A. N.massa Dan B. N.panas Fix

859
Dada -data: Densitas Gas (Sumber: Ullmann) Pada Tekanan 101,3 kPa T -150 0.1994 -100 0.1418 -50 0.11 0 0.0899 50 0.076 100 0.0658 150 0.558 0 3.213 50 2.7 100 2.33 150 2.051 Densitas Liquid T = 90.0000 C BM komponen A B C 18.0150 H2O 5.4590 0.3054 647.1300 Hasil: ρ T = 90 = 1054.2714 ρ T = 90 = 965.321 *H 2 ρ (kg/m 3 ) *Cl 2 *H 2 O (sumber: Chemcad) *H 2 O (sumber: perry's)

Transcript of A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Page 1: 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)

Page 2: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 3: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 4: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 5: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.35740.3574

volum(m3)

Page 6: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

D E

0.0141 + 0.0000T3

Page 7: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 8: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 9: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 10: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 11: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 12: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 13: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 14: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 15: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 16: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 17: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 18: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 19: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 20: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 21: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 22: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 23: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 24: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 25: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 26: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 27: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 )(

Page 28: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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

Page 29: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 30: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 31: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 32: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 33: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 34: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 35: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+)

Page 36: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 37: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 38: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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) :

Page 39: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 40: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 41: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 42: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 43: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 44: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 45: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 46: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 47: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 48: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 )(

Page 49: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 50: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

liter 0.8591

859.1224

856.5450fraksi NaCl 0.2626

Vol.H2O

cm3

gr H2O massa H

2O

Page 51: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 52: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.02640.0264

2NaCl

0.11460.1146

2NaCl

0.00120.0012

0.00270.0027

Na2SO

4

Page 53: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 54: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 55: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 56: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 57: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 58: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 59: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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-]

Page 60: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 61: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

8.4318 8.43188.4318 8.4318

Page 62: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

176.8652

Page 63: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 64: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+ 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

Page 65: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 66: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

KeluarF24 (S+C)

kg/jam fraksi

158.4142 0.1715

516.0809 0.5585

249.4708 0.2700923.9659

Page 67: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 68: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 69: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 70: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

bukti

290.0000 gr NaClliter 1.0000 0.0000 liter campurancm3

Page 71: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 72: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(patent 4448682)

Page 73: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 74: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 75: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 76: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

163.4008

0.0078

0.03680.0858

0.0000

0.0000

0.0291180.3567

180.4437

Page 77: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 78: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.0000 0.0000 39.9970

0.0000 0.0000 142.040014.2146

3,952.4172

Page 79: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 80: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

wi/ ρ0.1162

0.74980.00040.8664

Page 81: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM58.4430

18.016039.997036.4610

Page 82: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 83: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 84: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 85: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 86: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 87: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 88: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 89: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 90: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 91: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 92: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 93: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 94: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 95: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 96: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 97: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 98: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 99: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 100: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 101: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 102: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 103: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 104: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 105: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM58.4430

18.016039.9970

70.9040

2.015836.4610

Page 106: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 107: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 108: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 109: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 110: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 111: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 112: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 113: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 114: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 115: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 116: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 117: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 118: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 119: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 120: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 121: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 122: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 123: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 124: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 125: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 126: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 127: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 128: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 129: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 130: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 131: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 132: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 133: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 )(

Page 134: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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

Page 135: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 136: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 137: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

% 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

Page 138: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 139: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

≈ 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

Page 140: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 141: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+)

Page 142: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 143: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+

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+)

Page 144: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 145: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 146: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 147: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 148: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 149: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 150: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 151: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 152: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

kg NaOH

kg NaOH

kg NaOH

NaOH pada larutan induk - NaOH yang larutkg/jam

kg/jam

kg unhydrate / kg air

kg H2O

kg H2O

Page 153: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 154: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 155: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 )(

Page 156: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(Sumber: Handbook of Inorganic Chemical, 2002, by: Pradyot Patnaik, Ph.D)

(Kirk othmer, tabel.14)

Page 157: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 158: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 159: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.02640.0264

2NaCl

0.11460.1146

2NaCl

0.00120.0012

0.00270.0027

Na2SO

4

Na2SO

4

Page 160: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 161: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 162: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 163: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.00360.0036

2NaCl

0.00010.0001

0.00070.0007

2NaCl

Na2SO

4

CaCl2

CaCl2

MgCl2

MgCl2

Na2SO

4

MgCl2

MgCl2

CaCl2

CaCl2

Page 164: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 165: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 166: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 167: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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-]

Page 168: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 169: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 170: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

176.8652

Page 171: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 172: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 173: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 174: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 175: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 176: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 177: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

KeluarF29

kg/jam fraksi

0.2058 0.0060

33.5190 0.9844

0.3241 0.009534.0488

Page 178: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 179: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 180: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(patent 4448682)

Page 181: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 182: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 183: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 184: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 185: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 186: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 187: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

KeluarF14

kg/jam kmol/jam BM0.0000 0.0000 58.4430

Page 188: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 189: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

wi/ ρ0.1162

0.74980.00040.8664

Page 190: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM58.4430

18.016039.997036.4610

Page 191: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 192: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 193: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 194: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 195: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 196: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 197: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 198: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 199: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 200: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 201: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 202: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 203: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 204: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 205: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 206: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 207: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 208: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 209: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 210: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 211: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 212: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 213: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 214: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 215: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM58.4430

18.016039.9970

70.9040

2.015836.4610

Page 216: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 217: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 218: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 219: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 220: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 221: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 222: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 223: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 224: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 225: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 226: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 227: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 228: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 229: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 230: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 231: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 232: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 233: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 234: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 235: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 236: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 237: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 238: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 239: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 240: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 241: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 )(

Page 242: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 243: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 244: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 245: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

79.4784 131.7793

Page 246: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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

Page 247: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 248: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 249: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 250: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 251: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 252: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 253: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+)

Page 254: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 255: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 256: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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) :

Page 257: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 258: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 259: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 260: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 261: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 262: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 263: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 264: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 265: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

- - 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 )(

Page 266: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 267: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 268: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 269: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

764.6646

Page 270: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 271: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

liter 0.8591

859.1224

856.5450fraksi NaCl 0.2626

Vol.H2O

cm3

gr H2O massa H

2O

Page 272: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 273: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.24510.2451

2NaCl

1.06291.0629

2NaCl

0.01090.0109

0.02460.0246

Na2SO

4

Page 274: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 275: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 276: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 277: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 278: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 279: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 280: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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-]

Page 281: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 282: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

78.1689 78.168978.1689 78.1689

Page 283: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.3649

0.6351

1,639.6650

Page 284: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 285: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 286: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 287: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 288: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 289: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 290: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

F16 F190.0000

Page 291: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 292: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

F16 F19 GenerasiNaClCaSO4MgCl2MgSO4

64.0649 29,540.2047 H2OCaCl2NaOHNa2CO3Mg(OH)2CaCO3Na2SO4

30.1482 HClCl2H2

94.2132 29,540.2047

F26 F29 KonsumsiNaClCaSO4MgCl2MgSO4H2OCaCl2NaOHNa2CO3Mg(OH)2CaCO3Na2SO4HClCl2H2

Page 293: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 294: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

bukti

290.0000 0.0000 gr NaClliter 1.0000 0.0000 liter campurancm3

Page 295: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 296: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(patent 4448682)

Page 297: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 298: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 299: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 300: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

1,514.8413

0.0725

0.34140.7951

0.0000

0.0000

0.26971,672.0338

1,672.8405

Page 301: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 302: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.0000 0.0000 39.9970

0.0000 0.0000 142.0400131.7793

36,641.7011

Page 303: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 304: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

wi/ ρ0.1162

0.74980.00040.8664

Page 305: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM58.4430 0.2522

18.016039.997036.4610

Page 306: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 307: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 308: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 309: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 310: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 311: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 312: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

6,253.0464

Page 313: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 314: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 315: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 316: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 317: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 318: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 319: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 320: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 321: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 322: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 323: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 324: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 325: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.2492

0.0001

0.000004

0.000020

0.7475

0.0002

0.0010

Page 326: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.0009

0.00101.0000

Page 327: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 328: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 329: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 330: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 331: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 332: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 333: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 334: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 335: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 336: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 337: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 338: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 339: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 340: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 341: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 342: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 343: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 344: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

generasiF26 F12 F15

0.716522

13227.64 119.31 684.5433

11.75277

36.18462

43.93668

13227.64 131.7793 764.6646

Page 345: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

.

Page 346: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

∆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.

Page 347: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 348: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 :

Page 349: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 350: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 351: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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).

Page 352: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 353: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 354: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 355: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 356: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 ,

Page 357: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 358: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 359: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 360: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 361: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+

Page 362: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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)

Page 363: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

"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.

Page 364: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 365: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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

Page 366: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 367: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 368: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 369: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 370: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 371: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 :

Page 372: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 373: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 374: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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).

Page 375: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 376: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 377: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 378: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 379: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 380: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 381: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 382: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 383: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 384: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 385: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

" 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

Page 386: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 387: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 388: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 389: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 390: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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 :

Page 391: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 392: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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.

Page 393: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 394: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 395: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 396: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 397: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 398: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 399: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 400: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 401: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 402: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 403: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 404: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 405: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 406: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 407: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 408: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 409: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 410: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

exp (-4000/363) = 0.00001646

416.8039340956

29771.7095782592

cm/ohm

Page 411: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 412: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 413: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 414: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

D E

0.0141 + 0.0000T3

Page 415: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 416: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q3 (Kj/jam)

86,433.6417

303.1714

5.8250

38.1183

1,245,473.0314

505.7202

1,332,759.5080

Page 417: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 418: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q4

(Kj/jam)

274,293.5373

973.8127

18.4539

120.4651

3,933,988.8821

1,602.3102

Page 419: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

4,210,997.4613

Q5 (kJ/jam)

675.8836

7,433.2736

8,109.1572

Q6(kJ/jam)

178.7241

715.4056

894.1297

Page 420: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 421: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 422: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 423: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q11 (kJ/jam)

57.1938

2,494.9284

2,552.1221

Page 424: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 425: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 426: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 427: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 428: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 429: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q18

(Kj/jam)

523,040.8314

7,444,253.1398

60.1798

7,967,354.1509

Page 430: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 431: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

78.1689

1/2H2

Page 432: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

0.2000 cm

Page 433: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 434: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 435: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q19a

(Kj/jam)

617,724.1924

617,724.1924

Q19

(Kj/jam)

8,034,585.0659

8,034,585.0659

Page 436: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 437: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 438: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 439: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 440: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 441: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 442: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 443: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 444: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 445: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 446: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 447: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 448: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 449: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 450: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 451: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 452: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 453: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 454: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 455: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 456: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 457: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 458: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 459: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 460: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-304.9400 kcal/mol perry's

smith

smith

Page 461: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 462: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 463: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 464: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 465: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 466: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 467: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 468: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 469: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 470: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 471: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 472: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 473: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 474: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 475: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 476: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 477: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 478: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 479: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 480: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 481: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 482: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 483: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 484: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 485: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 486: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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 =

Page 487: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 488: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 489: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 490: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 491: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 492: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+

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

Page 493: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 494: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 495: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

K

K

K

K

K

K

L1 + V1 . λs2 = L2 . h

L2 + V2 . H

v2

Page 496: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

………………………… ……………..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

Page 497: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 498: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 499: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Kgmol/jam0.0000

734.2162

734.2162

Kgmol/jam fraksi203.0800 0.73

166.7543 0.27

369.8343 1

Page 500: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 501: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 502: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 503: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 504: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

2,698.7475

( 13,227.6387 - 2,679.1790

- 2,679.1790

V1

V1) .

V1

Page 505: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 506: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 507: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 508: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 509: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 510: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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 =

Page 511: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 512: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 =

Page 513: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= #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

Page 514: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 515: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 516: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+

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

Page 517: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 518: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 519: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

K

K

K

K

K

K

+ V1 . λs2 = L2 . hL2

+ V2 . Hv2

Page 520: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

………………………… ……………..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

Page 521: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 522: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 523: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Kgmol/jam0.0000

734.2162

734.2162

Kgmol/jam fraksi203.0800 0.73

166.7543 0.27

369.8343 1

Page 524: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 525: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 526: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 527: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 528: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

2,702.9037

( 13,227.6387 - 2,776.7881

- 2,776.7881

V1

V1) .

V1

Page 529: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

1.5800

Page 530: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 531: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 532: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

(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

Page 533: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 534: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 535: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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

Page 536: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 537: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 538: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 539: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 :

Page 540: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 541: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 542: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 543: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 544: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 545: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 546: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

42,533.6507

138,565.9337

188,341.8558369,441.4403

Q28

(kJ/jam)

Page 547: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

∆t2-∆t1 ∆t2/∆t118.0000 81.0000 5.5

∆t1 = T2-t1

Page 548: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

∫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)

Page 549: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 550: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 551: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 552: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 553: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

).().(

Page 554: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 555: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 556: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 557: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 558: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 559: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 560: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 561: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+ 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

Page 562: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

KC D

8.1250 -0.0141

1.9480

T2 T3

T-2

(liquid entalphy at Ts1)

OHNaOH CpxCpx2

).().(

OHNaOH CpxCpx2

).().(

OHNaOH CpxCpx2

).().(

Page 563: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

………………………… …………………………….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

Page 564: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 565: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 566: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 567: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 568: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 569: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 570: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

kPa

oF

Page 571: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM Cp (kJ/kmol/K) kJ/kg.KE

0.00000937 18.0160 75.38 4.1843

39.9970 41.4506 1.0363

T4

Page 572: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+ 2,686.8552

+ ( 13,227.6387 -

34,607,542.3157 - 2,616.3054

V1

V1

V1) .

V1

Page 573: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 574: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 575: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 576: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 577: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 578: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 579: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 580: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 581: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

2,616.3054

Page 582: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 583: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 584: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

∆t2/∆t1

1.7979505902

0.000029,775.6439

184,575.0187214,350.6626

Q28

(KJ/jam)

Page 585: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 586: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 587: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 588: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 589: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

).().(

Page 590: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 591: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 592: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 593: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 594: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 595: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+ 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

Page 596: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

).().(

Page 597: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

………………………… …………………………….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

Page 598: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 599: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 600: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 601: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 602: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 603: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

BM Cp (kJ/kmol/K)kJ/kg.K

18.0160 75.38 4.1843

39.9970 41.4506 1.0363

T4

Page 604: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

2,686.7044

( 13,227.6387 - 2,615.7246

- 2,615.7246

V1

V1) .

V1

Page 605: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 606: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 607: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 608: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

.

Page 609: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

∆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.

Page 610: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 611: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 :

Page 612: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 613: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 614: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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).

Page 615: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 616: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 617: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 618: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 619: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 ,

Page 620: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 621: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 622: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 623: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 624: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+

Page 625: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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 =

Page 626: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 627: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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

=

Page 628: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 629: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

= 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

Page 630: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 631: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 :

Page 632: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 633: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 634: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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).

Page 635: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 636: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 637: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 638: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 639: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 640: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 641: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 642: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 643: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 644: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 645: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

" 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

Page 646: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+

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

Page 647: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 648: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 649: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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.

Page 650: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 651: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 652: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 653: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 654: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 655: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 656: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 657: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 658: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 659: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 660: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 661: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 662: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 663: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 664: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 665: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 666: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 667: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 668: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

D E

0.0141 + 0.0000T3

Page 669: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 670: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q3 (Kj/jam)

86,433.6417

303.1714

5.8250

38.1183

1,245,473.0314

505.7202

1,332,759.5080

Page 671: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 672: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q3a

(Kj/jam)

274,293.5373

973.8127

18.4539

120.4651

3,933,988.8821

1,602.3102

Page 673: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

4,210,997.4613

Q4 (kJ/jam)

675.8836

7,433.2736

8,109.1572

Q5(kJ/jam)

178.7241

715.4056

894.1297

Page 674: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 675: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 676: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 677: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q10 (kJ/jam)

57.1938

2,494.9284

2,552.1221

Page 678: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 679: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 680: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 681: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 682: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 683: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q16a

(Kj/jam)

523,040.8314

7,444,253.1398

60.1798

7,967,354.1509

Page 684: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 685: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 686: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 687: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 688: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 689: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 690: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 691: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 692: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 693: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 694: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 695: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 696: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 697: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 698: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 699: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 700: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 701: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 702: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 703: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 704: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 705: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 706: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 707: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 708: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-304.9400 kcal/mol perry's

smith

smith

Page 709: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 710: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 711: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 712: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 713: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 714: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 715: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 716: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 717: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 718: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 719: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 720: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 721: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 722: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 723: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 724: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 725: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 726: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 727: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 728: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

.

Page 729: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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.

Page 730: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 731: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 :

Page 732: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 733: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 734: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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).

Page 735: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 736: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 737: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 738: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 739: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

♥ 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 ,

Page 740: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 741: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 742: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 743: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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:

Page 744: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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+

Page 745: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

*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 =

Page 746: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 747: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

=

Page 748: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 749: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 750: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 751: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 :

Page 752: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 753: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 754: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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).

Page 755: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 756: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 757: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 758: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 759: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 760: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 761: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 762: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 763: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 764: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 765: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

" 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

Page 766: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+

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

Page 767: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

78.1689 157.5730 2.2223

0.0000 0.0000 0.0000

2,608.7957

73,872,326.7832 kJ/jam

0.0000

Page 768: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 769: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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.

Page 770: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 771: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 772: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 773: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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 ,

Page 774: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 775: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 776: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 777: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 778: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 779: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 780: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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)

Page 781: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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)

Page 782: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 783: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 784: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 785: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 786: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 787: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

538.2000 -12.0357 0.0000 0.0000

430.3000 17.4087 0.0000 0.0000

Qout: 73,872,326.7832

Page 788: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

D E

0.0141 + 0.0000

(Perry's, Tabel 2-194)

T3

Page 789: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 790: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 791: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 792: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q3a

(Kj/jam)

274,293.5373

973.8127

18.4539

120.4651

3,933,988.8821

1,602.3102

Page 793: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

4,210,997.4613

Q4 (kJ/jam)

675.8836

7,433.2736

8,109.1572

Q5(kJ/jam)

178.7241

715.4056

894.1297

Page 794: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 795: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 796: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 797: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q10 (kJ/jam)

57.1938

2,494.9284

2,552.1221

Page 798: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 799: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 800: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 801: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 802: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 803: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

Q16a

(Kj/jam)

523,040.8314

7,444,253.1398

60.1798

7,967,354.1509

Page 804: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 805: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 806: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 807: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 808: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 809: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

245.7384 ###

2.0014 0.5574

0.0270 0.0002

0.2234 0.0069

5.1274 35.9096

2.7317 1.6497###

Page 810: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-3,017.4165

-0.0441

0.0000

-0.0005

-129,886.6311

-0.1311-132,904.2233

Page 811: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

-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

Page 812: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 813: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 814: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 815: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 816: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 817: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 818: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 819: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 820: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 821: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 822: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 823: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 824: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 825: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 826: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 827: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 828: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 829: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 830: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 831: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 832: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 833: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 834: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 835: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 836: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 837: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 838: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 839: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 840: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 841: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 842: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 843: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 844: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 845: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 846: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 847: A. N.massa Dan B. N.panas Fix
Page 848: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 849: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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

Page 850: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

* 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)

Page 851: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 852: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 853: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 854: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 855: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 856: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

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

Page 857: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

kPa

Page 858: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

x. Cp

0.5315

2.8144

3.3459

x. Cp

1.1835

1.1465

2.3301

Page 859: A. N.massa Dan B. N.panas Fix

+ 2,705.9982 . 13,227.6387