Page 1
TUGAS PERANCANGAN PRODUK DAN PROSES KIMIA
Pembuatan Sellulose Asetat Menggunakan Pelarut Asam Asetat dengan Reaktan Utama Asetat Anhidrid dan Katalis Asam Sulfat
disusun oleh : Kelompok 8
Annisa Ghaisani Putri 21030111130046Avif Ulinuha 21030111120013David Pascal Jonathan 21030111130124Muhammad Taufan Hazila 21030111120026Nur Azizah 21030111130125Rais Fatikhin 21030111130079
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2013
Page 2
PENDAHULUAN
Dewasa ini perkebunan kelapa sawit telah menyebar di 22 propinsi, yang pada tahun 2010
luasnya mencapai 8,3 juta Ha, yang sekitar 41% merupakan perkebunan rakyat (Ditjenbun, 2012).
Semakin luasnya perkebunan kelapa sawit akan diikuti dengan peningkatan produksi dan jumlah
limbah kelapa sawit. Dalam proses produksi minyak sawit, TKKS merupakan limbah terbesar
yaitu sekitar 23% tandan buah segar (TBS). Komponen utama limbah pada kelapa sawit ialah
selulosa dan lignin, sehingga limbah ini disebut sebagai limbah lignoselulosa (Widiastuti dan Tri,
2007). Dalam satu ton kelapa sawit, terdapat 230-250 kg tandan kosong kelapa sawit, 130-150
serat, 65 kg cangkang dan 55-60 kg biji dan 160-200 kg minyak mentah (Fauzi, 2005).
Contoh gambaran, apabila sebuah pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 30 ton/jam akan
menghasilkan LCPKS 360 m3/hari dan TKKS 138 m3/hari sehingga hasil perpaduan kedua
limbah tersebut akan diolah menghasilkan kompos TKKS sebesar 70 ton/hari. Limbah sebanyak
ini semuanya dapat diolah sehingga tidak menimbulkan masalah pencemaran, sekaligus
mengurangi biaya pengolahan limbah yang cukup besar (PPKS, 2008).
Tabel 1. Komposisi kimiawi tandan kosong kelapa sawit
Parameter Nilai, %
Lignin 17-20
Alfa-selulosa 43-44
Pentosan 27
Hemiselulosa 34
Abu 0,7-4,0
Silika 0,2
CONSUMER NEEDS DAN SPESIFIKASI PRODUK
Tabel 2. Consumer Needs dan Spesifikasi Produk
Consumer Need Spesifikasi Produk
Termoplastik Temperatur maksTdTcTg
Page 3
Kemurniannya tinggi % kemunian
Mudah hancur dengan larutan alkali kuat dan agen
oksidasi kuat
KelarutanSifat asam-basKetahanan Ph
Resistan untuk mold dan mildew Kembali ke suhu dan tekanan
Terbuat dari sumber yang dapat diperbaharui Renewable source: tergantung bahan baku kita
Area permukaan luas luas/volum besar
Hidrofilik,mampu digunakan untuk pembutan
membran pada IPAL
KelarutanPolaritas:PEB:
Selulosa asetat larut pada kebanyakan pelarut
(terutama aseton dan pelarut organik) dan dapat
dimodifikasi agar dapat dilarutkan dengan pelarut
alternatif, termasuk air
Kelarutan
Selektif absorpsi dan dapat membuang beberapa bahan
organik dengan kadar rendah –(cocok sebagai bahan
pembuatan membran)
Selektif terhadap:Selektifitas:
Mudah digabungkan dengan plasticizers, panas, dan
tekanan
Kelarutan,td,p
Tabel 3. Spesifikasi Produk
Wujud Padat
Kenampakan Flake (butiran)
Spesifik grafity 1,27- 1,88
Panas spesifik 1,46
Kapasitas panas 0,42 cal/g.Oc
Derajat Polimerisasi 200
Derajat Substitusi 2,4
Konsentrasi(kemurnian) 99,10%
Kapasitas 3000 ton
Volum Atom (rata-rata) 0.006-0.007
m3/kmol
Densitas 1.28- 1.32 Mg/m3
Kandungan energy 100- 120 MJ/kg
Modulus Rata-rata 4.672- 4.906 GPa
Page 4
Kekuatan tekanan/Daya Tekan/Mampu menahan Tekanan
29.76- 52.99 MPa
Ductilitas 0.2- 0.5
Batasan Elastisitas 24.8- 44.16 MPa
Batas Ketahanan 12.4- 22.08 MPa
Ketahan terhadap retakan 1.053- 3.158 MPa.m1/2
Hardness 74- 132 MPa
Loss Coefficient 0.00976-- 0.0167
Modulus Rupture 43.4- 77.28 MPa
Rasio Possion 0.3827- 0.3989
Modulus Shear 0.8628- 1.474 GPa
Tensile Strength 31- 55.2 MPa
Modulus Young 2.4- 4.1 GPa
Temperature Glass (Tg) 325.4- 338.6 K
Temperatur Maksimum Operasi 326- 340 K
Melting Point 493- 513 K
Temperatur Maksimum Operasi 150- 200 K
Kapasitas Panas 1451- 1509 J/kg.K
Konduktivitas termal 0.167- 0.335 W/m.K
Koefisien Pemuaian Panas 180- 270 10-6/K
Onstanta Dielectric 3.5- 7.5
Resistivitas 3.3e+018- 3,00E+19 10-
8ohm.m
Sifat terhadap lingkungan
Faktor-faktor resistan1=Lemah 5=Bagus Sekali
Mudah Terbakar 2
Air 5
Solven Organik 3
Oksidasi pada 500C 1
Air Laut 5
Asam Kuat 3
Basa Kuat 3
UV 4
Asam Lemah 4
Page 5
Basa Kuat 4
BFD (Block Flow Diagram)
Gambar 1. Block Flow Diagram Pembuatan Selulosa Asetat
SIZE REDUCTOR
TANGKI EKSTRAKSI
ROTARY WASHER I
TANGKI BLEACHING
ROTARY WASHER II
ROTARY DRYER I PENDINGINAN
TANGKI PENCAMPUR
(M-201)
Reaktor Asetilasi
Tangki Hidrolisa
Tangki Netralisasi
PENDINGINAN CENTRIFUGE ROTARY DRYER II DECANTER
Proses Separation
Proses asetilisasi
Proses pemurnian
Page 6
PFD (Plug Flow Diagram)
Desain Spesification
Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk
Bahan Baku
1. Asam Asetat
Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan
nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti
cuka. Nama sistematis dari senyawa ini adalah asam etanoat. Asam asetat glasial merupakan
nama trivial yang merujuk pada asam asetat yang tidak bercampur air. Disebut demikian karena
asam asetat bebas-air membentuk kristal mirip es pada 16.7°C, sedikit di bawah suhu ruang.
Bahan baku asam asetat yang digunakan adalah asam asetat glacial dengan kemurnian 99,4 %.
Page 7
Tabel 4. Spesifikasi Asam Asetat
Rumus Molekul CH3COOH
BM 60,05g/mol
Titik lebur 16.5 °C
Titik Didih 118.1 °C
Spesifik grafity 1,049
Temperature kristis 0K 594,4
Volume Kritis:cm3/grmol 0,171
Titik nyala(flash point) 0F 104
Temperatur penyalaan (ignation temperatur) 0F 1050
Tekanan Kritis (atm) 57,9
Derajat keasaman (pKa) 4.76 pada 25°C
Panas laten penguapan pada titik
didihnya;kkal/kgmol
5660
Merupakan cairan yang tidak berwarna (colorless liquid)
2. Anhidrida Asetat
Anhidrida Asetat merupakan cairan yang tidak berwarna (colorless liquid) dan merupakan
asam yang sangat kuat, dengan rumus molekul (CH3CO)2O dan bobot molekul (BM)= 102
kg/kgmol. Bahan baku asetat anhidrida yang digunakan yaitu asetat anhidrida dengan
kemurniaan 95%
Tabel 5. Sifat-sifat fisik Anhidrida asetat
Titik beku; oC -73,1
Titik didih; oC 139,9
Spesifikasi grafity 1,083
Temperatur kritis; oK 569
Tekanan Kritis; atm 46,8
Volume kritis; cm3/gmol 0,290
Titik nyala (flash point); oF 150
Page 8
Temperatur penyalaan (Ignition temperature) 752
Densitas uap (udara = 1) 3,52
Konsentrasi maksimum yang diijinkan (ppm) 5
Panas laten penguapan pada titik didihnya;
kJ/kgmol
41240
Panas pembentukan pada 25oC, kkal/kgmol
Fase gas -137620
Fase cair -149160
(Sumber : Perrys edisi 6, 1984)
Sifat Kimia
Asetat anhidrida bisa berasetilasi dengan berbagai macam campuran mulai dari kelompok
selulosa sampai ammonia dengan memakai katalis asam atau basa. Pada beberapa organic
dipakai juga reaksi katalis, tetapi sukar menggeneralisasikan reaksi dari garam metalik dan ion.
Pada umumnya reaksi katalisasi asam dengan asetat anhidrida lebih cepat dibandingkan dengan
reaksi katalis dengan asam basa. Hidrolisis dari asetat anhidrida berjalan pada suhu yang sangat
rendah dengan adanya katalis akan mencapai tingkat laju lebih baik. Nilai untuk kapasitas fase
pada tekanan 1 atm diberikan oleh persamaan
CP = -5,24 + 121,5 x 10-3T2 + 23,49 x 10-9T3 ; kkal/kgmol
3. Asam Sulfat
Asam sulfat merupakan cairan kental (viscous liquid) yang tidak berwarna (colorless liquid)
dan bersifat sangat korosif, dengan rumus molekul H2SO4 dan bobot molekul 98 kg/kgmol.
Bahan baku asam sulfat yang digunakan adalah H2SO4 94,3% berat (5,7% H2O).
Sifat-sifat fisik Asam Sulfat
Tabel 6. Spesifikasi Asam sulfat
Titik beku 0 C 10,49
Page 9
Titik didih 0 C 340
Spesifik grafity 1,834
Viskositas pada 300C ; Cp 1,9
Konduktifitas pada 300C ; Btu/jam.ft2 (0F/ft) 0,21
Panas pembentukan fase cair pada 250C,
kkal/kgmol
-193690
Produk
Selulosa Asetat
Selulosa asetat mempunyai rumus molekul (C6H7O2(OCOCH3))X, berwujud padat dengan
bentuk flake (serpihan) atau powder (serbuk) berwarna putih dan bobot molekul = 288 kg/kgmol.
Kemurniaan rata-rata produk selulosa asetat yang dihasilkan adalah 96,8 % berat (3,2 % H2O)
Struktur Selulosa asetat
Gambar 2. Struktur Selulosa Asetat
Tabel 7. Sifat – sifat fisik selulosa asetat
Wujud Padat
Kenampakan Flake (butiran)
Titik lebur 0C 306
Spesifik grafity 1,27- 1,88
Panas spesifik 1,46
Kapasitas panas 0,42 cal/g.oC
Derajat Polimerisasi 200
Derajat Substitusi 2,4
Page 10
Reaksi Pembentukan Selulosa Asetat yang terjadi sebagai berikut :
[C6H7O2.(OH)3]x + 3x(CH3CO)2O [C6H7O.(O2OCH3)3]x + 3xCH3COOH
Selulosa + Asetat anhidrid • Selulosa asetat + Asetat glacial
Selulosa asetat yang ditujukan sebagai filter membran menunjukkan kapasitas pengikatan
protein yang sangat rendah. Sifat hidrofilik membuat selulosa asetat cocok untuk media air dan
alkohol. Membran selulosa asetat telah meningkatkan ketahanan pelarut, khususnya alkohol
berat molekul rendah dan peningkatan ketahanan panas. Dengan kekuatan fisik tinggi, filter
membran dapat digunakan hingga 180 º C, cocok untuk gas panas, dan dapat disterilisasi oleh
semua metode tanpa mengorbankan integritas membran.
Deskripsi Proses
I. PROSES SEPARASI
Penerapan proses separasi dalam bidang proses industri kimia sangat penting. Secara garis
besar industri kimia sebuah system dapat dilihat dalam diagram dibawah ini:
Gambar 3. Bagan Proses Industri Kimia
Operasi pemisahan menjadi hal yang penting dilakukan untuk:
1. Meningkatkan kemurnian umpan sebelum masuk ke dalam reactor dengan mereduksi
sejumlah impuritas yang terdapat dalam bahan baku sehingga dipenuhi criteria yang
disyaratkan rector
2. Memisahkan sejumlah sisa reaktan yang tidak bereaksi untuk dimanfaatkan kembali
(‘Recycle’) sebgai umpan reactor
3. Meningkatkan kualitas produk hasil reaksi (Herry Santosa, 2002)
BAHAN BAKU PROSES FISIKA
PROSES
KIMIAPRODUKPROSES FISIKA
Page 11
Operasi pemisahan pra reaksi utama dimaksudkan untuk mengolah bahan baku Tandan
Kosong kelapa sawit menjadi sumber selulosa tepat guna langsung pakai yang bisa diinputkan
langsung kedalam reactor. Dengan kata lain, proses pembuatan pulp sebagai sumber selulosa bagi
reaksi asetilisiasi merupakan proses separasi selulosa dari bahan baku.(Tandan Kosong Kelapa
Sawit).Unit-unit yang dibutuhkan diantaranya adalah:
SIZE REDUCTOR
Gambar 4. Tandan Kosong Kelapa Sawit
Fungsi : Untuk mengecilkan ukuran dari bahan baku tandan kosong kelapa sawit
Pengecilan ukuan dari Tandan Kosong kelapa Sawit menggunakan Intermediate Size
Reduction yang merupakan bentuk pengecilan untuk umpan atau bahan dengan ukuran sedang.
Ukuran umpan sedang yaitu antara 1 – 3 inci, sedangkan untuk ukuran bahan yang dihasilkan 1/8
– ¼ inci. Alat yang termasuk dalam proses ini meliputi : Cone Crusher, Crushing Rolls, Stamp
Mill, dan Disintegrator
Peralatan yang kami pilih adalah Disintegrator, dimana Disintegrasi adalah proses yang
bertujuan untuk memisahkan serat. Proses ini dilakukan dengan disintegrator yang memiliki
prinsip kerja seperti blender. Disintegrator dapat mendesintegrasi/ merobek bahan-bahan berserat
yang tidak terlalu keras. Desintegrator mempunyai dua keping tersebut dipasang pisau atau pasak
tumpul dalam lingkaran yang sepusat dan bergerak berlawananan sehingga masing-masing pisau
bergerak dan bergesekan.
Tandan Kosong Kelapa Sawit dari dalam gudang penyimpanan mengalami pengecilan
ukuran hingga berdiameter 50 mm. Tandan Kosong Kelapa Sawit yang telah dicacah dibawa ke
tahap ekstraksi
Page 12
Gambar 5. Desintegrator
TANGKI EKSTRAKSI
Fungsi : Untuk mengekstraksi lignin dan senyawa ekstraktif dari tandan kosong kelapa sawit dan
tahap awal untuk proses bleaching
Gambar 6. Stainless steel Mixing tank with agitator (alibaba.com)
Proses ekstraksi dilakukan untuk menghilangkan senyawa senyawa ekstraktif yang
terkandung dalam TKKS (senyawa selain lignin, selulosa dan hemiselulosa) dimana pada tahap ini
zat pengotor yang terdapat dalam sampel akan terekstrak sehingga berat sampel tersebut
Page 13
berkurang -24% dari berat awal. Produk dari tahapan ekstaksi adalah padatan berwarna coklat
muda. Warna coklat tersebut menngindikasikan bahwa pada serat tersebut masih terdapat zat
pengotor lain seperti lignin dan hemiselulosa. Walaupun sudah ada lignin yang telah terlarut
dalam pelarut.
Tangki ekstraksi dilengkapi dengan pengaduk, hal ini dimaksudkan agar reaksi berjalan
lebih homogen dan reaksi delignifikasi (pemutusan lignin/ ekstraksi lignin) menjadi efisien.
Perbandingan antara tandan kosong dengan NaOH 15% adalah 1:10
Pelarut yang digunakn adalah senyawa hidroksil. Hidrolisa ini dilakukan untuk memotog
rantai hemiselulosa agar terpisah dari rantai utama yaitu selulosa. Selain itu,reaksi dengan
menggunakan larutan NaOH juga akan menyebabkan molekul lignin terdegradasi akibat
pemutusan ikatan aril-eter, karbon-karbon,aril-aril dan alkali- alkali, dimana nisbah perbandingan
antara padatan/ cairan adalah 1: 10, hal ini merupakan perbandingan terbaik dengan efisiensi
ekstraksi terbaik berdasarkan jurnal penelitian terdahulu (Jalaludin dan Rizal, 2005)
Reaksi:
C6H7(OH)x (s) + x NaOH (aq) → C6 H7 (OH)2ONa]x (aq)
Waktu Ekstraksi: 2 jam
Berdasarkan referensi yang kami dapatkan, kenaikan waktu ekstraksi akan meningkatkan
kandungan selulosa didalam pulp. Hal ini disebabkan oleh lamanya molekul-molekul reaktan
bereaksi dengan senyawa lignoselulosa sehingga ikatan lignin dan hemi selulosa terputus dari
ikatan selulosa yang akhirnya meningkatkan kandungan selulosa dalam pulp.
Suhu: 85oC menggunakan pemanas dari steam, steam yang ada diproduksi dari unit utilitas
penyedia steam menggunakan reboiler.
Pemilihan kondisi didasarkan pada:
Pada suhu yang lebih besar mengakibatkan degradasi selulosa yang lebih banyak daripada
proses delignifikasi
Kelebihan bahan kimia akan mengakibatkan serat rusak sedng kekurangan bahan kimia
akan menyebakan pulp berwarna gelap dan sukar diputihkan
Page 14
ROTARY WASHER I
Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada tangki ekstraksi dan komponen
pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp
Gambar 7. Rotary Washer
Pencucian menggunakan air proses bersuhu 300C dengan mengunakan alat proses bernama
pompa sentrifugal yang digunakan utuk memompa air dari angki penampungan ke dalam system
rotary washer. Spesifikasi air proses dapat dilihat dibawah ini
Tabel 8. Spesifikasi air proses dapat dilihat dibawah ini
TANGKI BLEACHING
Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tersisa dari proses ekstraksi dan memberi warna putih
pada pulp yang dihasilkan.
Page 15
Tahapan selanjutnya adalah pemutihan (bleaching) untuk menghilangkan lignin dan
hemiselulosa hingga diperoleh serat berwarna putih. Pemutihan dilakukan menggunakan larutan
NaClO yang merupakan oksidator kuat yang mampu memecahkan ikatan eter dalam struktur
lignin, yang berakibat naikya derajat keputihan serat TKKS naik secara signifikan.
Gambar 8. Tangki Bleaching Gambar 9. Penampang bagian dalam Tangki
Tabel 9. Detail Tangki Bleaching
Proses Nama Brand After-sales Service Provided Mix
Mixer,Mixing HH Engineers available to service
machinery overseas
Juice , pulp
Condition: Model Number Stainless Steel: Place of Origin
New 500L Vertical Zhejiang China
(Mainland)
Processing Types: Mixing:
Liquid and Semi-
Liquid Product
Storage
Kondisi Operasi
Suhu Operasi: 65oC
Waktu Operasi: 24 jam
Page 16
Perbandingan pulp dan larutan NaOCl 1%= 1:20 (b/v)
TANGKI MENGGUNAKAN AGITATOR.
Tangki dilengkapi dengan pengaduk untuk mengaduk campuran. Pada dasarnya, supaya
zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-baiknya perlu adanya pencampuran. Untuk
proses Batch, hal ini dapat dicapai dengan bantuan pengaduk atau alat pengocok (Agra dkk, 1973).
Apabila prosesnya berupa proses alir (kontinyu), maka pecampuran dilakukan dengan cara
mengatur aliran didalam reaktor supaya terbentuk olakan. Berhubung kondisi tangki yang
digunakan adalah batch, maka diperlukan pengaduk. Pengaduk diletakan tegak lurus dengan
cairan dimana
Proses bleaching membutuhkan waktu yang cukup yang lebih lama dibandingkan proses
ekstraksi. Selain untuk menaikan konversi reaksi, karena system yang digunakan adalah batch
maka waktu 24 jam merupakan tempo waktu yang dinilai tepat. Bleaching menggunakan system
batch dimana umpan dimasukkan pre reaksi dan kemudian dibiaran bereaksi selama satu hari,
namun kecepatan,suhu dan tekanan terus dikontrol agar tidak terjadi lonjakan suhu ataupun
pengadukan.
.
ROTARY WASHER II
Fungsi : Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki bleaching.selain itu,
agar pulp yang dihasilkan menjadi lebih bersih.
Pencucian menggunakan air proses bersuhu 300C dengan mengunakan alat proses bernama
pompa sentrifugal.
ROTARY DRYER I
Fungsi : Untuk mengeringkan pulp
Page 17
Gambar 10. Rotary Dryer
Media pemanas yang digunakan pada unit ini adalah steam. Kandungan air yang
diharapkan pada keluaran Rotary dryer adalah sebesar 10% yang merupakan syarat kandungan air
pada pulp untuk memasuki unit asetilasi.
Syarat pulp lain diantaranya adalah:
Berserat
Kadar alpha sellulosa lebih dari 40 %
Kadar ligninnya kurang dari 25 %
Kadar air maksimal 10 %
Memiliki kadar abu yang kecil
Data performance dari rotary dryer dapat dilihat dalam tabel dibawah ini:
Tabel 10. Performance rotary dryer (Perry 7th edition)
PENDINGINAN
Fungsi: Untuk mendinginkan pulp
Page 18
Pulp didinginkan dengan menggunakan media udara pendingin untuk menurunkan panas
dari rotary dryer pulp hingga suhu produk adalah 30oC.
Desain reactor pembuatan selulosa asetat yield 95%
Deskripsi Reaksi Utama
Tahapan Pembuatan Selulosa asetat
Selulosa asetat merupakan hasil reaksi dari selulosa dan asetat anhidrid, yang merupakan
produk senyawa dari gugus hidroksil dan asam. Ada 3 proses utama yang biasa digunakan untuk
memproduksi selulosa asetat, yaitu :
1. Solvent process (proses dengan pelarut)
Merupakan proses yang paling umum dan biasa digunakan. Pada proses asetilasi
digunakan asetat anhidrid sebagai reaktan utama dan berlangsung dengan kehadiran asam asetat
glasial sebagai pelarut serta asam sulfat sebagai katalis.
2. Solution process (proses larutan)
Solution proses atau proses dengan menggunakan metilen klorida sebagai pelarutnya dan
menggunakan katalis asam perklorat yang mudah di jumpai di alam dan harganya sangat murah
dan Selulosa asetat dapat larut dalam pelarut metilen klorida-alkohol, jika pelarutnya diuapkan
akan diperoleh serat yang halus yang disebut asetat rayon. Asetat rayon digunakan sebagai bahan
tekstil (Sastrohamidjojo, 2009). Selain mempunyai nilai komersial yang cukup tinggi, selulosa
asetat juga memiliki beberapa keunggulan diantaranya karakteristik fisik dan optik yang baik
sehingga banyak digunakan sebagai serat untuk tekstil, filter rokok, plastik, dan film fotografi,
pelapis kertas dan membran, serta kemudahan dalam pemprosesan lebih lanjut (Savitri, 2004). Di
samping itu, selulosa asetat juga mempunyai daya tarik yang cukup tinggi karena sifatnya yang
biodegradabel sehingga ramah lingkungan.
Keunggulan dari pembuatan selulosa asetat dengan menggunakan proses solution proses
a. Bahwa selulosa asetat dapat larut sempurna apabila di larutkan dengan pelarut metilen
klorida
b. Dan waktu yang diperlukan dalam proses dari solution klorida sangat cepat hanya dengan
4 tahap yaitu;
penyediaan selulosa untuk di asetilisasi
asetilisasi
Page 19
hidrolisis
pemulihan polimer selulosa asetat dan pelarut
c. Menghasilkan kadar selulosa asetat yang lumayan tinggi sekitar 40-45%
d. Katalis yang digunakan sangat murah yaitu asam perklorat
e. Dalam proses ini selulosa yang dihasilkan dapat di modifikasi sesuai permintaan
konsumen
Kekurangan dari proses ini adalah banyaknya selulosa yang hilang karena di akibatkan
dalam proses hidrolisisnya menggunakan temperature tinggi sekitar 50-100C yang
mengakibatkan yield produk dan yield polimer mengalami degradasi.
3. Heterogenous process (proses heterogen)
Cairan organik inert, seperti benzene ligroin digunakan sebagai non-solvent untuk
menjaga selulosa terasetilasi yang telah terbentuk dalam larutan.
Langkah kerja
1. Pada bahan katun dirobek menggunakan mesin pembukaan, jika pulp kayu dirobek
menggunakan hammer mill.
2. Untuk mendapatkan hasil yang konsisten dan mencegah degradasi anhidrida asetat
kelembaban selulosa dapat dikurangi.
3. selulosa direndam dengan asam asetat, atau dengan campuran kaya asam asetat.
4. Diperlukan pengaturan suhu yang tepat.
5. Setelah titik puncak asetilasi dicapai, larutan dipisahkan dari padatan yang terkandung di
dalamnya.
6. Serat triasetat dididihkan dengan asam asetat encer pada suhu rendah, sehingga
dihasilkan selulosa sulfoasetat
7. Triasetat yang sudah stabil dinetralkan menggunakan air.
8. Kemudian air yang terkandung dalam triasetat dikurangi dengan cara perasan atau
sentrifugasi.
Kelemahan
1. Tidak ada proses hidrolisa selama pembentukan serat triasetat menjadi diasetat, sehingga
kelarutan diasetat tidak dapat tercapai.
Page 20
2. Proses esterifikasi lebih lama dibanding proses secara homogen.
3. Membutuhkan larutan esterifikasi yang lebih banyak karena selulosa yang dihasilkan
bersisat tidak larut
Keuntungan
1. Adanya pengaturan suhu dapat meningkatkan dan mengontrol jumlah produksi secara
batch.
2. Hemat energi dan lebih mudah serta murah perlengkapannya.
3. Campuran asetilasi non-pelarut dingin disebut sebagai cadangan ekstra dingin yang
berguna untuk mengurangi panas yang timbul akibat reaksi eksotermis sehingga
memudahkan dalam pengaturan suhu.
4. Pengendapan turunan selulosa yang tidak dapat dihindari jika menggunakan proses
homogen tidak ditemui pada proses heterogen, sehingga selulosa yang dihasilkan lebih
mudah distabilkan dan dikeringkan. Pada akhirnya lebih menghemat dalam peralatan,
waktu, maupun tenaga kerja.
5. Keuntungan dari proses ini adalah distilasi asetat anhidrat sebagai residu dari esterifikasi
menghasilkan anhidrat.
Proses yang digunakan pada perancangan proses ini yaitu proses dengan pelarut asam
asetat dengan reaktan utama asetat anhidrid dan katalis asam sulfat karena memiliki keuntungan
pada proses asetilasi yang menghasilkan derajat asetilasi yang tinggi yaitu 2,50 – 2,95 (Mc Ketta,
1997
TANGKI PENCAMPUR (M-201)
Fungsi : untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses pretreatment pada reaksi
asetilasi.
Tangki pengaduk
(M-201)
50℃
Selulosa
Lignin
H2O
CH3COOHSelulosa
Lignin
H2O
CH3COOH 35% dari laju umpan selulosa
Page 21
Gambar 11. Bagan Reaksi pada Tangki Pencampur
Tangki pencampuran ini terbuat dari bahan stainless steel dan dilengkapi pengaduk.
Tangki tersebut diaduk selama 30 menit. Pada proses ini terbentuk bubur (slurry)/pulp.
II. PROSES ASETILASI
REAKTOR ASETILASI
Fungsi : sebagai tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat.
Gambar 12. Bagan Reaksi pada Reaktor Asetilisasi
Kondisi Operasi dalam reactor ini adalah 70℃ dan waktu reaksi selama 1 jam. Reaksi
keseluruhan yang terjadi dalam reactor dalam perubahan selulosa menjadi selulosa triasetat adalah
sebagai berikut :
Selulosa asetat anhidrid
selulosa triasetat asam asetat
Selulosa triasetat
Lignin
H2O
CH3COOH
H2SO4
(CH3CO)2O
Reaktor Asetilasi (R-201)
70℃
Selulosa
Lignin
H2O
CH3COOH 438%b selulosa
H2O
CH3COOH
(CH3CO)2O
CH3COOH
H2SO4 pekat 98%; 3,8%b selulosa
H2O
Page 22
Gambar 13. Reaksi pada reaktor
TANGKI HIDROLISA
Fungsi : untuk menhidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetatdengan dan menetralkan sisa
reaktan asetat anhidrat.
Gambar 14. Bagan Reaksi pada Tangki Hidrolisa
Setelah proses asetilasi, produk hasil reaktor asetilasi (R-201) selanjutnya dihidrolisis
dalam tangki hidrolizer (TH-201) pada suhu 120 °C dengan media pemanas yaitu steam selama 2
jam dengan penambahan air sebanyak 71% dari berat selulosa lalu diaduk-aduk secara perlahan
sehingga akan terbentuk serpihan padatan (flake) selulosa asetat (Yamashita et al, 1986). Unit
hidrolisasi bertujuan untuk mematangkan (ripening step) selulosa triasetat menjadi selulosa asetat
serta menghentikan reaksi asetilasi dan menghidrolisis seluruh sisa asetat anhidrid membentuk
asam asetat. Reaksi utama yang terjadi dalam tangki hidroliser adalah sebagai berikut :
Gambar 15. Reaksi pada Tangki Hidrolisa
Cooler
90℃
H2O 71% b selulosa
Tangki Hidrolisa (TH-201)
Suhu 120℃
Selulosa triasetat
Lignin
H2O
CH3COOH
H2SO4
(CH3CO)2O
Selulosa asetat
Lignin
H2O
CH3COOH
H2SO4
(CH3CO)2O
Page 23
Setelah melalui proses hidrolisis, maka produk keluaran tangki hidroliser dialirkan ke
cooler E-201, untuk menurunkan suhu produk H-201 yang tadinya 120℃ menjadi 90℃ dengan
menggunakan media air pendingin. Penurunan suhu produk unit pendingin menjadi 90℃ karena
syarat suhu bahan baku yang masuk ke dalam unit netralsasi adalah 90℃ (Yamashita et al, 1986).
TANGKI NETRALISASI
Fungsi : untuk menetralisasi katalis asam sulfat dengan menambahkan larutan magnesium asetat
sehingga reaksi dapat berhenti.
Gambar 16. Bagan Reaksi pada Tangki Netralisasi
Larutan magnesium asetat berfungsi sebagai neutralizing agent untuk menghilangkan sisa-
sisa asam sulfat yang masih ada dalam campuran. Reaksi yang terjadi dalam unit ini adalah :
Mg(OAc)2 (l) + H2SO4 (l) MgSO4 (l) + 2HOAc (l)
Magnesium Asam Sulfat Magnesium Sulfat Asam Asetat
Asetat
Gambar 17. Reaksi pada Tangki Netralisasi
Tangki Netralisasi
(TN-201)
Selulosa asetat
Lignin
H2O
CH3COOH
H2SO4
(CH3CO)2O
Mg(CH3CO)2 38%
H2O
Selulosa asetat
Lignin
H2O
CH3COOH
H2SO4
(CH3CO)2O
Mg(CH3CO)2
MgSO4
Page 24
III. Proses Pemurnian
PENDINGINAN
Fungsi: Untuk mendinginkan output tangki hidrolisis sebelum mengalami netralisasi
Selulosa Asetat didinginkan dengan menggunakan media air pendingin untuk menurunkan
panas dari 90 0C hingga suhu produk adalah 30oC. (Yamashita et al, 1986). Media air yang
digunakan adalah air demineralisasi bersuhu ruangan. Terjadi proses pertukaran panas dari
selulosa asetat dengan air pedingin secara langsung dimana selulosa asetat akan melepas panas
dan air akan menerima panas.
CENTRIFUGE
Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, air, asam asetat
magnesium sulfat) dari air dan zat pengotor lainnya. Pemisahan menggunakan centrifuge berbasis
pada perbedaan densitas. Tabel densitas zat yang akan dipisahkan dapat dilihat dari table dibawah
ini
Tabel 11. Densitas Zat (google.com)
Komponen Zat Densitas Zat (gr/ml)
Selulosa asetat 1.049
Air 1
Lignin 0.63-0.72
Asam asetat 1.05
Selulosa asetat dan asam asetat akan mengendap, sedang lignin dan akan mengapung dan
dapat dipisahkan dengan penggaruk (scrabber).
ROTARY DRYER II
Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi komposisi produk
akhir. Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997) dan
diharapkan komposisi asam asetat sebesar 0,01% dari berat selulosa asetat selain itu diharapkan
bahwa output selulosa asetat berbentuk butiran (falkes).
.
Page 25
DECANTER
Fungsi : Untuk memisahkan larutan asam asetat dengan zat terlarut lainnya. Asam asetat yang
telah didekantasi kemudian akan digunakan kembali dan sisanya ditampung ke tangki
penampungan sebagai limbah.
LCA
LCA adalah alat untuk menilai potensi dampak lingkungan dari sistem produk
atau jasa pada semua tahap dalam siklus hidup mereka – dari ekstraksi
sumber daya, melalui produksi dan penggunaan produk menggunakan
kembali, daur ulang atau pembuangan akhir. LCA adalah suatu alat yang
digunakan untuk mengevaluasi potensi dampak lingkungan dari suatu
produk, proses atau aktivitas selama seluruh siklus hidup dengan mengukur
penggunaan sumber daya ( “input” seperti energi, bahan baku, air) dan
emisi lingkungan (“output” untuk udara, air dan tanah) yang berkaitan
dengan sistem yang sedang dievaluasi.LCA dapat diterapkan dalam pengembangan strategis, pengembangan dan
pemasaran produk. Metodologi LCA telah dikembangkan secara ekstensif
selama dekade terakhir ini. Selain itu, sejumlah standar yang terkait LCA (ISO
14.040-14.043) dan laporan teknis telah diterbitkan dalam Organisasi
Internasional untuk Standarisasi (ISO) untuk merampingkan metodologi.
Penggunaan energi dan emisi lingkungan seperti udara, air dan limbah padat
berkurang secara signifikan. Dampak kategori termasuk peningkatan
keasaman, keracunan air, efek rumah kaca, eutrofikasi, toksisitas manusia,
penipisan ozon dan kabut juga berkurang sebagai akibat langsung dari
penggunaan kimia yang lebih efisien menghasilkan direkomendasikan dosis
yang lebih rendah dan performa yang lebih baik untuk mencuci super
compacts
Harus ditekankan bahwa mayoritas dari konsumsi energi dan emisi yang
terkait penggunaan berasal dari fase siklus hidup. Ini berarti bahwa
“bagaimana” kita menggunakan suatu produk, misalnya deterjen akan
berdampak pada lingkungan dari produk yang kita pilih. Dengan pemikiran ini,
kita harus menyediakan konsumen dengan petunjuk penggunaan yang
Page 26
relevan, dan mencoba untuk mengembangkan perbaikan yang mengarah
pada suhu yang lebih rendah mencuci, penggunaan sedikit air, mengurangi
penggunaan energi, dosis rendah, dan kurang kemasan. LCA tidak akan
memberikan taksiran/penilaian terhadap resiko yang akan terjadi. Hal ini
karena LCA tidak mempertimbangkan eksposur, yang sangat penting untuk
menilai risiko.
IMPACT CATEGORY
Impact Category Skala LCI Data Faktor Karakterisasi
Deskripsi Faktor Karakterisasi
Kesehatan Manusia
Daerah sekitar industri
Jumlah pengeluaran air, udara.
KOH, MgSO4, H2SO4
LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.
Mengadakan penanggulangan terhadap bahaya KOH karena dapat menyebabkan luka bakar yang parah mata dan kulit.
Pengunaan Air Daerah sekitar industri
Air untuk rotary washer, reaktor asetilasi, tangki hidrolisa
Potensi kekurangan air daerah sekitar
Konversi LCI data terhadap rasio kuantitas air yang digunakan dengan sumber air cadangan
Korosif Proses KOH Korosifitas Mengadakan
Page 27
pengecekan berkala terhadap alat yang digunakan
Aquatic Toxic Daerah sekitar industri
NaOCL
Mg(CH3CO)2
LC50 Mengadakan pre-treatment terhadap limbah yang mengandung pemutih (NaOCl) agar tidak menyebabkan menurunnya kualitas baku mutu air.
Dapat menyebabkan kesadahan pada air jika air mengandung Mg(CH3CO)2
Eutrofikasi Lokal Klorin
Nitrogen Oxide
Nitrogen Dioxide
LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.
Toksisitas Terestrial
Lokal Bahan kimia berbahaya yang di respon oleh letal konsentrasi dari tikus
LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.
Penggunaan Tanah
Daerah sekitar industri
Banyaknya tanah/daratan yang dimodifikasi untuk proses
Ketersediaan Tanah
Mengkonversi massa dari limbah padat dalam menggunakan ruang yang
Page 28
memperkirakan berat jenisnya
DAFTAR PUSTAKA
Adnin Wahyu. 2012. Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Selulosa Asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
denga proses pulping dan Asetilisasi dengan Kapasitas produksi 3500 ton/tahun. Universitas
Sumatera Utara. Serial online
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37794/6/Cover.pdf
Artati,K dkk. 2009. Pengaruh Konsentrasi larutan Pemasak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok
dengan Proses Organosolv. Universitas Negeri Semarang. Serial online
core.kmi.open.ac.uk/display/12345614
Ariyanti, Dessy. 2013. Perancangan Produk dan Proses Kimia. Universitas Diponegoro Semarang
Arianti dkk. 2012. Disintegrator. Universitas Diponegoro Semarang
Jalaludin, Samsudin Rizal. 2005. Pembuatan Pulp dari Jerami Padi Menggunakan Natrium Hidroksida.
Universitas Malikussaleh Lhoksumawe. Serial Online
ejournal.unlam.ac.id/index.php/jstk/article/.../436
Muhammad, Asep. 2013. Membran Preparation. Universitas Diponegoro Semarang
Priyanto Slamet, dkk. 2013. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, Sintesis Selulosa Diasetat dari Eceng
Gondok dan Potensinya untuk Pembuatan Membran. Serial online
http://ejournal.ac.id/index.php/jkti
Risnawati, Ina dkk. Hidrolisis Lignoselulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit menggunakan Katalis Asam
Karboksilat. Serial Online. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15921/1/sti-
nov2005-%20%2812%29.pdf
Wikipedia. Cellulose Acetate. Serial Online. http://en.wiki/cellulose acetate.com/
Page 29
http://htmlimg3.scribdassets.com/mv3391v281l0pus/images/3-fc30fef6f4.jpg
http://pac.iupac.org/publications/pac/pdf/1967/pdf/1403x0507.pdf
http://www.scribd.com/doc/92506153/SELULOSA-ASETAT
http://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=1461
Page 30
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas Produk : 3500 ton/tahunBasis Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan Operasi : kg/jam
Waktu kerja per tahun : 330 hari
Kapasitas produksi per jam : (3500ton
tahun )X 1 tahun330 hari
X1 hari24 jam
X1000 kg
1ton
: 441,919 kg/jamKemurnian produk : 99,1 % (PPKS, 2010)
Dari perhitungan dengan basis 100 kg/jam bahan baku dengan trial dan error, diperoleh
laju produksi sebesar 107,140 kg/jam. Sehingga perlu dicari faktor scale up untuk mendapatkan
laju produksi sebesar 441,919 kg/jam.
aktor scale up 441,919
kgjam
107,140kgjam
= 4,12469
Kemudian, untuk mencari kapasitas bahan baku agar memenuhi laju produksi sebesar 441,919
kg/jam dapat dihitung dengan cara :
Kapasitas bahan baku = basis x faktor scale up
= 100 kg/jam x 4,12469
= 412,469 kg/jam
Sehingga, diperoleh laju alir bahan baku tandan kosong kelapa sawit sebesar 412,469 kg/jam.
Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi kandungan
utama tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel A.1 dan A.2.
Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Tandan Kosong Kelapa Sawit
No. Komponen Kandungan (%)
Page 31
1. Selulosa 72,79
2. Lignin 16,49
3. Air 10,72 Sumber : Darnoko, 1990 Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen
Nama Rumus Molekul Berat Molekul (kg/kmol)
Selulosa C6H7O2(OH)3 162
Selulosa triasetat C6H7O2((OCOCH3)3) 288
Selulosa asetat C6H7O2OH((OCOCH3)2) 246
Asetat anhidrat (CH3CO)2O 102
Asam asetat CH3COOH 60
Air H2O 18
Magnesium asetat Mg(CH3COO)2 142
Magnesium sulfat MgSO4 120
Asam sulfat H2SO4 98Sumber : Wikipedia, 2011
Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983). Untuk sistem
tanpa reaksi
LA.1 TANGKI
EKSTRAKSI (EX-101)
Fungsi : Untuk mengekstraksi lignin dari tandan kosong kelapa sawit dan
Neraca massa total: ∑
i=inpiut stream
❑
Fi= ∑i=output stream
❑
Fi
Neraca massa komponen : ∑i=inpiut stream
❑
FiWi= ∑i=output stream
❑
Fi wi
Untuk sistem dengan reaksi: Nout = Nin +r∑
s=1
s
δs
Page 32
Neraca Massa Total :
F1 + F2 + F3 = F4
Neraca Massa Komponen :
Alur 2
F2total = 412,469 kg/jam
F2selulosa 72,79100
x 412,469 kg / jam= 300,236 kg/jam
F2lignin
16,49100
x 412,469 kg / jam = 68,016 kg/jam
F2H2O 10,72100
x 412,469 kg/ jam = 44,217 kg/jam
Alur 3
Untuk tahap ekstraksi, laarutan KOH 15% yang diperlukan adalah 10% dari jumlah bahan baku
tandan kosong kelapa sawit.
untuk proses bleachingtahap awal
Page 33
F3 10
100x 412,469 kg / jam= 41,247 kg/jam
F3KOH 15
100x 412,469 kg / jam
= 6,187 kg/jam
F3H2O
= (41,247 – 6,187) kg/jam
= 35,060 kg/jam
Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap ekstraksi adalah 10% (PPKS, 2010).
Konsistensi air 368,252
kgjam
x100 %
10 %−368,252
kgjam
F4H2O = 3314,269 kg/jam
Alur 1
Maka, air yang dibutuhkan :
F1H2O = (3314,269 – 44,217 – 35,060) kg/jam
Alur 4
= 3234,992 kg/jam
F4selulosa= 300,236 kg/jamF4lignin = 68,016 kg/jam
F4H2O = 3314,269 kg/jam
F4KOH = 6,187 kg/jam
F4total = 3688,708 kg/jam
Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Ekstraksi (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4
Page 34
Selulosa - 300,236 - 300,236
lignin - 68,016 - 68,016
H2O 3234,992 44,217 35,060 3314,269
KOH - - 6,187 6,187
Sub total 3234,992 412,469 41,247 3688,708
Total 3688,708 3688,708 LA.2 ROTARY WASHER I (RW-101)
Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada tangki ekstraksi dan
komponen pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp
Neraca Massa Total :
F4 + F5 = F6 + F4
Neraca Massa Komponen :
Alur 5
Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam washer adalah 2,5 : 1
(Perry, 1997)
F5H2O = 2,5 x F4
total = 2,5 x 3688,708kg/jam = 9221,770 kg/jam
Page 35
Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang masuk ke
dalam washer (PPKS, 2010).
F7H2O = 0,02 x (3314,269+ 9221,770) kg/jam = 250,721 kg/jam
Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)
F7selulosa = 0,98 x 300,236 kg/jam = 294,231 kg/jam
Sebanyak 61,53% lignin mampu tereduksi pada tangki ekstraksi yang akan terpisah dari pulp
pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).
F6 lignin = 61,53100
x F4 lignin
61,53100
x 68,016 kg/jam
Alur 6
= 41,850 kg/jam
F6selulosa = (300,236 – 294,231) kg/jam = 6,005 kg/jamF6lignin = 41,850 kg/jam
F6H2O = (3274,688 + 9111,637 – 247,727) kg/jam = 12138,599 kg/jam
F6KOH = 6,187 kg/jam
F6total
Alur 7
= 12339,360 kg/jam
F7selulosa= 294,231 kg/jamF7lignin = (68,016 – 41,850) kg/jam = 26,166 kg/jam
F7H20 = 250,721 kg/jam
F7total = 571,118 kg/jamTabel LA.4 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)
Page 36
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7
Selulosa 300,236 - 6,005 294,231
lignin 68,016 - 41,850 26,166
H2O 3314,269 9221,770 12138,599 250,721
KOH 6,187 - 6,187 -
Sub total 3688,708 9221,770 12339,360 571,118
Total 12910,478 12910,478
LA.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)
Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tersisa dan memberi warna putih pada
Neraca Massa Total
F7 + F8 + F9 = F10
Neraca Massa Komponen
Alur 9
Untuk tahap bleaching, larutan NaOCl 1% yang diperlukan adalah 5% dari jumlah pulp yang
masuk ke dalam tangki bleaching.
pulp yang dihasilkan
Page 37
F9total = 5
100x571,118 kg / jam
= 28,556 kg/jam
F9NaOCl 1
100x28,556 kg/ jam
= 0,286 kg/jam
F9H2O
= (28,556 – 0,286) kg/jam
= 28,270 kg/jam
Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap bleaching adalah 10% (PPKS, 2010)
Konsistensi air 320,397
kgjam
x100 %
10 %−320,397
kgjam
F10H2O = 2883,574 kg/jam
Alur 8
Maka, air yang dibutuhkan :
F8H2O
= (2883,574 – 250,721 – 28,270) kg/jam
= 2604,582 kg/jam
Alur 10
F10selulosa = 294,231kg/jam
F10lignin = 26,166 kg/jam
F10H2O = 2883,574 kg/jam
F10NaOCl = 0,282 kg/jam
F10total = 3204,256 kg/jam
Tabel LA.5 Neraca Massa pada Tangki Bleaching (kg/jam)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Page 38
Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10
Selulosa 294,231 - - 294,231
lignin 26,166 - - 26,166
H2O 250,721 2604,582 28,270 2883,574
NaOCl - - 0,286 0,286
Sub total 571,118 2604,582 28,556 3204,256
Total 3165,989 3204,256
LA.4 ROTARY WASHER II (RW-102)
Fungsi : Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki
bleaching.
Neraca Massa Total
F10 + F11 = F12 + F13
Neraca Massa Komponen
Alur 11
Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam waher adalah 2,5 : 1
(Perry, 1997)
F11H2O = 2,5 x F10total
= 2,5 x 3204,256 kg/jam
Page 39
= 8010,640 kg/jam
Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang masuk ke
dalam washer (PPKS, 2010).
F13H2O = 0,02 x (2883,574 + 8010,640) kg/jam = 217,884 kg/jam
Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)
F13selulosa = 0,98 x 294,231 kg/jam = 288,347 kg/jam
Sebanyak 87,368% lignin mampu tereduksi pada tangki bleaching yang akan terpisah dari pulp
pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).
F121ignin 87,368
100 x F10lignin
87,368
100 x 26,166 kg/jam
= 22,861 kg/jam
Alur 12
F12selulosa = (294,231 – 288,347) kg/jam = 5,885 kg/jam
F12lignin = 22,861 kg/jam
F12H2O = (2883,574 + 8010,640 – 217,884) kg/jam = 10676,330 kg/jam
F12NaOCl = 0,286 kg/jam
F12total = 10705,360 kg/jam
Alur 13
F13selulosa = 288,347 kg/jam
Page 40
F13lignin = (26,166 – 22,861) kg/jam = 3,305 kg/jam
F13H2O = 217,884 kg/jam
F13total = 509,536 kg/jam
Tabel LA.6 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 10 Alur 11 Alur 12 Alur 13
Selulosa 294,231 - 5,885 288,347
lignin 26,166 - 22,861 3,305
H2O 288,574 8010,640 10676,330 217,884
NaOCl 0,286 - 0,286 -
Sub total 3204,256 8010,640 10705,360 509,536
Total 11214,897 11214,897
LA.5 ROTARY DRYER I (RD-201)
Fungsi : Untuk mengeringkan pulp
Neraca Massa Total :
F13 = F14 + F15
Page 41
Neraca Massa Komponen :
Alur 14
Rotary dryer dapat menghilangkan air sebanyak 90% dari total air yang masuk
(Perry, 1997)
F14H2O 90
100x217,884=196,096 kg/jam
Alur 15
F15selulosa = 288,347 kg/jam
F15lignin = 3,305 kg/jam
F15H2O = (217,884 – 196,096) kg/jam = 21,788 kg/jam
F15total = 509,536 kg/jam
Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 13 Alur 14 Alur 15
Selulosa 288,347 - 288,347
Lignin 3,305 - 3,305
H2O 217,884 196,096 21,788
Sub total 509,536 196,096 313,440
Total 509,536 509,536LA.6 TANGKI PENCAMPUR (M-201)
Fungsi : Untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses
Page 42
Neraca Massa Total :
F16 + F17 = F18
Neraca Massa Komponen :
Alur 17
Asam asetat 98% yang diperlukan untuk unit pretreatment adalah sebanyak 35% dari laju
umpan selulosa (Yamashita et al, 1986)
F17 total
35100
x288 ,347 kg/jam = 100,921 kg/jam
F17CH3COOH
98100
x100,921 kg/jam = 98,903 kg/jam
F17H2O
Alur 18
= (100,921 – 98,903) kg/jam = 2,018 kg/jam
F18selulosa = 288,347 kg/jam
F18lignin = 3,305 kg/jam
F18H2O = (21,788 + 2,018) kg/jam = 23,807kg/jamF18CH3COOH = 98,903 kg/jam
F18total = 414,362 kg/jam
pada reaksi asetilasi. pretreatment
Page 43
Tabel LA.8 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 16 Alur 17 Alur 18
Selulosa 288,347 - 288,347
lignin 3,305 - 3,305
H2O 21,788 2,018 23,807
CH3COOH - 98,903 98,903
Sub total 313,440 100,921 414,362
Total 414,362 414,362
LA.7 REAKTOR ASETILASI (R-201)
Fungsi : Untuk tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat
dengan derajat asetilasi sebesar 3.
H2SO4H2O
Pada reaktor asetilasi, seluruh selulosa berubah menjadi selulosa triasetat dan reaksi
24
O 2)CO3CH( 4SO2H
COOH 3CHO 2H
Lignin Selulosa triasetat
21
23 COOH 3CH
O2)CO3CH(
O 2HCOOH 3CH
20
COOH3CHO2H
Lignin Selulosa
18
201 -R
asam asetat selulosa triasetat selulosa asetat anhidrat
yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :
Page 44
dimana:
Ac = CH3CO
r = F 18 selulosa . X−δ . BM selulosa
; BMselulosa = 162 kg/kmol
288,347
kgjam
. 1
−( (−1 ) ) .162kg
jam
= 1,780 kmol/jam
Neraca Massa total :
F18 + F20 + F21 + F23 = F24
Neraca Massa Komponen :
Alur 20
Asam asetat 70% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 438% dari laju alir umpan
selulosa (Yamashita et al, 1986).
F20 total
438100
x 288,247 kg/jam = 1262,958 kg/jam
F20CH3COOH
70100
x 1262,958 kg/jam = 884,071 kg/jam
F20H2O = (1262,958 – 884,071) kg/jam = 378,887 kg/jam
Alur 23
Asetat anhidrat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 247% dari laju alir umpan
selulosa (Yamashita et al, 1986).
F23 total
247100
x 288,247 kg/jam = 712,216 kg/jam
F23(CH3CO)2O
98100
x 712,216 kg/jam = 697,972 kg/jam
Page 45
F23CH3COOH = (712,216 – 697,972) kg/jam = 14,244 kg/jam
Alur 21
Asam sulfat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 3,8% dari laju alir umpan
selulosa (Yamashita et al, 1986).
F21 total 3,8100
x 288,247 kg/jam = 10,957 kg/jam
F21H2SO4 98
100x 10,957 kg/jam = 10,738 kg/jam
F21H2O = (10,957 – 10,738) kg/jam = 0,219 kg/jam
Alur 24
F24selulosa triasetat
= r . BMselulosa triasetat . σ
= 1,780 kmol/jam . 288 kg/mol . 1
= 512,616 kg/jam
F24 CH3COOH= F18
CH3COOH + F20 CH3COOH + F23
CH3COOH + r . BM
CH3COOH. σ
= 98,903 + 884,071 + 14,244 + (1,780 . 60 . 3)
= 1317,603 kg/jamF24(CH3CO)2O = F23(CH3CO)2O – r . BM(CH3CO)2O. σ
= 697,972 – (1,780 . 102 . 3)
= 153,317 kg/jamF24 H2SO4 = F21 H2SO4
= 10,738 kg/jam
F24lignin = F18lignin
Page 46
= 3,305 kg/jam
F24H2O = F18H2O + F20H2O + F21H2O
= (23,807 + 378,887 + 0,219) kg/jam
= 402,913 kg/jam
F24total = 2400,493 kg/jamTabel LA.10 Neraca Massa pada Reaktor Asetilasi (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 18 Alur 20 Alur 23 Alur 21 Alur 24
Selulosa Triasetat - - - - 512,616
Selulosa 288,347 - - - -
Lignin 3,305 - - - 3,305
H2O 23,807 378,887 - 0,219 402,913
CH3COOH 98,903 884,071 14,244 - 1317,603
(CH3CO)2O - - 697,972 - 153,317
H2SO4 - - - 10,738 10,738
Sub total 414,362 1262,958 712,216 10,957 2400,493
Total 2400,493 2400,493
LA.9 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)
Fungsi : Untuk menghidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetat dengan
diharapkan derajat asetilasi turun menjadi 2,4 serta menetralkan sisa reaktan
asetat anhidrat.
Page 47
Pada tangki hidrolisasi, seluruh selulosa triasetat dihidrolisis oleh air menjadi
dimana:
Ac = CH3CO r¿F 24 selulosatriasetat . X−δ . BM selulosa triasetat
; BMselulosa triasetat = 288
kg/kmol
512,616
kgjam
. 1
−( (−1 ) ) .288kgjam
= 1,780 kmol/jam
Reaksi yang juga terjadi pada unit hidrolisis adalah :
Asetat anhidrat air asam asetat
Konversi reaksi = 98% (Anita, 2010)
r¿F 24(CH 3 CO)2O . X−δ . BM (CH 3CO )2 O
; BM(CH3CO)2O = 102 kg/kmol
27
O 2)CO3CH(4 SO2H
COOH 3CHO 2H
Lignin Selulosa asetat
26 O2H
24
O 2)CO3CH( 4SO2H
COOH 3CHO2H
Lignin Selulosa triasetat
201 -H
asam asetatasetat selulosa air triaseta Selulosa
selulosa asetat dan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :
Page 48
153,317
kgjam
. 1
−( (−1 ) ) .102kg
jam
= 1,473 kmol/jam
Neraca Massa Total :
F24 + F26 = F27
Neraca Massa Komponen :
Alur 26
Air yang dibutuhkan untuk tahap hidrolisis sebesar 71% dari laju alir umpan selulosa
(Yamashita et al, 1986)
F26 H2O =
71100
x 288,347 kg/jam = 204,726 kg/jam
Alur 27F27selulosaasetat = r1 . BMselulosa asetat . σ1
= 1,780 kmol/jam . 246 kg/kmol . 1
= 437,860 kg/jam
F27CH3COOH= F24 CH3COOH + r1 . BM CH3COOH. σ1 + r2 . BM CH3COOH.
σ2= 1371,603 + (1,780 . 60 . 1) + (1,473 . 60 . 2)
= 1601,164 kg/jamF27(CH3CO)2O = F24(CH3CO)2O – r2 . BM(CH3CO)2O. σ2
= 153,317 – (1,473 . 102 . 1)
= 3,066 kg/jam
F27H2SO4 = F24 H2SO4
= 10,738 kg/jam
F27lignin = F24lignin
= 3,305 kg/jam
Page 49
F27H2O = F24H2O + F26H2O - r1 . BMH2O . σ1 – r2 . BMH2O . σ2
= 402,913 + 204,726 – (1,780 . 18 . 1) – (1,473 . 18 . 1)
= 549,086 kg/jamF27total = 2605,219 kg/jamTabel LA.11 Neraca Massa pada Tangki Hidrolisasi (kg/jam)
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 24 Alur 26 Alur 27
Selulosa Triasetat 512,616 - -
Selulosa Asetat - - 437,860
Lignin 3,305 - 3,305
H2O 402,913 204,726 549,086
CH3COOH 1317,603 - 1601,164
(CH3CO)2O 153,317 - 3,066
H2SO4 10,738 - 10,738
Sub total 2400,493 204,726 2605,219
Total 2605,219 2605,219
LA.12 TANGKI NETRALISASI (TN-201)
Fungsi : Untuk menetralisasi katalis asam sulfat dengan menambahkan larutan
magnesium asetat sehingga reaksi dapat berhenti.
Reaksi pada proses netralisasi adalah :
Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc
Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat Konversi reaksi =
99% (Trehy, 2000)
Page 50
r = ¿F 28 H 2 SO 4 . X−δ . BM H 2 SO 4
; BMH2SO4 = 98 kg/kmol
16,61
kgjam
.1
−( (−1 ) ) .98kgjam
= 0,108 kmol/jam
Neraca Massa Total :
F28 + F30 = F31 Neraca Massa Komponen :
Alur 30
Larutan Mg(CH3COO)2 38% yang dibutuhkan dalam unit netralisasi adalah sebanyak 16% dari
laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).
F30 total =
16100
x 2888.347 kg/jam = 46,135 kg/jam
F30Mg(CH3COO)2 38
100x 46,135 kg/jam = 17,531 kg/jam
F30H2O
Alur 31
= (46,135 – 17,531) kg/jam = 28,604kg/jam
F31selulosa asetat = F28selulosa asetat
= 437,860 kg/jamF31CH3COOH = F28CH3COOH + r . BM CH3COOH. σ
= 1601,164 + (0,108 . 60 . 2)
= 1614,181 kg/jamF31(CH3CO)2O = F28(CH3CO)2O
= 3,066 kg/jam
F31H2SO4 = F28 H2SO4– r . BM H2SO4. σ
= 10,738 – (0,108 . 98 . 1)
= 0,107 kg/jam
F31lignin = F28lignin
= 3,305 kg/jam
Page 51
F31H2O = F28H2O + F30H2O
= 549,086 + 28,604
= 577,690 kg/jamF31Mg(CH3COO)2 = F30Mg(CH3COO)2 – r . BM Mg(CH3COO)2 . σ
= 17,531 – (0,108 . 142 . 1)
= 2,128 kg/jam
F31MgSO4 = r . BM MgSO4. σ
= 0,108 . 120 . 1
= 13,017 kg/jam
F31total = 2651,355 kg/jam Tabel LA.13 Neraca Massa pada Tangki Netralisasi (kg/jam)
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 28 Alur 30 Alur 31
Selulosa Asetat 437,860 - 437,860
Lignin 3,305 - 3,305
H2O 549,086 28,604 577,690
CH3COOH 1601,164 - 1614,181
(CH3CO)2O 3,066 - 3,066
H2SO4 10,738 - 0,107
Mg(CH3COO)2 - 17,531 2,128
MgSO4 - - 13,017
Sub total 2605,219 46,135 2651,355
Total 2651,355 2651,355
LA.11 CENTRIFUGE (CF-301)
Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, air, asam
asetat, magnesium sulfat) dari air dan zat pengotor lainnya.
Page 52
Efisiensi sentrifuge adalah 98% dimana cairan yang terkonversi ke padatan sebesar 2%.
Neraca Massa Total :
F32 = F38 + F33
Neraca Massa Komponen : Alur 38
F38CH3COOH =98
100x 1614,181 kg/jam
= 1581,897kg/jamF38(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam
F38H2SO4 = 0,107 kg/jam
F38H2O = 98
100x 577,69kg/jam
=566,136kg/jam
F
38Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam
F38MgSO4 = 98
100x 13,017 kg/jam
= 12,757 kg/jamF38total
Alur 33
= 2166,092 kg/jam
Page 53
F33selulosa asetat
= 437,860 kg/jam
F33lignin = 3,305 kg/jamF33 CH3COOH = (1614,181 – 1581,897) kg/jam = 32,284
kg/jamF33H2O = (577,690 – 566,136) kg/jam = 11,554 kg/jam
F33MgSO4 = (13,017– 12,757) kg/jam = 0,260 kg/jam
F33total = 482,263 kg/jam
Tabel LA.14 Neraca Massa pada Centrifuge (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 32 Alur 38 Alur 33
Selulosa Asetat 437,860 - 437,860
Lignin 3,305 - 3,305
H2O 577,690 566,136 11,554
CH3COOH 1614,181 1581,897 32,284
(CH3CO)2O 3,066 3,066 -
H2SO4 0,107 0,107 -
Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -
MgSO4 13,017 12,757 0,260
Sub total 2651,355 2166,092 485,263
Total 2651,355 2651,355
LA.12 ROTARY DRYER II (RD-301)
Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi
komposisi produk akhir.
Page 54
Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997) dan
diharapkan komposisi asam asetat sebesar 0,01% dari berat selulosa asetat (PPKS, 2010).
Neraca Massa Total :
F33 = F34 + F35
Neraca Massa Komponen :
Alur 35
F35selulosa asetat
= 437,860 kg/jam
F35lignin = 3,305 kg/jamF35CH3COOH = 0,0001 x32,284kg/jam
= 0,044 kg/jam
F35H2O (100−90 )
100x 4,481
kgjam
= 1,155 kg/jamF35MgSO4 = 0,260 kg/jam
F35total
Alur 34
= 442,624 kg/jam
F34CH3COOH =(32,284 – 0,044)kg/jam
= 32,240 kg/jam
F34H2O =(11,554 – 1,155)kg/jam
Page 55
= 10,398 kg/jamF34total = 42,638 kg/jam
Tabel LA.15 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 33 Alur 34 Alur 35
Selulosa Asetat 437,860 - 437,860
Lignin 3,305 - 3,305
H2O 11,554 10,398 1,155
CH3COOH 32,284 32,240 0,044
MgSO4 0,260 - 0,260
Sub total 485,263 42,638 442,624
Total 485,263 485,263
A.13 DECANTER (D-301)
Fungsi : Untuk memisahkan larutan asam asetat dengan zat terlarut lainnya
Diharapkan komposisi pada alur 40 adalah asam asetat dan air sebagai fase ringan yang
kemudian akan digunakan kembali dan sisanya ditampung ke tangki penampungan.
Page 56
Neraca Massa Total :
F38 = F39 + F40
Neraca Massa Komponen:
Alur 39
Kelarutan magnesium sulfat didalam air memiliki nilai 40,8gr/100 gr air.
F39(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam
F39MgSO4 = 12,757kg/jam
F39H2O =10048
x 12,757 kg/jam
= 31,267 kg/jamF39H2SO4 = 0,107 kg/jamF39Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam
F39total
Alur 40
= 49,325 kg/jam
F40CH3COOH =1581,897kg/jam
F40H2O =(566,136-31,267)
= 534,870 kg/jamF40
total = 2116,767 kg/jam
Tabel LA.16 Neraca Massa pada Decanter (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 38 Alur 39 Alur 40
H2O 566,136 31,267 534,870
CH3COOH 1581,897 - 1581,897
(CH3CO)2O 3,066 3,066 -
H2SO4 0,107 0,107 -
Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -
MgSO4 12,757 12,757 -
Sub total 2166,092 49,325 2116,767
Total 2166,092 2166,092
Page 57
A.14 TANGKI PENCAMPUR (M-301)
Fungsi : Untuk menghasilkan larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70% yang akan
digunakan kembali pada unit reaktor (recovery asam asetat).
Neraca Massa Total :
F40 + F41 = F19 + F42
Neraca Massa Komponen:
Alur 40
F40CH3COOH = 1581,897kg/jam
F40H2O = 534,870 kg/jam
F40total = 2116,767kg/jamAlur 19
F19CH3COOH = 884,071 kg/jam
F19H2O = 378,887 kg/jam
F19total = 1262,958kg/jam
Alur 19 merupakan laju alir larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70% sehingga dibutuhkan
tambahan air pada alur 36 untuk recovery asam asetat hingga konsentrasi campuran menjadi
70%.
Page 58
Alur 41
Air yang diperlukan agar komposisi produk tangki pencampur menjadi 70% adalah :
Tabel LA.17 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)
komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 40 Alur 41 Alur 19 Alur 42
H2O 534,870 100,160 378,887 256,143
CH3COOH 1581,897 - 884,071 697,827
Sub total 2116,767 100,160 1262,968 953,969
Total 2216,928 2216,928
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Kapasitas Produk : 3500 ton/tahun
= 30% x F total= 0,3 x 2116,767 kg/jam
= 635,030 kg/jam
F41H2O = (635,030 – 534,870)kg/jam
Alur 42
= 100,160 kg/jam
F42H2O = (635,030 – 378,887)kg/jam
= 256,143 kg/jamF42CH3COOH =(1581,897 – 884,071)kg/jam
= 697,827 kg/jamF42total = 953,969 kg/jam
Page 59
Basis Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan Operasi : kg/jam
Waktu kerja per tahun : 330 hari
Suhu referensi : 25oC (298oK)Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut:
1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar
T
Q = H = ∫n×Cp×dT ..……………………........................(Smith, 1975)
Tref
Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan adalah :
T2 Tb T2
∫Cp×dT = ∫Cpl ×dT +ΔHvl + ∫Cpg ×dT ..................(Reklaitis, 1983)
T 1 T1 Tb
2. Data untuk perhitungan kapasitas panas
Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas liquid (Cpl) untuk gugus – gugus pada senyawa
liquid.
Tabel LB.1 Nilai Kapasitas Panas Liquid (Cpl) Metode Chuch dan Swanson
Gugus Cpl (kal/g0C)
-CH (ring)4,4
-OH 10,7
-C=O
H 12,66
-CH2- 7,2
(Perry, 1997)
Perhitungan Cpl (kal/g.0C) dengan menggunakan metode Chuch dan Swanson dengan rumus : n
CpL =∑NiΔcpi I=1
Tabel LB.2 Menunjukkan nilai kapasitas panas solid (Cps) untuk gugus – gugus pada senyawa solid.
Page 60
Tabel LB.2 Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison
Unsur Atom ∆ Ei
C 10.89
H 7.56
O 13,42
N 18,74
S 12,36
K 28,87
Cl 24,69
Na 26,19
P 26,63
Mg 22,69
Fe 29,08
Ca 28,25
Cr 26,63
Co 25,71
Ni 25,46
Cu 26,92
(Perry, 1997)
Perhitungan C padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison: ps
n
CpS = ∑Ni .Δ Ei I=1
Dimana : C pS = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K)
n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa
N = Jumlah unsur atom i dalam senyawa i
Δ Ei = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada Tabel LB.2
3. Data perhitungan panas pembentukan dan panas penguapan
Tabel LB.3 Menunjukkan nilai panas pembentukan dengan gugus-gugus pada senyawa padatan
[kJ/mol].
Page 61
Tabel LB.3 Kontribusi Gugus Nilai Panas Pembentukan (∆Hfo)
Perhitungan ∆Hf
o (kJ/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy
adalah :
∆Hfo
(298,15 K) = 68,29 + ∑ jnj∆ H.......................................(Perry, 1997)
Rumus panas penguapan :
Page 62
Q = n. Hvl ........................................................(Smith dan Van Ness, 1975)
4. Data untuk steam, air pemanas dan air pendingin
Steam yang digunakan adalah superheated steam 1300C pada tekanan 100 kPa.
Hvl (1300C) = 2.734,7 kJ/kg (Reklaitis, 1983)
Air pemanas yang digunakan adalah air pada suhu 900C dan keluar pada suhu 340C.
Air (saturated) : H(34oC) = 139,11 kJ/kg (Smith, 1987)
H(90oC) = 376,92 kJ/kg (Smith,1987)
Air pendingin yang digunakan adalah air pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C.
Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg (Smith, 1987)
H(45oC) = 188,35 kJ/kg (Smith, 1987)
5. Perhitungan nilai kapasitas panas (Cp) masing – masing komponen:
1. Selulosa asetat (C6H7O2OH(OCOCH3)2)
Cps Selulosa diasetat = ∆EC (8) + ∆EH (14) + ∆EO (7)
= 10,89(8) + 7,56(14) + 13,42(7)
= 286,9 J/mol.K
2. Selulosa triasetat (C6H7O2(OCOCH3)3)
Cps Selulosa triasetat = ∆EC (12) + ∆EH (16) + ∆EO (8)
= 10,89(12) + 7,56(16) + 13,42(8)
= 359 J/mol.K
3. Selulosa (C6H7O2(OH)3)
Cps Selulosa = ∆EC (6) + ∆EH (10) + ∆EO (5)
= 10,89(6) + 7,56(10) + 13,42(5)
= 208,04 J/mol.K
5. Magnesium asetat (Mg(CH3COO)2)
Cps Magnesium asetat = ∆EMg (1) + ∆EC (4) + ∆EO (4) + ∆EH (6)
Page 63
= 22,69(1) + 10,89(4) + 13,42(4) + 7,56(6) = 169,25 J/mol.K
6. Magnesium sulfat (MgSO4)
Cps Magnesium sulfat = ∆EMg (1) + ∆ES (1) + ∆EO (4)
= 22,69(1) + 12,46(1) + 13,42(4)
= 88,73 J/mol.K
7. Lignin
Cps lignin = ∆EC (20) + ∆EH (20) + ∆EO (8)
= 10,89 (20) + 7,56 (20) + 13,42 (8)
= 476,36 J/mol.K
8. Asam asetat (CH3COOH)
Cpl = 123,1 J/mol.K
Cpg = 63,4 J/mol.K
9. Asetat anhidrat ((CH3CO)2O)
Cpl = 186,252 J/mol.K
10. Asam sulfat (H2SO4)
Cpl = 138,9 J/mol.K
11. Air (H2O)
Cpl = 75,2634 J/mol.K
Cpg = 33,36 J/mol.K
Tabel LB.4 Nilai Kapasitas Panas Masing-Masing Komponen
KomponenCpl (J/mol.K) Cps (J/mol.K) Cpg
(J/mol.K)
Selulosa asetat - 286,9 -
Selulosa triasetat - 359 -
Selulosa - 208,04 -
Lignin - 476,36 -
Page 64
Asam asetat 123,1 - 63,4
Asetat anhidrat 186,252 - -
Asam sulfat 138,9 - -
Air 75,2634 - 33,36
Magnesium asetat - 169,25 -
Magnesium sulfat - 88,73 -
6. Perhitungan nilai panas pembentukan (∆H0f) dan panas penguapan (Hvl) Menghitung
∆H0f298 Selulosa asetat :
∆H0f298 = 68,29 + ( OH phenol) + 2( CH ) + 3( C ) + ( -O- ring) + 2( CH3)
+ ( CH2 ) + 2( C ) + 2(-O-nonring) + 3( O)
∆H0f298 = 68,29 + (221,65) + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64)
+ 2(83,99) + 2(-132,22) + 3(-247,61)
∆H0f298 = -1047,85 kJ/mol
Menghitung ∆H0f298 Selulosa triasetat :
∆H0f298 = 68,29 + 2( CH ) + 3( C ) + (-O- ring) + 2( CH3) + (-CH2-) + 3( C)
+ 3(-O-nonring) + 3( O)∆H0f298 = 68,29 + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64) +3(83,99)
+ 3(-132,22) + 3(-247,61)
∆H0f298 = -950,88 kJ/molMenghitung ∆H0f298 Selulosa :
∆H0f298 = 68,29 + 3(-OH phenol) + 4( CH) + (-CH2-) + (-O-nonring) + (-O-ring)
∆H0f298 = 68,29 + 3(-221,65) + 4(8,67) + (-26,68) + (-132,22) + (-138,16)
∆H0f298 = -859,16 kJ/mol
∆H0f298 Asam asetat = -483,5 kJ/mol
∆H0f298 Asetat anhidrat = -391,17 kJ/mol
∆H0f298 Asam sulfat = -810,9413 kJ/mol
∆H0f298 Air = -241,9882 kJ/mol
∆H0f298 Magnesium asetat = -1442,771 kJ/mol
∆H0f298 Magnesium sulfat = -1362,385 kJ/mol (Perry, 1997)
Page 65
ΔHvl Asam asetat = 23,7 kJ/mol
ΔHvl Air = 40,6562 kJ/mol (Reklaitis, 1983)
Tabel LB.5 Nilai Panas Pembentukan Dan Panas Penguapan
Komponen ∆H0f298 (kJ/mol) ∆Hvl (kJ/mol)
Selulosa asetat -1047,85 -
Selulosa triasetat -950,88 -
Selulosa -859,16 -
Asam asetat -483,5 23,7
Asetat anhidrat -391,17 -
Asam sulfat -810,9413 -
Air -241,9882 40,6562
Magnesium asetat 1442,771 -
Magnesium sulfat -1362,385 -
7. Perhitungan panas reaksi (∆H0r) Menghitung ∆H0r reaksi:
∆H0r1298 = ∑𝞂i∆Hof298 produk − ∑𝞂i∆Hof298 reaktan
= {3(–483,5) + (–950,88)} – {3(–391,17) + (–859,16)}
= –368,71 kJ/mol
∆H0r2298 = {(–483,5) + (–1047,85)} – {(–241,9882) + (–950,88)}
= –338,482 kJ/mol
asam asetat selulosa triasetat asetat anhidrat selulosa
Reaksi 1 :
asam asetatasetat selulosa air triasetat Selulosa
Reaksi 2 :
Page 66
Reaksi 3:
Asetat anhidrat air asam asetat ∆H0r3298 = 2(–483,4) – {(–241,9882)+( –391,17)
= –333,842 kJ/mol
Reaksi 4:
Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc
Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat
∆H0r4298 ={ 2(–483,5) + (–1362,385)} – {(–1442,771) + (–810,9413)
= –75,673 kJ/mol
LB.1 TANGKI EKSTRAKSI (EX-101)
303,15 303,15 303,15
Panas masuk = N1H2O ∫CpdT + N2Selulosa ∫CpdT + N2lignin ∫ CpdT + N2Air
298,15 298,15 298,15
303,15 303,15 303,15
∫ CpdT + N3KOH
∫ CpdT + N3H2O ∫CpdT......................(1)
Page 67
298,15 298,15 298,15
Tabel LB. 6 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan
persamaan (1)
Tabel LB.6 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
1 H2O 3234,992 18 179,722 376,317 67632,360
2Selulosa 300,236 162 1,853 1040,200 1927,812
Lignin 68,016 388 0,175 2381,800 417,527
3
H2O 44,217 18 2,457 376,317 324,423
KOH 6,187 56 0,110 249,250 27,538
H2O 35,060 18 1,948 376,317 732,987
TOTAL 71662,641358,15 358,15 358,15
Panas keluar = N4Selulosa ∫ CpdT + N4Lignin ∫ CpdT + N4KOH ∫ CpdT + N4H2O
298,15 298,15 298,15
358,15
∫ CpdT......................(2)
298,15
Tabel LB. 7 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan
persamaan (2).
Tabel LB.7 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
4
Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740
Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325
KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452
H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178
TOTAL 859951,695
Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc), adalah: dQ/dT = Qc = Qout – Qin
= (859951,695 – 71662,641) kJ/jam
Page 68
= 788289,054 kJ/jam
Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :
Qcm =
ΔHvl
788289,054 kJ/jam=
2734,7 kJ/kg
= 288,254 kg/jam
Tabel LB.8 Neraca Energi Tangki Ekstraksi (EX-101)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 71662,641 -
Produk - 859951,695
Steam 788289,054 -
Total 859951,695 859951,695
LB.2 ROTARY WASHER I (RW-101)
358,15 358,15 358,15
Panas masuk = N4Selulosa ∫ CpdT + N4Lignin ∫ CpdT + N4KOH ∫ CpdT + N4H2O
298,15 298,15 298,15
358,15 303,15
∫ CpdT + N5H2O ∫ CpdT......................(3)
Page 69
298,15 298,15
Tabel LB. 9 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer I dengan menggunakan
persamaan (3).
Tabel LB.9 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
4
Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740
Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325
KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452
H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178
5 H2O 9221,770 18 512,321 376,317 192794,935
TOTAL 1052746,630
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :
Q masuk = Q keluar
Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :
T
Qout = ∫N ×Cp ×dT ............…………………...........(Smith, 1975)
Tref
Sehingga diperoleh T keluar (T) = 44,904oC
317,904 317,904 317,904
Panas keluar = N6Selulosa ∫ CpdT + N6
Lignin ∫ CpdT + N6KOH ∫ CpdT +
298,15 298,15 298,15
317,904 317,904 317,904
N6H2O ∫ CpdT + N7Selulosa ∫ CpdT + N7Lignin ∫ CpdT + N7H2O
298,15 298,15 298,15
317,904
∫ CpdT......................(4)
298,15
Tabel LB. 10 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer I dengan menggunakan
persamaan (4).
Page 70
Tabel LB.10 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
6
Selulosa 6,005 162 0,037 4140,804 153,484
Lignin 41,850 388 0,108 9481,415 1022,679
KOH 6,187 56 0,110 992,209 109,621
H2O 12285,318 18 682,518 1498,034 1022434,723
7
Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704
Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403
H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20886,015
TOTAL 1052746,630
Tabel LB.11 Neraca Energi Rotary Washer I (RW-101)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 1052746,630 -
Produk - 1052746,630
Total 1052746,630 1052746,630
LB.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)
317,904 317,904 317,904
Panas masuk = N7Selulosa ∫ CpdT + N7Lignin ∫ CpdT + N7H2O ∫CpdT + N8H2O
Page 71
298,15 298,15 298,15
303,15 303,15 303,15
∫ CpdT + N9NaOCl ∫ CpdT + N9
H2O ∫CpdT......................(5)
298,15 298,15 298,15
Tabel LB. 12 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Bleaching dengan menggunakan
persamaan (5).
Tabel LB.12 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
7
Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704
Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403
H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20866,015
8 H2O 2604,582 18 144,699 376,317 54452,694
9NaOCl 0,286 74,5 0,004 321,500 1,234
H2O 28,270 18 1,571 376,317 591,027
TOTAL 84071,077333,15 333,15 333,15
Panas keluar = N10Selulosa ∫ CpdT + N10Lignin ∫ CpdT + N10NaOCl ∫ CpdT +
298,15 298,15 298,15
333,15
N10H2O ∫ CpdT......................(6)
298,15
Tabel LB. 13 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Bleaching dengan menggunakan
persamaan (6).
Tabel LB.13 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
10
Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788
Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359
H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900
NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640
Page 72
TOTAL 436355,686
Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = Qc = Qout – Qin
= (436355,686– 84071,077) kJ/jam
= 352284,610 kJ/jam
Sehingga, jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :
Qcm =
H(90oC) -H(34oC)
352284,610 kJ/jam=
(376,92 -139,11) kJ/kg
= kg/jam
=1481,370 kg/jam
Tabel LB.14 Neraca Energi Tangki Bleaching (BL-101)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 84071,077 -
Produk - 436355,686
Air Panas 352284,610 -
Total 436355,686 436355,686
Page 73
LB.4 ROTARY WASHER II (RW-102)
333,15 333,15 333,15
Panas masuk = N10Selulosa ∫ CpdT + N10Lignin ∫ CpdT + N10NaOCl ∫ CpdT +
298,15 298,15 298,15
333,15 303,15
N10H2O ∫ CpdT + N11
H2O∫CpdT......................(7)
298,15 298,15
Tabel LB. 15 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer II dengan menggunakan
persamaan (7).
Tabel LB.15 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
10
Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788
Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359
H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900
NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640
11 H2O 8010,640 18 445,036 376,317 167474,436
TOTAL 603830,122
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :
Q masuk = Q keluar
Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :
T
Qout = ∫N ×Cp ×dT …………………… (Smith, 1975)
Page 74
Tref
Sehingga diperoleh T keluar (T) = 38,138oC
311,288 311,288 311,288
Panas keluar = N12Selulosa ∫ CpdT + N12Lignin ∫CpdT + N12NaOCl∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
311,288 311,288 311,288
N12H2O ∫ CpdT + N13Selulosa ∫ CpdT + N13Lignin ∫CpdT + 298,15 298,15 298,15
311,288
N13H2O ∫ CpdT......................(8)
298,15
Tabel LB. 16 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer II dengan menggunakan
persamaan (8).
Tabel LB.16 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
12
Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788
Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359
H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900
NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640
13
Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753
Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312
H2O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816
TOTAL 603830,122
Tabel LB.17 Neraca Energi Rotary Washer II (RW-102)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 603830,122 -
Produk - 603830,122
Total 603830,122 603830,122
Page 75
LB.5 ROTARY DRYER I (RD-201)
311,288 311,288 311,288
Panas masuk = N13Selulosa ∫CpdT + N13Lignin ∫CpdT + N13H2O ∫298,15 298,15 298,15
CpdT......................(9) Tabel LB.18 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer I dengan menggunakan
persamaan (19).
Tabel LB.18 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
13
Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753
Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312
H1O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816
TOTAL 16886,881373,15 373,15 373,15
Panas keluar = N14H2O ∫ CpdT + ∆HvlAir + N15Selulosa ∫ CpdT + N15Lignin ∫
298,15 298,15 298,15
373,15
CpdT + N15H2O ∫CpdT + ∆HvlAir......................(10)
298,15
1
Page 76
Tabel LB.19 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer I dengan menggunakan
persamaan (10).
Tabel LB.19 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
14 H2O 196,096 18 10,894 8187,411 89195,396
15
Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055
Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348
H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600
TOTAL 127223,054
2734,7 Kj/kg =40,347 kg/jam
Tabel LB.20 Neraca Energi Rotary Dryer I (RD-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 16886,881 -
Produk - 127223,054
Steam 110336,173 -
Total 127223,054 127223,054
LB.6 BLOW BOX (B-201)
373,15 373,15 373,15
Page 77
Panas masuk = N15Selulosa ∫ CpdT + N15Lignin ∫CpdT + N15H2O ∫ CpdT +
298,15 298,15 298,15
∆HvlAir......................(11)
Tabel LB.21 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan menggunakan persamaan
(11).
Tabel LB.21 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
15
Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055
Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348
H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600
TOTAL 38027,658 303,15 303,15 303,15
Panas keluar = N16Selulosa ∫ CpdT + N16Lignin ∫ CpdT + N16H2O ∫ 298,15 298,15 298,15
CpdT......................(12)
Tabel LB.22 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan menggunakan persamaan
(12).
Tabel LB.22 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)
lur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
16
Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470
Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290
H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520
TOTAL 2327,280
Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (2327,280– 38027,658) kJ/jam
= –35700,378 kJ/jam
100
∫Cpudara.ΔT = 29,784227.T – ½.T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5
Page 78
30
= 2550,75 kJ/kmol.K
Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :
Qc m=
∫Cp udara
35700,378 kJ/jam =
2550,75 kJ/kg
= 13,996 kg/jam
Tabel LB.23 Neraca Energi Blow Box (B-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 38027,658 -
Produk - 2327,280
Udara Pendingin –35700,378 -
Total 2327,280 2327,280
LB.7 TANGKI PENCAMPUR (M-201)
303,15 303,15 303,15
Panas masuk = N16Selulosa∫CpdT + N16Lignin ∫ CpdT + N16H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
Page 79
303,15 303,15
N17CH3COOH ∫ CpdT + N17
H2O ∫ CpdT......................(13)
298,15 298,15
Tabel LB.24 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Pencampur dengan menggunakan
persamaan (13).
Tabel LB.24 Perhitungan Panas Masuk Pada Tangki Pencampur (M-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
16
Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470
Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290
H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520
17CH3COOH 98,903 60 1,648 615,500 1014,580
H2O 2,018 18 0,112 376,317 42,189
TOTAL 3384,049323,15 323,15 323,15
Panas keluar = N18Selulosa ∫CpdT + N18Lignin ∫CpdT + N18H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
323,15
N18CH3COOH ∫ CpdT......................(14)
298,15
Tabel LB. 25 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Pencampur dengan menggunakan
persamaan (14).
Tabel LB.25 Panas Keluar Pada Tangki Pencampur (M-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
18
Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352
Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449
H2O 23,806 18 1,323 1881,585 2488,545
CH3COOH 98,903 60 1,648 3077,500 5072,900
Page 80
TOTAL 16920,246
Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = Qc = Qout – Qin
= 16920,246 kJ/jam – 3384,049kJ/jam
= 13536,196 kJ/jam
Sehingga jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :
Qc m =H(90oC) - H(34oC)
13536,196 kJ/jam=
(376,92 -139,11) kJ/kg
13536,196 kg/jam =
237 ,81 kJ/kg
= 56,920 kg/jam
Tabel LB.26 Neraca Energi Tangki Pencampur (M-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 3384,049 -
Produk - 16920,246
Air Panas 13536,196
Total 16920,246 16920,246
Page 81
LB.8 HEATER 1 (H-201)
303,15 303,15
Panas masuk = N19H2O ∫ CpdT + N19
CH3COOH ∫CpdT...............(15)
298,15 298,15
Tabel LB.27 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan menggunakan persamaan
(15).
Tabel LB.27 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
19H2O 378,887 18 21,049 376,317 7921,201
CH3COOH 884,071 60 14,735 615,500 9069,095
TOTAL 16990,296323,15 323,15
Panas keluar = N20H2O
∫ CpdT + N20CH3COOH ∫CpdT...............(16)
298,15 298,15
Tabel LB.28 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan menggunakan persamaan (16).
Tabel LB.28 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
20H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005
CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475
TOTAL 84951,480Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
Page 82
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (84951,480 – 16990,296) kJ/jam = 67961,184 kJ/jam
Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :
Qcm =
H(90oC) - H(34oC)
67691,184 kJ/jam=
(376,920 -139,110) kJ/kg
= kg/jam
= 285,779 kg/jam
Tabel LB.29 Neraca Energi Heater I (H-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 16990,296 -
Produk - 84951,480
Air Panas 67961,184 -
Total 84951,480 84951,480
LB.9 HEATER II (H-202)
303,15 303,15
Panas masuk = N22(CH3CO)2O ∫ CpdT + N22
CH3COOH∫CpdT...............(17)
298,15 298,15
Page 83
Tabel LB.30 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater II dengan menggunakan persamaan
(17).
Tabel LB.30 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
22(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 931,260 6372,484
CH3COOH 14,244 60 0,237 615,500 146,120
TOTAL 6518,604 323,15 323,15
Panas keluar = N23(CH3CO)2O ∫CpdT + N23
CH3COOH ∫CpdT...............(18)
298,15 298,15
Tabel LB.31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan menggunakan persamaan
(18).
Tabel LB.31 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
23(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4565,300 31862,422
CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599
TOTAL 32593,020Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (32593,020 – 6518,604) kJ/jam
= 26074,416 kJ/jam
Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :
Qcm =
H(90oC) - H(34oC)
26074,416 kJ/jam
Page 84
= (376,920 -139,110) kJ/kg
= kg/jam
= 109,644 kg/jam
Tabel LB.32 Neraca Energi Heater II (H-202)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 6518,604 -
Produk - 32593,020
Air Panas 26074,416
Total 32593,020 32593,020
LB.10 REAKTOR ASETILASI (R-201)
323,15 323,15 323,15
Panas masuk = N18Selulosa ∫CpdT + N18Lignin ∫CpdT + N18H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
323,15 323,15 323,15
N18CH3COOH ∫CpdT + N20CH3COOH ∫CpdT + N20H2O ∫CpdT + 298,15 298,15 298,15
Page 85
323,15 323,15 303,15
N23(CH3CO)2O∫CpdT + N23CH3COOH ∫CpdT + N21H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15
303,15
+ N21H2O ∫ CpdT......................(19)
298,15
Tabel LB.33 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan menggunakan
persamaan (19).
Tabel LB.33 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Reaktor Asetilasi (R-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
18
Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352
Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449
H2O 23,806 18 1,323 3077,500 5072,900
CH3COOH 98,903 60 1,648 1881,585 2488,545
20H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005
CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475
22H2O 0,219 18 0,012 376,317 6,084
H2SO4 10,738 98 0,110 694,500 76,097
24CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599
(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4656,300 31862,422
TOTAL 134546,927343,15 343,15 343,15
Panas keluar = N24Selulosa triasetat ∫CpdT + N24Lignin ∫CpdT + N24H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
343,15 343,15 343,15
N24CH3COOH ∫CpdT + N24(CH3CO)2O ∫CpdT + N24H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15
CpdT......................(20)
Tabel LB.34 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan menggunakan
persamaan (20).
Tabel LB.34 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Asetilasi (R-201)
Page 86
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
25
Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554
Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609
H2O 402,912 18 22,384 3386,853 75811,397
CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697
(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058
H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876
TOTAL 239692,738
Dari perhitungan sebelumnya diperoleh : Reaksi 1:
∆H0r1298 = –368,71 kJ/mol
∆H0r1343,15 343,15 343,15
= ∆H0r1298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT298,15 298,15
= -368,71 kJ/mol + {3(5539,5) + 1(16155)}kJ/mol + {-3(8381,34) + -
1(208,04 x 45)kJ/mol
= –2101,03 kJ/mol
r1 = 1,780 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah: r1. ∆H0r1343,15 = {1,780 x (-2101,03)} kJ/jam
Maka :
= –3739,833 kJ/jam
dQ/dT = Qc = Qout – Qin + Panas Reaksi
= 239692,738 kJ/jam – 134546,927 kJ/jam + (–3739,833) kJ/jam
= 101405,978 kJ/jamSehingga air pemanas yang diperlukan adalah :
Qcm=
H(90oC) - H(34oC)
101405,978 kJ/jam=
(376,92 -139,11) kJ/kg
Page 87
= kg/jam
=129,928 kg/jam
Tabel LB.35 Neraca Energi Reaktor Asetilasi (R-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 134546,927 -
Produk - 239692,738
Panas Reaksi - –3739,833
Air Panas 101405,978 -
Total 235952,905 235952,905
LB.11 HEATER III (H-203)
303,15
Panas masuk = N26H2O ∫CpdT...............(21)
298,15
Tabel LB.36 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater III dengan menggunakan persamaan
(21).
Tabel LB.36 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
26 H2O 204,726 18 11,374 376,317 4280,104
TOTAL 4280,104
Page 88
343,15
Panas keluar = N27H2O ∫ CpdT...............(22)
298,15
Tabel LB.37 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan menggunakan persamaan
(22).
Tabel LB.37 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961
TOTAL 38520,961Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (38520,961 – 4280,104) kJ/jam
= 34240,856 kJ/jamSehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :
Qc m =H(90oC) - H(34oC)
34240,856 kJ/jam=
(376,920 -139,110) kJ/kg
= kg/jam
=143,984 kg/jam
Tabel LB.38 Neraca Energi Heater III (H-203)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 4280,104 -
Produk - 38520,961
Air Panas 34240,856 -
Total 38520,961 38520,961
Page 89
LB.12 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)
343,15 343,15 343,15
Panas masuk = N25Selulosa triasetat ∫ CpdT + N25Lignin ∫ CpdT + N25H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
343,15 343,15 343,15
N25CH3COOH ∫CpdT + N25(CH3CO)2O ∫CpdT + N25H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15
343,15
+ N26H2O ∫CpdT......................(23)
298,15
Tabel LB.39 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Hidrolisis dengan menggunakan
persamaan (23).
Tabel LB.39 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (TH-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
25
Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554
Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609
H2O 402,912 18 22,388 3386,853 75824,945
CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697
(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058
Page 90
H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876
27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961
TOTAL 278213,699393,15 393,15 373,15
Panas keluar = N27Selulosa asetat ∫ CpdT + N27Lignin ∫CpdT + N27H2O (∫CpldT +
298,15 298,15 298,15
393,15 390,15 393,15
∆HVL + ∫CpgdT ) + N27CH3COOH (∫CpldT + ∆HVL + ∫
373,15 298,15 390,15
393,15 393,15
CpgdT ) + N27(CH3CO)2O ∫CpdT + N27
H2SO4 ∫CpdT................(24)
298,15 298,15
Tabel LB. 31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Hidrolisis dengan menggunakan
persamaan (24).
Tabel LB.40 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (H-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
27
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574
Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507
H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859
CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859
H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850
TOTAL 608367,005
Dari perhitungan sebelumnya :
Reaksi 2:
∆H0r2298 = –338,482 kJ/mol
Page 91
∆H0r2393 393,15 393,15
= ∆H0r2298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT 298,15 298,15
= –338,482 kJ/mol + {1(11908,400) + 1(27255,5)} + {(-1) (7857,879) + (–1)(359 x 95)}
= –3137,461 kJ/molr2 = 1,780 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah : r2. ∆H0r2393 = (1,780 x –3137,461) kJ/jam
Reaksi 3
= –5584,681 kJ/jam
∆H0r3298 = –333,842kJ/mol
∆H0r3393 393,15 393,15
= ∆H0r3298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT 298,15 298,15
= –333,842 kJ/mol + {2(11908,400)} + {(–1)(17693,940) + (-1) (7857,879)}
= –2068,861 kJ/mol
r3 = 1,473 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah :
r3. ∆H0r3393 = (1,473 x –2068,861) kJ/jam
Maka:
= –3047,432 kJ/jam
dQ/dT = QC = QOut – Qin + r2. ∆H0r2393 + r3. ∆H0r3393
={608367,005 – 278213,699 + (–5584,681) + (–3047,432)}
= 321521,194 kJ/jamSehingga, jumlah steam yang diperlukan adalah :
Qcm =
ΔHvl
321521,194 kJ/jam=
2734,7 kJ/kg
=117,570 kg/jam
Page 92
Tabel LB.41 Neraca Energi Tangki Hidrolisis (H-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 278213,699 -
Produk - 608367,005
Panas Reaksi - –8632,113
Steam 321521,194 -
Total 599734,892 599734,892
LB.13 COOLER 1 (C-201)
393,15 393,15 373,15
Panas masuk = N27Selulosa asetat ∫ CpdT + N27Lignin ∫CpdT + N27H2O (∫ CpldT +
298,15 298,15 298,15
393,15
∆HVL + ∫ CpgdT) + N27CH3COOH ( 373,15
390,15 393,15
∫CpldT + ∆HVL + ∫298,15 390,15
393,15 393,15
CpgdT ) + N27(CH3CO)2O ∫ CpdT + N27
H2SO4 ∫ CpdT...........(25)
298,15 298,15
Tabel LB.42 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Cooler I dengan menggunakan persamaan
(25).
Tabel LB.42 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
Page 93
27
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574
Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507
H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859
CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859
H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850
TOTAL 608367,005363,15 363,15 363,15
Panas keluar = N28Selulosa asetat ∫ CpdT + N28Lignin ∫CpdT + N28
H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
363,15 363,15 363,15
N28CH3COOH ∫CpdT + N28(CH3CO)2O ∫CpdT + N28H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15
CpdT......................(26)
Tabel LB.43 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan menggunakan persamaan (26).
Tabel LB.43 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
28
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,5 33192,814
Lignin 3,305 388 0,009 30963,4 263,768
H2O 549,086 18 30,505 4892,121 149233,064
CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,5 213528,562
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,38 363,904
H2SO4 10,738 98 0,110 9028,5 989,266
TOTAL 397571,378Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (397571,378 – 608367,005) kJ/jam
= –210795,628 kJ/jam
Sehingga jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :
Page 94
Qc m =H(45oC) - H(25oC)
210795,628 kJ/jam=
(188,35 -104,8) kJ/kg
= kg/jam
= 2522,988 kg/jam
Tabel LB.44 Neraca Energi Cooler I (C-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 608367,005 -
Produk - 397571,378
Air Pendingin –210795,628 -
Total 397571,378 397571,378
LB.14 HEATER IV (H-204)
303,15 303,15
Panas masuk = N29Mg(CH3CO)2 ∫ CpdT + N29
H2O ∫CpdT...............(27)
298,15 298,15
Tabel LB.45 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan menggunakan persamaan
(27).
Tabel LB.45 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)
Alur Komponen Laju Massa BM N ʃ CpdT Q
Page 95
(kg/jam) (kg/kmol) (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/jam)
29H2O 28,604 18 1,589 376,317 598,010
Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 846,250 104,476
TOTAL 702,486363,15 363,15
Panas keluar = N30Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N30
H2O ∫CpdT...............(28)
298,15 298,15
Tabel LB.46 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater IV dengan menggunakan persamaan
(28).
Tabel LB.46 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater IV (H-204)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
30H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,124
Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 11001,250 1358,190
TOTAL 9132,313Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (9132,313 – 702,486) kJ/jam
= 8429,828 kJ/jam Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :
Qcm =
H(90oC) - H(34oC)
8429,828 kJ/jam=
(376,920 -139,110) kJ/kg
8429,828 kg/jam =
237,810 kJ/kg
= 35,448 kg/jam
Tabel LB.47 Neraca Energi Heater IV (H-204)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Page 96
Umpan 702,486 -
Produk - 9132,313
Air Panas 8429,828 -
Total 9132,313 9132,313
LB.15 TANGKI NETRALISASI (TN-201)
363,15 363,15 363,15
Panas masuk = N28Selulosa asetat ∫CpdT + N28Lignin ∫CpdT + N28
H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
363,15 363,15 363,15
N28CH3COOH ∫CpdT + N28(CH3CO)2O ∫CpdT + N28H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15
363,15 363,15
CpdT + N30 Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N30 H2O ∫CpdT...................(29)
298,15 298,15
Tabel LB.48 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Netralisasi dengan menggunakan
persamaan (29).
Tabel LB.48 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (N-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
28
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,500 33192,814
Lignin 3,305 388 0,009 30963,400 263,768
H2O 549,086 18 30,505 4892,121 53122,455
Page 97
CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,500 260687,803
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,380 363,904
H2SO4 10,738 98 0,110 9028,500 989,266
30 Mg(CH3CO)2 17,531 142 0,123 11001,250 1358,226
H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,121
TOTAL 406703,725
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :
Q masuk = Q keluar
Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :
T
Qout = ∫N ×Cp×dT …………………… (Smith, 1975)
Tref
Sehingga diperoleh T keluar (T) = 89,941oC
363,091 363,091 363,091
Panas keluar = N31Selulosa asetat ∫CpdT + N31Lignin ∫ CpdT + N31H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
363,091 363,091 363,091
N31CH3COOH ∫CpdT + N31(CH3CO)2O ∫CpdT + N31H2SO4 ∫298,15 298,15 298,15
363,091 363,091
CpdT + N31Mg(CH3CO)2 ∫ CpdT + N31MgSO4 ∫CpdT...............(30)
298,15 298,15
Tabel LB. 49 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Netralisasi dengan menggunakan
persamaan (30).
Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (TN-201)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
31
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1,780 33162,759
Lignin 3,305 388 0,009 0,009 263,529
H2O 577,690 18 12,448 32,094 156865,018
Page 98
CH3COOH 1614,181 60 32,405 26,903 215069,571
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 0,030 363,574
H2SO4 0,106 98 0,001 0,001 9,849
Mg(CH3CO)2 2,128 142 0,015 0,015 164,715
MgSO4 13,017 120 0,107 0,108 625,058
TOTAL 406524,072
Page 99
Dari perhitungan sebelumnya :
Reaksi 4:
∆H0r4298 = –75,673 kJ/mol
343,15 343,15
∆H0r4343 = ∆H0r4298 + σproduk ∫Cp dT + σreaktan ∫Cp dT
298,15 298,15
= –75,673 kJ/mol + {2(8001,500) + 1(5767,450)} + {(–1)( 11001,250) +
(–1) (9028,500)}
= 1665,027 kJ/mol
r4 = 0,108 mol/jam
Sehingga, panas rekasi yang dihasilkan adalah :
r4. ∆H0r4343 = (0,108 x 1665,027) kJ/jam
= 179,823 kJ/jam
Maka:
dQ/dT = QC = QOut – Qin + r4. ∆H0r4343
= 406892,504 – 406703,725 + 179,823
= 179,653 kj/jam
Neraca Energi Tangki Netralisasi (TN-201)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 406703,725 -
Produk - 406892,504
Panas Reaksi - 179,653
Total 406703,725 406703,725
Page 100
LB.16 COOLER 2 (C-202)
Panas masuk pendingin = Panas keluar tangki netralisasi
= 406524,072 kJ/jam
303,15 303,15 303,15
Panas keluar = N32Selulosa asetat ∫CpdT + N32Lignin ∫CpdT + N32H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
303,15 303,15 303,15
N32CH3COOH ∫CpdT + N32(CH3CO)2O ∫CpdT + N32H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15
303,15 303,15
+ N32Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N32
MgSO4 ∫CpdT......................(31)
298,15 298,15
Tabel LB.51 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler II dengan
menggunakan persamaan (31).
Perhitungan Panas Keluar Pada Cooler II (C-202)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
32
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293
Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290
H2O 577,690 18 12,448 376,317 12077,476
CH3COOH 1614,181 60 32,405 615,500 16558,807
Page 101
(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 931,260 27,993
H2SO4 0,106 98 0,001 694,500 0,758
Mg(CH3CO)2 2,102 142 0,015 846,250 12,682
MgSO4 12,862 120 0,107 443,650 48,125
TOTAL 31299,423Maka, selisih antara panas masuk dan panas keluar (Qc) adalah:
dQ/dT = QC = Qout – Qin
= (31299,423 – 406524,072) kJ/jam
= –375224,649 kJ/jam
Sehingga, jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :
Qc m=
H(45oC) - H(25oC)
375224,649 kJ/jam=
(188,35-104,8) kJ/kg
= kg/jam
= 4491,019 kg/jam
Tabel LB.52 Neraca Energi Cooler III (C-203)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 406892,504 -
Produk - 31299,423
Air Pendingin –375593,080 -
Total 31299,423 31299,423
Page 102
LB.17 ROTARY DRYER II (RD-301)
303,15 303,15 303,15
Page 103
Panas masuk = N33Selulosa asetat ∫ CpdT + N33Lignin ∫CpdT + N33H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
303,15 303,15
N33CH3COOH ∫CpdT + N33
MgSO4 ∫CpdT......................(32)
298,15 298,15
Tabel LB.53 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer II dengan
menggunakan persamaan (32).
Tabel LB.53 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
33
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293
Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290
H2O 11,554 18 0,249 376,317 241,554
CH3COOH 32,284 60 0,656 615,500 331,180
MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961
TOTAL 3147,278373,15 373,15 373,15
Panas keluar = N35Selulosa asetat ∫CpdT + N35Lignin ∫CpdT + N35H2O (∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
373,15 373,15 373,15
∆HVL ) + N35CH3COOH ∫ CpdT + N35MgSO4 ∫CpdT + N34H2O (∫298,15 298,15 298,15
373,15
CpdT + ∆HVL ) + N34CH3COOH ∫ CpdT......................(33)
298,15
Tabel LB.54 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer II dengan
menggunakan persamaan (33)
Tabel LB.54 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)
Alur Komponen Laju Massa BM N ʃ CpdT Q
Page 104
(kg/jam) (kg/kmol) (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/jam)
34H2O 10,398 18 0,224 8187,411 4729,595
CH3COOH 32,240 60 0,655 9232,500 4960,930
35
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401
Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348
H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814
CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770
MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419
TOTAL 48841,276Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :
dQ/dT = QC = QOut - QIn
=(48841,276 – 3147,278) kJ/jam
= 45693,998 kJ/jamSehingga, jumlah steam yang dibutuhkan adalah :
Qcm =
ΔHvl
45693,998 kJ/jam=
2734,7 kJ/kg
=16,708 kg/jam
Tabel LB.55 Neraca Energi Rotary Dryer II (RD-301)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 3147,278 -
Produk - 48841,276
Steam 45693,998 -
Total 48841,276 48841,276
Page 105
LB.18 BLOW BOX (B-301)
373,15 373,15 373,15
Panas masuk = N35Selulosa asetat ∫ CpdT + N35Lignin ∫CpdT + N35H2O (∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
373,15 373,15
∆HVL) + N35CH3COOH ∫CpdT + N35
MgSO4∫CpdT...........(34)
298,15 298,15
Tabel LB.56 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan
menggunakan persamaan (34).
Tabel LB.56 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
35
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401
Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348
H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814
CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770
MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419
TOTAL 39150,751303,15 303,15 303,15
Panas keluar = N36Selulosa asetat ∫ CpdT + N36Lignin ∫CpdT + N36H2O ∫CpdT +
298,15 298,15 298,15
303,15 303,15
N36CH3COOH ∫CpdT + N36
MgSO4 ∫CpdT......................(35)
Page 106
298,15 298,15
Tabel LB.57 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan
menggunakan persamaan (35).
Tabel LB.57 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)
Alur KomponenLaju Massa
(kg/jam)BM
(kg/kmol)N
(kmol/jam)ʃ CpdT
(kJ/kmol)Q
(kJ/jam)
36
Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293
Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290
H2O 1,156 18 0,249 376,317 24,168
CH3COOH 0,044 60 0,656 615,500 0,451
MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961
TOTAL 2599,164Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT
= QC = Qout – Qin
= (2599,164 – 39150,751) kJ/jam
= –36551,588 kJ/jam
100
∫Cpudara.ΔT = 29,784227.T – ½.T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5
30
= 2550,75 kJ/kmol.K
Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :
Qcm=
∫Cp udara36551,588 kJ/jam
=2550,75 kJ/kg
=14,330 kg/jam
Tabel LB.58 Neraca Energi Blow Box (B-301)
Page 107
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 39150,751 -
Produk - 2599,164
Udara Pendingin –36551,588 -
Total 2599,164 2599,164