Neraca Massa

BAB III

NERACA MASSA

Neraca massa pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan

kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai

berikut:

Bahan baku : Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis : Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari

Satuan operasi : kg/jam

Perubahan massa pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada

alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)

- Reaktor 1 (R-101)

- Reaktor 2 (R-102)

- Reaktor 3 (R-103)

- Filter press (FP-101)

- Kristaliser (CR-101)

- Centrifuge (CF-101)

- Steam ejector (EJ-101)

- Knock out drum (V-101)

Perhitungan neraca massa disajikan pada lampiran A

1. Tangki pencampur (MT-101) Pada tangki pencampur (MT-101) terjadi proses pencampuran bahan baku TPA

99,9 % (alur 1) dengan EG 99,8 % (alur 3). Hasil pencampurannya (alur 4) akan

diumpankan ke reaktor 1 (R-101). Hasil perhitungan neraca massa di tangki

pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Neraca massa pada Tangki pencampur (MT-101)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 3 Alur 4

TPA 19.644,8538 - 19.644,8538

EG - 14.689,0758 14.689,0758

H2O 19,6645 29,4371 49,1016

Jumlah 19.664,5183 14.718,5129

34.383,0312 34.383,0312

2. Reaktor 1 (R-101) Pada reaktor 1 (R-101) terjadi proses pembentukkan BHET (Bishydroxylethyl

Terepthalate) dan air dari reaksi antara TPA dan EG yang merupakan hasil

pencampuran dari tangki pencampur (alur 4) dengan bantuan katalis Sb2O3. Hasil

reaksi yaitu EG dan H2O (alur 7) akan diumpankan ke partial condeser (E-102),

sedangkan BHET, Sb2O3 dan TPA sisa (alur 6) akan diumpankan ke reaktor 2 (R-

102). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel

3.2 dibawah ini.

Tabel 3.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101)

Kompone

n

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7

TPA 19.644,8538 - 1.962,5163 -

EG 14.689,0758 - - 1.465,9760

H2O 49,1016 0,0552 - 3.879,4896

Sb2O3 - 10,9933 10,9933 -

BHET - - 27.075,1045 -

Jumlah 34.383,0312 11,0485 29.048,6141 5.345,4656

34.394,0797 34.394,0797

3. Reaktor 2 (R-102) Pada reaktor 2 (R-102) terjadi proses pembentukan prepolimer dan EG yang

dihasilkan dari penguraian BHET. Kemudian terjadi juga reaksi lain antara TPA dan

EG yang menghasilkan BHET dan H2O, dimana pada reaksi ini TPA akan habis

bereaksi. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 9) akan diumpankan ke partial

condenser (E-102) sedangkan BHET, Sb2O3 dan prepolimer (alur 8) akan

diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 2

(R-102) dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah ini.




TPA 1.962,5163 - -

BHET 27.075,1045 4.403,2264 -

Sb2O3 10.9933 10.9933 -

Prepolimer - 19.721,0494 -

EG - - 4.487,7390

H2O - - 425,6060

Jumlah 29.048,6141 24.135,2691 4.913,3450

29.048,6141 29.048,6141

4. Reaktor 3 (R-103) Pada reaktor 3 (R-103) terjadi proses pembentukan Polyethylene Terepthalate

(PET) dan EG yang dihasilkan dari reaksi penguraian prepolimer. Kemudian terjadi

juga reaksi lain yaitu reaksi penguraian BHET yang menghasilkan EG dan

prepolimer, dimana pada reaksi ini BHET akan habis bereaksi dan prepolimer yang

dihasilkan akan diakumulasi dengan prepolimer umpan (alur 8). Hasil reaksi berupa

EG diumpankan ke partial condenser (E-103) sedangkan PET, Sb2O3, dan

prepolimer akan diumpankan ke filter press (FP-101). Hasil perhitungan neraca

massa di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 3.4 dibawah ini.




BHET 4.403,2264 - -

Sb2O3 10,9933 - 10,9933

Prepolimer 19.721,0494 - 231,1447

EG - 1.299,9819 -

PET - - 22.593,1492

Jumlah 24.135,2691 1.299,9819 22.835,2872

24.135,2691 24.135,2691

5. Filter press (FP-101) Pada Filter press (FP-101) terjadi proses pemisahan secara fisika. Tujuan dari

penggunaan filter press ini adalah untuk memisahkan katalis Sb2O3 dari produk yang

dihasilkan. Filtrat yang dihasilkan (alur 21) akan diteruskan menuju cooler (E-104)

untuk didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan ke kristaliser (CR-101).

Hasil perhitungan neraca massa di Filter press (FP-101) dapat dilihat pada Tabel 3.5

dibawah ini.

Tabel 3.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101)



Sb2O3 10,9933 10,9933 -

Prepolimer 231,1447 4,6207 226,5240

PET 22.593,1492 451,6455 22.141,5037

Jumlah 22.835,2872 467,2595 22.368,0277

22.835,2872 22.835,2872

6. Kristaliser (CR-101) Pada kristaliser (CR-101) akan terjadi proses pembentukan cairan kristal PET

dari alur 22 yang masih berupa cairan kental. Pada kritaliser ini, tidak semua PET

dari alur 22 diubah menjadi cairan kristal. Hasil dari kristaliser (alur 23) akan

diumpankan ke Centrifuge (CF-101). Hasil perhitungan neraca massa di kristaliser

(CR-101) dapat dilihat pada Tabel 3.6 dibawah ini.

Tabel 3.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101)


Alur 22 Alur 23

PET kristal - 22.093,6905

PET non kristal 22.141,5037 47,8132

Prepolimer 226,5240 226,5240

Jumlah 22.368,0277 22.368,0277

7. Centrifuge (CF-101)

Pada Centrifuge (CF-101) cairan kristal (alur 23) dari kristaliser (CR-101)

diubah menjadi kristal (alur 25). Namun tidak semua cairan kristal (alur 23) diubah

menjadi kristal karena ada sebagian bahan yang tidak mengkristal. Bahan yang tidak

mengkristal tersebut dikenal dengan nama Mother liqour (alur 24). Hasil perhitungan

neraca massa di centrifuge (CF-101) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dibawah ini.

Tabel 3.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101)



PET kristal 22.093,6905 - 22.093,6905

PET non kristal 47,8132 47,3351 0,4781

Prepolimer 226,5240 224,7330 1,7910

Jumlah 22.368,0277 272,0681 22.095,9596

22.368,0277 22.368,0277

8. Steam Ejector (EJ-101) Pada steam ejector (EJ-101) terjadi proses untuk memvakumkan reaktor 3

(R-103). Akibat proses tersebut maka EG yang dihasilkan di reaktor 3 (R-103)

tersebut akan terhisap oleh aliran uap yang mengalir kencang yang dihasilkan oleh

steam ejector (EJ-101). Hasil perhitungan neraca massa di steam ejector

(EJ-101) dapat dilihat pada Tabel 3.8 dibawah ini.

Tabel 3.8 Neraca massa Steam Ejector (EJ-101)



EG 1.485,6936 6.804,2458 - 8.289,9394

H2O 15.102,9979 4.920,1092 20.006,4940 16,6131

Jumlah 16.588,6915 11.724,3550 20.006,4940 8.306,5525

28.313,0465 28.313,0465

9. Knock out drum (V-101) Pada knock out drum (V-101) terjadi proses pemisahan antara fasa liquid dan uap.

Campuran uap dan liquid yang dihasilkan dari partial condenser (alur 14 dan alur

16) kemudian diumpankan ke knock out drum (V-101) yang akan memisahkan antara

fasa liquid dan uap. Hasil perhitungan neraca massa di knock out drum (V-101) dapat

dilihat pada Tabel 3.9 dibawah ini.

Tabel 3.9 Neraca massa Knock out drum (V-101)



EG 1.299,9819 5.953,7150 - 7.253,6969

H2O 15.102,9979 4.305,0956 19.393,5570 14,5365

Jumlah 16.402,9798 10.258,8106 19.393,5570 7.268,2334

26.661,7904 26.661,7904

BAB IV

NERACA PANAS

Neraca panas pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan

kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai

berikut:

Bahan baku : Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis : Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari

Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur basis : 25C = 298 oK

Perubahan panas pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada

alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)

- Reaktor 1 (R-101)

- Reaktor 2 (R-102)

- Reaktor 3 (R-103)

- Cooler (E-104)

- Kristaliser (CR-101)

- Partial condenser (E-103)

- Partial condenser (E-102)

- Cooler (E-101)

Perhitungan neraca panas disajikan pada lampiran B

10. Tangki pencampur (MT-101) Bahan baku yang masuk pada tangki pencampur seperti EG dan TPA mempunyai

panas masing-masing. Bahan baku tersebut masuk ke tangki pencampur pada

temperatur 30 oC dan keluar pada temperatur 80 oC. Setelah dilakukan perhitungan,

ternyata tangki pencampur tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk

memberikan panas yang dibutuhkan oleh tangki pencampur tersebut, digunakan

saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di tangki

pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.

Neraca Massa

Documents