neraca massa kelompok 4b
TRANSCRIPT
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 1/19
TUGAS NERACA MASSA& NERACA ENERGI
Kelompok 4
Anggota kelompok :
Dwi Sujarwati (09 614 021)
Nikmatul Hikmah (09 614 008)Radinal Muchtar (09 614 013)
Rinda Desi Kurniati (09 614 048)
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 2/19
D (Lb/jam)Toluena 0,95
Benzena 0,05
De
K s
o tl io lm a
si
Se
K p
o al ro am s
iF1 : 1000 Lb/jamToluena 0,4
Benzena 0,4 Xylena 0,2
P (Lb/jam)Toluena 0,01
Benzena 0,99
B (Lb/jam)Toluena 0,10 Xylena 0,90
F2 (lb/Jam)
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 3/19
Soal :
Unit separasi dua tahap diperlihatkan pada gambar diatas.
Dengan diberikan aliran masuk F1 adalah 1000 lb/jam,
hitunglah nilai F2 dan komposisi dari F2?
Diketahui :
F1 : 1000Lb/jam P (Lb/jam) :
Toluena 0,4 Toluena 0,95
Benzena 0,4 Benzena 0,99
Xylena 0,2
D (Lb/jam) : B (Lb/jam) :
Toluena 0,95 Toluena 0,10
Benzena 0,05 Xylena 0,90
Ditanya :
Hitunglah nilai F2 dan komposisi dari F2!
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 4/19
PENYELESAIAN :Basis 1 jam operasi
Neraca Massa TotalF1 = P+D+B
Neraca massa komponen unit Separasi IToluena 0,4 .1000 = 0,01 .P + t .F2
400 = 0,01 .P + t .F2……………(1)
Benzen 0,4 .1000 = 0,99 .P + b .F2 400 = 0,99 .P + b.F2……………(2)
Xylene 0,2 .1000 = x . F2
200 = x .F2…………………….(3)
Neraca massa komponen unit Separasi IIToluena(t) t.F2 = 0,10 .B + 0,95 .D…………………(4) Benzen (b) b.F2 = 0,05 .D……………………………(5)
Xylena (x)
x.F2 = 0,90.B………………………………(6)
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 5/19
Persamaan 3 ke 6x. F2 = 0,90 B
200 = 0,90 BB = 222,222 Lb/jam
Persamaan 5 ke 2400 = 0,999 P + b .F2
400 = 0,999 P + 0,05 D………………………..(7)
Persamaan 4 ke 1
400 = 0,01 P + t .F2 400 = 0,01 P + 0,10 B + 0,45 D400 = 0,01 P + 0,10 . 222,222 + 0,95 D400 = 0,01 P + 22,22 + 0,95 D377,78 = 0,01 P + 0,95 D…………………….(8)
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 6/19
Eliminasi Persamaan 7 dan 80,99 P + 0,05 D = 400 × 19 18,81 P + 0,95 D = 76000,01 P + 0,95 D = 377,78 × 1 0,01 P + 0,95 D = 377,78
18,8 P = 7222,22P = 384, 1606 Lb/jam
Subtitusi ke persamaan 10,01 P + t .F2 = 4000,01 (384,1606) + t .F2 = 400
t .F2 = 400 – 3,841606t .F2 = 396,158394
Subtitusi 1 ke persamaan 4tF2 =0,10 B + 0,99 D
396,1583 = 0,10 (222,222) + 0,95 D396,1583 – 22,22 = 0,95 D
373,9383 = 0,95 DD = 393,6192 Lb/jam
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 7/19
F2 = D + B
= 393,6192 + 222,222= 615,8412 lb/jam
t= t .F2/F2 = 396,1583/615,8412= 0,6432 lb/jam
x = x .F2/F2
= 200/615,8412= 0,3247 lb/jam
b .F2 = 0,05 Db .F2 = 0,05 . 393,6192
= 19,6809 lb/jam
b = b .F2/F2 = 19,6809/615,8412= 0,03195 lb/jam
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 8/19
2. Industri central aromatic memerlukan bahan baku benzene Dan toluena
dengan kemurnian yang cukup tinggi. Karena bahan baku yang ada di pasaran
berupa larutan yang mempunyai komposisi (% berat) benzena 35%, toluena 40%
dan selebihnya air, maka bahan baku tersebut harus dipisahkan dengan kolom
destilasi fraksionasi guna mendapatkan kadar benzene dan toluene yang
memenuhi persyaratan pabrik tersebut. Untuk maksud tersebut, pabrik membeli
bahan baku larutan yang kemudian yang ditampung dalam tangki penyimpanan
yang tingginya 11 m dari permukaan tanah. Larutan umpan dipompa dari tangki
penyimpan ke kolom fraksionasidan masuk pada pertengahan kolom yaitu 15 m
dari permukaan tanah. Jika diket. Suhu pada kolom destilasi 80oC, hit. Suhu
pada tangkki penyimpanan dengan data-data sebagai berikut:
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 9/19
Hasil puncak 4000kg/jam dengan benzena 98,1% dan toluena
1,5% (% berat)
Hasil tengah 5000 kg/jam dengan benzena 2,4% dan toluena97,3% (% berat)
Hasil bawah benzena 5,1% dan toluena 6,2% (% berat)
Kerapatan umpan rata-rata 0,9105 g/cm3
Dianggap tinggi permukaan larutan dalam tangki penyimpanan
adalah 85% dari tinggi total tangki.
Ukuran diameter pipa sama
Sebelum masuk kekolom destilasi larutan dilewatkan pada heaterdengan beban 30000BTU/jam.
Pompa yang digunakan 2 Hp dengan efisiensi 65%.
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 10/19
5,1 % benzena6,2% toluena88,7% air
35 % benzena40% toluena25% air
98,1 % benzena1,5% toluena
0,4% air
2,4 % benzena97,3% toluena0,3% air
F ?
B = ?
T = 5000 kg/jam
A = 4000 kg/jam
DESTILA
SI
Penyelesaian :
Neraca massa :
Basis = 1 jam proses
Neraca massa tptal :F = A + T + BF = 4000 + 5000 + B
F = 9000 + B …………………………………….. Pers 1
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 11/19
Neraca massa komponen :Benzen : 0,35 F = 0.981 A + 0,024 T + 0.051B
0,35F = 0,981 ( 4000) + 0,024 ( 5000) + 0,051 B
0,35 F = 4044 + 0,051 B ……………………………………………………..pers 2
Toluen : 0,4 F = 0,015 A + 0,973 T + 0,062 B0,4 F = 0,015 ( 4000 ) + 0,973 ( 5000 ) + 0,062 B0,4 F = 4929 + 0,062 B ……………………………………………………….pers 3
Air : 0,25 F = 0,004 A + 0,003 T + 0,887 B0,25 F = 0,004 ( 4000 ) + 0,003 ( 5000 ) + 0,887 B0,25 F = 31 + 0,887 B ………………………………………………………….pers 4
Pers 1 pers 2
0,35 F = 4044 + 0,051 B0,35 ( 9000 + B ) = 4044 + 0,051 B
3150 + 0,35 B = 4044 + 0,051 B0,35 B – 0,051B = 4044 – 3150
0,299 B = 894B = 2989,97 kg/jam
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 12/19
Sehingga diperoleh laju alir massa umpan :
F = 9000 + BF = 9000 + 2989,97
F = 11.989,97 kg / jamF = 26.433,33 lbm/jam
A = 4000 kg/jam98,1 % banzen1,5% toluen0,4% air
2,4 % banzen97,3% toluen0,3% air
5,1 % banzen6,2% toluen88,7% air
B = ?
T = 5000 kg/jam
DE
S
T
I
L
A
S
I
11 m
Z1 =9,35 m
Z2 = 15 m
Referensi
levelTangki 1
HeaterQ = 30000BTU/jam
Ws = 1,3 Hp
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 13/19
Neraca Energi :
∆ H + ∆EK + ∆EP = Q’- Ws
• ∆EK = 0 karena diamater pipa sama sehingga v konstan
•z1 = 0,85 x 11 = 9,35 m = 30,68 ftz2 = 15 m = 49,212 ft, sehingga
• untuk nilai Q (+) dan Ws (-) karena dari lingkungan ke sistem
lbm f t lbf
slbf f t lbm
s f t f t f t
gc
g z EP
/ .532,18
. / .2,32
/ 2,32)68,30212,49(
2
2
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 14/19
lbmlbf.ft883,158
lbm/jam26.433,33
jamlbf.ft23.344.800
jam
lbf.ft23.344.800
Btu
lbf.ft778,16
jam
Btu30.000Q
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 15/19
ft/lbm97,377lbf.
lbmlbf.ft26.433,33
jam
s3600
s
lbf.ft715
s715lbf.ft/
1Hp
s
lbf.ft
5501,3Hp0,652HpWs
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 16/19
Sehingga :
lbmkal
lbm f t lbf
lbm
f t lbf
lbm
f t lbf H
lbm
f t lbf
lbm
f t lbf
H
lbm
f t lbf
lbm
f t lbf
lbm
f t lbf H
WsQ EK EP H
497,311.003,962
.532,18
.535,980
.
535,980
.
532,18
).
377,97(.
158,883.
532,180
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 17/19
gmolgO H mol
gmolg H C mol
gmolg H C mol
jamg
jamkgF
666
2
666
87
66
66
6
10.1665,018 / 10.9974,210.98997,11*
100
25
10.0521,092 / 10.7959,410.98997,11*100
40
10.0538,078 / 10.1964,410.98997,11*10035
/ 10.98997,11
/ 97,11989
6
= 0,2724.106 gmol
%12,61%100*10.2724,0
10.1665,0%
%13,19%100*10.2724,0
10.0521,0%
%75,19%100*10.2724,0
10.0538,0%
6
6
2
6
6
87
6
6
66
O H mol
H C mol
H C mol
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 18/19
BM rata2=(0,1975.78)+(0,1913.92)+(0,6112.18)
= 44,0062 g/gmol
gmol
J
g
lbm
gmol
g
kal
J
lbm
kal
H
4621,126
1
10.205,2
.
0062,44
.23901,0
1
.497,311
3
5/11/2018 Neraca Massa Kelompok 4B - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/neraca-massa-kelompok-4b 19/19
dT T T T H
K C T
T T T net Cp
T T T O H
T T T H C
T T T H
K
T
)10.3860,117810.1872,12410.6117,590922,10(
35380
10.3860,117810.1872,12410.6117,590922,10
)10.2,131410.88,13310.212,472964,18.(6112,0
)10.630,110.27,5110.222,818083,1.(1913,0
)10.9,189710.82,16410.054,7727329,7.(1975,0C
senyawamasingmasinguntuk Cp
39252
353
0
2
39252
39252
2
39252
87
39-252
66
1
Dengan menggunakan metode trial and error didapatkan :T1 =284,6836 K = 11, 6836 0C
4
)1353(10.3860,1178
3
)1353(10.1872,124
2
)1353(10.6117,59)1353(0922,104621,126449335222 T T T T
gmol
J