RPS dan kontrak kuliah
Topic outline
Pretest
1. Jelaskan sejauh yang anda pahami tentang Chemical engineering tools!
2. Jelaskan perbedaan antara besaran, satuan, konversi satuan dan dimensi !
3. Apakah yang dimaksud dengan neraca massa dan neraca energi?
4. Berikan contoh reaksi yang stoikiometris!
1. Besaran, satuan dan dimensi
Penurunan tekanan (pressure drop, ∆P) sepanjang pipa lurus dengan diameter D telah dipelajari dan teramati bahwa besarnya pressure drop dipengaruhi oleh diameter (D) dan panjang pipa (l), kecepatan alir fluida (v) serta sifat fisis fluida yaitu densitas (ρ) dan viskositas (µ). Gunakan analisis dimensi dengan metode Rayleigh untuk mengetahui hubungan antar variabel dalam bentuk bilangan tidak berdimensi dengan menggunakan dimensi dasar FMLt.
3. Konsep gas ideal
1) Benzen dan n-heksan cair dicampur untuk menghasikan arus dengan laju alir 700 lb/jam dan densitas 0,8 g/mL. Hitunglah laju alir massa dan volumetrik kedua bahan tersebut memasuki tangki pencampur (dalam satuan SI). Sg benzen = 0,879, Sg n-heksan = 0,659.
2) Butiran batu kapur ditempatkan dalam kantong berukuran 50 L. Fraksi volume pori sebesar 0,3 dan s.g. batu kapur sebesar 2,93.
a. hitung bulk density isi kantong (kg CaCO3/liter volume kantong)
b. Hitung berat kantong yang terisi penuh.3) Hitung berat molekul rata-rata gas buang yang memiliki komposisi sbb :
a. CO2 = 13,1%
b. O2 = 7,7%
c. N2 = 79,2%
4) Hitung densitas (dalam lb/ft3) campuran gas H2 dan O2 dengan kandungan H2 sebesar 11,1% berat. Basis : 1 lb campuran gas pada tekanan 29 in Hg dan suhu 30 C.
5) Udara diasumsikan mengandung 79% N2 dan 21% O2 dalam % volume. Hitung densitas dalam g/L pada suhu 70F dan tekanan 741 mm Hg. Basis : 1 gmole udara
4. Neraca massa tanpa reaksi kimia
Kerjakan tugas di slide terakhir materi Konsep neraca massa
5. Neraca massa dengan reaksi kimia
1. Suatu konverter digunakan untuk mengoksidasi SO2 menjadi SO3.
Umpan reaktor terdiri atas 12% SO2, 8% O2 dan 80% N2. Jika konversi SO2
hanya 95% dan diinginkan SO3 yang dihasilkan 100 mol/jam, tentukan :
a. kecepatan gas umpan.
b. komposisi gas hasil konverter.
2. Analisa gas basis kering keluar reaktor etilen oksida sbb : C2H4 3,2%,
C2H4O 0,824%, N2 79,6%, CO2 5,5%, O2 10,8%.
Reaksi yang terjadi :
C2H4 + ½ O2 --> C2H4O
C2H4 + 3 O2 --> 2 CO2 + 2 H2O
Hitung : a. Selektivitas
b. Konversi perpass
c. RC / W
d. Perbandingan C2H4 dg udara
3. Metan dibakar dengan oksigen sehingga menghasilkan CO2 dan H2O. Seratus lima puluh Kgmol/jam umpan yang terdiri atas 20% CH4, 60% O2 dan 20% CO2 diumpankan ke reaktor. Konversi limiting reactant hanya 90%.
Tentukan:
a. Komposisi (dalam mol dan Kg) gas keluar reaktor.
b. Excess reactant.
4. Sebuah reaktor kontinyu menjalankan reaksi sbb :
C2H6 --> C2H4 + H2 (reaksi utama)
C2H6 + H2 --> 2 CH4 (reaksi samping)
Umpan reaktor terdiri atas 85% C2H6 dan sisanya inert.
Konversi C2H6 dalam reaktor 50%. Yield (perolehan) C2H4 sebesar 0,47.
Hitunglah : komposisi keluaran reaktor dan selektivitas C2H4 terhadap CH4.
6. Neraca energi
1. Hitunglah :
- Tekanan dan entalpi penguapan uap jenuh pada suhu 43°C.
- Entalpi superheated steam pada tekanan 500 psi dan suhu 750°C.
2. Aliran gas alam didinginkan dari suhu 38°C menjadi 20°C dengan laju 100 mol/detik. Komposisi gas dan nilai Cp disajikan pada tabel berikut • Tentukan panas yang harus dibuang dari sistem ini!
3. Steam yang dihasilkan pada suatu boiler dipergunakan untuk memanaskan benzena cair pada suatu HE (Heat Exchanger/alat penuar panas). Benzene masuk HE pada suhu 85 oC dan keluar pada suhu 135 oC . Steam masuk HE berupa saturated steam 5 bar dan keluar HE pada kondisi cair jenuh pada tekanan yang sama. Untuk setiap 100 kg steam, tentukan jumlah benzene yang dapat dipanaskan. • Cp benzena dapat dilihat pada Tabel B.2 dan Saturated steam Table pada Tabel B.6 Appendix Buku Felder & Rousseau.
- 1. Reaksi 4NH3(g) + 5O2 (g) 4NO(g) + 6H2O dijalankan dalam suatu reaktor. NH3 dan udara diumpankan pada suhu 750 OC. Sejumlah 90% NH3 bereaksi membentuk NO. Umpan O2 sebanyak 2,4 kali umpan NH3 (dalam mol). Jika suhu keluar reaktor tidak boleh melebihi 920 oC, berapa panas yang dihasilkan dari reaksi tersebut?
gas
ΔHf298, kal/mol
Cp, a+bT, cal/mol.K
NH3
-10960
6,7 + 0,006T
O2
0
8,3 + 0,0002T
NO
21600
8,05 + 0,0002T
H2O
-57800
7,2 + 0,003T
N2
0
8,5 + 0,0001T
2. Elpiji (40% propana dan 60% butana) dibakar dengan udara. Pembakaran dilakukan secara stoikiometrik dan sempurna. Elpiji dan udara masuk pembakaran pada 25 oC, sedang gas hasil pembakaran keluar pada 900 oC. Tentukan panas yang dikeluarkan dari 100 mol elpiji yang dibakar.Diketahui ΔHfo senyawa¡C3H8 (g)= -103,8 kJ/mol¡C4H10 (g)= -124,7 kJ/mol¡H2O (g) = -241,83 kJ/mol¡CO2 (g) = -393,5 kJ/molKapasitas panas senyawa¡C3H8 (g) = 0,068 kJ/mol.K¡C4H10 (g) = 0,0923 kJ/mol.K¡N2 (g) = 0,029 kJ/mol.K¡O2 (g) = 0,0291 kJ/mol.K¡H2O (g) = 0,03346 kJ/mol.K¡CO2 (g) = 0,03611 kJ/mol.K3. Dalam desain awal suatu boiler, metana pada 25 oC dibakar sempurna dengan menggunakan udara 20% berlebih yang masuk dengan suhu sama. Kecepatan umpan metana 450 kmol/jam. Gas panas hasil pembakaran keluar dapur pada suhu 300 oC dan dibuang ke atmosfer. Panas yang diperoleh (Q) digunakan untuk membuat steam superheated pada tekanan 17 bar dan suhu 250 oC.a. Hitung komposisi gas keluar dapur
b. Hitung kapasitas panas rata-rata gas buang
c. Hitung panas yang diperoleh (Q)
d. Hitung kecepatan produksi steam
Data :Kapasitas panas
N2 (g) = 0,029 kJ/mol.K
O2 (g) = 0,0291 kJ/mol.K
H2O (g) = 0,03346 kJ/mol.Klatihan
CO2 (g) = 0,03611 kJ/mol.K
CH4 (g) = 0,0431 kJ/mol.K
Panas pembakaran standar metana (g) = -890,6 kJ/mol