ATK I NERACA MASSA UNIT BANYAK & ALIRAN KOMPLEKS

1. ATK I NERACA MASSA UNIT BANYAK & ALIRAN KOMPLEKS ASEP MUHAMAD SAMSUDIN, S.T.,M.T.

2. BatasanSistem • Sistem unit proses : A. Sistem Overall, C & E. Sistem 1 Unit proses • Sistempadatitikpertemuan (mixing point) : B • Sistempadatitikpercabangan (splitting point) : D

3. Contoh 1 Diagram alirdarisistemdua unit proses denganalirankontinyudansteady state Tentukanlajualirdankomposisi yang belumdiketahuiuntukarus 1, 2 dan 3 !

4. Penyelesaian Masukanvariabel yang diketahui, notasikanvariabel yang belumdiketahuidanbatasisistem. 2. Lakukananalisisderajatkebebasan.

5. Penyelesaian Analisisderajatkebebasan • Sistemoverall : 2 nunknown(m3, x3) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK m3, x3 bisadihitung • Mixing point : 4 nunknown(m1, x1, m2, x2) – 2 neq (2 komp.) = 2 DK • Unit 1 : 2 nunknown(m1, x1) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK m1, x1 bisadihitung • Unit 2 : 2 nunknown(m2, x2) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK m2, x2 bisadihitung • Mixing point: 2 nunknown(m2, x2) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK m2, x2 bisadihitung Urutanperhitungan : tentukanm3, x3dari NM overall, lalutentukan m1, x1 di NM unit 1 dantentukanm2, x2 dari NM di Unit 2/ Mixing point

6. Penyelesaian • Neracamassa Overall • Neracamassa A pada overall • Neracamassapada Unit 1 • Nercamassa A pada Unit 1

7. Penyelesaian • Neracamassapadamixing point • Neracamassa A padamixing point

8. Contoh 2 (Ekstraksi-Distilasi) • Seratus kg campuran yang terdiridari 50 % massaasetondan 50 % massa air diektraksidenganmetil isobutyl keton (MIBK). Padaektraktor I, MIBK yang ditambahkansebesar 100 kg sedangkanpadaekstraktor 2, MIBK yang ditambahkansebesar 75 kg. Ekstrak 1 mengandung 27,5 % massaaseton. Ekstak 2 mengandung 9% massaaseton, 88% massa MIBK dan 3% massa air. Rafinatke 2 sebesar 431 kg dengankomposisi 5,3 % massaaseton, 1,6% massa MIBK dan 93,1 % massa air. GabunganEkstrakdidistilasidenganhasilatasmempunyaikomposisi 2% massa MIBK, 1% massa air dansisanyaaseton. • Hitunglahmassadankomposisisemuaaliran.

9. Penyelesaian 2

10. Penyelesaian 2 Analisisderajatkebebasan • Sistemoverall : 4 nunk. (m5, mA6, mM6, mW6) – 3 neq(3 komp.) = 1 DK • Ekstraktor 1: 5 nunk. (mA2, mM2, mW2, mM1,xM1) – 3 neq (3 komp.) = 2 DK • Ekstraktor 2: 4 nunk. (mA2, mM2, mW2, m3,) – 3 neq(3 komp.) = 1 DK • Mixing point : 6 nunk. (mM1,xM1,m3, mA4, mM4, mW4) – 3 neq(3 komp.) = 2 DK • Distilasi: 7 nunk. (mA4, mM4, mW4,m5, mA6, mM6, mW6) – 3 neq (3 komp.) = 4 DK • 2Ekstraktor : 3 nunk. (m1, xM1,m3) – 3 neq (3 komp.) = 0 DK

11. Penyelesaian 2 Urutanpenyelesaian • Analisis 2 SistemEkstraktor : Tulis NMT danaseton, hitungmM1,m3, tulis NM MIBK hitungxM1 • Analisis mixing point : TulisNM aseton, MIBK dan air, hitungmA4, mM4, mW4 • Analisisekstraktor 1 (atau 2) : Tulis NM aseton, MIBK dan air, hitungmA2, mM2, mW2,

12. Penyelesaian 2 • NM 2 SistemEkstraktor

13. Penyelesaian 2 • NM Mixing point

14. Penyelesaian 2 • NM Ekstraktor 1

15. ArusBalik(recycle) danAliranPintas(by-pass)

16. ArusBalik(recycle) • Arusbalik (recycle)adalahaliranpercabangan output suatu proses yang dikembalikansebagai input proses tersebut. • Arusbalikdapatdipandangsebagai3 sistematau 3 unit proses : titikpercampuran (mixing point), unit proses, titikpercabangan (splitting point) • Pada unit aliran yang dibagi 2 ataulebihaliran, komposisialiranpadasemuacabang, samadengankomposisialiran input UNIT PROSES Mixing Point Splitting Point

17. Contoh 3 (AC) • Udarasegaryang mengandung 4% moluap air didinginkandandidehumidifikasimenjadi 1,7 % mol H2O. Arusudarasegardikombinasikandenganarus recycle dariudara yang didehumidifikasidanmasukpendingin. Pada AC, sejumlah air terkondensasidandibuangsebagaicairan. 100 mol Air yang terdehumidikasi yang tidakdirecyclemenujuruangan. • Hitungumpansegar (FF), mol air yang terkondensasidanmoludara yang direcycle.

18. Penyelesaian 3

19. Penyelesaian 3 AnalisisDerajatKebebasan • Sistemoverall : 2 nunk. (n1, n3) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK • Mixing point : 2 nunk. (n2, n5) – 2 neq(2 komp.) = 0 DK • Cooler: 2 nunk. (n2, n4) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK • Splitting point : 2 nunk. (n5) – 1 neq (2 komp.) = 0 DK

20. Penyelesaian 3

21. AliranPintas(by-pass) • AliranpintasmerupakanAliranpercabangan yang tidakmelewati unit di bawahnya. • Arusbalikdapatdipandangsebagai3 sistematau 3 unit proses : titikpercabangan(splitting point), unit proses, titikpercampuran (mixing point). • Dilakukanby pass karenatuntutanspesifikasiataukarenakapasitas unit proses. UNIT PROSES Mixing Point Splitting Point

22. Contoh 4 (Pemekatan) • Sari jeruksegarmempunyaikomposisi 12% massapadatanterlarutdan air. Sari jerukinidipekatkanhinggamempunyaikomposisi 58% massapadatansetelahkeluardari evaporator. Karenabeberapakomponenada yang hilangsaatpemekatan, untukmeningkatkan rasa dan aroma sari jerukpekatditambahkan sari jeruksegardenganaliranpintas. Sari jeruk yang sudahdicampurmengandung 42% massapadatan. • Hitungjumlahproduk (42% massapadatan) per 100 kg sari buahsegardanfraksiumpan by pass per umpansegar.

23. Penyelesaian 4

24. Penyelesaian 4 Analisisderajatkebebasan • Sistemoverall : 2 nunk. (m3, m5) – 2 neq (2 komp.) = 0 DK • Bypass : 2 nunk. (m1, m2) – 1 neq (2 komp.) = 1 DK • Evaporator: 3 nunk. (m1, m3, m4) – 2 neq (2 komp.) = 1 DK • Mixingpoint : 3 nunk. (m2, m4, m5) – 2 neq (2 komp.) = 1 DK

25. Penyelesaian 4 • NM S overall : 0.12 (100) = 0.42 m5m5 = 28.6 kg produk • NM overall : 100 = m3 + m5 m3= 71.4 kg • NM Mixing point : m4+ m2 = m5 m4 + m2 = 28.6 (1) • NM Sdi MP : 0.58 m4 + 0.12 m2 = 0.42 m5 0.58 m4 + 0.12 m2 = 12.012 (2) m2 = 9.95 kgm4= 18.65 kg • NM bypass :100 = m1 + m2 100 = m1 + 9.95 m1 = 90.05 kg • Bypass/umpan= m2/100 = 9.95/100 = 0.095