Materi
Azas Rekayasa Proses
Oleh: Ibu Noor Malinda,S.si
Tanggal: 9 Februari 2015
Azas Rekayasa Proses
Definisinya:
Mata kuliah ini membahas hal-hal
yang sifatnya dasar (dimensi M L T), yang banyak dijumpai di teknik kimia.
Seperti variabel-variabel proses kimia, persamaan kimia dan stoikiometri serta
sifat-sifat gas ideal.
Variabel-variabel proses kimia
diantaranya temperatur, tekanan, kecepatan, dan berat jenis, mol, konsentrasi,
basis, laju alir.
Tujuan:
Mampu memahami konsep dasar
perhitungan dan analisa dalam proses kimia sehingga mampu menyelesaikan
masalah-masalah dalam proses kimia secara benar dan sistematis.
Teknik
Kimia dan Peran Teknik Kimia dalam Pengembangan Rekayasa Proses
Pengertian Teknik Kimia
* menurut bahasa / asal katanya
Teknik -> proses atau cara
membuat sesuatu
Kimia -> bahan-bahan yang
bersifat biologis maupun fisis yang sering digunakan oleh manusia di dalam
kehidupannya sehari-hari
Teknik Kimia -> proses atau
cara membuat sesuatu yang bahan dasarnya berupa zat, baik yang bersifat biologis
maupun fisis yang sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.
*menurut pandangan umum serta
perkuliahan
Teknik Kimia (chemical
engineering) -> Ilmu teknik atau rekayasa yang mempelajari pemrosesan bahan
mentah menjadi barang yang lebih berguna, dapat berupa barang jadi ataupun
barang setengah jadi -> Ilmu teknik kimia diaplikasikan terutama dalam
perancangan dan pemeliharaan proses-proses kimia, baik dalam skala kecil maupun
skala besar seperti perusahaan-perusahaan yang berbahan dasar kimia.
Diagram Industri Kimia:
Bahan baku -> Proses ->
Produk
Perbedaan teknik kimia dengan
kimia dasar
Kimia dasar:
- meneliti suatu zat atau
menemukan zat-zat baru
- percobaan yang dilakukan dalam
skala kecil
Teknik kimia:
- lebih difokuskan untuk
mengaplikasikan dan mengembangkan zat-zat yang sudah ditemukan sebelumnya
- percobaan yang dilakukan dalam
skala besar
Proses perubahan pada industri
kimia ada 3, yaitu:
- konversi secara kimia
- konversi secara biologi
- dan/atau proses pemisahan
Contoh:
1) Minyak bumi
proses pemisahan / destilasi bertingkat - >
kerosen
2) 3NaOH + (C17H35COO)3C3H5
Caustic soda Glyceryl stearat
Konversi kimia ->
3C17H359COONa +
Proses pemisahan Sodium stearat
C3H5(OH)3
Glycerine
3) C6H12O6 Konversi -> 2CH5OH + 2CO2
Monosakarida biologi
Etil alkohol
Peran Teknik Kimia dalam
Pengembangan Daerah:
Prof Hansen -> Ahli teknik
kimia sangat diperlukan untuk memproduksi barang yang ekonomis dengan mutu luar
biasa yang dapat membantu pemerintah dalam pembangunan daerah.
Ciri Industri Kimia yang berhasil
adalah ramah lingkungan, menggunakan teknologi modern yang tepat, menguntungkan
secara ekonomi.
Tanggal: 12 Februari 2015
Beberapa contoh industri kimia
berdasarkan kelompok industri:
* industri kimia anorganik
- industri asam sulfat
- industri asam nitrat
- industri natrium bikarbonat
- industri natrium posfat
* industri kimia organik
- industri metanol
- industri etilen glikol
- industri formaldehida
- industri etil asetat
* industri petroleum dan petrokimia
(petroleum and petrochemical)
- industri petroleum gas (gasolin)
- industri minyak
- industri pupuk dan amoniak
- industri monostirena
* industr karet
- industrii karet alam
- industri karet sintetis
* industri makanan dan minuman
(food and beverage)
- industri mentega/margarin
- industri kecap
- industri gula
- industri minyak goreng
* industri mineral
- industri gelas
- industri keramik
- industri semen
* industri plastik
- industri polistirena
- industri polietilena
- industri polivinilklorida
* industri bahan pembersih
- industri sabun
- industri deterjen sintetis
* industri pulp dan kertas (pulp
and paper)
* industri pengolahan air (water
treatment)
- industri pengolahan air bersih
- industri pengolahan air limbah
* industri parfum dan bahan pewangi
Teknologi proses kimia yang
diterapkan dalam industri berkembang pesat sehingga produk-produk industri
kimia makin bertambah dengan penemuan baru. Keberhasilan proses industri kimia
harus ditunjang oleh penguasaan teknologi dan perhitungan ekonomi yang cermat.
Industri kimia modern banyak
melibatkan proses dan operasi yang kompleks dan terdiri dari banyak peralatan
didalamya. Keadaan ini menyebabkan perlunya dilakukan cara-cara analisa yang
sistematik dalam melakukan evaluasi.
Aspek-aspek dalam melakukan
analisa:
1. Neraca massa dan energi
Menunjukkan efisiensi proses
(berlaku hukum kekekalan massa dan energi)
2. Termodinamika dan Kinetika
Termodinamika: berhubungan dengan
perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain
Kinetika: berhubungan dengan mekanisme
dan kecepatan suatu reaksi
3. Unit operasi dan unit proses
Unit operasi: satu unit peralatan
dimana terjadi perubahan secara fisika
Unit proses (reaktor kimia): suatu
unit peralatan dimana terjadi perubahan secara kimia/biologi
4. Instrumentasi dan kontrol
Instrumentasi berhubungan dengan
alat-alat pengukur misalnya alat pengukur laju alir, temperatur, tekanan, alat
analisa dan lain-lain.
Kontrol berhubungan dengan
cara-cara pengendalian suatu proses untuk menjamin agar suatu proses
berlangsung dengan baik.
5. Ekonomi
Beberapa aspek yang ditinjau;
analisa pasar, BEP, ROI, dll
Tanggal: 16 Februari 2015
Besaran, Dimensi dan Satuan
Besaran adalah segala sesuatu yang
dapat diukur yang memiliki nilai dan satuan, misanya panjang, massa, waktu,
luas, berat, volume, kecepatan dll.
Besaran terbagi 2, yaitu:
1) Besaran Pokok
Besaran yang satuannya telah
ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Contoh:
panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus jumlah molekul dan intensitas cahaya.
2) Besaran Turunan
Besaran yang satuannya diturunkan
dari besaran pokok atau besaran yang didapat dari penggabungan besaran-besaran
pokok.
Contoh:
- luas = panjang x lebar (m2)
- volume = panjang x lebar x tinggi
(m3)
- kecepatan = jarak/waktu (m/s)
Dimensi adalah suatu konsep dasar
untuk memberikan deskripsi kualitatif suatu besaran.
Misalnya: M (mass), L (Length), T
(Time).
Dimensi terbagi 2, yaitu:
1) Dimensi Primer, meliputi
M(massa), L(panjang), dan T(waktu).
2) Dimensi Sekunder, adalah
dimensi dari semua besaran turunan yang dinyatakan dalam dimensi primer.
Contoh: Dimensi Gaya: MLT2 atau Dimensi Percepatan: LT2
Manfaat Dimensi
- untuk membuktikan dua besaran
sama atau tidak,
- untuk menentukan persamaan yang
pasti salah atau mungkin benar
- untuk menurunkan persamaan suatu
besaran fisis jika kesebandingannya diketahui
Satuan adalah sesuatu atau ukuran
yang digunakan untuk menyatakan suatu besaran.
Contoh:
- untuk panjang: m, cm, ft, dll
- untuk luas: m2, cm2,
dll
- untuk volume: m3, dll
Beberapa sistem satuan:
1. Sistem Inggris (English system)
atau sistem AE (American Engineering System)
2. Sistem cgs (centimeter, gram,
second)
3. Sistem mks (meter, kilogram,
second)
4. Sistem International (SI)
Arus listrik Ampere A [I]
Suhu Kelvin K [teta]
Intesitas cahaya Kandela cd [J]
Jumlah zat Mol mol [N]
Besaran Turunan
Gaya Newton N
Energi Joule J
Daya Watt W
Tekanan Pascal Pa
Frekuensi Hertz Hz
Muatan listrik Coulomb C
Beda potensial Volt V
Hambatan listrik Ohm Ω
Kapasitas kapasitor Farad F
Fluks magnet Weber Wb
Induksi magnet Tesla T
Induktansi Henry H
Fluks cahaya Lumen In
Analisis Dimensi adalah cara yang
sering dipakai dalam fisika, kimia dan teknik untuk memahami keadaan fisis yang
melibatkan besaran yang berbeda-beda
* Tentukan dimensi dari
besaran-besaran berikut:
a) Volume = p x l x t = L3
b) massa jenis = m/V = M/L3
= ML-3
c) percepatan = kecepatan/waktu =
LT-1/T = LT-2
d) usaha = gaya x perpindahan =
MLT-2xL = MLT2
Sistem selain SI
Sistem Panjang Waktu Massa Gaya
Energi Suhu
cgs
cm s g
dyne erg K, °C
FPS*
ft s lbm
lbf ft.lbf °R, °F
AE
ft s lbm
lbf Btu(hp) °R, °F
*foot pound second
50 kg m/s = tidak dapat
dioperasikan karena satuannya berbeda
3 m2/0,6 m = 5 m (dapat
dioperasikan)
1 foot + 3 second = tidak bisa,
karena dimensinya berbeda
1 horsepower + 300 watt = 746 watt
+ 300 watt = 1046 watt
Selesaikan soal dibawah ini!
a) 1 cm + 1 m = 1 cm + 100 cm
= 101 cm
b) 4 yard - 3 ft = 4(3) ft - 3 ft
= 12 ft - 3 ft
= 9 ft
c) 3 m1,5 : 2 m0,5
= 3 m : 2 m
= 1,5 m
d) 2m x 4s = 8 ms
e) 5 gr + 3 ons = 5 gr + 3(100) gr
= 5 gr + 300 gr
= 305 gr
f) 3 jam + 20 sekon = 3(3600)
sekon + 20 sekon
= 10800 sekon +
20 sekon
= 10820 sekon
g) 2 hari + 15 jam = 2(24) jam +
15 jam
= 48 jam + 15 jam
= 63 jam
h) 3 menit + 12 sekon = 3(60)
sekon + 12 sekon
= 180 sekon
+ 12 sekon
= 192 sekon
I) 1 km - 20 m = 1000 m - 20 m
= 980 m
j) 5 dm3 : 2 cm = 5000
cm3 : 2 cm
= 2500 cm2
k) 3 m x 2 m = 6 m2
Senin, 23 Februari 2015
KONVERSI SATUAN dan FAKTOR
KONVERSI
Konversi satuan adalah mengubah
besaran tertentu ke satuan lain tanpa mengubah nilai dengan faktor konversi.
1 ft = 12 inch
1 inch = 2,54 cm
1 lbm = 454 gr
Contoh:
1 ft/h = ........... m/s
= 0,3048 m/1 ft | 1 h/3600 s
= 0,3048 m x 3600 s
= 8,64667 x 10-5 m/s
5 ft/h = 1 h/3600 s | 5 (0,3048
m/1 ft)
= 5(0,3048) m / 3600 s
= 4,233 x 10-4 m/s
Faktor konversi adalah bilangan
yang menyebabkan hubungan antara suatu satuan dengan satuan yang lain untuk
dimensi yang sama.
Contoh:
1 kg = 2,2046 lbm (massa)
1 m = 3,2808 ft (panjang)
1 lbf = 4,4482 N (gaya)
1 m3 = 103 L
(volume)
Energi = Gaya x Jarak
= (kg.m / s2) x (m)
= kg.m2/s2
= kg.m2s-2
Gaya = massa x percepatan
= kg x m/s2
= kg.ms-2
1 Joule = 1 kg.m2/s2
Konversikan:
a. 4 lbm/ft menjadi kg/m
b. 1 lbm/(ft3)(s)
menjadi kg/(m3)(s)
Jawab:
a. 4 lbm/ft | 1 kg/2,2046 lbm |
3,2808 ft/1 m
= 5,952 kg/m
b. 1 lbm/(ft3)(s] | 1
kg/2,2046 lbm | 3,2808)3 ft3/1
m3
= 16,018 kg/m3s
Senin, 16 Maret 2015
Kerapatan dan Berat Jenis
Kerapatan: perbandingan massa per
unit volume.
ρ = massa/volume
Satuan kerapatan: kg/m3,
lbm/ft2, g/cm3
Berat Jenis: perbandingan
kerapatan suatu zat A terhadap kerapatan zat referensi. Sp gr = ρA / ρHf
Untuk industri petroleum: sp gr
60°/60° = 141,5
API + 131,5
- berat jenis tidak bersatuan
- zat referensi zat cair = air
(biasanya)
- zat referensi gas = udara/gas
lain
°API = 141,5 - 131,5
Sp 60°/60°
Contoh Soal:
No. Nama
T(°C) ρ(kg/m3)
ρ(lbm/ft2) ρ(g/cm3)
1. Aquades
50,2 987,946 ............
............
2. HNO3 10% 25
............. ............ 1,0523
3.Na2SO4 8% 20 ............ 66,9499
............
1. Lengkapi tabel diatas!
1) Aquades = 987,946 kg / m3 |
2,20462 lbm / 1 kg | 1 m3/ 35,3147 ft3
= 61,6759 lbm/ft2
= 987,946 kg / m3 |
1000 g / 1 kg | 1 m3 /
106 cm3
= 0, 987946 g/cm3
2) HNO3 10 % = 1,0523 g / cm3
| 10-3 kg / 1 g | 1 cm3 / 10-6 m3
= 1052,3 kg/m3
= 1,0523 g / cm3
| 2,20462 lbm / 1 g | 1 cm3 / 3,53147 x 10-5
ft3
= 1,0523 . 62,4386
= 65,7041 lbm/ft3
3) Na2SO4 8% = 66,9499 lbm / ft3
| 453,59237 gr / 1 lbm | 1 ft3 / 2,8317 x 104 cm3
= 1,07243 g/cm3
= 66,9499 lbm / ft3
| 0,4536 kg / 1 lbm | 1 ft3 /
2,8317 x 10-2 m3
= 1072,43 kg/m3
2. Berapa gram massa larutan ZnBr2
sebanyak 10 ml yang mempunyai kerapatan sebesar 63,4726 lbm / ft3 ?
Jawab:
Diket: ρ = 63,4726 lbm / ft3
V = 10 ml = 10 cm3
Dit: massa (gr) ?
63,4726 lbm/ft3 =
....... g/cm3
=> 63,4726 lbm / ft3
| 453,59237 g / 1 lbm | 1 ft3 /
2,8317 x 104 cm3
= 1,017 g/cm3
= 1,017 g/ml
ρ = m / v
m = ρ . v
= 1,0179 g/ml . 10 ml
= 10,179 gr
3. Hitung kecepatan dari HF 1,04020/4
, K2CrO4 1,026420/4 , dan KOH 1,091815/4 dalam satuan
lbm/ft3!
Jawab:
ρHF = ........?
Sg = 1,04020/4
ρ air (4°C) = 1000 g/cm3
ρ air (4°C) = 62,4 lbm/ft3
Sg = ρHF / ρ air (4°C)
1,040 = ρHf / 62,4 lbm/ft3
ρHf = 1,040 x 62,4 lbm/ft3
= 64,896 lbm/ft3
MOL : Sejumlah zat yang mengandung
elemen dasar seperti jumlah atom yang ada dalam 12 gram karbon 12 (12C)
Satuan mol: SI = gram mol, AE =
pound mol
g mol = massa (g) / berat molekul
lb mol = massa (pound) / berat
molekul
Contoh Soal:
No. Zat
Massa Mol
1.
Etanol 4,6 g ...g mol
2.
HNO3 .....lb 5 g mol
3. H2SO4
20 g ....lb mol
1) Lengkapi tabel diatas!
Jawab:
1. Etanol (C2H5OH)
BM = 46 g/g mol
Mol = massa / BM
= 4,6 g / 46 g/g mol
= 0,1 g mol
2. BM HNO3 = 63 g/g mol
Massa = mol x BM
= 5 g mol x 63 g/g mol
= 315 gram | 2,205 x 10-3 lb
/ 1 gram
= 694,575 x 10-3 lbm
= 0,694575 lbm
3. BM Na2SO4 = 142 g/g mol
=> 20 gr | 2,205 x 10-3
lb / gr = 44,10 x 10-3 lb
lb mol = massa / BM
= 44,10 x 10-3 lb /
142g/g mol = 0,31056 x 10-3 lb
2) Dalam suatu proses reaksi
diperlukan 0,1 kilomol senyawa logam XCl3 sebanyak 16,25 kilogram, dimana X
adalah unsur logam tentukan nama katalis tersebut!
Konsentrasi:
1. Massa/volume
2. M, N, m
M = mol / V (L), N = M . Valensi,
m = mol / kg pel
3. % (berat dan volume)
Persen berat:
% A = m zat/m total x 100%
Misal ada 2 zat: % A = m A/ m A+m
B
Persen volume:
% A = V zat A/V total x 100%
Misal ada 2 zat: % A = v zat
A/vA+vB
4. Fraksi (mol dan massa)
Fraksi mol (X) = Xa = mol a/mol
total
Fraksi massa = Ya = massa a/massa
total
5. Nisbah mol
Mol A : Mol B
Koefisien A / mol A = koefisien B
/ mol B
6. Ppm
Ppm = mg zat terlarut / V (L)
Contoh Soal:
1. Berapa gram massa yang
terkandung dalam 40 ppm NaCl sebanyak 5 L ?
=> ppm = mg zat / V (L)
40 ppm = mg zat / 5 L
mg zat = 40 x 5
= 200 mg = 0,2 g
2. Sebanyak 319 gram CuSO4
dilarutkan dalam 1L aquades. Diketahui densitas larutan pada 20°C adalah 0,998
g/cm3. Nyatakan konsentrasi pada 20°C dalam:
Diket: m = 319 gram
ρ
= 0,998 g/cm3
V
= 1 L = 1000 cm3
m = ρ . V
= 0,998 g/cm3 . 1000 cm3
= 998 gram
a. Persen berat
% CuSO4 = 319 gr/998 gr x 100%
= 31,96 %
b. Persen volume air
Massa air = m larutan - m CuSO4
= 998 - 319
= 679 gram
ρ air (20°C) = 0,998204 g/cm3
V air = m air / ρ air (20°C)
= 679 gr / 0,998204 g/cm3
= 680,2216 cm3
% volume air = v air/v lar x 100%
= 680,2216/1000 x 100%
= 68,02216 %
c. Molaritas, molalitas dan
normalitas CuSO4
BM CuSO4 = 159,5 gr
Mol = massa/BM
= 319 gr / 159,5 gr/mol
= 2 mol
M = mol / V (L) = 2/1 = 2 M
(molaritas)
m = n / kg pel
= 2 / 679 g | 1000 g / 1 kg
= 2,945 m (molalitas)
CuSO4 -> Cu2+ + SO42-
N = M x Valensi
= 2 mol x 1
= 2 N (normalitas)
d. Fraksi mol
Mol CuSO4 = 2 mol
Mol H2O = m air / BM air = 679/18
= 37,7222 mol
X CuSO4 = mol CuSO4 / mol
CuSO4+mol H2O
= 2 mol / 2+37,7222
= 2 / 39,7222
= 0,0503
X H2O = 1 - 0,0503 = 0,9497
e. Fraksi massa
Fraksi massa CuSO4 = m CuSO4 / m
CuSO4+m H2O
= 319 / 319+679
= 319 / 998 =
0,3196
Fraksi massa air = 1 - 0,3196 =
0,6804
BASIS: Nilai rujukan yang dipilih
dalam perhitungan sehingga dengan memilih basis yang tepat akan memudahkan
penyelesaian perhitungan.
• Basis digunakan dalam suatu
campuran yang komposisinya diketahui
• Nilai basis biasanya bulat (1
atau 100)
• Satuan bergantung pada problem
yang akan diselesaikan
Contoh Soal:
1. Senyawa organik mengandung 52%
C, 13% H, dan 35% O (persen berat). Berapa perbandingan mol C : H : O serta
tentukan rumus empiris senyawa organik tersebut!
Jawab:
Basis 100 g
Massa C = 52/100 x 100 = 52 g
Massa H = 13/100 x 100 = 13 g
Massa O = 35/100 x 100 = 35 g
mol C : mol H : mol O
massa C / BM C : massa H / BM H :
massa O / BM O = 52/12 : 13/1 : 35/16
= 4,33 : 13 : 2,18
= 1,98 : 5,96 : 1
= 2 : 6 : 1
Rumus empiris:
C=2, H=6, O=1 -> C2H6O
2. Suatu campuran gas terdiri atas
10,5% CO2, 13% Cl2, 12,7% N2 dan sisanya adalah H2. Hitunglah:
a. Massa rata-rata gas
CO2 Cl2 N2
H2
10,5% 13% 12,7% 63,8%
Basis: 1 mol
Mol CO2 = 10,5/100 = 0,105 mol
Mol Cl2 = 13/100 = 0,13 mol
Mol N2 = 0,127 mol
Mol H2 = 0,638 mol
BM camp = (0,105 x BM CO2) + (0,13
x BM Cl2) + (0,127 x BM N2) + (0,638 x BM H2)
= (0,105 x 44) + (0,13 x 71) +
(0,127 x 28) + (0,638 x 2)
= 4,62 + 9,23 + 1,276 + 3,556 =
18,684
b. Komposisi setiap gas dalam
fraksi massa
CO2 = 4,62 / 18,684 = 0,24727
Cl2 = 9,23 / 18,684 = 0,49401
N2 = 1,276 / 18,684 = 0,06829
H2 = 3,556 / 18,684 = 0,19032
LAJU ALIR
Laju alir linier [v = jarak /
waktu]
Laju alir volumetrik [Q = volume /
waktu]
Laju alir massa [m = massa /
waktu]
Laju alir mol [n = mol / waktu]
Contoh Soal:
1. Berapa laju alir dari:
a. 40 m3 air limbah
selama 2 jam (m/menit)
b. 1 ton kelapa sawit selama 5 jam
(kg/menit)
c. 18 kmol NH3 selama 20 menit
(mol/detik)
2. Berapa liter CPO mengalir tiap
menitnya bila pada flow terbaca 25 m3/s.
Senin, 30 Maret 2015
BAB IV Persamaan
Kimia dan Stoikiometri
Persamaan Kimia adalah suatu
persamaan yang memberikan informasi kualitatif dan kuantitatif terutama untuk
perhitungan berat (massa) dari bahan yang terlihat dalam proses kimia.
Persamaan Kimia terdiri dari:
Reaktan; zat mula-mula yang akan
bereaksi
Produk: zat hasil dari reaksi
Koefisien: angka bilangan bulat
didepan zat (reaktan produk)
Contoh:
Pembuatan NH3 dari N2 dan H2
N2 + 3H2 --> 2NH3
Informasi kualitatif: Nitrogen
bereaksi dengan Hidrogen membentuk Amonia
Informasi kuantitatif: 1 mol
nitrogen bereaksi dengan 3 mol hidrogen membentuk 2 mol amonia
Sertakan dan buat informasi dari
reaksi kimia berikut:
a) 2C2H2 (g) + 5O2 (g) --> 4CO2
(g) + 2H2O (g)
2 mol gas etuna bereaksi dengan 5
mol oksigen membentuk 4 mol karbon dioksida bereaksi dengan 2 mol air.
b) H2SO4 (aq) + 2 NaOH -->
Na2SO4 (aq) + 2H2O (l)
1 mol asam sulfat bereaksi dengan
2 mol natrium hidroksida membentuk 1 mol natrium sulfat dan 2 mol air.
c) Na2CO3 (aq) + H2SO4 (aq) -->
Na2SO4 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
6,02 x 1023 molekul
natrium karbonat bereaksi dengan 6,02 x 1023 molekul asam sulfat
membentuk 6,02 x 1023 natrium sulfat, 6,02 x 1023 molekul
air dan 6,02 x 1023 molekul karbon dioksida.
Stoikiometri adalah cabang ilmu
kimia yang berhubungan dengan penerapan hukum kekekalan massa dalam proses
penggabungan elemen-elemen dalam reaksi kimia.
Stoikionetri terbagi menjadi:
1. Reaktan
a. % ekses reaktan
% ekses reaktan = gr mol sisa / gr
mol mula-mula
b. % konversi (mengacu pada reaksi
pembatas)
% konversi = g mol R / g mol
mula-mula
c. Pereaksi pembatas (zat yang
habis dalam perhitungan stoikiometri)
2. Produk
a. Yield (rendemen)
Yield = m hasil / m reaktor
mula-mula
Yield = g mol hasil / g mol
reaktor mula-mula
b. Selektivitas
S = m zat yg diinginkan / m zat
yang tidak diinginkan
Contoh:
1).
C. + O2 ---> CO2
m
|
5
|
12
|
|
Stoikio R
|
5
|
5
|
5
|
S
|
-----
|
5
|
5
|
Nyata (R)
|
3
|
3
|
3
|
a) Tentukan % ekses O2
=> 7/5 x 100% = 140%
b) Tentukan % konversi dari C
=> 3/5 x 100% = 60%
c) Tentukan Yield g CO2/g O2
=> Mr CO2 = 44
Massa = mol x Mr = 5 x 44 = 220
Mr O2 = 32
Massa = mol x Mr = 12 x 32 = 384
Yield g CO2/g O2 = 220 / 384
= 0,5792 g CO2/g O2
2). 2
Na2SO3 + O2 --> 2 Na2SO4
M
|
4
|
3
|
|
Stoikio R
|
4
|
1/2 x 4 = 2
|
2/1 x 2 = 4
|
S
|
---
|
1
|
4
|
a) reaktan pembatas: Na2SO3
b) Na2SO4 = 4 g mol = ........ g
= ........
lbm
Mr Na2SO4 = 142
Massa = mol x Mr = 4 x 142 = 568
gr
568 gr | 1 lbm / 453,59237 gr =
1,25223 lbm.
c) % ekses O2 = g mol sisa/g mol
R X 100%
= 1/2 x 100% = 50%
3). Sb2S3 +
3Fe ---> 2Sb +
3FeS
M
|
1,77
|
4,48
|
||
R
|
1/3 x 4,48 = 1,49
|
4,48
|
2/3 x 4,48 = 2,98
|
4,48
|
S
|
0,28
|
------
|
2,98
|
4,48
|
N
|
1/2 x 1,64 = 0,82
|
3/2 x 1,64 = 2,46
|
1,64
|
a) reaktan pembatas: Fe
b) % ekses reaktan = g mol Sb2S3
(S) / g mol Sb2S3 (R) X 100%
= 0,28/1,49 X
100% = 18,792%
c) Fraksi konversi Fe = mol Fe (N)
/ mol Fe (m)
= 2,46 / 4,48 =
0,54911
d) % konversi = mol Sb2S3 (N) /
mol Sb2S3 (m) X 100%
= 0,82/1,77 X 100% =
46,327%
e) Yield kg Sb/kg Sb2S3 = 0,2 /
0,6 = 0,333
4) Diketahui:
1. C2H6 ---> C2H4 + H2 (reaksi
utama)
2. C2H6 + H2 ---> C2H4 (reaksi
samping)
Keluaran Komponen
|
Persen mol
|
C2H6
|
35
|
C2H4
|
30
|
H2
|
28
|
CH4
|
7
|
Total = 100
|
UTAMA:
1) C2H6 ---> 1 C2H4 + 1 H2
30 30 30
SAMPING:
2) 1 C2H6 + 1 H2 ---> C2H4
1/2 x 7 = 3,5 7
a) S = 30 / 7 = 4,29
b) Yield = 30 / (30+3,5+35)
= 30 / 68,5
= 0,44 kg mol C2H4/kg mol C2H6
Pembuatan besi atau Fe dalam
reaktor melalui reaksi utama dan reaksi samping.
Reaksi Utama: Fe2O3 + 3C --->
2Fe + 3CO
Reaksi Samping: Fe2O3 + C --->
2FeO + CO
Jika diumpankan 600 lb karbon dan
1 ton Fe2O3 kedalam reaktor akan menghasilkan 1200 lb Fe, 183 lb FeO dan 85 lb
Fe2O3.
Zat
|
Massa (lb)
|
Mr
|
Mol (lb mol)
|
|
1
|
Fe2O3 awal
|
2204,62
|
159,68
|
13,81
|
2
|
C
|
600
|
12,01
|
49,96
|
3
|
Fe
|
1200
|
55,84
|
21,48
|
4
|
FeO
|
183
|
71,83
|
2,55
|
5
|
Fe2O3 sisa
|
85
|
159,68
|
0,53
|
Senin, 13 April 2015
Definisi Gas:
GAS:
VAPOUR:
- fase uap - fase uap
- kondisi > titik kritik - kondisi < titik kritik
- tidak dapat terkondensasi - dapat terkondensasi
Gas Ideal [P . V = n . R . T]
P = tekanan
V = volume
n = mol
R = tetapan gas ideal (nilainya
berdasarkan satuan)
1) R = 10,73 ft2 psia/R
lbmol
2) R = 82,061 cm3 atm/K
gmol
3) R = 8,3143 KJ/K kgmol
T = temperatur
P1 . V1 = n1 . R1 . T1
P2 . V2 = n2 . R2 . T2
Jika P dan T sama:
V1 = n1
V2 = n2
P V/n = RT
P V = RT
V = V/n
V = volume spesifik
Contoh Soal:
1. Diketahui: Massa N2 = 20 gr
Mr N2 = 14 x 2 = 28 gr/gr mol
Ditanya: V = .....?
Jawab:
n N2 = massa/Mr = 20 gr / 28gr/gr
mol = 0,714 gr mol
PV = nRT
V = nRT/P = 0,714 gr mol | 0,082 L
atm/K gr mol | 273 K | 1 / 1 atm
= 15,99 L
2. Diketahui: massa O2 = 12,8 gr
Mr O2 = 16 x 2 = 32 gr/gr mol
P = 3 atm | T = 500 K
Ditanya: V = ......?
n = massa/Mr = 12,8 gr / 32gr/gr
mol = 0,4 mol
PV = nRT
3 atm . V = 0,4 mol . 0,082 L
atm/K gr mol . 500 K
V = 0,4 mol . 0,082 L atm/K gr
mol . 500 K
3 atm
= 5,46 L
3. Diketahui:
P1 = 780 mmHg
V1 = 1 L
P2 = 760 mmHg
Ditanya: V2 = .....?
Jawab:
P1 . V1
P2 . V2
V2 = P1 . V1
P2
= 780 mmHg . 1L
760 mmHg
= 1,20632 L
4. Diketahui:
P = 2 kPa
V = 1 m3
T = 23°C + 273 = 296 K
Mr H2O = (1x2) + 16 = 18 gr/gr mol
Ditanya: massa H2O = .......kg?
Jawab:
PV = nRT
n = PV / RT
= 2 kPa | 1000 Pa/1 kPa | 1 m3 | K . kg mol/ 8,3143 Pa . m3
| 1 / 296 K
= 0,81266 kg mol
n = gr/Mr
gr = n . Mr
= 0,81266 kg mol | 18 gr/gr mol | 1gr mol/1000 g mol
= 1,462 x 10-2 kg H2O
5. Diketahui:
P1 = 1 atm = 33,912 ft
V1 = 359,05 ft3 /lb mol
n1 = 1 lb mol
T1 = 273 K
P2 = 35 ft H2O
Ditanya: V2 = ......?
Jawab:
n2 = 28 lbm | 1 lb mol/28 lbm = 1
lb mol
T2 = 20°C + 273 = 293 K
V2 = V1 . P1 n2 . T2
P2 n1 . T1
= 359,05 ft3 | 33,912 ft/35 ft
| 1 lbm/1 lb mol | 293 K/273 K
= 3567598,355 ft3
9155
= 373,37 ft3 | 28,3162 L/1 ft3
= 10572,41 L
Senin, 20 April 2015
Kerapatan Gas ()
ρ = massa / volume
PV = nRT
PV = massa/Mr . R . T
P . Mr = massa
R
. T V
P . Mr = ρ
R . T
ρ = P . Mr
R . T
P = tekanan
Mr = Bobot Molar (BM)
R = tetapan gas ideal
T = temperatur
Contoh Soal:
1. Hitunglah massa jenis dari
udara campuran jika diketahui BM = 29 gr / gr mol dalam kondisi STP! ( T = 0°C
, P = 1 atm).
a. Dalam satuan gr/ml
=> ρ = P . Mr = 1 atm . 29 gr / gr mol
R . T 82,061 ml atm . 273 K
K . gr mol
= 1294 x 10-3
gr/ml
b. Dalam satuan lbm/ft
ρ = 1294 x 10 gr | 1 lbm ml
ml ft3 . 1,60185 x 10-3
gr
= 0,0808 lbm/ft3
2. BeraPakah spesific gravity gas
CO2 pada suhu 120°C dan 780 mmHg dengan zat referensinya adalah:
a. Udara pada kondisi standar
(STP)
Mr CO2 = 44
T sampel = 120°C + 273 = 393 K
Sp gr = P . Mr sampel . T
pembanding
P . Mr pembanding T sampel
=
780 mmHg . 44 . 393 K
760 mmHg . 29 273 K
= 1,557 x 1,439 = 2,226
b. Udara pada P dan T yang sama
Sp gr = P . Mr sampel . T
pembanding
P . Mr pembanding T sampel
=
Mr sampel
Mr pembanding
=
Mr CO2 = 44 = 1,5172
Mr udara 29
3. Hitunglah kerapatan gas dalam
kg/m jika gas memiliki BM 0,123 kg / kg mol pada 300 K dan tekanan 1000 kPa (106
Pa)!
ρ = P . Mr = 106 Pa . 0,123 kg / kg mol
R
. T 8,3143 m3 . Pa . 300 K
K . kg mol
= 49,3126 kg/m3
4. Berapakah berat jenis (sp gr)
metana pada 70°F (294,42 K) dan tekanan 2 atm dibandingkan terhadap udara pada
kondisi standar (STP) ?
Sp gr = P . Mr sampel . T
pembanding
P . Mr pembanding T sampel
= 2 atm . 16 . 273
K
1 atm . 29 294,42 K
= 8736 = 1,02
8538