6. neraca massa sistem reaksi (1)

60
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1) http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 1/60 ATK I NERACA MASSA SISTEM REAKSI ASEP MUHAMAD SAMSUDIN, S.T.,M.T.

Upload: khalidah-nur-mahdi

Post on 20-Feb-2018

251 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 1/60

ATK INERACA MASSA SISTEMREAKSIASEP MUHAMAD SAMSUDIN, S.T.,M.T.

Page 2: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 2/60

Stoikiometri

Stoikiometri  adalah teori kesebandingan suatu spesies kimiadikombinasikan satu sama lain.

Persamaan stoikiometri adalah reaksi kimia ang dinatakandalam bentuk bilangan relati! molekul atau mol reaktan dan produk

ang ikut serta dalam reaksi.

" S#" $ #"  " S#%

Persamaan stoikiometri di atas menun&ukan bah'a setiap duamolekul (g)mole, lb)mole* S#"  dan satu molekul (g)mole, lb)mole*

#" bereaksi untuk menghasilkan dua molekul (g)mole, lb)mole* S#%

Koefsien stoikiometri adalah bilangan di depan spesies angbereaksi menurut persamaan stoikiometri.

Persamaan stoikiometri ang +alid harus seimbang artina, &umlah atom dari setiap &enis atom harus sama pada kedua sisipersamaan, karena atom tidak dapat diiptakan atau dihanurkandalam reaksi kimia.

Page 3: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 3/60

Stoikiometri

Rasio/Perbandingan stoikiometri  adalah perbandingankoe-sien stoikiometri dari dua spesies ang ikut dalam reaksi.

asio stoikiometri dapat digunakan sebagai aktor konversi untukmenghitung &umlah reaktan tertentu (atau produk* ang

dikonsumsi (atau diproduksi* ang lain ang terlibat dalam reaksi.

/ontoh 0

" S#" $ #"  " S#%

Hitung berapa &umlah oksigen ang dibutuhkan untukmendapatkan produk 1233 kg 4 &am S#%.

 5 13

 

Page 4: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 4/60

Reaktan Terbatas dan

er!ebih Dua reaktan, A dan 7, dikatakan ada dalam kesebandingan

stoikiometri  &ika rasio mol A dan mol 7 sama dengan rasiostoikiometri ang diperoleh dari persamaan reaksi keseimbangan.

" S#" $ #"  " S#%

Agar dalam kesebandingan stoikiometri, harus ada " mol S#"

untuk setiap mol #" dalam umpan reaktor (nS#"4n#" 5 "*.

7ila reaktan diumpankan ke reaktor kimia dalam kesebandinganstoikiometri dan reaksi berlangsung sampai selesai, maka semuareaktan terkonsumsi semuana.

7ila reaktan tidak dalam kesebandingan stoikiometri makareakstan ang habis dahulu disebut reaktan terbatas "limitingreactant #$ sedang reaktan ang tersisa disebut reaktan ber!ebih"excess reactant #%

Reaktan terbatas adalah reaktan ang &umlahna lebih keil darikesebandingan stoikiometri dengan reaktan ang lain.

Page 5: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 5/60

Reaktan Terbatas daner!ebih

8elebihan reaktan dalam reaksi kimia dinatakan sebagai !raksiberlebih (fractional excess) atau persen berlebih.

 9ika n!  adalah &umlah mol reaktan berlebih dan nst adalah &umlah

mol reaktan sesuai kesebandingan stoikiometri, maka persen

berlebih dinatakan sebagai

 

Untuk persen berlebih dikalikan dengan 133:

Contoh

/"H"$"H" /"H2

 9ika "3 kmol4&am asetilena dan ;3 kmol4&am hdrogen diumpankanke reaktor, berapakah !raksi berlebih reaktanna<

=raksi berlebih H" 5 5 3.";

 

Page 6: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 6/60

Konversi &raksiona!"Fractional Conversion#

eaksi kimia tidak selalu berlangsung dengan epat, seringkaliberlangsung seara lambat. Sehingga tidak praktis meranang reaktordengan reaksi sempurna.

Paa umumna, reaktan ang ang tidak bereaksi dipisahkan dariproduk dan diumpankan ke reaktor lagi.

Untuk reaksi ang berlangsung tidak sempurna, diperlukan !raksikon+ersi atau persen kon+ersi.

&raksi konversi adalah rasio mol reaktan ang bereaksi dengan molreaktan pada umpan.

/ontoh 0

7ila ada 133 mol reaktan pada umpan, >3 mol berekasi maka ! 5 3,> atau

>3:

 

Page 7: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 7/60

'era(at Reaksi

"Extent of Reaction# Dera&at reaksi ()* adalah &umlah mol reaktan ang bereaksi per

koe-sien reaktan.

7ila ada umpan ni*  mol (mol4&* reaktan atau produk i dengan

koe-sien stoikiometri spesies vi dengan output dari reaktor ni mol

(mol4&* dan +i  mol i ang bereaksi maka 0

ni , ni* - +i   atau ni , ni* -

Dimana ? dan  ν bernilai ($* untuk produk, ()* untuk reaktan dan (3*untuk inert.

Contoh

H" $ 7r"  " H7r

 9ika umpan mengandung 133 mol H", ;3 mol 7r", dan ;3 mol H7r

dan %3 mol H"  bereaksi dengan 7r"  membentuk H7r. 7erapakah

 &umlah mol masing)masing spesies dalam produk<

Page 8: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 8/60

'era(at Reaksi"Extent of Reaction#

H"  $ 7r"    " H7r

m 0 133 mol ;3 mol ;3 mol

r 0 %3 mol %3 mol 23

mol

s 0 @3 mol "3 mol 113mol

ni  , ni* -nH"  5 133 ) ξ

n7r" 5 ;3 ) ξ

nH7r  5 ;3 $ "ξ

 

5 %3 mol

ni  , ni* -nH"  5 133 $ (1*(%3* 5 @3 mol

n7r" 5 ;3 $ (1*(%3* 5 "3 mol

nH7r  5 ;3 $ ("*(%3* 5 113 mol

Cara dera(at reaksi

Cara biasa

Page 9: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 9/60

Contoh .

eaksi oksidasi Ethlene untuk menghasilkan Ethlene oBide sesuaireaksi berikut

"/"HC $ #"     " /"HC#

Umpan ke reaktor mengandung 133 kmol /"HC dan 133 kmol #"

 Tentukanlah

a. eaktan pembatas<

b. : berlebih reaktan ang lain<

.  9ika reaksi berlangsung sampai selesai, berapa banak reaktan

berlebih ang tersisa< 7erapa banak /"HC# ang terbentuk<7erapa dera&at reaksina<

d.  9ika !raksi kon+ersi reaktan terbatas ;3:, berapa banak reaktandan produk ang ada diakhir< 7erapa dera&at reaksi<

e.  9ika reaksi berlangsung sampai 23 kmol #" tersisa, berapa !raksi

kon+ersi dari /"HC< =raksi kon+ersi #"< Dan dera&at reaksi<

Page 10: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 10/60

Contoh .

a. /"HC 0 #" 5 (1334" * 0 (13341*5 ;3 0 133 reaktan terbatas adalah /"HC 

b. =raksi berlebih #" 5

. eaksi berlangsung sampai selesai berarti kon+ersi 133:, ?/"HC 5 133

kmol,

ξ  5 ?/"HC4 ν 5 1334" 5 ;3 kmol

no"  5 n3 $  νξ  5 133 (1*( ;3* 5 ;3 kmol

n/"HC# 5 n3 $  νξ  5 3 $ ("*(;3* 5 133 kmol

d. ! /"HC 5 ;3 : berarti mol /"HC bereaksi (?/"HC* 5 (3,;*(133* 5 ;3 kmol

ξ  5 ?/"HC4 ν 5 ;34" 5 "; kmol

n/"HC 5 n3 $  νξ  5 133 ("*( ";* 5 ;3 kmol

no"  5 n3 $  νξ  5 133 (1*( ";* 5 @; kmol

n/"HC# 5 n3 $  νξ  5 3 $ ("*(";* 5 ;3 kmol

 

Page 11: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 11/60

Contoh .

e.   n#"  5 23 kmol,

?#"  5 133 23 5 C3 kmol

?/"HC 5 " B ?#" 5 " B C3 5 3 kmol

! /"HC5 ?/"HC 4 n3 5 34133 5 3,

! #" 5 ?#"4 n3 5 C34133 5 3,C

ξ  5 ?#"4 ν  5 C341 5 C3 kmol

Page 12: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 12/60

Contoh

Aetonitril dihasilkan dari reaksi propilen, ammonia dan

oksigen

/%

H2

 $ NH%

 $ %4" #"

  /%

H%

N $ % H"

#

Umpan mengandung 13 : mol propilen, 1" : mol ammonia

dan @: mol udara. Persen kon+ersi %3: berbasis reaktan

terbatas. Tentukan reaktan terbatas, reaktan berlebih dan :

kelebihanna dan la&u alir molar komponen pada produk.

Page 13: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 13/60

Contoh

133 mol

3,13 mol /%H24mol3,1" mol NH%4mol

3,@ mol Udara4mol

3."1 mol #" 4mol

3,@> mol N"4mol

n/%H2  mol /%H2

nNH%  mol NH%

n#"  mol #" 

nN"  mol N" 

n/%H%N mol /"H%N

nH"#  mol H"#

7asis 0 133 mol umpan

Umpan ke reaktor berisi

(n /%H2*3 5 (133*(3,13* 5 13 mol

(n NH%*3  5 (133*(3,1"* 5 1" mol

(n #"*3  5 (133*(3,@*(3,"1* 5 12,C mol

(n N"*3  5 (133*(3,@*(3,@>* 5 21,2 mol

Page 14: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 14/60

Contoh

Penentuan reaktan terbatas

 C012 , Reaktan

terbatas

NH%  5 eaktan berlebih

#" 5 eaktan berlebih

 9umlah stoikiometrikreaktan 

Page 15: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 15/60

Contoh

 

: berlebih eaktan

Persen kon+ersi /%H2 adalah %3:

 

Page 16: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 16/60

Contoh

 

Page 17: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 17/60

Keseimbangan Kimia"Chemical Equilibrium#

Dua pertanaan seputar seaksi kimia

1. 7erapakah komposisi akhir (keseimbangan* dalam reaksi<3Termodinamika4

". 7erapa lama sistem menapaii keseimbangan<3Kinetika4

7eberapa reaksi bersi!at irreversib!e  aitu rekasiberlangsung satu arah dari rekatan ke produk dan konsentrasireaktan terbatas bisa menapat nol di akhir. 8ondisikesimbangan (akhir* diapai pada saat reaktan habis bereaksi.

eaksi lain bersi!at reversib!e  dimana reaktan membentukproduk dan produk mengalami reaksi balik untuk membentukulang reaktan. 8ondisi keseimbangan (akhir* saat la&u ke arahproduk dan ke arah reaktan sama.

/"HC $ H"#  /"H;#H

Page 18: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 18/60

Keseimbangan Kimia"Chemical Equilibrium#

Contoh

/#(g* $ H"#(g*  /#"(g* $ H"(g*

 9ika reaksi 'ater)gas shi!t menapai keseimbangan pada T (8*,

hubungan !aksi mol untuk empat komponen adalah

Dimana 8(T* adalah keseimbangan reaksi. Pada T 5 113; 8, 8

5 1. 9ika umpan mengandung 1 mol /# dan " mol H"#. Hitung

komposisi keseimbangan dan !raksi kon+ersi pada reaktan

terbatas.

 

Page 19: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 19/60

Keseimbangan Kimia"Chemical Equilibrium#

4%

 Contoh

 

Page 20: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 20/60

Keseimbangan Kimia"Chemical Equilibrium#

 

eaktan terbatas 5 /#

 

Page 21: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 21/60

Reaksi an5ak$ 6ie!d danSe!ektivitas

Pada reaksi kimia, reaktan dapat bereaksi lebih dari 1reaksi sehingga terbentuk produk samping.

 Ter&adina reaksi samping akan memperkeil terbentuknaproduk utama sehingga untuk membentuk &umlah produk

teretentu dibutuhkan bahan baku lebih banak.

Contoh

/"H2  /"HC $ H"

/"H2 $ H"  " /HC

/"HC $ /HC /%H2 $ /HC

Untuk menggambarkan bah'a dera&at reaksi ang diinginkanlebih besar dinatakan dengan 5ie!d dan se!ektivitas

Page 22: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 22/60

Reaksi an5ak$ 6ie!d danSe!ektivitas

8onsep dera&at reaksi dapat diperluas untuk reaksi banak

hana masing)masing reaksi independen mempunaidera&at reaksi.

atau

Dimana ? & dan  νi& bernilai ($* untuk produk, ()* untuk

reaktan dan (3* untuk inert. (komponen ke i, reaksi ke j*

 

Page 23: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 23/60

Reaksi an5ak$ 6ie!d danSe!ektivitas

Contoh

/"HC $ 14"#" /"HC#

/"HC $ %#"  "/#" $ "H"#

Mol (la&u alir molar* untuk masing)masing komponen dalamreaksi.

 

Page 24: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 24/60

/ontoh

eaksi ang berlangsung pada reaktor kontinu pada kondisistead state adalah sebagai berikut

/"H2  /"HC $ H"

/"H2 $ H" 

 " /HC

Umpan mengandung ;: mol /"H2  dan sisana inert. =raksi

kon+ersi /"H2 3,;31 sedangkan ield 3,C@1. Hitung komposisi

molar produk gas dan selekti+itas etilen terhadap metana.

 

Page 25: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 25/60

/ontoh

133 mol

3,; mol /"H24mol

3,1; mol I4mol

n1 (mol /"H2*

n" (mol /"HC*

n%  (mol H"*nC (mol /HC*

n; (mol I*

 

/"H2  /"HC $ H"

/"H2 $ H"  " /HC

Page 26: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 26/60

/ontoh

=raksi 8on+ersi Etana 5 3,;31,

=raksi ang tidak terkon+ersi (output* 5 1) 3,;31

(1*

 ield etilen 5 3,C@1

  5

 

Page 27: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 27/60

/ontoh

(1*

Kom7osisi

/"H2 5 %3,%: /HC 5 %,@:

/"HC 5 ",2: I 5 13,@:

H" 5 "2,@:

 

Page 28: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 28/60

Nera:a Massa Mo!eku! danAtom

/"H2 /"HC $ H"

 9ika 133 kmol4menit Etana diumpankan ke reaktor dan la&ualir H" di arus produk adalah C3 kmol4menit.

Neraa massa ang bisa dibuat aitu neraa massa total,/"H2, /"HC dan H".

Hana neraa massa total ang mempunai bentuk input =output. Sedangkan neraa massa /"H2, /"HC  dan H"  harus

melibatkan generasi dan konsumsi.

Namun, persamaan neraa massa bisa dibuat dalamnera:a massa atom Karbon dan atom 1idrogen.Neraa massa atom dapat dinatakan dengan input =output  karena atom tidak dapat diiptakan (generasi = 0*dan dimusnahkan (konsumsi = 0* dalam reaksi kimia.

Page 29: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 29/60

Nera:a Massa Mo!eku! danAtom

Input + Generasi = Output + Konsumsi

Nera:a massa 1/ ; Generasi = output 

FenH" 5 C3 mol H"4menit

Nera:a massa C/12 ; Input = output + konsumsi

133 mol /"H2 4menit 5 n1 $ /ons/"H2

Nera:a Massa C/18 ;  Generasi = output 

Fen/"HC 5 n"

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (kmol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

/"H2 /"HC $ H"

Page 30: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 30/60

Nera:a Massa Mo!eku! danAtom

Nera:a massa atom C ; input = output 

133 mol /4min 5 n1 $ n"

Nera:a massa atom 1 ; Input = output

233 mol H4min 5 3 mol H4min $ 2n1 $ Cn"

 

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (kmol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

/"H2 /"HC $ H"

Page 31: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 31/60

Persamaan Inde7enden$ S7esiesInde7enden dan Reaksi Inde7enden

Persamaan men&adi Independen &ika kita tidak bisamenghasilkan persamaan ang satu dengan menurunkanpersamaan ang lain.

B $ " 5 C G1

"B 5 " G"

C $ 5 2 G%

Persamaan G% tidak independen karena G% 5 " B G1)G"

 9ika dua molekul dan dua atom ada dalam rasio ang sama

di dalam proses, maka neraa massa untuk spesies ini tidakakan menghasilkan persamaan independen

Page 32: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 32/60

Persamaan Inde7enden$ S7esiesInde7enden dan Reaksi Inde7enden

8arena N" dan #" mempunai rasio ang sama di input dan

output (%,@2 mol N"4#"* dihitung sebagai satu persamaan

independen. Maka sistem hana memiliki " persamaan

independen aitu N" atau #" dan //lC.

Atom N dan # mempunai rasio ang sma (%,@2 0 1* begitu &uga atom /l dan / (C 0 1* sehingga 'alaupun ada C spesiestetapi hana memiliki C persamaan independen aitu #atau N dan / atau /l.

Page 33: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 33/60

Persamaan Inde7enden$ S7esiesInde7enden dan Reaksi Inde7enden

eaksi kimia independen &ika persamaan stoikiometriksalah satuna tidak bisa didapatkan dengaan menambahatau mengurangi persamaan ang lain.

A  "7 G1

7  / G"

A  "/ G%

eaksi G% tidak independen karena G% 5 G1 $ " B G"

Page 34: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 34/60

Nera:a Massa Mo!eku!

 9ika neraa massa molekul digunakan untuk menentukan+ariabel ang belum diketahui untuk proses reakti!, neraamassa harus mengandung generasi dan konsumsi.

  9umlah +ariabel ang belum diketahui-  9umlah reaksi kimia independen<  9umlah neraa massa molekul independen<  9umlah persaman lain ang berkaitan

5 dera(at kebebasan

Page 35: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 35/60

Nera:a Massa Mo!eku!

Analisis Dera&at kebebasan

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (kmol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

  " +ariabel ang belum diketahui (n1, n"*

-  1 reaksi kimia independen< % neraa massa molekul independen (/"H2, /"HC, H"*

< 3 9umlah persaman lain ang berkaitan

5 3 dera(at kebebasan

/"H2 /"HC $ H"

Page 36: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 36/60

Nera:a Massa Mo!eku!

C12  C18 - 1

Page 37: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 37/60

Nera:a Massa Atom

Neraa Massa Atom (/, H, #* diperoleh dari input =output  karena atom tidak bisa digenerasi dan dikonsumsidalam reaksi kimia.

  9umlah +ariabel ang belum diketahui<  9umlah neraa massa atom independen<  9umlah neraa molekul atom independen non reakti!<  9umlah persaman lain ang berkaitan

5 dera(at kebebasan

Page 38: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 38/60

Nera:a Massa Atom

    +ariabel ang belum diketahui (n1 dan n"*

<  neraa massa atom independen (/ dan H*

< * 9umlah neraa molekul atom independen non reakti!

< * 9umlah persaman lain ang berkaitan

5 * dera(at kebebasan

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (kmol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

/"H2 /"HC $ H"

Page 39: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 39/60

Nera:a Massa Atom

C12  C18 - 1

Page 40: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 40/60

'era(at Reaksi

/ara ketiga untuk menentukan la&u alir molar ang belumdiketahui dari proses reakti! dinatakan dalam dera&atreaksi

  9umlah +ariabel ang belum diketahui-  9umlah reaksi kimia independen<  9umlah spesies reakti! independen<  9umlah spesies nonreakti! independen<  9umlah persaman lain ang berkaitan

5 dera(at kebebasan

Page 41: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 41/60

'era(at Reaksi

  +ariabel ang belum diketahui (n1 dan n"*

-  . reaksi kimia independen

< 0 spesies reakti! independen (/"H2, /"HC, H"*

< * spesies nonreakti! independen

< * persaman lain ang berkaitan

5 * dera(at kebebasan

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (mol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

/"H2 /"HC $ H"

Page 42: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 42/60

'era(at Reaksi

 

Dengan menggunakan persamaan

133 kmol /"H24menit

n1 (kmol /"H24menit*

n" (mol /"HC4menit*

C3 kmol H"4menit

/"H2 /"HC $ H"

Page 43: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 43/60

Cara Pen5e!esaian Nera:aMassa Sistem Reaksi

Ada tiga metode penelesaian aitu 0 nera:a massamo!eku!$ nera:a massa atom dan dera(at reaksi%

Masing)masing memberikan hasil ang sama padapersoalan ang sama.

Nera:a massa atom umumna mengarah pada prosedurpenelesaian ang paling mudah, terutama ketika lebihdari satu reaksi ang terlibat.

'era(at reaksi lebih mudah untuk persoalankesetimbangan kimia dan ketika menggunakan software.

Nera:a massa mo!eku! membutuhkan perhitungan anglebih kompleks daripada pendekatan lain dan harusdigunakan hana untuk sistem ang sederhana angmelibatkan satu reaksi.

Page 44: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 44/60

Contoh

Metana dibakar dengan udara dalam reaktor pembakarankontinu steady state untuk menghasilkan ampuran karbonmonoksida, karbon dioksida, dan air. eaksi ang ter&adiadalah

/HC $ %4"#"  /# $ " H"# G1

/HC $ "#"  /#" $ " H"# G"

Umpan ke reaktor mengandung @, : mol /HC, 1>,C : #", dan

@", : N". Persen kon+ersi metana adalah >3 :, dan gas

meninggalkan reaktor mengandung mol /#"  4 mol /#.Jakukan analisis dera&at kebebasan pada proses. 8emudianhitung komposisi molar aliran produk menggunakan neraamassa molekul, neraa massa atom, dan dera&at reaksi.

Page 45: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 45/60

/ontoh

Ana!isis 'era(at

Kebebasan

7asis 133 mol umpan

• Nera:a massa mo!eku!; nuk $ " reaksi independen 2 NM molekul (/HC, #", N", /#, /#",

H"#* 1 persamaan kon+ersi metana 5 * 'K 

• Nera:a massa atom

; nuk  % neraa massa atom (/,H,#* 1 NM non reakti! (N"* 1persamaan kon+ersi metana 5 * 'K 

• 'era(at Reaksi; nuk $ " reaksi independen ; pers reakti! (/HC, #", /#, /#", H"#*

1 neraa non reakti! (N"* 1 persamaan kon+ersi metana 5 * 'K 

Page 46: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 46/60

/ontoh

Konversi C18 , =* >     sisa /HC 5 13 :

n/HC 5 (3,1*(133*(3,3@* 5 3,@ mol /HC

Nera:a Massa N   8etiga metode melibatkan neraa N"

Input 5 output

nN" 5 (133*(3,@"* 5 @", mol N"

Page 47: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 47/60

/ontohNera:a Massa Mo!eku!

Page 48: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 48/60

/ontoh

Page 49: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 49/60

/ontoh

Page 50: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 50/60

/ontohNera:a Massa Atom

Page 51: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 51/60

/ontoh

Page 52: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 52/60

/ontoh'era(at Reaksi

Page 53: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 53/60

Pemisahan Produk dan Arusa!ik 

Ada dua de-nisi kon+ersi reaktan ang digunakan untukanlisis reaktor kimia dengan pemisahan produk(separation* dan arus balik (recycle*

 

Page 54: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 54/60

Pemisahan Produk dan Arusa!ik 

 

Page 55: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 55/60

/ontoh

Dehidrogenasi propane men&adi proplene pada reaktorkatalitik

/%H  /%H2 $ H"

Proses diranang untuk kon+ersi total propane >;:. Produkdipisahkan men&adi " arus 0 pertama, mengandung H", /%H,

dan 3,;;;: dari propanaang keluar dari reaktor dan diambilsebagai produk. Arus kedua mengandung propane ang tidakbereaksi dan ;: dari propilen dari arus pertama. Arus keduadikembalikan sebagai arus balik ke reaktor. Hitung komposisi

produk, rasio mol arus balik4mol umpan baru dan kon+ersi 1Balir.

Page 56: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 56/60

/ontoh

Ana!isis 'era(at Kebebasan

Untuk subsistem dengan reaksi, menggunakan NM Atom,untuk subsistem no reaksi, menggunakan NM molekul.

Page 57: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 57/60

/ontoh

Page 58: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 58/60

/ontoh

Page 59: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 59/60

/ontoh

Page 60: 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 60/60

/ontoh