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 Rumus
Komponen
Kimia
Berat Molekul (kg/kmol)
Titik Didih (oC)
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 kg 1tahun 1 hari x 1000 x x tahun ton 330 hari 24 jam
= 2.525,253 kg/jam
F4 CO water metil asetat F1
F3 Reaktor
F2 CO
F5 Asetat anhidrid
Metil asetat
water
Water
Metil asetat
Asetat anhidrit CO
Gambar A.1. Blok diagram proses pembuatan Asetat Anhidrid
A-3
Secara umum, persamaan neraca massa adalah sebagai berikut : {Massa masuk} – {Massa keluar} + {Massa tergenerasi} – {Massa terkonsumsi} = {Akumulasi massa} (Himmelblau, 1996 : 144)
1. Reaktor (RE-201) Fungsi Alat
= Tempat terjadi reaksi pembentukan asetat anhidrid (C4H6O3)
Kondisi Operasi
= 130oC 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
F2
F3 Reaktor
Persamaan neraca massa total : F1+ F2 = F3 Dimana : F1 = Laju metil asetat masuk kereaktor (kg/jam) F2 = 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 C3H6O2
Mula-mula :
1
1
Reaksi
:
0,9
0,9
0,9
Sisa mol
:
0,1
0,1
0,9
1 C3H6O2
(l)
+
CO (g)
% 90
Reaksi
C4H6O3 (l)
0,9 C4H6O3 (l)
(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
H2O 10%
2.261,7889 kg/jam
= 226,1768 kg/jam
Kebutuhan bahan baku CO (F2)
CO 100%
= 27,7574 x 28 kmol/jam = 770,224 kg/jam
Produk keluaran gas dari reaktor (F3) C3H6O2
Mula-mula :
1
1
Reaksi
:
0,9
0,9
0,9
Sisa mol
:
0,1
0,1
0,9
(l)
+
CO (g)
% 90
Reaksi
C4H6O3 (l)
A-5
0,1 C3H6O2
0,9 C4H6O3 (l)
(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
Nama
Komponen
= 24,7574 kmol/jam x 102 = 2525,153 kg/jam
Massa
Massa
Massa
Massa
masuk
Terkomsumsi
Tergenerasi
keluar
F1
F2
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
-
-
-
2.525,253
2.525,253
2.261,7889
770,224 2.525,253
3.032,0129
monoksida Asetat anhidrit Jumlah Total
C4H6O3
3.032,0129
2.525,253
A-6
2. Mix Point (MP-101) Tugas : tempat bertemunya F3 (sisa karbonmonoksida dari reaktor) dan F2 (feed karbonmonoksida menuju reaktor)
F2
F6
F4
Dimana neraca massa totalnya : F2 + F4 = F6
Dimana : F2
: Massa karbon monoksida feed fresh (kg/jam)
F4
: Masaa karbon monoksida recycle separator (kg/jam)
F6
: Massa karbon monoksida total (kg/jam)
F2fresh - F4 = F2baru 770,224 – 77,0224 = 693,2016 kg/jam Sehingga fresh feed (F2) harus dijaga agar keluaran tetap sama dengan keluaran pada saat start up.
F2baru + F4 = F6 693,2016 + 77,0224 = 770,224 kg/jam
Massa karbon monoksida masuk (F2)
Karbon monoksida
: 693,2016 kg/jam
Massa karbon monoksida masuk (F4)
Karbon monoksida
: 77,0224 kg/jam
A-7
Massa karbon monoksida total (F6)
Karbon monoksida
Komponen Karbon Monoksida Total
: 770,224 kg/jam
Massa Masuk Massa Keluar F2 F4 Kg/jam Kg/jam 693,2016 77,0224 693,2016 77,0224 770,224
3. Reaktor (RE-201)
F1
F2
Reaktor
F6 F4
Persamaan neraca massa total : F6 = F2 + 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)
Massa metil asetat masuk (F1)
Metil asetat
: 2261,786 kg/jam
Massa karbon monoksida total masuk (F6)
Karbon monoksida
: 770,224 kg/jam
F7
Massa Keluar F6 Kg/jam 770,224 770,224 770,224
A-8
Massa 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
Massa Masuk Komponen Metil Asetat Air Karbon Monoksida Asetat Anhidrid Total
F1 Kg/jam 2.035,607 226,1768 -
F6 Kg/jam 770,224
Kg/jam 1832,5461 693,2016
Kg/jam -
Massa keluar F7 Kg/jam 203,5607 226,1768 77,0224
-
-
-
2.525,253
2.525,253
2.525,253
2.525,253
3.032,0129
3.032,0129
Massa Massa Terkonsumsi Tergenerasi
