PERHITUNGAN NERACA PANAS Data-data yang dibutuhkan: 1. Kapasitas panas masing-masing komponen gas Cp = A + BT + CT 2 + DT 3 Sehingga Cp dt = Keterangan: Cp B AT T 2 2 C T 3 = kapasitas panas (kj/kmol.k) A, B, C, D = konstanta T = suhu (K) 3 D T 4 A B C D E CH 3 OH 40.046-3.8287.10-2 2.4529.10-4 -2.1679.10-7 5.9909.10-11 4 H 2 O 33.933-8.4186.10-3 2.9906.10-5 -1.7825.10-8 3.6934.10-12 O 2 29.526-8.8999.10-3 3.8083.10-5 -3.2629.10-8 8.8607.10-12 N 2 29.342-3.5395.10-3 1.0076.10-5 -4.3116.10-9 2.5935.10-13 Ar 20.786 CO 2 27.437 4.2315.10-2 -1.9555.10-5 3.9968.10-9 -2.9872.10-13 CH 2 O 34.428-2.9779.10-2 1.5104.10-4 -1.2733.10-7 3.3887.10-11 CO 29.556-6.5807.10-3 2.0130.10-5 -1.2227.10-8 2.2617.10-12 2. Kapasitas panas masing-masing komponen cair Cp = C1 + C2T + C3T 2 + C4T 3 + C5T 4 (satuan dalam J/kmol.K) Sehingga Cp dt = C C2 2 C3 3 C4 4 C5 5 2 3 4 5 1T T T T T C1 C2 C3 C4 C5 CH 3 OH 105,800-362.23 0.9379 H 2 O 276,370-2,090.1 8.125-0.014116 0.00000937 CH 2 O 61,900 28.3 (Yaws, 1999) (Perry, 1934)
3. Konstanta Antoine A B C CH 3 OH 8.08097 1,582.271 239.726 H 2 O 8.07131 1,730.63 233.426 Rumus: log P sat = A [B/(T + C)] K = P sat /P total Keterangan: P sat = tekanan uap murni (Torr) T = suhu operasi ( o C) P total = tekanan operasi (Torr) 4. Data menghitung panas penguapan Tn (K) Tc (K) Hn CH 3 OH H 2 O 337.8 373.2 512.6 647.1 8,526 9,717 (Perry, 1934) (Yaws, 1999) Rumus: 0,38 Tc T Hv. Hn Tc Tn Keterangan: Tn = titik didih normal (K) Tc = titik kritis (K) T = suhu operasi (K) Hn = panas penguapan pada TD normal (kal/mol) Hv = panas penguapan pada suhu operasi (kal/mol)
Perhitungan Neraca Panas Basis perhitungan : 1 jam operasi Suhu referensi : K Satuan panas : kkal/jam Satuan Cp : kkal/kmol Satuan Tekanan : atm Neraca panas masing-masing alat 1. Vaporizer (V-01) Fungsi : Merubah fase fresh feed methanol cair menjadi fase gas Tujuan : a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase metanol b. Menghitung kebutuhan pemanas Q in Tin = 303 K P 1 = 1.4 atm V - 01 Q kondensat Q out Tout =? P 2 =1.5 atm Q steam a. Menghitung kebutuhan panas untuk mengubah fase fresh feed methanol 1) Menentukan titik didih log P sat = A [B / (T + C)] K = P sat / P total P total Y = 1.4 atm = 1064 Torr = K.X Laju Molar (kmol/jam) Xi P sat Ki Yi CH 3 OH 102.68 0.997 1,066.17 1.00 0.9994 H 2 O 0.27 0.003 269.70 0.25 0.0007 Total 102.95 1.00 1.0000
Dari data diperoleh T bubble = 346.4 K = 73.4 0 C 2) Menentukan panas masuk vaporizer Umpan masuk pada suhu 303 K = 30 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (J/kmol) (Kkal/Kmol) (Kkal/jam) CH 3 OH 102.68 408,222.22 98.21 10,083.30 H 2 O 0.27 376,744.41 90.63 24.83 Total 102.95 10,108.13 3) Menentukan panas sensible cairan T awal = 303 K = 30 0 C T akhir = 346.4 K = 73.4 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (J/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 102.68 3,785,088.31 904.27 92,845.89 H 2 O 0.27 3,267,973.75 780.73 213.91 Total 102.95 93,059.80 4) Menentukan panas laten penguapan T awal = 303 K = 30 0 C T akhir = 346.4 K = 73.4 0 C Massa Hv Q (kmol/jam) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 102.68 8364.10 858785.14 H 2 O 0.27 10067.88 2758.43 Total 102.95 861543.57 5) Menghitung panas yang harus disediakan Q = Q sensible cairan + Q penguapan Q input = 93,059.80+ 861543.57-10,108.13 = 944,495.23 kkal/jam
b. Menghitung kebutuhan pemanas Untuk pemanas digunakan saturated steam dengan suhu 100 o C dan tekanan 1 atm yang mempunyai panas penguapan = 539.05 kkal/kg. (Smith & Van Ness, 1949) Sehingga massa steam yang dibutuhkan: 944,495.23 kkal/jam 539.05 kkal/ kg 1752.14 kg/ jam Neraca Panas Overall di Vaporizer (V-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 10083.30 92,845.89 H 2 O 24.83 213.91 Q penguapan 861543.57 Q pemanas 944,495.23 Total 954,603.36 954,603.36 2. Mixer (M-01) Fungsi Tujuan : Mencampurkan udara lingkungan dengan recycle gas dari absorber : Menghitung panas udara keluar Mixer-01 Q 1 T1 = 303 K P 1 = 1 atm M-01 Q 2 T2 = 303 K P 2 = 1 atm Q 3 T3 = 303 K P 3 = 1 atm 1) Menghitung panas masuk mixer Panas udara fresh feed: T = 303 K = 30 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) H 2 O 1.36 168.25 40.20 54.54 O 2 77.36 147.39 35.21 2,724.00 N 2 291.03 145.37 34.73 10,106.99 Total 369.75 93,059.80 Panas gas recycle absorber: T = 303 K = 30 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.47 226.48 54.11 25.16 H 2 O 279.87 168.25 40.20 11,249.44 O 2 133.31 147.39 35.21 4,694.12 N 2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30 CH 2 O 0.52 179.70 42.93 22.16 Total 1911.08 67977.15 2) Menghitung panas udara keluar mixer T = 303 K = 30 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.37 226.48 54.11 20.13 H 2 O 225.25 168.25 40.20 9,054.09 O 2 184.01 147.39 35.21 6,479.30 N 2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 33.42 145.41 34.74 1,161.04 CH 2 O 0.41 179.70 42.93 17.73 Total 1898.61 67267.26
Neraca Panas Overall di Mixer (M-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) umpan udara gas recycle udara CH 3 OH 25.16 20.13 H 2 O 40.20 11,249.44 9,054.09 O 2 35.21 4,694.12 6,479.30 N 2 34.73 50,534.96 50,534.96 CO 1,451.30 1,161.04 CH 2 O 22.16 17.73 Total 67267.26 67267.26 3. Blower (B-01) Fungsi : Menaikkan tekanan udara dari 1 atm menjadi 1.4 atm Tujuan : a. Menentukan suhu keluar blower b. Menghitung panas yang dihasilkan akibat kompresi Q 1 T1 = 303 K P 1 = 1 atm B-01 Q 2 T2=? P 1 = 1.4 atm Q yang dihasilkan Untuk mencari suhu keluar dari blower, diasumsikan kenaikan tekanan secara adiabatis. Sehingga memenuhi persamaan: Cpcampuran Di mana, γ = Cvcampuran T 2 P 2 T1 P 1 1 Cvcampuran = Cpcampuran R Dengan, T 2 = Suhu keluar blower (T akibat kompresi) R = 1.987 kkal/kmol. K (Smith & Van Ness, 1949)
a. Menentukan suhu keluar Blower T = 303 K = 30 o C Massa y i Cp i.dt Cp i.dt y i.cp i.dt (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/kmol) CH 3 OH 0.37 0.000 226.48 54.11 0.01 H 2 O 225.25 0.119 168.25 40.20 4.77 O 2 184.01 0.097 147.39 35.21 3.41 N 2 1455.14 0.766 145.37 34.73 26.62 CO 33.42 0.018 145.41 34.74 0.61 CH 2 O 0.41 0.000 179.70 42.93 0.01 Total 1898.61 1.00 35.43 Cp campuran = 35.43 kkal / kmol. K Cv campuran = 35.43 1,987 = 33.44 kkal / kmol. K γ Cpcampuran 35.43 = 1.059 Cvcampuran 33.44 1 0.0561 m P2 T 2 = T1 P1 0.0561 1.4 = 303= 308.77 K = 35.77 o C 1 b. Panas yang dihasilkan akibat kompresi T masuk = 30 o C = 303 K T keluar = 35.77 o C = 308.77 K Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.37 263.23 62.89 23.40 H 2 O 225.25 194.39 46.44 10460.75 O 2 184.01 170.34 40.69 7488.15 N 2 1455.14 167.86 40.10 58352.74 CO 33.42 167.94 40.12 1340.93
CH 2 O 0.41 208.39 49.79 20.56 Total 1898.61 77686.52 Neraca Panas Overall di Blower (B-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 20.13 43.53 H 2 O 9,054.09 19514.84 O 2 6,479.30 13967.45 N 2 50,534.96 108887.70 CO 1,161.04 2501.97 CH 2 O 17.73 38.29 Panas dihasilkan 77686.52 Total 144,953.78 144,953.78 4. Preheater (HE-01) Fungsi : Menaikkan suhu udara dengan memanfaatkan panas reaksi Tujuan : a. Menghitung panas udara masuk preheater b. Menghitung panas udara keluar preheater c. Menghitung kebutuhan dowtherm Q 4 (dowtherm A) T4 = 448 K Q 1 T1 = 308.77 K P 1 = 1.4 atm M-02 Q 2 T2 =? P 2 = 1.4 atm Q 3 (dowtherm A) T3 = 478 K
a. Menghitung panas udara masuk preheater T masuk = T keluar B-01 = 308.77 K = 35.77 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.37 489.72 116.99 43.53 H 2 O 225.25 362.64 86.64 19514.84 O 2 184.01 317.72 75.90 13967.45 N 2 1455.14 313.22 74.83 108887.70 CO 33.42 313.36 74.86 2501.97 CH 2 O 0.41 388.09 92.72 38.29 Total 1898.61 144953.78 b. Menghitung panas udara keluar preheater T keluar = 523.40 K = 250.4 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75 H 2 O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27 O 2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17 N 2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19 CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27 CH 2 O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30 Total 1898.61 3070474.95 Q yang harus ditambahkan = 144,953.78-3,070,474.95 = -2,925,521.17 kkal/jam c. Menghitung kebutuhan dowtherm Untuk pemanas digunakan Dowtherm A cair dengan suhu masuk 205 o C dan suhu keluar 175 o C yang mempunyai kapasitas panas Cp = 2.0235 kj/kg.k. Sehingga massa Dowtherm A yang dibutuhkan:
2,925,521.17 kkal/ jam = 2.0235 kkal/ kg. K (478 448 ) K = 188,801.21 kg/jam Neraca Panas Overall di Preheater (HE-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 43.53 1052.75 H 2 O 19514.84 417741.27 O 2 13967.45 300396.17 N 2 108887.70 2297310.19 CO 2501.97 53086.27 CH 2 O 38.29 888.30 Panas ditambahkan 2,925,521.17 Total 3070474.95 3070474.95 5. Mixer (M-02) Fungsi Tujuan : Mencampurkan udara dari preheater dengan gas metanol dari vaporizer : a. Menghitung panas gas keluar mixer b. Menghitung suhu udara masuk mixer Q 1 T1 =? P 1 = 1.4 atm M-02 Q 3 T3 =508 P 3 = 1.4 atm Q 2 T2 = 346.4 K P 2 = 1.4 atm a. Menghitung panas gas keluar mixer T keluar = 508 K=235ºC
Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 103.05 10,919.79 2608.77 268826.20 H 2 O 225.52 7,218.14 1724.43 388902.18 O 2 184.01 6,352.38 1517.60 279258.02 N 2 1455.14 6,152.05 1469.74 2138681.72 CO 33.42 6,186.70 1478.02 49396.78 CH 2 O 0.41 8,322.05 1988.16 821.16 Total 2001.56 3125886.07 b. Menghitung suhu udara masuk mixer T metanol masuk = 346.4 K = 73.4ºC Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 102.68 2254.61 538.63 55304.13 H 2 O 0.27 1634.55 390.50 106.99 Total 102.95 55411.12 Q1 = Q3 Q2 = 3125886.07 55411.12 = 3070474.95 kkal/jam Suhu masuk di trial sehingga didapat panas 3070474.95 kkal/jam. Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.37 11,844.62 2829.71 1052.75 H 2 O 225.25 7,762.83 1854.56 417741.27 O 2 184.01 6,833.21 1632.47 300396.17 N 2 1455.14 6,608.35 1578.75 2297310.19 CO 33.42 6,648.79 1588.41 53086.27 CH 2 O 0.41 9,002.47 2150.72 888.30 Total 1898.61 3070474.95 Diperoleh T keluar = 523.4 K = 250.4 o C
Neraca Panas Overall di Mixer (M-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) udara metanol gas CH 3 OH 1052.75 55304.13 268,826.20 H 2 O 417741.27 106.99 388,902.18 O 2 300396.17 279,258.02 N 2 2297310.19 2,138,681.72 CO 53086.27 49,396.78 CH 2 O 888.30 821.16 Total 3,125,886.07 3,125,886.07 6. Reactor (R-01) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi katalitik antara metanol dengan oksigen Tujuan : a. Menghitung panas umpan reaktor b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi c. Menghitung panas produk keluar reaktor d. Menghitung kebutuhan pendingin Q 1 T1 = 508 K P 1 = 1.4 atm R-01 H reaksi Q 2 T1 = 563 K P 1 = 1.4 atm Q 4 (dowtherm A) Q 3 (dowtherm A) a. Menghitung panas umpan reaktor Q1 = 3,125,886.07 kkal/mol b. Menghitung panas yang ditimbulkan oleh reaksi Data panas pembentukan standar pada K:
o Kompnen H f (kj/kmol) CH 3 OH -200660 H 2 O -241818 CH 2 O -108570 CO -110525 1 Reaksi utama : CH 3 OH O 2 CH 2 O H 2 O 2 1 Reaksi samping : CH 2 O O 2 CO H 2 O 2 o o o H reaksi utama = (H f CH 2 O + H f H 2 O) - H f CH 3 OH = (-108570 241818) + 200660 = -149728 kj/kmol = -35770.46 kkal/kmol = -35770.5 kkal/kmol.(103.05 kmol/jam) = -3710097.57 kkal/jam o o o H reaksi samping = (H f CO + H f H 2 O) - H f CH 2 O = (-110525 241818) + 108570 = -243773 kj/kmol = -58238.09 kkal/kmol = -58238.09 kkal/kmol.(0.41 kmol/jam) = -24053.89 kkal/jam H reaksi total = -3710097.57 + (-24053.89) = -2829564.3 kkal/jam
c. Menghitung panas produk keluar reaktor T keluar reaktor = 563 K = 290 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 1.65 14,303.32 3417.11 5633.97 H 2 O 326.92 9,174.44 2191.80 716549.76 O 2 133.31 8,079.33 1930.18 257318.57 N 2 1455.14 7,785.34 1859.94 2706473.52 CO 41.78 7,842.97 1873.71 78276.30 CH 2 O 93.87 10,798.62 2579.82 242167.22 Total 2052.67 4006419.34 d. Menghitung kebutuhan pendingin Panas yang diserap pendingin: = Q reaksi + Q input Q output = (-2829564.3-3,125,886.07 + 4006419.34) kkal/jam = - 2829564.3 kkal/jam T Dowtherm A masuk = 478 K = 205 o C T Dowtherm A keluar = 508 K = 235 o C Cp Dowtherm A = 2.162 kj/kg.k Cp.dT = 2.162 kj/kg.k. (508-478) K = 64.86 kj/kg = 15.5 kkal/kg Massa Dowtherm A = = 182608.55 kg/jam
Neraca Panas Overall di Reactor (R-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 268826.20 5633.97 H 2 O 388902.18 716549.76 O 2 279258.02 257318.57 N 2 2138681.72 2706473.52 CO 49396.78 78276.30 CH 2 O 821.16 242167.22 Panas Reaksi 3710097.57 Panas Pendingin 2829564.30 Total 6835983.64 6835983.64 7. Oil Tank (T-03) Fungsi : Tempat pendinginan dowtherm dari reaktor dan preheater Tujuan : a. Menghitung panas masuk tangki b. Menghitung panas keluar tangki c. Menghitung kebutuhan pendingin Dari preheater 448 K Dari reaktor 508 K T-03 Cooling Water 303 K 313 K Ke preheater Ke reaktor 478 K Suhu campuran Dowtherm A dalam tangki dijaga pada 205⁰C (478 K) Kebutuhan air pendingin:
8. Waste Heat Boiler (WHB-01) Fungsi : Memanfaatkan panas produk reaktor untuk membuat steam dan menurunkan suhu produk reaktor Tujuan : Menghitung kebutuhan air demin untuk membuat steam Q steam T= 373 K Q 1 T1 = 563 K P 1 = 1.4 atm WHB-01 Q kondensat T= 373 K Q 2 T1 = 363 K P 1 = 1.2 atm 1) Menghitung panas yang digunakan untuk membuat steam Panas produk reaktor masuk (Q1) = 4006419.34 kkal/jam T keluar = 363 K = 110 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 1.65 4,057.45 969.34 1,598.20 H 2 O 326.92 2,880.51 688.16 224,975.81 O 2 133.31 2,528.62 604.10 80,534.12 N 2 1455.14 2,477.05 591.78 861,116.57 CO 41.78 2,482.20 593.01 24,773.50 CH 2 O 93.87 3,166.72 756.54 71,016.09 Total 2052.67 1264014.28 Q yang diserap = (4006419.34 1264014.28) kkal/jam = 2742405.07 kkal/jam 2) Menghitung kebutuhan air kondensat untuk membuat steam Diinginkan untuk membuat saturated steam dengan suhu 373 K dengan panas penguapan sebesar = 539.05 kkal/kg. Jumlah steam yang dihasilkan: Q m. 2742405.07 kkal / jam m 539.05 kkal/ kg m 5087.47 kg/ jam Neraca Panas Overall di Waste Heat Boiler (WHB-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 5,633.97 1,598.20 H 2 O 716,549.76 224,975.81 O 2 257,318.57 80,534.12 N 2 2,706,473.52 861,116.57 CO 78,276.30 24,773.50 CH 2 O 242,167.22 71,016.09 Panas diserap 2742405.07 Total 4,006,419.34 4,006,419.34 9. Cooler (HE-02)
Fungsi : Mendinginkan gas dari waste heat boiler masuk ke absorber Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler b. Menghitung kebutuhan pendingin Q 4 (cooling water) T4 = 313 K Q 1 T1 = 383 K P 1 = 1.2 atm M-02 Q 2 T2 = 323 P 2 = 1.2 atm Q 3 (cooling water) T3 = 303 K a. Menghitung panas keluar cooler T keluar = 323 K = 50 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 1.65 1,146.94 274.01 451.77 H 2 O 326.92 842.60 201.30 65,809.07 O 2 133.31 738.51 176.43 23,520.84 N 2 1455.14 727.20 173.73 252,802.59 CO 41.78 727.72 173.86 7,263.01 CH 2 O 93.87 906.24 216.50 20,323.03 Total 2052.67 370170.30 b. Menghitung kebutuhan pendingin T cooling water masuk = 303 K = 30 o C T cooling water keluar = 313 K = 40 o C Q1 = 1264014.28 kkal/jam Q yang harus diserap = Q2 Q1 = 370170.30-1264014.28 = -893843.98 kkal/jam Kebutuhan air pendingin:
Neraca Panas Overall di Cooler (HE-02) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 1,598.20 451.77 H 2 O 224,975.81 65,809.07 O 2 80,534.12 23,520.84 N 2 861,116.57 252,802.59 CO 24,773.50 7,263.01 CH 2 O 71,016.09 20,323.03 Panas diserap 893843.98 Total 1,264,014.28 1,264,014.28 10. Absorber (AB-01) Fungsi : Menyerap produk formaldehid dengan pelarut air demin dan membebaskan gas yang tidak terserap ke atas absorber Tujuan : a. Menghitung panas masuk absorber b. Menghitung panas keluar absorber
Q4 (produk atas) T4 = 303 K Q3 (air) T3 = 303 AB-01 Q2 (recycle) T2 = 303 K Q6 (produk utama) Q1 T1 = 323 K Q pelarutan cooler T6 = 303 K a. Menghitung panas masuk absorber Q1 = 370170.30 kkal/jam Panas air: T masuk = 303 K = 30 o C Massa air = 215.77 kmol/jam Q3 = 303 m. Cp. dt = 215.77 kmol/jam 90.01 kkal/kmol = 19420.46 kkal/jam Panas pelarutan: H pelarutan = 63000 kj/kmol = 14811.98 kkal/kmol Massa CH 2 O yang terserap = 93.434 kmol/jam Qs = m. H s = 93.434 kmol/jam 14811.98 kkal/kmol = 1383942.85 kkal/jam b. Menghitung panas keluar absorber 1) Panas produk atas T keluar = 303 K = 30 o C Q5 (produk bawah) T5 = 308 K Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.47 226.48 54.11 25.16 H 2 O 279.87 168.25 40.20 11,249.44 O 2 133.31 147.39 35.21 4,694.12 N 2 1455.14 145.37 34.73 50,534.96 CO 41.78 145.41 34.74 1,451.30 CH 2 O 0.52 179.70 42.93 22.16 Total 1911.08 67977.15 2) Panas produk utama T keluar = 303 K = 30 o C Massa Cp.dT Cp.dT Q (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 1.18 226.48 54.11 64.05 H 2 O 262.83 168.25 40.20 10,564.55 CH 2 O 93.43 179.70 42.93 4,011.18 Total 357.45 14639.78 3) Panas recycle T produk bawah (T5) = 308 K = 35 o C T recycle (T2) = T produk utama (T6) = 303 K = 30 o C Massa produk bawah yang di recycle dapat dihitung dengan neraca energi pada absorber: 308 303 m 5. Cpi. dt m2. Cpi. dt 308 303 ( m 2 m6). Cpi. dt m2. Cpi. dt
m 6. m 6. 308 308 308 Cpi. dt m2.( Cpi. dt m2.( 308 308 308 Cpi. dt Cpi. dt m 6. Cp. dt m2. Cp. dt 303 303 303 Cpi. dt) Cpi. dt) m2 = Nilai Q1 Q3 Qs Q4 m6. 308 308 303 m 6. Cpi. dt : Cpi. dt 308 Cpi. dt Massa (kmol/jam) Cp.dT (kj/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH 3 OH 1.18 454.40 108.56 128.50 H 2 O 262.83 336.63 80.42 21,137.27 CH 2 O 93.43 360.16 86.04 8,039.35 Total 357.45 29305.12 308 Nilai xi. Cpi. dt : 303 Massa (kmol/jam) xi Cp.dT (kj/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) Cp.dT (kkal/kmol) CH 3 OH 1.18 0.003 454.40 108.56 0.18 H 2 O 262.83 0.735 336.63 80.42 29.58 CH 2 O 93.43 0.261 360.16 86.04 11.27 m2 = Total 357.45 1.00 41.03 370270.3 19420.46 1383942.85 67977.15 29305.12 41.03 m2 = 40856.16 kmol/jam
Panas recycle: Massa Cp.dT Cp.dT (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH 3 OH 135.30 226.48 54.11 7,320.65 H 2 O 30041.30 168.25 40.20 1,207,529.58 CH 2 O 10679.56 179.70 42.93 458,478.47 Total 40856.16 1673328.70 4) Panas produk bawah T produk bawah (T5) = 308 K = 35 o C Massa produk bawah (m5) = m2 + m6 = 40856.16 + 357.45 = 41213.6 kmol/jam Massa Cp.dT Cp.dT (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH 3 OH 136.48 454.40 108.56 14,816.11 H 2 O 30304.12 336.63 80.42 2,437,130.46 CH 2 O 10773.00 360.16 86.04 926,938.58 Total 41213.60 3378885.15 Neraca Panas Overall di Absorber (AB-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) gas air recycle produk atas produk bawah CH 3 OH 451.77 7,320.65 25.16 14,816.11 H 2 O 65,809.07 19,420.46 1,207,529.58 11,249.44 2,437,130.46 O 2 23,520.84 4,694.12 N 2 252,802.59 50,534.96 CO 7,263.01 1,451.30 CH 2 O 20,323.03 458,478.47 22.16 926,938.58 Qpelarutan 1383942.85 Total 3,446,862.30 3,446,862.30
11. Absorber Cooler (HE-03) Fungsi : Mendinginkan produk bawah absorber untuk produk utama dan recycle Tujuan : a. Menghitung panas keluar cooler b. Menghitung kebutuhan pendingin Q 4 (cooling water) T4 = 313 K Q 1 T1 = 308 K P 1 = 1 atm M-02 Q 2 T2 = 303 P 2 = 1 atm Q 3 (cooling water) T3 = 303 K a. Menghitung panas keluar cooler T keluar = 303 K = 30 o C Massa Cp.dT Cp.dT (kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) Q (kkal/jam) CH 3 OH 136.48 226.48 54.11 7,384.69 H 2 O 30304.12 168.25 40.20 1,218,094.13 CH 2 O 10773.00 179.70 42.93 462,489.65 Total 41213.60 1687968.47 b. Menghitung kebutuhan pendingin T cooling water masuk = 303 K = 30 o C T cooling water keluar = 313 K = 40 o C Q1 = 3378885.15 kkal/jam Q2 = 1687968.47 kkal/jam Q yang harus diserap = Q2 Q1 = 1687968.47-3378885.15 = -1690916.68 kkal/jam Kebutuhan air pendingin:
Neraca Panas Overall di Absorber Cooler (HE-03) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) CH 3 OH 14,816.11 7384.69 H 2 O 2,437,130.46 1218094.13 CH 2 O 926,938.58 462489.65 Panas diserap 1690916.68 Total 3,378,885.15 3,378,885.15 12. Flow Splitter (FS-01) Fungsi : Mengembalikan gas produk atas absorber yang akan recycle ke fresh feed udara dan membuang sisanya ke atmosfer. Tujuan : Menghitung panas keluar flow splitter Q1 T1 = 303 K P 1 = 1 atm Q 2 T2 = 303 K P 2 = 1 atm M-01 Q 3 T3 = 303 K P 3 = 1 atm Q1 = 67977.15 kkal/jam Q2 = 54381.72 kkal/jam Panas gas yang di-purging: T = 303 K = 30 0 C Massa Cp.dT Cp.dT Q
(kmol/jam) (kj/kmol) (kkal/kmol) (kkal/jam) CH 3 OH 0.09 226.48 54.11 5.03 H 2 O 55.97 168.25 40.20 2,249.89 O 2 26.66 147.39 35.21 938.82 N 2 291.03 145.37 34.73 10,106.99 CO 8.36 145.41 34.74 290.26 CH 2 O 0.10 179.70 42.93 4.43 Total 382.22 13595.43 Neraca Panas Overall di Flow Splitter (FS-01) Input (kkal/jam) Output (kkal/jam) produk atas absorber recycle purging CH 3 OH 25.16 20.13 5.03 H 2 O 11,249.44 8,999.55 2,249.89 O 2 4,694.12 3,755.30 938.82 N 2 50,534.96 40,427.97 10,106.99 CO 1,451.30 1,161.04 290.26 CH 2 O 22.16 17.73 4.43 Total 67,977.15 67,977.15