Contoh NERACA ENERGI

LAMPIRAN B

NERACA ENERGI

Kapasitas produksi                  : 60.000 ton/tahun Masa aktif produksi                 : 330 hari/tahun Temperatur referensi               : 25oC Tekanan referensi                    : 1 atm Bahan baku                             : pelepah kelapa sawit Produk                                     : pulp

 

Data yang diperlukan untuk perhitungan

Tabel B.1 Komposisi dari Pelepah Kelapa Sawit

No	Komponen	Kandungan Lignoselulosa
1	Lignin	15,2 %
2	Selulosa	47,6 %
3	Hemiselosa	34,6 %
4	Air	1,9 %
5	Kadar Abu	0,7 %

Sumber: Law and Jiang, 2001

Nilai kapasitas panas bahan yang terlibat dalam proses pembuatan pulp:

Pelepah kelapa sawit (Cp_mix) = X₁ Cp₁ + X₂ Cp₂ + X₃ Cp₃ + X₄ Cp₄ + X₅ Cp₅

 = (15,2% x 0,28 kkal/kgoC) + (47% x 0,32 kkal/kg^oC )+(34% x 0,26 ) + (1,9% x 1 kkal) + (0,7% x 0,12 kkal/kg^oC )

                                    = 0,30 kkal/kg^oC

Pulp                             = 0,33 kkal/kg^oC

CH₃COOH                   = 0,91 kkal/kg^oC                                  (Rahmadhani, 2010)

Lindi hitam                  = 0,86 kkal/kg^oC                      (WWW.engineeringtoolbox)

Air                               = 1,00 kkal/kg^oC

HCl                              = 0,19 kkal/kgoC                                 (Rahmadhani, 2010)

Notasi singkatan:

BSL     : Brown stock liquid

CH       : Cairin hitam

TBL     : Tempat buang limbah

B.1 Tangki CH₃COOH

Fungsi: sebagai tempat penampungan larutan pemasak

                                                                                                ^Air

                     

                      Q⁷                                                                                              Q¹²

Asam asetat 100%                                                         Cairan  pemasak asam asetat 70%

Gambar A.4 Alur neraca energi pada tangki asam asetat     

Panas masuk

CH₃COOH  100%

M         = 2012,310606 kg/jam

Cp        = 0,91 kkal/kg^oC

T          = 30^oC

Air

M         = 234730,1136 kg/jam

Cp        = 1,00 kkal/kg^oC

T          = 30^oC

Kondisi operasi:

T_ref       = 25^oC

Tekanan = 1 atm

Panas dari air:

Q¹⁰       = m    

=  m x Cp x ∆t

            = 234730,1136 kg/jam x 1,00 kkal/kg^oC x (30^oC – 25^oC)

            = 1173650,6 kkal

Panas dari CH₃COOH 100%:

Q⁷           = m    

=  m x Cp x ∆t

            = 2012,3 kg/jam x 0,91 kkal/kg^oC x (30^oC – 25^oC)

            = 9156 kkal

Total panas masuk: Q _in = Q⁷ +Q¹⁰

                                    = 9156,013257 kkal + 375568,15 kkal

                                    = 1182806,6 kkal

Panas keluar:

CH₃COOH 70%

M = 236742,4242 kg/jam

Q_in = Q_out= Q¹² = 1182806,6 kkal

Panas CH₃COOH 70% dan air 30%:

Q¹²_out = m x cp x dt

384724,16 kkal = 236742,4242 kg/jam x (0,91 kkal/kg^oC x 0,7+1,00 kkal/kg^oC x 0,3) x (T-25)

T          = 30^oC

Tabel B.2 Neraca energi pada tangki asam asetat

Aliran Masuk		Laju Alir (kg/jam)	Aliran Keluar		Laju Alir (kg/jam)
Asam asetat 100%	Q7	9156	Asam asetat 75%	Q12	1182806,6
Air	Q10	1173650,6
Total		1182806,6	Total		1182806,6

B.2 Heat Exchanger CH₃COOH

Fungsi: untuk memanaskan larutan pemasak

Data:

Steam (Q¹⁴)

T          = 120^oC

P          = 10,32 bar

Hv       = 646,73 kkal/kg^oC

Hl        = 120,38 kkal/kg^oC

Cairan pemasak CH₃COOH 70% (Q¹²)

T_in        = 30^oC

T_out       = 60^oC

Cp        = 0,91 kkal/kg^oC

M         = 236742,4242 kg/jam

Persamaan neraca energi: Q¹² + Q¹⁴ = Q¹⁶ + Q¹⁸

Ket:      Q¹² = cairan pemasak masuk

            Q¹⁴ = steam masuk

            Q¹⁶ = cairan pemasak keluar

            Q¹⁸ = kondensat

Kondisi operasi:

T_ref       = 25^oC

Q¹²         = m    

=  m x Cp x ∆t

= 236742,4242 kg/jam x (0,91 kkal/kg^oC x 0,85 + 1,00 kkal/kg^oC x 0,15) x (30^oC-  25^oC)

            = 1182806,6 kkal/jam

Q¹⁶         = m    

=  m x Cp x ∆t

= 236742,4242 kg/jam x (0,91 kkal/kg^oC x 0,85 + 1,00 kkal/kg^oC x 0,15) x (60^oC-25^oC)

            = 7652107 kkal/jam

Massa steam    = Q16-Q12/Hv-Hl

= (7652107kkal/jam – 1182805,8 kkal/jam)/(646,73 kkal/kg^oC – 120,38 kkal/kg^oC)

            = 12290,87 kg/jam

Q¹⁴       = m x Hv

            = 12290,87 kg/jam x 646,73 kkal/kg^oC

            = 7948876,5 kkal/jam

Q¹⁸       = m x Hl

            = 12290,87 kg/jam x 120,38 kkal/kg^oC

            = 1479575,5 kkal/jam