6. neraca massa sistem reaksi (1)
TRANSCRIPT
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.
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, ¨ah atom dari setiap &enis atom harus sama pada kedua sisipersamaan, karena atom tidak dapat diiptakan atau dihanurkandalam reaksi kimia.
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 ¨ah reaktan tertentu (atau produk* ang
dikonsumsi (atau diproduksi* ang lain ang terlibat dalam reaksi.
/ontoh 0
" S#" $ #" " S#%
Hitung berapa ¨ah oksigen ang dibutuhkan untukmendapatkan produk 1233 kg 4 &am S#%.
5 13
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 ¨ahna lebih keil darikesebandingan stoikiometri dengan reaktan ang lain.
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 ¨ah mol reaktan berlebih dan nst adalah ¨ah
mol reaktan sesuai kesebandingan stoikiometri, maka persen
berlebih dinatakan sebagai
Untuk persen berlebih dikalikan dengan 133:
Contoh
/"H"$"H" /"H2
9ika "3 kmol4&am asetilena dan ;3 kmol4&am hdrogen diumpankanke reaktor, berapakah !raksi berlebih reaktanna<
=raksi berlebih H" 5 5 3.";
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 6/60
Konversi &raksiona!"Fractional Conversion#
eaksi kimia tidak selalu berlangsung dengan epat, seringkaliberlangsung seara lambat. Sehingga tidak praktis meranang reaktordengan reaksi sempurna.
Paa umumna, reaktan ang ang tidak bereaksi dipisahkan dariproduk dan diumpankan ke reaktor lagi.
Untuk reaksi ang berlangsung tidak sempurna, diperlukan !raksikon+ersi atau persen kon+ersi.
&raksi konversi adalah rasio mol reaktan ang bereaksi dengan molreaktan pada umpan.
/ontoh 0
7ila ada 133 mol reaktan pada umpan, >3 mol berekasi maka ! 5 3,> atau
>3:
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 7/60
'era(at Reaksi
"Extent of Reaction# Dera&at reaksi ()* adalah ¨ah mol reaktan ang bereaksi per
koe-sien reaktan.
7ila ada umpan ni* mol (mol4&* reaktan atau produk i dengan
koe-sien stoikiometri spesies vi dengan output dari reaktor ni mol
(mol4&* dan +i mol i ang bereaksi maka 0
ni , ni* - +i atau ni , ni* -
Dimana ? dan ν bernilai ($* 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
¨ah mol masing)masing spesies dalam produk<
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
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<
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
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
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.
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
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
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:
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 16/60
Contoh
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
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.
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
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 /#
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 ¨ah 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
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 ($* untuk produk, ()* untuk
reaktan dan (3* untuk inert. (komponen ke i, reaksi ke j*
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 23/60
Reaksi an5ak$ 6ie!d danSe!ektivitas
Contoh
/"HC $ 14"#" /"HC#
/"HC $ %#" "/#" $ "H"#
Mol (la&u alir molar* untuk masing)masing komponen dalamreaksi.
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.
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
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
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,@:
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.
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"
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"
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
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.
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"
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
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"
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
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
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"
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
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
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"
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"
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.
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.
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
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"
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!
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 48/60
/ontoh
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 49/60
/ontoh
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
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 51/60
/ontoh
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
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*
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
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.
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.
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 57/60
/ontoh
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 58/60
/ontoh
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 59/60
/ontoh
7/24/2019 6. Neraca Massa Sistem Reaksi (1)
http://slidepdf.com/reader/full/6-neraca-massa-sistem-reaksi-1 60/60
/ontoh