Contoh Imbangan Jisim Projek

  • Published on
    12-Feb-2018

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    1/15

    IMABANGAN BAHAN BAGI

    LOJI HIDRONYAHALKALILAN TOLUENA

    Menara Benzena, T102

    Kadar alir hasil benzena, NB12ialah 265 kmol j-1. = 19240 kg j-1. Komposisi aliran benzena ialah

    99.9% mass benzena, 0.0% mass !ol"ene # 0.0$% mass dienil.&ole'"lar mass o benzena is $(,

    )ol"ena is 92 and *ienil 154.

    Kadar alir !ol"ene dalam aliran 12

    ( )

    ( )

    ( )

    ( )1-1212

    12 jkmol0.062(999.092

    000.019240

    999.0

    000.0====

    T

    B

    T

    TT

    M

    F

    M

    FN

    Kadar alir dienil dalam aliran 12

    ( )

    ( )

    ( )

    ( )

    1-121212 jkmol0.0($5

    999.0154

    000$.019240

    999.0

    000$.0====

    D

    D

    D

    DD

    M

    F

    M

    FN

    +mbangan bahan boleh dim"lakan dari menara hasil "!ama, benzena iai!" menara benzena, )102

    kerana kadar alir benzene ang diperl"kan dalam aliran 12, NB12dike!ah"i daripada kadar penghasilan

    a!a" m"a!an benzena loji.

    +mbangan benzene

    BTB

    BB

    NN

    12

    11 =

    ( )

    BTB

    BBTBB

    NN

    121

    1=

    dengan BTBsebagai pem"lihan benzena di menara benzene.

    &emandangkan aliran 12 adalah aliran hasil "!ama, pe'ahan pem"lihan benzena sanga! !inggi iai!"

    BTB = 0.99. &aka

    1-1211 jkmol26$.6(

    99.0

    265===

    BTB

    BB

    NN

    ( ) ( ) 1-121 jkmol2.6(99.0

    26599.011=

    =

    =

    BTB

    BBTBB

    NN

    +mbangan !ol"ena di menara )102, dengan mengg"nakan kadar alir !ol"ena ang diperl"kan dalam

    aliran 12, NT12ang dike!ah"i daripada komposisi aliran hasil a!as menara benzena, aliran 12

    BTT

    TT

    NN

    12

    11 =

    ( ) 111 1 TBTTT NN =

    dengan BTTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara benzena.

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    2/15

    &emandangkan !o"lena ialah bahan !indak balas dan ke!"lenan benzena ang diperl"kan !inggi,

    pe'ahan pem"lihan !ol"ena rendah ia!" BTT= 0.001.

    1-1211 jkmol62.(0

    001.0

    062(.0===

    BTT

    TT

    NN

    ( ) ( ) -1111 jkmol62.1$2(0.6201.011 === TBTTT NN

    +mbangan dienil di menara )102, dengan mengg"nakan kadar alir dienil ang diperl"kan dalam

    aliran 12, ND12ang dike!ah"i daripada komposisi aliran hasil a!as menara benzena, aliran 12

    BTD

    DD

    NN

    12

    11 =

    ( ) 111 1 DBTDD NN =

    dengan BTDsebagai pem"lihan dienil di menara benzena&emandangkan !o"lena ialah bahan !indak balas dan ke!"lenan benzena ang diperl"kan !inggi,

    pe'ahan pem"lihan dienil rendah ia!" BTD= 0.0.

    11211 jkmol99.2

    0.0

    0($5.0

    ===

    BTD

    DD

    NN

    ( ) ( ) 1111 jkmol90.299.20.011

    === DBTDD NN

    Menara Penstab!, T101"

    +mbangan bahan boleh di!er"skan di menara pens!abil, )101 kerana kadar alir benzena dalam aliran

    11, NB11!elah dike!ah"i dari imbangan benzena di menara )102.

    +mbangan benzene

    ( )STB

    B

    B

    NN

    =

    1

    11

    9

    910 BSTBB NN =

    dengan STBsebagai pem"lihan benzena di menara pens!abil.

    &emandangkan lebih banak benzena, !ol"ena dan dienil berada dalam aliran 11, maka pem"lihan

    ke hasil a!as )101 ama! ke'il iai!" STB= 0.001, STT= 0.001 dan STD= 0.001

    ( ) ( )1-11

    9 jkmol26$.95001.01

    6(.26$

    1=

    ==

    =

    STB

    BB

    NN

    ( ) -1910

    jkmol26$95.026$.95001.0 ===BSTBB

    NN

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    3/15

    +mbangan !ol"ena di menara )101, dengan mengg"nakan kadar alir !ol"ena ang diperl"kan dalam

    aliran 11, NT11ang dike!ah"i daripada imbangan benzena di menara )102.

    ( )STT

    TT

    NN

    =

    1

    119

    910 TSTTT NN =

    dengan STTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara pens!abil.

    ( ) ( )1-11

    9 jkmol62.(6001.01

    (0.62

    1=

    =

    =

    BTTSTT

    TT

    NN

    ( ) 1910 jkmol062(6.062.(6001.0

    === TSTTT NN

    +mbangan dienil di menara )101, , dengan mengg"nakan kadar alir dienil ang diperl"kan dalam

    aliran 11, ND11dike!ah"i daripada imbangan benzene di menara )102.

    ( )STD

    D

    D

    NN

    =

    1

    11

    9

    910 DSTDD NN =

    dengan STDsebagai pem"lihan dienil di menara pens!abil. em"lihan dienil dalam pens!abil j"ga

    ke'il iai!" STD= 0.001

    ( ) ( )1-11

    9 jkmol99.2001.01

    99.2

    1=

    =

    =

    STD

    DD

    NN

    ( ) -1910 jkmol0299.099.201.0 === DSTDD NN

    *i menara pens!abil, )101, gas me!ana dan hidrogen dikel"arkan sebagai hasil a!as.

    +mbangan me!ana

    910 MSTMM NN =

    ( ) 911 1 MSTMM NN =

    dengan STMsebagai pem"lihan me!ana di menara pens!abil.

    +mbangan hidrogen

    910 HSTHH NN =

    ( ) 911 1 HSTHH NN =

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    4/15

    dengan STHsebagai pem"lihan hidrogen di menara pens!abil.

    +mbangan ked"a-d"a me!ana dan hidrogen di menara pens!abil )101 masih bel"m diselesaikan kerana

    kompoisi ked"a-d"a lomponen dalam aliran 10 !idak dike!ah"i lagi. &asalah ini akan diselesaikan

    selepas imbangan di reak!or.

    Pe#sa$ %asa, D101"

    +mbangan bahan boleh di!er"skan di pemisah asa, *101 kerana sem"a kadar alir komponen dalam

    aliran 9 !elah dike!ah"i dari imbangan benzena di menara )101.

    +mbangan benzena

    ( )PSB

    B

    B

    NN

    =

    1

    9

    4

    45 BPSBB NN =

    dengan PSBsebagai pem"lihan benzena di pemisah asa. dan STT= 0.01&emandangkan lebih banak benzena, !ol"ena dan dienil berada dalam aliran 9, maka pem"lihan ke

    hasil a!as *101 ama! ke'il iai!" PTB= 0.001, PTT= 0.001 dan PTD= 0.001

    ( ) ( )1-9

    4 jkmol2$0.6$001.01

    2$0.(4

    1=

    =

    =

    PSB

    BB

    NN

    ( ) -145 jkmol2$06$.06$.2$0001.0 === BPSBB NN

    dengan PSBsebagai pem"lihan benzena di pemisah asa.

    +mbangan !ol"ena

    ( )PST

    T

    T

    NN

    =

    1

    9

    4

    45 TPSTT NN =

    dengan PSTsebagai pem"lihan !ol"ena di pemisah asa.

    ( ) ( )1-9

    4 jkmol92.26001.01

    (6.62

    1=

    =

    =

    PST

    TT

    NN

    ( ) -145 jkmol62920.092.62001.0 === TPSTT NN

    +mbangan dienil

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    5/15

    ( )PSD

    D

    D

    NN

    =

    1

    9

    4

    45 DPSDD NN =

    dengan PSDsebagai pem"lihan dienil di pemisah asa.

    ( ) ( )1-9

    4 jkmol2.992001.01

    99.2

    1=

    =

    =

    PSD

    D

    D

    NN

    ( ) -145 jkmol0.0029922.992001.0 === DPSDD NN

    +mbangan me!ana

    ( )PSM

    M

    M

    N

    N = 19

    4

    45 MPSMM NN =

    dengan PSMsebagai pem"lihan me!ana di pemisah asa

    +mbangan hidrogen

    ( )PSH

    H

    H

    NN

    =

    1

    9

    4

    45 HPSHH NN =

    dengan STHsebagai pem"lihan hidrogen di menara pens!abil.

    Menara T&!'ena, T10(

    +mbangan benzene

    114 BTTBB NN =

    ( ) 115 1 BTTBB NN =

    dengan TTBsebagai pem"lihan benzena di menara )10.&emandangkan lebih banak benzena dan !ol"ena berada dalam aliran 14 dan lebih banak dienil

    dalam aliran 15, maka pem"lihan ke hasil a!as *101 ialah TTB= 0.99, TTT= 0.99 dan TTD= 0.01

    ( ) -1114 jkmol2.6526(.299.0 === BTTBB NN

    ( ) ( )( ) 1115 026(.06(.299.011

    === jkmolNN BTTBB

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    6/15

    +mbangan !ol"ene

    114 TTTTT NN =

    ( ) 115 1 TTTTT NN =

    dengan TTTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara )10.

    ( ) -1114

    jkmol61.54(1$.6299.0 ===TTTTT

    NN

    ( ) ( ) 1115 jkmol621$.01$.6299.011

    === TTTTT NN

    +mbangan *ienil

    114 DTTDD NN =

    ( ) 115 1 DTTDD NN =

    dengan TTDsebagai pem"lihan benzena di menara )10.

    ( ) 1114 jkmol029.09.201.0

    ===DTTDD

    NN

    ( ) ( ) -1115 jkmol2.($19.201.011 === DTTDD NN

    Rea)t&r R101

    !oikiome!ri !indak balas kimia/

    )ol"ena 2 enzena 34

    2enzena *ienil 2

    Kadar !indak balas !ol"ene

    1rrT =

    Kadar !indak balas hidrogen

    21 rrrH +=

    Kadar !indak balas benzene

    21 2rrrB =

    Kadar !indak balas me!ana

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    7/15

    1rrM =

    Kadar !indak balas dienil

    2rrD =

    en"karan !ol"ena XT= 0.(0 Ke!erpilihan benzena SB= 0.96

    Kadar !indak balas !ol"ena dalam seb"!an pen"karan !iol"ena

    TTT XNrr 1 ==

    +mbangan !ol"ena

    ( )TTTTTTTT XNXNNrNN ==+= 14

    &aka

    ( ) ( )1-4

    jkmol14.6(.01

    92.62

    1=

    =

    =

    T

    TT

    X

    NN

    en"karan

    6.14(.0 1

    1

    r

    N

    r

    N

    rX

    TT

    TT ==

    ==

    ( ) -11 jkmol251.6(6.14(.0 ==r

    Ke!erpilihan benzena

    ( ) ( )(.06.14

    2296.0 21

    21

    rr

    XN

    rr

    XN

    rS

    TTTT

    BB

    =

    ===

    ( ) ( ) -121 jkmol241.612((.06.1496.02 == rr

    emak sem"la nilai kadar alir benzena dalam aliran 12 = 265 kmol j -1

    adi

    1-

    2jkmol5.06

    2

    241.612(-251.6(==r

    emak sem"la nilai kadar alir dienil dalam aliran 15 = 2.99 kmol j-1

    erl" kira sem"la se'ara i!erasi sehingga nilai di aliran 15 dan 12 lebih sediki! daripada nilai dalam

    kadar !indak balas benzena dan dienil.

    Kadar !indak balas !ol"ena

    TTT XNr =

    Kadar !indak balas hidrogen

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    8/15

    ( ) ( )

    2

    1

    2

    1

    TTBTTB

    TTH

    XNSXNSXNr

    +=

    +=

    Kadar !indak balas benzena

    TTBB XNSr =

    Kadar !indak balas me!ana

    TTM XNr =

    Kadar !indak balas dienil

    ( )

    2

    1 TTB

    D

    XNSr

    =

    an!ikan NT3dalam sem"a kadar !indak balas komponen.

    Kadar !indak balas !ol"ena

    ( )T

    TTT

    X

    XNr

    =

    1

    4

    Kadar !indak balas hidrogen

    ( )

    ( )T

    TTB

    HX

    NXSr

    +=

    12

    14

    Kadar !indak balas benzena

    ( )T

    TTBB

    X

    NXSr

    =

    1

    4

    Kadar !indak balas me!ana

    ( )T

    TT

    MX

    XNr

    =

    1

    4

    Kadar !indak balas dienil

    ( )

    ( )T

    TTB

    DX

    NXSr

    +=

    12

    14

    +mbangan benzena menghasilkan

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    9/15

    ( )T

    TTB

    BBBBX

    NXSNrNN

    +=+=

    1

    4

    4

    &aka

    ( )T

    TTB

    BBX

    NXSNN

    =

    1

    4

    4

    +mbangan dienil

    ( )

    ( )T

    TTB

    DDDDX

    NXSNrNN

    +=+=

    12

    14

    4

    &aka

    ( )

    ( )T

    TTB

    DDX

    NXSNN

    =

    12

    14

    4

    +mbangan hidrogen

    ( )

    ( )T

    TTB

    HHHHX

    NXSNrNN

    =+=

    12

    14

    4

    ika aliran !ol"ena dalam aliran digan!ikan, maka

    ( )

    ( )T

    TTB

    HHX

    NXSNN

    +=

    12

    14

    4

    +mbangan me!ana

    ( )T

    TT

    MMMMX

    XNNrNN

    +=+=

    1

    4

    4

    ika aliran !ol"ena dalam aliran digan!ikan, maka

    ( )T

    TT

    MMX

    XNNN

    =

    1

    4

    4

    I#ban*an + Tt) Pena#-'ran

    Kadar alir !ol"ene dalam aliran ki!aran sem"la

    ( ) ( )( )( ) BTBSTBPSBTB

    BRPSTTRPSTTTT

    XSNXXNN

    == 11

    11 12(

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    10/15

    Kadar alir benzene dalam aliran ki!aran sem"la

    ( ) RPSTBTTBB NXNSN ( +=

    +mbangan benzena pada !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la dan s"apan menghasilkan

    (14 BBB NNN =+

    ( )( )

    121BRPSTBTTB

    BTB

    BTTBBTB NNXNSN

    =++

    ( )

    ( ) BTBRPST

    RPSTBTBTTBBTTBBTB

    B

    XNSNN

    +=

    1

    112

    17

    +mbangan benzene

    (142 BBBb NNNN =++

    +mbangan hidrogen

    Kadar alir benzene dalam aliran ki!aran sem"la 8ap

    ( )( ) ( ) BTBSTBPSBB

    BPTRBPTRTTBPTRB

    S

    NNXNNN

    +=+=

    11

    12

    ( 27

    +mbangan benzene

    (14 BBB NNN =+

    ( )

    ( )( ) BTBSTBPSBB

    BPTR

    BPTR

    BTB

    BTTBBTB

    BS

    NN

    NN

    ++

    =

    11

    112

    12

    27

    ( ) ( )( )[ ]

    ( )( )( ) BTBSTBPSBPTRB

    BPTRSTBPSBBTTBBTB

    BS

    NSN

    +=

    111

    11112

    andingkan dengan

    ( )

    ( ) ( ) BTBSTBPSBB

    BB

    BS

    NS

    N

    = 11

    112

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    11/15

    ab"ngkan

    ( ) ( )( ) ( ) ( )PTRBPTRSTBPSBBTTBBTB SS =+ 11111

    &aka

    ( ) ( ) ( ) ( )

    PTB

    STBPSBBTTBBTBBR

    S

    SS

    =

    1111

    dengan PT sebagai pem"lihan !ol"ena di pemisah asa, MPTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara

    pens!abil, MBTsebagai pem"lihan !ol"ena di menara benzena, dan MTT sebagai pem"lihan !ol"ena dimenara !ol"ena.

    kan !e!api aliran !ol"ena di dalam ki!aran sem"la gas

    ( )TTPTRGPT XFRy = 1 27

    dengan R sebagai nisbah aliran ki!aran sem"la dengan j"mlah aliran daripada pemisah asa.Kadar alir !ol"ene segar diberikan oleh

    ( ) ( ) ( )( )[ ][ ]PTRMTTMBTMPTPTTTFT XFF += 11111 7.

    +mbangan benzena pada !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la gas dan 'e'air dan s"apan menghasilkan

    ( )

    ( )( )( ) ( ) MTBMBBMPBPBBTTB

    PBRBTTBB

    FXFS

    FXFSF

    ++

    +=

    111

    57

    ekirana persamaan 57 diselesaikan aliran benzena ke dalam reak!or, maka

    ( )( )( )[ ]( )( )( )[ ]

    MTBMBBMPBPBPBR

    MTBMBBMPBPBPBRTTBB

    XFSF

    +=

    1111

    11167

    +mbangan hidrogen di !i!ik pen'amp"ran ki!aran sem"la dan s"apan menghasilkan

    (7

    kan !e!api aliran hidrogen di dalam aliran ki!aran sem"la ialah

    97

    dengan PHsebagai pem"lihan hidrogen di dalam pemisah asa. ika persamaan (7 diselesaikan "n!"kj"mlah aliran s"apan gas, maka

    HGFHGPH FFyRy =+

    ( )

    +

    = TTB

    HPHRGPH FXS

    FRy2

    1

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    12/15

    107

    +mbangan menel"r"h hidrogen p"la menghasilkan

    117

    dengan MPHsebagai pem"lihan hidrogen di dalam menara pens!abil. kan !e!api aliran b"angan gasdiberikan oleh

    127

    ika persamaan 117 diselesaikan "n!"k j"mlah aliran s"apan gas, maka

    17

    +mbangan me!ana di !i!ik pen'amp"ran menghasilkan

    147

    kan !e!api aliran me!ana di dalam ki!aran sem"la ialah

    157

    dengan PMsebagai pem"lihan me!ana di dalam pemisah asa. ika persamaan ini diselesaikan "n!"kaliran j"mlah gas, maka

    167

    +mbangan menel"r"h me!ana menghasilkan

    1$7

    dengan MPM sebagai pem"lihan me!ana di dalam menara pens!abil. ika persamaan ini diselesaikan"n!"k aliran j"mlah gas, maka

    ( ) ( )

    ( )TT

    B

    TTB

    HMPHPHGPHGFH

    FXS

    FXS

    FPyFy

    2

    1

    2

    11

    ++

    +

    +=

    ( ) ( )

    +

    = TTB

    HPHRGPH FXS

    FPy

    2

    11

    ( ) ( )[ ]

    ( ) ( )[ ]( )T

    FH

    TBMPHPHPHR

    H

    FH

    MPHPHPHRG

    Fy

    XS

    Fy

    F

    2

    1111

    11

    ++

    +=

    ( ) ( ) ( )[ ]{ } TTTTMMPMPMPMRGFH FXFXFFy ++= 111

    ( ) MGPMGFH FRyFy =+1

    ( )

    ( ) ( ) TFH

    TPMRM

    FH

    PMRG F

    y

    XF

    yF

    =

    11

    1

    ( ) ( )T

    FH

    TBPHRH

    FH

    PHRG F

    y

    XSF

    yF

    2

    11 ++

    =

    { }TTMPMRGPM FXFRy +=

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    13/15

    1(7

    ika persamaan 107 digab"ngkan dengan persamaan 167, maka

    197

    ekirana persamaan 17 digab"ngkan dengan persamaan 1(7, maka

    207

    ersamaan 197 dan 207 boleh diselesaikan "n!"k aliran hidrogen ke reak!or

    ( )( )

    ( )

    ( )( )

    ( ) TTFH

    MPMPM

    PMR

    M

    FH

    MPMPM

    PMR

    G FXyFyF

    +

    = 1

    1

    11

    1

    1

    1

    ( )( ) ( ) ( ) ( ) TTRFH

    BPH

    FH

    PMH

    FH

    PHRM

    FH

    PMR FXy

    Sy

    Fy

    Fy

    ++= 2

    1

    1

    1

    1

    1

    ( ) ( )[ ]( )

    ( ) ( )[ ]

    ( ) ( )[ ]

    ( )( ) ( )[ ]( ) TT

    FH

    BMPHPHPHR

    FH

    MPMPMPMR

    H

    FH

    MPHPHPHRM

    FH

    MPMPMPMR

    FX

    y

    Sy

    Fy

    Fy

    ++

    =

    +

    +

    2

    11111

    111

    11

    1

    11

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    14/15

    217

    &engik"! persamaan 197 kadar alir me!ana ke reak!or ialah

    ( ) ( )[ ]( )

    ( )

    ( ) ( )[ ]

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )

    ( )( ) ( )[ ]( )( ) ( )[ ]( )

    TT

    PHRMPMPMPMR

    PMRMPHPHPHR

    FH

    PMR

    B

    MPHPH

    PHR

    FH

    MPMPMPMRFH

    MPMPM

    PMR

    RBPHFHPMFH

    H FXy

    Sy

    y

    Syy

    F

    ++

    +

    +

    +

    ++

    =

    111

    1111

    121

    1

    111

    111

    1

    1

    211

  • 7/23/2019 Contoh Imbangan Jisim Projek

    15/15

    227

    Kadar alir gas s"apan ang diperl"kan boleh dikira dengan mengg"nakan sama ada persamaan 107,

    17, 167 a!a" 1(7.

    ( ) ( )[ ]( )( )( )( )( )

    ( ) ( )[ ]( )( )

    ( ) ( )[ ]( )( ) ( )[ ]( )TT

    PHRMPMPMPMR

    PMRMPHPHPHRFH

    MPHPH

    PHRRBPHFHPMFH

    PHRB

    MPHPH

    PHRFH

    MPMPMPMRFH

    M FXy

    Syy

    Syy

    F

    +

    +

    +++

    +

    +

    =

    111

    111

    1

    1211

    121

    1

    111

    111