Sebuah soal neraca massa tanpa reaksi kimia

Sebuah kolom distilasi digunakan untuk memisahkan campuran methanol dan air yang komposisinya telah disebutkan diatas, laju alir feed nya adalah 20.000 kg/hr maka hitunglah laju alir product dan residu dalam kg/hr.

Nb. Semua % dalam berat.

Penyelesaian.

Dalam neraca massa, dikenal hukum massa yang masuk sama dengan massa yang keluar

Maka, jika kita simbolkan F untuk Feed, P untuk Product, dan R buntuk Residu, mak bisa kita buat persamaan

F = P + R               ............(1)

20.000 kg/hr = P+R

Jika masing masing komponen kita beri label, a untuk air, dan m untuk methanol, mak di dapat persamaan

F.m = P.m + R.m               ...........(2)

20.000(0.8) = P(0.99) + R(0.1)

16000 = 0.99P + 0.1 R      ..........(3)

F.a = P.a + R.a

20.000(0.2) = P(0.01) + R(0.9)

4000 = 0.01P + 0.9R          ..........(4)

Jika kita substitusikan persamaan (3) ke (4) mak didapat kan:

16.000 = 0.99P + 0.1R           x0.01

4.000 = 0.01P + 0.9R             x0.99

160 = 0.99P + 0.0001R

3960 = 0.99P + 0.891R          -

-3800 = -0.8909R

Maka nilai R= 4265.34 kg/hr

Jika kita masukkan ke pers. (1) maka didapatkan nilai P = 20.000 – 4265.34 = 15.734.66 kg/hr

Neraca Massa

Neraca Massa adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan massa dalam sebuah sistem. Dalam neraca massa, sistem adalah sesuatu yang diamati atau dikaji. Neraca massa adalah konsekuensi logis dari Hukum Kekekalan Massa yang menyebutkan bahwa di alam ini jumlah total massa adalah kekal; tidak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan. Contoh dari pemanfaatan neraca massa adalah untuk merancang reaktor kimia, menganalisa berbagai alternatif proses produksi bahan kimia, dan untuk memodelkan pendispersian polusi.

Penjelasan Umum[sunting | sunting sumber]

Massa yang masuk ke dalam suatu sistem harus keluar meninggalkan sistem tersebut atau terakumulasi di dalam sistem. Konsekuensi logis hukum kekekalan massa ini memberikan persamaan dasar neraca massa :

[massa masuk] = [massa keluar] + [akumulasi massa]

dengan [massa masuk] merupakan massa yang masuk ke dalam sistem, [massa keluar] merupakan massa yang keluar dari sistem, dan [akumulasi massa] merupakan akumulasi massa dalam sistem. Akumulasi massa dapat bernilai negatif atau positif. Pada umumnya, neraca massa dibangun dengan memperhitungkan total massa yang melalui suatu sistem. Pada perhitungan teknik kimia, neraca massa juga dibangun dengan memperhitungkan total massa komponen-komponen senyawa kimia yang melalui sistem (contoh: air) atau total massa suatu elemen (contoh: karbon). Bila dalam sistem yang dilalui terjadi reaksi kimia, maka ke dalam persamaan neraca massa ditambahkan variabel [produksi] sehingga persamaan neraca massa menjadi:

[massa masuk] + [produksi] = [massa keluar] + [akumulasi massa]

Variabel [produksi] pada persamaan neraca massa termodifikasi merupakan laju reaksi kimia. Laju reaksi kimia dapat berupa laju reaksi pembentukan ataupun laju reaksi pengurangan. Oleh karena itu, variabel [produksi] dapat bernilai positif atau negatif. neraca adalah alat pengukur massa pad asuatu benda,dan neraca memiliki beberapa jenis

Jenis Neraca Massa[sunting | sunting sumber]

Neraca massa dapat berjenis integral atau diferensial. Suatu neraca massa integral menggunakan pendekatan kotak hitam dan berfokus pada karakteristik menyeluruh dari sistem. Sementara itu, neraca massa diferensial berfokus pada detail yang terjadi dalam sistem (yang juga memengaruhi karakteristik menyeluruh). Untuk membuat suatu neraca massa integral, pada awalnya harus diidentifikasi batasan sistem, bagaimana sistem terhubung dengan lingkungan dan bagaimana lingkungan memengaruhi sistem. Pada beberapa sistem, batasan sistem dengan mudah dapat diidentifikasi. Contohnya adalah suatu tangki reaktor dengan dinding tangki sebagai batas sistem. Pada tangki reaktor ini, lingkungan memengaruhi sistem melalui saluran masuk tangki dan saluran keluar tangki. Untuk kasus seperti studi tanah perhutanan, penetapan vegetasi sebagai eksternal atau internal sistem (pendefinisian batasan sistem) sangat tergantung dari fokus dan tujuan studi yang dilakukan. Untuk membuat suatu neraca massa diferensial, pada awalnya perlu diidentifikasi detail yang ada dalam sistem. Reaksi yang terjadi dalam sistem dan senyawa kimia apa saja yang terlibat di dalamnya perlu dengan jelas diketahui.

Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Neraca_massa

APA ITU TEKNIK KIMIA

1. Pengertian Teknik Kimia
Teknik kimia (Inggris: chemical engineering) adalah cabang ilmu teknik atau rekayasa yang mempelajari pemrosesanbahan 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 dalam skala besar seperti pabrik. Insinyur teknik kimia yang pekerjaannya bertanggung jawab terhadap perancangan dan perawatan proses kimia pada skala pabrik dikenal dengan sebutan "insinyur proses" (process engineer). Selain itu, insinyur teknik kimia modern juga melakukan penelitian yang bertujuan untuk menemukan material-material dan teknik-teknik baru, yang kadang-kadang juga berhubungan dengan berbagai disiplin ilmu lainnya, seperti nanoteknologi, sel bahan bakar, dan teknik biomedis.^[1] Pada teknik kimia, ada 2 subgrup besar yang di antaranya: 1) mendesain, membangun, dan mengoperasikan pembangkit/pabrik dan proses-proses kimia di dalamnya dan 2) mengembangkan substansi baru atau pengembangan dari substansi sebelumnya pada berbagai produk yang rentangnya mulai dari makanan dan minuman sampai kosmetik, pembersih, dan obat-obatan.
2. Sejarah Teknik Kimia

eknik kimia pertama kali muncul pada pengembangan unit operasi, salah satu konsep dasar dari teknik kimia modern sekarang. Sebagian besar penulis setuju bahwa Davis menemukan unit operasi namun tidak dikembangkan secara pesat. Ia memberikan serangkaian kuliah tentang unit operasi di Technical School Manchester (Universitas Manchester hari ini) pada tahun 1887, Ia dianggap sebagai salah satu yang paling awal mengajarkan teknik kimia. Tiga tahun sebelum kuliah Davis, Henry Edward Armstrong mengajarkan program teknik kimia di City and Guilds of London Institute, namun Armstrong "gagal" karena lulusannya tidak menarik bagi pengusaha. Pengusaha pada waktu itu lebih suka menyewa ahli kimia dan insinyur mekanik. Program teknik kimia yang ditawarkan oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Amerika Serikat, Universitas Owen di Manchester, Inggris dan University College London juga mengalami kegagalan dengan alasan yang sama.

Mulai tahun 1888, Lewis M. Norton mengajar di MIT kursus teknik kimia pertama di Amerika Serikat. Tentu saja Norton adalah kontemporer dan pada dasarnya apa yang diajarkannya sama dengan kursus Armstrong. Kedua kursus, bagaimanapun, hanya menggabungkan pelajaran kimia dan mesin. "Para praktisi mengalami kesulitan meyakinkan pengusaha bahwa mereka adalah insinyur dan juga ahli kimia, bahwa mereka tidak hanya ahli kimia." Kursus unit operasi diperkenalkan William Hultz Walker pada tahun 1905. Pada awal tahun 1920-an, unit operasi menjadi aspek penting dari teknik kimia di MIT dan universitas lain di AS, serta di Imperial College London. The American Institute of Chemical Engineers (AIChE), yang didirikan pada tahun 1908, memainkan peran kunci dalam membuat teknik kimia dianggap sebagai ilmu mandiri, dan bahwa unit operasi menjadi salah satu pusat penting di dalam teknik kimia. Misalnya, mendefinisikan teknik kimia menjadi "ilmu teknik kimia itu sendiri, pada dasarnya ... unit operasi" dalam laporan 1922, telah menerbitkan daftar lembaga akademik yang menawarkan program studi teknik kimia "yang benar". Sementara itu, Inggris pun mempromosikan teknik kimia sebagai ilmu yang berbeda di Eropa dan mulai membentuk Lembaga Insinyur Teknik Kimia (IChemE) pada tahun 1922

3.Konsep Baru dan Inovasi

Pada tahun 1940-an, menjadi jelas bahwa unit operasi saja tidak cukup dalam merancang reaktor kimia. Sementara dominasi unit operasi dalam kursus teknik kimia di Inggris dan Amerika Serikat terus berlanjut sampai tahun 1960-an, fenomena perpindahan mulai mengalami fokus yang lebih besar. Seiring dengan konsep baru lainnya, sistem proses seperti rekayasa, "paradigma kedua teknik kimia" mulai didefinisikan. Fenomena perpindahan memberikan pendekatan analitis untuk teknik kimia, sementara sistem proses difokuskan pada unsur-unsur sintetis, seperti sistem kontrol dan desain proses. Perkembangan teknik kimia sebelum dan sesudah Perang Dunia II dipicu terutama oleh industri petrokimia, namun kemajuan dalam bidang lain juga dibuat. Kemajuan dalam rekayasa biokimia terjadi pada tahun 1940-an, misalnya, menemukan aplikasi dalam industri farmasi, dan memungkinkan untuk produksi massal dari berbagai antibiotik, termasuk penisilin danstreptomisin. Sementara itu, kemajuan dalam ilmu polimer dimulai pada tahun 1950-an yang akhirnya menuju "era plastik".

Berikut ini adalah contoh yang mengilustrasikan peran seorang insinyur teknik kimia di pabrik:

“Perbedaan antara teknik kimia dan kimia dapat diilustrasikan dengan mengambil contoh proses produksi jus jeruk. Seorang ahli kimia akan berusaha untuk meneliti metode-metode ekstraksi jus jeruk. Metode yang paling sederhana yang mungkin ditemukan adalah memotong jeruk menjadi dua bagian dan kemudian memerasnya. Metode yang lebih rumit adalah dengan cara mengupas kulit jeruk dan kemudian menghancurkan jeruk untuk memperoleh jusnya.

Sebuah perusahaan kemudian menginstruksikan seorang insinyur teknik kimia untuk merancang pabrik penghasil jus jeruk dengan kapasitas produksi beberapa ribu ton jus per tahun. Insinyur tersebut akan menganalisis proses-proses produksi yang mungkin dan kemudian mengevaluasi keekonomisan setiap proses yang mungkin. Walaupun metode produksi jus dengan cara memeras sangat sederhana, proses ini tidak ekonomis karena memerlukan ribuan orang untuk mencapai target produksi. Oleh karena itu, metode lain akan dipilih (mungkin metode pengupasan dan penghancuran). Dari contoh ini, dapat dilihat bahwa proses produksi yang paling sederhana dalam skala laboratorium belum tentu merupakan metode paling ekonomis pada suatu pabrik."

Teknik kimia selalu menitikberatkan pekerjaannya untuk menghasilkan proses yang ekonomis. Untuk mencapai tujuan ini, seorang insinyur teknik kimia dapat menyederhanakan atau memperumit aliran proses produksi untuk memperoleh proses yang ekonomis. Selain melalui perancangan aliran proses produksi, seorang insinyur teknik kimia juga dapat menghasilkan proses yang ekonomis dengan merancang kondisi operasi. Beberapa reaksi kimia memiliki laju reaksi yang lebih tinggi pada tekanan atau temperatur operasi yang lebih tinggi. Proses produksi amonia adalah contoh dari pemanfaatan tekanan tinggi. Agar laju pembentukan amonia cepat, reaksi dilangsungkan dalam suatu reaktor bertekanan tinggi.

Proses-proses kimia berlangsung dalam peralatan proses. Peralatan proses umumnya merupakan satu unit operasi. Unit-unit operasi kemudian dirangkaikan untuk melakukan berbagai kebutuhan dari sintesis kimia ataupun dari proses pemisahan. Pada beberapa unit operasi, peristiwa sintesis kimia dan proses pemisahan berlangsung secara bersamaan. Penggabungan dari keduanya ini bisa dilihat dari proses distilasi reaktif.

Ilmu-ilmu yang menjadi dasar dalam teknik kimia, antara lain adalah:

• Neraca massa
• Neraca energi
• Peristiwa perpindahan massa, energi, momentum
• Reaksi kimia
• Termokimia
• Termodinamika

Terdapat pula ilmu-ilmu pendukung yang teknik kimia, antara lain:

• Mekanika fluida
• Ilmu tentang material

Selain ilmu dasar dan ilmu pendukung, terdapat pula kemampuan-kemampuan dan pengetahuan-pengetahuan aplikatif yang perlu dikuasai oleh seorang insinyur teknik kimia, antara lain:

• Pengendalian proses kimia
• Instrumentasi
• Perancangan proses kimia
• Penanganan limbah pabrik
• Prosedur keselamatan pabrik kimia
• Evaluasi ekonomi pabrik kimia
• Manajemen proyek