LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Perhitungan neraca massa berdasarkan kapasitas produksi yang telah ditetapkan. Kapasitas produksi asetat anhidrid : 20.000 ton/tahun Operasi : 330 hari/tahun, 24 jam/hari Proses : kontinyu Basis : 1 jam Satuan : kg Komponen-komponen yang masuk sebagai bahan baku adalah sebagai berikut: 1. Metil asetat Metil asetat yang masuk ke dalam reaktor adalah metil asetat dengan kemurnian 90% dan mengandung air 10%. 2. Karbon monoksida Karbon monoksida yang masuk ke dalam reaktor dengan perbandingan mol antara metil asetat dan karbon monoksida 1:1. Katalis Katalis yang digunakan adalah Rhodium (US Patent 8,455,685). Spesifikasi produk Asetat anhidrid = > 85 % berat
A-2 Spesifikasi bahan baku 1. Metil asetat dengan kemurnian 90 % berat Metil asetat = 90 % berat Air = 10 % berat 2. Karbon monoksida = 99,99 % berat 100 % berat Tabel A.1. Data berat molekul masing- masing komponen Komponen Berat Rumus Titik Didih Molekul Kimia ( o C) (kg/kmol) Metil asetat C3H6O2 74 56,3 Karbon monoksida CO 28-191,5 Asetat anhidrid C4H6O3 102 139,63 Water H2O 18 100,0 Sumber : Perry s Chemical Engineers s Handbook Diketahui kapasitas produksi sebesar 20.000 ton/tahun, maka produksi per jam adalah: 20.000 ton tahun x1000 = 2.525,253 kg/jam kg ton 1tahun 1hari x x 330 hari 24 jam F4 CO water metil asetat F1 F3 F5 Asetat anhidrid Reaktor Metil asetat water Water Metil asetat Asetat anhidrit CO CO Gambar A.1. Blok diagram proses pembuatan Asetat Anhidrid
A-3 Secara umum, persamaan neraca massa adalah sebagai berikut : { masuk} { keluar} + { tergenerasi} { terkonsumsi} = {Akumulasi massa} (Himmelblau, 1996 : 144) 1. Reaktor (RE-201) Fungsi Alat = Tempat terjadi reaksi pembentukan asetat anhidrid (C4H6O3) Kondisi Operasi = 130 o C dan 5 atm Feed masuk metil asetat 90% = 2.035,592 kg/jam Konversi terhadap metil asetat = 90 % (US Patent 8,455,685) Kemurnian C4H6O3 = 85 % (US Patent 8,455,685) Katalis yang digunakan = Rhodium (US Patent 8,455,685) F1 F3 Reaktor Persamaan neraca massa total : F1+ = F3 Dimana : F1 = Laju metil asetat masuk kereaktor (kg/jam) = Laju gas karbon monoksida masuk reaktor (kg/jam) F3 = Laju produk reaktor yang menuju separator (kg/jam) Kapasitas produksi = 2.525,253 kg/jam = 24,7574 kmol/jam
A-4 Basis : 1 mol Reaksi C3H6O2 (l) + CO (g) 90 % C4H6O3 (l) Mula-mula : 1 1 Reaksi : 0,9 0,9 0,9 Sisa mol : 0,1 0,1 0,9 1 C3H6O2 (l) 0,9 C4H6O3 (l)? 24,7574 x = 27,508 kmol/jam Kebutuhan bahan baku metil asetat (F1) C3H6O2 90% = 27,7574 kmol/jam x 74 = 2.035,592 kg/jam C3H6O2 100% = 2.035,592 kg/jam 2.261,7889 kg/jam H2O 10% = 226,1768 kg/jam Kebutuhan bahan baku CO () CO 100% = 27,7574 x 28 kmol/jam = 770,224 kg/jam Produk keluaran gas dari reaktor (F3) Reaksi C3H6O2 (l) + CO (g) 90 % C4H6O3 (l) Mula-mula : 1 1 Reaksi : 0,9 0,9 0,9 Sisa mol : 0,1 0,1 0,9
A-5 0,1 C3H6O2 (l) 0,9 C4H6O3 (l)? 24,7574 = 2,7508 kmol/jam Sisa CO = 2,7508 kmol/jam x 28 = 77,0224 kg/jam Produk cairan dari reaktor (F3) Sisa C3H6O2 = 2,7508 kmol/jam x 74 = 203,5592 kg/jam C4H6O3 = 24,7574 kmol/jam x 102 = 2525,153 kg/jam masuk Terkomsumsi Tergenerasi keluar Nama Komponen F1 F4 Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Metil asetat C3H6O2 2.035,592-1.832,5461-203,5592 Air H2O 226,1768 - - - 226,1768 Karbon CO 770,224 693,2016-77,0224 monoksida Asetat anhidrit C4H6O3 - - - 2.525,253 2.525,253 Jumlah 2.261,7889 770,224 Total 3.032,0129 2.525,253 2.525,253 3.032,0129
A-6 2. Mix Point (MP-101) Tugas : tempat bertemunya F3 (sisa karbonmonoksida dari reaktor) dan (feed karbonmonoksida menuju reaktor) F6 F4 Dimana neraca massa totalnya : + F4 = F6 Dimana : F4 F6 : karbon monoksida feed fresh (kg/jam) : Masaa karbon monoksida recycle separator (kg/jam) : karbon monoksida total (kg/jam) fresh - F4 = baru 770,224 77,0224 = 693,2016 kg/jam Sehingga fresh feed () harus dijaga agar keluaran tetap sama dengan keluaran pada saat start up. baru + F4 = F6 693,2016 + 77,0224 = 770,224 kg/jam karbon monoksida masuk () Karbon monoksida : 693,2016 kg/jam karbon monoksida masuk (F4) Karbon monoksida : 77,0224 kg/jam
A-7 karbon monoksida total (F6) Karbon monoksida : 770,224 kg/jam Masuk Keluar Keluar Komponen F4 F6 Kg/jam Kg/jam Kg/jam Karbon Monoksida 693,2016 77,0224 770,224 Total 693,2016 77,0224 770,224 770,224 770,224 3. Reaktor (RE-201) F1 F6 Reaktor F7 F4 Persamaan neraca massa total : F6 = + F4 F1+ F6 = F7 Dimana : F1 = Laju metil asetat masuk kereaktor (kg/jam) F6 = Laju gas karbon monoksida masuk reaktor (kg/jam) F7 = Laju produk reaktor yang menuju separator (kg/jam) metil asetat masuk (F1) Metil asetat : 2261,786 kg/jam karbon monoksida total masuk (F6) Karbon monoksida : 770,224 kg/jam
A-8 Produk keluar reaktor (F7) Metil asetat : 203,5606 kg/jam Air : 226,1785 kg/jam Karbon monoksida : 77,0224 kg/jam Asetat anhidrit : 2.525,253 kg/jam Masuk Terkonsumsi Tergenerasi keluar Komponen F1 F6 F7 Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Metil Asetat 2.035,607-1832,5461-203,5607 Air 226,1768 - - - 226,1768 Karbon Monoksida Asetat Anhidrid Total - 770,224 693,2016-77,0224 - - - 2.525,253 2.525,253 3.032,0129 2.525,253 2.525,253 3.032,0129