000 2,716.7646 0.0000 3.7032
0.0000 3,923.0257 0.0000 24.1736
3,289,179.4003 2,643.4014 0.0000 4,004,333.7020
0.0000 2,662.1675 0.0000 192.9230
0.0000 4,246.2713 0.0000 1,449.6622
0.0000 1,539.2673 0.0000 1,223.9473
0.0000 2,674.1224 80.4918 0.0000
0.0000 2,988.2691 2,320.4776 0.0000
0.0000 4,819.2975 0.0000 1,299.9678
33,501.1855 2,400.9694 4,285,773.7340
4,288,174.7033
0.0000
Q8 (kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
1,299.9678
4,285,773.7340
Q11 (kJ/jam)
57.1938
2,494.9284
2,552.1221
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q10 (kJ/jam) Q12 (kJ/jam)
0.0000 1,772.5770 276,203.7638 0.0000
0.0000 3,493.1281 0.0000 0.0000
0.0000 2,705.1630 0.0000 20.3565
0.0000 3,906.3326 0.0000 0.0000
3,271,922.5744 2,632.1476 3,987,285.9524 17,431.2620
0.0000 2,650.7973 0.0000 280.6938
0.0000 4,228.2027 1,443.4937 0.0000
0.0000 1,532.3630 1,218.4574 0.0000
0.0000 4,798.7906 1,484.3911 0.0000
4,267,636.0584 17,732.3123
4,285,368.3707
Q10 (kJ/jam)
276,203.7638
3,987,285.9524
1,443.4937
1,218.4574
1,484.3911
4,267,636.0584
Q13 (kJ/jam)
328.1501
14,314.6920
14,642.8421
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q13 (kJ/jam) Q15 (kJ/jam)
0.0000 1,736.8311 272,894.2110 0.0000
3,191,380.4224 2,579.3569 3,907,316.4713 98,006.2932
0.0000 4,143.4399 0.0000 1,414.5559
0.0000 1,500.0145 1,192.7355 0.0000
0.0000 4,702.5892 0.0000 1,454.6335
4,181,403.4178 100,875.4827
4,282,278.9005
Q13 (kJ/jam)
272,894.2110
3,907,316.4713
1,192.7355
4,181,403.4178
Q16 (kJ/jam)
120.2647
1,339.6816
1,459.9462
Q17 (kJ/jam)
282,974.2476
4,042,124.5660
0.0000
32.6673
4,325,131.4809
Q17
(Kj/jam)
282,974.2476
4,042,124.5660
32.6673
4,325,131.4809
Q18
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q18
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q19(Kj/jam)
8,034,585.0659
8,034,585.0659
78.1689
1/2H2
1/2H2
78.1689
1/2H2
0.2000 cm
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q22 Q23
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 3,961.5498 6,255.9628 0.0000
9,617,297.7820 5,855.0520 8,495,321.3309 4,318,400.9824
0.0000 3,623.7796 0.0000 566,534.0385
0.0000 2,266.5542 71.8782 0.0000
8,501,649.1719 4,884,935.0209
13,386,584.1928
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q20 Q21
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 2,734.0511 1,853,608.9132 371,989.7951
0.0000 2,748.7695 214,868.4031 0.0000
0.0000 2,237.3069 0.0000 174,887.9126
2,068,477.3163 546,877.7077
2,615,355.0240
Q19a
(Kj/jam)
617,724.1924
617,724.1924
Q19
(Kj/jam)
8,034,585.0659
8,034,585.0659
Satuan Sumber Komposisi Satuan
cal/K.mol perry's -241.8260 kJ/mol
J/K.kmol perry's -285.8400 kJ/mol
cal/K.mol perry's NaCl -411.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1432.7000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -641.8300 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1275.8676 kJ/mol
cal/K.mol perry's -794.9000 kJ/mol
J/K.mol x 8.314 Smith NaOH -425.6090 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1130.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -924.6600 kJ/mol
cal/K.mol perry's CaCO3 -1206.9000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1384.5000 kJ/mol
cal/K.mol perry's HCl -92.3110 kJ/mol
J/K.mol Himmelblau -813.9890 kJ/mol
cal/K.mol perry's Cl2 0.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's H2 0.0000 kJ/mol
sumber: himelblau
Data heat of formation
Heat Of Formation (∆Hf)H
2O (g)
H2O (l)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
Na2SO4
H2SO
4
-304.9400 kcal/mol perry's
smith
smith
Neraca Panas EvaporatorUmpan Masuk Evaporator
Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jam Kgmol/jamNaOH 39.997 8,122.5912 203.0800
18.016 16,231.8847 900.9705
Total 24,354.4759 1,104.0505
Pada awal diasumsikan evaporasi tiap efek samaV1 = V2 = 6,613.8193 kg/jam
H2O yang teruapkan = = 13,227.6387 kg/jam
Suhu umpan masukTf = 102.5767 C 375.7267Steam masuk :Ts = 120 C 393.15Ps = 198.53 kPa 1.9593
Perhitungan dilakukan sesuai dengan tahap perhitungan pada Geankoplis,1993.
Trial I
* step 1
Asumsi bahwa air yang teruapkan sama untuk setiap effect maka:
6,613.8193 kg/jam
"Neraca massa di tiap effect": effect 1:
Total: =
H2O
Asumsi di evaporator yang menguap hanyalah air, sehingga jumlah zat yang lainnya selalu tetap disetiap effect.
Evaporator yang digunakan adalah double effect evaporator karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
V1 = V
2 =
F1 V
1
24,354.4759 = 6,613.8193
= 17,740.6566
Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.4579
effect 2:
Total: =
17,740.6566 = 6,613.8193
= 11,126.8373
Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.7300
* step 2
BPR = m x Kb
Dimana:
m =
BM Campuran selain air = massa zat selain air/mol zat selain air
= 39.997 kg/kmol
Kb = tetapan kenaikan titik didih = 0.52
Maka:
6.5058 =
10.9795 =
120.0000 393.1500
Ditetapkan: Pada efek 2
101.33 kPa 1.0000
L1
F1 . X
F1V
1 . X
V1
XL1
F2 V
2
L2
F2 . X
F2V
2 . X
V2
XL2
"Menghitung BPR":
W1 = massa zat terlarut selain air
W2 = massa pelarut
BPR1 = oC
BPR2 = oC
" Menghitung Temperatur tiap effect":
Steam yang digunakan adalah steam dengan suhu =
sehingga, Ts1
= oC =
P2 =
bcamp
KxWxBM
xW
kg 1000
2
1
100 373.15
Diperoleh:
89.0205 362.1705
Maka:
= 13.4942 56.2895
Dipilih:
600 =
600 =
6.7471 6.7471
6.7471 6.7471
= 113.2529 386.4029
120.0000 393.1500
100 373.1500
106.7471 379.8971
89.0205 362.1705
Profile Temperature
Efek I120.0000
113.2529
T2 = oC =
T2 = Ts
2 saturation
+ BPR2
Ts2 saturation
= T2 - BPR
2
Ts2 saturation
= oC =
∑ ΔTavailable
= TS1
– T2 saturation - (BPR
1 + BPR
2)
oC =
Dari table 8.3-1 Geankoplis 1993 diketahui bahwa koefisien transfer panas untuk evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U1 = Btu.h.ft2.oF
U2 = Btu.h.ft2.oF
ΔT tiap effect:
ΔT 1 =
ΔT 1 =
oC =
ΔT 2 =
oC =
"Temperatur tiap effect":
effect 1: T
1 =T
S1 - ΔT
1
oC =
TS1
=
oC =
effect 2:
T 2 =
oC = T
S2 =
T
1 - BPR
1
oC =
TS2 saturation = oC =
TS1 = oC TS2 =
T1
=
oC T2
=
U/1U/1
U/1T
21
1available
* step 3
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0CMenentukan Cp mix (campuran ) Cp mix =
Komponen A B CNaOH -3.18E+04 8.46E+02 -3.07E+00
276,370.0000 -2,090.1000 8.1250
375.7267 K
(Pers.100, J/kmol.K)Komponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 63,736.8398
16,231.8847 900.9705 76,077.7981
Total 24,354.4759 48,708.9518
386.4029 KKomponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 64,495.3951
9,618.0654 533.8624 76,363.9226
Total 17,740.6566
373.1500 KKomponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 63,559.9437
3,004.2461 166.7543 76,013.9001
Total 11,126.8373
" Neraca Energi ":
Entalpi:
Dimana, pada effect1:
102.5767 375.7267
113.2529 386.4029
120.0000 393.1500
106.7471 379.8971
BPR1 = 6.5058 279.6558
xi .Cpi
H2O
* Cp Umpan pada Tf =
Cp = A + BT + CT2 + DT3+ET4
H2O
* Cp L1 pada T1 =
H2O
* Cp L2 pada T2 =
H2O
Effect 1 : F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
Tf
= oC =
T1
= oC =
TS1
= oC =
TS2
= oC =oC =
120.0000 2,706.3000 503.7100
105.0000 2,683.8000 440.1500
106.7471 2,686.4905 447.5402
110.0000 2,691.5000 461.3000
T referensi = 0 273.1500
Diperoleh:
hf = Cp (Tf - 0)
= 343.2108 kJ/kg
2,202.5900 kJ/kg
hL1 = Cp (T1 - 0)
= 343.8672374728 kJ/kg
2,698.7475 kJ/kg
Entalpi:
Dimana, pada effect 2:
100.0000 373.1500
106.7471 379.8971
89.0205 362.1705
BPR2 = 10.9795 284.1295
85.0000 2,651.9000 355.9000
89.0205 2,658.4936 372.8022
90.0000 2,660.1000 376.9200
T referensi = 0.0000 273.1500
Diperoleh:
Hs1
pada Ts1
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
Hs2
pada Ts2
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC =
λs1
=
Hv1 = H
s2 (saturation entalpi pada T
s2) + 1,884 . BPR1
Hv1 =
Effect 2 : L
1 . h
L1 + V1 . λs2 = L2 . h
L2 + V2 . H
v2
T2
= oC =
TS2
= oC =
TS2 saturation
= oC =oC =
Hs2 saturasi
pada Ts2 saturasi
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC =
343.8672 kJ/kg
2,238.9503 kJ/kg
Cp (T2 - 0)
= 229.9252 kJ/kg
2,679.1790 kJ/kg
F = V1 + L1
= 24,354.4759
L1 = F- V1
= 24,354.4759 - V1
L1 = L2 + V2 ……………….……………………………………………………………………pers2
V2 = V - V1
= 13,227.6387 - V1
8,358,719.3434 + 2,202.5900 S = (
8,358,719.3434 + 2,202.5900 S =
2,202.5900 S =
substitusi pers.1 dan 3
24,354.4759 - 343.8672
8,374,706.3559 -343.8672 2,238.9503
4,574.2621 V1 =
V1 =
Maka:
Persamaan 3,4 dan 2 dapat diselesaikan:
Pers.3 6,751.6552 kg/jam
Pers.1 17,878.4925 kg/jam
Pers.4 S = 6,931.0005 kg/jam
* step 4
hL1
=
λs2
=
hL2
=
Hv2 = H
s2 saturated (saturation entalpi pada T
s2 saturated) + 1,884 . BPR2
Hv2 =
"Neraca Energy di tiap effect": effect 1: F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
effect 2: L
1 . h
L1 + V1 . λs2 = L2 . h
L2 + V2 . H
v2
V1) .
V1 +
V2 =
L1 =
= 4,240,597.8999 W
= 184.4777
= 4,027,612.5518 W
= 175.2122
Area rata" = 179.8450 0.0515
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.
Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 6,78% maka perhitungan selesai.
steam economy: 0.5240
F = 24,354.4759 hf S = 6,931.0005 λ1 L1 = 17,878.4925 hL1 V1 = 6,475.9834 Hv1 V2 = 6,751.6552 Hv2 L2 = 11,126.8373 hL2
λ2
Evaporator effect 1:
KomponenMasuk keluar
NaOH 8,122.5912 0.0000
16,231.8847 6,475.983424,354.4759 6,475.983424,354.4759 24,354.4759
Evaporator effect 2:Komponen Masuk keluar
" Menentukan Panas dan luas areaTiap effect Q
1 = S . λs
1
A1 = Q
1 / (U
1 . ΔT
1)
m2 Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
Q2 = V1 . λs
2
A2 = Q
2 / (U
2 . ΔT
2)
m2
m2
(memenuhi untuk double effect, kurang dari 1,6, wallas)
Neraca Massa dan energi di Evaporator
diketahui:
F1
V1
H2O
F2 = L
1V
2
NaOH 8,122.5912 0.0000
9,755.9013 6,751.655217,878.4925 6,751.655217,878.4925 17,878.4925
Evaporator effect 1:Masuk (kJ/jam)
8,358,719.3434
Qs in 15,266,152.439623,624,871.7830
Evaporator effect 2:Masuk (kJ/jam)
6,147,827.8202
Qsin 14,499,405.186620,647,233.0068
H2O
Neraca energi di Evaporator
Qf (Q23
) QV1
(Q24
)
QL1
(Q25
)
Qf (Q25
) QV2
(Q26
)
QL2
(Q27
)
Skema Double Effect Evaporator
Keluaran Atas Evaporator
fraksi Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jam0.3335 NaOH 39.9970 0.0000
0.6665 18.0160 13,227.6387
Total 13,227.6387
Keluaran Bawah Evaporator1.0000
Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jamNaOH 39.9970 8,122.5912
18.0160 3,004.2461
Total 11,126.8373
K
Katm
+
H2O
H2O
karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
L1
+
kg/jam
+
+ 17,740.6566
+
+
kg/jam
+
+ 11,126.8373
43.7105
51.7631
120.0000 C dan tekanan 198.53 kPa
K = 248.0000
atm
L1
L1 . X
L1
XL1
L2
L2
L2 . X
L2
XL2
oC/kmol
oFoF
oF
K = 212.0000
K = 192.2369
1/U
3,406.9560 0.0003
3,406.9560 0.0003
F = 6.7471 K
F = 6.7471 K
K
K
K
K
K
Efek II106.7471 89.0205
100.0000
oF
oF
oF
evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
oC TS2 saturation = oC
oC
U/1U/1
U/1T
21
1available
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0C
D E5.07E-03 -2.92E-06
-0.0141 0.00000937
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
63.7368 39.9970 1.5935 0.3335 0.5315
76.0778 18.0160 4.2228 0.6665 2.8144
5.8163 1.0000 3.3459
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
64.4954 39.9970 1.6125 0.4579 0.7383
76.3639 18.0160 4.2387 0.5421 2.2980
1.0000 3.0363
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
63.5599 39.9970 1.5891 0.7300 1.1601
76.0139 18.0160 4.2192 0.2700 1.1392
1.0000 2.2993
K
K
K
K
K
F . hf + S . λs1 = L1 . hL1
+ V1 . Hv1
K
K
K
K
K
K
L1 + V1 . λs2 = L2 . h
L2 + V2 . H
v2
………………………… ……………..pers.1
……………….……………………………………………………………………pers2
.……………………………………….pers.3
24,354.4759 - 343.8672 +
8,374,706.3559 -343.8672 2,698.7475
2,354.8802 15,987.0125 ………...pers.4
+ 2,238.9503 2,558,340.1276 +
= 2,558,340.1276 + 35,439,211.7144
29,622,845.4860
6,475.9834 kg/jam
V1) .
V1 + V
1
V1
V1 =
V1
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.
LANGSUNG BERHASIL !!!!! :)
343.21082,202.5900
343.86723747282,698.74752,679.1790
229.92522,238.9503
keluar
8,122.5912 0.4543
9,755.9013 0.545717,878.4925 1.0000
24,354.4759
Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
kurang dari 1,6, wallas)
L1
xL1
L2
xL2
8,122.5912 0.7300
3,004.2461 0.270011,126.8373 1.0000
17,878.4925
Keluar (kJ/jam)
17,477,043.9628
6,147,827.820223,624,871.7830
Keluar (kJ/jam)
18,088,892.8793
2,558,340.127620,647,233.0068
Kgmol/jam0.0000
734.2162
734.2162
Kgmol/jam fraksi203.0800 0.73
166.7543 0.27
369.8343 1
2,698.7475
( 13,227.6387 - 2,679.1790
- 2,679.1790
V1
V1) .
V1
Neraca Panas EvaporatorUmpan Masuk Evaporator
Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jam Kgmol/jamNaOH 39.997 8,122.5912 203.0800
18.016 16,231.8847 900.9705
Total 24,354.4759 1,104.0505
Pada awal diasumsikan evaporasi tiap efek samaV1 = V2 = 6,613.8193 kg/jam
H2O yang teruapkan = = 13,227.6387 kg/jam
Suhu umpan masukTf = #REF! C #REF!Steam masuk :Ts = 120 C 393.15Ps = 198.53 kPa 1.9593
Trial I
* step 1
Asumsi bahwa air yang teruapkan sama untuk setiap effect maka:
6.6130 kg/jam
"Neraca massa di tiap effect": effect 1:
Total: =
H2O
V1 = V
2 =
F1 V
1
24,354.4759 = 6,613.8193
= 17,740.6566
Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 6,613.8193
= 0.4579
effect 2:
Total: =
17,740.6566 = 6,613.8193
= 11,126.8373
Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.7300
* step 2
BPR = m x Kb
Dimana:
m =
BM Campuran selain air = massa zat selain air/mol zat selain air
= 39.997 kg/kmol
Kb = tetapan kenaikan titik didih = 0.52
Maka:
6.5058 =
10.9795 =
120.0000 393.1500
Ditetapkan: Pada efek 2
101.33 kPa 1.0000
L1
F1 . X
F1V
1 . X
V1
XL1
F2 V
2
L2
F2 . X
F2V
2 . X
V2
XL2
"Menghitung BPR":
W1 = massa zat terlarut selain air
W2 = massa pelarut
BPR1 = oC
BPR2 = oC
" Menghitung Temperatur tiap effect":
Steam yang digunakan adalah steam dengan suhu =
sehingga, Ts1
= oC =
P2 =
bcamp
KxWxBM
xW
kg 1000
2
1
100 373.15
Diperoleh:
89.0205 362.1705
Maka:
= 13.4942 56.2895
Dipilih:
700 =
300 =
4.0483 4.0483
9.4459 9.4459
= 115.9517 389.1017
120.0000 393.1500
100 373.1500
109.4459 382.5959
89.0205 362.1705
Profile Temperature
Efek I120.0000
115.9517
T2 = oC =
T2 = Ts
2 saturation
+ BPR2
Ts2 saturation
= T2 - BPR
2
Ts2 saturation
= oC =
∑ ΔTavailable
= TS1
– T2 saturation - (BPR
1 + BPR
2)
oC =
Dari table 8.3-1 Geankoplis 1993 diketahui bahwa koefisien transfer panas untuk evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U1 = Btu.h.ft2.oF
U2 = Btu.h.ft2.oF
ΔT tiap effect:
ΔT 1 =
ΔT 1 =
oC =
ΔT 2 =
oC =
"Temperatur tiap effect":
effect 1: T
1 =T
S1 - ΔT
1
oC =
TS1
=
oC =
effect 2:
T 2 =
oC = T
S2 =
T
1 - BPR
1
oC =
TS2 saturation = oC =
TS1 = oC TS2 =
T1
=
oC T2
=
U/1U/1
U/1T
21
1available
* step 3
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0CMenentukan Cp mix (campuran ) Cp mix =
Komponen A B CNaOH -3.18E+04 8.46E+02 -3.07E+00
276,370.0000 -2,090.1000 8.1250
#REF! K
(Pers.100, J/kmol.K)Komponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 #REF!
16,231.8847 900.9705
Total 24,354.4759 48,708.9518
389.1017 KKomponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 64,694.0372
9,618.0654 533.8624 76,441.7997
Total 17,740.6566
373.1500 KKomponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 63,559.9437
3,004.2461 166.7543 76,013.9001
Total 11,126.8373
" Neraca Energi ":
Entalpi:
Dimana, pada effect1:
#REF! #REF!
115.9517 389.1017
120.0000 393.1500
109.4459 382.5959
BPR1 = 6.5058 279.6558
xi .Cpi
H2O
* Cp Umpan pada Tf =
Cp = A + BT + CT2 + DT3+ET4
H2O
* Cp L1 pada T1 =
H2O
* Cp L2 pada T2 =
H2O
Effect 1 : F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
Tf
= oC =
T1
= oC =
TS1
= oC =
TS2
= oC =oC =
120.0000 2,706.3000 503.7100
105.0000 2,683.8000 440.1500
109.4459 2,690.6467 458.9563
110.0000 2,691.5000 461.3000
T referensi = 0 273.1500
Diperoleh:
hf = Cp (Tf - 0)
= #REF! kJ/kg
2,202.5900 kJ/kg
hL1 = Cp (T1 - 0)
= 467.2058155548 kJ/kg
2,702.9037 kJ/kg
Entalpi:
Dimana, pada effect 2:
100.0000 373.1500
109.4459 382.5959
89.0205 362.1705
BPR2 = 10.9795 284.1295
85.0000 2,651.9000 355.9000
89.0205 2,658.4936 372.8022
90.0000 2,660.1000 376.9200
T referensi = 0.0000 273.1500
Diperoleh:
Hs1
pada Ts1
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
Hs2
pada Ts2
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC =
λs1
=
Hv1 = H
s2 (saturation entalpi pada T
s2) + 1,884 . BPR1
Hv1 =
Effect 2 : L
1 . h
L1 + V1 . λs2 = L2 . h
L2 + V2 . H
v2
T2
= oC =
TS2
= oC =
TS2 saturation
= oC =oC =
Hs2 saturasi
pada Ts2 saturasi
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC =
467.2058 kJ/kg
2,231.6904 kJ/kg
Cp (T2 - 0)
= 229.9252 kJ/kg
2,776.7881 kJ/kg 2,679.1790
F = V1 + L1
= 24,354.4759
L1 = F- V1
= 24,354.4759 - V1
L1 = L2 + V2 ……………….……………………………………………………………………pers2
V2 = V - V1
= 13,227.6387 - V1
#REF! + 2,202.5900 S = (
#REF! + 2,202.5900 S =
2,202.5900 S =
substitusi pers.1 dan 3
24,354.4759 - 467.2058
11,378,552.7862 -467.2058 2,231.6904
4,541.2727 V1 =
V1 =
Maka:
Persamaan 3,4 dan 2 dapat diselesaikan:
Pers.3 7,081.7543 kg/jam
Pers.1 18,208.5916 kg/jam
Pers.4 S = #REF! kg/jam
* step 4
hL1
=
λs2
=
hL2
=
Hv2 = H
s2 saturated (saturation entalpi pada T
s2 saturated) + 1,884 . BPR2
Hv2 =
"Neraca Energy di tiap effect": effect 1: F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
effect 2: L
1 . h
L1 + V1 . λs2 = L2 . h
L2 + V2 . H
v2
V1) .
V1 +
V2 =
L1 =
= #REF! W
= #REF!
= 3,809,919.8245 W
= 236.7743
Area rata" = #REF! #REF!
steam economy: #REF!
F = 24,354.4759 hf S = #REF! λ1 L1 = 18,208.5916 hL1 V1 = 6,145.8843 Hv1 V2 = 7,081.7543 Hv2 L2 = 11,126.8373 hL2
λ2
Evaporator effect 1:
KomponenMasuk keluar
NaOH 8,122.5912 0
16,231.8847 6,145.884324,354.4759 6145.884342572224,354.4759 24,354.4759
Evaporator effect 2:Komponen Masuk keluar
" Menentukan Panas dan luas areaTiap effect Q
1 = S . λs
1
A1 = Q
1 / (U
1 . ΔT
1)
m2 Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
Q2 = V1 . λs
2
A2 = Q
2 / (U
2 . ΔT
2)
m2
m2
(memenuhi untuk double effect, kurang dari 1,6, wallas)
Neraca Massa dan energi di Evaporator
diketahui:
F1
V1
H2O
F2 = L
1V
2
NaOH 8,122.5912 0
10,086.0004 7,081.754318,208.5916 7,081.754318,208.5916 18,208.5916
Evaporator effect 1:Masuk (kJ/jam)
#REF!
Qs in #REF!
Evaporator effect 2:Masuk (kJ/jam)
8,507,159.8797
Qsin 13,715,711.368222,222,871.2478
H2O
Neraca energi di Evaporator
Qf (Q23
) QV1
(Q24
)
QL1
(Q25
)
Qf (Q25
) QV2
(Q26
)
QL2
(Q27
)
Skema Double Effect Evaporator
Keluaran Atas Evaporator
fraksi Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jam0.3335 NaOH 39.9970 0.0000
0.6665 18.0160 13,227.6387
Total 13,227.6387
Keluaran Bawah Evaporator1.0000
Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jamNaOH 39.9970 8,122.5912
18.0160 3,004.2461
Total 11,126.8373
K
Katm
+
H2O
H2O
L1
+
kg/jam
+
+ 17,740.6566
+
+
kg/jam
+
+ 11,126.8373
43.7105
51.7631
120.0000 C dan tekanan 198.53 kPa
K = 248.0000
atm
L1
L1 . X
L1
XL1
L2
L2
L2 . X
L2
XL2
oC/kmol
oFoF
oF
K = 212.0000
K = 192.2369
1/U
3,974.7820 0.0003
1,703.4780 0.0006
F = 4.0483 K
F = 9.4459 K
K
K 109.4459
K
K
K
Efek II109.4459 89.0205
100.0000
oF
oF
oF
evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
oC TS2 saturation = oC
oC
U/1U/1
U/1T
21
1available
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0C
D E5.07E-03 -2.92E-06
-0.0141 0.00000937
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
43.7370 39.9970 1.0935 0.3335 0.3647
56.0778 18.0160 3.1127 0.6665 2.0745
4.2062 1.0000 2.4392
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
89.9720 39.9970 2.2495 0.4579 1.0299
99.6720 18.0160 5.5324 0.5421 2.9994
1.0000 4.0293
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa) x. Cp
63.5599 39.9970 1.5891 0.7300 1.1601
76.0139 18.0160 4.2192 0.2700 1.1392
1.0000 2.2993
K
K
K
K
K
F . hf + S . λs1 = L1 . hL1
+ V1 . Hv1
K
K
K
K
K
K
+ V1 . λs2 = L2 . hL2
+ V2 . Hv2
………………………… ……………..pers.1
……………….……………………………………………………………………pers2
.……………………………………….pers.3
24,354.4759 - 467.2058 +
11,378,552.7862 -467.2058 2,702.9037
2,235.6979 #REF! ………...pers.4
+ 2,231.6904 2,558,340.1276 +
= 2,558,340.1276 + 36,730,349.6267
27,910,136.9680
6,145.8843 kg/jam
V1) .
V1 + V
1
V1
V1 =
V1
LANGSUNG BERHASIL !!!!! :)
#REF!2,202.5900
467.20581555482,702.90372,776.7881
229.92522,231.6904
keluar
8,122.5912 0.4461
10,086.0004 0.553918,208.5916 1
24,354.4759
Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
L1
xL1
L2
xL2
8,122.5912 0.73
3,004.2461 0.2711,126.8373 1
18,208.5916
Keluar (kJ/jam)
16,611,733.4386
8,507,159.879725,118,893.3182
Keluar (kJ/jam)
19,664,531.1202
2,558,340.127622,222,871.2478
Kgmol/jam0.0000
734.2162
734.2162
Kgmol/jam fraksi203.0800 0.73
166.7543 0.27
369.8343 1
2,702.9037
( 13,227.6387 - 2,776.7881
- 2,776.7881
V1
V1) .
V1
1.5800
11.Crystallizer-320 (D-320)
♥ Qumpan2,558,340.1276 kJ/jam 611049.041650306
100.0000 373.1500
♥ Qkristalisasi
Diketahui: BM NaOH = 39.997 BM H2O = 18.016
= 6,214.8924 kg/jam= 155.3840 kmol/jam
= -44.5100 kJ/kmol
Panas Kristalisasi = - Panas Kelarutan (JW.Mullin,2001:63) Panas Kristalisasi NaOH:
= 44.5100 kJ/kmol.= 44.5100 kJ/kmol.= 6,916.1402 kJ/jam (+mengartikan proses kristalisasi mengambil panas yang dibawa umpan)
♥ Qkeluar
Data Konstanta kapasitas Panas dari Chemcad pers.100 (j/kmol.K)
Komponen A B NaOH -3.18E+04 8.46E+02
276,370.0000 -2,090.1000
Tkeluar = 40.0000 C 313.1500
Komponen 1 2
NaOH nk -477,000.0000 3,876,406.1250
NaOH k -477,000.0000 3,876,406.1250
4,145,550.0000 -9,582,585.9750
369,441.4403 kJ/jam
♥ Menghitung Jumlah Air Pendingin yang digunakan:
Qin (Q28
) =
Tin = oC =
Kristalisasi dilakukan dengan proses pendinginan pada T=40 oC Kristal yang diinginkan terbentuk adalah kristal unhydrate NaOH
Kristal NaOH unhydrate yang terbentuk:
Heat of solution of NaOH unhydrate :(Parker, V.B., Thermal Properties of Uni-Univalent Electrolytes,
Aliran 29 (Q29)
H2O
Cp = A + BT + CT2 + DT3+ET4
H2O
Qout = Q29
:
Q28
(Q masuk + Q pendingin) + Q kristalisasi = Q keluar sehingga,
Q pendingin= = Q keluar - (Qmasuk + Qkristalisasi) Qpendinginan = -2,181,982.5470 kJ/jam
Media Pendingin yang digunakan adalah air Diketahui:
T air pendingin in = 30.0000303.1500 K
T air pendingin out = 45.0000318.1500 K
T referensi = 25
276,370.0000 -2,090.1000
∫ Cp .dT = 1,128,907.2801 j/kmol.K= 1,128.9073 kJ/kmol.K= 62.6614 kJ/kg.k
m cooling water =
m cooling water = 34,821.8124 kg/jam
Q pada air pendingin:
Qpendingin in =728,169.4966 kJ/jam =
=
Qpendingin out =
2,910,152.0436 kJ/jam
Cek Qserap: 2,181,982.5470 kJ/jam
Neraca Panas Total di CrystallizerPanas Aliran Panas Masuk Panas Generasi Panas Konsumsi
kj/jam kJ/jam kJ/jamQ28 2,558,340.1276 0.0000Q29 0.0000 0.0000Qkristalisasi 0.0000 6,916.1402Qpendinginan 728,169.4966 0.0000Total 3,286,509.6242 0.0000 6,916.1402
12.Centrifuse-330 (H-330)
oC
oC
oC =
H2O
massa pendingin x ∫ Cp .dT(Tin-Tref)
= ∫ Cp .dT(Tin-Tref)
=
massa pendingin x ∫ Cp .dT(Tout-Tref)
= ∫ Cp .dT(Tout-Tref)
=
dtCp .
Qserap
Q29
♥ Qumpan
369,441.4403 kJ/jam
40.0000 C = 313.1500
♥ QkeluarAliran 30 dan 31Q30 dan Q31Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 30
kg/jam kmol jamNaOH k 39.9970 6,214.8924 155.3840NaOH nk 39.9970 38.1540 0.9539
18.0160 60.0849 3.33516,313.1313 159.6730
369,441.4403 kJ/jam
13.Heat Exchanger-333(HE-333)
Tin = 40.0000 C
= 313.1500 K
♥ Qumpan (recycle NaOH)
* Aliran 31 masuk
* Qin = Q31
kJ/jam
Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 31
kg/jam kmol jam
NaOHn k 39.9970 1,869.5448 46.7421
18.0160 2,944.1611 163.4192
4,813.7059 210.1614
226,257.9964 kJ/jam
♥ Qkeluar
* Aliran 32 keluar
Q32
Qin (Q29
) =
Tin =
H2O
Total Qout =
H2O
Total Qin =
H-330
Q31
Q26
Q31
Tkeluar 102.5767 C 375.7267
komposisi BMAliran 32
kg/jam kmol jam
NaOHn k 39.9970 1,869.5448 46.7421
18.0160 2,944.1611 163.4192
4,813.7059 210.1614
* Qout= Q32
1,126,211.3410 kJ/jam
* Qsteam = Qout - Qin
= 899,953.3446 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg (sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
= 572.2746 kg/jam
= m x Hv
1,188,213.7934 kj/jam
= m x Hl
288,260.4488 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-334
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/jam
Q31 226,257.9964 Q32 1,126,211.3410
Qs in 1,188,213.7934 Qs out 288,260.4488
Total 1,414,471.7898 Total 1,414,471.7898
14.Mix Point-215(MP-215)
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
♥ Qumpan* Aliran 23 masuk
T masuk 102.5767 C = 375.7267Q23 = 4,884,935.0209 kJ/jam
* Aliran 32 masukT masuk 18.0160 C = 291.1660Q32 = 1,126,211.3410 kJ/jam
Qumpan total = 6,093,726.3939 kJ/jam
♥ Qkeluar* Aliran 24 keluarT keluar 102.5767 C = 375.7267Komponen BM keluar kmol/jam
NaOH 39.9970 8,122.5912 203.0800H2O 18.0160 16231.8847223128 900.9705Total 24,354.4759 1,104.0505
Q23
kCal/jam
K
(+mengartikan proses kristalisasi mengambil panas yang dibawa umpan)
C D E-3.07E+00 5.07E-03 -2.92E-06
8.1250 -0.0141 0.00000937
K Tref 25.0000
3 4 5
-4,298,037.3333 2,173,127.5849 -382,731.6797
-4,298,037.3333 2,173,127.5849 -382,731.6797
11,388,081.9609 -6,049,751.3091 1,228,162.3670
Penjelasan!!2,558,340.1276 6,916.1402 =
Thermal Properties of Uni-Univalent Electrolytes, Natl.Stand.Ref.Data series-Natl.Bur.Stand (U.S.), no.2, 1965)
D-320
Qref 0ut
Qref in
Q29
2,551,423.9873 = harus diberi pendingin sebesar
-2,181,982.5470 sehingga: 369,441.4403 =
298.15 K
8.1250 -0.0141 0.00000937
376,738.0481 j/Kmol.K376.7380 kJ/kmol.K
20.9113 kJ/kg.K
1,505,645.3282 j/Kmol.K
1,505.6453 kJ/kmol.K
83.5727 kJ/kg.K
Panas KeluarkJ/jam
0.0000369,441.4403
0.00002,910,152.04363,279,593.48393,286,509.6242
K
K Tref 25.0000Aliran 31
Akg/jam kmol jam0.0000 0.0000 -477,000.0000
1,869.5448 46.7421 -477,000.0000
2,944.1611 163.4192 4,145,550.00004,813.7059 210.1614
K Tref 25.0000
A B C
-477,000.0000 3,876,406.1250 -4,298,037.3333
4,145,550.0000 -9,582,585.9750 11,388,081.9609
Qsteam out
H-330 Q30
E-334 Q32
Qsteam in
K Tref 25.0000
A B C
9.3868 426.4766 0.0013
21,439,863.5985 -54,632,189.8080 71,873,637.2538
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
K Tref 25.0000
K Tref 25.0000
K Tref 25.0000A B C
-2,466,938.0267 22,100,146.6354 -27,126,216.447921,439,863.5985 -54,632,189.8080 71,873,637.2538
MP-215 Q24
Q32
C 298.1500 K
∫Cp.dT (J/kmol) ∫Cp.dT (kJ/kmol) massa (kg/jam) kmol/jam
891,764.6969 891.7647 1,907.6988 47.6960
891,764.6969 891.7647 6,214.8924 155.3840
1,129,457.0438 1,129.4570 3,004.2461 166.754311,126.8373 369.8343
369,441.4403
Natl.Stand.Ref.Data series-Natl.Bur.Stand (U.S.), no.2, 1965)
369,441.4403
369,441.4403
Sketsa air pendingin:
Fluida Panas (T) Fluida Dingin (t) ∆t2= T1-t2212.0000 86.0000 99.0000104.0000 113.0000
∆T LMTD = 47.5144
CR- 301
t2
t1
T2T1
Q24
C 298.1500 K
B C D E
3,876,406.1250 -4,298,037.3333 2,173,127.5849 -382,731.67973,876,406.1250 -4,298,037.3333 2,173,127.5849 -382,731.6797
-9,582,585.9750 11,388,081.9609 -6,049,751.3091 1,228,162.3670
Tout = 102.5767 C
375.7267 K
C 298.1500 K
D E∫Cp.dT (kJ/kmol)
2,173,127.5849 -382,731.6797 891.7647 41,682.9777
-6,049,751.3091 1,228,162.3670 1,129.4570 184,575.0187
226,257.9964
Q31
(KJ/jam)
C 298.1500 K
D E∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 3,623.7796 169,383.1621
-42,443,556.8595 9,617,297.7820 5,855.0520 956,828.1789
9,478.8316 1,126,211.3410
Q32
(KJ/jam)
C 298.1500 K
C 298.1500 K
C 298.1500 KD E
∫Cp.dT (kJ/kmol)
15,246,124.9229 -2,997,034.1324 4,756.0830 965,865.3782-42,443,556.8595 9,617,297.7820 5,855.0520 5,275,229.1612
6,093,726.3939
Q24
(KJ/jam)
42,533.6507
138,565.9337
188,341.8558369,441.4403
Q28
(kJ/jam)
∆t2-∆t1 ∆t2/∆t118.0000 81.0000 5.5
∆t1 = T2-t1
∫Cp.dT (kJ/kmol)
891.7647 138,565.9337 0.0000891.7647 850.6730 41,682.9777
1,129.4570 3,766.8371 184,575.0187143,183.4439 226,257.9964
Q30
(KJ/jam) Q31
(KJ/jam)
EVAPORATOR-301 (EV-301)
Fungsi : Tipe :
Diketahui:Komposisi umpan masuk Evaporator:Komponen BM kg/jam kmol/jamNaOH 39.9970 8,122.5912 203.0800H2O 18.0160 16,231.8847 900.9705
24,354.4759 1,104.0505
F = 24,354.4759 kg/jam
Tf = 102.5767 375.7267Steam:
Ts = 120.0000 393.1500
Air yang ingin diuapkan:V = 13,227.6387 kg/jam
Perhitungan dilakukan sesuai dengan tahap perhitungan pada Geankoplis,1993.
Trial I* step 1 Asumsi bahwa air yang teruapkan sama untuk setiap effect maka:
6,613.8193 kg/jam
"Neraca massa di tiap effect": effect 1:
Total: =
24,354.4759 = 6,613.8193
= 17,740.6566 Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.4579
effect 2:
Total: =
17,740.6566 = 6,613.8193
= 11,126.8373 Komponen ( untuk NaOH)
=
memekatkan larutan NaOH keluaran RE-201 + recycle dengan menjaga agar tercapai keadaan tidak lewat jenuh sehingga tidak terjadi pembentukan kristalVertikal LongTube Forward feed Double effect Evaporator
oC
oC
Asumsi di evaporator yang menguap hanyalah air, sehingga jumlah zat yang lainnya selalu tetap disetiap effectEvaporator yang digunakan adalah double effect evaporator karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
V1 = V
2 =
F1 V
1
L1
F1 . X
F1V
1 . X
V1
XL1
F2 V
2
L2
F2 . XF2 V2 . XV2
8,122.5912 = 0.0000
= 0.7300
* step 2
BPR = m x Kb Dimana: m =
BM Campuran selain air = massa zat selain air/mol zat selain air= 39.997 kg/kmol
Kb = tetapan kenaikan titik didih = 0.52
Maka:
6.5058 =
10.9795 =
120.0000 393.1500 Ditetapkan:
52 Maka:
= 50.5147 122.9264
Dipilih:
500 =
200 =
14.4328 14.4328
36.0819 36.0819
= 105.5672
120.0000
= 62.9795
XL2
"Menghitung BPR":
W1 = massa zat terlarut selain air
W2 = massa pelarut
BPR1 = oC
BPR2 = oC
" Menghitung Temperatur tiap effect": Steam yang digunakan adalah steam dengan suhu =
sehingga, Ts1
= oC =
Suhu kondensasi steam tersaturasi pada effect 2 (Ts2
) =
∑ ΔTavailable
= TS1
– Ts2
– (BPR1 + BPR
2 )
oC =
Dari table 8.3-1 Geankoplis 1993 diketahui bahwa koefisien transfer panas untuk evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U1 = Btu.h.ft2.oF
U2 = Btu.h.ft2.oF
ΔT tiap effect:
ΔT 1 =
ΔT 1 =oC =
ΔT 2 =oC =
"Temperatur tiap effect": effect 1: T
1 =T
S1 - ΔT
1
oC
TS1
=
oC effect 2: T
2 =T
1 - BPR
1-ΔT
2
oC
bcamp
KxWxBM
xW
kg 1000
2
1
U/1U/1
U/1T
21
1available
99.0614
* step 3 T referensi: " Kapasitas panas " 25 298.15
A B
276,370.0000 -2,090.1000 T
NaOH 0.1210 0.0163 T Cp Campuran:
pada Umpan evaporator: Cp mix = 3.1344 kJ/kg.K
Cp mix =2.7430 kJ/kg.K
Cp mix =1.8863 kJ/kg.K
" Entalpi ":
2,686.8552 kJ/kg
2,203.3000 kJ/kg
Cpf.(Tf-0)243.1565 kJ/kg
220.9957342685 kJ/kg Dimana, pada effect1:
105.5672
99.0614
95.0000 2,668.1000 397.960099.0614 2,674.5983 415.0830100.0000 2,676.1000 419.0400
120.0000
105.0000 2,683.8000 440.1500120.0000 2,706.9000 503.6000110.0000 2,691.5000 461.3000
BPR1 = 6.5058
Effect 2 :
2616.3053891201 kJ/kg
TS2
=
T1 - BPR
1
oC
H2O
pada (L1):
pada (L2):
Effect 1 : * Hv
1 = H
s2 (saturation entalpi pada T
s2) + 1,884 . BPR1
Hv1 =
* λs1 = Hs1 (vapor saturation entalphy) - hs1 (liquid entalphy at Ts1
λs1
=
* hf =
* hL1
= hf2 = Cp.(T
1-0)
T1 = oC
TS2 = oC H
s2 pada T
s2: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
TS1
= oC H
s1 pada T
s1: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC
* Hv2 = H
s3 (saturation entalpi pada T
s3) + 1,884 . BPR2
Hv2 =
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
2271.7723 kJ/kg
220.9957342685 kJ/kg
71.6403168845 kJ/kg
62.9795
52.0000
Data entalpi saturated steam :Suhu (oC) Hs (kJ/kg) hs (kJ/kg)
50 2592.1 209.3352.0000 2595.6200 217.7300
55 2600.9 230.33
BPR2 = 10.9795
99.0614
2674.5983 kJ/kg
415.0830 kJ/kg
F = V1 + L1 = 24354.4759 L1 = F- V1 = 24354.4759 - V1 L1 = L2 + V2 ……………………………………………………………………………………………pers2 V2 = V - V1 = 13,227.6387 - V1
5921949.15882877 + 2,203.3000 S = (
5921949.15882877 + 2,203.3000 S =
2,203.3000 S =
substitusi pers.1 dan 3
24,354.4759 - 220.9957
5,382,235.2894 -220.9957 220.99572,616.3054 V1 =
V1 =
Persamaan 3,4 dan 2 dapat diselesaikan:
Pers.2 1,752.5114 kg/jam Pers.4 S = 12,597.6206 kg/jam
Pers.2 12,879.3487 kg/jam
* step 4
* λs2
= Hv1
- hs2
(liquid entalphy at Ts2)
λs2
=
* hf 2 =
* hL2
= hf3 = Cp.(T
2-0)
Dimana, pada effect2:
T2 = oC
TS3
= oC H
s3 pada T
s3:
oC
TS2
= oC H
s2 pada T
s2:
hs2
pada Ts2
:
"Neraca Energy di tiap effect": effect 1: F . Hf + S . λs1 = L1 . H
L1 + V1 . H
v1
effect 2: L1 . HL1 + V1 . λs2 = L2 . H
L2 + V2 . H
v2
V1) .
V1 +
V2 =
L1 =
" Menentukan Panas dan luas areaTiap effect Q
1 = S . λs
1
= 7,710,093.7454 W
= 188.1576
= 7,949,701.4490 W
= 194.0050
Area rata" = 191.0813 0.0306
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 3,06% maka perhitungan selesai.
steam economy: 1.0500
Neraca Panas di evaporator:a. Panas Masuk: - Umpan: Qf = 4,884,935.0209 kJ/jam - Steam:
S . λ127,756,337.4836 kJ/jam
b. Panas Keluar: - Uap:
4,585,105.1421 kJ/jam
- Kondensat:
120.0000
503.6000 kJ/kg
99.0614
415.0830 kJ/kg maka:
11,107,291.4051 kJ/jam
- Produk (cairan):
62.9795 C 336.1295
komposisi BM (kmol/jam)
NaOH 39.9970 8,122.5912 203.0800
18.0160 3,004.2461 166.7543Total 58.0130 11,126.8373 369.8343
Neraca Panas Total:
32,641,272.5045 = 16,508,721.3875Qlingkungan = 16,132,551.1170
A1 = Q
1 / (U
1 . ΔT
1)
m2
Q2 = S . λs
2
A2 = Q
2 / (U
2 . ΔT
2)
m2
m2
(memenuhi untuk double effect, kurang dari 1,6, wallas)
QSin
=
QVout
= V2 . H
V2
Pada Ts1 =
oC Q
c1 =
Pada Ts2
= oC Q
c2 =
Qc total
= (S.hc1
) + (V1.h
c2)
QL2
= L2 ∫Cp.dT
L2 (kg/jam)
H2O
Hf + H
S = H
V2 out + H
L2 + h
C total + Q
ling
Masuk kJ/jam KeluarPanas umpan masuk 4,884,935.0209 Panas larutan keluarPana uap masuk 27,756,337.4836 Panas Uap Keluar
Panas KondensatPanas ke lingkungan
Total 32,641,272.5045
11.Crystallizer-301 (CR-301)
♥ QumpanQin = 816,324.8403 kJ/jam 194975.838430245
62.9795 C = 336.1295
♥ Qkristalisasikristalisasi dilakukan dengan proses pendinginan pada T=40 oCKristal yang terbentuk adalah monokristal NaOH.1H2O Komponen BMNaOH 39.9970H2O 18.0160NaOH.1H2O 58.0130Kristal yang terbentuk = 6,214.8924 kg/jam 107.1293
Panas kristalisasi = - Panas Kelarutan Panas Kelarutan NaOH.= 5.1700 K.Cal/g.mol
21,631.2561 KJ/kmolPanas Kristalisasi = -21,631.2561 kJ/kmol
Q Kristalisasi NaOHk = -2,317,341.4512 kJ/jam
♥ QkeluarAliran 26Q26Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 26
kg/jam kmol jamNaOH k 39.9970 6,214.8924 155.3840NaOH nk 39.9970 1,907.6988 47.6960
18.0160 3,004.2461 166.754311,126.8373 369.8343
Qout = 317,707.7750 kJ/jam
Menghitung jumlah air pendingin yang digunakan(Q masuk + Q pendingin) - Q kristalisasi = Q keluar sehingga,
Qpendinginan = 1,818,724.3859 kJ/jam
Tin =
H2O
Q25
Pendingin yang digunakan adalah air AirPendingin masuk:
T = 30.0000
303.1500 K
Cp air Pendingin: A B C
1,381,850.0000 -3,141,942.8250 3,672,195.5495
5,527,400.0000 -12,881,286.3000 15,435,835.3229
m cooling water =kg/jam
kg/jam m cooling water = 1,611.0485 kmol/jam kg/jam m cooling water = 29,024.6499 kg/jam (gx jd dipake)
Neraca Panas Total di CrystallizerPanas Aliran Panas Masuk Panas Konsumsi Panas Keluar
kj/jam kJ/jam kJ/jamQ26 816,324.8403 0.0000 0.0000Q27 0.0000 0.0000 317,707.7750Qkristalisasi 0.0000 -2,317,341.4512 0.0000Qpendinginan 938,353.5951 0.0000 3,754,312.1116Total 1,754,678.4354 -2,317,341.4512 4,072,019.8866
4,072,019.8866
12.Centrifuse-301 (CF-301)
Q26
♥ Qumpan
317,707.7750 kJ/jam
40.0000 C = 313.1500
♥ QkeluarAliran 27 dan 28Q27 dan Q28Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 27
kg/jam kmol jamNaOH k 39.9970 6,214.8924 155.3840NaOH nk 39.9970 38.1540 0.9539
18.0160 60.0849 3.33516,313.1313 159.6730
317,707.7750 kJ/jam
oC
H2O pada 30 oC
H2O pada 45 oC
Qin (Q26
) =
Tin =
H2O
Total Qout =
RDVF- 201
Q27
Q26
dT Cp
Q
OH2
8.Heat Exchanger-333(HE-333)
Tin = 40.0000 C
= 313.1500 K
♥ Qumpan (recycle NAOH)
* Aliran 30 masuk
* Qin = Q30
kJ/jam
Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 30
kg/jam kmol jam
NaOHn k 39.9970 1,869.5448 46.7421
18.0160 2,944.1611 163.4192
4,813.7059 210.1614
214,350.6626 kJ/jam
♥ Qkeluar
* Aliran 16a keluar
Q16aTkeluar 102.5767 C 375.7267
komposisi BMAliran 31
kg/jam kmol jam
NaOHn k 39.9970 1,869.5448 46.7421
18.0160 2,944.1611 163.4192
4,813.7059 210.1614
* Qout= Q31
1,126,211.3410 kJ/jam
* Qsteam = Qout - Qin
= 911,860.6784 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg (sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
H2O
Total Qin =
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Q16
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
= 579.8464 kg/jam
= m x Hv
1,203,935.1176 kj/jam
= m x Hl
292,074.4392 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-333
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/jam
Q30 214,350.6626 Q31 1,126,211.3410
Qs in 1,203,935.1176 Qs out 292,074.4392
Total 1,418,285.7802 Total 1,418,285.7802
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
x0.3335 8,122.5912 0.730.6665 3,004.24611.0000 11,126.8373
K
K
+
+
kg/jam
+
+ 17,740.6566
+
+
kg/jam
+
dengan menjaga agar tercapai keadaan tidak lewat jenuh sehingga tidak terjadi pembentukan kristal
Asumsi di evaporator yang menguap hanyalah air, sehingga jumlah zat yang lainnya selalu tetap disetiap effect. karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
L1
L1
L1 . X
L1
XL1
L2
L2
L2 . XL2
+ 11,126.8373
43.7104632996
51.7631106243
120.0000 C dan tekanan 198.53
K = 248
325.15 K = 125.6
1/U
2,839.1500 0.0004
1,135.6600 0.0009
F = 14.4328 K
F = 36.0819 K
XL2
oC/kmol
oFoF
oF
oC =
oF
evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
W/m2 K
U/1U/1
U/1T
21
1available
KC D
8.1250 -0.0141
1.9480
T2 T3
T-2
(liquid entalphy at Ts1)
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
………………………… …………………………….pers.1……………………………………………………………………………………………pers2
……………………………………………………….pers.3
24354.4759 - 220.9957342685
5382235.28943173 -220.9957342685 2,686.8552
2,465.8595 -539713.869397042 ………...pers.4
+ 220.9957 797,130.1474
= 797,130.1474 +30,022,437.1736
11,475.1272 kg/jam
V1) .
V1 +
V1
V1 =
V1
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 3,06% maka perhitungan selesai.
N.P per effect Masuk Keluar4,884,935.0209 30832005.5177232
2846281.124712427,756,337.483632,641,272.5045 33,678,286.6424
K Tref 25.0000
A B C D
4.5955 196.5231 0.0007 0.0000
10,496,396.0462 -25,174,859.7200 31,073,686.2714 -17,161,978.1281
Neraca Massa di Evaporator 1
+ Qling NaOHH2O
kurang dari 1,6, wallas)
kJ/jam Neraca Massa di Evaporator 2816,324.8403
4,585,105.1421 NaOH11,107,291.4051 H2O16,132,551.117032,641,272.5045 Balance!!!
kCal/jam
K
kmol/jam
(Perry's) 553,858.5109 kCal/jam
2,317,341.4512
K Tref 25.0000 C
A B C D
1.8150 74.8048 0.0003 0.00001.8150 74.8048 0.0003 0.0000
4,145,550.0000 -9,582,585.9750 11,388,081.9609 -6,049,751.3091
CR- 301
Qref 0ut
Qref in
Q26
298.1500
AirPendingin keluar:
45.0000
318.1500 K
D E Cp.dt (kJ/kmol)
-1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
-8,269,614.8430 1,693,311.1484 1,505.6453 12
Massa Pendingin 44,886.5628 kgQpendingin masuk 938353.5951Qpendingin kieluar 3754312.1116 yang bener !!
4,692,665.70670.0000
K
K Tref 25.0000 CAliran 28
A Bkg/jam kmol jam0.0000 0.0000 1.8150 74.8048
1,869.5448 46.7421 1.8150 74.8048
2,944.1611 163.4192 4,145,550.0000 -9,582,585.97504,813.7059 210.1614
oC
RDVF- 201
Q27
Q28
Tout =
K Tref 25.0000 C
A B C D
1.8150 74.8048 0.0003 0.0000
4,145,550.0000 -9,582,585.9750 11,388,081.9609 -6,049,751.3091
K Tref 25.0000 C
A B C D
9.3868 426.4766 0.0013 0.0000
21,439,863.5985 -54,632,189.8080 71,873,637.2538 -42,443,556.8595
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Qsteam out
saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
E-333 Q16a
Qsteam in
kPa
oF
BM Cp (kJ/kmol/K) kJ/kg.KE
0.00000937 18.0160 75.38 4.1843
39.9970 41.4506 1.0363
T4
+ 2,686.8552
+ ( 13,227.6387 -
34,607,542.3157 - 2,616.3054
V1
V1
V1) .
V1
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.
298.1500
E ∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 1,672.1067 339,571.4398
3,625,772.0995 2,859.0166 476,753.40064,531.1232 816,324.8403
F L1 XL V8,122.5912 8,122.5912 0.6306678532 0.0000
16,231.8847 4,756.7575 0.3693321468 11,475.127212,879.3487 1 11,475.1272
QL2
(KJ/jam)
F2 L2 XL V8,122.5912 8,122.5912 0.73 0.00004,756.7575 3,004.2461 0.27 1,752.5114
11,126.8373 1 1,752.5114
298.1500 K
E ∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 637.0195 98,982.60920.0000 637.0195 30,383.3101
1,228,162.3670 1,129.4570 188,341.8558317,707.7750
Sketsa air pendingin:
Q26
(KJ/jam)
t1
Fluida Panas (T) Fluida Dingin (t) ∆t2= T1-t2 ∆t2-∆t1
145.3631 86.0000 32.3631 18.0000 14.3631104.0000 113.0000
∆T LMTD = 24.4834
298.1500 K
C D E ∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0003 0.0000 0.0000 637.0195 98,982.60920.0003 0.0000 0.0000 637.0195 607.6662
11,388,081.9609 -6,049,751.3091 1,228,162.3670 1,129.4570 3,766.8371103,357.1125
∆t1 = T2-t1
Q27
(KJ/jam)
CR- 301
t2
T2T1
Q24
102.5767 C
375.7267 K
298.1500 K
E∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 637.0195 29,775.6439
1,228,162.3670 1,129.4570 184,575.0187
214,350.6626
298.1500 K
E∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 3,623.7796 169,383.1621
9,617,297.7820 5,855.0520 956,828.1789
1,126,211.3410
Q30
(KJ/jam)
Q31 (KJ/jam)
2,616.3054
∆t2/∆t1
1.7979505902
0.000029,775.6439
184,575.0187214,350.6626
Q28
(KJ/jam)
EVAPORATOR-301 (EV-301)
Fungsi : Tipe :
Diketahui:Komposisi umpan masuk Evaporator:Komponen BM kg/jam kmol/jamNaOH 39.9970 8,122.5912 203.0800H2O 18.0160 16,231.8847 900.9705
24,354.4759 1,104.0505
F = 24,354.4759 kg/jam
Tf = 102.5767 375.7267Steam:
Ts = 120.0000 393.1500
Air yang ingin diuapkan:V = 13,227.6387 kg/jam
Perhitungan dilakukan sesuai dengan tahap perhitungan pada Geankoplis,1993.
Trial I* step 1 Asumsi bahwa air yang teruapkan sama untuk setiap effect maka:
6,613.8193 kg/jam
"Neraca massa di tiap effect": effect 1:
Total: =
24,354.4759 = 6,613.8193
= 17,740.6566 Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.4579
effect 2:
Total: =
17,740.6566 = 6,613.8193
= 11,126.8373 Komponen ( untuk NaOH)
=
memekatkan larutan NaOH keluaran RE-201 + recycle dengan menjaga agar tercapai keadaan tidak lewat jenuh sehingga tidak terjadi pembentukan kristalVertikal LongTube Forward feed Double effect Evaporator
oC
oC
Asumsi di evaporator yang menguap hanyalah air, sehingga jumlah zat yang lainnya selalu tetap disetiap effectEvaporator yang digunakan adalah double effect evaporator karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
V1 = V
2 =
F1 V
1
L1
F1 . X
F1V
1 . X
V1
XL1
F2 V
2
L2
F2 . XF2 V2 . XV2
8,122.5912 = 0.0000
= 0.7300
* step 2
BPR = m x Kb Dimana: m =
BM Campuran selain air = massa zat selain air/mol zat selain air= 39.997 kg/kmol
Kb = tetapan kenaikan titik didih = 0.52
Maka:
6.5058 =
10.9795 =
120.0000 393.1500 Ditetapkan:
51.67
Maka: T2 62.6495
= 50.8447 123.5204
Dipilih:
500 =
200 =
14.5271 14.5271
36.3176 36.3176
= 105.4729
120.0000
= 62.6495
XL2
"Menghitung BPR":
W1 = massa zat terlarut selain air
W2 = massa pelarut
BPR1 = oC
BPR2 = oC
" Menghitung Temperatur tiap effect": Steam yang digunakan adalah steam dengan suhu =
sehingga, Ts1
= oC =
Suhu kondensasi steam tersaturasi pada effect 2 (Ts2
) =
∑ ΔTavailable
= TS1
– Ts2
– (BPR1 + BPR
2 )
oC =
Dari table 8.3-1 Geankoplis 1993 diketahui bahwa koefisien transfer panas untuk evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U1 = Btu.h.ft2.oF
U2 = Btu.h.ft2.oF
ΔT tiap effect:
ΔT 1 =
ΔT 1 =
oC =
ΔT 2 =
oC =
"Temperatur tiap effect": effect 1: T
1 =T
S1 - ΔT
1
oC
TS1
=
oC effect 2: T
2 =T
1 - BPR
1-ΔT
2
oC
bcamp
KxWxBM
xW
kg 1000
2
1
U/1U/1
U/1T
21
1available
98.9671
* step 3 T referensi: " Kapasitas panas " 25 298.15
A B
276,370.0000 -2,090.1000 T
NaOH 0.1210 0.0163 T Cp Campuran:
pada Umpan evaporator: Cp mix = 3.1344 kJ/kg.K
Cp mix =2.7430 kJ/kg.K
Cp mix =1.8863 kJ/kg.K
" Entalpi ":
2,686.7044 kJ/kg
2,203.3000 kJ/kg
Cpf.(Tf-Tref)243.1565 kJ/kg
220.7371087748 kJ/kg Dimana, pada effect1:
105.4729
98.9671
95.0000 2,668.1000 397.960098.9671 2,674.4474 414.6854100.0000 2,676.1000 419.0400
120.0000
105.0000 2,683.8000 440.1500120.0000 2,706.9000 503.6000110.0000 2,691.5000 461.3000
BPR1 = 6.5058
Effect 2 :
2615.7245891201 kJ/kg
TS2
=
T1 - BPR
1
oC
H2O
pada (L1):
pada (L2):
Effect 1 : * Hv
1 = H
s2 (saturation entalpi pada T
s2) + 1,884 . BPR1
Hv1 =
* λs1 = Hs1 (vapor saturation entalphy) - hs1 (liquid entalphy at Ts1
λs1
=
* hf =
* hL1
= hf2 = Cp.(T
1-Tref)
T1 = oC
TS2 = oC H
s2 pada T
s2: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
TS1
= oC H
s1 pada T
s1: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC
* Hv2 = H
s3 (saturation entalpi pada T
s3) + 1,884 . BPR2
Hv2 =
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
2272.0189 kJ/kg
220.7371087748 kJ/kg
71.0178415782 kJ/kg
62.6495
51.6700
Data entalpi saturated steam :Suhu (oC) Hs (kJ/kg) hs (kJ/kg)
50 2592.1 209.3351.6700 2595.0392 216.3440
55 2600.9 230.33
BPR2 = 10.9795
98.9671
2674.4474 kJ/kg
414.6854 kJ/kg
F = V1 + L1 = 24354.4759 L1 = F- V1 = 24354.4759 - V1 L1 = L2 + V2 ……………………………………………………………………………………………pers2 V2 = V - V1 = 13,227.6387 - V1
5921949.15882877 + 2,203.3000 S = (
5921949.15882877 + 2,203.3000 S =
2,203.3000 S =
substitusi pers.1 dan 3
24,354.4759 - 220.7371
5,375,936.6011 -220.7371 220.73712,615.7246 V1 =
V1 =
Persamaan 3,4 dan 2 dapat diselesaikan:
Pers.2 1,753.1405 kg/jam Pers.4 S = 12,594.6191 kg/jam
Pers.2 12,879.9777 kg/jam
* step 4
* λs2
= Hv1
- hs2
(liquid entalphy at Ts2)
λs2
=
* hf 2 =
* hL2
= hf3 = Cp.(T
2-0)
Dimana, pada effect2:
T2 = oC
TS3
= oC H
s3 pada T
s3:
oC
TS2
= oC H
s2 pada T
s2:
hs2
pada Ts2
:
"Neraca Energy di tiap effect": effect 1: F . Hf + S . λs1 = L1 . H
L1 + V1 . H
v1
effect 2: L1 . HL1 + V1 . λs2 = L2 . H
L2 + V2 . H
v2
V1) .
V1 +
V2 =
L1 =
" Menentukan Panas dan luas areaTiap effect Q
1 = S . λs
1
= 7,708,256.7500 W
Perbedaan tiap luas effect thd Arata"
= 186.8918 0.0312
= 7,241,743.6261 W
= 175.5809 0.0312
Area rata" = 181.2364 -0.0624
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 3,06% maka perhitungan selesai.
steam economy: 1.0503
Neraca Panas di evaporator:a. Panas Masuk: - Umpan: Sf = 4,884,935.0209 kJ/jam - Steam:
S . λ127,749,724.2999 kJ/jam
b. Panas Keluar: - Uap:
4,585,732.6351 kJ/jam
- Kondensat:
120.0000
503.6000 kJ/kg
98.9671
414.6854 kJ/kg maka:
11,100,957.5463 kJ/jam
- Produk (cairan):
62.6495 C 335.7995
komposisi BM (kmol/jam)
NaOH 39.9970 8,122.5912 203.0800
18.0160 3,004.2461 166.7543Total 58.0130 11,126.8373 369.8343
Neraca Panas Total:
32,634,659.3208 = 16,495,747.5270Qlingkungan = 16,138,911.7938
A1 = Q
1 / (U
1 . ΔT
1)
m2
Q2 = V1 . λs
2
A2 = Q
2 / (U
2 . ΔT
2)
m2
m2
(memenuhi untuk double effect, kurang dari 1,6, wallas)
QSin
=
QVout
= V2 . H
V2
Pada Ts1 =
oC Q
c1 =
Pada Ts2
= oC Q
c2 =
Qc total
= (S.hc1
) + (V1.h
c2)
QL2
= L2 ∫Cp.dT
L2 (kg/jam)
H2O
Hf + H
S = H
V2 out + H
L2 + h
C total + Q
ling
Masuk kJ/jam KeluarPanas umpan masuk 4,884,935.0209 Panas larutan keluarPana uap masuk 27,749,724.2999 Panas Uap Keluar
Panas KondensatPanas ke lingkungan
Total 32,634,659.3208
11.Crystallizer-301 (CR-301)
♥ QumpanQin = 809,057.3455 kJ/jam 193240.027108591
62.6495 C = 335.7995
♥ Qkristalisasikristalisasi dilakukan dengan proses pendinginan pada T=40 oCKristal yang terbentuk adalah monokristal NaOH.1H2O Komponen BMNaOH 39.9970H2O 18.0160NaOH.1H2O 58.0130Kristal yang terbentuk = 6,214.8924 kg/jam 107.1293
Panas kristalisasi = - Panas Kelarutan Panas Kelarutan NaOH.1H2O = 10.1800 K.Cal/g.mol
42,593.0730 KJ/kmolPanas Kristalisasi = -42,593.0730 kJ/kmol
Q Kristalisasi NaOHk = -4,562,966.3391 kJ/jam
♥ QkeluarAliran 26Q26Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 26
kg/jam kmol jamNaOH k 39.9970 6,214.8924 155.3840NaOH nk 39.9970 1,907.6988 47.6960
18.0160 3,004.2461 166.754311,126.8373 369.8343
Qout = 317,707.7750 kJ/jam
Menghitung jumlah air pendingin yang digunakan(Q masuk + Q pendingin) + Q kristalisasi = Q keluar sehingga,
Qpendinginan = 4,071,616.7686 kJ/jam
Tin =
H2O
Q25
Pendingin yang digunakan adalah air AirPendingin masuk:
T = 30.0000
303.1500 K
Cp air Pendingin: A B C
1,381,850.0000 -3,141,942.8250 3,672,195.5495
5,527,400.0000 -12,881,286.3000 15,435,835.3229
m cooling water =kg/jam
kg/jam m cooling water = 3,606.6884 kmol/jam kg/jam m cooling water = 64,978.0978 kg/jam
Neraca Panas Total di CrystallizerPanas Aliran Panas Masuk Panas Generasi Panas Keluar
kj/jam kJ/jam kJ/jamQ26 809057.3455 0.0000 0.0000Q27 0.0000 0.0000 317707.7750Qkristalisasi 0.0000 -4562966.3391 0.0000Qpendinginan 4071616.7686 0.0000 0.0000Total 4880674.1141 -4562966.3391 317707.7750
317707.7750
12.Centrifuse-301 (CF-301)
Q26
♥ Qumpan
317,707.7750 kJ/jam
40.0000 C = 313.1500
♥ QkeluarAliran 27 dan 28Q27 dan Q28Tkeluar 40.0000 C 313.1500
komposisi BMAliran 27
kg/jam kmol jamNaOH k 39.9970 6,214.8924 155.3840NaOH nk 39.9970 38.1540 0.9539
18.0160 60.0849 3.33516,313.1313 159.6730
317,707.7750 kJ/jam
oC
H2O pada 30 oC
H2O pada 45 oC
Qin (Q26
) =
Tin =
H2O
Total Qout =
RDVF- 201
Q27
Q26
dT Cp
Q
OH2
x0.3335 8,122.5912 0.730.6665 3,004.24611.0000 11,126.8373
K
K
+
+
kg/jam
+
+ 17,740.6566
+
+
kg/jam
+
dengan menjaga agar tercapai keadaan tidak lewat jenuh sehingga tidak terjadi pembentukan kristal
Asumsi di evaporator yang menguap hanyalah air, sehingga jumlah zat yang lainnya selalu tetap disetiap effect. karena kandungan air yang harus diuapkan lebih dari 50% kandungan air total, dengan aliran umpan forward
L1
L1
L1 . X
L1
XL1
L2
L2
L2 . XL2
+ 11,126.8373
43.7104632996
51.7631106243
120.0000 C dan tekanan 198.53 kPa
K = 248
324.82 K = 125.006
1/U
2,839.1500 0.0004
1,135.6600 0.0009
F = 14.5271 K
F = 36.3176 K
XL2
oC/kmol
oFoF
oF
oC = oFoC =
oF
evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U/1U/1
U/1T
21
1available
KC D E
8.1250 -0.0141 0.00000937
1.9480
T2 T3
T-2
(liquid entalphy at Ts1)
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
OHNaOH CpxCpx2
).().(
………………………… …………………………….pers.1……………………………………………………………………………………………pers2
……………………………………………………….pers.3
24354.4759 - 220.7371087748 +
5375936.60107172 -220.7371087748 2,686.7044
2,465.9673 -546012.557757051 ………...pers.4
+ 220.7371 790,203.9659 +
= 790,203.9659 + 34,599,859.703230,014,127.0680
11,474.4982 kg/jam
V1 11,474.4982L1 12,879.9777
33,671,673.4587 33,671,673.4587
V1) .
V1 + V
1
V1
V1 =
V1
Perbedaan tiap luas effect thd Arata"
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 3,06% maka perhitungan selesai.
K Tref 25.0000 298.1500
A B C D E
4.5556 194.7142 0.0007 0.0000 0.0000
10,405,193.9462 -24,943,133.9135 30,771,047.7969 -16,985,331.2826 3,586,377.9286
+ Qling
kurang dari 1,6, wallas)
kJ/jam809,057.3455
4,585,732.635111,100,957.546316,138,911.793832,634,659.3208 Balance!!!
kCal/jam
K
kmol/jam
(Perry's) 1,090,576.3328 kCal/jam
K Tref 25.0000 C 298.1500
A B C D E
1.8150 74.8048 0.0003 0.0000 0.00001.8150 74.8048 0.0003 0.0000 0.0000
4,145,550.0000 -9,582,585.9750 11,388,081.9609 -6,049,751.3091 1,228,162.3670
Sketsa air pendingin:
CR- 301
Qref 0ut
Qref in
Q26
298.1500
AirPendingin keluar:
45.0000
318.1500 K
D E Cp.dt (kJ/kmol)
-1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380 Fluida Panas (T)
-8,269,614.8430 1,693,311.1484 1,505.6453 1 144.76912 104.0000
∆T LMTD
K
K Tref 25.0000 C 298.1500Aliran 28
A B Ckg/jam kmol jam0.0000 0.0000 1.8150 74.8048 0.0003
1,869.5448 46.7421 1.8150 74.8048 0.0003
2,944.1611 163.4192 4,145,550.0000 -9,582,585.9750 11,388,081.96094,813.7059 210.1614
oC
T1
Q24
RDVF- 201
Q27
Q28
BM Cp (kJ/kmol/K)kJ/kg.K
18.0160 75.38 4.1843
39.9970 41.4506 1.0363
T4
2,686.7044
( 13,227.6387 - 2,615.7246
- 2,615.7246
V1
V1) .
V1
Jika perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata kurang dari 10% maka perhitungan selesai. (Geankoplis, 1993 : 509). Karena perbedaan masing-masing area terhadap area rata-rata adalah 9,28% maka perhitungan selesai.
∫Cp.dT (kJ/kmol)
1,656.7352 336,449.8067
2,834.1545 472,607.53884,490.8897 809,057.3455
QL2
(KJ/jam)
K
∫Cp.dT (kJ/kmol)
637.0195 98,982.6092637.0195 30,383.3101
1,129.4570 188,341.8558317,707.7750
Q26
(KJ/jam)
t1
Fluida Dingin (t) ∆t2= T1-t2 ∆t2-∆t1 ∆t2/∆t1
86.0000 31.7691 18.0000 13.7691 1.7649505902113.0000
= 24.2362
K
D E ∫Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 637.0195 98,982.6092 0.00000.0000 0.0000 637.0195 607.6662 29,775.6439
-6,049,751.3091 1,228,162.3670 1,129.4570 3,766.8371 184,575.0187103,357.1125 214,350.6626
∆t1 = T2-t1
Q27
(KJ/jam) Q28
(KJ/jam)
CR- 301
t2
T2
Neraca Panas
Data konstanta dan persamaan kapasitas panas
Komponen A
NaCl (s) 10.7900
276,370.0000
8.2200
18.5200
17.3000
26.7000
16.9000
NaOH (s) 0.1210
28.9000
18.2000
19.6800
32.8000
HCl (g) 6.7000
139.1000
6.6200
8.2800
0.2260(sumber: Perry's, Tabel 2-194)
Di mana 1 cal/mol.K = 4.1840 R = 8.3140
Neraca Energi:{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
Menghitung kapasitas panas
Entalpi
satuan:
H2O (l)
H2O (g)
CaSO4(s)
MgCl2 (s)
MgSO4 (s)
CaCl2 (s)
Na2CO
3 (s)
Mg(OH)2 (s)
CaCO3 (s)
Na2SO
4 (s)
H2SO
4(l)
H2 (g)
Cl2 (g)
Cl2(l)
Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) + C/3*(T3-Tref3) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
Q =Σ m . ∆H Q = Σ m Cp dT
pT
HCp
TCpH .
TCpHT
Tref
.
∆H = perubahan entalpiCp = kapasitas panas kJ/kmol.Km = massa kmol/jamdT = perubahan temperatur K
25.0000
Neraca energi pada tiap alat
1. Tangki Pencampuran-101 (MT-101)
Tin = 30.0000 C
= 303.1500 K
♥ Qumpan
* Aliran 1 Garam Industri
Q1 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
NaCl 97.4600 58.4430
0.4090 136.1400
0.0070 95.2180
0.0400 120.3600
1.3610 18.0160
0.7230 110.9900
Total 100.0000
*Aliran 2 Air Proses
T masuk 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
100.0000 18.0160
Total 100.0000
* Total Qin= Q1 + Q2
601,915.0210
T ref
= oC
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
H2O
* Q pelarutan atau
Q solution
(Q s ):
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Komponen BM kmol/jam
NaCl 58.4430 154.5990
136.1400 0.2785
95.2180 0.0068
120.3600 0.0308
110.9900 0.6039
Qs = tanda - berarti menghasilkan panas..(tergenerasi)
Qs = tanda + berarti mmbutuhkan panas (konsumsi)
Neraca Panas di MT-101:
Qout = Qin + Qs = 1,332,759.5080
♥ Qkeluar
Trial T untuk mendapat suhu keluar
Tkeluar = 36.0749 C
Komponen BM keluar (kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
Qout = 1,332,759.5080
0.0000
2.Heat Exchanger-101(HE-101)
Tin = 36.0749 C
= 309.2249 K
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
♥ Qumpan
* Aliran 3 masuk
Q3T masuk 36.0749 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qin = Q3
1,332,759.5080
♥ Qkeluar
* Aliran 3a keluar
Q3aTkeluar 60.0000 C
Komponen BMKeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qout= Q3a
4,210,997.4613
* Qsteam = Qout - Qin
= 2,878,237.9532 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
1,830.2532 kg/jam
= m x Hv
3,800,154.8161 kj/jam
= m x Hl
921,916.8629 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-101
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q3 1,332,759.5080 Q3a
Qs in 3,800,154.8161 Qs out
Total 5,132,914.3242 Total
3. Reaktor-101(R-101)
Tin = 60.0000
= 333.1500
♥ Qumpan* Aliran 3a masuk
T masuk 60.0000 C =
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Total 26,901.7034
Q4
T masuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
105.9900 118.4889
18.0160 355.4668
Total 473.9557
* Aliran 5 NaOH
Q5 0.0000
Tmasuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
NaOH 39.9970 34.2114
18.0160 34.2114
Total 68.4229
* Total Qin= Q3a + Q4 + Q5
4,220,000.7482
♥ QreaksiReaksi yang terjadi:
reaksi 1 +
reaksi 0.2451
reaksi 2 +
reaksi 0.5314
reaksi 3 +
reaksi 0.0055
reaksi 4 +
reaksi 0.0246
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
* Aliran 4 Na2CO
3
Na2CO
3
H2O
H2O
CaSO4
CaCl2
MgCl2
MgSO4
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
1 0.2451
0.2451
0.2451
0.2451
2 0.5314
0.5314
0.5314
2NaCl 1.0629
3 0.0055
2 NaOH 0.0109
0.0055
2NaCl 0.0109
4 0.0246
2 NaOH 0.0493
0.0246
0.0246
Total
♥ Qkeluar* Aliran 6 keluar
T keluar 60.1171 C =
Komponen BMKeluar
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
Neraca Panas di R-101:
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
4,288,174.7033
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
CaSO4
Na2CO
3
CaCO3
Na2SO
4
CaCl2
Na2CO
3
CaCO3
MgCl2
Mg(OH)2
MgSO4
Mg(OH)2
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi,298
catatan: pada umumnya reaksi ini berlangsung pada suhu 40 - 60 oC (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
4. Sand Filter-101(SF101)
Tin = 60.1171
= 333.2671
♥ Qumpan* Aliran 6 masuk
T keluar 60.1171 C =
Komponen BMKeluar
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
* Total Qin= Q6
4,288,174.7033
Neraca Panas di SF-101:
Qout = Qin
= 4,288,174.7033
♥ Qkeluar* Aliran 7 dan 8 keluar
T keluar 60.1171 C =
Adapun temperatur keluar yang dihasilkan masih dalam range yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
Komponen BM
Keluar
Aliran 7 (padatan)
kg/jam
NaCl 58.4430 0.0000
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 0.0000
110.9900 0.0000
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 0.0000
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 0.0000
Total79.4784
5.Cation Exchanger-101(CE101)Tin = 60.1171
= 333.2671
♥ Qumpan
* Aliran 8 masuk
Q8
T masuk 60.1171 C
Komponen BMAliran 8
kg/jamNaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 38.3142
Total 36,509.1342
* Aliran 10 masuk
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 58.4430 13.2567
18.0160 119.3100
Total 132.5667
* Total Qin= Q8 + Q10
4,288,325.8561
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.0334
Reaksi 2 +
Reaksi 0.0014
Reaksi 3 +
Reaksi 0.0062
Reaksi 4 +
Reaksi 0.0725
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.0334
2NaCl 0.0668
0.0334
0.0334
2 0.0014
2NaCl 0.0027
2NaCl 0.0027
0.0014
3 0.0062
2NaCl 0.0123
0.0062
0.0062
H2O
Pada cation exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
CaSO4
Na2SO
4
CaCl2
MgCl2
MgCl2
MgSO4
Na2SO
4
MgCl2
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
4 0.0725
2NaCl 0.1449
2NaCl 0.1449
0.0725
Total
Neraca Panas di CE-101:
Qout = Qin - Qreaksi
4,285,368.3707
♥ Qkeluar
Q9 dan Q8
Tkeluar 59.9677 C
Komponen BMAliran 9
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 27,291.3816
110.9900 0.0000
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total36,509.9217
Qout = 4,285,368.3707
0.0000
6.Anion Exchanger-101(AE101)Tin = 59.9677
= 333.1177
CaCl2
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 9 keluar dan aliran 11 (regenerant)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
♥ Qmasuk
* Aliran 9 masuk
Q9
T masuk 59.9677 C
Komponen BMAliran 9
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
18.0160 27,291.3816
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total 36,509.9217
Q13
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 59.9677 76.0604
18.0160 684.5433
Total 760.6036
* Total Qin= Q9 + Q13
4,282,270.5573
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.3414
Reaksi 2 +
Reaksi 0.3093
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.3414
2NaCl 0.6828
2NaCl 0.3414
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
* Aliran 13 regenerant
H2O
Pada anion exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2CO
3
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
0.6828
2 0.3093
2NaCl 0.6187
2NaCl 0.3093
0.6187
Total
Neraca Panas di AE-101:
Qout = Qin + Qreaksi
3,735,677.5164
♥ Qkeluar
Q12 dan Q14
Tkeluar 54.8950 C
Komponen BMAliran 12
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 0.0000
Total 36,505.8608
Qout = 3,735,677.5160
0.0004
7.Tangki Pengasaman-102 (MT-102)
Tin = 54.8950
= 328.0450
* Aliran 12 masuk
Q12T masuk 54.8950 C
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 12 keluar dan aliran 14 (regenerant)
H2O
Na2CO
3
Na2SO4
♥ Qumpan
Komponen BMAliran 12
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
NaOH 105.9900 31.8036
Total
* Aliran 15 masuk
Q15T masuk 30.0000 C
Komponen BMAliran 15
kg/jam
HCl 36.4610 30.1482
18.0160 64.0649
Total
* Total Qin= Q12 + Q15
3,648,490.1567
♥ QreaksiPada Tangki pengasaman, terjadi reaksi netralisasi:
Reaksi yang terjadi:
NaOH +
Reaksi 0.7951
Persamaan neraca panas:
Reaksi Komponen kmol/jam
NaOH 0.7951
HCl 0.7951
NaCl 0.7951
0.7951
Neraca Panas di MT-102
Qout = Qin + Qreaksi
H2O
H2O
H2O
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
3,790,758.2735
♥ Qkeluar
* Aliran 16 keluar
Q16
Tkeluar 55.9824 C
Komponen BMAliran 16
kg/jamNaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
NaOH 105.9900 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total
Qout = 3,790,758.2735
0.0000
8.Heat Exchanger-102(HE-102)
Tin = 55.9824 C
= 329.1324 K
♥ Qumpan
* Aliran 16 masuk
Q16T masuk 55.9824 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qin = Q16
3,790,758.2735
♥ Qkeluar
* Aliran 16a keluar
Q16a
H2O
H2O
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BMkeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qout= Q16a
7,967,354.1509
* Qsteam = Qout - Qin
= 4,176,595.8774 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
2,655.8708 kg/jam
= m x Hv
5,514,384.5632 kj/jam
= m x Hl
1,337,788.6858 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-102
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q16 3,790,758.2735 Q16a
Qs in 5,514,384.5632 Qs out
Total 9,305,142.8368 Total
9.Reaktor elektrolisis-102(RE-102)
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
Tin = 90.0000 C
= 363.1500 K
♥ Qmasuk
* Aliran 16a masuk
Q16aTmasuk 90.0000 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total
* Aliran 17 masuk
Q17Tmasuk 90.0000 C
Komponen BM Masuk (kg/jam)
18.0160 29,540.2047
Total 29,540.2047
* Qin = Q16a + Q17
16,001,939.2168
♥ Qreaksi
reaksi yang terjadi di sell elektrolisis:
rx. Keseluruhan: NaCl
di Anoda:
di Anoda: NaCl
di Katoda:
Katoda dan anoda:
Reaksi Total NaCl
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
H2O
H2O + e-
Na+
*Menghitung energi listrik yang dibutuhkan:
Energi listrik berhubungan dengan Arus, Daya dan tegangan yang harus disuplay.
Berdasarkan Hukum I Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
Dimana:
I = kuat arus ( ampere)
t = lamanya arus mengalir (detik)
G =
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
Berdasarkan Hukum II Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
Dimana:
ME = massa ekuivalen dari unsur" logam
Ar = massa atom relatif
n = perubahan biloks.
Berdasarkan Hukum I dan II Faraday :
Dimana:
k = faktor pembanding
96,500.0000 = konstanta faraday (A.s/mol)
a. arus yang mengalir di anoda (kutub +)
Reaksi di anoda: NaCl
156.3379
maka:
- Arus di anoda (I) =
Jika arus diberikan selama t = 1 jam = 3600s, maka:
I =
=
b. arus yang mengalir di anoda (kutub -)
massa yang dibebaskan pada elektrolisis (gram)
- massa Na+ yang dilepaskan =
Reaksi di katoda:
156.3379
maka:
- Arus di katoda (I) =
Jika arus diberikan selama t = 1 jam = 3600s, maka:
I =
=
'Dari Hukum Kirchoff I: " arus yang masuk (mengalir di kutub +) sama dengan arus yang keluar (yang mengalir di kutub -)
I =
=
w =
Diambil v 3.8359
w =
Qreaksi =
♥ Qkeluar
* Aliran 20 dan 21 keluar
Q20 dan Q21
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BM Keluar
kg/jam
NaCl 58.4430 92.2915
18.0160 26,140.1111
NaOH 39.9970 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total 26,233.5589
H2O + e-
- massa OH- yang dilepaskan =
Sehingga, Arus yang harus disuplay di sell elektrolisis ini adalah:
Energi (w) yang harus disuplay di sell elektrolisis ini adalah:
Diketahui: cell votage (v) untuk reaktor elektrolisis dengan sel membrane =
Aliran 20 (depleted brine)
H2O
* Aliran 18 dan 19 keluar
Q18 dan Q19
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BM Keluar
Aliran 18
kg/jam
18.0160 12,214.3359
70.9040 5,542.4907
2.0158 0.0000
Total 17,756.8266
Kondisi reaktor adiabatis (ΔQ=0 )
Neraca Panas direaktor elektrolisis:
H2O
Cl2
H2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qreaksi
Qout
=
B
+ 0.0042 T
- 2,090.1000 T
+ 0.0002 T
+ 0.0220 T
+ 0.0038 T
+ 0.0039 T
+ 0.0163 T
+ 0.0119 T
+
+ 0.0008 T
+ 0.1559 T
+ 0.0008 T
+ 0.0006 T
J/mol.K = 4,184 kJ/kmol.KJ/K.mol
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
atau
-Tref3) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
= 298.1500 K
303.1500 K 1.0000
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
9,035.2308 154.5990 53.9500
37.9172 0.2785 92.6000
0.6489 0.0068 86.5000
3.7083 0.0308 133.5000
126.1743 7.0035 1,381,850.0000
67.0272 0.6039 84.5000
9,270.7067 162.5225
303.1500 K Tref
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
26,775.5291 1,486.2083 1,381,850.0000
26,775.5291
kJ/jam
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
MT -101Qs
Q1
Q2
Q3
1,000.0000 Qs=Hrx . Kmolpns kelarutan kcal/gmol pns kelarutan(kcal/kmol) kJ/kmol (pns plrutan)
-1.1640 -1,164.0000 -4,870.1706
5.1000 5,100.0000 21,338.3764
36.3000 36,300.0000 151,879.0323
21.1000 21,100.0000 88,282.3025
4.9000 4,900.0000 20,501.5774
kJ/jam
309.2249 K Tref
(kmol/jam) A B
154.5990 119.4982 14.1259
0.2785 205.1072 73.8919
0.0068 191.5959 12.6797
0.0308 295.7000 0.0000
1,493.2118 3,060,771.4282 -7,029,653.4191
0.6039 187.1659 12.9824
1,648.7308
kJ/jam
HE-101Q3
Q3a
Qsteam in
309.2249 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 119.4982 14.1259
0.2785 205.1072 73.8919
0.0068 191.5959 12.6797
0.0308 295.7000 0.0000
1,493.2118 3,060,771.4282 -7,029,653.4191
0.6039 187.1659 12.9824
1,648.7308
kJ/jam
333.1500 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
1,648.7308
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Qsteam out
yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Panas Keluar
kJ/jam
4,210,997.4613
921,916.8629
5,132,914.3242
C
K
333.1500 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
R-101Qreaksi (Qgen, Qkon)
Q3a Q6
Q4 Q5
1,648.7308
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.1179 144.5000 0.0000
19.7306 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
20.8485 0.0000 #DIV/0!
#DIV/0! #VALUE!
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.8553 0.6050 24.5270
1.8989 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
2.7543 0.6050 #DIV/0!
kJ/jam
0.2451 0.2451
0.5314 0.5314
2 NaOH
0.0109 0.0055
2NaOH
0.0493 0.0246
1000.0000
∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
Na2CO3CaCO
3
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe , o
odukreak sio
ak HHH Pr298tanRe ,
-1,432.7000 -351,146.4942 0.0000
-1,130.0000 -276,956.4727 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -295,804.2185
-1,384.5000 0.0000 -339,332.9526
-794.9000 -422,437.4935 0.0000
-1,130.0000 -600,521.2827 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -641,388.6161
-411.0000 0.0000 -436,839.3756
-641.8300 -3,499.4664 0.0000
-425.6090 -4,641.1180 0.0000
-924.6600 0.0000 -5,041.5477
-411.0000 0.0000 -4,481.8120
-1,275.8676 -31,447.5078 0.0000
-425.6090 -20,980.7708 0.0000
-924.6600 0.0000 -22,790.9649
-1,384.5000 0.0000 -34,125.0740
333.2671 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.0301 639.1313 0.0000
0.7765 691.1046 131.8217
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.8405
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
kJ/jam = 4,288,174.7033
0.0000
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi eksoterm, melepas panas)
delta Qout =
C (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
C
K
333.2671 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.0301 639.1313 0.0000
0.7765 691.1046 131.8217
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.8405
kJ/jam
kJ/jam
333.2671 K Tref
Adapun temperatur keluar yang dihasilkan masih dalam range yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
SF-101Q6
Q7
Q8
Keluar
Aliran 7 (padatan)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 9,097.9853 155.6728
0.0000 4.5501 0.0334
0.0000 0.1298 0.0014
0.0000 0.7417 0.0062
0.0000 27,291.3816 1,514.8413
0.0000 8.0433 0.0725
0.0000 36.1846 0.3414
0.0000 31.8036 0.7951
0.0301 0.0000 0.0000
0.7765 0.0000 0.0000
0.0000 38.3142 0.2697
0.8066 36,509.1342 1,672.0338
C
K
333.2671 K Tref
Aliran 8A B
kmol/jam155.6728 378.9136 46.5644
0.0334 650.3688 243.5763
0.0014 607.5259 41.7971
0.0062 937.6267 0.0000
1,514.8413 9,705,314.1796 -23,172,458.4614
0.0725 593.4791 42.7949
0.3414 1,014.8843 0.0000
0.7951 4.2492 180.8917
0.2697 1,151.8410 0.0000
1,672.0338
Aliran 8 (filtrate)
CE-101Qreaksi
Q8Q9
Q11
Q10
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.2268 53.9500 6.3137
6.6224 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
6.8493
kJ/jam
2NaCl →
0.0668 0.0334
2NaCl → 2NaCl
0.0027 0.0027
2NaCl →
0.0123 0.0062
2NaCl → 2NaCl
0.1449 0.1449
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,432.7000 -47,883.6128 0.0000
-411.0000 -27,472.8343 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -46,272.6754
-794.9000 0.0000 -26,567.0998
-641.8300 -874.8666 0.0000
-411.0000 -1,120.4530 0.0000
-411.0000 0.0000 -1,120.4530
-641.8300 0.0000 -874.8666
-1,275.8676 -7,861.8770 0.0000
-411.0000 -5,065.1518 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -8,531.2685
-641.8300 0.0000 -3,954.9470
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-794.9000 -57,605.1127 0.0000
-411.0000 -59,569.0058 0.0000
-411.0000 0.0000 -59,569.0058
-794.9000 0.0000 -57,605.1127
Qout = Qin - Qreaksi
kJ/jam
333.1177 K Tref
Aliran 9
kmol/jam kg/jam kmol/jam155.8205 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.7165 0.0075
0.0000 0.0000 0.0000
1,514.8413 119.3100 6.6224
0.0000 11.7528 0.1059
0.3414 0.0000 0.0000
0.7951 0.0000 0.0000
0.3093 0.0000 0.0000
1,672.1077 131.7793 6.7359
kJ/jam
C
K
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi endoterm, membutuhkan panas)
Aliran 11 (waste regenerat)
AE-101Qreaksi
Q9Q12
Q14
Q13
333.1177 K Tref
Aliran 9A B
kmol/jam155.8205 377.3012 46.3553
1,514.8413 9,664,016.3478 -23,068,394.9461
0.3414 1,010.5658 0.0000
0.7951 4.2311 180.0794
0.3093 1,146.9397 0.0000
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.2684 53.9500 6.3137
37.9964 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
39.2648
kJ/jam
2NaCl → 2NaCl
0.6828 0.3414
2NaCl → 2NaCl
0.6187 0.3093
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,130.0000 -385,778.0601 0.0000
-411.0000 -280,627.9340 0.0000
-411.0000 0.0000 -140,313.9670
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-1,130.0000 0.0000 -771,556.1203
-1,384.5000 -428,261.9705 0.0000
-411.0000 -254,266.0453 0.0000
-411.0000 0.0000 -127,133.0226
-1,384.5000 0.0000 -856,523.9409
Qout = Qin + Qreaksi
kJ/jam
328.0450 K Tref
Aliran 12 Aliran 14
kmol/jam kg/jam kmol/jam157.1219 0.0000 0.0000
1,514.8413 684.5433 37.9964
0.0000 36.1846 0.3414
0.7951 0.0000 0.0000
0.0000 43.9367 0.3093
764.6646
kJ/jam
C
K
328.0450 K Tref
(reaksi eksoterm, melepaskan panas)
MT-102Qreaksi
Q12 Q16
Q15
Aliran 12A B
kmol/jam157.1219 322.5676 39.3123
1,514.8413 8,262,094.2973 -19,563,472.6259
0.3001 3.6173 3.6173
303.1500 K Tref
Aliran 15A B
kmol/jam
0.8269 33.5000 1.2627
3.5560 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
kJ/jam
HCl → NaCl
0.7951 0.7951
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-425.6090 -338,422.7080 0.0000
-92.3110 -73,401.0291 0.0000
-411.0000 0.0000 -326,806.3716
-285.8400 0.0000 -227,285.4824
Qout = Qin + Qreaksi
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
kJ/jam
329.1324 K Tref
Aliran 16A B
kmol/jam157.9171 334.3005 40.8130
1,519.1925 8,562,617.2534 -20,310,276.3957
0.0000 3.7489 158.5486
0.0317 207.5824 8.1626
kJ/jam
329.1324 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
157.9171 334.3005 40.8130
1,519.1925 8,562,617.2534 -20,310,276.3957
0.0317 207.5824 8.1626
kJ/jam
Qsteam out
HE-102Q16 Q16a
Qsteam in
363.1500 K Tref
keluarA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Panas Keluar
kJ/jam
7,967,354.1509
1,337,788.6858
9,305,142.8368
yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Q18 Q19
363.1500 K Tref
MasukA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
363.1500 K Tref
kmol/jam A B
1,639.6650 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
kJ/jam
+
+
+
+
+
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
Na+
OH-
OH-
H2O
AnodaQ16
a Q17
Q20 Q21
Katoda
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
G = Q
G = I . t
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
G = ME
G = Ar/n
G = k . I . t . ME
= (1/96.500 ). I . t . (Ar /n)
+
156.3379
3,595.7714 kg
3,595,771.3582 gram
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
Na+
mol Na+ yang dilepaskan x Ar Na+
Arxt
nxxG 500.96
+
156.3379
2,657.7440 kg
2,657,744.0474 gram
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
'Dari Hukum Kirchoff I: " arus yang masuk (mengalir di kutub +) sama dengan arus yang keluar (yang mengalir di kutub -)
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
v . I .t
2,8 - 3,3 volt
volt vtrial
16,075.1077 kWh
57,870,387.5663 kJ/jam
73,872,326.78320.0000
363.1500 K Tref
Aliran 21 (produk)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
1.5792 0.0000 0.0000
1,450.9387 13,287.7236 737.5513
0.0000 6,253.0464 156.3379
0.0317 0.0000 0.0000
19,540.7700
OH-
mol OH- yang dilepaskan x Ar OH-
Arxt
nxxG 500.96
363.1500 K Tref
Aliran 19
kmol/jam kg/jam kmol/jam
677.9716 2,451.2227 136.0581
78.1689 157.5730 2.2223
0.0000 0.0000 0.0000
2,608.7957
73,872,326.7832 kJ/jam
0.0000
C
+ 8.1250 -
+ 0.0000
- 156,800.0000
+ 1.9480
- 307,600.0000
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
T2
T2
T-2
T-2
T-2
Cp = A + BT - CT-2
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) +C(1/T - 1/Tref)
Tout = ???? C
K
2.0000 3.0000 4.0000 5.0000
B C D E
6.3137 0.0000 0.0000 0.0000
33.0264 -8.6741 0.0000 0.0000
5.6673 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
5.8025 0.0000 0.0000 0.0000
25.0000 C 298.1500 K
B C D E
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Qs (kJ/jam)
-752,923.6254
5,943.0827
1,035.1175
2,719.9712
12,380.9670
-730,844.4870
730,844.4870
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 559.0827
-18.8355 0.0000 0.0000 1,088.5236
0.0000 0.0000 0.0000 854.6879
0.0000 0.0000 0.0000 1,237.2073
8,299,753.5196 -4,380,024.7564 883,243.2391 834.0900
0.0000 0.0000 0.0000 837.4194
5,411.0108
Tout = 60.0000 C
333.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 559.0827
-18.8355 0.0000 0.0000 1,088.5236
0.0000 0.0000 0.0000 854.6879
0.0000 0.0000 0.0000 1,237.2073
8,299,753.5196 -4,380,024.7564 883,243.2391 834.0900
0.0000 0.0000 0.0000 837.4194
5,411.0108
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
1.9593 atm
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 604.5873
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
25.0000 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0001 0.0000 0.0000 208.9486
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
+
0.2451
2NaCl
1.0629
+ 2NaCl
0.0109
+
0.0246
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-7,034.2042
-55,269.2154
-1,382.7753
-4,487.7602
-68,173.9551
68,173.9551
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 2,674.1224
-108.7121 0.0000 0.0000 2,988.2691
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
33,501.1855
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 2,674.1224
-108.7121 0.0000 0.0000 2,988.2691
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
33,501.1855
25.0000 C 298.1500 K
nonisothermal
A B C D
378.9136 46.5644 0.0000 0.0000
650.3688 243.5763 -55.4163 0.0000
607.5259 41.7971 0.0000 0.0000
937.6267 0.0000 0.0000 0.0000
9,705,314.1796 -23,172,458.4614 28,468,351.2687 -15,646,985.0048
593.4791 42.7949 0.0000 0.0000
1,014.8843 0.0000 0.0000 0.0000
4.2492 180.8917 0.0007 0.0000
639.1313 0.0000 0.0000 0.0000
691.1046 131.8217 -108.7121 0.0000
1,151.8410 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,780.1980
-55.4163 0.0000 0.0000 3,508.4007
0.0000 0.0000 0.0000 2,716.7646
0.0000 0.0000 0.0000 3,923.0257
28,468,351.2687 -15,646,985.0048 3,289,179.4003 2,643.4014
0.0000 0.0000 0.0000 2,662.1675
0.0000 0.0000 0.0000 4,246.2713
0.0007 0.0000 0.0000 1,539.2673
0.0000 0.0000 0.0000 4,819.2975
27,838.7940
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.0334
+
0.0014
+
0.0062
+
0.0725
2,516.6721
0.0000
440.8133
CaCl2
MgCl2
MgCl2
CaCl2
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
0.0000
2,957.4854
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
377.3012 46.3553 0.0000 0.0000
647.6013 242.4825 -55.2052 0.0000
604.9408 41.6094 0.0000 0.0000
933.6369 0.0000 0.0000 0.0000
9,664,016.3478 -23,068,394.9461 28,333,563.6883 -15,568,960.1004
590.9537 42.6027 0.0000 0.0000
1,010.5658 0.0000 0.0000 0.0000
4.2311 180.0794 0.0007 0.0000
1,146.9397 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
, membutuhkan panas)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,772.5770
28,333,563.6883 -15,568,960.1004 -15,568,960.1004 2,632.1476
0.0000 0.0000 0.0000 4,228.2027
0.0007 0.0000 0.0000 1,532.3630
0.0000 0.0000 0.0000 4,798.7906
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.6828
+
0.6187
-245,464.0931
Na2CO
3
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
-301,128.9478
-546,593.0409
546,593.0409
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
322.5676 39.3123 0.0000 0.0000
8,262,094.2973 -19,563,472.6259 23,829,323.0292 -12,981,907.4193
863.9669 0.0000 0.0000 0.0000
3.6173 152.7188 0.0006 0.0000
980.5576 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,514.1036
23,829,323.0292 -12,981,907.4193 2,704,192.6648 2,250.2299
0.0006 0.0000 0.0000 1,299.7835
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 145.4471
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.7951
-142,268.1168
142,268.1168
H2O
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,569.4731
24,783,251.6631 -13,526,482.3446 2,822,972.8748 2,332.0831
0.0006 0.0000 0.0000 1,349.3465
0.0000 0.0000 0.0000 902.6759
Tout = 90.0000 C
363.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,569.4731
24,783,251.6631 -13,526,482.3446 2,822,972.8748 2,332.0831
0.0000 0.0000 0.0000 902.6759
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
NaOH + +
+ e-
NaOH
NaOH + +
156.3379 78.1689
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
1/2Cl2
1/2Cl2
1/2H2
1/2Cl2
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
+ e-
78.1689
1/2Cl2
78.1689
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
701.3500 90.2675 0.0000 0.0000
17,964,050.0000 -44,920,951.7250 57,925,545.2682 -33,489,313.2075
7.8650 350.6676 0.0012 0.0000
435.5000 18.0535 0.0000 0.0000
1/2H2
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
701.3500 44,920,951.7250 57,925,545.2682 -33,489,313.2075
538.2000 -12.0357 0.0000 0.0000
430.3000 17.4087 0.0000 0.0000
Qout: 73,872,326.7832
D E
0.0141 + 0.0000T3
Cp.dT ( kJ/kmol) Q1 (Kj/jam)
252.1428 38,981.0359
489.3280 136.2857
385.6274 2.6282
558.5634 17.2093
376.7380 2,638.4695
377.8254 228.1700
2,440.2250 42,003.7987
Cp.dT ( kJ/kmol) Q2 (Kj/jam)
376.7380 559,911.2223
559,911.2223
Q3 (Kj/jam)
86,433.6417
303.1714
5.8250
38.1183
1,245,473.0314
505.7202
1,332,759.5080
Q3
(Kj/jam)
86,433.6417
303.1714
5.8250
38.1183
1,245,473.0314
505.7202
1,332,759.5080
Q3a
(Kj/jam)
274,293.5373
973.8127
18.4539
120.4651
3,933,988.8821
1,602.3102
4,210,997.4613
Q3a
(Kj/jam)
274,293.5373
973.8127
18.4539
120.4651
3,933,988.8821
1,602.3102
4,210,997.4613
Q4 (kJ/jam)
675.8836
7,433.2736
8,109.1572
Q5(kJ/jam)
178.7241
715.4056
894.1297
Q6
(kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
80.4918
2,320.4776
1,299.9678
4,288,174.7033
Q6
(kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
80.4918
2,320.4776
1,299.9678
4,288,174.7033
E Cp.dT ( kJ/kmol)Q7 Q8
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 1,780.1980 0.0000 277,128.3974
0.0000 3,508.4007 0.0000 117.2576
0.0000 2,716.7646 0.0000 3.7032
0.0000 3,923.0257 0.0000 24.1736
3,289,179.4003 2,643.4014 0.0000 4,004,333.7020
0.0000 2,662.1675 0.0000 192.9230
0.0000 4,246.2713 0.0000 1,449.6622
0.0000 1,539.2673 0.0000 1,223.9473
0.0000 2,674.1224 80.4918 0.0000
0.0000 2,988.2691 2,320.4776 0.0000
0.0000 4,819.2975 0.0000 1,299.9678
33,501.1855 2,400.9694 4,285,773.7340
4,288,174.7033
0.0000
Q8 (kJ/jam)
277,128.3974
117.2576
3.7032
24.1736
4,004,333.7020
192.9230
1,449.6622
1,223.9473
1,299.9678
4,285,773.7340
Q10 (kJ/jam)
57.1938
2,494.9284
2,552.1221
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q9 (kJ/jam) Q11 (kJ/jam)
0.0000 1,772.5770 276,203.7638 0.0000
0.0000 3,493.1281 0.0000 0.0000
0.0000 2,705.1630 0.0000 20.3565
0.0000 3,906.3326 0.0000 0.0000
3,271,922.5744 2,632.1476 3,987,285.9524 17,431.2620
0.0000 2,650.7973 0.0000 280.6938
0.0000 4,228.2027 1,443.4937 0.0000
0.0000 1,532.3630 1,218.4574 0.0000
0.0000 4,798.7906 1,484.3911 0.0000
4,267,636.0584 17,732.3123
4,285,368.3707
Q9 (kJ/jam)
276,203.7638
3,987,285.9524
1,443.4937
1,218.4574
1,484.3911
4,267,636.0584
Q13 (kJ/jam)
319.8069
14,314.6920
14,634.4989
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q12 (kJ/jam) Q14 (kJ/jam)
0.0000 1,514.1036 237,898.8394 0.0000
2,704,192.6648 2,250.2299 3,408,741.3553 85,500.6517
0.0000 3,614.8334 0.0000 1,234.0915
0.0000 1,299.7835 1,033.5220 0.0000
0.0000 4,102.6483 0.0000 1,269.0562
3,647,673.7166 88,003.7994
3,735,677.5160
Q12 (kJ/jam)
237,898.8394
3,408,741.3553
390.0158
3,647,030.2105
Q15 (kJ/jam)
120.2647
1,339.6816
1,459.9462
Q16 (kJ/jam)
247,846.5767
3,542,883.0707
0.0000
28.6262
3,790,758.2735
Q16
(Kj/jam)
247,846.5767
3,542,883.0707
28.6262
3,790,758.2735
Q16a
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q16a
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q17(Kj/jam)
8,034,585.0659
8,034,585.0659
78.1689
1/2H2
1/2H2
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q20 Q21
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 3,312.1238 5,230.4083 0.0000
7,420,807.8366 4,900.1382 7,109,799.9770 3,614,103.1056
0.0000 2,980.8494 0.0000 466,019.6836
0.0000 1,897.6657 60.1798 0.0000
7,115,090.5652 4,080,122.7892
11,195,213.3544
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q18 Q19
(kJ/jam) (kJ/jam)
7,420,807.8366 76,778.6930 52,053,771.3922 10,446,363.1017
0.0000 2,201.4692 172,086.5170 4,892.4179
0.0000 1,873.2112 0.0000 0.0000
52,225,857.9092 10,451,255.5196
62,677,113.4288
Satuan Sumber Komposisi Satuan
cal/K.mol perry's -241.8260 kJ/mol
J/K.kmol perry's -285.8400 kJ/mol
cal/K.mol perry's NaCl -411.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1432.7000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -641.8300 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1275.8676 kJ/mol
cal/K.mol perry's -794.9000 kJ/mol
J/K.mol x 8.314 Smith NaOH -425.6090 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1130.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -924.6600 kJ/mol
cal/K.mol perry's CaCO3 -1206.9000 kJ/mol
cal/K.mol perry's -1384.5000 kJ/mol
cal/K.mol perry's HCl -92.3110 kJ/mol
J/K.mol Himmelblau -813.9890 kJ/mol
cal/K.mol perry's Cl2 0.0000 kJ/mol
cal/K.mol perry's H2 0.0000 kJ/mol
sumber: himelblau
Data heat of formation
Heat Of Formation (∆Hf)H
2O (g)
H2O (l)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
Na2SO4
H2SO
4
-304.9400 kcal/mol perry's
smith
smith
Neraca Panas
Data konstanta dan persamaan kapasitas panas
Komponen A
NaCl (s) 10.7900
276,370.0000
8.2200
18.5200
17.3000
26.7000
16.9000
NaOH (s) 0.1210
28.9000
18.2000
19.6800
32.8000
HCl (g) 6.7000
139.1000
6.6200
8.2800
0.2260(sumber: Perry's, Tabel 2-194)
Di mana 1 cal/mol.K = 4.1840 R = 8.3140
Neraca Energi:
Menghitung kapasitas panas
Cpmix = xa.Cpa + xb.Cpb +….+xi.CpiEntalpi
H2O (l)
H2O (g)
CaSO4(s)
MgCl2 (s)
MgSO4 (s)
CaCl2 (s)
Na2CO
3 (s)
Mg(OH)2 (s)
CaCO3 (s)
Na2SO
4 (s)
H2SO
4(l)
H2 (g)
Cl2 (g)
Cl2(l)
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) + C/3*(T3-Tref3) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
pT
HCp
TCpH .
TCpHT
Tref
.
25.0000
Neraca energi pada tiap alat
1. Tangki Pencampuran-101 (MT-101)
Tin = 30.0000 C
= 303.1500 K
♥ Qumpan
* Aliran 1 Garam Industri
Q1 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
NaCl 97.4600 58.4430
0.4090 136.1400
0.0070 95.2180
0.0400 120.3600
1.3610 18.0160
0.7230 110.9900
Total 100.0000
*Aliran 2 Air Proses
T masuk 30.0000 C
Komponen Komposisi BM
100.0000 18.0160
Total 100.0000
* Total Qin= Q1 + Q2
601,915.0210
∆Hmix = xa. ∆Ha + xb. ∆Hb + ….xi. ∆Hi
Q = m . ∆H
∆H = Σ m Cp dT
T ref
= oC
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
H2O
* Q pelarutan atau
Q solution
(Q s ):
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Komponen BM kmol/jam
NaCl 58.4430 154.5990
136.1400 0.2785
95.2180 0.0068
120.3600 0.0308
110.9900 0.6039
Qs = - berarti menghasilkan panas..(tergenerasi), temperatur akan turun.
Qs = + berarti mmbutuhkan panas (konsumsi), temperatur akan naik
Neraca Panas di MT-101:
Qout = Qin + Qs = -128,929.4661
♥ Qkeluar
Trial T untuk mendapat suhu keluar
Tkeluar = 23.4541 C
Komponen BM keluar (kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
Qout = -186,194.8112
57,265.3452
2.Heat Exchanger-101(HE-101)
Tin = 23.4541 C
= 296.6041 K
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
♥ Qumpan
* Aliran 3 masuk
Q3T masuk 23.4541 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qin = Q3
-186,194.8112
♥ Qkeluar
* Aliran 3a keluar
Q3aTkeluar 60.0000 C
Komponen BMKeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
Total 36,046.2358
* Qout= Q3a
4,210,997.4613
* Qsteam = Qout - Qin
= 4,397,192.2725 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
2,796.1467 kg/jam
= m x Hv
5,805,639.3055 kj/jam
= m x Hl
1,408,447.0330 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-101
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q3 -186,194.8112 Q3a
Qs in 5,805,639.3055 Qs out
Total 5,619,444.4943 Total
3. Reaktor-101(R-101)
Tin = 60.0000
= 333.1500
♥ Qumpan* Aliran 3a masuk
T masuk 60.0000 C =
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,035.2308
136.1400 37.9172
95.2180 0.6489
120.3600 3.7083
18.0160 26,901.7034
110.9900 67.0272
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Total 26,901.7034
Q4
T masuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
105.9900 118.4889
18.0160 355.4668
Total 473.9557
* Aliran 5 NaOH
Q5 0.0000
Tmasuk 30.0000 C
Komponen BM (kg/jam)
NaOH 39.9970 34.2114
18.0160 34.2114
Total 68.4229
* Total Qin= Q3a + Q4 + Q5
4,220,000.7482
♥ QreaksiReaksi yang terjadi:
reaksi 1 +
reaksi 0.2451
reaksi 2 +
reaksi 0.5314
reaksi 3 +
reaksi 0.0055
reaksi 4 +
reaksi 0.0246
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
* Aliran 4 Na2CO
3
Na2CO
3
H2O
H2O
CaSO4
CaCl2
MgCl2
MgSO4
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
1 0.2451
0.2451
0.2451
0.2451
2 0.5314
0.5314
0.5314
2NaCl 1.0629
3 0.0055
2 NaOH 0.0109
0.0055
2NaCl 0.0109
4 0.0246
2 NaOH 0.0493
0.0246
0.0246
Total
♥ Qkeluar* Aliran 6 keluar
T keluar 59.0014 C =
Komponen BMKeluar
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
Neraca Panas di R-101:
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
4,151,826.7931
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
CaSO4
Na2CO
3
CaCO3
Na2SO
4
CaCl2
Na2CO
3
CaCO3
MgCl2
Mg(OH)2
MgSO4
Mg(OH)2
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi,298
catatan: pada umumnya reaksi ini berlangsung pada suhu 40 - 60 oC (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
4. Sand Filter-101(SF101)
Tin = 59.0014
= 332.1514
♥ Qumpan* Aliran 6 masuk
T keluar 59.0014 C =
Komponen BMKeluar
kg/jam
NaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 38.3142
Total 36,588.6126
* Total Qin= Q6
4,151,826.7931
Neraca Panas di SF-101:
Qout = Qin
= 4,151,826.7931
♥ Qkeluar* Aliran 7 dan 8 keluar
T keluar 59.0014 C =
Adapun temperatur keluar yang dihasilkan masih dalam range yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
Komponen BM
Keluar
Aliran 7 (padatan)
kg/jam
NaCl 58.4430 0.0000
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 0.0000
110.9900 0.0000
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 0.0000
58.3270 1.7557
100.0900 77.7228
142.0400 0.0000
Total79.4784
5.Cation Exchanger-101(CE101)Tin = 59.0014
= 332.1514
♥ Qumpan
* Aliran 8 masuk
Q8
T masuk 59.0014 C
Komponen BMAliran 8
kg/jamNaCl 58.4430 9,097.9853
136.1400 4.5501
95.2180 0.1298
120.3600 0.7417
18.0160 27,291.3816
110.9900 8.0433
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 38.3142
Total 36,509.1342
* Aliran 10 masuk
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO3
Mg(OH)2
CaCO3
Na2SO
4
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 58.4430 13.2567
18.0160 119.3100
Total 132.5667
* Total Qin= Q8 + Q10
4,152,056.1060
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.0334
Reaksi 2 +
Reaksi 0.0014
Reaksi 3 +
Reaksi 0.0062
Reaksi 4 +
Reaksi 0.0725
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.0334
2NaCl 0.0668
0.0334
0.0334
2 0.0014
2NaCl 0.0027
2NaCl 0.0027
0.0014
3 0.0062
2NaCl 0.0123
0.0062
0.0062
H2O
Pada cation exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
CaSO4
Na2SO
4
CaCl2
MgCl2
MgCl2
MgSO4
Na2SO
4
MgCl2
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
4 0.0725
2NaCl 0.1449
2NaCl 0.1449
0.0725
Total
Neraca Panas di CE-101:
Qout = Qin + Qreaksi
4,155,013.5914
♥ Qkeluar
Q9 dan Q8
Tkeluar 58.9049 C
Komponen BMAliran 9
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
136.1400 0.0000
95.2180 0.0000
120.3600 0.0000
18.0160 27,291.3816
110.9900 0.0000
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total36,509.9217
Qout = 4,155,013.5914
0.0000
6.Anion Exchanger-101(AE101)Tin = 58.9049
= 332.0549
CaCl2
CaCl2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 9 keluar dan aliran 11 (regenerant)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
H2O
CaCl2
Na2CO
3
Na2SO
4
♥ Qmasuk
* Aliran 9 masuk
Q9
T masuk 58.9049 C
Komponen BMAliran 9
kg/jamNaCl 58.4430 9,106.6152
18.0160 27,291.3816
105.9900 36.1846
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 43.9367
Total 36,509.9217
Q13
T masuk 30.0000 C
Komponen BM kg/jam
NaCl 58.9049 76.0604
18.0160 684.5433
Total 760.6036
* Total Qin= Q9 + Q13
4,152,460.7718
♥ Qreaksi
Reaksi yang terjadi:
Reaksi 1 +
Reaksi 0.3414
Reaksi 2 +
Reaksi 0.3093
Persamaan neraca panas:
Reaksi ke Komponen kmol/jam
1 0.3414
2NaCl 0.6828
2NaCl 0.3414
H2O
Na2CO
3
Na2SO
4
* Aliran 13 regenerant
H2O
Pada anion exchanger melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2CO
3
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
0.6828
2 0.3093
2NaCl 0.6187
2NaCl 0.3093
0.6187
Total
Neraca Panas di AE-101:
Qout = Qin + Qreaksi
3,605,867.7308
♥ Qkeluar
Q12 dan Q14
Tkeluar 53.8565 C
Komponen BMAliran 12
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
105.9900 0.0000
NaOH 39.9970 31.8036
142.0400 0.0000
Total 36,505.8608
Qout = 3,605,867.7308
0.0000
7.Tangki Pengasaman-102 (MT-102)
Tin = 53.8565
= 327.0065
* Aliran 12 masuk
Q12T masuk 53.8565 C
Na2CO
3
Na2SO
4
Na2SO
4
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi pertukaran ion,298
* Aliran 12 keluar dan aliran 14 (regenerant)
H2O
Na2CO
3
Na2SO4
♥ Qumpan
Komponen BMAliran 12
kg/jamNaCl 58.4430 9,182.6756
18.0160 27,291.3816
NaOH 105.9900 31.8036
Total
* Aliran 15 masuk
Q15T masuk 30.0000 C
Komponen BMAliran 15
kg/jam
HCl 36.4610 30.1482
18.0160 64.0649
Total
* Total Qin= Q12 + Q15
3,521,760.7288
♥ QreaksiPada Tangki pengasaman, terjadi reaksi netralisasi:
Reaksi yang terjadi:
NaOH +
Reaksi 0.7951
Persamaan neraca panas:
Reaksi Komponen kmol/jam
NaOH 0.7951
HCl 0.7951
NaCl 0.7951
0.7951
Neraca Panas di MT-102
Qout = Qin + Qreaksi
H2O
H2O
H2O
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qgenerasi
- Qconsumption
Qout
= Qin
+ Qreaksi
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
3,379,492.6120
♥ Qkeluar
* Aliran 16 keluar
Q16
Tkeluar 52.6220 C
Komponen BMAliran 16
kg/jamNaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
NaOH 105.9900 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total
Qout = 3,379,492.6120
0.0000
8.Heat Exchanger-102(HE-102)
Tin = 52.6220 C
= 325.7720 K
♥ Qumpan
* Aliran 16 masuk
Q16T masuk 52.6220 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qin = Q16
3,379,492.6120
♥ Qkeluar
* Aliran 16a keluar
Q16a
H2O
H2O
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BMkeluar
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total 36,600.0748
* Qout= Q16a
7,967,354.1509
* Qsteam = Qout - Qin
= 4,587,861.5389 kJ/jam
Hv 2,076.3000 kJ/kg
Hl 503.7100 kJ/kg
Hv-Hl
= 1,572.5900 kJ/kg
2,917.3920 kg/jam
= m x Hv
6,057,381.0804 kj/jam
= m x Hl
1,469,519.5415 kj/jam
Neraca Panas Total di HE-102
Panas Masuk Panas Keluar
Keterangan kJ/jam Keterangan
Q16 3,379,492.6120 Q16a
Qs in 6,057,381.0804 Qs out
Total 9,436,873.6925 Total
9.Reaktor elektrolisis-102(RE-102)
H2O
Menghitung jumlah steam yang dibutuhkan
Steam yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
λsteam
=
Jumlah steam yang dibutuhkan:m
steam = Qsteam / λ
steam
Panas steam masuk :
Panas steam keluar:
Tin = 90.0000 C
= 363.1500 K
♥ Qmasuk
* Aliran 16a masuk
Q16aTmasuk 90.0000 C
Komponen BMMasuk
(kg/jam)
NaCl 58.4430 9,229.1465
18.0160 27,369.7720
HCl 36.4610 1.1563
Total
* Aliran 17 masuk
Q17Tmasuk 90.0000 C
Komponen BM Masuk (kg/jam)
18.0160 29,540.2047
Total 29,540.2047
* Qin = Q16a + Q17
16,001,939.2168
♥ Qreaksi
reaksi yang terjadi di sell elektrolisis:
rx. Keseluruhan: NaCl
di Anoda:
di Anoda: NaCl
di Katoda:
Katoda dan anoda:
Reaksi Total NaCl
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
H2O
H2O + e-
Na+
*Menghitung energi listrik yang dibutuhkan:
Energi listrik berhubungan dengan Arus, Daya dan tegangan yang harus disuplay.
Berdasarkan Hukum I Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
Dimana:
I = kuat arus ( ampere)
t = lamanya arus mengalir (detik)
G =
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
Berdasarkan Hukum II Faraday :
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
Dimana:
ME = massa ekuivalen dari unsur" logam
Ar = massa atom relatif
n = perubahan biloks.
Berdasarkan Hukum I dan II Faraday :
Dimana:
k = faktor pembanding
96,500.0000 = konstanta faraday (A.s/mol)
a. arus yang mengalir di anoda (kutub +)
Reaksi di anoda: NaCl
156.3379
maka:
- Arus di anoda (I) =
Jika arus diberikan selama t = 1 jam = 3600s, maka:
I =
=
b. arus yang mengalir di anoda (kutub -)
massa yang dibebaskan pada elektrolisis (gram)
- massa Na+ yang dilepaskan =
Reaksi di katoda:
156.3379
maka:
- Arus di katoda (I) =
Jika arus diberikan selama t = 1 jam = 3600s, maka:
I =
=
'Dari Hukum Kirchoff I: " arus yang masuk (mengalir di kutub +) sama dengan arus yang keluar (yang mengalir di kutub -)
I =
=
w =
Diambil v 3.8359
w =
Qreaksi =
♥ Qkeluar
* Aliran 20 dan 21 keluar
Q20 dan Q21
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BM
Keluar
kg/jam
NaCl 58.4430 92.2915
18.0160 26,140.1111
NaOH 39.9970 0.0000
HCl 36.4610 1.1563
Total 26,233.5589
* Aliran 18 dan 19 keluar
Q18 dan Q19
Tkeluar 90.0000 C
Komponen BM
Keluar
Aliran 18
kg/jam
18.0160 12,214.3359
H2O + e-
- massa OH- yang dilepaskan =
Sehingga, Arus yang harus disuplay di sell elektrolisis ini adalah:
Energi (w) yang harus disuplay di sell elektrolisis ini adalah:
Diketahui: cell votage (v) untuk reaktor elektrolisis dengan sel membrane =
Aliran 20 (depleted brine)
H2O
H2O
70.9040 5,542.4907
2.0158 0.0000
Total 17,756.8266
Kondisi reaktor adiabatis (ΔQ=0 )
Neraca Panas direaktor elektrolisis:
Cl2
H2
Qin - Q
out + Q
generasi - Q
consumption = Acc
Qout
= Qin
+ Qreaksi
Qout
=
B
+ 0.0042 T
- 2,090.1000 T
+ 0.0002 T
+ 0.0220 T
+ 0.0038 T
+ 0.0039 T
+ 0.0163 T
+ 0.0119 T
+
+ 0.0008 T
+ 0.1559 T
+ 0.0008 T
+ 0.0006 T
J/mol.K = 4,184 kJ/kmol.KJ/K.mol
(Perry's, Tabel 2-194)
(Coulson, hal 63)
satuan:∆H =
(Pers.2.20-2.23 Smith, hal 41) Cp =
m =
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
-Tref3) + D/4*(T4-Tref4) + E/5*(T5-T5)
dT =
= 298.1500 K
303.1500 K 1.0000
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
9,035.2308 154.5990 53.9500
37.9172 0.2785 92.6000
0.6489 0.0068 86.5000
3.7083 0.0308 133.5000
126.1743 7.0035 1,381,850.0000
67.0272 0.6039 84.5000
9,270.7067 162.5225
303.1500 K Tref
Masuk (kg/jam) kmol/jam A
26,775.5291 1,486.2083 1,381,850.0000
26,775.5291
kJ/jam
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
MT -101Qs
Q1
Q2
Q3
1,000.0000 Qs=Hrx . Kmolpns kelarutan kcal/gmol pns kelarutan(kcal/kmol) kJ/kmol (pns plrutan)
-1.1640 -1,164.0000 -4,870.1706
5.1000 5,100.0000 21,338.3764
36.3000 36,300.0000 151,879.0323
21.1000 21,100.0000 88,282.3025
4.9000 4,900.0000 20,501.5774
(sumber: Mullyn, Bab 2.13, hal 62)
kJ/jam
296.6041 K Tref
(kmol/jam) A B
154.5990 -16.6798 -1.9307
0.2785 -28.6292 -10.0996
0.0068 -26.7433 -1.7331
0.0308 -41.2743 0.0000
1,493.2118 -427,227.3565 960,821.4809
0.6039 -26.1249 -1.7744
1,648.7308
kJ/jam
HE-101Q3
Q3a
Qsteam in
296.6041 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 -16.6798 -1.9307
0.2785 -28.6292 -10.0996
0.0068 -26.7433 -1.7331
0.0308 -41.2743 0.0000
1,493.2118 -427,227.3565 960,821.4809
0.6039 -26.1249 -1.7744
1,648.7308
kJ/jam
333.1500 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
1,648.7308
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Qsteam out
yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Panas Keluar
kJ/jam
4,210,997.4613
1,408,447.0330
5,619,444.4943
C
K
333.1500 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
154.5990 377.6500 46.4006
0.2785 648.2000 242.7191
0.0068 605.5000 41.6500
0.0308 934.5000 0.0000
1,493.2118 9,672,950.0000 -23,090,902.2750
0.6039 591.5000 42.6443
R-101Qreaksi, Qgenerasi
Q3a Q6
Q4 Q5
1,648.7308
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.1179 144.5000 0.0000
19.7306 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
20.8485 0.0000 #DIV/0!
#DIV/0! #VALUE!
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.8553 0.6050 24.5270
1.8989 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
2.7543 0.6050 #DIV/0!
kJ/jam
0.2451 0.2451
0.5314 0.5314
2 NaOH
0.0109 0.0055
2NaOH
0.0493 0.0246
1000.0000
∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
Na2CO3CaCO
3
Na2CO
3CaCO
3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe , o
odukreak sio
ak HHH Pr298tanRe ,
-1,432.7000 -351,146.4942 0.0000
-1,130.0000 -276,956.4727 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -295,804.2185
-1,384.5000 0.0000 -339,332.9526
-794.9000 -422,437.4935 0.0000
-1,130.0000 -600,521.2827 0.0000
-1,206.9000 0.0000 -641,388.6161
-411.0000 0.0000 -436,839.3756
-641.8300 -3,499.4664 0.0000
-425.6090 -4,641.1180 0.0000
-924.6600 0.0000 -5,041.5477
-411.0000 0.0000 -4,481.8120
-1,275.8676 -31,447.5078 0.0000
-425.6090 -20,980.7708 0.0000
-924.6600 0.0000 -22,790.9649
-1,384.5000 0.0000 -34,125.0740
332.1514 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
155.6728 366.8755 45.0054
0.0334 629.7066 235.4212
0.0014 588.2248 40.3977
0.0062 907.8383 0.0000
1,514.8413 9,396,976.4881 -22,396,626.4692
0.0725 574.6242 41.3621
0.3414 982.6415 0.0000
0.7951 4.1142 174.8353
0.0301 618.8261 0.0000
0.7765 669.1482 127.4082
0.2697 1,115.2471 0.0000
1,672.8405
Qout = Qin + Qreaksi = Q6
kJ/jam = 4,151,826.7931
0.0000
Akan tetapi, panas yang dihasilkan dari reaksi ini tidak terlalu besar, temperatur keluar yang dihasilkan hanya mengalami sedikit penurunan dari temperatur masuk.
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi eksoterm, melepas panas)
delta Qout =
C (maksimum 75). Dari perhitungan neraca energi, reaksi di R-101 bersifat eksoterm (melepas panas).
C
K
332.1514 K Tref
KeluarA B
kmol/jam
155.6728 366.8755 45.0054
0.0334 629.7066 235.4212
0.0014 588.2248 40.3977
0.0062 907.8383 0.0000
1,514.8413 9,396,976.4881 -22,396,626.4692
0.0725 574.6242 41.3621
0.3414 982.6415 0.0000
0.7951 4.1142 174.8353
0.0301 618.8261 0.0000
0.7765 669.1482 127.4082
0.2697 1,115.2471 0.0000
1,672.8405
kJ/jam
kJ/jam
332.1514 K Tref
Adapun temperatur keluar yang dihasilkan masih dalam range yang cukup bagus untuk melangsungkan reaksi. Sehingga reaksi ini dapat berlangsung secara nonisothermal
SF-101Q6 Q7
Q8
Keluar
Aliran 7 (padatan)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
0.0000 9,097.9853 155.6728
0.0000 4.5501 0.0334
0.0000 0.1298 0.0014
0.0000 0.7417 0.0062
0.0000 27,291.3816 1,514.8413
0.0000 8.0433 0.0725
0.0000 36.1846 0.3414
0.0000 31.8036 0.7951
0.0301 0.0000 0.0000
0.7765 0.0000 0.0000
0.0000 38.3142 0.2697
0.8066 36,509.1342 1,672.0338
C
K
332.1514 K Tref
Aliran 8A B
kmol/jam155.6728 366.8755 45.0054
0.0334 629.7066 235.4212
0.0014 588.2248 40.3977
0.0062 907.8383 0.0000
1,514.8413 9,396,976.4881 -22,396,626.4692
0.0725 574.6242 41.3621
0.3414 982.6415 0.0000
0.7951 4.1142 174.8353
0.2697 1,115.2471 0.0000
1,672.0338
Aliran 8 (filtrate)
CE-101Qreaksi
Q8Q9
Q11
Q10
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
0.2268 53.9500 6.3137
6.6224 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
6.8493
kJ/jam
2NaCl →
0.0668 0.0334
2NaCl → 2NaCl
0.0027 0.0027
2NaCl →
0.0123 0.0062
2NaCl → 2NaCl
0.1449 0.1449
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,432.7000 -47,883.6128 0.0000
-411.0000 -27,472.8343 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -46,272.6754
-794.9000 0.0000 -26,567.0998
-641.8300 -874.8666 0.0000
-411.0000 -1,120.4530 0.0000
-411.0000 0.0000 -1,120.4530
-641.8300 0.0000 -874.8666
-1,275.8676 -7,861.8770 0.0000
-411.0000 -5,065.1518 0.0000
-1,384.5000 0.0000 -8,531.2685
-641.8300 0.0000 -3,954.9470
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion positif dan resin dengan regenerant.
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-794.9000 -57,605.1127 0.0000
-411.0000 -59,569.0058 0.0000
-411.0000 0.0000 -59,569.0058
-794.9000 0.0000 -57,605.1127
Qout = Qin + Qreaksi
kJ/jam
332.0549 K Tref
Aliran 9
kmol/jam kg/jam kmol/jam155.8205 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.7165 0.0075
0.0000 0.0000 0.0000
1,514.8413 119.3100 6.6224
0.0000 11.7528 0.1059
0.3414 0.0000 0.0000
0.7951 0.0000 0.0000
0.3093 0.0000 0.0000
1,672.1077 131.7793 6.7359
kJ/jam
C
K
∆Hreaksi Total ,298 =
(reaksi endoterm, membutuhkan panas)
Aliran 11 (waste regenerat)
AE-101Qreaksi
Q9 Q12
Q14
Q13
332.0549 K Tref
Aliran 9A B
kmol/jam155.8205 365.8334 44.8707
1,514.8413 9,370,285.4571 -22,329,589.4791
0.3414 979.8504 0.0000
0.7951 4.1025 174.3120
0.3093 1,112.0793 0.0000
303.1500 K Tref
kmol/jam A B
1.2912 53.9500 6.3137
37.9964 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
39.2876
kJ/jam
2NaCl → 2NaCl
0.6828 0.3414
2NaCl → 2NaCl
0.6187 0.3093
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-1,130.0000 -385,778.0601 0.0000
-411.0000 -280,627.9340 0.0000
-411.0000 0.0000 -140,313.9670
melibatkan energi untuk reaksi pertukaran ion antara resin dengan ion negatif dan resin dengan regenerant.
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-1,130.0000 0.0000 -771,556.1203
-1,384.5000 -428,261.9705 0.0000
-411.0000 -254,266.0453 0.0000
-411.0000 0.0000 -127,133.0226
-1,384.5000 0.0000 -856,523.9409
Qout = Qin + Qreaksi
kJ/jam
327.0065 K Tref
Aliran 12 Aliran 14
kmol/jam kg/jam kmol/jam157.1219 0.0000 0.0000
1,514.8413 684.5433 37.9964
0.0000 36.1846 0.3414
0.7951 0.0000 0.0000
0.0000 43.9367 0.3093
764.6646
kJ/jam
C
K
327.0065 K Tref
(reaksi eksoterm, melepaskan panas)
MT-102Qreaksi
Q12 Q16
Q15
Aliran 12A B
kmol/jam157.1219 311.3620 37.8837
1,514.8413 7,975,080.6386 -18,852,546.8899
0.3001 3.4916 3.4916
303.1500 K Tref
Aliran 15A B
kmol/jam
0.8269 33.5000 1.2627
3.5560 1,381,850.0000 -3,141,942.8250
kJ/jam
HCl → NaCl
0.7951 0.7951
1,000.0000∆H Reaktan (kJ/jam) ∆H Produk (kJ/jam)
-425.6090 -338,422.7080 0.0000
-92.3110 -73,401.0291 0.0000
-411.0000 0.0000 -326,806.3716
-285.8400 0.0000 -227,285.4824
Qout = Qin + Qreaksi
∆Hformation,298
(kJ/mol)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
kJ/jam
325.7720 K Tref
Aliran 16A B
kmol/jam157.9171 298.0414 36.1913
1,519.1925 7,633,892.7734 -18,010,365.5501
0.0000 3.3423 140.5948
0.0317 185.0674 7.2383
kJ/jam
325.7720 K Tref
Masuk A B
kmol/jam
157.9171 298.0414 36.1913
1,519.1925 7,633,892.7734 -18,010,365.5501
0.0317 185.0674 7.2383
kJ/jam
Qsteam out
HE-102Q16 Q16a
Qsteam in
363.1500 K Tref
keluarA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
kJ/jam
(sumber: Geankoplis, Tabel A.2-9)
Panas Keluar
kJ/jam
7,967,354.1509
1,469,519.5415
9,436,873.6925
yang digunakan untuk menaikan temperatur feed menjadi 60 oC adalah saturated steam dengan temperatur 120oC dan tekanan 198,53 KPa :
Q18 Q19
363.1500 K Tref
MasukA B
kmol/jam
157.9171 701.3500 90.2675
1,519.1925 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
0.0317 435.5000 18.0535
363.1500 K Tref
kmol/jam A B
1,639.6650 17,964,050.0000 -44,920,951.7250
kJ/jam
+
+
+
+
+
156.3379
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
H2O
Na+
OH-
OH-
H2O
AnodaQ16
a Q17
Q20 Q21
Katoda
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)"
G = Q
G = I . t
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
" massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut (ME)"
G = ME
G = Ar/n
G = k . I . t . ME
= (1/96.500 ). I . t . (Ar /n)
+
156.3379
3,595.7714 kg
3,595,771.3582 gram
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
Na+
mol Na+ yang dilepaskan x Ar Na+
Arxt
nxxG 500.96
+
156.3379
2,657.7440 kg
2,657,744.0474 gram
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
'Dari Hukum Kirchoff I: " arus yang masuk (mengalir di kutub +) sama dengan arus yang keluar (yang mengalir di kutub -)
4,190,723.8655 Ampere
4,190.7239 kA
v . I .t
2,8 - 3,3 volt
volt vtrial
16,075.1077 kWh
57,870,387.5663 kJ/jam
73,872,326.78320.0000
363.1500 K Tref
Keluar
Aliran 21 (produk)
kmol/jam kg/jam kmol/jam
1.5792 0.0000 0.0000
1,450.9387 13,287.7236 737.5513
0.0000 6,253.0464 156.3379
0.0317 0.0000 0.0000
19,540.7700
363.1500 K Tref
Keluar
Aliran 18 Aliran 19
kmol/jam kg/jam kmol/jam
677.9716 2,451.2227 136.0581
OH-
mol OH- yang dilepaskan x Ar OH-
Aliran 20 (depleted brine)
Arxt
nxxG 500.96
78.1689 157.5730 2.2223
0.0000 0.0000 0.0000
2,608.7957
73,872,326.7832 kJ/jam
0.0000
C
+ 8.1250 -
+ 0.0000
- 156,800.0000
+ 1.9480
- 307,600.0000
atau
perubahan entalpi
kapasitas panas kJ/kmol.K
massa kmol/jam
T2
T2
T-2
T-2
T-2
{(Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Generasi energi) – (Konsumsi energi)} = {Akumulasi energi} (Himmelblau,ed.6,1996)
Cp = A + BT - CT-2
∫CpdT = A*(T-Tref) + B/2*(T2-Tref2) +C(1/T - 1/Tref)
perubahan temperatur K
Tout = ???? C
K
2.0000 3.0000 4.0000 5.0000
B C D E
6.3137 0.0000 0.0000 0.0000
33.0264 -8.6741 0.0000 0.0000
5.6673 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
5.8025 0.0000 0.0000 0.0000
25.0000 C 298.1500 K
B C D E
-3,141,942.8250 3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953
panas yang dilepas/diserap ketika 1 mol senyawa dilarutkan dalam pelarut berlebih yaitu sampai suatu keadaan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap/dilepaskan lagi.
Qs (kJ/jam)
-752,923.6254 -4,746.4683 -733,799.3653
5,943.0827 87.2740 24.3072
1,035.1175 10.6315 0.0725
2,719.9712 35.3129 1.0880
12,380.9670 148.2264 89.5144-730,844.4870 -733,684.3833
-132,904.2234
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 -77.8662
2.7410 0.0000 0.0000 -150.5731
0.0000 0.0000 0.0000 -119.1448
0.0000 0.0000 0.0000 -172.6914
-1,110,727.3597 573,858.9891 -113,278.6807 -116.5529
0.0000 0.0000 0.0000 -116.7308
-753.5592
Tout = 60.0000 C
333.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 -77.8662
2.7410 0.0000 0.0000 -150.5731
0.0000 0.0000 0.0000 -119.1448
0.0000 0.0000 0.0000 -172.6914
-1,110,727.3597 573,858.9891 -113,278.6807 -116.5529
0.0000 0.0000 0.0000 -116.7308
-753.5592
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
1.9593 atm
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,774.2255
-55.2509 0.0000 0.0000 3,496.4317
0.0000 0.0000 0.0000 2,707.6727
0.0000 0.0000 0.0000 3,909.9437
28,362,711.0339 -15,585,829.7491 3,275,652.9913 2,634.5820
0.0000 0.0000 0.0000 2,653.2569
17,176.1125
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 604.5873
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
25.0000 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0001 0.0000 0.0000 208.9486
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
#VALUE!
+
0.2451
2NaCl
1.0629
+ 2NaCl
0.0109
+
0.0246
Na2SO
4
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
oodukreak si
oak HHH Pr298tanRe ,
-7,034.2042
-55,269.2154
-1,382.7753
-4,487.7602
-68,173.9551
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,723.3078
-53.8359 0.0000 0.0000 3,394.4413
0.0000 0.0000 0.0000 2,630.1538
0.0000 0.0000 0.0000 3,798.3913
27,464,916.1505 -15,066,964.5744 3,161,081.5065 2,559.3831
0.0000 0.0000 0.0000 2,577.2841
0.0000 0.0000 0.0000 4,111.3673
0.0007 0.0000 0.0000 1,487.7919
0.0000 0.0000 0.0000 2,589.1656
-105.6118 0.0000 0.0000 2,890.9090
0.0000 0.0000 0.0000 4,666.1885
32,428.3837
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,723.3078
-53.8359 0.0000 0.0000 3,394.4413
0.0000 0.0000 0.0000 2,630.1538
0.0000 0.0000 0.0000 3,798.3913
27,464,916.1505 -15,066,964.5744 3,161,081.5065 2,559.3831
0.0000 0.0000 0.0000 2,577.2841
0.0000 0.0000 0.0000 4,111.3673
0.0007 0.0000 0.0000 1,487.7919
0.0000 0.0000 0.0000 2,589.1656
-105.6118 0.0000 0.0000 2,890.9090
0.0000 0.0000 0.0000 4,666.1885
32,428.3837
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
366.8755 45.0054 0.0000 0.0000
629.7066 235.4212 -53.8359 0.0000
588.2248 40.3977 0.0000 0.0000
907.8383 0.0000 0.0000 0.0000
9,396,976.4881 -22,396,626.4692 27,464,916.1505 -15,066,964.5744
574.6242 41.3621 0.0000 0.0000
982.6415 0.0000 0.0000 0.0000
4.1142 174.8353 0.0007 0.0000
618.8261 0.0000 0.0000 0.0000
669.1482 127.4082 -105.6118 0.0000
1,115.2471 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,723.3078
-53.8359 0.0000 0.0000 3,394.4413
0.0000 0.0000 0.0000 2,630.1538
0.0000 0.0000 0.0000 3,798.3913
27,464,916.1505 -15,066,964.5744 3,161,081.5065 2,559.3831
0.0000 0.0000 0.0000 2,577.2841
0.0000 0.0000 0.0000 4,111.3673
0.0007 0.0000 0.0000 1,487.7919
0.0000 0.0000 0.0000 4,666.1885
26,948.3091
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.0334
+
0.0014
+
0.0062
+
0.0725
2,516.6721
0.0000
440.8133
CaCl2
MgCl2
MgCl2
CaCl2
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
0.0000
2,957.4854
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
365.8334 44.8707 0.0000 0.0000
627.9180 234.7166 -53.6986 0.0000
586.5540 40.2768 0.0000 0.0000
905.2597 0.0000 0.0000 0.0000
9,370,285.4571 -22,329,589.4791 27,378,370.7875 -15,017,029.5715
572.9921 41.2383 0.0000 0.0000
979.8504 0.0000 0.0000 0.0000
4.1025 174.3120 0.0007 0.0000
1,112.0793 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
, membutuhkan panas)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,718.3842
27,378,370.7875 -15,017,029.5715 -15,017,029.5715 2,552.1106
0.0000 0.0000 0.0000 4,099.6895
0.0007 0.0000 0.0000 1,483.3439
0.0000 0.0000 0.0000 4,652.9348
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT (kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 252.1428
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.6828
+
0.6187
-245,464.0931
Na2CO
3
Na2SO
4
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
-301,128.9478
-546,593.0409
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
311.3620 37.8837 0.0000 0.0000
7,975,080.6386 -18,852,546.8899 22,924,160.8294 -12,466,843.7449
833.9539 0.0000 0.0000 0.0000
3.4916 147.1691 0.0006 0.0000
946.4944 0.0000 0.0000 0.0000
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
, melepaskan panas)
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,461.2424
22,924,160.8294 -12,466,843.7449 2,592,212.7600 2,172.0636
0.0006 0.0000 0.0000 1,252.5983
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 145.4471
3,672,195.5495 -1,918,206.2717 382,841.5953 376.7380
+
0.7951
-142,268.1168
H2O
∆Hreaksi,298
(kJ/jam)
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,398.4283
21,855,602.3179 -11,860,912.2944 2,460,934.2933 2,079.1515
0.0006 0.0000 0.0000 1,196.6971
0.0000 0.0000 0.0000 804.6061
Tout = 90.0000 C
363.1500 K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 1,398.4283
21,855,602.3179 -11,860,912.2944 2,460,934.2933 2,079.1515
0.0000 0.0000 0.0000 804.6061
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
Tout = ? C
? K
25.0000 C 298.1500 K
C D ECp.dT
( kJ/kmol)
0.0000 0.0000 0.0000 3,312.1238
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
0.0000 0.0000 0.0000 1,897.6657
25.0000 C 298.1500 K
C D E Cp.dT ( kJ/kmol)
57,925,545.2682 -33,489,313.2075 7,420,807.8366 4,900.1382
NaOH + +
+ e-
NaOH
NaOH + +
156.3379 78.1689
Reaksi elektrolisis merupakan reaksi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Ini berarti bahwa dalam proses elektrolisis membutuhkan energi (endoterm) berupa listrik untuk dapat melangsungkan reaksi kimia.
1/2Cl2
1/2Cl2
1/2H2
1/2Cl2
berdasarkan konsep mol dan persamaan reaksi kimia, jika mol zat yang dibebaskan adalah A, maka 1 mol zat yang terbentuk adalah A. sehingga mol zat yang dilepaskan = mol zat yang terbentuk.
+ e-
78.1689
1/2Cl2
78.1689
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
701.3500 90.2675 0.0000 0.0000
17,964,050.0000 -44,920,951.7250 57,925,545.2682 -33,489,313.2075
7.8650 350.6676 0.0012 0.0000
435.5000 18.0535 0.0000 0.0000
25.0000 C 298.1500 K
A B C D
701.3500 44,920,951.7250 57,925,545.2682 -33,489,313.2075
1/2H2
538.2000 -12.0357 0.0000 0.0000
430.3000 17.4087 0.0000 0.0000
Qout: 73,872,326.7832
D E
0.0141 + 0.0000
(Perry's, Tabel 2-194)
T3
Cp.dT ( kJ/kmol) xi Q1 (Kj/jam)
252.1428 0.9746 38,981.0359 0.9746
489.3280 0.0041 136.2857 0.0041
385.6274 0.0001 2.6282 0.0001
558.5634 0.0004 17.2093 0.0004
376.7380 0.0136 2,638.4695 0.0136
377.8254 0.0072 228.1700 0.00722,440.2250 1.0000 42,003.7987
Cp.dT ( kJ/kmol) Q2 (Kj/jam)
376.7380 559,911.2223
559,911.2223
Q3 (Kj/jam)
-12,038.0440 0.2507 -19.5177
-41.9370 0.0011 -0.1584
-0.8120 0.0000 -0.0021
-5.3206 0.0001 -0.0178
-174,038.2035 0.7463 -86.9847
-70.4941 0.0019 -0.2171-186,194.8112
0.0000
Q3
(Kj/jam)
-12,038.0440 0.2507 -19.5177
-41.9370 0.0011 -0.1584
-0.8120 0.0000 -0.0021
-5.3206 0.0001 -0.0178
-174,038.2035 0.7463 -86.9847
-70.4941 0.0019 -0.2171-186,194.8112
Q3a
(Kj/jam)
274,293.5373 0.2507 444.7215
973.8127 0.0011 3.6779
18.4539 0.0000 0.0487
120.4651 0.0001 0.4022
3,933,988.8821 0.7463 1,966.2176
1,602.3102 0.0019 4.93374,210,997.4613
Q3a
(Kj/jam)
274,293.5373
973.8127
18.4539
120.4651
3,933,988.8821
1,602.3102
4,210,997.4613
Q4 (kJ/jam)
675.8836
7,433.2736
8,109.1572
Q5(kJ/jam)
178.7241
715.4056
894.1297
Q6
(kJ/jam)
268,272.1455
113.4488
3.5851
23.4056
3,877,059.3363
186.7716
1,403.6065
1,183.0167
77.9346
2,244.8746
1,258.6678
4,151,826.7931
Q6
(kJ/jam)
268,272.1455
113.4488
3.5851
23.4056
3,877,059.3363
186.7716
1,403.6065
1,183.0167
77.9346
2,244.8746
1,258.6678
4,151,826.7931
E Cp.dT ( kJ/kmol)Q7 Q8
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 1,723.3078 0.0000 268,272.1455
0.0000 3,394.4413 0.0000 113.4488
0.0000 2,630.1538 0.0000 3.5851
0.0000 3,798.3913 0.0000 23.4056
3,161,081.5065 2,559.3831 0.0000 3,877,059.3363
0.0000 2,577.2841 0.0000 186.7716
0.0000 4,111.3673 0.0000 1,403.6065
0.0000 1,487.7919 0.0000 1,183.0167
0.0000 2,589.1656 77.9346 0.0000
0.0000 2,890.9090 2,244.8746 0.0000
0.0000 4,666.1885 0.0000 1,258.6678
32,428.3837 2,322.8092 4,149,503.9839
4,151,826.7931
0.0000
Q8 (kJ/jam)
268,272.1455
113.4488
3.5851
23.4056
3,877,059.3363
186.7716
1,403.6065
1,183.0167
1,258.6678
4,149,503.9839
Q10 (kJ/jam)
57.1938
2,494.9284
2,552.1221
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q9 (kJ/jam) Q11 (kJ/jam)
0.0000 1,718.3842 267,759.4121 0.0000
0.0000 3,384.5840 0.0000 0.0000
0.0000 2,622.6573 0.0000 19.7357
0.0000 3,787.6024 0.0000 0.0000
3,150,073.4499 2,552.1106 3,866,042.7168 16,901.2216
0.0000 2,569.9372 0.0000 272.1315
0.0000 4,099.6895 1,399.6197 0.0000
0.0000 1,483.3439 1,179.4799 0.0000
0.0000 4,652.9348 1,439.2741 0.0000
4,137,820.5026 17,193.0887
4,155,013.5914
Q9 (kJ/jam)
267,759.4121
3,866,042.7168
1,399.6197
1,179.4799
1,439.2741
4,137,820.5026
Q13 (kJ/jam)
325.5771
14,314.6920
14,640.2692
E Cp.dT ( kJ/kmol) Q12 (kJ/jam) Q14 (kJ/jam)
0.0000 1,461.2424 229,593.1931 0.0000
2,592,212.7600 2,172.0636 3,290,331.7321 82,530.6112
0.0000 3,489.2591 0.0000 1,191.2209
0.0000 1,252.5983 996.0027 0.0000
0.0000 3,960.1280 0.0000 1,224.9709
3,520,920.9278 84,946.8030
3,605,867.7308
Q12 (kJ/jam)
229,593.1931
3,290,331.7321
375.8573
3,520,300.7825
Q15 (kJ/jam)
120.2647
1,339.6816
1,459.9462
Q16 (kJ/jam)
220,835.6784
3,158,631.4175
0.0000
25.5161
3,379,492.6120
Q16
(Kj/jam)
220,835.6784
3,158,631.4175
25.5161
3,379,492.6120
Q16a
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q16a
(Kj/jam)
523,040.8314
7,444,253.1398
60.1798
7,967,354.1509
Q17(Kj/jam)
8,034,585.0659
8,034,585.0659
78.1689
1/2H2
1/2H2
E Cp.dT ( kJ/kmol)Q20 Q21
(kJ/jam) (kJ/jam)
0.0000 3,312.1238 5,230.4083 0.0000
7,420,807.8366 4,900.1382 7,109,799.9770 3,614,103.1056
0.0000 2,980.8494 0.0000 466,019.6836
0.0000 1,897.6657 60.1798 0.0000
7,115,090.5652 4,080,122.7892
11,195,213.3544
E Cp.dT ( kJ/kmol)Q18 Q19
(kJ/jam) (kJ/jam)
7,420,807.8366 76,778.6930 52,053,771.3922 10,446,363.1017
0.0000 2,201.4692 172,086.5170 4,892.4179
0.0000 1,873.2112 0.0000 0.0000
52,225,857.9092 10,451,255.5196
62,677,113.4288
Satuan Sumber Komposisi
cal/K.mol perry's -241.8260
J/K.kmol perry's -285.8400
cal/K.mol perry's NaCl -411.0000
cal/K.mol perry's -1432.7000
cal/K.mol perry's -641.8300
cal/K.mol perry's -1275.8676
cal/K.mol perry's -794.9000
J/K.mol x 8.314 Smith NaOH -425.6090
cal/K.mol perry's -1130.0000
cal/K.mol perry's -924.6600
cal/K.mol perry's CaCO3 -1206.9000
cal/K.mol perry's -1384.5000
cal/K.mol perry's HCl -92.3110
J/K.mol Himmelblau -813.9890
cal/K.mol perry's Cl2 0.0000
cal/K.mol perry's H2 0.0000
sumber: himelblau
Data heat of formation
Heat Of Formation (∆Hf)H
2O (g)
H2O (l)
CaSO4
MgCl2
MgSO4
CaCl2
Na2CO
3
Mg(OH)2
Na2SO4
H2SO
4
245.7384 ###
2.0014 0.5574
0.0270 0.0002
0.2234 0.0069
5.1274 35.9096
2.7317 1.6497###
-3,017.4165
-0.0441
0.0000
-0.0005
-129,886.6311
-0.1311-132,904.2233
-3,017.4165
-0.0441
0.0000
-0.0005
-129,886.6311
-0.1311-132,904.2233
68,753.5147
1.0244
0.0003
0.0124
2,935,979.2998
2.97953,004,736.8310
Satuan
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol -304.9400 kcal/mol perry's
kJ/mol
kJ/mol smith
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol
kJ/mol smith
kJ/mol
kJ/mol
Neraca Panas EvaporatorUmpan Masuk Evaporator
Komponen BM (Kgmol/kg) Kg/jam Kgmol/jamNaOH 39.997 8,122.5912 203.0800
18.016 16,231.8847 900.9705
Total 24,354.4759 1,104.0505
H2O yang teruapkan = 13,227.6387 kg/jam
Suhu umpan masukTf = 102.5767 C 375.7267Steam masuk :Ts = 120 C 393.15Ps = 198.53 kPa 1.9593
* step 1 Neraca massa evaporator
"Neraca massa untuk single effek":
Total: =
24,354.4759 = 13,227.6387
= 11,126.8373
Komponen ( untuk NaOH)
=
8,122.5912 = 0.0000
= 0.7300
H2O
F1 V
1
L1
F1 . X
F1V
1 . X
V1
XL1
* step 2 Menghitung Temperatur di Evaporator
BPR = m x Kb
Dimana:
m =
BM Campuran selain air = massa zat selain air/mol zat selain air
= 39.997 kg/kmol
Kb = tetapan kenaikan titik didih = 0.52
Maka:
6.5058 =
Steam yang digunakan adalah steam dengan suhu =
120.0000 393.1500
Dipilih:
500 =
Profile Temperature
Efek I120.0000
118.0000
Trial:2.0000
118.0000
2.0000
"Menghitung BPR":
W1 = massa zat terlarut selain air
W2 = massa pelarut
BPR1 = oC
" Menghitung Temperatur di Evaporator":
sehingga, Ts1
= oC =
Dari table 8.3-1 Geankoplis 1993 diketahui bahwa koefisien transfer panas untuk evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
U = Btu.h.ft2.oF
TS1
=
oC TS1 saturation
=
ΔT 1
BPR1
T1
=
oC
T 1 =
TS1
- ΔT 1
ΔT 1 =
∑ ΔTavailable
= TS1
– T1 saturation - BPR
1
ΔT 1 =
oC T
1 =
∑ ΔTavailable
= TS1
– T1 saturation - BPR
1
oC
bcamp
KxWxBM
xW
kg 1000
2
1
U
1T
1available
* step 3
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0CMenentukan Cp mix (campuran ) Cp mix =
Komponen A B CNaOH -3.18E+04 8.46E+02 -3.07E+00
276,370.0000 -2,090.1000 8.1250
375.7267 K
(Pers.100, J/kmol.K)Komponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 63,736.8398
16,231.8847 900.9705 76,077.7981
Total 24,354.4759 48,708.9518
391.1500 KKomponen kg/jam Kgmol/jam Cp J/kmol.K
NaOH 8,122.5912 203.0800 64,846.7349
3,004.2461 166.7543 76,502.4485
Total 11,126.8373
" Neraca Energi ":
Entalpi:
Dimana, pada effect1:
102.5767 375.7267
118.0000 391.1500
120.0000 393.1500
111.4942 384.6442
BPR1 = 6.5058 279.6558
xi .Cpi
H2O
* Cp Umpan pada Tf =
Cp = A + BT + CT2 + DT3+ET4
H2O
* Cp L1 pada T1 =
H2O
Effect 1 : F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
Tf
= oC =
T1
= oC =
TS1
= oC =
TS1 saturated
= oC =oC =
Hs1
pada Ts1
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
120.0000 2,706.3000 503.7100
110.0000 2,691.5000 461.3000
111.4942 2,693.7413 467.6294
115.0000 2,699.0000 482.4800
T referensi = 0 273.1500
Diperoleh:
hf = Cp (Tf - 0)
= 343.2108 kJ/kg
2,202.5900 kJ/kg
hL1 = Cp (T1 - 0)
= 274.946994835 kJ/kg
2,705.9982 kJ/kg
8,358,719.3434 + 2,202.5900 S =
8,358,719.3434 + 2,202.5900 S =
2,202.5900 S =
S =
steam economy: 1.0467
* step 4
" Menentukan Panas dan luas area Evaporator
= 30,494,537.9578 W
= 5,370.4018
(memenuhi tp steam ekonomynya tidak memenuhi)
Hs1
pada Ts1 saturated
: Data entalpi saturated steam :
Suhu (oC) Hs (kJ/kg) h
s (kJ/kg)
oC =
λs1
=
Hv1 = H
s1 (saturation entalpi pada T
s1 saturation) + 1,884 . BPR1
Hv1 =
"Neraca Energy di tiap evaporator": effect 1: F . hf + S . λs1 = L1 . h
L1 + V1 . H
v1
(tidak memenuhi untuk single effect, kurang dari 0,8, wallas)
Q1 = S . λs
1
A1 = Q
1 / (U
1 . ΔT
1)
m2 Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
Keluaran Atas Evaporator
fraksi Komponen BM (Kgmol/kg)0.3335 NaOH 39.9970
0.6665 18.0160
Total
Keluaran Bawah Evaporator1.0000
Komponen BM (Kgmol/kg)NaOH 39.9970
18.0160
Total
K
Katm
+
+
kg/jam
+
+ 11,126.8373
H2O
H2O
L1
L1
L1 . X
L1
XL1
43.7105
120.0000 C dan tekanan 198.53
K = 248.0000
1/U
2,839.1300 0.0004
Efek II111.4942
oC/kmol
oF
oF
evaporator tipe long tube vertical berkisar antara 200 – 700 Btu/hr. ft2. °F.
oC
U
1T
1available
Pada penentuan entalpi larutan, digunakan suhu 0 C sebagai basis, dimana nilai H uap relatif terhadap 0C
D E5.07E-03 -2.92E-06
-0.0141 0.00000937
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa)
63.7368 39.9970 1.5935 0.3335
76.0778 18.0160 4.2228 0.6665
5.8163 1.0000
Cp kJ/kmol.K BM (kg/kgmol) Cp (kJ/kg.K) X (massa)
64.8467 39.9970 1.6213 0.7300
76.5024 18.0160 4.2464 0.2700
1.0000
K
K
K
K
K
F . hf + S . λs1 = L1 . hL1
+ V1 . Hv1
K
11,126.8373 . 274.9470
3,059,290.4672 + 35,793,966.8341
30,494,537.9578
13844.8544476439 kg/jam
LANGSUNG BERHASIL !!!!! :)
(memenuhi tp steam ekonomynya tidak memenuhi)
kurang dari 0,8, wallas)
Range Ulrich untuk Long tube 100-10000 m2
Kg/jam Kgmol/jam0.0000 0.0000
13,227.6387 734.2162
13,227.6387 734.2162
Kg/jam Kgmol/jam fraksi8,122.5912 203.0800 0.73
3,004.2461 166.7543 0.27
11,126.8373 369.8343 1
kPa
x. Cp
0.5315
2.8144
3.3459
x. Cp
1.1835
1.1465
2.3301
+ 2,705.9982 . 13,227.6387