LAMPIRAN APERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produksi Propylene: 300.000 ton/tahun.Satu Tahun Operasi : 330 hari.Satu Hari Operasi : 24 jam.Dasar Perhitungan Produksi : 1 jam.Kapasitas Produksi/hari= 300.000 ton/tahun.= 300.000 ton/tahun x 1 tahun/330 hari= 12500 ton/hari.Kapasitas Produksi/jam = 12500 ton/hari x 1 hari/24 jam= 37,8788 ton/jam x (1000 kg/1 ton)= 37878,8 kg/jamKapasitas Bahan baku / 1 kali produksi dengan konversi 97,83% (Lurgi) : = 3,5 x (37878,8 kg/jam : 0,9783) = 135516,465 kg/jamKeterangan : 3,5 kg bahan baku methanol menghasilkan 1 kg propylene (Lurgi).Berikut ini adalah berat molekul dari masing-masing komponen :Tabel A.1. Berat molekul masing-masing komponenKomponenBerat Molekul (kg/kmol)

CH3OH32

CH3OCH346

H2O18

C2H428

C3H642

C4H856

C5H1070

C6H1284

C7H1498

1. DME Reaktor (R-101)Fungsi : tempat terjadinya reaksi dehidrasi methanol menjadi dimethyl ether dan H2O dengan katalis alluminum oxide. Mixing point IUmpan yang masuk kedalam reaktor (R-101) merupakan campuran dari fresh feed dengan penambahan hasil produk atas MeOH recovery column (T-109). Massa fresh feed (m1) = 135516,465 kg/jam.Massa produk atas T-109 (m2) = kg/jam.Sehingga massa umpan reaktor adalah :Massa umpan= m1 + m2= 135516,465 kg/jam + kg/jam= 135516,465 kg/jamMol umpan = = = 4234,89 kmol/jam Reaksi DehidrasiKonversi reaksi = 97,83% Methanol yang bereaksi= 4234,89kmol/jam x 0,9783= 4142,992 kmol/jam2CH3OH CH3OCH3 +H2O Mula-mula4234,89 - - Reaksi4142,992 2071,496 2071,496Sisa 91,897 2071,496 2071,496

Tabel A.2. Neraca massa reaktor DME (R-101)Aliran umpanAliran produk

komponenmassa, kg/jamkmol/jamkmol/jammassa, kg/jam

methanol135516,4654234,8991,8972940,707

DME002071,49695288,826

H2O002071,49637286,932

TOTAL135516,4654234,894234,89135516,465

Penentuan fraksi mol masing-masing komponen dalam aliran produk :Fraksi mol = methanol= = 0,0217DME= 0,489H2O= 0,489

2. MTP reaktor Splitting Point I

1335

1226

874

Keterangan: a. Aliran 4: Aliran yang berasal dari keluaran DME reaktor.b. Aliran 5: Aliran umpan reaktor MTP.c. Aliran 6: Aliran pendingin reaktor MTP.d. Aliran 12: Aliran umpan reaktor R-102e. Aliran 13: Aliran umpan reaktor R-103f. Aliran 7: Aliran umpan pendingin reaktor R-103g. Aliran 8: Aliran umpan pendingin reaktor R-102Pembagian umpan untuk masing-masing reaktor diasumsikan sama, berkisar 50% untuk masing-masing reaktor (Lurgi). Sehingga umpan yang masuk kedalam reaktor akan sama yaitu :Mol umpan reaktor :CH3OCH3= 50% x 91,897 kmol/jam = 45,949 kmol/jamCH3OH= 50% x 2071,496 kmol/jam= 1035,748 kmol/jamH2O= 50% x 2071,496 kmol/jam= 1035,748 kmol/jam

Reaktor MTP (R-102 dan R-103)Fungsi : untuk mereaksikan DME menjadi hidrokarbon berupa ethylene, dan propylene serta produk samping C4 - C7 dan air.

1312

R-102R-103

11109

Keterangan:a. Aliran 12: Aliran umpan reaktor R-102b. Aliran 13: Aliran umpan reaktor R-103c. Aliran 9: Aliran keluaran reaktor R-102d. Aliran 10: Aliran keluaran reaktor R-103e. Aliran 11: Aliran total keluaran reaktor

a. CH3OCH3Input: 1035,748 kmol/jam Pembentukan ethyleneKonversi reaksi = 24,42% (Lurgi)DME yang bereaksi= 1035,748kmol/jam x 0,2442= 252,93 kmol/jamCH3OCH3 C2H4+ H2OMula-mula 1035,748 - 1035,748Reaksi 252,93 252,93 252,93 Sisa 782,818 252,93 1288,678

Pembentukan propyleneKonversi reaksi = 44,07% (Lurgi)DME yang bereaksi= 782,818 kmol/jam x 0,4407 = 344,988 kmol/jam 3CH3OCH3 2C3H6 + 3H2OMula-mula 782,818 - 1288,678Reaksi 344,988 229,992 344,988 Sisa 437,83 229,992 1633,666

Pembentukan C4H8Konversi reaksi = 20,26% (Lurgi)DME yang bereaksi= 437,83 kmol/jam x 0,2026 = 88,704 kmol/jam 4CH3OCH3 2C4H8 + 4H2OMula-mula 437,83 - 1633,666Reaksi 88,704 44,352 88,704 Sisa 349,126 44,352 1722,37

Pembentukan C5H10Konversi reaksi = 6,74% (Lurgi)DME yang bereaksi= 349,126 kmol/jam x 0,0674 = 23,531 kmol/jam 5CH3OCH3 2C5H10 + 5H2OMula-mula 349,126 - 1722,37Reaksi 23,531 9,412 23,531Sisa 325,595 9,412 1745,901 Pembentukan C6H12Konversi reaksi = 3,3% (Lurgi)DME yang bereaksi= 325,595 kmol/jam x 0,033 = 10,745 kmol/jam 6CH3OCH3 2C6H12 + 6H2OMula-mula 325,595 - 1745,901Reaksi 10,745 3,582 10,745 Sisa 314,85 3,582 1756,646

Pembentukan C7H14Konversi reaksi = 1,21% (Lurgi)DME yang bereaksi= 314,85 kmol/jam x 0,0121 = 3,81 kmol/jam 7CH3OCH3 2C7H14 + 7H2OMula-mula314,85 - 1756,646Reaksi 3,81 1,088 3,81 Sisa 311,041 1,088 1760,456

b. CH3OHInput: 45,949 kmol/jam Pembentukan ethyleneKonversi reaksi = 24,42% (Lurgi)DME yang bereaksi= 45,949kmol/jam x 0,2442= 11,221 kmol/jam2CH3OH C2H4+ 2H2OMula-mula 45,949 - -Reaksi 11,221 5,61 11,221 Sisa 34,728 5,61 11,221

Pembentukan propyleneKonversi reaksi = 44,07% (Lurgi)DME yang bereaksi= 34,728 kmol/jam x 0,4407 = 15,305 kmol/jam 3CH3OH C3H6 + 3H2OMula-mula34,728 - 11,221Reaksi15,305 5,102 15,305 Sisa 19,423 5,102 26,525

Pembentukan C4H8Konversi reaksi = 20,26% (Lurgi)DME yang bereaksi= 19,423 kmol/jam x 0,2026 = 3,935 kmol/jam 4CH3 OH C4H8 + 4H2OMula-mula 19,423 - 26,525Reaksi 3,935 0,984 3,935 Sisa 15,488 0,984 30,46

Pembentukan C5H10Konversi reaksi = 6,74% (Lurgi)DME yang bereaksi= 15,488 kmol/jam x 0,0674 = 1,044 kmol/jam 5CH3 OH C5H10 + 5H2OMula-mula 15,488 - 30,46Reaksi 1,044 0,209 1,044Sisa 14,444 0,209 1,044

Pembentukan C6H12Konversi reaksi = 3,3% (Lurgi)DME yang bereaksi= 14,444 kmol/jam x 0,033 = 0,477 kmol/jam 6CH3OH C6H12 + 6H2OMula-mula 14,444 - 31,504Reaksi 0,477 0,079 0,477 Sisa 13,968 0,079 31,981

Pembentukan C7H14Konversi reaksi = 1,21% (Lurgi)DME yang bereaksi= 13,968 kmol/jam x 0,0121 = 0,169 kmol/jam 7CH3OCH3 C7H14 + 7H2OMula-mula 13,968 - 31,981Reaksi 0,691 0,024 0,691 Sisa 13,799 0,024 32,15

Dari reaksi-reaksi diatas, dapat ditentukan massa dari setiap produk yang dihasilkan serta massa dari umpan (DME dan methanol) yang tidak bereaksi.a. Produk Massa (kg/jam) = mol (kmol/jam) x Berat molekul (kg/kmol)C2H4= (252,93 kmol/jam + 5,61 kmol/jam) x 28,052 kg/kmol= 7252,564 kg/jamC3H6= ( 229,992 kmol/jam + 5,102 kmol/jam) x 42,078 kg/kmol = 9892,268 kg/jamC4H8= (44,352 kmol/jam + 0,984 kmol/jam) x 56,104 kg/kmol= 2543,531kg/jamC5H10= ( 9,412 kmol/jam + 0,209 kmol/jam ) x 70,13 kg/kmol = 674,736kg/jamC6H12= (3,582 kmol/jam + 0,079 kmol/jam) x 84,156 kg/kmol = 308,094kg/jamC7H14= (1,088 kmol/jam + 0,024 kmol/jam ) x 98,182 kg/kmol = 109,24kg/jamH2O= (1760,456 kmol/jam + 32,15 kmol/jam ) x 18,016 kg/kmol = 32295,58kg/jamb. Umpan yang tidak bereaksiCH3OCH3= 311,041 kmol/jam x 46,068 kg/kmol = 14329,014 kg/jamCH3OH= 13,799 kmol/jam x 32,042 kg/kmol = 442,134kg/jamTabel A.3. Neraca massa masing-masing komponen pada reaktor MTP (R-102)Komponen Aliran 12 & 13 (umpan)Aliran 9 & 10 (produk)11

CH3OH1472,2834831470,3542940,707

CH3OCH347714,84414329,01428658,029

H2O18660,03832295,58464591,167

C2H40,0007252,56414505,128

C3H60,0009892,26819784,535

C4H80,0002543,5315087,062

C5H100,000674,7361349,472

C6H120,000308,094616,188

C7H140,000109,240218,480

TOTAL67847,16568875,384137750,769

3. Quench TowerFungsi : untuk mengabsorp methanol yang tidak bereaksi sehingga akan dikembalikan sebagai umpan. Neraca massa total :G1 + L2 = G2 + L1Neraca Massa komponen :Gs.Y1 + Ls.X2 = Gs. Y2 + Ls.X1Gs (Y1-Y2) = Ls (X1-X2)Keterangan :Gs =kecepatan aliran gas bebas solut, kmol/s

Ls =kecepatan aliran cairan bebas solut, kmol/s

G1 =kecepatan aliran gas total, kmol/s

L1 =kecepatan aliran cairan total, kmol/s

Gs' =kecepatan aliran gas bebas solut per satuan luas, kmol/s.m2

Ls' =kecepatan aliran cairan bebas solut per satuan luas, kmol/s.m2

X1 =mol solut / mol aliran cairan total

Y2 =mol solut / mol aliran gas total

x1 =mol solut / mol aliran cairan bebas solut

y2 =mol solut / mol aliran gas bebas solut

Aliran gas masuk 1. Penentuan fraksi mol gas umpan quench tower.Fraksi mol (y) = Fraksi mol CH3OH = = 0,017Fraksi mol CH3OCH3 = = 0,1151Fraksi mol H2O = = 0,6632Fraksi mol C2H4 = = 0,0957Fraksi mol C3H6 = = 0,087Fraksi mol C4H8 = = 0,0168Fraksi mol C5H10 = = 0,0036Fraksi mol C6H12 = = 0,0014Fraksi mol C7H14 = = 0,0004Tabel A.4 Komponenkmol/jamkg/jamkmol/skg/syi

Methanol91,8972944,5670,0260,8180,0170

Dme622,08128658,0290,1737,9610,1151

Water3585,21164591,1670,99617,9420,6632

C2H4517,08014505,1280,1444,0290,0957

C3H6470,18719784,5350,1315,4960,0870

C4H890,6725087,0620,0251,4130,0168

C5H1019,2421349,4720,0050,3750,0036

C6H127,322616,1880,0020,1710,0014

C7H142,225218,4800,0010,0610,0004

TOTAL5405,918137754,6291,50238,2651,000

G1 = kmol gas total/s = 1,502 kmol/sGs = kmol gas total/s kmol CH3OH/s= 1,502 kmol gas/s - 0,026 kmol CH3OH/s= 1,476 kmol gas bebas CH3OH/sy1 = fraksi mol CH3OH

4. Knock Out Drum (T-102)

5. Knock Out Drum (T-103)

6. Knock Out Drum (T-105)