Lampiran Neraca Massa

8/10/2019 Lampiran Neraca Massa

1/53

LAMPIRAN I

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi adalah 100.000 ton/tahun. Maka produksi perjam adalah :

= 13888,889 kg/jamKemurnian Propilen Oksida = 99% (US Patent No. 8,466,302 B1)

Massa Propilen Oksida = Kemurnian Propilen Oksida x Kapasitas Produksi

= 99% x 13888,889 kg/jam

= 13750 kg/jam

Mol Propilen Oksida = Massa Propilen Oksida : BM

= 13750 kg/jam : 58 kg/kmol

= 237,069 kmol/jam

Komposisifresh feed :

Komposisifeed Propylene

Gas Propilen didapat dari Pertamina UP IV, Balongan :

Propilen (C3H6) = 99% mol

Propana (C3H8) = 1% mol

Komposisisolven Etil Asetat

Etil Asetat didapat dari PT. Indo Acidatama Tbk :

Etil Asetat (CH3COOC2H5) = 99,9% berat

Asam Asetat (CH3COOH) = 0,01% berat

Komposisifeed Asam Perasetat

Asam Perasetat diimpor dari Haihang Industry (China) :

Asam Perasetat (CH3COOOH) = 99,9% berat

Asam Asetat (CH3COOH) = 0,01% berat

Kapasitas Produksi : 100.000 ton/tahun

Operasi Pabrik : 300 hari/tahun

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Bahan baku : Asam Perasetat dan Propilen

Produk : Propilen Oksida


2/53

Reaksi utama

CH3COOH + CH3CH = CH2 CH3COOH + CH3CH

CH2 O O

{Asam Perasetat} {Propilen} {Asam Asetat} {Propilen Oksida}

Reaksi Samping :

CH3COOH CH3COOH +O2

O

{Asam Perasetat} {Asam Asetat} {Oksigen}

Konversi Asam Perasetat = 100%

% Yield = 83% (US Patent No. 8,466,302 B1)

% Yield = % Yield =

Perbandingan stoikiometri Propilen Oksida dengan limiting reaktan (Asam

Perasetat) adalah 1 : 1, maka mol asam perasetat yang bereaksi sama dengan mol

propilen oksida yang terbentuk.

Mol Asam Perasetat total = Mol Asam Perasetat =

Mol Asam Perasetat = 285,625 kmol

Massa Asam Perasetat = Mol Asam Perasetat x BM

= 285,625 kmol x 76 kg/kmol

= 21707,520 kgPerbandingan MolfeedMasuk Reaktor :

Propilen : Asam Perasetat = 3 : 1

Total mol Propilen dalamFresh Feed = (3/1) x mol Asam Perasetat

= 3 x 285,625 kmol

= 856,876 kmol

Massa Propilen = mol Propilen x BM



3/53

= 35988,783 kg

MolImpuritiesPropana dalam Propilen = x mol Propilen

= x 856,876 kmol= 8,655 kmolMassa Propana = mol Propana x BM


= 380,834 kg

Tabel Berat Molekul Senyawa :

Data Bahan Rumus Molekul BM (kg/kmol)

Propilen C3H6 42Asam Perasetat CH3COOOH 76

Propane C3H8 44

Oksigen O2 32

Asam Asetat CH3COOH 60

Etil Asetat CH3COOC2H5 88

Propilen Oksida C3H6O 58

Katalis Ferric Acetylacetonate Fe(C5H7O2)3 353,17

(Sumber : Perry, edisi 7)

1. Homogenizer (HZ01)

Fungsi : Menghomogenkan katalis Ferric Acetylacetonate padat

dengan Asam Perasetat dan Etil Asetat.

Gambar :

Keterangan :


4/53

Aliran 1 : Aliran Katalis Ferric Acetylacetonate dari ST -

01

Aliran 2 : Aliran Asam Perasetat dari T -01

Aliran 3 : Aliran Etil Asetat dari MP -01

Aliran 4 : Aliran Outlet HZ -01

Kondisi Operasi :

T = 30 oC

P = 1 atm

Perbandingan massa masuk Homogenizer (HZ -01) (US Patent No. 8,466,302

B1)

Asam Perasetat : Etil Asetat = 30 : 70

Massa Asam Perasetat = 21707,520 kg/jam

Mol Asam Perasetat = Massa Asam Perasetat : BM

= 21707,520 kg/jam : 76 kg/kmol

= 285,625 kmol/jam

Kemurnian Asam Perasetat = 99,9%

ImpuritiesAsam Asetat = 0,01%

= x 21707,520 kg/jam= 2,173 kg/jam

Massa Etil Asetat = dari massa Asam Perasetat

= x 21707,520 kg/jam

= 50650,879 kg/jam

Mol Etil Asetat = Massa Etil Asetat : BM

= 50650,879 kg/jam: 88 kg/kmol= 575,578 kmol/jam

Kemurnian Etil Asetat = 99,9%

ImpuritiesAsam Asetat = 0,01%

= x 50650,879 kg/jam

= 5,070 kg/jam

Total massa impuritiesAsam Asetat =


5/53

Asam Asetat terkandung dalam Asam Perasetat + Asam Asetat terkandung

dalam Etil Asetat

= (2,173 + 5,070) kg/jam

= 7,243 kg/jam

Total mol impuritiesAsam Asetat = Massa Asam Asetat : BM

= 7,243 kg/jam : 60 kg/kmol

= 0,121 kmol/jam

Massa campuran total HZ - 01 =

Massa Asam Perasetat + Massa Etil Asetat + Massa Asam Asetat

= (21707,520 + 50650,879 + 7,243) kg/jam

= 72365,642 kg/jam

Jumlah Katalis Ferric Acetylacetonate yang dibutuhkan :

5 ppm (US Patent No. 8,466,302 B1)

Massa Katalis =

=

= 0,362 kg/jam

Mol Katalis = Massa Katalis : BM

= 0,362 kg/jam : 353,17 kg/kmol

= 0,001 kmol/jam

Neraca massa dalam Homogenizer (HZ - 01)

Komponen

Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Aliran 4Aliran 1 Aliran 2 Aliran 3

Asam Perasetat 0,0000 21701,520 0,0000 21701,520

Etil Asetat 0,0000 0,0000 50650,879 50650,879

Asam Asetat 0,0000 2,173 5,070 7,243

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,362 0,0000 0,0000 0,362

Total 0,362 21709,693 50655,950 72366,004


6/53

72366,004

2. Reactive Distillation Column

Fungsi : Mereaksikan Propilen dengan Asam Perasetat sekaligus

memisahkan produk utama (Propilen Oksida) dari Oksigen,

Propilen dan Propan.

Gambar :

Keterangan :

Aliran 4 : Aliran dari tangki HZ -01

Aliran 5 : Aliran Propilen dari MP -02

Aliran 6 : Aliran topRDC -01 (input PC -01)

Aliran 7 : Aliran bottomRDC -01 (input RB -01)

Aliran 8 : Aliran input KOD -01 (output PC -01)


7/53

Aliran 9 : Aliran top KOD -01 (ke utilitas)

Aliran 10 : Aliran bottom KOD -01 (refluks top RDC -

01)

Aliran 11 : Aliran top RB -01 (refluks bottom RDC -

01)

Aliran 12 : Aliran output RB -01 (ke KD -01)

KomposisiFeedmasuk aliran dari tangki homogenizer (Aliran 4)

Komposisi

Input (dari HZ -01)

kmol/jam Xi

Asam Peraseat 285,625 0,332

Asam Asetat 0,121 0,000

Etil Asetat 575,578 0,668

Katalis Ferric Acetylacetonate 0,001 0,000

Total 861,325 1,0000

KomposisiFeedmasuk aliran dari tangki Propilen (Aliran 5)

Komposisi

Input (dari T -03)

kmol/jam Xi

Propilen 856,876 0,990

Propana 8,655 0,010

Total 865,531 1,0000

Reaksi yang terjadi di Zona Reaksi:


CH2 O O

{Asam Perasetat} {Propilen} {Asam Asetat} {Propilen

Oksida}

Reaksi Samping :


8/53

CH3COOH CH3COOH +O2

O


Kondisi Operasi :

Reactive Distillation Column beroperasi pada

suhu : 20 sampai 150 0C (US Patent No. 8,466,302 B1) dan

Tekanan : 5 sampai 30 atm (US Patent No. 8,466,302 B1)

Rasio mol antara Asam Perasetat dengan Propilen adalah :

1 : 3 (US Patent No. 8,466,302 B1)

Konversi Asam Perasetat : 100%%Yield Propilen Oksida : 83%

A. Zona Reaksi

Fungsi : MereaksikanFeed(Asam Perasetat dan Propilen)

FeedMasuk dari Homogenizer (HZ -01) :

Massa Asam Perasetat = 21707,520 kg/jam

Mol Asam Perasetat = 21701,520 kg/jam: 76

kg/mol

= 285,625 kmol/jam

MassaImpuritiesAsam Asetat = 7,243 kg/jam

MolImpuritiesAsam Asetat = 7,243 kg/jam : 60 kmol/jam

= 0,121 kmol/jam

FeedMasuk dari Tangki Propilen (T -03) :

Massa Propilen = 35988,783 kg/jam

Mol Propilen = 35988,783 kg/jam : 42

kg/kmol

= 856,876 kmol/jam

Massa Propana = 380,834 kg/jam

Mol Propana = 380,834 kg/jam : 44

kg/kmol

= 8,655 kmol/jam

Reaksi :


9/53


CH2 O

O {Asam Perasetat} {Propilen} {Asam Asetat}

{Propilen Oksida}

Mula-mula : 285,625 856,876 0,121 -

Bereaksi : 237,069 237,069 237,069 237,069

Akhir : 48,556 619,807 237,190 237,069

Reaksi Samping :

CH3COOH CH3COOH +O2

O


Mula-mula : 48,556 - -

Bereaksi : 48,556 48,556 24,278

Akhir : 0,000 48,556 24,278

Komposisi massa zona reaksi (Middle):

KomponenSebelum bereaksi

(kg/jam)

Setelah bereaksi

(kg/jam)

Propilen 35988,783 26031,886

Asam Perasetat 21707,520 0,000

Propane 380,834 380,834

Oksigen 0,000 776,901

Asam Asetat 7,243 17144,759

Etil Asetat 50650,879 50650,879

Propilen oksida 0,000 13750,000

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,362 0,362

Total 108735,620 108735,620

B.

Step Separasi


10/53

Fungsi : Memisahkan produk hasil reaksi (Asam Asetat, Propilen Oksida

dan Oksigen).

Kondisi Operasi (trial and error)

P = 16,5 atm

{masih dalam range US Patent No. 8,466,302 B1 (5 sampai 30

atm)}.

T = 51 0C

{masih dalam range US Patent No. 8,466,302 B1 (20 sampai 150

0C)}.

Persamaan Antoine : ln Pi = AB/(T+C)

Komponen

Input

(setelah bereaksi) Xi

kg/jam kmol/jam

Propilen 26031,886 619,807 0,354

Asam Perasetat 0,000 0,000 0,000

Propane 380,834 8,655 0,005

Oksigen 776,901 24,278 0,014

Asam Asetat 17144,759 285,764 0,163

Etil Asetat 50650,879 575,578 0,329

Propilen oksida 13750,000 237,069 0,135

Katalis Ferric Acetylacetonate 0,362 0,001 0,000

Total 108735,620 1751,134 1,000

Komponen

Konstanta Antoine

A B C

Propilen 15,703 1807,530 - 26,150

Propane 15,726 1872,460 -25,160

Oksigen 15,408 734,550 - 6,450


11/53

Asam Asetat 16,808 3405,570 -56,340

Etil Asetat 16,152 2790,500 -57,150

Propilen Oksida 15,323 2107,580 -64,870

(sumber : Coulson & Richardson's Chemical Engineering Vol.6, Appendix C)

Komposisi Feed :

Komponen Xi Pi (mmHg) Ki = (Pi/P) Yi = (Ki.Xi)

Propilen 0,354 15323,810 1,222 0,433

Asam Perasetat 0,000 0,000 0,000 0,000

Propane 0,005 12879.376 1,027 0,005

Oksigen 0,014 486704,833 38,812 0,538

Asam Asetat 0,163 59,838 0,005 0,001

Etil Asetat 0,329 298,954 0,024 0,008

Propilen Oksida 0,135 1331,569 0,106 0,014

Katalis Ferric Acetylacetonate 0,000 0,000 0,000 0,000

Total 1,000 516598,378 1,000

Ditetapkan :

KomponenLight key = Oksigen

KomponenHeavy Key = Propilen Oksida

Penentuan distribusi komponen di dalam distilatedan bottomproduk dengan

komponen referensi Propilen Oksida.

Komponen Ki K ref = Ki/Kref log


12/53

Propilen1,222 0,106

11,508 1,601

Propane1,027 0,106

9,672 0,986

Oksigen38,812 0,106

365,512 2,563

Asam Asetat0,005 0,106

0,045 - 1,347

Etil Asetat0,024 0,106

0,225 - 0,649

Propilen Oksida0,106 0,106

1,000 0,000

Diinginkan 99,9% light keykeluar dari top

Light key(Oksigen) top = 99,9% x 24,278 kmol

= 24,254 kmol

Light key(Oksigen) bottom = 0,1% x 24,278 kmol

= 0,024 kmol

Log = Log

= 3,000

Diinginkan 99,9% heavy key keluar dari bottom

Heavy key(Propilen Oksida)top = 99,9% x 237,069 kmol

= 0,237 kmol

Heavy key(Propilen Oksida) bottom = 0,1% x 237,069 kmol

= 236,832 kmol

Log = Log

= - 3,000

Komponen X = log Y = log iD/Ib X.Y X^2Oksigen 2,563 3,000 7,688 6,568


13/53

Propilen Oksida 0,000 -3,000 0,000 0,0000

Total 2,563 0,000 7,688 6,568

Untuk mengetahui distribusi komponen lain digunakan persamaan :

{(*+) (*+) }

()

(Van Winkle Pg.

291)

Distribusi komponen

Komponen

X =

log Y =log XD/XB XD/XB Top(kmol/jam) Bottom(kmol/jam)Propilen 1,061 - 0,516 0,305 144,779 475,028

Propane 0,986 -0,693 0,203 1,460 7,195

Oksigen 2,563 3,000 999,000 24,254 0,024

Asam Asetat - 1,347 - 6,153 0,000 0,000 285,764

Etil Asetat - 0,649 - 4,518 0,000 0,017 575,561

Propilen Oksida 0,000 - 3,000 0,001 0,237 236,832

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,000 0,000 0,000 0,000 0,001

Total 170,747 1580,387

B.1. Bagian atas kolom (topdistillation/ rectifying section)


P = 16,1 atm = 12236 mmHg


14/53

T = 35 0C = 308,150 0K

Komposisi topdistillation

Komponen kg Kmol Yi Pi Ki

Xi =

Yi / Ki

Propilen 6080,702 144,779 0,848 10861,928 0,888 0,955

Propane 64,242 1,460 0,009 9038,963 0,739 0,012

Oksigen 776,124 24,254 0,142 430540,490 35,186 0,004

Asam Asetat 0,012 0,000 0,000 26,673 0,002 0,001

Etil Asetat 1,536 0,017 0,000 153,557 0,013 0,008

Propilen Oksida 13,750 0,237 0,001 780,171 0,064 0,022

Total 6936,366 170,747 1,000 1,000

B.1. Bagian bawah kolom (bottom distillation/stripping section)


P = 16,8 atm = 12768 mmHg

T = 102,06 0C = 375,21 0K

Komposisi bottom distillation

Komponen kg kmol Xi Pi

Ki =

Pi / P

Yi =

Ki x XiPropilen 19951,184 475,028 0,301 37213,089 2,915 0,876

Propane 316,591 7,195 0,005 32108,399 2,515 0,011

Oksigen 0,777 0,024 0,000 670347,874 52,502 0,001

Asam Asetat 17144,747 285,764 0,181 458,457 0,036 0,006

Etil Asetat 50649,343 575,561 0,364 1600,527 0,125 0,046

Propilen

13736,250 236,832 0,150 5072,025 0,397 0,060


15/53

Oksida

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,362 0,001 0,0000 0,000 0,000 0,000

Total 101799,254 1580,387 1,000 1,000

3. Partial Condensor (PC -01)

Fungsi :Mengkondensasikan sebahagian uap output topRDC -01

Gambar :

Keterangan :

Aliran 6 : Aliran outputtopRDC -01 (Input PC -01)

Aliran 8 : Aliran inputKOD -01 (OutputPC -01)

Aliran 9 : Aliran output top KOD -01(ke utilitas)

Aliran 10 : Aliran output bottom KOD -01(refluks)

Kondisi Operasi PC -01

P = 16,1 atm = 12236 mmHg

T = 35 0C = 308,150 0K

Komposisifeedmasuk Partial Condensor (PC -01)

Komponen kg kmol Yi Pi Ki (Pi/P)

Propilen 6080,702 144,779 0,848 10861,928 0,888

Propane 64,242 1,460 0,009 9038,963 0,739

Oksigen 776,124 24,254 0,142 430540,490 35,186


16/53

Asam Asetat 0,012 0,000 0,000 26,637 0,002

Etil Asetat 1,536 0,017 0,000 153,557 0,013

Propilen Oksida 13,750 0,237 0,001 780,171 0,064

Total 6936,366 170,747 1,000

= (Trial and Error) (trybal 3rd, Pg. 366)Dimiana :

F = 170,747 kmol/jam

D = 34,149 kmol/jam

W = 136,598 kmol/jam

Komponen zF xW yD D (kg) W (kg)

Propilen 0,848 0,867 0,770 1104,375 4976,327

Propane 0,009 0,009 0,007 10,015 54,228

Oksigen 0,142 0,018 0,638 696,900 79,224

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000 0,000 0,012

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000 0,005 1,531

Propilen

Oksida 0,001 0,002 0,000 0,216 13,534

Total 1,000 1,000 1,000 1811,510 5124,856

Neraca massa parsial condensor (PC -01)

KomponenInput

F (kg)

Output

D (kg) Bottom (kg)

Propilen 6080,702 1104,375 4976,327


17/53

Propane 64,242 10,015 54,228

Oksigen 776,124 696,900 79,224

Asam Asetat 0,012 0,000 0,012

Etil Asetat 1,536 0,005 1,531

Propilen Oksida 13,750 0,216 13,534

Total 6936,366

1811,510 5124,856

6936,366

4. Knock Out Drum (KOD -01)

Fungsi : Memisahkan fase uap dan fase liquid dari partial

condenser (PC -01)

Gambar :

Keterangan :

Aliran 8 : Aliran inputKOD -01 (OutputPC -01)

Aliran 9 : Aliran output top KOD -01(ke utilitas)

Aliran 10 : Aliran output bottom KOD -01(refluks)

Neraca massa knock out drum (KOD -01)

Komponen Input Output


18/53

F (kg) D (kg) Bottom (kg)

Propilen 6080,702 1104,375 4976,327

Propane 64,242 10,015 54,228

Oksigen 776,124 696,900 79,224

Asam Asetat 0,012 0,000 0,012

Etil Asetat 1,536 0,005 1,531


Total 6936,366

1811,510 5124,856

6936,366

5. Reboiler (R -01)

Fungsi :Meguapkan kembali sebagian liquid produk bawah RDC -

01

Gambar :

Keterangan :

Aliran 7 : Aliran inputRB -01 (OutputRDC -01)

Aliran 11 : Aliran output RB -01(refluks bottom RDC -01)

Aliran 12 : Aliran outputRB -01

Dimana : = Aliran vapour RB-01 (refluks reboiler) = Aliran umpan RB-01B = Aliran bottom produk RB-01


19/53

Kondisi operasi,

P = 16,8 atm = 12768 mmHg

T = 102,06 0C = 375,21 0K

Dimana q = 1 (Saturated liquid feed)

Perhitungan :

= qF + L= 1873,578 kmol

= V + (q - 1) F= 170,747 kmol

B = - = 1702,830 kmol

5.1. Komposisi Feed Reboiler (

)

Komponen Xi kmol Kg

Propilen 0,394 738,291 31008,213

Propane 0,005 9,888 435,061

Oksigen 0,014 26,754 856,125

Asam Asetat 0,153 285,746 17144,771

Etil Asetat 0,307 575,596 50625,411

Propilen

Oksida 0,127 237,302 13763,534

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,000 0,001 0,362

Total 1,000 1873,578 113860,477


20/53

5.2.Komposisi Boilup Reboiler ()Komponen Yi kmol Kg

Propilen 0,848 144,779 6080,702

Propane 0,009 1,460 64,242

Oksigen 0,142 24,254 776,124

Asam Asetat 0,000 0,000 0,012

Etil Asetat 0,000 0,017 1,536

Propilen

Oksida 0,001 0.273 13,750

Katalis Ferric


Total 1,000 170,747 6936,366

5.3.Komposisi Produk Reboiler (B)

Komponen Xi kmol Kg

Propilen 0,349 593,512 24927,512

Propane 0,005 8,428 370,819

Oksigen 0,001 2,500 80,001

Asam Asetat 0,168 285,746 17144,759

Etil Asetat 0,338 575,578 50650,875

Propilen

Oksida 0,139 237,065 13749,784

Katalis Ferric


Total 1,000 1702,830 106924,111

5.4.Neraca Massa Reboiler (RB -01)

Komponen Input Output


21/53

L (kg)V (kg) Bottom (kg)

Propilen 31008,213 6080,702 24927,512

Propane 435,061 64,242 370,819

Oksigen 856,125 776,124 80,001

Asam Asetat 17144,771 0,012 17144,759

Etil Asetat 50625,411 1,536 50650,875

Propilen Oksida 13763,534 13,750 13749,784

Katalis Ferric


Total 113860,477

6936,366 106924,111

113860,477


22/53

Neraca Massa Reactive Distillation Column (RCD -01)

Komponen

InputOutput

Aliran 4

(kg/jam)

Aliran 5

(kg/jam)

Aliran 9

(kg/jam)

Aliran 12

(kg/jam)

Propilen 0,000 35988,783 1104,375 24927,512

Asam Perasetat 21707,520 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 380,834 10,015 370,819

Oksigen 0,000 0,000 696,900 80,001

Asam Asetat 7,243 0,000 0,000 17144,759

Etil Asetat 50650,879 0,000 0,005 50650,875

Propilen Oksida 0,000 0,000 0,216 13749,784


Total

72366,004 36369,616 1811,510 106924,111

108735,620 108735,620


23/53

6. Kolom Distilasi (KD -01)

Fungsi : Memisahkan produk utama (propilen oksida) dari asam asetat.

Gambar :

Keterangan :

Aliran 12 : Aliran input KD -01 (output RB -01)

Aliran 13 : Aliran topKD -01 (input CD -01)

Aliran 14 : Aliran bottomKD -01 (input RB -02)

Aliran 15 : Aliran input ACC -01 (output CD -01)

Aliran 16 : Aliran top refluks KD -01

Aliran 17 : Aliran distilate(ke KD -02)

Aliran 18 : Aliran top RB -02 (bottom refluks KD -01)

Aliran 19 : Aliran output RB -01 (ke VAP -01)

Kondisi Operasi

P = 6,085 atm = 4624,253 mmHg

T = 35,000 0C = 308,150 0K

Persamaan Antoine :

[ ]


24/53

Komposisi masuk KD -01

Komponen

Input

(dari RB -01) Xi

kg Kmol

Propilen 24927,512 539,512 0,349

Propane 370,819 8,428 0,005

Oksigen 80,001 2,500 0,001

Asam Asetat 17144,759 285,764 0,168

Etil Asetat 50650,875 575,578 0,338

Propilen oksida 13749,784 237,065 0,139

Katalis Ferric


Total 106924,111 1702,830 1,000

Komponen

Konstanta Antoine

A B C

Propilen 15,703 1807,530 - 26,150

Propane 15,726 1872,460 -25,160

Oksigen 15,408 734,550 - 6,450

Asam Asetat 16,808 3405,570 -56,340

Etil Asetat 16,152 2790,500 -57,150

Propilen Oksida 15,323 2107,580 -64,870


Komposisi Feed :


Propilen 0,349 10861,928 2,349 0,819

Propane 0,000 9038,963 1,955 0,010

Oksigen 0,005 430540,490 93,105 0,137

Asam Asetat 0,001 26,673 0,006 0,001

Etil Asetat 0,168 153,557 0,033 0,011

Propilen Oksida 0,338 780,171 0,169 0,023


Total 1,000 431726,277 1,000


25/53

Ditetapkan :

KomponenLight key = Propilen Oksida

KomponenHeavy Key = Asam Asetat


komponen referensi Asam Asetat.


Propilen 2,349 0,006 407,232 2,610

Propane 1,955 0,006 338,886 2,530

Oksigen 93,105 0,006 16141,684 4,208Asam Asetat 0,006 0,006 1,000 0,000

Etil Asetat 0,033 0,006 5,757 0,760

Propilen Oksida 0,169 0,006 29,250 1,466


Light key(Propilen Oksida) top = 99,9% x 237,065 kmol/jam

= 236,828 kmol/jam

Light key(Propilen Oksida) bottom = 0,1% x 237,065 kmol/jam

= 0,237 kmol/jam

Log = Log

= 3,000


Heavy key(Asam Asetat)top = 0,1% x 285,746 kmol/jam

= 0,286 kmol/jam

Heavy key(Asam Asetat) bottom = 99,9% x 285,746 kmol/jam

= 285,460 kmol/jam


26/53

Log = Log

= -3,000

Komponen X = log Y = log iD/iB X.Y X^2Propilen Oksida 1,466 3,000 4,398 2,150

Asam Asetat 0,000 -3,000 0,000 0,000

Total 0,000 4,3977 2,150


{(*+) (*+) } () (Van Winkle Pg. 291)Distribusi komponen

Komponen

X =

log

Y =

log XD/XB XD/XB

Top

(kmol/jam)

Bottom

(kmol/jam)

Propilen 2,601 7,679 47803404,851 539,512 0,000

Propane 2,530 7,353 22541288,981 8,428 0,000

Oksigen 4,208 14,219 165439223758313,000 2,500 0,000

Asam Asetat 0,000 -3,000 0,001 0,286 285,460

Etil Asetat 0,760 0,111 1,291 324,386 251,192

Propilen Oksida 1,466 3,000 999,000 236,828 0,237

Katalis Ferric

Acetylacetonate 0,000 0,000 0,000 0,000 0,001

Total 1165,940 536,890

Topdistillation/ rectif iying section


P = 5,5 atm = 4180,000 mmHg

T = 100,264 0C = 373,4139 0K


27/53


Komponen kg kmol Yi Pi Ki

Xi =

Yi / Ki

Propilen 24927,511 593,512 0,509 36229,855 8,667 0,059

Propane 370,819 8,428 0,007 31234,892 7,472 0,001

Oksigen 80,001 2,500 0,002 663845,429 158,815 0,000

Asam Asetat 17,145 0,286 0,000 431,549 0,103 0,002

Etil Asetat 28546,009 324,386 0,278 1522,750 0,364 0,764

Propilen Oksida 13736,034 236,828 0,203 4875,465 1,166 0,174

Total 67677,519 1165,940 1,000 1,000

Bottomdistillation/ str ipping section


P = 6,000 atm = 4560 mmHg

T = 159,000 0C = 432,150 0K


Komponen Kg kmol Xi Pi

Ki =

Pi / P

Yi =

Ki x Xi

Propilen 0,001 0,000 0,000 76930,344 16,871 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000 67863,128 14,882 0,000

Oksigen 0,000 0,000 0,000 875008,673 191,888 0,000

Asam Asetat 0,000 285,460 0,532 2312,429 0,507 0,270Etil Asetat 17127,614 251,192 0,468 6064,860 1,330 0,622

Propilen

Oksida 22104,865 0,237 0,000 14535,558 3,188 0,001

Katalis Ferric

Acetylacetonate 13,750 0,001 0,000 0,000 0,00 0,000

Total 536,890 1,000 1


28/53

7. Condensor (CD -01)

Fungsi :Mengkondensasikan fraksi uap outputtop KD01

Gambar :

Keterangan :

Aliran 13 (V) : Aliran topKD -01 (input CD -01)


Aliran 16 (L) : Aliran top refluks KD -01

Aliran 17 (D) : Aliran distillate(ke KD -02)

Kondisi Operasi CD -01

P = 4 atm = 3040,000 mmHg

T = 118,000 0C = 391,150 0K

Teta () = 1,234 (trial and error)

Komponen XF XD alfa () *XF/( ) *XD/( )

Propilen 0,001 0,001 61,204 0,001 0,001

Propane 0,008 0,011 53,170 0,008 0,011

Asam Asetat 0,258 0,000 1,000 -1,102 -0,001

Etil Asetat 0,520 0,700 3,191 0,847 1,141

Propilen Oksida 0,214 0,289 9,271 0,247 0,333

Total 1,000 1,000 0,001 1,484


29/53

Didapatkan :

V = L + D

R = Lo / D (Pers.9.49, Treyball)

V = R x D + D

= (R + 1) x D

Mencari rasio refluk minimum :

1q =

n Xf

1 / ............q = 1 (bubble)

(L/D) m + 1 =

n Xd

1 /.........Trial = 1,234

L/D + 1 = 1,484

L/D minimum = 1,4841

= 0,484

L/D aktual = 1,25 x L/D min

= 1,25 x 0,484

= 0,605

D = Total kmol top KD -01

V = L + D

= (R+1).D

= (0,605 + 1) x 1193,492 kmol/jam

= 1915,587 kmol/jam

L = R x D

= 0,605 x 1193,492 kmol/jam


30/53

= 722,094 kmol/jam

Komposisifeedmasuk Condensor (V) (CD -01)

Komponen Yi kmol kg

Propilen 0,001 1,445 60,692

Propane 0,011 20,159 887,012

Asam Asetat 0,000 0,666 39,972

Etil Asetat 0,700 1340,598 117972,640

Propilen Oksida 0,289 552,718 32057,638

Total 1,000 1915,587 151017,955

Komposisi Refluks (L)

Komponen XL kmol Kg

Propilen 0,001 0,545 22,878

Propane 0,011 7,599 334,366

Asam Asetat 0,000 0,251 15,068

Etil Asetat 0,700 505,348 44470,643

Propilen Oksida 0,289 208,351 12084,359

Total 1,000 722,094 56927,315

Komposisi Destilat (D)

Komponen XD kmol Kg

Propilen 0,001 0,900 37,814

Propane 0,011 12,560 552,647

Asam Asetat 0,000 0,415 24,905

Etil Asetat 0,700 835,250 73501,996

Propilen Oksida 0,289 344,367 19973,278

Total 1,000 1193,492 94090,640


31/53

Neraca massa condenser (CD -01)

KomponenInput

V (kg)

Output

L (kg) D (kg)Propilen 60,692 22,878 37,814

Propane 887,012 334,366 552,647

Asam Asetat 39,972 15,068 24,905

Etil Asetat 117972,640 44470,643 73501,996

Propilen Oksida 32057,638 12084,359 19973,278

Total 151017,955

56927,315 94090,640

151017,955

8. Reboiler (RB -02)

Fungsi :Meguapkan kembali sebagian liquid produk bottomKD -

01

Gambar :

Keterangan :






32/53

Kondisi operasi,

P = 5,000 atm = 3800,000 mmHg

T = 177,000 0C = 450,150 0K


Perhitungan :

= qF + L= 1 x 1608,990 kmol/jam + 722,094 kmol/jam

= 1608,990 kmol/jam + 722,094 kmol/jam

= 2331,084 kmol/jam

= V + (q - 1) F= 1915,587 kmol/jam + (11 ) x 1608,990 kmol/jam

= 1915,587 kmol/jam

B =

-

= 2331,084 kmol/jam - 1915,587 kmol/jam

= 415,497 kmol/jam

Komposisi Feed Reboiler (Komponen X Kmol kg

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 0,998 2326,387 139583,247

Etil Asetat 0,002 4,691 412,785


Katalis Ferric


Total 1,000 2331,084 139996,394


33/53

Komposisi Boilup Reboiler ()Komponen Y Kmol Kg

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 0,998 1911,727 114703,640

Etil Asetat 0,002 3,855 339,209


Katalis Ferric


Total 1,000 1915,587 115042,849

Komposisi Produk Reboiler (B)

Komponen XB kmol Kg

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 0,998 414,660 24879,607

Etil Asetat 0,002 0,836 73,576


Katalis Ferric


Total 1,000 415,497 24953,545

Neraca Massa Reboiler (RB -01)

KomponenInput

L (kg)

Output

V (kg) Bottom (kg)

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 139583,247 114703,640 24879,607

Etil Asetat 412,785 339,209 73,576



34/53

Katalis Ferric


Total 139996,394

115042,849 24953,545

139996,394

Neraca Massa Distillation Column (KD -01)

Komponen

Input Output

Aliran 12

(kg/jam)

Aliran 17

(kg/jam)

Aliran 19

(kg/jam)

Propilen 37,814 37,814 0,000

Propane 552,647 552,647 0,000

Asam Asetat 24904,512 24,905 24879,607

Etil Asetat 73575,572 73501,996 73,576

Propilen Oksida 19973,278 19973,278 0,000

Katalis Ferric Acetylacetonate 0,362 0,000 0,362

Total 119044,184

94090,640 24953,545

119044,184

9. Kolom Distilasi (KD -02)

Fungsi : Memisahkan Propan, Propilen Oksida dan Etil Asetat.

Gambar :


35/53

Keterangan :

Aliran 17 : Aliran input KD -02 (output CD -01)

Aliran 20 : Aliran topKD -02 (input CD -02)

Aliran 21 : Aliran middleKD -02 (input CD -03)

Aliran 22 : Aliran bottomKD -02 (input RB -03)Aliran 23 : Aliran input ACC -02 (output CD -02)

Aliran 24 : Aliran top refluks KD -02

Aliran 25 : Aliran top distillate

Aliran 26 : Aliran middle refluks KD -02

Aliran 27 : Aliran middle distillate


Aliran 29 : Aliran outputRB -03

Kondisi Operasi

P = 9,8 atm = 7448,000 mmHg

T = 146,000 0C = 419,150 0K

Persamaan Antoine :

[

]

Komposisi masuk KD -02


36/53

Komponen

Input

(dari CD -01) Xi

kg kmol

Propilen 37,814 0,900 0,001Propane 552,647 12,560 0,011

Asam Asetat 24,905 0,415 0,000

Etil Asetat 73501,996 835,250 0,700

Propilen oksida 19973,278 344,367 0,289

Total 94090,640 1193,492 1,000

Komponen

Konstanta Antoine

A B C

Propilen 15,703 1807,530 - 26,150

Propane 15,726 1872,460 -25,160

Asam Asetat 16,808 3405,570 -56,340

Etil Asetat 16,152 2790,500 -57,150

Propilen Oksida 15,323 2107,580 -64,870


Komposisi Feed :


Propilen 0,001 66395,663 8,915 0,007

Propane 0,011 58304,982 7,828 0,082

Asam Asetat 0,000 1671,290 0,224 0,000

Etil Asetat 0,700 4642,631 0,623 0,436

Propilen Oksida 0,289 11775,655 1,581 0,456

Total 1,000 1,000

Ditetapkan :

KomponenLight key = Propilen Oksida

KomponenHeavy Key = Etil Asetat


komponen referensi Etil Asetat.


37/53


Propilen 8,915 0,623 14,301 1,155

Propane 7,828 0,623 12,559 1,099

Asam Asetat 0,224 0,623 0,360 -4,444

Etil Asetat 0,623 0,623 1,000 0,000

Propilen Oksida 1,581 0,623 2,536 0,404


Light key(Propilen Oksida) top = 99,9% x 344,367 kmol/jam

= 344,023 kmol/jam

Light key(Propilen Oksida) bottom = 0,1% x 344,367 kmol/jam

= 0,344 kmol/jam

Log = Log

= 3,000


Heavy key(Asam Asetat)top = 0,1% x 835,250 kmol/jam

= 0,835 kmol/jam

Heavy key(Asam Asetat) bottom = 99,9% x 835,250 kmol/jam

= 834,415 kmol/jam

Log = Log

= -3,000

Komponen X = log Y = log iD/iB X.Y X^2Propilen Oksida 0,404 3,000 1,212 0,163

Etil Asetat 0,000 -3,000 0,000 0,000


38/53

Total 0,404 0,000 1,212 0,613


{(*+) (*+) } () (Van Winkle Pg. 291)Distribusi komponen

Komponen

X =

log Y =log XD/XB XD/XB Top(kmol/jam) Bottom(kmol/jam)Propilen 1,155 14,148 140480360624760,000 0,900 0,000

Propane 1,099 13,310 20420463923772,400 12,560 0,000

Asam Asetat -0,444 -9,585 0,000 0,000 0,415

Etil Asetat 0,000 -3,000 0,001 0,835 834,415

Propilen Oksida 0,404 3,000 999,000 344,023 0,344

Total 358,318 835,174

Ditetapkan :

KomponenLight key = Propan

KomponenHeavy Key = Propilen Oksida


komponen referensi Propilen Oksida.


Propilen 8,915 1,581 5,638 0,751

Propane 7,828 1,581 4,951 0,695

Asam Asetat 0,224 1,581 0,142 -0,848


39/53

Etil Asetat 0,623 1,581 0,394 -0,404

Propilen Oksida 1,581 1,581 1,000 0,000


Light key(Propan) top = 99,9% x 12,560 kmol/jam

= 12,548 kmol/jam

Light key(Propan) bottom = 0,1% x 12,560 kmol/jam

= 0,013 kmol/jam

Log

= Log

= 3,000


Heavy key(Propilen Oksida)top = 0,1% x 344,023 kmol/jam

= 0,344 kmol/jam

Heavy key(Propilen Oksida) bottom = 99,9% x 344,023 kmol/jam

= 343,678 kmol/jam

Log = Log

= -3,000

Komponen X = log

Y = log iD/iB X.Y X^2

Propan 0,695 3,000 2,084 0,483

Propilen Oksida 0,000 -3,000 0,000 0,000

Total 0,695 0,000 2,084 0,483


{(*+) (*+)

}


40/53

() (Van Winkle Pg. 291)Distribusi komponen

Komponen

X =

log Y =log XD/XB XD/XB Top(kmol/jam) Middle(kmol/jam)Propilen 0,751 3,487 3068,254 0,900 0,000

Propane 0,695 3,000 999,000 12,548 0,013

Asam Asetat -0,848 -10,322 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat -0,404 -6,490 0,000 0,000 0,835

Propilen Oksida 0,000 -3,000 0,001 0,344 343,678

Total 13,792 344,527

Topdistillation/ rectif iying section


P = 9,4 atm = 7144,000 mmHg

T = 35,000 0C = 308,150 0K


Komponen Kg kmol Yi Pi Ki

Xi =

Yi / Ki

Propilen 37,802 0,900 0,065 10861,928 1,520 0,043

Propane 552,094 12,548 0,910 9038,963 1,265 0,719

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000 26,673 0,004 0,000

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000 153,557 0,021 0,000

Propilen Oksida 19,953 0,344 0,025 780,171 0,109 0,228

Total 609,849 13,792 1,000 1,000

Middledistillation


P = 9,600 atm = 7296,000 mmHg


41/53

T = 120,000 0C = 393,150 0K

Komposisi middle distillation

Komponen Kg kmol Yi Pi

Ki =

Pi / P

Yi =

Ki x Xi

Propilen 0,012 0,000 0,000 47932,552 6,570 0,000

Propane 0,553 0,013 0,000 41674,938 5,712 0,000

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000 809,770 0,111 0,000

Etil Asetat 73,502 0,835 0,002 2556,873 0,350 0,007

Propilen

Oksida 19933,352 343,678 0,998 7351,295 1,008 0,990Total 344,527 1,000 1,000

Bottomdistillation


P = 10,000 atm = 7600,000 mmHg

T = 170,7040

C = 443,8540

K


Komponen Kg kmol Xi Pi

Ki =

Pi / P

Yi =

Ki x Xi

Propilen 0,000 0,000 0,000 87151,332 11,467 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000 77176,992 10,155 0,000

Asam Asetat 24,905 0,415 0,000 3040,417 0,400 0,000

Etil Asetat 73428,494 834,415 0,999 7596,832 1,000 0,999

Propilen

Oksida 19,973 0,344 0,000 17353,826 2,283 0,001

Total 73473,372 835,174 1,000 1,000

10.Condensor (CD -01)


42/53

Fungsi :Mengkondensasikan fraksi uap output top KD01

Gambar :

Keterangan :




Aliran 17 (D) : Aliran distilate(ke KD -02)


P = 9,4 atm = 7144,000 mmHg

T = 35,000 0C = 308,150 0K



Propilen 0,001 0,065 5,638 0,004 0,350

Propane 0,011 0,910 4,951 0,143 12,399

Asam Asetat 0,000 0,000 0,142 0,000 0,000

Etil Asetat 0,700 0,000 0,394 -0,066 0,000

Propilen Oksida 0,289 0,025 1,000 -0,080 -0,007

Total 1,000 1,000 0,001 12,742

Didapatkan :

V = L + D


43/53


V = R x D + D

= (R + 1) x D


1q =

n Xf

1 / ............q = 1 (bubble)

(L/D) m + 1 =

n Xd

1 /.........Trial = 4,588

L/D + 1 = 12,742


= 11,742


= 1,25 x 11,742

= 14,678

D = Total kmol top KD -01

V = L + D

= (R+1).D

= (14,678 + 1) x 13,792 kmol/jam

= 216,222 kmol/jam

L = R x D

= 14,678 x 13,792 kmol/jam

= 202,430 kmol/jam



44/53

Komponen Yi kmol kg

Propilen 0,065 14,111 592,644

Propane 0,910 196,718 8655,582

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000

Propilen Oksida 0,025 312,823 312,823

Total 1,000 216,222 9561,050


Komponen XL kmol Kg

Propilen 0,065 13,211 554,843

Propane 0,910 184,170 8103,488

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000


Total 1,000 202,430 8951,201


Komponen XD kmol Kg

Propilen 0,065 0,900 37,802

Propane 0,910 12,548 552,094

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000


Total 1,000 13,792 609,849


KomponenInput

V (kg)

Output

L (kg) D (kg)

Propilen 592,644 554,843 37,802


45/53

Propane 8655,582 8103,488 552,094

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,000 0,000 0,000

Propilen Oksida 312,823 292,869 19,953

Total 9561,050

8951,201 609,849

9561,050

11.Condensor (CD -03)

Fungsi :Mengkondensasikan fraksi uap output middle KD02

Gambar :

Keterangan :




Aliran 17 (D) : Aliran distilate(ke KD -02)


P = 9,6 atm = 7296,000 mmHg

T = 120,000 0C = 393,150 0K



46/53


Propilen 0,001 0,000 14,301 0,001 0,000

Propane 0,011 0,000 12,559 0,012 0,000

Asam Asetat 0,000 0,000 0,360 0,000 0,000

Etil Asetat 0,700 0,002 1,000 -0,933 -0,003

Propilen Oksida 0,289 0,988 2,536 0,931 3,217

Total 1,000 1,000 0,010 3,214

Didapatkan :

V = L + D


V = R x D + D

= (R + 1) x D


1q =

n Xf

1 / ............q = 1 (bubble)

(L/D) m + 1 =

n Xd

1 /.........Trial = 1,75

L/D + 1 = 3,214


= 2,214


= 1,25 x 2,214

= 2,768


47/53

D = Total kmol middleKD -02

V = L + D

= (R+1).D

= (2,768 + 1) x 344,527 kmol/jam

= 1298,068 kmol/jam

L = R x D

= 2,768 x 344,527 kmol/jam

= 953,542 kmol/jam


Komponen Yi kmol kg

Propilen 0,000 0,001 0,046

Propane 0,000 0,047 2,082

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,002 3,147 276,932

Propilen Oksida 0,998 1294,873 75102,627

Total 1,000 1298,068 75381,688


Komponen XL kmol Kg

Propilen 0,000 0,001 0,034

Propane 0,000 0,035 1,530

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,002 2,312 203,430

Propilen Oksida 0,998 951,194 55169,275

Total 1,000 953,542 55374,270



48/53

Komponen XD kmol Kg

Propilen 0,000 0,000 0,012

Propane 0,000 0,013 0,553

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 0,002 0,835 73,502

Propilen Oksida 0,998 343,678 19933,352

Total 1,000 344,527 20007,419


KomponenInputV (kg)

Output

L (kg) D (kg)

Propilen 0,046 0,034 0,012

Propane 2,082 1,530 0,553

Asam Asetat 0,000 0,000 0,000

Etil Asetat 276,932 203,430 73,502

Propilen Oksida 75102,627 55169,275 19933,352

Total 75381,688

55374,270 20007,419

75381,688

12.

Reboiler (RB -03)

Fungsi :Meguapkan kembali sebagian liquid produk bawah KD-02

Gambar :


49/53

Keterangan :





Kondisi operasi,

P = 10,000 atm = 7600,000 mmHg

T = 170,704 0C = 443,854 0K


Perhitungan :

= qF + L= 1 x 1193,492 kmol/jam + (202,430 + 953,542) kmol/jam

= 1193,492 kmol/jam + 1155,972 kmol/jam

= 2349,464 kmol/jam

= V + (q - 1) F= (216,222 + 1298,068) kmol/jam + (11) x 1193,492 kmol/jam

= 1514,290 kmol/jam

B = - = 2349,464 kmol/jam - 1514,290 kmol/jam

= 835,174 kmol/jam

Komposisi Feed Reboiler (Komponen X

Kmol kg


50/53

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 0,000 1,168 70,060

Etil Asetat 0,999 2347,328 206564,851


Total 1,000 2349,464 206691,099

Komposisi Boilup Reboiler ()Komponen Y Kmol Kg

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000Asam Asetat 0,000 0,753 45,155

Etil Asetat 0,999 1512,913 133136,357


Total 1,000 1514,290 133217,727

Komposisi Produk Reboiler (B)

Komponen XB kmol Kg

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000

Asam Asetat 0,000 0,415 24,905

Etil Asetat 0,999 834,415 73428,494


Total 1,000 835,174 73473,372

Neraca Massa Reboiler (RB -01)

KomponenInput

L (kg)

Output

V (kg) Bottom (kg)

Propilen 0,000 0,000 0,000

Propane 0,000 0,000 0,000


51/53

Asam Asetat 70,060 45,155 24,905

Etil Asetat 206564,851 133136,357 73428,494

Propilen Oksida 56,188 36,214 19,937

Total 206691,099

133217,727 73473,372

206691,099

Neraca Massa Distillation Column (KD -02)

Komponen

Input Output

Aliran 17

(kg/jam)

Aliran 25

(kg/jam)

Aliran 27

(kg/jam)

Aliran 29

(kg/jam)

Propilen 37,814 37,802 0,012 0,000

Propane 552,647 552,094 0,553 0,000

Asam Asetat 24,905 0,000 0,000 24,905

Etil Asetat 73501,996 0,000 73,502 73428,494

Propilen Oksida 19973,278 19,953 19933,352 19,973

Total 94090,640

609,849 20007,419 73473,327

94090,640


52/53


53/53

Documents

Lampiran Neraca Massa