contoh perhitungan neraca masa

Soal latihan:

Asam bekas dari suatu proses Nitrasi mengandung 23% HNO3; 57%H2SO4 dan 20%H20. Asam ini dipekatkan lagi sampai menjadi 27% HNO3 dan 60% H2SO4 dengan cara menambahkan 93% H2SO4 dan 90% HNO3
Berapa asam bekas dan asam pekat diperlukan untuk mendapatkan 100 kg asam yang diinginkan
57%H2SO4
20%H20
(B)
23% HNO3 23% HNO3
57%H2SO4 (A) (D) 57%H2SO4 (D)
20%H20 20%H20


90% HNO3
57%H2SO4 dan 20%H20
(C)

NERACA MASSA DENGAN REAKSI KIMIA

Pada kuliah terdahulu telah diberikan contoh kasus neraca massa tanpa
reaksi kimia. Berikut ini akan dibahas neraca massa dimana reaksi terjadi di dalam sistem yang ditinjau.
Dalam reaksi kimia, stoikiometri reaksi kimia harus diperhatikan.

Contoh suatu persamaan reaksi :
a A + b B c C + d D

Reaksi di atas mempunyai arti:
1. Kualitatif, yaitu bahan apa yang direaksikan dan yang dihasilkan.
Bahan A dan B merupakan reaktan atau pereaksi.
Bahan C dan D merupakan produk atau hasil reaksi.
2. Kuantitatif, yaitu perbandingan mol-mol sebelum dan sesudah reaksi.

Jika 1 mol A bereaksi maka (b/a) mol B yang bereaksi.
Di dalam praktek, jarang terdapat peristiwa dimana reaksi berjalan secara stoikiometri tepat. Biasanya, salah satu reaktan berada dalam jumlah yang berlebihan, sehingga reaksi tidak bisa berjalan stoikiometris. Pada akhir reaksi masih ada sisa-sisa jenuh reaktan.

Dalam perhitungan kuantitatif sistem reaksi yang demikian, perlu diketahui beberapa istilah seperti di bawah ini :

1. Limiting reactant (reaktan pembatas)
Reaktan yang jumlah molnya paling sedikit bila ditinjau dari segi stoikiometri.
Atau reaktan yang akan habis terlebih dulu dibanding reaktan lainnya.
2. Excess reactant (zat reaktan yang berlebihan).
3. Percent excess of reactant = persen kelebihan reaktan yang berlebih.




4. Konversi.

nilai konversi = 0 sampai dengan 100%( =1,00).

5. Yield/rendemen.
Yield = hasil berat x 100%
umpan berat

NM yang melibatkan reaksi kimia maka bekerjalah dengan satuan mol. Jika basis dinyatakan dalam satuan massa, maka ubahlah terlebih dulu menjadi satuan mol.



























Neraca masssa dengan sistim daur ulang dan jalan pintas












Untuk meyelesaikan soal dengan sistem recycle, diperlukan beberapa neraca massa:
1. Seluruh proses termasuk daur ulang
2. Titik pencampuran
3. Sistem disekitar proses
4. Titik pemisahan









Contoh Soal:
Suatu kolom distillasi digunakan untuk memisahkan 10,000 kg campuran benzene-toluene (50%-50%)
Produk atas mempunyai komposisi 95% benzene dan 5% Toluene.
Produk bawah mempunyai komposisi 4% benzene dan 96% Toluene
Uap masuk kondenser hasil atas dengan kecepatan 8000kg/jam, sebagian dari produk dikembalikan lagi kedalam kolom sebagai refluks (R)
Tentukan perbandingan antar jumlah yang di refluks dengan produk


8000kg/jam D
95% Benzene
5% Toluene


( F )
10,000kg/jam

50% Benzene
50% Toulene



96% Benzene (W)
5% Toulene




Basis : 1 jam operasi
Keseluruhan proses:
F= D + W
10,000 = D + W……….….(1)

Benzene 0.5 (10,000) = 0.95D + 0.04 W
5,000 = 0.95D + 0.04 W …………(2)

Toluene 0.5 (10,000) = 0.05D + 0.96 W
5,000 = 0.05D + 0.96 W ………… (3)



Persamaan (1) 10,000 = D + W
D =10,000 – W

Substitusi ke persamaan (2) 5,000 = 0.95D + 0.04 W
5,000 = 0.95(10,000-W) + 0.04 W
5,000 = 9500-0.95W + 0.04 W
4,500 = 0.91W
W = 4945 kg

Substitusi ke persamaan (3) D = 10,000-W
D = 10,000-4945
D = 5,055 kg

Neraca massa sekitar condenser:

8000 = D + R
R = 8000 – D
R = 8000 – 5055
R = 2945

Perbandingan jumlah yang di refluks dengan produk = R/D
= 2945/5055
= 0.58