farisrazanah-assg4-kelas01

7/21/2019 FarisRazanah-Assg4-Kelas01

1/20

A solution of benzene and ethylbenzene containing 50 wt% each is to be continuously

fractionated at standard atmospheric pressure at the rate 4000 kg/h. The distilate product

is to contain 0 wt% benzene! the residue "%. The feed will be #0 mol % $aporized before

it enters the tower. A total condenser will be used! and reflu will be returned at the bubble

point.

&a' (etermine the product rates! kg/h.

&b' (etermine the minimum reflu ratio.

&c' (etermine the minimum number of theoretical trays! graphically and by means of

)*. &.+5'.

&d' (etermine the number of theoretical trays re*uired at a reflu ratio e*ual to twice

the minimum and the position of the feed tray.

&e' )stimate the o$erall tray efficiency of a sie$e,tray tower of con$entional design and

the number of real trays.

&f' -sing the distillate temperature as the base temperature! determine the enthalphy

of the feed! the products! and the $apor entering the condenser. (etermine the heat

loads of the condenser and reboiler. atent and specific heats are a$ailable in the

hemcal )ngineers1 2andbook3 5th ed.! pp. #,"" and #,"

(a) Langkah Langkah :

1. Menentukan laju alir feed dalam mol

F = 4000 kg/h, simbol A adalah zat benzena, simbol B adalah zat etil benzena

mA= 50% x 4000 kg/h = 2000 kg/hnA=

mA

Mr A =2000 kg /h

78.114 kg /kmol = 25.604 kmol/h

mB= 50% x 4000 kg/h = 2000 kg/hnB=

mB

MrB =2000 kg /h

106.168 kg /kmol = 1.! kmol/h

F = nA" nB

= 25.604 kmol/h " 1.! kmol/h

= 44.442 kmol/h

Fa#is $azanah ha#&an


2/20

2. Mencari fraksi mol benzena di feed

zF,A=

nA

ntotal=

25.604 kmol /h

44.442 kmol/h = 0.5)6

3. Mencari fraksi mol benzena di distilat

x*,A =

nD , A

nD ,Total

=

massa A didistilat

MrA

massa A di distilat

MrA

+massa B di distilat

MrB

=

0.9D

78.114

0.9D

78.114+ 0.1D

106.168

= 0.+24

4. Mencari fraksi benzena di residu

xF,A =

nw , A

nw ,Total

=

massa A di residu

MrA

massa A di residu

MrA+

massa B diresidu

MrB

=

0.01W

78.114

0.01W

78.114+

0.99W

106.168


3/20

= 0.01!5

5. Membuat tabel komposisi dalam mol zat di F, D, dan W

Zat zF xD xw

Benzena 0.5)6 0.+24 0.01!5

Etil Benzena 0.424 0.0)6 0.+65

. Men!!unakan neraca mol total dan neraca mol komponen " untuk mendapatkan D dan W

#masi$ dalam satuan mol%

e#a-a ol 'otal

F = " *

44.442 kmol/h = " *

= 44.442 kmol/h *

e#a-a ol (omonen A

F zF,A= x,A" * x*,A

44.442 kmol/h x 0.5)6 = 44.442 kmol/h 3 * x 0.01!5 " * x 0.+24

25.6 kmol/h = 0.6 kmol/h 3 0.01!5* " 0.+24*

25 kmol/h = 0.+105*

* = 2).46 kmol/h

= 44.442 kmol/h 3 *

= 44.442 kmol/h 3 2).46 kmol/h

= 16.+2 kmol/h


4/20

. Membuat tabel di distilat dan residu untuk mendapatkan laju alir massa D dan laju alir

massa W #suda$ dalam satuan massa%

*istilat * = 2).46 kmol/h

Zat Mr

(kg/kmol)

xD Laju alir mol (kmol/h)

xD.D

Laju alir maa D (kg/h)

Laju alir mol.Mr

Benzena ).114 0.+2

4

25.!)! 1+1.+)

Etil

Benzena

106.16 0.0)

6

2.0) 221.5)!

!otal ""#$.%&

aste = 16.+2 kmol/h

Zat Mr

(kg/kmol)

xw Laju alir mol (kmol/h)

xw.'

Laju alir maa ' (kg/h)

Laju alir mol.Mr

Benzena ).114 0.01!5 0.22+ 1).

Etil

Benzena

106.16 0.+65 16.)5! 1)).6!!

!otal *&.%"

Dari ta+el terlihat +ahwa laju alir maa ,ro-uk D a-alah ""#$.%& kg/h -an laju alir

maa rei-u ' a-alah *&.%" kg/h. !otal nilai laju alir maa D -an ' ini ama

-engan laju alir maa ee- ang mauk F (0### kg/h) ang +erarti euai -engan

hukum kekekalan maa.

(+) Langkah1Langkah :

1. angkah e#tama adalah kita daat membat k#7a kesetimbangan x te#hada 8, dengan

meman&aatkan hkm $aolt dan e#samaan Antoine. $ms ntk mendaatkan x dan 8

di setia nilai ' #entang ' da#i 'boilingbenzena samai 'boiling etil benzena adalah 9

x =

PtotalPBP AP B dimana :total= :A; " :B; = x:A" 1x:B


5/20

8; =

PAx

Ptotal

! (o2) 34(atm) 3B(atm) x 5

6#.$ 1.006 0.16) 0.++! 0.+++

6".$ 1.0)0 0.11 0.+22 0.+6

60.$ 1.1!6 0.1+5 0.55 0.+)2

6&.$ 1.206 0.20+ 0.)+! 0.+5)

66.$ 1.2)+ 0.225 0.)!5 0.+40

*#.$ 1.!55 0.242 0.61 0.+2!*".$ 1.4!5 0.260 0.6!0 0.+04

*0.$ 1.51 0.2) 0.52 0.4

*&.$ 1.606 0.2+ 0.5!) 0.62

*6.$ 1.6+) 0.!1+ 0.4+4 0.!+

##.$ 1.)+1 0.!41 0.454 0.14

#".$ 1.+0 0.!65 0.416 0.))

#0.$ 1.++! 0.!+0 0.!1 0.)5+

#&.$ 2.101 0.416 0.!4) 0.)2+

#6.$ 2.21! 0.44! 0.!15 0.6+6

#.$ 2.!2+ 0.4)2 0.24 0.662".$ 2.450 0.502 0.256 0.626

0.$ 2.5)5 0.5!4 0.22 0.5

&.$ 2.)05 0.56 0.202 0.54)

6.$ 2.41 0.60! 0.1) 0.504

"#.$ 2.+1 0.6!+ 0.154 0.45+

"".$ !.126 0.6) 0.1!1 0.411

"0.$ !.2)) 0.)1+ 0.110 0.!61

"&.$ !.4!! 0.)61 0.0+ 0.!0)

"6.$ !.5+5 0.05 0.0)0 0.251

$#.$ !.)6! 0.51 0.051 0.1+2$".$ !.+!6 0.+00 0.0!! 0.1!0

$0.$ 4.115 0.+50 0.016 0.065

$& 4.2)2 0.++5 0.002 0.00)

:. ilai

tak be#dimensi. ilai be#gantng ada kondisi &ase 8ang mask sebagai &eed. ilai ada

soal ini bisa die#oleh da#i aksi liid dalam &eed


7/20

8 = 2.!!! x " 1.+2

@etelah memaskkan e#samaan ga#is oe#ating line ke k#7a kesetimbangan x,8, k#7a 8ang

dihasilkan adalah 9

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

f(x) = - 2.33x + 1.92

f(x) = 1.97x^3 - 4.25x^2 + 3.28x + 0.03

Kurva Kesetimbangan x-y

x

y

!. angkah ketiga adalah membat e#saman ga#is enric$in!, lal memaskkann8a ke k#7a

kesetimbangan x,8. ntk membat e#samaan ga#is enric$in!, kita setidakn8a

membthkan 2 titik namn saat ini kita han8a memn8ai 1 titik titik


8/20

1.+65 x!3 4.24 x2" !.2)) x " 0.0!2 = 2.!!! x " 1.+2

1.+65 x!3 4.24 x2" 5.61 x 3 1. = 0

x1= 0.465

x2= i

x!= i

8 = 2.!!! x " 1.+2

= 2.!!! x 0.465 " 1.+2

= 0.!5

@eka#ang kita sdah memiliki da titik ntk e#samaan ga#is enric$in!8ait 0,+24 , 0,+24

dan 0,465 , 0,!5. *engan memlot ke k#7a kesetimbangan x,8, kita daat mengetahi

e#samaan ga#is enric$in!.


9/20

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

f(x) = 0.19x + 0.74

f(x) = - 2.33x + 1.92

f(x) = 1.97x^3 - 4.25x^2 + 3.28x + 0.03

Kurva Kesetimbangan x-y

x

y

:e#samaan ga#is en#i-hing adalah 8 = 0.1+4x " 0.)44

4.enghitng nilai $minimmda#i e#samaan ga#is enric$in!.

:e#samaan ga#is en#i-hing 8ang dit#nkan da#i ne#a-a mol total dan komonen bagian

en#i-hing 8ait 9

8n"1=

Rminimum

Rminimum+1 xn"xD

Rminimum+1

dan e#samaan ga#is en#i-hing 8ang kita e#oleh da#i langkah ! 8ait 9

8 = 0.1+4x " 0.)44

dengan menghbngkan keda e#samaan te#sebt, maka 9

xD

Rminimum+1 = 0.)44


10/20

9minimum #."0

- Cmlah t#a8 minimm die#oleh ketika total #e&lx te#


11/20

*a#i #ms te#sebt, te#lihat baha kita ha#s men-a#i nilai D AE. D adalah e#bandingan

tekanan a


12/20

=2.948

0.7032

0.* % (termauk +oiler) (,em+ulatan ke ata)

ara graik.

d *a#i


13/20

2.662 x = 1.2+65

x = 0.46

8 = 0.!252 x " 0.62!5

8 = 0.!252 . 0.46 " 0.62!5

8 = 0.)15

@etelah kita memn8ai 2 titik ga#is st#iing 0,01!5 , 0,01!5 dan 0.46 , 0.)15, kitadaat menentkan e#samaan ga#isn8a. :e#samaan ga#is st#iing 8ait

*engan memaskkan ga#is oe#ating line, ga#is st#iing, dan ga#is en#i-hing ke k#7a

kesetimbangan x8, kita daat menggamba# dan menentkan


14/20

Dari graik tere+ut8 jumlah tra teoriti ang -i+utuhkan ketika 9 "9minimuma-alah 6

(termauk re+oiler). Fee- mauk ,a-a tra ke $. 3oii tra ee- +iaana +era-a ,a-a

+agian ,eralihan antara ,roe enri>hing -an ,roe tri,,ing. 3roe ,eralihan ini

terja-i ,a-a tra ke $.

e Cmlah t#a8 teo#itis tidak daat diakai saat menghadai kass 8ang sebena#n8a di

laangan, ka#ena setia alat asti memiliki e&isiensi masingmasing. (etidaksem#naan

#oses


15/20

nilai I etilbenzena = 264.22. *engan memaskkan nilai ', B, dan I te#sebt, maka kita

mendaatkan nilai 7iskositas liid etilbenzena.

cpli* !14.010

22.264

1

55.!6)

12.4)2

==

@etelah mendaatkan nilai 7iskositas liid etilbenzena, kita bisa mendaatkan nilai e&isiensi

da#i #ms e#samaan o-kett 9

Go= 0.4+2 HD0.245

Go= 0.4+2 0.!14 - 5.04+

0.245

Go= 0.4!+

Go=jumlahtray ideal

jumlah tray aktual

0.4!+ =8

jumlah tray aktual

Cmlah t#a8 #eal = 1.2

?

sehingga kita daat mengetahi nilai >?1, >0, dan >*. @ebelm it, kita e#l mengetahi

nilai kalo# laten, kalo# sesi&ik, teme#at# bbble, teme#at# de, teme#at# a-an ' o

sh #e&e#ensi 25oI.

'eme#at# Bbble = +4.555oI = !6).555 (

'eme#at# *e = 114.+)o

I = !).+) (


16/20

'eme#at# A-an = 25oI = 2+ (

(alo# aten

?om,one

n

2 2" 2$ 20 !> (?) lam-a


17/20

! 4

0.541 0.64 210.5

1

+0.+25 1!!1)

6

!542)

0

0.4+ 0.41 21!.44

1

+2.12+ 1!6))5

0

!646)6

0

0.45 0.16 216.1!

)

+!.264 14020+

2

!)1!55

)

0.420 0.)+0 21.6

2

+4.!!6 14!4+

1

!)46

2

0.!4 0.)62 221.0

6

+5.!4) 146622

5

!60)

+

0.!50 0.)!2 22!.!5

+

+6.!05 14+61)

1

!+412

2

0.!1 0.)00 225.51

2

+).211 15240

2

402)+0

60.2 0.666 22).55

2

+.06+ 15521

411+!5

6

0.25+ 0.6!0 22+.4

)

+.4 15)!+

421640

1

0.2!1 0.5+2 2!1.!2

6

++.65 160!4+

5

4!1+2)

)

0.205 0.552 2!!.0)

4

100.!+

4

162)54

2

44222

6

0.1011

+

0.50+5

6

2!4.)!

101.0+

4

16505+

6

454!4+

60.1564

2)

0.46!4

)

2!6.!2

!

101.)6

2

16)2)1

4

4665!4

0

0.1!!

2

0.41620

)

2!).!

5

102.!+

16+!+4

4)+402

0

0.11225 0.!65+!

2!+.2)

+

10!.00

6

1)14!4

)

4+2+0

2

0.0+16

25

0.!12+!

240.65

+

10!.5

)

1)!!+6

0

50)2+5

0.0)1

+1

0.25)10

5

241.+

0

104.14

!

1)52!

0

522!)6

0.052+

+1

0.1+!!

!

24!.24

4

104.6)

5

1))0++

+

5!251

)

0.0!4

6+

0.1!651

!

244.45

)

105.1

6

1)50

6

554+4+

)

0.01)4

))

0.0)15!

6

245.62

1

105.6)

6

105!+

0

5)2500

5

0.000)

6+

0.00!2

+

246.)!

+

106.14

6

1216

5

5+0+!4

)


18/20

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

f(x) = - 2701084.42x + 5918229.8f(x) = - 2701084.42x + 5918229.8

f(x) = - 856787.35x + 1806516.41

X,HL

Linear (X,HL)

Y,HG

Linear (Y,HG)

Linear (Y,HG)

Axis Title

Axis Title

2. men!$itun! nilai /0dan /

D=y %=(1 )(3422428 (0.924)+5'106 )=8162 k(/mol

w=x !=(1 )(1809262 (0.0135 )+49341 )=73766 (/mol

)=y D+x w=(0.3

) (8162000

)+(0.7

) (73766

)=2500236

(/mol

*+=D [ (R+1 )%1R!0D]

*+=2203 (0.241+1 ) 42000=1.148x10 %k8s8s 9


19/20


20/20

Dari hail ,erhitungan -i = tere+ut8 nilai jumlah tra minimum (0.#0*) miri,

-engan jumlah tra minimum i-eal (0.*). Dari ini +ia -iim,ulkan +ahwa

,erhitungan ang kita lakukan e>ara umum u-ah +enar -an ,er+e-aan hail (-ua

angka -eimal) hana -ie+a+kan aktor ,em+ulatan.

farisrazanah-assg4-kelas01

Documents