TUGAS PERANCANGAN PRODUK DAN PROSES KIMIA

Pembuatan Sellulose Asetat Menggunakan Pelarut Asam Asetat dengan Reaktan Utama Asetat Anhidrid dan Katalis Asam Sulfat

disusun oleh : Kelompok 8

Annisa Ghaisani Putri 21030111130046Avif Ulinuha 21030111120013David Pascal Jonathan 21030111130124Muhammad Taufan Hazila 21030111120026Nur Azizah 21030111130125Rais Fatikhin 21030111130079

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

PENDAHULUAN

Dewasa ini perkebunan kelapa sawit telah menyebar di 22 propinsi, yang pada tahun 2010

luasnya mencapai 8,3 juta Ha, yang sekitar 41% merupakan perkebunan rakyat (Ditjenbun, 2012).

Semakin luasnya perkebunan kelapa sawit akan diikuti dengan peningkatan produksi dan jumlah

limbah kelapa sawit. Dalam proses produksi minyak sawit, TKKS merupakan limbah terbesar

yaitu sekitar 23% tandan buah segar (TBS). Komponen utama limbah pada kelapa sawit ialah

selulosa dan lignin, sehingga limbah ini disebut sebagai limbah lignoselulosa (Widiastuti dan Tri,

2007). Dalam satu ton kelapa sawit, terdapat 230-250 kg tandan kosong kelapa sawit, 130-150

serat, 65 kg cangkang dan 55-60 kg biji dan 160-200 kg minyak mentah (Fauzi, 2005).

Contoh gambaran, apabila sebuah pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 30 ton/jam akan

menghasilkan LCPKS 360 m3/hari dan TKKS 138 m3/hari sehingga hasil perpaduan kedua

limbah tersebut akan diolah menghasilkan kompos TKKS sebesar 70 ton/hari. Limbah sebanyak

ini semuanya dapat diolah sehingga tidak menimbulkan masalah pencemaran, sekaligus

mengurangi biaya pengolahan limbah yang cukup besar (PPKS, 2008).

Tabel 1. Komposisi kimiawi tandan kosong kelapa sawit

Parameter Nilai, %

Lignin 17-20

Alfa-selulosa 43-44

Pentosan 27

Hemiselulosa 34

Abu 0,7-4,0

Silika 0,2

CONSUMER NEEDS DAN SPESIFIKASI PRODUK

Tabel 2. Consumer Needs dan Spesifikasi Produk

Consumer Need Spesifikasi Produk

Termoplastik Temperatur maksTdTcTg

Kemurniannya tinggi % kemunian

Mudah hancur dengan larutan alkali kuat dan agen

oksidasi kuat

KelarutanSifat asam-basKetahanan Ph

Resistan untuk mold dan mildew Kembali ke suhu dan tekanan

Terbuat dari sumber yang dapat diperbaharui Renewable source: tergantung bahan baku kita

Area permukaan luas luas/volum besar

Hidrofilik,mampu digunakan untuk pembutan

membran pada IPAL

KelarutanPolaritas:PEB:

Selulosa asetat larut pada kebanyakan pelarut

(terutama aseton dan pelarut organik) dan dapat

dimodifikasi agar dapat dilarutkan dengan pelarut

alternatif, termasuk air

Kelarutan

Selektif absorpsi dan dapat membuang beberapa bahan

organik dengan kadar rendah –(cocok sebagai bahan

pembuatan membran)

Selektif terhadap:Selektifitas:

Mudah digabungkan dengan plasticizers, panas, dan

tekanan

Kelarutan,td,p

Tabel 3. Spesifikasi Produk

Wujud Padat

Kenampakan Flake (butiran)

Spesifik grafity 1,27- 1,88

Panas spesifik 1,46

Kapasitas panas 0,42 cal/g.Oc

Derajat Polimerisasi 200

Derajat Substitusi 2,4

Konsentrasi(kemurnian) 99,10%

Kapasitas 3000 ton

Volum Atom (rata-rata) 0.006-0.007

m3/kmol

Densitas 1.28- 1.32 Mg/m3

Kandungan energy 100- 120 MJ/kg

Modulus Rata-rata 4.672- 4.906 GPa

Kekuatan tekanan/Daya Tekan/Mampu menahan Tekanan

29.76- 52.99 MPa

Ductilitas 0.2- 0.5

Batasan Elastisitas 24.8- 44.16 MPa

Batas Ketahanan 12.4- 22.08 MPa

Ketahan terhadap retakan 1.053- 3.158 MPa.m1/2

Hardness 74- 132 MPa

Loss Coefficient 0.00976-- 0.0167

Modulus Rupture 43.4- 77.28 MPa

Rasio Possion 0.3827- 0.3989

Modulus Shear 0.8628- 1.474 GPa

Tensile Strength 31- 55.2 MPa

Modulus Young 2.4- 4.1 GPa

Temperature Glass (Tg) 325.4- 338.6 K

Temperatur Maksimum Operasi 326- 340 K

Melting Point 493- 513 K

Temperatur Maksimum Operasi 150- 200 K

Kapasitas Panas 1451- 1509 J/kg.K

Konduktivitas termal 0.167- 0.335 W/m.K

Koefisien Pemuaian Panas 180- 270 10-6/K

Onstanta Dielectric 3.5- 7.5

Resistivitas 3.3e+018- 3,00E+19 10-

8ohm.m

Sifat terhadap lingkungan

Faktor-faktor resistan1=Lemah 5=Bagus Sekali

Mudah Terbakar 2

Air 5

Solven Organik 3

Oksidasi pada 500C 1

Air Laut 5

Asam Kuat 3

Basa Kuat 3

UV 4

Asam Lemah 4

Basa Kuat 4

BFD (Block Flow Diagram)

Gambar 1. Block Flow Diagram Pembuatan Selulosa Asetat

SIZE REDUCTOR

TANGKI EKSTRAKSI

ROTARY WASHER I

TANGKI BLEACHING

ROTARY WASHER II

ROTARY DRYER I PENDINGINAN

TANGKI PENCAMPUR

(M-201)

Reaktor Asetilasi

Tangki Hidrolisa

Tangki Netralisasi

PENDINGINAN CENTRIFUGE ROTARY DRYER II DECANTER

Proses Separation

Proses asetilisasi

Proses pemurnian

PFD (Plug Flow Diagram)

Desain Spesification

Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku

1. Asam Asetat

Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan

nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti

cuka. Nama sistematis dari senyawa ini adalah asam etanoat. Asam asetat glasial merupakan

nama trivial yang merujuk pada asam asetat yang tidak bercampur air. Disebut demikian karena

asam asetat bebas-air membentuk kristal mirip es pada 16.7°C, sedikit di bawah suhu ruang.

Bahan baku asam asetat yang digunakan adalah asam asetat glacial dengan kemurnian 99,4 %.

Tabel 4. Spesifikasi Asam Asetat

Rumus Molekul CH3COOH

BM 60,05g/mol

Titik lebur 16.5 °C

Titik Didih 118.1 °C

Spesifik grafity 1,049

Temperature kristis 0K 594,4

Volume Kritis:cm3/grmol 0,171

Titik nyala(flash point) 0F 104

Temperatur penyalaan (ignation temperatur) 0F 1050

Tekanan Kritis (atm) 57,9

Derajat keasaman (pKa) 4.76 pada 25°C

Panas laten penguapan pada titik

didihnya;kkal/kgmol

5660

Merupakan cairan yang tidak berwarna (colorless liquid)

2. Anhidrida Asetat

Anhidrida Asetat merupakan cairan yang tidak berwarna (colorless liquid) dan merupakan

asam yang sangat kuat, dengan rumus molekul (CH3CO)2O dan bobot molekul (BM)= 102

kg/kgmol. Bahan baku asetat anhidrida yang digunakan yaitu asetat anhidrida dengan

kemurniaan 95%

Tabel 5. Sifat-sifat fisik Anhidrida asetat

Titik beku; oC -73,1

Titik didih; oC 139,9

Spesifikasi grafity 1,083

Temperatur kritis; oK 569

Tekanan Kritis; atm 46,8

Volume kritis; cm3/gmol 0,290

Titik nyala (flash point); oF 150

Temperatur penyalaan (Ignition temperature) 752

Densitas uap (udara = 1) 3,52

Konsentrasi maksimum yang diijinkan (ppm) 5

Panas laten penguapan pada titik didihnya;

kJ/kgmol

41240

Panas pembentukan pada 25oC, kkal/kgmol

Fase gas -137620

Fase cair -149160

(Sumber : Perrys edisi 6, 1984)

Sifat Kimia

Asetat anhidrida bisa berasetilasi dengan berbagai macam campuran mulai dari kelompok

selulosa sampai ammonia dengan memakai katalis asam atau basa. Pada beberapa organic

dipakai juga reaksi katalis, tetapi sukar menggeneralisasikan reaksi dari garam metalik dan ion.

Pada umumnya reaksi katalisasi asam dengan asetat anhidrida lebih cepat dibandingkan dengan

reaksi katalis dengan asam basa. Hidrolisis dari asetat anhidrida berjalan pada suhu yang sangat

rendah dengan adanya katalis akan mencapai tingkat laju lebih baik. Nilai untuk kapasitas fase

pada tekanan 1 atm diberikan oleh persamaan

CP = -5,24 + 121,5 x 10-3T2 + 23,49 x 10-9T3 ; kkal/kgmol

3. Asam Sulfat

Asam sulfat merupakan cairan kental (viscous liquid) yang tidak berwarna (colorless liquid)

dan bersifat sangat korosif, dengan rumus molekul H2SO4 dan bobot molekul 98 kg/kgmol.

Bahan baku asam sulfat yang digunakan adalah H2SO4 94,3% berat (5,7% H2O).

Sifat-sifat fisik Asam Sulfat

Tabel 6. Spesifikasi Asam sulfat

Titik beku 0 C 10,49

Titik didih 0 C 340

Spesifik grafity 1,834

Viskositas pada 300C ; Cp 1,9

Konduktifitas pada 300C ; Btu/jam.ft2 (0F/ft) 0,21

Panas pembentukan fase cair pada 250C,

kkal/kgmol

-193690

Produk

Selulosa Asetat

Selulosa asetat mempunyai rumus molekul (C6H7O2(OCOCH3))X, berwujud padat dengan

bentuk flake (serpihan) atau powder (serbuk) berwarna putih dan bobot molekul = 288 kg/kgmol.

Kemurniaan rata-rata produk selulosa asetat yang dihasilkan adalah 96,8 % berat (3,2 % H2O)

Struktur Selulosa asetat

Gambar 2. Struktur Selulosa Asetat

Tabel 7. Sifat – sifat fisik selulosa asetat

Wujud Padat

Kenampakan Flake (butiran)

Titik lebur 0C 306

Spesifik grafity 1,27- 1,88

Panas spesifik 1,46

Kapasitas panas 0,42 cal/g.oC

Derajat Polimerisasi 200

Derajat Substitusi 2,4

Reaksi Pembentukan Selulosa Asetat yang terjadi sebagai berikut :

[C6H7O2.(OH)3]x + 3x(CH3CO)2O [C6H7O.(O2OCH3)3]x + 3xCH3COOH

Selulosa + Asetat anhidrid • Selulosa asetat + Asetat glacial

Selulosa asetat yang ditujukan sebagai filter membran menunjukkan kapasitas pengikatan

protein yang sangat rendah. Sifat hidrofilik membuat selulosa asetat cocok untuk media air dan

alkohol. Membran selulosa asetat telah meningkatkan ketahanan pelarut, khususnya alkohol

berat molekul rendah dan peningkatan ketahanan panas. Dengan kekuatan fisik tinggi, filter

membran dapat digunakan hingga 180 º C, cocok untuk gas panas, dan dapat disterilisasi oleh

semua metode tanpa mengorbankan integritas membran.

Deskripsi Proses

I. PROSES SEPARASI

Penerapan proses separasi dalam bidang proses industri kimia sangat penting. Secara garis

besar industri kimia sebuah system dapat dilihat dalam diagram dibawah ini:

Gambar 3. Bagan Proses Industri Kimia

Operasi pemisahan menjadi hal yang penting dilakukan untuk:

1. Meningkatkan kemurnian umpan sebelum masuk ke dalam reactor dengan mereduksi

sejumlah impuritas yang terdapat dalam bahan baku sehingga dipenuhi criteria yang

disyaratkan rector

2. Memisahkan sejumlah sisa reaktan yang tidak bereaksi untuk dimanfaatkan kembali

(‘Recycle’) sebgai umpan reactor

3. Meningkatkan kualitas produk hasil reaksi (Herry Santosa, 2002)

BAHAN BAKU PROSES FISIKA

PROSES

KIMIAPRODUKPROSES FISIKA

Operasi pemisahan pra reaksi utama dimaksudkan untuk mengolah bahan baku Tandan

Kosong kelapa sawit menjadi sumber selulosa tepat guna langsung pakai yang bisa diinputkan

langsung kedalam reactor. Dengan kata lain, proses pembuatan pulp sebagai sumber selulosa bagi

reaksi asetilisiasi merupakan proses separasi selulosa dari bahan baku.(Tandan Kosong Kelapa

Sawit).Unit-unit yang dibutuhkan diantaranya adalah:

SIZE REDUCTOR

Gambar 4. Tandan Kosong Kelapa Sawit

Fungsi : Untuk mengecilkan ukuran dari bahan baku tandan kosong kelapa sawit

Pengecilan ukuan dari Tandan Kosong kelapa Sawit menggunakan Intermediate Size

Reduction yang merupakan bentuk pengecilan untuk umpan atau bahan dengan ukuran sedang.

Ukuran umpan sedang yaitu antara 1 – 3 inci, sedangkan untuk ukuran bahan yang dihasilkan 1/8

– ¼ inci. Alat yang termasuk dalam proses ini meliputi : Cone Crusher, Crushing Rolls, Stamp

Mill, dan Disintegrator

Peralatan yang kami pilih adalah Disintegrator, dimana Disintegrasi adalah proses yang

bertujuan untuk memisahkan serat. Proses ini dilakukan dengan disintegrator yang memiliki

prinsip kerja seperti blender. Disintegrator dapat mendesintegrasi/ merobek bahan-bahan berserat

yang tidak terlalu keras. Desintegrator mempunyai dua keping tersebut dipasang pisau atau pasak

tumpul dalam lingkaran yang sepusat dan bergerak berlawananan sehingga masing-masing pisau

bergerak dan bergesekan.

Tandan Kosong Kelapa Sawit dari dalam gudang penyimpanan mengalami pengecilan

ukuran hingga berdiameter 50 mm. Tandan Kosong Kelapa Sawit yang telah dicacah dibawa ke

tahap ekstraksi

Gambar 5. Desintegrator

TANGKI EKSTRAKSI

Fungsi : Untuk mengekstraksi lignin dan senyawa ekstraktif dari tandan kosong kelapa sawit dan

tahap awal untuk proses bleaching

Gambar 6. Stainless steel Mixing tank with agitator (alibaba.com)

Proses ekstraksi dilakukan untuk menghilangkan senyawa senyawa ekstraktif yang

terkandung dalam TKKS (senyawa selain lignin, selulosa dan hemiselulosa) dimana pada tahap ini

zat pengotor yang terdapat dalam sampel akan terekstrak sehingga berat sampel tersebut

berkurang -24% dari berat awal. Produk dari tahapan ekstaksi adalah padatan berwarna coklat

muda. Warna coklat tersebut menngindikasikan bahwa pada serat tersebut masih terdapat zat

pengotor lain seperti lignin dan hemiselulosa. Walaupun sudah ada lignin yang telah terlarut

dalam pelarut.

Tangki ekstraksi dilengkapi dengan pengaduk, hal ini dimaksudkan agar reaksi berjalan

lebih homogen dan reaksi delignifikasi (pemutusan lignin/ ekstraksi lignin) menjadi efisien.

Perbandingan antara tandan kosong dengan NaOH 15% adalah 1:10

Pelarut yang digunakn adalah senyawa hidroksil. Hidrolisa ini dilakukan untuk memotog

rantai hemiselulosa agar terpisah dari rantai utama yaitu selulosa. Selain itu,reaksi dengan

menggunakan larutan NaOH juga akan menyebabkan molekul lignin terdegradasi akibat

pemutusan ikatan aril-eter, karbon-karbon,aril-aril dan alkali- alkali, dimana nisbah perbandingan

antara padatan/ cairan adalah 1: 10, hal ini merupakan perbandingan terbaik dengan efisiensi

ekstraksi terbaik berdasarkan jurnal penelitian terdahulu (Jalaludin dan Rizal, 2005)

Reaksi:

C6H7(OH)x (s) + x NaOH (aq) → C6 H7 (OH)2ONa]x (aq)

Waktu Ekstraksi: 2 jam

Berdasarkan referensi yang kami dapatkan, kenaikan waktu ekstraksi akan meningkatkan

kandungan selulosa didalam pulp. Hal ini disebabkan oleh lamanya molekul-molekul reaktan

bereaksi dengan senyawa lignoselulosa sehingga ikatan lignin dan hemi selulosa terputus dari

ikatan selulosa yang akhirnya meningkatkan kandungan selulosa dalam pulp.

Suhu: 85oC menggunakan pemanas dari steam, steam yang ada diproduksi dari unit utilitas

penyedia steam menggunakan reboiler.

Pemilihan kondisi didasarkan pada:

Pada suhu yang lebih besar mengakibatkan degradasi selulosa yang lebih banyak daripada

proses delignifikasi

Kelebihan bahan kimia akan mengakibatkan serat rusak sedng kekurangan bahan kimia

akan menyebakan pulp berwarna gelap dan sukar diputihkan

ROTARY WASHER I

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada tangki ekstraksi dan komponen

pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp

Gambar 7. Rotary Washer

Pencucian menggunakan air proses bersuhu 300C dengan mengunakan alat proses bernama

pompa sentrifugal yang digunakan utuk memompa air dari angki penampungan ke dalam system

rotary washer. Spesifikasi air proses dapat dilihat dibawah ini

Tabel 8. Spesifikasi air proses dapat dilihat dibawah ini

TANGKI BLEACHING

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tersisa dari proses ekstraksi dan memberi warna putih

pada pulp yang dihasilkan.

Tahapan selanjutnya adalah pemutihan (bleaching) untuk menghilangkan lignin dan

hemiselulosa hingga diperoleh serat berwarna putih. Pemutihan dilakukan menggunakan larutan

NaClO yang merupakan oksidator kuat yang mampu memecahkan ikatan eter dalam struktur

lignin, yang berakibat naikya derajat keputihan serat TKKS naik secara signifikan.

Gambar 8. Tangki Bleaching Gambar 9. Penampang bagian dalam Tangki

Tabel 9. Detail Tangki Bleaching

Proses Nama Brand After-sales Service Provided Mix

Mixer,Mixing HH Engineers available to service

machinery overseas

Juice , pulp

Condition: Model Number Stainless Steel: Place of Origin

New 500L Vertical Zhejiang China

(Mainland)

Processing Types: Mixing:

Liquid and Semi-

Liquid Product

Storage

Kondisi Operasi

Suhu Operasi: 65oC

Waktu Operasi: 24 jam

Perbandingan pulp dan larutan NaOCl 1%= 1:20 (b/v)

TANGKI MENGGUNAKAN AGITATOR.

Tangki dilengkapi dengan pengaduk untuk mengaduk campuran. Pada dasarnya, supaya

zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-baiknya perlu adanya pencampuran. Untuk

proses Batch, hal ini dapat dicapai dengan bantuan pengaduk atau alat pengocok (Agra dkk, 1973).

Apabila prosesnya berupa proses alir (kontinyu), maka pecampuran dilakukan dengan cara

mengatur aliran didalam reaktor supaya terbentuk olakan. Berhubung kondisi tangki yang

digunakan adalah batch, maka diperlukan pengaduk. Pengaduk diletakan tegak lurus dengan

cairan dimana

Proses bleaching membutuhkan waktu yang cukup yang lebih lama dibandingkan proses

ekstraksi. Selain untuk menaikan konversi reaksi, karena system yang digunakan adalah batch

maka waktu 24 jam merupakan tempo waktu yang dinilai tepat. Bleaching menggunakan system

batch dimana umpan dimasukkan pre reaksi dan kemudian dibiaran bereaksi selama satu hari,

namun kecepatan,suhu dan tekanan terus dikontrol agar tidak terjadi lonjakan suhu ataupun

pengadukan.

.

ROTARY WASHER II

Fungsi : Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki bleaching.selain itu,

agar pulp yang dihasilkan menjadi lebih bersih.

Pencucian menggunakan air proses bersuhu 300C dengan mengunakan alat proses bernama

pompa sentrifugal.

ROTARY DRYER I

Fungsi : Untuk mengeringkan pulp

Gambar 10. Rotary Dryer

Media pemanas yang digunakan pada unit ini adalah steam. Kandungan air yang

diharapkan pada keluaran Rotary dryer adalah sebesar 10% yang merupakan syarat kandungan air

pada pulp untuk memasuki unit asetilasi.

Syarat pulp lain diantaranya adalah:

Berserat

Kadar alpha sellulosa lebih dari 40 %

Kadar ligninnya kurang dari 25 %

Kadar air maksimal 10 %

Memiliki kadar abu yang kecil

Data performance dari rotary dryer dapat dilihat dalam tabel dibawah ini:

Tabel 10. Performance rotary dryer (Perry 7th edition)

PENDINGINAN

Fungsi: Untuk mendinginkan pulp

Pulp didinginkan dengan menggunakan media udara pendingin untuk menurunkan panas

dari rotary dryer pulp hingga suhu produk adalah 30oC.

Desain reactor pembuatan selulosa asetat yield 95%

Deskripsi Reaksi Utama

Tahapan Pembuatan Selulosa asetat

Selulosa asetat merupakan hasil reaksi dari selulosa dan asetat anhidrid, yang merupakan

produk senyawa dari gugus hidroksil dan asam. Ada 3 proses utama yang biasa digunakan untuk

memproduksi selulosa asetat, yaitu :

1. Solvent process (proses dengan pelarut)

Merupakan proses yang paling umum dan biasa digunakan. Pada proses asetilasi

digunakan asetat anhidrid sebagai reaktan utama dan berlangsung dengan kehadiran asam asetat

glasial sebagai pelarut serta asam sulfat sebagai katalis.

2. Solution process (proses larutan)

Solution proses atau proses dengan menggunakan metilen klorida sebagai pelarutnya dan

menggunakan katalis asam perklorat yang mudah di jumpai di alam dan harganya sangat murah

dan Selulosa asetat dapat larut dalam pelarut metilen klorida-alkohol, jika pelarutnya diuapkan

akan diperoleh serat yang halus yang disebut asetat rayon. Asetat rayon digunakan sebagai bahan

tekstil (Sastrohamidjojo, 2009). Selain mempunyai nilai komersial yang cukup tinggi, selulosa

asetat juga memiliki beberapa keunggulan diantaranya karakteristik fisik dan optik yang baik

sehingga banyak digunakan sebagai serat untuk tekstil, filter rokok, plastik, dan film fotografi,

pelapis kertas dan membran, serta kemudahan dalam pemprosesan lebih lanjut (Savitri, 2004). Di

samping itu, selulosa asetat juga mempunyai daya tarik yang cukup tinggi karena sifatnya yang

biodegradabel sehingga ramah lingkungan.

Keunggulan dari pembuatan selulosa asetat dengan menggunakan proses solution proses

a. Bahwa selulosa asetat dapat larut sempurna apabila di larutkan dengan pelarut metilen

klorida

b. Dan waktu yang diperlukan dalam proses dari solution klorida sangat cepat hanya dengan

4 tahap yaitu;

penyediaan selulosa untuk di asetilisasi

asetilisasi

hidrolisis

pemulihan polimer selulosa asetat dan pelarut

c. Menghasilkan kadar selulosa asetat yang lumayan tinggi sekitar 40-45%

d. Katalis yang digunakan sangat murah yaitu asam perklorat

e. Dalam proses ini selulosa yang dihasilkan dapat di modifikasi sesuai permintaan

konsumen

Kekurangan dari proses ini adalah banyaknya selulosa yang hilang karena di akibatkan

dalam proses hidrolisisnya menggunakan temperature tinggi sekitar 50-100C yang

mengakibatkan yield produk dan yield polimer mengalami degradasi.

3. Heterogenous process (proses heterogen)

Cairan organik inert, seperti benzene ligroin digunakan sebagai non-solvent untuk

menjaga selulosa terasetilasi yang telah terbentuk dalam larutan.

Langkah kerja

1. Pada bahan katun dirobek menggunakan mesin pembukaan, jika pulp kayu dirobek

menggunakan hammer mill.

2. Untuk mendapatkan hasil yang konsisten dan mencegah degradasi anhidrida asetat

kelembaban selulosa dapat dikurangi.

3. selulosa direndam dengan asam asetat, atau dengan campuran kaya asam asetat.

4. Diperlukan pengaturan suhu yang tepat.

5. Setelah titik puncak asetilasi dicapai, larutan dipisahkan dari padatan yang terkandung di

dalamnya.

6. Serat triasetat dididihkan dengan asam asetat encer pada suhu rendah, sehingga

dihasilkan selulosa sulfoasetat

7. Triasetat yang sudah stabil dinetralkan menggunakan air.

8. Kemudian air yang terkandung dalam triasetat dikurangi dengan cara perasan atau

sentrifugasi.

Kelemahan

1. Tidak ada proses hidrolisa selama pembentukan serat triasetat menjadi diasetat, sehingga

kelarutan diasetat tidak dapat tercapai.

2. Proses esterifikasi lebih lama dibanding proses secara homogen.

3. Membutuhkan larutan esterifikasi yang lebih banyak karena selulosa yang dihasilkan

bersisat tidak larut

Keuntungan

1. Adanya pengaturan suhu dapat meningkatkan dan mengontrol jumlah produksi secara

batch.

2. Hemat energi dan lebih mudah serta murah perlengkapannya.

3. Campuran asetilasi non-pelarut dingin disebut sebagai cadangan ekstra dingin yang

berguna untuk mengurangi panas yang timbul akibat reaksi eksotermis sehingga

memudahkan dalam pengaturan suhu.

4. Pengendapan turunan selulosa yang tidak dapat dihindari jika menggunakan proses

homogen tidak ditemui pada proses heterogen, sehingga selulosa yang dihasilkan lebih

mudah distabilkan dan dikeringkan. Pada akhirnya lebih menghemat dalam peralatan,

waktu, maupun tenaga kerja.

5. Keuntungan dari proses ini adalah distilasi asetat anhidrat sebagai residu dari esterifikasi

menghasilkan anhidrat.

Proses yang digunakan pada perancangan proses ini yaitu proses dengan pelarut asam

asetat dengan reaktan utama asetat anhidrid dan katalis asam sulfat karena memiliki keuntungan

pada proses asetilasi yang menghasilkan derajat asetilasi yang tinggi yaitu 2,50 – 2,95 (Mc Ketta,

1997

TANGKI PENCAMPUR (M-201)

Fungsi : untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses pretreatment pada reaksi

asetilasi.

Tangki pengaduk

(M-201)

50℃

Selulosa

Lignin

H2O

CH3COOHSelulosa

Lignin

H2O

CH3COOH 35% dari laju umpan selulosa

Gambar 11. Bagan Reaksi pada Tangki Pencampur

Tangki pencampuran ini terbuat dari bahan stainless steel dan dilengkapi pengaduk.

Tangki tersebut diaduk selama 30 menit. Pada proses ini terbentuk bubur (slurry)/pulp.

II. PROSES ASETILASI

REAKTOR ASETILASI

Fungsi : sebagai tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat.

Gambar 12. Bagan Reaksi pada Reaktor Asetilisasi

Kondisi Operasi dalam reactor ini adalah 70℃ dan waktu reaksi selama 1 jam. Reaksi

keseluruhan yang terjadi dalam reactor dalam perubahan selulosa menjadi selulosa triasetat adalah

sebagai berikut :

Selulosa asetat anhidrid

selulosa triasetat asam asetat

Selulosa triasetat

Lignin

H2O

CH3COOH

H2SO4

(CH3CO)2O

Reaktor Asetilasi (R-201)

70℃

Selulosa

Lignin

H2O

CH3COOH 438%b selulosa

H2O

CH3COOH

(CH3CO)2O

CH3COOH

H2SO4 pekat 98%; 3,8%b selulosa

H2O

Gambar 13. Reaksi pada reaktor

TANGKI HIDROLISA

Fungsi : untuk menhidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetatdengan dan menetralkan sisa

reaktan asetat anhidrat.

Gambar 14. Bagan Reaksi pada Tangki Hidrolisa

Setelah proses asetilasi, produk hasil reaktor asetilasi (R-201) selanjutnya dihidrolisis

dalam tangki hidrolizer (TH-201) pada suhu 120 °C dengan media pemanas yaitu steam selama 2

jam dengan penambahan air sebanyak 71% dari berat selulosa lalu diaduk-aduk secara perlahan

sehingga akan terbentuk serpihan padatan (flake) selulosa asetat (Yamashita et al, 1986). Unit

hidrolisasi bertujuan untuk mematangkan (ripening step) selulosa triasetat menjadi selulosa asetat

serta menghentikan reaksi asetilasi dan menghidrolisis seluruh sisa asetat anhidrid membentuk

asam asetat. Reaksi utama yang terjadi dalam tangki hidroliser adalah sebagai berikut :

Gambar 15. Reaksi pada Tangki Hidrolisa

Cooler

90℃

H2O 71% b selulosa

Tangki Hidrolisa (TH-201)

Suhu 120℃

Selulosa triasetat

Lignin

H2O

CH3COOH

H2SO4

(CH3CO)2O

Selulosa asetat

Lignin

H2O

CH3COOH

H2SO4

(CH3CO)2O

Setelah melalui proses hidrolisis, maka produk keluaran tangki hidroliser dialirkan ke

cooler E-201, untuk menurunkan suhu produk H-201 yang tadinya 120℃ menjadi 90℃ dengan

menggunakan media air pendingin. Penurunan suhu produk unit pendingin menjadi 90℃ karena

syarat suhu bahan baku yang masuk ke dalam unit netralsasi adalah 90℃ (Yamashita et al, 1986).

TANGKI NETRALISASI

Fungsi : untuk menetralisasi katalis asam sulfat dengan menambahkan larutan magnesium asetat

sehingga reaksi dapat berhenti.

Gambar 16. Bagan Reaksi pada Tangki Netralisasi

Larutan magnesium asetat berfungsi sebagai neutralizing agent untuk menghilangkan sisa-

sisa asam sulfat yang masih ada dalam campuran. Reaksi yang terjadi dalam unit ini adalah :

Mg(OAc)2 (l) + H2SO4 (l) MgSO4 (l) + 2HOAc (l)

Magnesium Asam Sulfat Magnesium Sulfat Asam Asetat

Asetat

Gambar 17. Reaksi pada Tangki Netralisasi

Tangki Netralisasi

(TN-201)

Selulosa asetat

Lignin

H2O

CH3COOH

H2SO4

(CH3CO)2O

Mg(CH3CO)2 38%

H2O

Selulosa asetat

Lignin

H2O

CH3COOH

H2SO4

(CH3CO)2O

Mg(CH3CO)2

MgSO4

III. Proses Pemurnian

PENDINGINAN

Fungsi: Untuk mendinginkan output tangki hidrolisis sebelum mengalami netralisasi

Selulosa Asetat didinginkan dengan menggunakan media air pendingin untuk menurunkan

panas dari 90 0C hingga suhu produk adalah 30oC. (Yamashita et al, 1986). Media air yang

digunakan adalah air demineralisasi bersuhu ruangan. Terjadi proses pertukaran panas dari

selulosa asetat dengan air pedingin secara langsung dimana selulosa asetat akan melepas panas

dan air akan menerima panas.

CENTRIFUGE

Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, air, asam asetat

magnesium sulfat) dari air dan zat pengotor lainnya. Pemisahan menggunakan centrifuge berbasis

pada perbedaan densitas. Tabel densitas zat yang akan dipisahkan dapat dilihat dari table dibawah

ini

Tabel 11. Densitas Zat (google.com)

Komponen Zat Densitas Zat (gr/ml)

Selulosa asetat 1.049

Air 1

Lignin 0.63-0.72

Asam asetat 1.05

Selulosa asetat dan asam asetat akan mengendap, sedang lignin dan akan mengapung dan

dapat dipisahkan dengan penggaruk (scrabber).

ROTARY DRYER II

Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi komposisi produk

akhir. Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997) dan

diharapkan komposisi asam asetat sebesar 0,01% dari berat selulosa asetat selain itu diharapkan

bahwa output selulosa asetat berbentuk butiran (falkes).

.

DECANTER

Fungsi : Untuk memisahkan larutan asam asetat dengan zat terlarut lainnya. Asam asetat yang

telah didekantasi kemudian akan digunakan kembali dan sisanya ditampung ke tangki

penampungan sebagai limbah.

LCA

LCA adalah alat untuk menilai potensi dampak lingkungan dari sistem produk

atau jasa pada semua tahap dalam siklus hidup mereka – dari ekstraksi

sumber daya, melalui produksi dan penggunaan produk menggunakan

kembali, daur ulang atau pembuangan akhir. LCA adalah suatu alat yang

digunakan untuk mengevaluasi potensi dampak lingkungan dari suatu

produk, proses atau aktivitas selama seluruh siklus hidup dengan mengukur

penggunaan sumber daya ( “input” seperti energi, bahan baku, air) dan

emisi lingkungan (“output” untuk udara, air dan tanah) yang berkaitan

dengan sistem yang sedang dievaluasi.LCA dapat diterapkan dalam pengembangan strategis, pengembangan dan

pemasaran produk. Metodologi LCA telah dikembangkan secara ekstensif

selama dekade terakhir ini. Selain itu, sejumlah standar yang terkait LCA (ISO

14.040-14.043) dan laporan teknis telah diterbitkan dalam Organisasi

Internasional untuk Standarisasi (ISO) untuk merampingkan metodologi.

Penggunaan energi dan emisi lingkungan seperti udara, air dan limbah padat

berkurang secara signifikan. Dampak kategori termasuk peningkatan

keasaman, keracunan air, efek rumah kaca, eutrofikasi, toksisitas manusia,

penipisan ozon dan kabut juga berkurang sebagai akibat langsung dari

penggunaan kimia yang lebih efisien menghasilkan direkomendasikan dosis

yang lebih rendah dan performa yang lebih baik untuk mencuci super

compacts

Harus ditekankan bahwa mayoritas dari konsumsi energi dan emisi yang

terkait penggunaan berasal dari fase siklus hidup. Ini berarti bahwa

“bagaimana” kita menggunakan suatu produk, misalnya deterjen akan

berdampak pada lingkungan dari produk yang kita pilih. Dengan pemikiran ini,

kita harus menyediakan konsumen dengan petunjuk penggunaan yang

relevan, dan mencoba untuk mengembangkan perbaikan yang mengarah

pada suhu yang lebih rendah mencuci, penggunaan sedikit air, mengurangi

penggunaan energi, dosis rendah, dan kurang kemasan. LCA tidak akan

memberikan taksiran/penilaian terhadap resiko yang akan terjadi. Hal ini

karena LCA tidak mempertimbangkan eksposur, yang sangat penting untuk

menilai risiko.

IMPACT CATEGORY

Impact Category Skala LCI Data Faktor Karakterisasi

Deskripsi Faktor Karakterisasi

Kesehatan Manusia

Daerah sekitar industri

Jumlah pengeluaran air, udara.

KOH, MgSO4, H2SO4

LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.

Mengadakan penanggulangan terhadap bahaya KOH karena dapat menyebabkan luka bakar yang parah mata dan kulit.

Pengunaan Air Daerah sekitar industri

Air untuk rotary washer, reaktor asetilasi, tangki hidrolisa

Potensi kekurangan air daerah sekitar

Konversi LCI data terhadap rasio kuantitas air yang digunakan dengan sumber air cadangan

Korosif Proses KOH Korosifitas Mengadakan

pengecekan berkala terhadap alat yang digunakan

Aquatic Toxic Daerah sekitar industri

NaOCL

Mg(CH3CO)2

LC50 Mengadakan pre-treatment terhadap limbah yang mengandung pemutih (NaOCl) agar tidak menyebabkan menurunnya kualitas baku mutu air.

Dapat menyebabkan kesadahan pada air jika air mengandung Mg(CH3CO)2

Eutrofikasi Lokal Klorin

Nitrogen Oxide

Nitrogen Dioxide

LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.

Toksisitas Terestrial

Lokal Bahan kimia berbahaya yang di respon oleh letal konsentrasi dari tikus

LC50 Mengkonversi data LC50 menjadi ekivalen menggunakan media pendekatan.

Penggunaan Tanah

Daerah sekitar industri

Banyaknya tanah/daratan yang dimodifikasi untuk proses

Ketersediaan Tanah

Mengkonversi massa dari limbah padat dalam menggunakan ruang yang

memperkirakan berat jenisnya

DAFTAR PUSTAKA

Adnin Wahyu. 2012. Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Selulosa Asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit

denga proses pulping dan Asetilisasi dengan Kapasitas produksi 3500 ton/tahun. Universitas

Sumatera Utara. Serial online

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/37794/6/Cover.pdf

Artati,K dkk. 2009. Pengaruh Konsentrasi larutan Pemasak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok

dengan Proses Organosolv. Universitas Negeri Semarang. Serial online

core.kmi.open.ac.uk/display/12345614

Ariyanti, Dessy. 2013. Perancangan Produk dan Proses Kimia. Universitas Diponegoro Semarang

Arianti dkk. 2012. Disintegrator. Universitas Diponegoro Semarang

Jalaludin, Samsudin Rizal. 2005. Pembuatan Pulp dari Jerami Padi Menggunakan Natrium Hidroksida.

Universitas Malikussaleh Lhoksumawe. Serial Online

ejournal.unlam.ac.id/index.php/jstk/article/.../436

Muhammad, Asep. 2013. Membran Preparation. Universitas Diponegoro Semarang

Priyanto Slamet, dkk. 2013. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, Sintesis Selulosa Diasetat dari Eceng

Gondok dan Potensinya untuk Pembuatan Membran. Serial online

http://ejournal.ac.id/index.php/jkti

Risnawati, Ina dkk. Hidrolisis Lignoselulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit menggunakan Katalis Asam

Karboksilat. Serial Online. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15921/1/sti-

nov2005-%20%2812%29.pdf

Wikipedia. Cellulose Acetate. Serial Online. http://en.wiki/cellulose acetate.com/

http://htmlimg3.scribdassets.com/mv3391v281l0pus/images/3-fc30fef6f4.jpg

http://pac.iupac.org/publications/pac/pdf/1967/pdf/1403x0507.pdf

http://www.scribd.com/doc/92506153/SELULOSA-ASETAT

http://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=1461

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produk : 3500 ton/tahunBasis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kg/jam

Waktu kerja per tahun : 330 hari

Kapasitas produksi per jam : (3500ton

tahun )X 1 tahun330 hari

X1 hari24 jam

X1000 kg

1ton

: 441,919 kg/jamKemurnian produk : 99,1 % (PPKS, 2010)

Dari perhitungan dengan basis 100 kg/jam bahan baku dengan trial dan error, diperoleh

laju produksi sebesar 107,140 kg/jam. Sehingga perlu dicari faktor scale up untuk mendapatkan

laju produksi sebesar 441,919 kg/jam.

aktor scale up 441,919

kgjam

107,140kgjam

= 4,12469

Kemudian, untuk mencari kapasitas bahan baku agar memenuhi laju produksi sebesar 441,919

kg/jam dapat dihitung dengan cara :

Kapasitas bahan baku = basis x faktor scale up

= 100 kg/jam x 4,12469

= 412,469 kg/jam

Sehingga, diperoleh laju alir bahan baku tandan kosong kelapa sawit sebesar 412,469 kg/jam.

Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi kandungan

utama tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel A.1 dan A.2.

Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Tandan Kosong Kelapa Sawit

No. Komponen Kandungan (%)

1. Selulosa 72,79

2. Lignin 16,49

3. Air 10,72 Sumber : Darnoko, 1990 Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen

Nama Rumus Molekul Berat Molekul (kg/kmol)

Selulosa C6H7O2(OH)3 162

Selulosa triasetat C6H7O2((OCOCH3)3) 288

Selulosa asetat C6H7O2OH((OCOCH3)2) 246

Asetat anhidrat (CH3CO)2O 102

Asam asetat CH3COOH 60

Air H2O 18

Magnesium asetat Mg(CH3COO)2 142

Magnesium sulfat MgSO4 120

Asam sulfat H2SO4 98Sumber : Wikipedia, 2011

Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983). Untuk sistem

tanpa reaksi

LA.1 TANGKI

EKSTRAKSI (EX-101)

Fungsi : Untuk mengekstraksi lignin dari tandan kosong kelapa sawit dan

Neraca massa total: ∑

i=inpiut stream

❑

Fi= ∑i=output stream

❑

Fi

Neraca massa komponen : ∑i=inpiut stream

❑

FiWi= ∑i=output stream

❑

Fi wi

Untuk sistem dengan reaksi: Nout = Nin +r∑

s=1

s

δs

Neraca Massa Total :

F1 + F2 + F3 = F4

Neraca Massa Komponen :

Alur 2

F2total = 412,469 kg/jam

F2selulosa 72,79100

x 412,469 kg / jam= 300,236 kg/jam

F2lignin

16,49100

x 412,469 kg / jam = 68,016 kg/jam

F2H2O 10,72100

x 412,469 kg/ jam = 44,217 kg/jam

Alur 3

Untuk tahap ekstraksi, laarutan KOH 15% yang diperlukan adalah 10% dari jumlah bahan baku

tandan kosong kelapa sawit.

untuk proses bleachingtahap awal

F3 10

100x 412,469 kg / jam= 41,247 kg/jam

F3KOH 15

100x 412,469 kg / jam

= 6,187 kg/jam

F3H2O

= (41,247 – 6,187) kg/jam

= 35,060 kg/jam

Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap ekstraksi adalah 10% (PPKS, 2010).

Konsistensi air 368,252

kgjam

x100 %

10 %−368,252

kgjam

F4H2O = 3314,269 kg/jam

Alur 1

Maka, air yang dibutuhkan :

F1H2O = (3314,269 – 44,217 – 35,060) kg/jam

Alur 4

= 3234,992 kg/jam

F4selulosa= 300,236 kg/jamF4lignin = 68,016 kg/jam

F4H2O = 3314,269 kg/jam

F4KOH = 6,187 kg/jam

F4total = 3688,708 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Ekstraksi (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4

Selulosa - 300,236 - 300,236

lignin - 68,016 - 68,016

H2O 3234,992 44,217 35,060 3314,269

KOH - - 6,187 6,187

Sub total 3234,992 412,469 41,247 3688,708

Total 3688,708 3688,708 LA.2 ROTARY WASHER I (RW-101)

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tereduksi pada tangki ekstraksi dan

komponen pengekstrak yang terlarut dalam air dari pulp

Neraca Massa Total :

F4 + F5 = F6 + F4

Neraca Massa Komponen :

Alur 5

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam washer adalah 2,5 : 1

(Perry, 1997)

F5H2O = 2,5 x F4

total = 2,5 x 3688,708kg/jam = 9221,770 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang masuk ke

dalam washer (PPKS, 2010).

F7H2O = 0,02 x (3314,269+ 9221,770) kg/jam = 250,721 kg/jam

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)

F7selulosa = 0,98 x 300,236 kg/jam = 294,231 kg/jam

Sebanyak 61,53% lignin mampu tereduksi pada tangki ekstraksi yang akan terpisah dari pulp

pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).

F6 lignin = 61,53100

x F4 lignin

61,53100

x 68,016 kg/jam

Alur 6

= 41,850 kg/jam

F6selulosa = (300,236 – 294,231) kg/jam = 6,005 kg/jamF6lignin = 41,850 kg/jam

F6H2O = (3274,688 + 9111,637 – 247,727) kg/jam = 12138,599 kg/jam

F6KOH = 6,187 kg/jam

F6total

Alur 7

= 12339,360 kg/jam

F7selulosa= 294,231 kg/jamF7lignin = (68,016 – 41,850) kg/jam = 26,166 kg/jam

F7H20 = 250,721 kg/jam

F7total = 571,118 kg/jamTabel LA.4 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7

Selulosa 300,236 - 6,005 294,231

lignin 68,016 - 41,850 26,166

H2O 3314,269 9221,770 12138,599 250,721

KOH 6,187 - 6,187 -

Sub total 3688,708 9221,770 12339,360 571,118

Total 12910,478 12910,478

LA.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)

Fungsi : Untuk memisahkan lignin yang tersisa dan memberi warna putih pada

Neraca Massa Total

F7 + F8 + F9 = F10

Neraca Massa Komponen

Alur 9

Untuk tahap bleaching, larutan NaOCl 1% yang diperlukan adalah 5% dari jumlah pulp yang

masuk ke dalam tangki bleaching.

pulp yang dihasilkan

F9total = 5

100x571,118 kg / jam

= 28,556 kg/jam

F9NaOCl 1

100x28,556 kg/ jam

= 0,286 kg/jam

F9H2O

= (28,556 – 0,286) kg/jam

= 28,270 kg/jam

Konsistensi pulp yang diperlukan pada tahap bleaching adalah 10% (PPKS, 2010)

Konsistensi air 320,397

kgjam

x100 %

10 %−320,397

kgjam

F10H2O = 2883,574 kg/jam

Alur 8

Maka, air yang dibutuhkan :

F8H2O

= (2883,574 – 250,721 – 28,270) kg/jam

= 2604,582 kg/jam

Alur 10

F10selulosa = 294,231kg/jam

F10lignin = 26,166 kg/jam

F10H2O = 2883,574 kg/jam

F10NaOCl = 0,282 kg/jam

F10total = 3204,256 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa pada Tangki Bleaching (kg/jam)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10

Selulosa 294,231 - - 294,231

lignin 26,166 - - 26,166

H2O 250,721 2604,582 28,270 2883,574

NaOCl - - 0,286 0,286

Sub total 571,118 2604,582 28,556 3204,256

Total 3165,989 3204,256

LA.4 ROTARY WASHER II (RW-102)

Fungsi : Untuk memisahkan NaOCl dan lignin yang tereduksi pada tangki

bleaching.

Neraca Massa Total

F10 + F11 = F12 + F13

Neraca Massa Komponen

Alur 11

Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam waher adalah 2,5 : 1

(Perry, 1997)

F11H2O = 2,5 x F10total

= 2,5 x 3204,256 kg/jam

= 8010,640 kg/jam

Air yang terkandung di dalam pulp keluaran washer adalah 2% dari total air yang masuk ke

dalam washer (PPKS, 2010).

F13H2O = 0,02 x (2883,574 + 8010,640) kg/jam = 217,884 kg/jam

Efisiensi dari pencucian adalah 98% (Kirk & Othmer, 1978)

F13selulosa = 0,98 x 294,231 kg/jam = 288,347 kg/jam

Sebanyak 87,368% lignin mampu tereduksi pada tangki bleaching yang akan terpisah dari pulp

pada saat dicuci pada unit washer (PPKS, 2010).

F121ignin 87,368

100 x F10lignin

87,368

100 x 26,166 kg/jam

= 22,861 kg/jam

Alur 12

F12selulosa = (294,231 – 288,347) kg/jam = 5,885 kg/jam

F12lignin = 22,861 kg/jam

F12H2O = (2883,574 + 8010,640 – 217,884) kg/jam = 10676,330 kg/jam

F12NaOCl = 0,286 kg/jam

F12total = 10705,360 kg/jam

Alur 13

F13selulosa = 288,347 kg/jam

F13lignin = (26,166 – 22,861) kg/jam = 3,305 kg/jam

F13H2O = 217,884 kg/jam

F13total = 509,536 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa pada Rotary Washer (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 10 Alur 11 Alur 12 Alur 13

Selulosa 294,231 - 5,885 288,347

lignin 26,166 - 22,861 3,305

H2O 288,574 8010,640 10676,330 217,884

NaOCl 0,286 - 0,286 -

Sub total 3204,256 8010,640 10705,360 509,536

Total 11214,897 11214,897

LA.5 ROTARY DRYER I (RD-201)

Fungsi : Untuk mengeringkan pulp

Neraca Massa Total :

F13 = F14 + F15

Neraca Massa Komponen :

Alur 14

Rotary dryer dapat menghilangkan air sebanyak 90% dari total air yang masuk

(Perry, 1997)

F14H2O 90

100x217,884=196,096 kg/jam

Alur 15

F15selulosa = 288,347 kg/jam

F15lignin = 3,305 kg/jam

F15H2O = (217,884 – 196,096) kg/jam = 21,788 kg/jam

F15total = 509,536 kg/jam

Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 13 Alur 14 Alur 15

Selulosa 288,347 - 288,347

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 217,884 196,096 21,788

Sub total 509,536 196,096 313,440

Total 509,536 509,536LA.6 TANGKI PENCAMPUR (M-201)

Fungsi : Untuk mengaktivasi gugus karbonil selulosa dalam proses

Neraca Massa Total :

F16 + F17 = F18

Neraca Massa Komponen :

Alur 17

Asam asetat 98% yang diperlukan untuk unit pretreatment adalah sebanyak 35% dari laju

umpan selulosa (Yamashita et al, 1986)

F17 total

35100

x288 ,347 kg/jam = 100,921 kg/jam

F17CH3COOH

98100

x100,921 kg/jam = 98,903 kg/jam

F17H2O

Alur 18

= (100,921 – 98,903) kg/jam = 2,018 kg/jam

F18selulosa = 288,347 kg/jam

F18lignin = 3,305 kg/jam

F18H2O = (21,788 + 2,018) kg/jam = 23,807kg/jamF18CH3COOH = 98,903 kg/jam

F18total = 414,362 kg/jam

pada reaksi asetilasi. pretreatment

Tabel LA.8 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 16 Alur 17 Alur 18

Selulosa 288,347 - 288,347

lignin 3,305 - 3,305

H2O 21,788 2,018 23,807

CH3COOH - 98,903 98,903

Sub total 313,440 100,921 414,362

Total 414,362 414,362

LA.7 REAKTOR ASETILASI (R-201)

Fungsi : Untuk tempat terjadinya reaksi asetilasi menjadi selulosa triasetat

dengan derajat asetilasi sebesar 3.

H2SO4H2O

Pada reaktor asetilasi, seluruh selulosa berubah menjadi selulosa triasetat dan reaksi

24

O 2)CO3CH( 4SO2H

COOH 3CHO 2H

Lignin Selulosa triasetat

21

23 COOH 3CH

O2)CO3CH(

O 2HCOOH 3CH

20

COOH3CHO2H

Lignin Selulosa

18

201 -R

asam asetat selulosa triasetat selulosa asetat anhidrat

yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

dimana:

Ac = CH3CO

r = F 18 selulosa . X−δ . BM selulosa

; BMselulosa = 162 kg/kmol

288,347

kgjam

. 1

−( (−1 ) ) .162kg

jam

= 1,780 kmol/jam

Neraca Massa total :

F18 + F20 + F21 + F23 = F24

Neraca Massa Komponen :

Alur 20

Asam asetat 70% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 438% dari laju alir umpan

selulosa (Yamashita et al, 1986).

F20 total

438100

x 288,247 kg/jam = 1262,958 kg/jam

F20CH3COOH

70100

x 1262,958 kg/jam = 884,071 kg/jam

F20H2O = (1262,958 – 884,071) kg/jam = 378,887 kg/jam

Alur 23

Asetat anhidrat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 247% dari laju alir umpan

selulosa (Yamashita et al, 1986).

F23 total

247100

x 288,247 kg/jam = 712,216 kg/jam

F23(CH3CO)2O

98100

x 712,216 kg/jam = 697,972 kg/jam

F23CH3COOH = (712,216 – 697,972) kg/jam = 14,244 kg/jam

Alur 21

Asam sulfat 98% yang dibutuhkan dalam reaktor adalah sebanyak 3,8% dari laju alir umpan

selulosa (Yamashita et al, 1986).

F21 total 3,8100

x 288,247 kg/jam = 10,957 kg/jam

F21H2SO4 98

100x 10,957 kg/jam = 10,738 kg/jam

F21H2O = (10,957 – 10,738) kg/jam = 0,219 kg/jam

Alur 24

F24selulosa triasetat

= r . BMselulosa triasetat . σ

= 1,780 kmol/jam . 288 kg/mol . 1

= 512,616 kg/jam

F24 CH3COOH= F18

CH3COOH + F20 CH3COOH + F23

CH3COOH + r . BM

CH3COOH. σ

= 98,903 + 884,071 + 14,244 + (1,780 . 60 . 3)

= 1317,603 kg/jamF24(CH3CO)2O = F23(CH3CO)2O – r . BM(CH3CO)2O. σ

= 697,972 – (1,780 . 102 . 3)

= 153,317 kg/jamF24 H2SO4 = F21 H2SO4

= 10,738 kg/jam

F24lignin = F18lignin

= 3,305 kg/jam

F24H2O = F18H2O + F20H2O + F21H2O

= (23,807 + 378,887 + 0,219) kg/jam

= 402,913 kg/jam

F24total = 2400,493 kg/jamTabel LA.10 Neraca Massa pada Reaktor Asetilasi (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 18 Alur 20 Alur 23 Alur 21 Alur 24

Selulosa Triasetat - - - - 512,616

Selulosa 288,347 - - - -

Lignin 3,305 - - - 3,305

H2O 23,807 378,887 - 0,219 402,913

CH3COOH 98,903 884,071 14,244 - 1317,603

(CH3CO)2O - - 697,972 - 153,317

H2SO4 - - - 10,738 10,738

Sub total 414,362 1262,958 712,216 10,957 2400,493

Total 2400,493 2400,493

LA.9 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)

Fungsi : Untuk menghidrolisis selulosa triasetat menjadi selulosa asetat dengan

diharapkan derajat asetilasi turun menjadi 2,4 serta menetralkan sisa reaktan

asetat anhidrat.

Pada tangki hidrolisasi, seluruh selulosa triasetat dihidrolisis oleh air menjadi

dimana:

Ac = CH3CO r¿F 24 selulosatriasetat . X−δ . BM selulosa triasetat

; BMselulosa triasetat = 288

kg/kmol

512,616

kgjam

. 1

−( (−1 ) ) .288kgjam

= 1,780 kmol/jam

Reaksi yang juga terjadi pada unit hidrolisis adalah :

Asetat anhidrat air asam asetat

Konversi reaksi = 98% (Anita, 2010)

r¿F 24(CH 3 CO)2O . X−δ . BM (CH 3CO )2 O

; BM(CH3CO)2O = 102 kg/kmol

27

O 2)CO3CH(4 SO2H

COOH 3CHO 2H

Lignin Selulosa asetat

26 O2H

24

O 2)CO3CH( 4SO2H

COOH 3CHO2H

Lignin Selulosa triasetat

201 -H

asam asetatasetat selulosa air triaseta Selulosa

selulosa asetat dan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

153,317

kgjam

. 1

−( (−1 ) ) .102kg

jam

= 1,473 kmol/jam

Neraca Massa Total :

F24 + F26 = F27

Neraca Massa Komponen :

Alur 26

Air yang dibutuhkan untuk tahap hidrolisis sebesar 71% dari laju alir umpan selulosa

(Yamashita et al, 1986)

F26 H2O =

71100

x 288,347 kg/jam = 204,726 kg/jam

Alur 27F27selulosaasetat = r1 . BMselulosa asetat . σ1

= 1,780 kmol/jam . 246 kg/kmol . 1

= 437,860 kg/jam

F27CH3COOH= F24 CH3COOH + r1 . BM CH3COOH. σ1 + r2 . BM CH3COOH.

σ2= 1371,603 + (1,780 . 60 . 1) + (1,473 . 60 . 2)

= 1601,164 kg/jamF27(CH3CO)2O = F24(CH3CO)2O – r2 . BM(CH3CO)2O. σ2

= 153,317 – (1,473 . 102 . 1)

= 3,066 kg/jam

F27H2SO4 = F24 H2SO4

= 10,738 kg/jam

F27lignin = F24lignin

= 3,305 kg/jam

F27H2O = F24H2O + F26H2O - r1 . BMH2O . σ1 – r2 . BMH2O . σ2

= 402,913 + 204,726 – (1,780 . 18 . 1) – (1,473 . 18 . 1)

= 549,086 kg/jamF27total = 2605,219 kg/jamTabel LA.11 Neraca Massa pada Tangki Hidrolisasi (kg/jam)

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 24 Alur 26 Alur 27

Selulosa Triasetat 512,616 - -

Selulosa Asetat - - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 402,913 204,726 549,086

CH3COOH 1317,603 - 1601,164

(CH3CO)2O 153,317 - 3,066

H2SO4 10,738 - 10,738

Sub total 2400,493 204,726 2605,219

Total 2605,219 2605,219

LA.12 TANGKI NETRALISASI (TN-201)

Fungsi : Untuk menetralisasi katalis asam sulfat dengan menambahkan larutan

magnesium asetat sehingga reaksi dapat berhenti.

Reaksi pada proses netralisasi adalah :

Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc

Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat Konversi reaksi =

99% (Trehy, 2000)

r = ¿F 28 H 2 SO 4 . X−δ . BM H 2 SO 4

; BMH2SO4 = 98 kg/kmol

16,61

kgjam

.1

−( (−1 ) ) .98kgjam

= 0,108 kmol/jam

Neraca Massa Total :

F28 + F30 = F31 Neraca Massa Komponen :

Alur 30

Larutan Mg(CH3COO)2 38% yang dibutuhkan dalam unit netralisasi adalah sebanyak 16% dari

laju alir umpan selulosa (Yamashita et al, 1986).

F30 total =

16100

x 2888.347 kg/jam = 46,135 kg/jam

F30Mg(CH3COO)2 38

100x 46,135 kg/jam = 17,531 kg/jam

F30H2O

Alur 31

= (46,135 – 17,531) kg/jam = 28,604kg/jam

F31selulosa asetat = F28selulosa asetat

= 437,860 kg/jamF31CH3COOH = F28CH3COOH + r . BM CH3COOH. σ

= 1601,164 + (0,108 . 60 . 2)

= 1614,181 kg/jamF31(CH3CO)2O = F28(CH3CO)2O

= 3,066 kg/jam

F31H2SO4 = F28 H2SO4– r . BM H2SO4. σ

= 10,738 – (0,108 . 98 . 1)

= 0,107 kg/jam

F31lignin = F28lignin

= 3,305 kg/jam

F31H2O = F28H2O + F30H2O

= 549,086 + 28,604

= 577,690 kg/jamF31Mg(CH3COO)2 = F30Mg(CH3COO)2 – r . BM Mg(CH3COO)2 . σ

= 17,531 – (0,108 . 142 . 1)

= 2,128 kg/jam

F31MgSO4 = r . BM MgSO4. σ

= 0,108 . 120 . 1

= 13,017 kg/jam

F31total = 2651,355 kg/jam Tabel LA.13 Neraca Massa pada Tangki Netralisasi (kg/jam)

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 28 Alur 30 Alur 31

Selulosa Asetat 437,860 - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 549,086 28,604 577,690

CH3COOH 1601,164 - 1614,181

(CH3CO)2O 3,066 - 3,066

H2SO4 10,738 - 0,107

Mg(CH3COO)2 - 17,531 2,128

MgSO4 - - 13,017

Sub total 2605,219 46,135 2651,355

Total 2651,355 2651,355

LA.11 CENTRIFUGE (CF-301)

Fungsi : Untuk memisahkan padatan selulosa asetat (selulosa asetat, lignin, air, asam

asetat, magnesium sulfat) dari air dan zat pengotor lainnya.

Efisiensi sentrifuge adalah 98% dimana cairan yang terkonversi ke padatan sebesar 2%.

Neraca Massa Total :

F32 = F38 + F33

Neraca Massa Komponen : Alur 38

F38CH3COOH =98

100x 1614,181 kg/jam

= 1581,897kg/jamF38(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam

F38H2SO4 = 0,107 kg/jam

F38H2O = 98

100x 577,69kg/jam

=566,136kg/jam

F

38Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam

F38MgSO4 = 98

100x 13,017 kg/jam

= 12,757 kg/jamF38total

Alur 33

= 2166,092 kg/jam

F33selulosa asetat

= 437,860 kg/jam

F33lignin = 3,305 kg/jamF33 CH3COOH = (1614,181 – 1581,897) kg/jam = 32,284

kg/jamF33H2O = (577,690 – 566,136) kg/jam = 11,554 kg/jam

F33MgSO4 = (13,017– 12,757) kg/jam = 0,260 kg/jam

F33total = 482,263 kg/jam

Tabel LA.14 Neraca Massa pada Centrifuge (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 32 Alur 38 Alur 33

Selulosa Asetat 437,860 - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 577,690 566,136 11,554

CH3COOH 1614,181 1581,897 32,284

(CH3CO)2O 3,066 3,066 -

H2SO4 0,107 0,107 -

Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -

MgSO4 13,017 12,757 0,260

Sub total 2651,355 2166,092 485,263

Total 2651,355 2651,355

LA.12 ROTARY DRYER II (RD-301)

Fungsi : Untuk mengurangi kadar air beserta asam asetat sampai memenuhi

komposisi produk akhir.

Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 90% dari laju alir air masuk (Perry,1997) dan

diharapkan komposisi asam asetat sebesar 0,01% dari berat selulosa asetat (PPKS, 2010).

Neraca Massa Total :

F33 = F34 + F35

Neraca Massa Komponen :

Alur 35

F35selulosa asetat

= 437,860 kg/jam

F35lignin = 3,305 kg/jamF35CH3COOH = 0,0001 x32,284kg/jam

= 0,044 kg/jam

F35H2O (100−90 )

100x 4,481

kgjam

= 1,155 kg/jamF35MgSO4 = 0,260 kg/jam

F35total

Alur 34

= 442,624 kg/jam

F34CH3COOH =(32,284 – 0,044)kg/jam

= 32,240 kg/jam

F34H2O =(11,554 – 1,155)kg/jam

= 10,398 kg/jamF34total = 42,638 kg/jam

Tabel LA.15 Neraca Massa pada Rotary Dryer (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 33 Alur 34 Alur 35

Selulosa Asetat 437,860 - 437,860

Lignin 3,305 - 3,305

H2O 11,554 10,398 1,155

CH3COOH 32,284 32,240 0,044

MgSO4 0,260 - 0,260

Sub total 485,263 42,638 442,624

Total 485,263 485,263

A.13 DECANTER (D-301)

Fungsi : Untuk memisahkan larutan asam asetat dengan zat terlarut lainnya

Diharapkan komposisi pada alur 40 adalah asam asetat dan air sebagai fase ringan yang

kemudian akan digunakan kembali dan sisanya ditampung ke tangki penampungan.

Neraca Massa Total :

F38 = F39 + F40

Neraca Massa Komponen:

Alur 39

Kelarutan magnesium sulfat didalam air memiliki nilai 40,8gr/100 gr air.

F39(CH3CO)2O = 3,066 kg/jam

F39MgSO4 = 12,757kg/jam

F39H2O =10048

x 12,757 kg/jam

= 31,267 kg/jamF39H2SO4 = 0,107 kg/jamF39Mg(CH3COO)2 = 2,128 kg/jam

F39total

Alur 40

= 49,325 kg/jam

F40CH3COOH =1581,897kg/jam

F40H2O =(566,136-31,267)

= 534,870 kg/jamF40

total = 2116,767 kg/jam

Tabel LA.16 Neraca Massa pada Decanter (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 38 Alur 39 Alur 40

H2O 566,136 31,267 534,870

CH3COOH 1581,897 - 1581,897

(CH3CO)2O 3,066 3,066 -

H2SO4 0,107 0,107 -

Mg(CH3COO)2 2,128 2,128 -

MgSO4 12,757 12,757 -

Sub total 2166,092 49,325 2116,767

Total 2166,092 2166,092

A.14 TANGKI PENCAMPUR (M-301)

Fungsi : Untuk menghasilkan larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70% yang akan

digunakan kembali pada unit reaktor (recovery asam asetat).

Neraca Massa Total :

F40 + F41 = F19 + F42

Neraca Massa Komponen:

Alur 40

F40CH3COOH = 1581,897kg/jam

F40H2O = 534,870 kg/jam

F40total = 2116,767kg/jamAlur 19

F19CH3COOH = 884,071 kg/jam

F19H2O = 378,887 kg/jam

F19total = 1262,958kg/jam

Alur 19 merupakan laju alir larutan asam asetat dengan konsenstrasi 70% sehingga dibutuhkan

tambahan air pada alur 36 untuk recovery asam asetat hingga konsentrasi campuran menjadi

70%.

Alur 41

Air yang diperlukan agar komposisi produk tangki pencampur menjadi 70% adalah :

Tabel LA.17 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (kg/jam)

komponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 40 Alur 41 Alur 19 Alur 42

H2O 534,870 100,160 378,887 256,143

CH3COOH 1581,897 - 884,071 697,827

Sub total 2116,767 100,160 1262,968 953,969

Total 2216,928 2216,928

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Kapasitas Produk : 3500 ton/tahun

= 30% x F total= 0,3 x 2116,767 kg/jam

= 635,030 kg/jam

F41H2O = (635,030 – 534,870)kg/jam

Alur 42

= 100,160 kg/jam

F42H2O = (635,030 – 378,887)kg/jam

= 256,143 kg/jamF42CH3COOH =(1581,897 – 884,071)kg/jam

= 697,827 kg/jamF42total = 953,969 kg/jam

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kg/jam

Waktu kerja per tahun : 330 hari

Suhu referensi : 25oC (298oK)Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut:

1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar

T

Q = H = ∫n×Cp×dT ..……………………........................(Smith, 1975)

Tref

Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan adalah :

T2 Tb T2

∫Cp×dT = ∫Cpl ×dT +ΔHvl + ∫Cpg ×dT ..................(Reklaitis, 1983)

T 1 T1 Tb

2. Data untuk perhitungan kapasitas panas

Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas liquid (Cpl) untuk gugus – gugus pada senyawa

liquid.

Tabel LB.1 Nilai Kapasitas Panas Liquid (Cpl) Metode Chuch dan Swanson

Gugus Cpl (kal/g0C)

-CH (ring)4,4

-OH 10,7

-C=O

H 12,66

-CH2- 7,2

(Perry, 1997)

Perhitungan Cpl (kal/g.0C) dengan menggunakan metode Chuch dan Swanson dengan rumus : n

CpL =∑NiΔcpi I=1

Tabel LB.2 Menunjukkan nilai kapasitas panas solid (Cps) untuk gugus – gugus pada senyawa solid.

Tabel LB.2 Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison

Unsur Atom ∆ Ei

C 10.89

H 7.56

O 13,42

N 18,74

S 12,36

K 28,87

Cl 24,69

Na 26,19

P 26,63

Mg 22,69

Fe 29,08

Ca 28,25

Cr 26,63

Co 25,71

Ni 25,46

Cu 26,92

(Perry, 1997)

Perhitungan C padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison: ps

n

CpS = ∑Ni .Δ Ei I=1

Dimana : C pS = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K)

n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa

N = Jumlah unsur atom i dalam senyawa i

Δ Ei = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada Tabel LB.2

3. Data perhitungan panas pembentukan dan panas penguapan

Tabel LB.3 Menunjukkan nilai panas pembentukan dengan gugus-gugus pada senyawa padatan

[kJ/mol].

Tabel LB.3 Kontribusi Gugus Nilai Panas Pembentukan (∆Hfo)

Perhitungan ∆Hf

o (kJ/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy

adalah :

∆Hfo

(298,15 K) = 68,29 + ∑ jnj∆ H.......................................(Perry, 1997)

Rumus panas penguapan :

Q = n. Hvl ........................................................(Smith dan Van Ness, 1975)

4. Data untuk steam, air pemanas dan air pendingin

Steam yang digunakan adalah superheated steam 1300C pada tekanan 100 kPa.

Hvl (1300C) = 2.734,7 kJ/kg (Reklaitis, 1983)

Air pemanas yang digunakan adalah air pada suhu 900C dan keluar pada suhu 340C.

Air (saturated) : H(34oC) = 139,11 kJ/kg (Smith, 1987)

H(90oC) = 376,92 kJ/kg (Smith,1987)

Air pendingin yang digunakan adalah air pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C.

Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg (Smith, 1987)

H(45oC) = 188,35 kJ/kg (Smith, 1987)

5. Perhitungan nilai kapasitas panas (Cp) masing – masing komponen:

1. Selulosa asetat (C6H7O2OH(OCOCH3)2)

Cps Selulosa diasetat = ∆EC (8) + ∆EH (14) + ∆EO (7)

= 10,89(8) + 7,56(14) + 13,42(7)

= 286,9 J/mol.K

2. Selulosa triasetat (C6H7O2(OCOCH3)3)

Cps Selulosa triasetat = ∆EC (12) + ∆EH (16) + ∆EO (8)

= 10,89(12) + 7,56(16) + 13,42(8)

= 359 J/mol.K

3. Selulosa (C6H7O2(OH)3)

Cps Selulosa = ∆EC (6) + ∆EH (10) + ∆EO (5)

= 10,89(6) + 7,56(10) + 13,42(5)

= 208,04 J/mol.K

5. Magnesium asetat (Mg(CH3COO)2)

Cps Magnesium asetat = ∆EMg (1) + ∆EC (4) + ∆EO (4) + ∆EH (6)

= 22,69(1) + 10,89(4) + 13,42(4) + 7,56(6) = 169,25 J/mol.K

6. Magnesium sulfat (MgSO4)

Cps Magnesium sulfat = ∆EMg (1) + ∆ES (1) + ∆EO (4)

= 22,69(1) + 12,46(1) + 13,42(4)

= 88,73 J/mol.K

7. Lignin

Cps lignin = ∆EC (20) + ∆EH (20) + ∆EO (8)

= 10,89 (20) + 7,56 (20) + 13,42 (8)

= 476,36 J/mol.K

8. Asam asetat (CH3COOH)

Cpl = 123,1 J/mol.K

Cpg = 63,4 J/mol.K

9. Asetat anhidrat ((CH3CO)2O)

Cpl = 186,252 J/mol.K

10. Asam sulfat (H2SO4)

Cpl = 138,9 J/mol.K

11. Air (H2O)

Cpl = 75,2634 J/mol.K

Cpg = 33,36 J/mol.K

Tabel LB.4 Nilai Kapasitas Panas Masing-Masing Komponen

KomponenCpl (J/mol.K) Cps (J/mol.K) Cpg

(J/mol.K)

Selulosa asetat - 286,9 -

Selulosa triasetat - 359 -

Selulosa - 208,04 -

Lignin - 476,36 -

Asam asetat 123,1 - 63,4

Asetat anhidrat 186,252 - -

Asam sulfat 138,9 - -

Air 75,2634 - 33,36

Magnesium asetat - 169,25 -

Magnesium sulfat - 88,73 -

6. Perhitungan nilai panas pembentukan (∆H0f) dan panas penguapan (Hvl) Menghitung

∆H0f298 Selulosa asetat :

∆H0f298 = 68,29 + ( OH phenol) + 2( CH ) + 3( C ) + ( -O- ring) + 2( CH3)

+ ( CH2 ) + 2( C ) + 2(-O-nonring) + 3( O)

∆H0f298 = 68,29 + (221,65) + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64)

+ 2(83,99) + 2(-132,22) + 3(-247,61)

∆H0f298 = -1047,85 kJ/mol

Menghitung ∆H0f298 Selulosa triasetat :

∆H0f298 = 68,29 + 2( CH ) + 3( C ) + (-O- ring) + 2( CH3) + (-CH2-) + 3( C)

+ 3(-O-nonring) + 3( O)∆H0f298 = 68,29 + 2(8,67) + 3(79,72) + (-138,16) + 2(-76,45) + (-20,64) +3(83,99)

+ 3(-132,22) + 3(-247,61)

∆H0f298 = -950,88 kJ/molMenghitung ∆H0f298 Selulosa :

∆H0f298 = 68,29 + 3(-OH phenol) + 4( CH) + (-CH2-) + (-O-nonring) + (-O-ring)

∆H0f298 = 68,29 + 3(-221,65) + 4(8,67) + (-26,68) + (-132,22) + (-138,16)

∆H0f298 = -859,16 kJ/mol

∆H0f298 Asam asetat = -483,5 kJ/mol

∆H0f298 Asetat anhidrat = -391,17 kJ/mol

∆H0f298 Asam sulfat = -810,9413 kJ/mol

∆H0f298 Air = -241,9882 kJ/mol

∆H0f298 Magnesium asetat = -1442,771 kJ/mol

∆H0f298 Magnesium sulfat = -1362,385 kJ/mol (Perry, 1997)

ΔHvl Asam asetat = 23,7 kJ/mol

ΔHvl Air = 40,6562 kJ/mol (Reklaitis, 1983)

Tabel LB.5 Nilai Panas Pembentukan Dan Panas Penguapan

Komponen ∆H0f298 (kJ/mol) ∆Hvl (kJ/mol)

Selulosa asetat -1047,85 -

Selulosa triasetat -950,88 -

Selulosa -859,16 -

Asam asetat -483,5 23,7

Asetat anhidrat -391,17 -

Asam sulfat -810,9413 -

Air -241,9882 40,6562

Magnesium asetat 1442,771 -

Magnesium sulfat -1362,385 -

7. Perhitungan panas reaksi (∆H0r) Menghitung ∆H0r reaksi:

∆H0r1298 = ∑𝞂i∆Hof298 produk − ∑𝞂i∆Hof298 reaktan

= {3(–483,5) + (–950,88)} – {3(–391,17) + (–859,16)}

= –368,71 kJ/mol

∆H0r2298 = {(–483,5) + (–1047,85)} – {(–241,9882) + (–950,88)}

= –338,482 kJ/mol

asam asetat selulosa triasetat asetat anhidrat selulosa

Reaksi 1 :

asam asetatasetat selulosa air triasetat Selulosa

Reaksi 2 :

Reaksi 3:

Asetat anhidrat air asam asetat ∆H0r3298 = 2(–483,4) – {(–241,9882)+( –391,17)

= –333,842 kJ/mol

Reaksi 4:

Mg(OAc)2 + H2SO4 MgSO4 + 2HOAc

Magnesium asetat asam sulfat magnesium sulfat asam asetat

∆H0r4298 ={ 2(–483,5) + (–1362,385)} – {(–1442,771) + (–810,9413)

= –75,673 kJ/mol

LB.1 TANGKI EKSTRAKSI (EX-101)

303,15 303,15 303,15

Panas masuk = N1H2O ∫CpdT + N2Selulosa ∫CpdT + N2lignin ∫ CpdT + N2Air

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15 303,15

∫ CpdT + N3KOH

∫ CpdT + N3H2O ∫CpdT......................(1)

298,15 298,15 298,15

Tabel LB. 6 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan

persamaan (1)

Tabel LB.6 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

1 H2O 3234,992 18 179,722 376,317 67632,360

2Selulosa 300,236 162 1,853 1040,200 1927,812

Lignin 68,016 388 0,175 2381,800 417,527

3

H2O 44,217 18 2,457 376,317 324,423

KOH 6,187 56 0,110 249,250 27,538

H2O 35,060 18 1,948 376,317 732,987

TOTAL 71662,641358,15 358,15 358,15

Panas keluar = N4Selulosa ∫ CpdT + N4Lignin ∫ CpdT + N4KOH ∫ CpdT + N4H2O

298,15 298,15 298,15

358,15

∫ CpdT......................(2)

298,15

Tabel LB. 7 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Ekstraksi dengan menggunakan

persamaan (2).

Tabel LB.7 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Tangki Ekstraksi (EX-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

4

Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740

Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325

KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452

H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178

TOTAL 859951,695

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc), adalah: dQ/dT = Qc = Qout – Qin

= (859951,695 – 71662,641) kJ/jam

= 788289,054 kJ/jam

Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :

Qcm =

ΔHvl

788289,054 kJ/jam=

2734,7 kJ/kg

= 288,254 kg/jam

Tabel LB.8 Neraca Energi Tangki Ekstraksi (EX-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 71662,641 -

Produk - 859951,695

Steam 788289,054 -

Total 859951,695 859951,695

LB.2 ROTARY WASHER I (RW-101)

358,15 358,15 358,15

Panas masuk = N4Selulosa ∫ CpdT + N4Lignin ∫ CpdT + N4KOH ∫ CpdT + N4H2O

298,15 298,15 298,15

358,15 303,15

∫ CpdT + N5H2O ∫ CpdT......................(3)

298,15 298,15

Tabel LB. 9 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer I dengan menggunakan

persamaan (3).

Tabel LB.9 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

4

Selulosa 300,236 162 1,853 12482,400 23133,740

Lignin 68,016 388 0,175 28581,600 5010,325

KOH 6,187 56 0,110 2991,000 330,452

H2O 3314,269 18 184,126 4515,804 831477,178

5 H2O 9221,770 18 512,321 376,317 192794,935

TOTAL 1052746,630

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :

Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

T

Qout = ∫N ×Cp ×dT ............…………………...........(Smith, 1975)

Tref

Sehingga diperoleh T keluar (T) = 44,904oC

317,904 317,904 317,904

Panas keluar = N6Selulosa ∫ CpdT + N6

Lignin ∫ CpdT + N6KOH ∫ CpdT +

298,15 298,15 298,15

317,904 317,904 317,904

N6H2O ∫ CpdT + N7Selulosa ∫ CpdT + N7Lignin ∫ CpdT + N7H2O

298,15 298,15 298,15

317,904

∫ CpdT......................(4)

298,15

Tabel LB. 10 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer I dengan menggunakan

persamaan (4).

Tabel LB.10 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer I (RW-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

6

Selulosa 6,005 162 0,037 4140,804 153,484

Lignin 41,850 388 0,108 9481,415 1022,679

KOH 6,187 56 0,110 992,209 109,621

H2O 12285,318 18 682,518 1498,034 1022434,723

7

Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704

Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403

H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20886,015

TOTAL 1052746,630

Tabel LB.11 Neraca Energi Rotary Washer I (RW-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 1052746,630 -

Produk - 1052746,630

Total 1052746,630 1052746,630

LB.3 TANGKI BLEACHING (BL-101)

317,904 317,904 317,904

Panas masuk = N7Selulosa ∫ CpdT + N7Lignin ∫ CpdT + N7H2O ∫CpdT + N8H2O

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15 303,15

∫ CpdT + N9NaOCl ∫ CpdT + N9

H2O ∫CpdT......................(5)

298,15 298,15 298,15

Tabel LB. 12 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Bleaching dengan menggunakan

persamaan (5).

Tabel LB.12 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

7

Selulosa 294,231 162 1,816 4140,804 7520,704

Lignin 26,166 388 0,067 9481,415 639,403

H2O 250,721 18 13,929 1498,034 20866,015

8 H2O 2604,582 18 144,699 376,317 54452,694

9NaOCl 0,286 74,5 0,004 321,500 1,234

H2O 28,270 18 1,571 376,317 591,027

TOTAL 84071,077333,15 333,15 333,15

Panas keluar = N10Selulosa ∫ CpdT + N10Lignin ∫ CpdT + N10NaOCl ∫ CpdT +

298,15 298,15 298,15

333,15

N10H2O ∫ CpdT......................(6)

298,15

Tabel LB. 13 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Bleaching dengan menggunakan

persamaan (6).

Tabel LB.13 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Bleaching (BL-101)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

10

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

TOTAL 436355,686

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = Qc = Qout – Qin

= (436355,686– 84071,077) kJ/jam

= 352284,610 kJ/jam

Sehingga, jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :

Qcm =

H(90oC) -H(34oC)

352284,610 kJ/jam=

(376,92 -139,11) kJ/kg

= kg/jam

=1481,370 kg/jam

Tabel LB.14 Neraca Energi Tangki Bleaching (BL-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 84071,077 -

Produk - 436355,686

Air Panas 352284,610 -

Total 436355,686 436355,686

LB.4 ROTARY WASHER II (RW-102)

333,15 333,15 333,15

Panas masuk = N10Selulosa ∫ CpdT + N10Lignin ∫ CpdT + N10NaOCl ∫ CpdT +

298,15 298,15 298,15

333,15 303,15

N10H2O ∫ CpdT + N11

H2O∫CpdT......................(7)

298,15 298,15

Tabel LB. 15 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Washer II dengan menggunakan

persamaan (7).

Tabel LB.15 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

10

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

11 H2O 8010,640 18 445,036 376,317 167474,436

TOTAL 603830,122

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :

Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

T

Qout = ∫N ×Cp ×dT …………………… (Smith, 1975)

Tref

Sehingga diperoleh T keluar (T) = 38,138oC

311,288 311,288 311,288

Panas keluar = N12Selulosa ∫ CpdT + N12Lignin ∫CpdT + N12NaOCl∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

311,288 311,288 311,288

N12H2O ∫ CpdT + N13Selulosa ∫ CpdT + N13Lignin ∫CpdT + 298,15 298,15 298,15

311,288

N13H2O ∫ CpdT......................(8)

298,15

Tabel LB. 16 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Washer II dengan menggunakan

persamaan (8).

Tabel LB.16 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Rotary Washer II (RW-102)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

12

Selulosa 294,231 162 1,816 7281,400 13224,788

Lignin 26,166 388 0,067 16672,600 1124,359

H2O 2883,573 18 160,198 2634,219 421997,900

NaOCl 0,286 74,5 0,004 2250,500 8,640

13

Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753

Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312

H2O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816

TOTAL 603830,122

Tabel LB.17 Neraca Energi Rotary Washer II (RW-102)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 603830,122 -

Produk - 603830,122

Total 603830,122 603830,122

LB.5 ROTARY DRYER I (RD-201)

311,288 311,288 311,288

Panas masuk = N13Selulosa ∫CpdT + N13Lignin ∫CpdT + N13H2O ∫298,15 298,15 298,15

CpdT......................(9) Tabel LB.18 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer I dengan menggunakan

persamaan (19).

Tabel LB.18 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

13

Selulosa 288,347 162 1,780 2733,134 4864,753

Lignin 3,305 388 0,009 6258,198 53,312

H1O 217,884 18 12,105 988,776 11968,816

TOTAL 16886,881373,15 373,15 373,15

Panas keluar = N14H2O ∫ CpdT + ∆HvlAir + N15Selulosa ∫ CpdT + N15Lignin ∫

298,15 298,15 298,15

373,15

CpdT + N15H2O ∫CpdT + ∆HvlAir......................(10)

298,15

1

Tabel LB.19 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer I dengan menggunakan

persamaan (10).

Tabel LB.19 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total pada Rotary Dryer I (RD-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

14 H2O 196,096 18 10,894 8187,411 89195,396

15

Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600

TOTAL 127223,054

2734,7 Kj/kg =40,347 kg/jam

Tabel LB.20 Neraca Energi Rotary Dryer I (RD-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 16886,881 -

Produk - 127223,054

Steam 110336,173 -

Total 127223,054 127223,054

LB.6 BLOW BOX (B-201)

373,15 373,15 373,15

Panas masuk = N15Selulosa ∫ CpdT + N15Lignin ∫CpdT + N15H2O ∫ CpdT +

298,15 298,15 298,15

∆HvlAir......................(11)

Tabel LB.21 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan menggunakan persamaan

(11).

Tabel LB.21 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

15

Selulosa 288,347 162 1,780 15603,000 27772,055

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 21,788 18 1,210 8187,411 9910,600

TOTAL 38027,658 303,15 303,15 303,15

Panas keluar = N16Selulosa ∫ CpdT + N16Lignin ∫ CpdT + N16H2O ∫ 298,15 298,15 298,15

CpdT......................(12)

Tabel LB.22 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan menggunakan persamaan

(12).

Tabel LB.22 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-201)

lur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

16

Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520

TOTAL 2327,280

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (2327,280– 38027,658) kJ/jam

= –35700,378 kJ/jam

100

∫Cpudara.ΔT = 29,784227.T – ½.T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5

30

= 2550,75 kJ/kmol.K

Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qc m=

∫Cp udara

35700,378 kJ/jam =

2550,75 kJ/kg

= 13,996 kg/jam

Tabel LB.23 Neraca Energi Blow Box (B-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 38027,658 -

Produk - 2327,280

Udara Pendingin –35700,378 -

Total 2327,280 2327,280

LB.7 TANGKI PENCAMPUR (M-201)

303,15 303,15 303,15

Panas masuk = N16Selulosa∫CpdT + N16Lignin ∫ CpdT + N16H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15

N17CH3COOH ∫ CpdT + N17

H2O ∫ CpdT......................(13)

298,15 298,15

Tabel LB.24 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Pencampur dengan menggunakan

persamaan (13).

Tabel LB.24 Perhitungan Panas Masuk Pada Tangki Pencampur (M-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

16

Selulosa 288,347 162 1,780 1040,200 1851,470

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 21,788 18 1,210 376,317 455,520

17CH3COOH 98,903 60 1,648 615,500 1014,580

H2O 2,018 18 0,112 376,317 42,189

TOTAL 3384,049323,15 323,15 323,15

Panas keluar = N18Selulosa ∫CpdT + N18Lignin ∫CpdT + N18H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

323,15

N18CH3COOH ∫ CpdT......................(14)

298,15

Tabel LB. 25 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Pencampur dengan menggunakan

persamaan (14).

Tabel LB.25 Panas Keluar Pada Tangki Pencampur (M-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

18

Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352

Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449

H2O 23,806 18 1,323 1881,585 2488,545

CH3COOH 98,903 60 1,648 3077,500 5072,900

TOTAL 16920,246

Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT = Qc = Qout – Qin

= 16920,246 kJ/jam – 3384,049kJ/jam

= 13536,196 kJ/jam

Sehingga jumlah air pemanas yang diperlukan adalah :

Qc m =H(90oC) - H(34oC)

13536,196 kJ/jam=

(376,92 -139,11) kJ/kg

13536,196 kg/jam =

237 ,81 kJ/kg

= 56,920 kg/jam

Tabel LB.26 Neraca Energi Tangki Pencampur (M-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 3384,049 -

Produk - 16920,246

Air Panas 13536,196

Total 16920,246 16920,246

LB.8 HEATER 1 (H-201)

303,15 303,15

Panas masuk = N19H2O ∫ CpdT + N19

CH3COOH ∫CpdT...............(15)

298,15 298,15

Tabel LB.27 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan menggunakan persamaan

(15).

Tabel LB.27 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

19H2O 378,887 18 21,049 376,317 7921,201

CH3COOH 884,071 60 14,735 615,500 9069,095

TOTAL 16990,296323,15 323,15

Panas keluar = N20H2O

∫ CpdT + N20CH3COOH ∫CpdT...............(16)

298,15 298,15

Tabel LB.28 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan menggunakan persamaan (16).

Tabel LB.28 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

20H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005

CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475

TOTAL 84951,480Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (84951,480 – 16990,296) kJ/jam = 67961,184 kJ/jam

Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :

Qcm =

H(90oC) - H(34oC)

67691,184 kJ/jam=

(376,920 -139,110) kJ/kg

= kg/jam

= 285,779 kg/jam

Tabel LB.29 Neraca Energi Heater I (H-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 16990,296 -

Produk - 84951,480

Air Panas 67961,184 -

Total 84951,480 84951,480

LB.9 HEATER II (H-202)

303,15 303,15

Panas masuk = N22(CH3CO)2O ∫ CpdT + N22

CH3COOH∫CpdT...............(17)

298,15 298,15

Tabel LB.30 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater II dengan menggunakan persamaan

(17).

Tabel LB.30 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

22(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 931,260 6372,484

CH3COOH 14,244 60 0,237 615,500 146,120

TOTAL 6518,604 323,15 323,15

Panas keluar = N23(CH3CO)2O ∫CpdT + N23

CH3COOH ∫CpdT...............(18)

298,15 298,15

Tabel LB.31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan menggunakan persamaan

(18).

Tabel LB.31 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater II (H-202)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

23(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4565,300 31862,422

CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599

TOTAL 32593,020Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (32593,020 – 6518,604) kJ/jam

= 26074,416 kJ/jam

Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :

Qcm =

H(90oC) - H(34oC)

26074,416 kJ/jam

= (376,920 -139,110) kJ/kg

= kg/jam

= 109,644 kg/jam

Tabel LB.32 Neraca Energi Heater II (H-202)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 6518,604 -

Produk - 32593,020

Air Panas 26074,416

Total 32593,020 32593,020

LB.10 REAKTOR ASETILASI (R-201)

323,15 323,15 323,15

Panas masuk = N18Selulosa ∫CpdT + N18Lignin ∫CpdT + N18H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

323,15 323,15 323,15

N18CH3COOH ∫CpdT + N20CH3COOH ∫CpdT + N20H2O ∫CpdT + 298,15 298,15 298,15

323,15 323,15 303,15

N23(CH3CO)2O∫CpdT + N23CH3COOH ∫CpdT + N21H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15

303,15

+ N21H2O ∫ CpdT......................(19)

298,15

Tabel LB.33 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan menggunakan

persamaan (19).

Tabel LB.33 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Reaktor Asetilasi (R-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

18

Selulosa 288,347 162 1,780 5201,000 9257,352

Lignin 3,305 388 0,009 11909,000 101,449

H2O 23,806 18 1,323 3077,500 5072,900

CH3COOH 98,903 60 1,648 1881,585 2488,545

20H2O 378,887 18 21,049 1881,585 39606,005

CH3COOH 884,071 60 14,735 3077,500 45345,475

22H2O 0,219 18 0,012 376,317 6,084

H2SO4 10,738 98 0,110 694,500 76,097

24CH3COOH 14,244 60 0,237 3077,500 730,599

(CH3CO)2O 697,972 102 6,843 4656,300 31862,422

TOTAL 134546,927343,15 343,15 343,15

Panas keluar = N24Selulosa triasetat ∫CpdT + N24Lignin ∫CpdT + N24H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

343,15 343,15 343,15

N24CH3COOH ∫CpdT + N24(CH3CO)2O ∫CpdT + N24H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15

CpdT......................(20)

Tabel LB.34 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Asetilasi dengan menggunakan

persamaan (20).

Tabel LB.34 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Reaktor Asetilasi (R-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

25

Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554

Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609

H2O 402,912 18 22,384 3386,853 75811,397

CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697

(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058

H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876

TOTAL 239692,738

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh : Reaksi 1:

∆H0r1298 = –368,71 kJ/mol

∆H0r1343,15 343,15 343,15

= ∆H0r1298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT298,15 298,15

= -368,71 kJ/mol + {3(5539,5) + 1(16155)}kJ/mol + {-3(8381,34) + -

1(208,04 x 45)kJ/mol

= –2101,03 kJ/mol

r1 = 1,780 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah: r1. ∆H0r1343,15 = {1,780 x (-2101,03)} kJ/jam

Maka :

= –3739,833 kJ/jam

dQ/dT = Qc = Qout – Qin + Panas Reaksi

= 239692,738 kJ/jam – 134546,927 kJ/jam + (–3739,833) kJ/jam

= 101405,978 kJ/jamSehingga air pemanas yang diperlukan adalah :

Qcm=

H(90oC) - H(34oC)

101405,978 kJ/jam=

(376,92 -139,11) kJ/kg

= kg/jam

=129,928 kg/jam

Tabel LB.35 Neraca Energi Reaktor Asetilasi (R-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 134546,927 -

Produk - 239692,738

Panas Reaksi - –3739,833

Air Panas 101405,978 -

Total 235952,905 235952,905

LB.11 HEATER III (H-203)

303,15

Panas masuk = N26H2O ∫CpdT...............(21)

298,15

Tabel LB.36 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater III dengan menggunakan persamaan

(21).

Tabel LB.36 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

26 H2O 204,726 18 11,374 376,317 4280,104

TOTAL 4280,104

343,15

Panas keluar = N27H2O ∫ CpdT...............(22)

298,15

Tabel LB.37 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater II dengan menggunakan persamaan

(22).

Tabel LB.37 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater III (H-203)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961

TOTAL 38520,961Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (38520,961 – 4280,104) kJ/jam

= 34240,856 kJ/jamSehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :

Qc m =H(90oC) - H(34oC)

34240,856 kJ/jam=

(376,920 -139,110) kJ/kg

= kg/jam

=143,984 kg/jam

Tabel LB.38 Neraca Energi Heater III (H-203)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 4280,104 -

Produk - 38520,961

Air Panas 34240,856 -

Total 38520,961 38520,961

LB.12 TANGKI HIDROLISIS (TH-201)

343,15 343,15 343,15

Panas masuk = N25Selulosa triasetat ∫ CpdT + N25Lignin ∫ CpdT + N25H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

343,15 343,15 343,15

N25CH3COOH ∫CpdT + N25(CH3CO)2O ∫CpdT + N25H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15

343,15

+ N26H2O ∫CpdT......................(23)

298,15

Tabel LB.39 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Hidrolisis dengan menggunakan

persamaan (23).

Tabel LB.39 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (TH-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

25

Selulosa triasetat 512,616 288 1,780 16155,000 28754,554

Lignin 3,305 388 0,009 21436,200 182,609

H2O 402,912 18 22,388 3386,853 75824,945

CH3COOH 1317,603 60 21,960 5539,500 121647,697

(CH3CO)2O 153,317 102 1,503 8381,340 12598,058

H2SO4 10,738 98 0,110 6250,500 684,876

27 H2O 204,726 18 11,374 3386,853 38520,961

TOTAL 278213,699393,15 393,15 373,15

Panas keluar = N27Selulosa asetat ∫ CpdT + N27Lignin ∫CpdT + N27H2O (∫CpldT +

298,15 298,15 298,15

393,15 390,15 393,15

∆HVL + ∫CpgdT ) + N27CH3COOH (∫CpldT + ∆HVL + ∫

373,15 298,15 390,15

393,15 393,15

CpgdT ) + N27(CH3CO)2O ∫CpdT + N27

H2SO4 ∫CpdT................(24)

298,15 298,15

Tabel LB. 31 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Hidrolisis dengan menggunakan

persamaan (24).

Tabel LB.40 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Hidrolisis (H-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

27

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574

Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507

H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859

CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859

H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850

TOTAL 608367,005

Dari perhitungan sebelumnya :

Reaksi 2:

∆H0r2298 = –338,482 kJ/mol

∆H0r2393 393,15 393,15

= ∆H0r2298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT 298,15 298,15

= –338,482 kJ/mol + {1(11908,400) + 1(27255,5)} + {(-1) (7857,879) + (–1)(359 x 95)}

= –3137,461 kJ/molr2 = 1,780 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah : r2. ∆H0r2393 = (1,780 x –3137,461) kJ/jam

Reaksi 3

= –5584,681 kJ/jam

∆H0r3298 = –333,842kJ/mol

∆H0r3393 393,15 393,15

= ∆H0r3298 + σproduk ∫ Cp dT + σreaktan ∫Cp dT 298,15 298,15

= –333,842 kJ/mol + {2(11908,400)} + {(–1)(17693,940) + (-1) (7857,879)}

= –2068,861 kJ/mol

r3 = 1,473 mol/jamSehingga, panas reaksi yang dihasilkan adalah :

r3. ∆H0r3393 = (1,473 x –2068,861) kJ/jam

Maka:

= –3047,432 kJ/jam

dQ/dT = QC = QOut – Qin + r2. ∆H0r2393 + r3. ∆H0r3393

={608367,005 – 278213,699 + (–5584,681) + (–3047,432)}

= 321521,194 kJ/jamSehingga, jumlah steam yang diperlukan adalah :

Qcm =

ΔHvl

321521,194 kJ/jam=

2734,7 kJ/kg

=117,570 kg/jam

Tabel LB.41 Neraca Energi Tangki Hidrolisis (H-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 278213,699 -

Produk - 608367,005

Panas Reaksi - –8632,113

Steam 321521,194 -

Total 599734,892 599734,892

LB.13 COOLER 1 (C-201)

393,15 393,15 373,15

Panas masuk = N27Selulosa asetat ∫ CpdT + N27Lignin ∫CpdT + N27H2O (∫ CpldT +

298,15 298,15 298,15

393,15

∆HVL + ∫ CpgdT) + N27CH3COOH ( 373,15

390,15 393,15

∫CpldT + ∆HVL + ∫298,15 390,15

393,15 393,15

CpgdT ) + N27(CH3CO)2O ∫ CpdT + N27

H2SO4 ∫ CpdT...........(25)

298,15 298,15

Tabel LB.42 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Cooler I dengan menggunakan persamaan

(25).

Tabel LB.42 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

27

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 27255,500 48512,574

Lignin 3,305 388 0,009 45254,200 385,507

H2O 549,086 18 30,505 7857,879 239702,859

CH3COOH 1601,164 60 26,686 11908,400 317788,356

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 17693,940 531,859

H2SO4 10,738 98 0,110 13195,500 1445,850

TOTAL 608367,005363,15 363,15 363,15

Panas keluar = N28Selulosa asetat ∫ CpdT + N28Lignin ∫CpdT + N28

H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

363,15 363,15 363,15

N28CH3COOH ∫CpdT + N28(CH3CO)2O ∫CpdT + N28H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15

CpdT......................(26)

Tabel LB.43 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler I dengan menggunakan persamaan (26).

Tabel LB.43 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Cooler I (C-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

28

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,5 33192,814

Lignin 3,305 388 0,009 30963,4 263,768

H2O 549,086 18 30,505 4892,121 149233,064

CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,5 213528,562

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,38 363,904

H2SO4 10,738 98 0,110 9028,5 989,266

TOTAL 397571,378Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (397571,378 – 608367,005) kJ/jam

= –210795,628 kJ/jam

Sehingga jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qc m =H(45oC) - H(25oC)

210795,628 kJ/jam=

(188,35 -104,8) kJ/kg

= kg/jam

= 2522,988 kg/jam

Tabel LB.44 Neraca Energi Cooler I (C-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 608367,005 -

Produk - 397571,378

Air Pendingin –210795,628 -

Total 397571,378 397571,378

LB.14 HEATER IV (H-204)

303,15 303,15

Panas masuk = N29Mg(CH3CO)2 ∫ CpdT + N29

H2O ∫CpdT...............(27)

298,15 298,15

Tabel LB.45 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Heater I dengan menggunakan persamaan

(27).

Tabel LB.45 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Heater I (H-201)

Alur Komponen Laju Massa BM N ʃ CpdT Q

(kg/jam) (kg/kmol) (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/jam)

29H2O 28,604 18 1,589 376,317 598,010

Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 846,250 104,476

TOTAL 702,486363,15 363,15

Panas keluar = N30Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N30

H2O ∫CpdT...............(28)

298,15 298,15

Tabel LB.46 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Heater IV dengan menggunakan persamaan

(28).

Tabel LB.46 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Heater IV (H-204)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

30H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,124

Mg(CH3CO)2 17,431 142 0,123 11001,250 1358,190

TOTAL 9132,313Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (9132,313 – 702,486) kJ/jam

= 8429,828 kJ/jam Sehingga jumlah air pemanas yang dibutuhkan adalah :

Qcm =

H(90oC) - H(34oC)

8429,828 kJ/jam=

(376,920 -139,110) kJ/kg

8429,828 kg/jam =

237,810 kJ/kg

= 35,448 kg/jam

Tabel LB.47 Neraca Energi Heater IV (H-204)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 702,486 -

Produk - 9132,313

Air Panas 8429,828 -

Total 9132,313 9132,313

LB.15 TANGKI NETRALISASI (TN-201)

363,15 363,15 363,15

Panas masuk = N28Selulosa asetat ∫CpdT + N28Lignin ∫CpdT + N28

H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

363,15 363,15 363,15

N28CH3COOH ∫CpdT + N28(CH3CO)2O ∫CpdT + N28H2SO4 ∫ 298,15 298,15 298,15

363,15 363,15

CpdT + N30 Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N30 H2O ∫CpdT...................(29)

298,15 298,15

Tabel LB.48 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Tangki Netralisasi dengan menggunakan

persamaan (29).

Tabel LB.48 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (N-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N (kmol) ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

28

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 18648,500 33192,814

Lignin 3,305 388 0,009 30963,400 263,768

H2O 549,086 18 30,505 4892,121 53122,455

CH3COOH 1601,164 60 26,686 8001,500 260687,803

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 12106,380 363,904

H2SO4 10,738 98 0,110 9028,500 989,266

30 Mg(CH3CO)2 17,531 142 0,123 11001,250 1358,226

H2O 28,604 18 1,589 4892,121 7774,121

TOTAL 406703,725

Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial dan error dimana :

Q masuk = Q keluar

Temperatur keluar dapat dihitung dengan persamaan :

T

Qout = ∫N ×Cp×dT …………………… (Smith, 1975)

Tref

Sehingga diperoleh T keluar (T) = 89,941oC

363,091 363,091 363,091

Panas keluar = N31Selulosa asetat ∫CpdT + N31Lignin ∫ CpdT + N31H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

363,091 363,091 363,091

N31CH3COOH ∫CpdT + N31(CH3CO)2O ∫CpdT + N31H2SO4 ∫298,15 298,15 298,15

363,091 363,091

CpdT + N31Mg(CH3CO)2 ∫ CpdT + N31MgSO4 ∫CpdT...............(30)

298,15 298,15

Tabel LB. 49 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Tangki Netralisasi dengan menggunakan

persamaan (30).

Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Tangki Netralisasi (TN-201)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

31

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1,780 33162,759

Lignin 3,305 388 0,009 0,009 263,529

H2O 577,690 18 12,448 32,094 156865,018

CH3COOH 1614,181 60 32,405 26,903 215069,571

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 0,030 363,574

H2SO4 0,106 98 0,001 0,001 9,849

Mg(CH3CO)2 2,128 142 0,015 0,015 164,715

MgSO4 13,017 120 0,107 0,108 625,058

TOTAL 406524,072

Dari perhitungan sebelumnya :

Reaksi 4:

∆H0r4298 = –75,673 kJ/mol

343,15 343,15

∆H0r4343 = ∆H0r4298 + σproduk ∫Cp dT + σreaktan ∫Cp dT

298,15 298,15

= –75,673 kJ/mol + {2(8001,500) + 1(5767,450)} + {(–1)( 11001,250) +

(–1) (9028,500)}

= 1665,027 kJ/mol

r4 = 0,108 mol/jam

Sehingga, panas rekasi yang dihasilkan adalah :

r4. ∆H0r4343 = (0,108 x 1665,027) kJ/jam

= 179,823 kJ/jam

Maka:

dQ/dT = QC = QOut – Qin + r4. ∆H0r4343

= 406892,504 – 406703,725 + 179,823

= 179,653 kj/jam

Neraca Energi Tangki Netralisasi (TN-201)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 406703,725 -

Produk - 406892,504

Panas Reaksi - 179,653

Total 406703,725 406703,725

LB.16 COOLER 2 (C-202)

Panas masuk pendingin = Panas keluar tangki netralisasi

= 406524,072 kJ/jam

303,15 303,15 303,15

Panas keluar = N32Selulosa asetat ∫CpdT + N32Lignin ∫CpdT + N32H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15 303,15

N32CH3COOH ∫CpdT + N32(CH3CO)2O ∫CpdT + N32H2SO4 ∫CpdT 298,15 298,15 298,15

303,15 303,15

+ N32Mg(CH3CO)2 ∫CpdT + N32

MgSO4 ∫CpdT......................(31)

298,15 298,15

Tabel LB.51 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Cooler II dengan

menggunakan persamaan (31).

Perhitungan Panas Keluar Pada Cooler II (C-202)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

32

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 577,690 18 12,448 376,317 12077,476

CH3COOH 1614,181 60 32,405 615,500 16558,807

(CH3CO)2O 3,066 102 0,030 931,260 27,993

H2SO4 0,106 98 0,001 694,500 0,758

Mg(CH3CO)2 2,102 142 0,015 846,250 12,682

MgSO4 12,862 120 0,107 443,650 48,125

TOTAL 31299,423Maka, selisih antara panas masuk dan panas keluar (Qc) adalah:

dQ/dT = QC = Qout – Qin

= (31299,423 – 406524,072) kJ/jam

= –375224,649 kJ/jam

Sehingga, jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qc m=

H(45oC) - H(25oC)

375224,649 kJ/jam=

(188,35-104,8) kJ/kg

= kg/jam

= 4491,019 kg/jam

Tabel LB.52 Neraca Energi Cooler III (C-203)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 406892,504 -

Produk - 31299,423

Air Pendingin –375593,080 -

Total 31299,423 31299,423

LB.17 ROTARY DRYER II (RD-301)

303,15 303,15 303,15

Panas masuk = N33Selulosa asetat ∫ CpdT + N33Lignin ∫CpdT + N33H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15

N33CH3COOH ∫CpdT + N33

MgSO4 ∫CpdT......................(32)

298,15 298,15

Tabel LB.53 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Rotary Dryer II dengan

menggunakan persamaan (32).

Tabel LB.53 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

33

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 11,554 18 0,249 376,317 241,554

CH3COOH 32,284 60 0,656 615,500 331,180

MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961

TOTAL 3147,278373,15 373,15 373,15

Panas keluar = N35Selulosa asetat ∫CpdT + N35Lignin ∫CpdT + N35H2O (∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

373,15 373,15 373,15

∆HVL ) + N35CH3COOH ∫ CpdT + N35MgSO4 ∫CpdT + N34H2O (∫298,15 298,15 298,15

373,15

CpdT + ∆HVL ) + N34CH3COOH ∫ CpdT......................(33)

298,15

Tabel LB.54 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Rotary Dryer II dengan

menggunakan persamaan (33)

Tabel LB.54 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Rotary Dryer (RD-301)

Alur Komponen Laju Massa BM N ʃ CpdT Q

(kg/jam) (kg/kmol) (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/jam)

34H2O 10,398 18 0,224 8187,411 4729,595

CH3COOH 32,240 60 0,655 9232,500 4960,930

35

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814

CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770

MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419

TOTAL 48841,276Maka, selisih antara panas keluar dengan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = QC = QOut - QIn

=(48841,276 – 3147,278) kJ/jam

= 45693,998 kJ/jamSehingga, jumlah steam yang dibutuhkan adalah :

Qcm =

ΔHvl

45693,998 kJ/jam=

2734,7 kJ/kg

=16,708 kg/jam

Tabel LB.55 Neraca Energi Rotary Dryer II (RD-301)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 3147,278 -

Produk - 48841,276

Steam 45693,998 -

Total 48841,276 48841,276

LB.18 BLOW BOX (B-301)

373,15 373,15 373,15

Panas masuk = N35Selulosa asetat ∫ CpdT + N35Lignin ∫CpdT + N35H2O (∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

373,15 373,15

∆HVL) + N35CH3COOH ∫CpdT + N35

MgSO4∫CpdT...........(34)

298,15 298,15

Tabel LB.56 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Blow Box dengan

menggunakan persamaan (34).

Tabel LB.56 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

35

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 21517,500 38299,401

Lignin 3,305 388 0,009 35727,000 304,348

H2O 1,156 18 0,249 8187,411 525,814

CH3COOH 0,044 60 0,656 9232,500 6,770

MgSO4 0,260 120 0,002 6654,750 14,419

TOTAL 39150,751303,15 303,15 303,15

Panas keluar = N36Selulosa asetat ∫ CpdT + N36Lignin ∫CpdT + N36H2O ∫CpdT +

298,15 298,15 298,15

303,15 303,15

N36CH3COOH ∫CpdT + N36

MgSO4 ∫CpdT......................(35)

298,15 298,15

Tabel LB.57 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Blow Box dengan

menggunakan persamaan (35).

Tabel LB.57 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Pada Blow Box (B-301)

Alur KomponenLaju Massa

(kg/jam)BM

(kg/kmol)N

(kmol/jam)ʃ CpdT

(kJ/kmol)Q

(kJ/jam)

36

Selulosa asetat 437,860 246 1,780 1434,500 2553,293

Lignin 3,305 388 0,009 2381,800 20,290

H2O 1,156 18 0,249 376,317 24,168

CH3COOH 0,044 60 0,656 615,500 0,451

MgSO4 0,260 120 0,002 443,650 0,961

TOTAL 2599,164Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah : dQ/dT

= QC = Qout – Qin

= (2599,164 – 39150,751) kJ/jam

= –36551,588 kJ/jam

100

∫Cpudara.ΔT = 29,784227.T – ½.T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5

30

= 2550,75 kJ/kmol.K

Sehingga, jumlah udara pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qcm=

∫Cp udara36551,588 kJ/jam

=2550,75 kJ/kg

=14,330 kg/jam

Tabel LB.58 Neraca Energi Blow Box (B-301)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 39150,751 -

Produk - 2599,164

Udara Pendingin –36551,588 -

Total 2599,164 2599,164