LEVEL-2 STRUKTUR INPUT-OUTPUT FLOWSHEET

1. LEVEL-2STRUKTUR INPUT-OUTPUT FLOWSHEET

2. KEPUTUSAN UNTUK STRUKTUR INPUT-OUTPUT • Untuk memahami keputusan yang diperlukan untuk menetapkan struktur input-output suatu flowsheet, kita sering menggambar suatu kotak mengelilingi proses seluruhnya. • Selanjutnya kita fokuskan perhatian kita pada bahan baku yang diumpankan dan produk, by-produk yang diambil. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

3. Alternatif Flowsheet Rule : desirable to recover >99% of all valuable materials but #1 : might be cheaper to lose inexpensive reactants (e.g., air, water etc) but #2 : recycle gaseous reactant and purge a gaseous impurity or by-product Remarks: If the cost of separation is cheap (e.g., membrane), the gas recycle and purge might not be necessary. Proses produk umpan by produk aliran (a) purge Proses umpan produk by produk aliran (b) Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

4. Keputusan yang Harus Dibuat untuk Menetapkan Struktur Input–Output Flowsheet Haruskah memurnikn aliran bahan baku sebelum diumpankan ke reaktor? Haruskah membuang atau mendaur ulang by- produk reversibel? Apakah kita memerlukan daur ulang gas dan aliran pembersihan (purge)? Apakah O2 dari udara atau air merupakan reaktan yang tidak dipulihkan (recovery) dan didaur ulang (recycle)? Berapa banyak aliran produk yang akan ada/dibuat? Apa variabel perancangan (desain) untuk strktr input-output, Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

5. 1. Purifikasi Umpan (Bahan Baku) • Keputusan untuk memurnikan bahan baku sebelum masuk proses sama dengan memutuskan untuk mendesain sistem pemurnian preproses. • Hal ini berbeda dari keputusan untuk mengumpankan proses melaui sistem separasi yang diperlukan di beberapa kasus. • Karena pada tahap ini dalam sistesis dan prosedur analisis kita tidak mengetahui jenis sistem separasi apa yang akan diperlukan untuk proses dengan tidak adanya pengotor umpan, kita tidak dapat selalu membuat keputusan yang terdefinisi. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

6. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

7. Beberapa petunjuk desain untuk dipertimbangkan: Jikapengotorumpanbukan inert danterdapatdalamjumlahsignifikan, hilangkan. Jikapengotorumpanterdapatdalamumpan gas, sebagailangkahawal, prosespengotortsb. Jikapengotorumpandalamumpancairantermasukbyprodukataukomponenproduk, biasanyalebihbaikdiumpankankeprosesmelewatisistemseparasi. Jikapengotorumpanterdapatdalamjumlahbesar, hilangkan (tdkadakriteriakuantitatif u mengindikasiseberapabesar). Jikapengotorumpanhadirsebagaiazeotrop dg reaktan, seringlebikbaikmemprosespengotortsb. Jikapengotorumpanadalah inert namumlebihmudahmemisahkannyadariprodukdaripadaumpan, lebihbaikmemprosespengotor. Jikapengotorumpanadalahracunkatalis, hilangkan. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

8. “Jika kita tidak yakin bahwa keputusan kita benar, kita daftar keputusan yang bertentangan tsb sebagai suatu alternativ proses” Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

9. 2. PemulihanatauDaurUlang By ProdukReversibel Reaksipembentukanbenzendaritoluena: • Karenareaksikeduaadalahreversibel, kitadapatmendaurulangdifenilkembalikereaktordandibangundalam recycle loop sampaiakhirnyamencapai level kesetimbangan. • Difenilygdidaurulangakanterdekomposisimembentukbenzenpadalajuygsamasebagaimanabenzenakanmenghasilkandifenil. Daurulang  peralatandi recycle loop harusdiperbesar Dihilangkan  selektivitasmenurun Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

10. 3. Daur Ulang Gas atau Pembersihan “Kapanpun suatu reaktan ringan (light reactant) dan juga pengotor umpan yg ringan atau byproduk ringan yg mendidih lebih rendah dari propilen (-55oF, -48oC), gunakan daur ulang gas dan aliran pembersihan” Proses separasi membran juga seharusnya selalu dipertimbangkan. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

11. 4. Janganmemulihkanataumendaurulangreaktantakberharga • Terdapataturanbahwakitaseharusnyamemulihkanlebihdari 99% semua material yang bernilai. • Karena material seperti air danudarakurangbernilaidaripadacairanorganik, kitaumumnyatidakmemulihkanataumendaurulangjumlahtakterkonversidarikeduakomponentersebut . Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

12. 5. Jumlah Aliran Produk • Untukmenentukanjumlahaliranproduk yang meninggalkanproses, pertama kali kitamendaftarsemuakomponenygdiharapkanmeninggalkanreaktor. • Daftarkomponeninibiasanyatermasuk komponen2 dalamaliranumpandansemuareaktandanprodukygnampakdalamsetiapreaksi. • Selanjutnyakitamengklasifikasisetiapkomponendlmdaftardanmemberikankodemaksud. • Kita memisahkanberdasarkantitikdidih, danmengelompokkankomponenterdekatdenganmaksudsama. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

13. 1. order by bp’s (A – Z; low boiler - high boiler) 2. group neighboring components with the same destination. 3. no. of groups – no. of recycle streams= no. of product streams Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

14. “Tidakpernahbermanfaatmemisahkanduaalirandankemudianmencampurnyabersama”“Tidakpernahbermanfaatmemisahkanduaalirandankemudianmencampurnyabersama” Contoh 1: kitamemiliki 10 daftarkomponenberdasarkantitikdidihdandengankodemaksud. Berapabanyakaliranprodukygada. KomponenMaksudKomponenMaksud A waste F Produkutama B waste G recycle C recycle H Recycle D Fuel I by produk E fuel J Fuel Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

15. Aliranprodukadalah : 5 • A + B kepembuangan • D + E kebahanbakar • F – produkutamakepenyimpananuntukdijual • I – by produk 1 kepenyimpananuntukdijual • J kebahanbakar (J harusdipisahkandari D dan E u memulihkankomponen F, G, H dan I, sehinggakitamengolah J aliranprodukterpisah. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

16. Contoh 2. Berapa banyak aliran produk untuk proses HDA? Komponent b.p. Destination code Hydrogen -253oC recycle and purge methane -161oC recycle and purge benzene 80oC primary product Toluene 111oC recycle Diphenyl 253oC fuel_____________ Results: three product streams (4-1=3) Purge: H2, CH4 Proses H2, CH4 Benzen Difenil Toluen Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

17. 6. Evaluasi Flowsheet “ Pastikan bahwa semua produk, by-produk, dan pengotor meningggalkan proses” Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

18. B. VARIABEL DESAIN, NERACA MASSA OVERALL, DAN BIAYA ALIRAN Variabeldesain ReaksiKomplekkonversireaktor, rasio molar reaktan, tekanandansuhureaksi Reaktan excess Reaktanygtdkdipulihkanataurecyce gas dan purge Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

19. Neraca Massa Overall Prosedur membuat neraca overall Mulai dengan laju produksi tertentu Dari stoikiometri (dan u reaksi komplek, korelasi u distribusi produk) temukan aliran byproduk dan kebutuhan reaktan (dalam istilah variabel desain) Hitung aliran pengotor yg masuk dan keluar u aliran umpan dimana reaktan dipulihkan dan didaur ulang secara lengkap Hitung aliran keluar reaktan dalam istilah jumlah excess u aliran dimana reaktan tidak dipulihkan dan didaur ulang (recycle dan purge atau udara dan air) Hitung aliran masuk dan keluar untuk pengotor yg masuk dg aliran reaktan di tahap 4 Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

20. Proses HDA-example Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

21. Proses HDA-cont Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

22. Stream Tables Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

23. Stream Costs Economic potential (EP) at level 2. EP2= product value + by-product value - raw material costs Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila

24. Remark: We have not considered the recycle cost yet. • Summary: Flowsheet Alternatives • - purify the feed: probably not desirable • - recycle diphenyl: We must oversize all the equipment in the • diphenyl-recycle loop. • - recover some hydrogen: Is justified by determining the cost • of the recovery system. Heri Rustamaji Teknik Kimia Unila