neraca massa dan panas asam sulfat
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
1/24
LAMPIRAN NERACA MASSA
Bahan baku : Sulfur, Oksigen dan Air
Produk : Asam Sulfat
Kapasitas Produksi : 500.000 ton/tahun
Operasi : 300 hari/tahun
Basis Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan Massa : Kg (Kilogram)
Kapasitas Produksi = 500.000 x x x
= 69.444,444 kg/jam
A. Produk
Kemurnian Asam Sulfat 99 % (Patent No. US 2013/0336876 A1, Hal 1).
1. Asam Sulfat = 99% x 69.444,444 kg
= 68750 kg
2.
Kandungan Air = 1 % x 69.444,444 kg
= 694,444 kg
Untuk mencapai kapasitas produksi sebesar 500.000 ton/tahun, maka
dibutuhkan bahan baku dengan perbandingan rasio massa Sulfur dan Oksigen
sebesar 1 : 4, dimana massa Sulfur (S) sebesar 22.665,030 kg dan Oksigen sebesar
90.432,566 kg. (Patent No. US 2013/0336876 A1, Hal 13).
B. Bahan Baku
Kemurnian Sulfur 99.999% (www.chem-is-try.org,2014)
1. Sulfur Murni = 99.999% x 22.665,030 kg
= 22.664,803 kg
2.
Air = 0,001% x 22.665,030 kg
= 0,227kg
http://www.chem-is-try.org/http://www.chem-is-try.org/ -
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
2/24
1. CRUSHER
Fungsi: Untuk memperkecil ukuransizedari bongkahan sulfur menjadi
berukuran 2 ( Patent US US 2014/0045129 A1)
Bongkahan sulfur
Sulfur ukuran 2
Massa sulfur yang dibutuhkan = 22.665,030 kg
Massa sulfur murni = 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg
H2O = 22.665,030 kg22.664,803 kg = 0,227 kg
Karena pada Chruser tidak terjadi reaksi melainkan hanya pengurangan
sizedari sulfur, maka nilai dari kandungan input sama dengan nilai output.
(US 2014/0045129 A1)
Massa sulfur total = 22.665,030 kg
Massa sulfur murni Output = 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg
H2O Output = 22.665,030 kg22.664,803 kg = 0,227 kg
Neraca massa
Komponen Input (kg) Output (kg)
S 22.664,803 22.664,803
H2O 0,227 0,227
Total 22.665,030 22.665,030
CRUSHER
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
3/24
2. BELT CONVEYOR
Fungsi : Untuk mengalirkan sulfur yang sudah di perkecilsize nya masuk ke
dalam Hopper.
sulfur (s) sulfur (s)
Input dari Belt Conveyor adalah hasil output Chruser. Karena di Belt
Conveyor hanya mengalirkan sulfur ke Hopper dan tidak terjadi reaksi ataupun
pengurangan dan penambahan maka komponen dan massa output Belt Conveyorsama dengan massa input Belt Conveyor. (US 2014/0045129 A1)
Neraca massa
3. HOPPER
Fungsi : Untuk tempat penyimpanan sementara sulfur sebelum masuk ke
Melter.
Sulfur
Sulfur
Input dari Hopper adalah output Belt Conveyor karena pada Hopper hanya
menyimpan sulfur sebelum masuk ke Melter, tidak terjadi reaksi ataupun
Komponen Input (kg) Output (kg)
S 22.664,803 22.664,803
H2O 0,227 0,227Total 22.665,030 22.665,030
Belt Conveyor
HOPPER
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
4/24
pengurangan dan penambahan maka komponen dan massa output Hopper sama
dengan massa input Hopper. (US 2014/0045129 A1)
Neraca Massa
4. MELTER
Fungsi : Melelehkan sulfur solid menadi sulfur liquid
Sulfur (s) Sulfur (l)
H2O (g)
Sulfur (l)
Sulfur (s) yang masuk ke melter adalah output hopper
Perhitungan massa sulfur start up :
Massa total sulfur input = 22.665,030 kg
Massa sulfur murni input = 22.664,803 kg
Massa air input = 0,227 kg,
Pada melter kandungan air pada sulfur teruapkan karena suhu operasimelter sebesar 383,5oC yang telah melebihi titik didih air. Pada saat star up sulfur
solid yang masuk ke dalam melter dilelehkan menggunakan steam. Namun setelah
proses berjalan continue maka pemanasan untuk pelelehan sulfur selanjutnya
menggunakan sulfur liquid yang berasal dari pelelehan sebelumnya. Perbandingan
rasio massa sulfur solid dan sulfur liquid yang masuk ke melter sebesar 1 : 2.
Untuk menghasilkan massa sulfur liquid yang digunakan sebagai pemanas maka
pada saat start up valve yang berada diantara pipa aliran output melter menuju
Komponen Input (kg) Output (kg)
S 22.664,803 22.664,803
H2O 0,227 0,227
Total 22.665,030 22.665,030
MELTER
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
5/24
burner ditutup selama 2 jam agar menghasilkan sulfur liquid murni, selanjutnya
akan di recycle kembali ke melter namun sebelumnya melewati HE untuk
meningkatkan panas sulfur liquid agar sesuai dengan kondisi operasi melter.
Perhitungan proses continue
Melter mampu melelehkan semua sulfur solid menjadi sulfur liquid
(US 2013/0336876 A1, Hal 4)
Input Melter
Massa sulfur yang dibutuhkan = 22.665,030 kg
Massa sulfur murni = 99,999 % x 22.665,030 kg = 22.664,803 kg
H2O = 22.665,030 kg22.664,803 kg = 0,227 kg
Sulfur (l) yang masuk ke Melter dari HE adalah sebesar 45.329,606 kg.
Rasio Sullfur (s) dan sulfur (l) yang masuk ke Melter adalah 1:2.
(US 2014/0045129 A1).
Output Melter
Sulfur (l) output = 22.664,803 kg + 45.329,606 kg
Sulfur (l) output = 67.994,410 kg.
Neraca massa
5. COLECTION TANK
Fungsi : Untuk menanpung sulfur (l) dari melter dan membagi aliran sulfur ke
HE dan Burner.
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran aliran Aliran aliran
S (s) 22.664,803 0,000 0,000 0,000
S (l) 0,000 45.329,606 67.994,410 0,000
H2O 0,227 0,000 0,000 0,227
Total 67.994,636 67.994,636
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
6/24
Sulfur (l)
Sulfur (l) ke HE
Sulfur (l) ke Burner
Rasio sulfur (l) yang masuk ke Burner dan sulfur yang di recycle ke Melter
adalah 1:2 (Patent US 2014/0045129 A1).
Sulfur (l) input = 67.994,410 kg
Sulfur yang masuk ke Burner adalah =
x 67.994,410 kg = 22.664,803 kg
Sulfur yang masuk ke HE adalah = 67.994,410 kg22.664,803 kg
= 45.329,606 kg.
Neraca massa
6. HEAT EXCHANGER
Fungsi : Untuk menaikkan temperatur sulfur liquid agar dapat melelehkan
sulfur padat.
Sulfur (l)
Sulfur (l)
Karena hanya terjadi kenaikan temperatur dan tidak terjadi reaksi ataupun
penambahan sulfur (l), jadi massa komponen sulfur input = sulfur output.
(Patent US 2014/0045129 A1)
Komponen Input (kg)Output (kg)
Aliran ke HE Aliran ke Burner
S(l) 67.994,410 45.329,606 22.664,803
Total 67.994,410 67.994,410
HEAT EXCHANGER
COLECTION TANK
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
7/24
Neraca Massa
7. BURNER
Fungsi : Membakar sulfur dengan oksigen untuk menghasilkan gas SO2
Komposisi bahan bakuSulfur = 99,999%
Air = 0,001%
Perbandingan massa sulfur dan oksigen adalah 1 : 4. (Patent US No. 0336876 A1,
2013). Sulfur yang masuk ke burner terbakar sempurna menghasilkan SO2. (Dunia
Kimia Utama)
Wet Air (Aliran 2)
SO2, N2, O2 (Aliran 3)
Sulfur (l) (Aliran 1)
Mol sulfur =
= 708,275 kmol
Massa Oksigen = 4 x massa sulfur input
= 4 x kg= 90.432,566 kg
Mol oksigen =
= 2.826,018 kmol
Massa udara x 21% = massa oksigen
Massa udara =
Massa udara = 430.631,266 kg
Nitrogen = 79 % x Massa udara
Komponen Input (kg) Output (kg)
S 45.329,606 45.329,606
Total 45.329,606 45.329,606
BURNER
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
8/24
Nitrogen = 79 % x 430.631,266 kg
= 340.198,700 kg
S + O2 SO2
Mula-mula 708,275 2.826,018 0
Reaksi 708,275 708,275 708,275
Setimbang 0 2.117,743 708,275
Mol O2 sisa = 2.117,743 kmol
Massa O2 sisa = 2.117,743 kmol x
= 67.767,762 kg
Mol SO2 sisa = 708,275 kmol
Massa SO2 yang terbentuk = 708,275 kmol x
= 45.329,607 kg
Neraca Massa
8. CONVERTER
Fungsi : Mereaksikan SO2dengan O2agar terkonversi menjadi SO3
A. Bed 1
SO2, O2, N2(Aliran 3) SO3, SO2, O2, N2(Aliran 4)
Komponen
Input (kg) Output (kg)
( Aliran 3 )Aliran 1 Aliran 2
S 22.664,803 0,000 0,000
O2 0,000 90.432,566 67.767,762
SO2 0,000 0,000 45.329,607
N2 0,000 340.198,700 340.198,700
Total 453.296,069 453.296,069
Converter
Bed 1
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
9/24
Keluaran dari Burner masuk ke Converter Bed 1. SO2input bed 1 sebesar 10%
dari massa total dan output SO2 di bed 1 sebesar 3,7% dari massa total.
(US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Mol O2 masuk = 2.117,743 kmol
Mol SO2 masuk = 708,275 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,699 kg
SO2 + 1/2 O2 SO3
Mula-mula 708,275 2.117,743 0
Reaksi 446,213 223,107 446,213
setimbang 262,062 1.894,636 446,213
Mol O2 sisa = 1.894,636 kmol
Massa O2 sisa = 1.894,636 kmol x
= 6.0628,349 kg
Mol SO2 sisa = 262,062 kmol
Massa SO2 sisa = 262,062 kmol x
= 16.771,955 kg
Mol SO3 terbentuk = 446,213 kmol
Massa SO3 terbentuk = 446,213 kmol x
= 35.697,065 kg
Massa Nitrogen keluar = 340.198,699 kg
Neraca Massa
Komponen Input (kg) ( aliran 3 ) Output (kg) (aliran 4 )
SO2 45.329,607 16.771,955
O2 67.767,762 60.628,349
SO3 0,000 35.697,065
N2 340.198,700 340.198,700
Total 453.296,069 453.296,069
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
10/24
B. Bed 2
SO3, SO2, O2, N2(Aliran 4) SO3, SO2, O2, N2(Aliran 5)
Keluaran dari Converter Bed 1 masuk ke Converter Bed 2. SO2 input bed 2
sebesar 3,7% dari massa total dan output SO2dari bed 2 sebesar 1,1 % dari massa
total. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Mol O2 masuk = 1.894,636 kmol
Mol SO2 masuk = 262,062 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,700 kg
SO2 + 1/2 O2 SO3
Mula-mula 262,062 1.894,636 446,213
Reaksi 184,152 92,076 184,152
setimbang 77,910 1.802,560 630,365
Mol O2 sisa = 1.894,636 kmol
Massa O2 sisa = 1.894,636 kmol x = 57.681,925 kg
Mol SO2 sisa = 77,910 kmol
Massa SO2 sisa = 77,910 kmol x = 4.986,257 kg
Mol SO3 terbentuk = 630,365 kmol
Massa SO3 terbentuk = 630,365 kmol x
= 50.429,188 kg
Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg
Neraca Massa
Komponen Input (kg) ( Aliran 4 ) Output (kg) (Aliran 5 )
SO2 16.771,955 4.986,257
O2 60.628,349 57.681,925
SO3 35.697,065 50.429,188
N2 340.198,700 340.198,700
Total 453.296,069 453.296,069
Converter
Bed 2
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
11/24
C. Bed 3
SO3, SO2, O2, N2(Aliran 5) SO3, SO2, O2, N2(Aliran 6)
SO2 input bed 2 sebesar 1,1 % dari massa total dan output SO2 di bed 2
sebesar 0,34 % dari massa total. Keluaran dari Converter Bed 3 masuk ke
Absorber 1. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Mol O2 masuk = 1.802,560 kmol
Mol SO2 masuk = 77,910 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,700 kg
SO2 + 1/2 O2 SO3
Mula-mula 77,910 1.802,560 630,3645
Reaksi 53,829 26,914 53,829
setimbang 24,081 1.775,646 684,194
Mol O2 sisa = 1.775,646 kmol
Massa O2 sisa = 1.775,646 kmol x = 56.820,662 kg
Mol SO2 sisa = 24,081 kmol
Massa SO2 sisa = 24,081 kmol x = 1.541,207 kg
Mol SO3 terbentuk = 684,194 kmol
Massa SO3 terbentuk = 684,194 kmol x = 54.735,500 kg
Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg
Neraca Massa
Komponen Input (kg) ( Aliran 5 ) Output (kg) (Aliran 6 )
SO2 4.986,257 1.541,207
O2 57.681,925 56.820,662
SO3 50.429,188 54.735,500
N2 340.198,700 340.198,700
Total 453.296,069 453.296,069
Converter
Bed 3
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
12/24
9. ABSORBER 1
Fungsi : Menyerap gas SO3menggunakan absorben H2SO4untuk
menghasilkan oleum (H2SO4. SO3)
SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 8)
SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 6) H2SO4(Aliran 7)
Oleum (H2SO4. SO3 ) dan H2O (Aliran 9)
Mol O2 masuk = 17.75,646 kmol
Mol SO2 masuk = 24,081 kmol
Mol SO3 masuk = 684,194 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,700 kg
Massa Larutan H2SO4 masuk = 67.728,271 kg
Massa H2SO4 murni masuk = 99% x 67.728,271 kg
= 67.050,988 kg
Massa H2O masuk = 1% x 67.728,271 kg
= 677,283 kg
Mol H2SO4 masuk =
= 684,194 kmol
SO3 terabsorbsi oleh H2SO4 100% membentuk oleum (H2SO4. SO3)
sedangkan SO2 , O2 dan N2 tidak terabsorbsi oleh H2SO4 sehingga menjadi top
produk Absorber yang akan menuju bed 4. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)
SO3 + H2SO4 H2SO4. SO3
Mula-mula 684,194 684,194 -
Reaksi 684,194 684,194 684,194
Setimbang 0 0 684,194
Mol O2 = 1.775,646 kmol
Mol SO2 = 24,081 kmol
ABSORBER 1
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
13/24
Mol H2SO4. SO3 = 684,194 kmol
Massa O2 = 1.775,646 kmol x
= 56.820,662 kg
Massa SO2 = 24,081 kmol x
= 1.541,207 kg
Massa H2SO4. SO3 = 684,194 kmol x 178
= 121.786,488 kg
Massa Nitrogen = 340.198,700 kg
Neraca massa
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 6 Aliran 7 Aliran 8 Aliran 9
SO3 54.735,500 0,000 0,000 0,000
H2SO4 0,000 67.050,988 0,000 0,000
H2SO4. SO3 0,000 0,000 0,000 121.786,488
H2O 0,000 677,283 0,000 677,283
SO2 1.541,207 0,000 1.541,207 0,000
O2 56.820,662 0,000 56.820,662 0,000
N2 340.198,700 0,000 340.198,700 0,000
Total 521.024,339 521.024,339
10. CONVERTER ( Bed 4 )
Fungsi : Mereaksikan SO2dengan O2agar terkonversi menjadi SO3
SO2, O2, N2 (Aliran 8) SO3, SO2, O2, N2 ( Aliran 10 )
Top produk dari Absorber 1 masuk ke Converter Bed 4. SO2 terkonversi
menjadi SO3 sehingga output bed 4 SO2 sebesar 0,02% dari massa total aliran
masuk. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Converter
Bed 4
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
14/24
Mol O2 masuk = 1.775,646 kmol
Mol SO2 masuk = 24,081 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,700 kg
Mol SO2 masuk = 24,081 kmol
Massa SO2 masuk = 24,081 kmol x = 1.541,207 kg
Massa SO2 keluar = 0,02% x 453.296,069kg
= 90,659 kg
Mol SO2 masuk =
= 1,417 kmol
SO2 + 1/2 O2 SO3
Mula-mula 24,081 1.775,646 0
Reaksi 22,665 11,332 22,665
Setimbang 1,417 1.764,313 22,665
Mol O2 sisa = 1.764,313 kmol
Massa O2 sisa = 1.764,313 kmol x
= 56.458,025 kgMol SO2 sisa = 1,417 kmol
Massa SO2 sisa = 1,417 kmol x
= 90,659 kg
Mol SO3 terbentuk = 22,665 kmol
Massa SO3 terbentuk = 22,665 kmol x
= 1.813,184 kg
Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg
Neraca Massa
Komponen Input (kg) ( Aliran 8 ) Output (kg) (Aliran 10 )
SO2 1.541,207 90,659
O2 56.820,662 56.458,025
SO3 0,000 1.813,184
N2 340.198,700 340.198,700
Total 398.560,568 398.560,568
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
15/24
11.ABSORBER 2
Fungsi : menyerap gas SO3 untuk menghasilkan oleum (H2SO4. SO3)
SO2, O2, N2(Aliran 12)
SO3, SO2, O2, N2 (Aliran 10) H2SO4(Aliran 11)
Oleum (H2SO4. SO3 ) dan H2O (Aliran 13)
Mol O2 masuk = 1.764,313 kmol
Mol SO2 masuk = 1,417 kmol
Mol SO3 masuk = 22,665 kmol
Massa Nitrogen masuk = 340.198,700 kg
Massa Larutan H2SO4 masuk = 2.243,587 kg
Massa H2SO4 murni masuk = 99% x 2.243,587 kg
= 2.221,151 kg
Massa H2O masuk = 1% x 2.243,587 kg
= 22,436 kg
Mol H2SO4 masuk =
= 22,665 kmol
Di Absoerber 2 SO3 terkonversi 100% membentuk oleum (H2SO4. SO3).
(US 2013/0336876 A1, Hal 12)
SO3 + H2SO4 H2SO4. SO3
Mula-mula 22,665 22,665 -
Reaksi 22,665 22,665 22,665
Setimbang 0 0 22,665
SO2 dan O2tidak terabsorbsi oleh H2SO4sehingga output aliran 12 adalah
ABSORBER 2
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
16/24
Mol O2 keluar = 1.764,313 kmol
Mol SO2 keluar = 1,417 kmol/
Massa Nitrogen keluar = 340.198,700 kg
Massa O2 keluar = 1.764,313 kmol x
= 56.458,025 kg
Massa SO2 keluar = 1,417 kmol x
= 90,659 kg
Massa H2SO4. SO3 = 22,665 kmol x
= 4.034,335 kg
Neraca Massa
12. PUMP TANK 1
Fungsi : Untuk mereaksikan Oleum (H2SO4. SO3 ) dengan air menghasilkan
Asam Sulfat
H2O( Aliran 14) H2SO4. SO3( Aliran 9 )
H2SO4ke absorber 1 ( aliran 16 )
H2SO4ke mixer tank ( aliran 15 )
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 10 Aliran 11 Aliran 12 Aliran 13
SO3 1.813,184 0,000 0,000 0,000
H2SO4 0,000 2.221,151 0,000 0,000
H2SO4. SO3 0,000 0,000 0,000 4.034,335
H2O 0,000 22,436 0,000 22,436SO2 90,659 0,000 90,659 0,000
O2 56.458,025 0,000 56.458,025 0,000
N2 340.198,700 0,000 340.198,700 0,000
Total 400.804,155 400.804,155
PUMP TANK 1
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
17/24
Pada aliran 9 :
Massa H2SO4. SO3 masuk = 121.786,488 kg
Massa air yang masuk = 677,283 kg
Konversi : semua oleum habis bereksi dengan air membentuk asam sulfat.
(US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Mol H2SO4yang dihasilkan = 1.368,388 kmol
Massa H2SO4yang dihasilkan = 1.368,388 kmol x 98 kg/kmol
= 134.101,976 kg
Massa H2O yang keluar = (
x 1% = 1.354,565 kg
Mol H2O yang keluar =
= 75,254 kmol
H2SO4. SO3 + H2O 2 H2SO4
Mula-mula 684,194 759,447 0,000
Reaksi 684,194 684,194 1.368,388
Setimbang 0,000 75,254 1.368,388
Mol H2O yang dibutuhkan = 759,447 kmol
Massa H2O yang dibutuhkan = 759,447 kmol/ x 18 kg/kmol
= 1.354,565 kg
Jadi H2O yang ditambahkan melalui aliran 14 adalah =1.354,565 kg- 677,283 kg
= 677,283 kg.
H2SO4 dan H2O terbagi menjadi menjadi 2 yaitu aliran 15 dan aliran 16
dengan komposisi dan total massa yang sama. (US 2013/0336876 A1, Hal 1)
Neraca Massa
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 9 Aliran 14 Aliran 15 Aliran 16
H2SO4. SO3 121.786,488 0,000 0,000 0,000
H2O 677,283 12.992,770 6.835,026 6835,026
H2SO4 0,000 0,000 67.050,988 67.050,988
Total 135.456,541 135.456,541
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
18/24
13.PUMP TANK 2
Fungsi : Untuk mereaksikan Oleum (H2SO4. SO3 ) dengan air menghasilkan
Asam Sulfat
H2O (l) ( aliran 17) H2SO4. SO3dan H2O ( aliran 13 )
H2SO4ke absorber 2 ( aliran 19 )
H2SO4ke mixer tank
Pada aliran 13 :
Massa H2SO4. SO3 masuk = 4034,335011 kgMassa air yang masuk = 22,43586603 kg
Konversi : semua oleum habis bereksi membentuk asam sulfat
(US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Mol H2SO4yang dihasilkan = 45,330 kmol
Massa H2SO4yang dihasilkan = 45,330 kmolx 98 kg/kmol = 4.442,301 kg
Massa H2O yang keluar = (
x 1% = 44,872 kg
Mol H2O yang keluar =
= 2,493 kmol
H2SO4. SO3 + H2O 2 H2SO4
Mula-mula22,665 25,158 0
Reaksi22,665 22,665 45,330
Setimbang0 2,493 45,330
Mol H2O yang dibutuhkan = 25,158 kmol
Massa H2O yang dibutuhkan = 25,158 kmol x 18 kg
= 452,838 kg
H2O yang ditambahkan dari aliran 17 adalah
452,838 kg - 22,436 kg = 430,402 kg
H2SO4 dan H2O terbagi menjadi menjadi 2 yaitu aliran 18 dan aliran 19 dengan
komposisi dan total massa yang sama. (US 2013/0336876 A1, Hal 12)
Neraca Massa
PUMP TANK 2
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
19/24
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 13 Aliran 17 Aliran 18 Aliran 19H2SO4. SO3 4.034,335 0,000 0,000 0,000
H2O 22,436 430,402 22,436 22,436
H2SO4 0,000 0,000 2.221,151 2.221,151
Total 4.487,173 4.487,173
14.MIXER TANK
H2SO4(aliran 15) H2SO4(aliran 18)
H2SO4ke drying tower
(Aliran 20)
H2SO4ke storage (aliran 19)
Massa H2SO4murni (aliran 15) = 67.050,988 kg
Massa H2O (aliran 15) = 677,283 kg
Massa H2SO4murni (aliran 18) = 2.221,151 kg
Massa H2O (aliran 18) = 22,436 kg
Massa H2SO499 % ke storage sebagai produk (aliran 19)
500.000 x x x
= 69.444,444 kg/jam
Massa H2SO4murni = 99 % x 69.444,444 kg
= 68.750 kg
Massa H2O = 1% x 69.444,444 kg
= 694,444 kg
MIXER TANK
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
20/24
Massa H2SO499% keDrying Tower(aliran 20)
= (67.050,988 kg/jam + 677,283 kg/jam + 2.221,151 kg/jam + 22,436 kg/jam )
500.000 ton/tahun
= 69.971,857 kg/ jam500.000 ton/tahun
= 503.797,372 ton/tahun500.000 ton/tahun
= 3.797,372ton/ tahun
= 527,413 kg/jam.
Massa H2SO4murni = 99 % x 527,413 kg = 522,139 kg.
Massa H2O = 1% x 527,413 kg = 5,274 kg.
Neraca massa
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 15 Aliran 18 Aliran 19 Aliran 20
H2O 677,283 2.221,151 694,444 5,274
H2SO4 67.050,988 2.221,151 68.750 522,139
Total 69.971,857 69.971,857
15. DRYING TOWER
Aliran 20 (H2SO4 99%)
aliran 21(H2SO4 99%)
Aliran 22 (H2SO4 99%)
Aliran 2 (udara kering)Wet Gas
Aliran 24 (H2SO4 93%)
T = 28oC
Dari psikometri chart
Relative humidity : 80%
Drying Tower
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
21/24
Humid volume : 0,022
(Treybal, 1987 Hal 232)
Dry airyang masuk ke Burner sebanyak = 430.631,265 kg
Kandungan air ( water moisture) dalam udara adalah
= 0,022 x 430.631,265 kg
= 9.473,888 kg
Pada drying tower kandungan air pada wet gas terserap sempurna oleh asam sulfat
99% sehingga tidak ada lagi kandungan air pada dry gas yang masuk ke burner.
( Dunia Kimia Utama )Asumsi :
Massa H2SO4 99% yang dibutuhkan sebanyak x
neraca massa komponen H2SO4:
99% x = ( x + 9.473,888 kg ) 93%
0,99 x = 0,93 x + 8.810,716 kg
0,99 x - 0,93 x = 8.810,716 kg
0,06 x = 8.810,716 kg
X =
X = 146.845,261 kg
Massa aliran 21(H2SO4 99%) = 146.845,261 kg - Aliran 20 (H2SO4 99%)
Massa aliran 21(H2SO4 99%) = 146.845,261 kg - 527,413 kg
Massa aliran 21(H2SO4 99%) = 146.317,848 kg
Massa H2SO4pada aliran 22 = 99% x 146.845,261 kg
= 145.376,809 kg
Massa H2O pada aliran 22 = 146.845,261 kg145.376,809 kg
= 1.468,453 kg
Massa aliran 24 (H2SO4 93%) = x + 9.473,888 kg
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
22/24
= 146.845,261 kg + 9.473,888 kg
= 156.319,149 kg
Massa H2SO4pada aliran 24 = 93% x 156.319,149 kg
= 145.376,809kg
Massa H2O pada aliran 24 = 156.319,149 kg145.376,809 kg
= 10.942,340 kg
Neraca Massa
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 22 Aliran 23 Aliran 24 Aliran 2
H2O 1.468,453 9.473,888 10.942,34045 0,000
H2SO4 145.376,809 0,000 145.376,8088 0,000
O2 0,000 90.432,566 0,000 90.432,566
N2 0,000 340.198,700 0,000 340.198,700
Total 586.950,414 586.950,414
16. EVAPORATOR
Aliran 24 (H2SO4 93%)
Aliran 25 (H2SO4 93%) ke storage aliran 27 ( H2O )
Aliran 26 (H2SO4 93%)
Aliran 21 (H2SO4 99%)
H2SO4 99% yang dihasilkan untuk direcycle kemali ke drying tower adalah
sebesar 146.317,848 kg kg. Massa aliran 25 (H2SO4 93%) yang dikeluarkan
Evaporator
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
23/24
sebelum masuk ke evaporator sama dengan massa asam sulfat aliran 20 (H2SO4
99%).
Massa aliran 25 (H2SO4 93%) = 9.473,888 kg
Massa aliran 26 = Aliran 24 (H2SO4 93%) - Aliran 25 (H2SO4 93%) ke storage
Massa aliran 26 = 156.319,149 kg - 9.473,888 kg
Massa aliran 26 = 146.845,261 kg
Neraca massa komponen H2SO4
Asumsi H2SO4 99% aliran 21 sebesar x kg maka
93% x 146.845,261 kg = 99% x ( x kg )136566,093 kg = 0,99 x
0,99x = 136.566,093 kg
X =
= 137.945,548 kg
Jadi, H2SO4 99% aliran 21 yang dihasilkan sebesar = 137.945,548 kg.
H2O yang diuapkan sebanyak = 146.845,261 kg137.945,548 kg
= 8.899,713 kg.
Massa aliran 26 (H2SO4 93%) = 146.845,261 kg
Massa H2SO4pada aliran 26 = 93% x 146.845,261 kg
= 136.566,093 kg
Massa H2O pada aliran 26 = 146.845,261 kg136.566,093 kg
= 10.279,168 kg
Massa aliran 21 (H2SO4 99%) = 137.945,548 kg
Massa H2SO4pada aliran 21 = 99% x 137.945,548 kg
= 136566,093 kg
Massa H2O pada aliran 21 = 137.945,548 kg136.566,093 kg
= 1.379,455 kg
Massa H2O yang diuapkan = 8.899,713 kg.
-
8/10/2019 neraca massa dan panas asam sulfat
24/24
Neraca massa
KomponenInput (kg) Output (kg)
Aliran 26 Aliran 27 Aliran 21
H2O 10.279,168 8.899,713 1.379,455
H2SO4 136.566,093 0,000 136.566,093
Total 146.845,261 146.845,261