IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI Perhitungan neraca massa dan energi dilakukan dengan basis perhitungan dan data konversi seperti dibawah ini : Kapasitas
: 30.000 ton/th
Operasi
: 330 hari/th, 24 jam/hari
Proses
: kontinyu
Basis
: 1 jam
Bahan baku
: NaCl (air laut)
Produk
: Sodium klorat 99,8 % berat
1) Kapasitas produksi
=
30.000 ton 1000 kg 1 tahun 1 hari 1 tahun 1 ton 330 hari 24 jam
= 3787,879 kg/jam A. NERACA MASSA 1. Neraca Massa Komponen Tiap Alat 1) Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-101) Tabel 4.1 Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-101)
NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF H2O
Input Aliran 1 3.592,380 738,386 502,480 102,449 100,824 82,283 14,754 2,119 0,419 141.743,905
Total
146.880,000
Komponen
Output Aliran 2 Aliran 3 287,390 3.304,989 466,274 272,112 482,018 20,463 49,878 52,571 74,800 26,024 75,533 6,750 11,775 2,979 2,013 0,106 0,109 0,311 70.871,953 70.871,953 72.321,743 74.558,257 146.880,000
2) Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-102) Tabel 4.2 Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-102) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF H2O Total
Input (kg/jam) Aliran 3 3.304,989 272,112 20,463 52,571 26,024 6,750 2,979 0,106 0,311 70.871,953 73.440,000
Output (kg/jam) Aliran 4 Aliran 5 260,434 2.994,986 169,255 98,776 19,335 0,821 25,211 26,572 19,017 6,616 6,103 0,545 2,342 0,592 0,099 0,005 0,079 0,227 34.904,492 34.904,492 35.406,367 38.033,633 73.440,000
3) Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-103) Tabel 4.3 Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-103) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF H2O Total
Input (kg/jam) Aliran 5 2.891,543 95,364 0,792 25,654 6,388 0,527 0,572 0,005 0,219 33.698,936 36.720,000
Output (kg/jam) Aliran 6 Aliran 7 231,323 2.660,220 60,220 35,144 0,760 0,032 12,490 13,164 4,739 1,649 0,483 0,043 0,456 0,115 0,005 0,000 0,057 0,162 16.849,468 16.849,468 17.160,002 19.559,998 36.720,000
32
4) Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-104) Tabel 4.4 Neraca Massa di sekitar Nanofiltration Membran (NF-104) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF H2O Total
Input (kg/jam) Aliran 7 2.497,016 32,988 0,030 12,356 1,548 0,041 0,108 0,000 0,152 15.815,760 18.360,000
Output (kg/jam) Aliran 8 Aliran 9 199,761 2.297,255 20,831 12,157 0,029 0,001 6,016 6,341 1,148 0,399 0,037 0,003 0,087 0,022 0,000 0,000 0,039 0,113 7.907,880 7.907,880 8.135,829 10.224,171 18.360,000
5) Neraca Massa di sekitar Solution Tank (ST-107) Tabel 4.5 Neraca Massa di sekitar Solution Tank (ST-107) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (l) H2O Total
Aliran 11 2.297,255 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 0,000 0,000 0,000 7.907,880 10.224,171
Input (kg/jam) Aliran 12 Aliran 13 Aliran 14
Aliran 20 557,049 12,206 0,001 6,366 0,401 0,003 0,022 0,000 0,113 4,169 127,353 0,374 8,369 6.686,328 18,276 0,637 15.505,891 5.016,438 22,444 1,011 12.414,651 38.168,168
Output (kg/jam) Aliran 15 2.854,304 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 131,522 8,743 6.686,328 28.449,122 38.149,054
33
6) Neraca Massa di sekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201) Tabel 4.6 Neraca Massa di sekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (nk) NaClO H2O H2 Total
Input (kg/jam) Aliran 15 2.854,304 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 131,522 8,743 6.686,328 28,608 28.449,122 38.177,663
Output (kg/jam) Aliran 16 Aliran 17 0,000 499,877 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 0,000 131,522 0,000 8,743 0,000 10.933,449 0,000 28,608 0,000 26.287,520 240,178 240,178 37.908,756 38.177,663
7) Neraca Massa di sekitar Reaktor Dehypoing (RE-202) Tabel 4.7 Neraca Massa di sekitar Reaktor Dehypoing (RE-202) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (nk) NaClO H2O Total
Input (kg/jam) Output (kg/jam) Aliran17 Aliran 18 499,877 514,851 12,157 12,157 0,001 0,001 6,341 6,341 0,399 0,399 0,003 0,003 0,022 0,022 0,000 0,000 0,113 0,113 131,522 131,522 8,743 8,743 10.933,449 10.947,084 28,608 0,000 26.287,520 26.287,520 37.908,756 37.908,756
34
8) Neraca Massa di sekitar Evaporator (EV-301) Tabel 4.8 Neraca Massa di sekitar Evaporator (EV-301) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (nk) NaClO Total
Input (kg/jam) Output (kg/jam) Aliran 18 Aliran 19 Aliran 20 514,851 514,851 12,157 12,157 0,001 0,001 6,341 6,341 0,399 0,399 0,003 0,003 0,022 0,022 0,000 0,000 0,113 0,113 131,522 131,522 8,743 8,743 10.947,084 10.947,084 26.287,520 21.328,575 4.958,945 21.328,575 16.580,181 37.908,756 37.908,756
9) Neraca Massa di sekitar Crystallizer (CR-301) Tabel 4.9 Neraca Massa di sekitar Crystallizer (CR-301) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (k) NaClO3 (nk) H2O Total
Input (kg/jam) Aliran 20 514,851 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 131,522 8,743 0,000 10.947,084 4.958,945 16.580,181
Output (kg/jam) Aliran 21 514,851 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 131,522 8,743 3.860,086 7.086,999 4.958,945 16.580,181
35
10) Neraca Massa di sekitar Centrifuge (CF-301) Tabel 4.10 Neraca Massa di sekitar Centrifuge (CF-301) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (k) NaClO3 (nk) H2O Total
Input (kg/jam) Aliran 21 514,851 12,157 0,001 6,341 0,399 0,003 0,022 0,000 0,113 131,522 8,743 3.860,086 7.086,999 4.958,945 16.580,181
Output (kg/jam) Aliran 23 Aliran 22 11,986 502,864 0,283 11,874 0,000 0,001 0,148 6,193 0,009 0,390 0,000 0,003 0,001 0,021 0,000 0,000 0,003 0,110 3,062 128,460 0,204 8,540 3.860,086 0,000 0,000 7.086,999 386,009 4.572,936 4.261,789 12.318,392 16.580,181
11) Neraca Massa di sekitar Rotary Dryer (RD-301) Tabel 4.11 Neraca Massa di sekitar Rotary Dryer (RD-301) Komponen NaCl MgCl2 Na2SO4 KCl CaCl2 CaSO4 KBr SrCl2 NaF Na2Cr2O7 HCl NaClO3 (k) H2O Total
Input (kg/jam) Output (kg/jam) Aliran 23 Aliran 24 Aliran 25 11,986 11,986 0,283 0,283 0,000 0,000 0,148 0,148 0,009 0,009 0,000 0,000 0,001 0,001 0,000 0,000 0,003 0,003 3,062 3,062 0,204 0,204 0,000 3.860,086 3.860,086 386,009 382,127 3,882 382,330 3.879,459 4.261,789 4.261,789
36
B. NERACA ENERGI Dari perhitungan neraca massa, selanjutnya dilakukan perhitungan neraca energi. Perhitungan neraca energi didasarkan pada : Basis waktu
: 1 jam
Satuan energi
: kilo kalori (kkal)
Temperatur referensi : 25 oC (298 K)
Neraca energi : (Energi masuk ) – (Energi keluar) + (Energi tergenerasi) - (Energi terkonsumsi) = Energi terakumulasi) (Himmelblau,ed.6, 1996 : 400)
1) Neraca Panas di sekitar Solution Tank (ST-201) Tabel 4.12 Neraca Panas di sekitar Solution Tank (ST-201) Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Q11 191363,609 Q15 1.091.720,655 Q12 438,906 Q13 16,441 Q14 355045,710 Q23 544855,988 Total 1.091.720,655 1.091.720,655 2) Neraca Panas di sekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201) Tabel 4.13 Neraca Panas di sekitar Reaktor Elektrolisis (RE-201)
Panas masuk (kJ/jam) Q15 Qlistrik Qsi
Panas keluar (kJ/jam)
1.091.720,655 Qr 18.935 Q16 7.561.144,802 Q17
37689,986 2.240,350 6.986.034,161
37
Qso Total
8.655.320,815
1.629.356,318 8.655.320,815
3) Neraca Panas di sekitar Reaktor Dehypoing (RE-202) Tabel 4.14 Neraca Panas di sekitar Reaktor Dehypoing (RE-202) Panas masuk (kJ/jam) Q17 Total
Panas keluar (kJ/jam)
6.986.034,161 Qr Q18 6.986.034,162
-64,965 6.986.099,127 6.986.034,162
4) Neraca Panas di sekitar Evaporator (EV-301) Tabel 4.15 Neraca Panas di sekitar Evaporator (EV-301) Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Q18 6.986.099,127 Q19 47.216.197,962 Qsi 65.915.507,417 Q20 11.481.230,345 Qso 14.204.178,238 Total 72.901.606,544 Total 72.901.606,544
5) Neraca Panas di sekitar Crystallizer (CR-301) Tabel 4.16 Neraca Panas di sekitar Crystallizer (CR-301) Panas masuk (kJ/jam) Q20
Panas keluar (kJ/jam)
11.481.230,345 Qk Qp Q21
Total
11.481.230,345
8.893.638,136 1.802.909,457 784.682,751 11.481.230,345
6) Neraca panas di sekitar Centrifuge (CF-301) Tabel 4.17 Neraca Panas di sekitar Centrifuge (CF-301) Panas masuk (kJ/jam) Q21
Panas keluar (kJ/jam)
784.682,751 Q22 Q23
Total
784.682,751
656.623,411 128.059,340 784.682,751
38
7) Neraca Panas di sekitar Rotary Dryer (RD-301) Tabel 4.18 Neraca Panas di sekitar Rotary Dryer (RD-301) Panas masuk (kJ/jam) Q23
Panas keluar (kJ/jam)
Qgi
128.059,340 Q25 370.417,302 Qgo
Total
498.476,642
130.499,312 367.977,214 498.476,526
8) Neraca Panas di sekitar Air Heater (AH-301) Tabel 4.19 Neraca Panas di sekitar Air Heater (AH-301) Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Qsi 798.994,152 Qso 421.904,396 Qudara in 12.137,172 Qudara out 367.977,214 Total 811.131,325 811.131,325
39
