NERACA MASSA SISTIM DENGAN REAKSI KIMIA

3.1 Neraca Massa Komponen Sistim Reaksi Tunggal

Pada sistim dengan reaksi kimia akan melibatkan konversi molekul membentuk molekul lain, atau penyusunan suatu atom dalam suatu molekul menjadi molekul lain. Akibatnya laju alir molar masuk dan keluar dari masing-masing komponen dalam sistim dengan reaksi kimia tidak selalu setara. Sehingga:

(3.1)

tidak selamanya berlaku.

Perbedaan antara laju alir keluar dengan laju alir masuk merupakan laju pembentukan molar komponen S (R_s).

(3.2)

(3.3)

dimana:

M_s = Berat molekul komponen S

N_s = Laju alir molar komponen S

F_s = Laju alir massa komponen S

Contoh 3.1:

Pada proses sinambung sintesa amoniak, 40 mol/jam H₂ dan 12 mol/jam N₂ diumpankan ke sebuah reaktor berkatalis untuk menghasilkan keluaran dengan laju 8 mol N₂/jam, 28 mol H₂/jam dan 8 mol NH₃/jam. Berapakah laju produksi masing-masing komponen apabila reaksi yang terjadi adalah

N₂ + 3H₂ 2 NH₃

Penyelesaian:

mol/jam

Untuk reaktan laju produksi bernilai negatif, sedangkan untuk produk bernilai positif.

Dengan memperkenalkan laju pembentukan komponen, neraca bahan dalam sistim dengan reaksi kimia menjadi:

(3.4)

atau:

(3.5)

Dari rumusan di atas terlihat bahwa dalam sistim dengan reaksi kimia, satu variabel yaitu laju produksi (R_s) diperlukan untuk masing-masing komponen. Menurut Hukum Dalton, laju produksi atau laju penguraian tidak independen melainkan proporsional satu dengan lainnya menurut koefisien stoikiometri reaksi. Apabila laju satu reaksi ditentukan, maka laju reaksi komponen lain dapat dihitung.

Contoh 3.2:

Dari stoikiometri reaksi sintesa amoniak

N₂ + 3H₂ 2 NH₃

dapat ditentukan:

Misalkan laju alir umpan N₂, H₂ dan NH₃ ditentukan berturut-turut sebesar 12, 40 dan 0 mol/jam dan laju konsumsi N₂ adalah sebesar –4 mol/jam, tentukan laju alir masing-masing produk.

Penyelesaian:

Laju produksi NH₃dan konsumsi H₂ dapat dihitung dari laju konsumsi N₂:

= 8 mol jam

= –12 mol/jam

Maka laju alir masing-masing produk:

Dari contoh di atas, dengan kehadiran sebuah reaksi kimia yang melibatkan S komponen, dapat disimpulkan bahwa:

1. Jika salah satu laju produksi komponen diketahui, telah mencukupi untuk menentukan laju produksi sebanyak (S-1) komponen yang lain.

2. Persamaan neraca massa, disamping variabel alur alir, mengandung satu variabel independen tambahan, yaitu laju produksi salah satu komponen yang dipilih sebagai acuan.

3.1.1 Konsep Laju Reaksi

Dalam merumuskan neraca komponen lebih diinginkan menggunakan laju produksi yang bukan merupakan laju reaksi salah satu komponen yang dipilih sebagai acuan.

Contoh 3.3:

Tinjau ulang Contoh 3.2:

atau:

dari Contoh 3.2 diperoleh

= 8 mol/jam,

= –12 mol/jam sehingga:

= 8/2 = 4,

= –12/–3 = 4, dan

= –4/–1 = 4

Konsep laju reaksi dapat digeneralkan dengan memperkenalkan sebuah notasi umum untuk koefisien stoikiometri sebuah reaksi kimia σ_s. Koefisien stoikiometri ini berharga negatif untuk reaktan dan berharga poositif untuk produk. Laju reaksi r dapat didefinisikan sebagai:

s = 1, 2,…, S (3.6)

Dari definisi di atas, laju produksi komponen S yang terlibat dalam suatu reaksi dapat diperoleh dari persamaan:

s = 1, 2,…, S (3.7)

Sehingga persamaan neraca mol dan massa komponen (Pers. 3.4 dan 3.5) menjadi:

s = 1, 2,…, S (3.8)

dan

s = 1, 2,…, S (3.9)

Dalam bentuk umum dapat disimpulkan bahwa dalam menyusun neraca komponen sistim dengan satu reaksi kimia, hanya diperlukan sebuah variabel tambahan yaitu laju reaksi r.

Contoh 3.4:

Tinjau kembali Contoh 3.2 dengan laju N₂, H₂ dan NH₃ berturut-turut adalah 12, 40 dan 0 mol/jam diumpankan ke sebuah reaktor sintesa amoniak melalui reaksi:

N₂ + 3 H₂ 2 NH₃

Apabila laju alir molar N₂ keluar reaktor sebesar 8 mol/jam, hitung laju alir molar komponen yang lain.

Penyelesaian:

Dari persamaan reaksi diperoleh:

Neraca mol komponen:

(1)

(2)

(3)

dari Pers. (1) diperoleh: r = 4 mol/jam.

dari Pers. (2) diperoleh:

40 - 3(4) = 28 mol/jam

dari Pers. (3) diperoleh:

0 + 2(4) = 8 mol/jam

Dari contoh di atas, harga numerik dari laju reaksi, meskipun independen dari setiap komponen dalam reaksi tetapi juga sebagai fungsi dari nilai koefisien stoikiometri reaksi.

Contoh 3.5:

Misalkan perhitungan pada Contoh 3.4 diulang menurut reaksi:

½ N₂ + 3/2 H₂ NH₃

Penyelesaian:

Dalam kasus ini:

Sehingga:

r yang diperoleh dari contoh ini = 8 mol/jam, 2 kali harga r pada Contoh 3.4, akan tetapi:

40 – 3/2 (8) = 28 mol/jam (sama dengan Contoh 3.4)

0 + 1 (8) = 8 mol/jam (sama dengan Contoh 3.4)

Dari contoh ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Meskipun harga r tergantung pada harga koefisien stoikiometri, laju keluaran tidak berubah karena harganya hanya tergantung pada perbandingan koefisien stoikiometri.

2. Pada persamaan neraca komponen (Pers. 3.8) atau (Pers. 3.9) bahwa laju reaksi r biasanya berperan sebagai variabel intermediate (antara) di dalam perhitungan.

3. Setelah r diketahui dan dengan mengetahui salah satu laju aliran masuk atau keluar, maka laju alir komponen lain yang tidak diketahui dapat dihitung.

4. Dalam kinetika reaksi r seringkali dihitung dari temperature, tekanan, komposisi dan profil aliran bahan di dalam reaktor, tidak tergantung pada persamaan neraca komponen.

3.1.2 Konversi dan Reaktan Pembatas

Suatu hal yang lazim dan umum digunakan untuk mengukur keberlangsungan reaksi kimia adalah dengan konversi komponen. Konversi reaktan S (X_S) didefinisikan sebagai:

(3.10)

Konversi suatu komponen, memberikan hubungan antara laju alir masuk dan keluar dari komponen yang bersangkutan. Hubungan ini dapat digunakan untuk menghitung laju reaksi:

(3.11)

dan dari definisi konversi komponen S:

(3.12)

Dengan mensubstitusikan ke dua persamaan di atas diperoleh:

(3.13)

Dari Pers. (3.13) terlihat bahwa apabila konversi suatu komponen diketahui, maka laju reaksi dapat dihitung dan perhitungan neraca bahan dapat diselesaikan dengan laju tersebut.

Contoh 3.6:

Proses modern untuk produksi asam nitrat didasarkan pada oksidasi amoniak melalui reaksi Haber. Tahap pertama reaksi adalah oksidasi NH₃ pada katalis platina untuk menghasilkan NO melalui reaksi:

4 NH₃ + 5 O₂ 4 NO + 6 H₂O

Pada kondisi reaksi tertentu, dengan laju umpan 40 mol/jam NH₃ dan 60 mol/jam O₂ diperoleh konversi NH₃ sebesar 90%. Hitung laju aliran keluar reaktor untuk semua komponen.

Penyelesaian:

Dari Pers. 3.13:

Laju alir komponen keluar reaktor adalah:

Kesimpulan yang dapat diambil dari contoh soal di atas:

Ø Konversi didefinisikan hanya untuk reaktan tertentu.

Ø Apabila konversi tidak disebutkan atas dasar reaktan tertentu, maka konversi didasarkan pada reaktan pembatas (limiting reactan).

Ø Reaktan pembatas didefinisikan sebagai reaktan yang terlebih dahulu habis bereaksi (terbatas) dengan berlangsungnya reaksi.

Tinjau neraca komponen untuk reaktan S:

(3.14)

Komponen S merupakan reaktan dengan nilai σ_sberharga negatif, maka laju reaksi pada saat reaksi selesai:

(3.15)

Sehingga persamaan laju reaksinya:

(3.16)

Dari persamaan di atas yang menjadi reaktan pembatas adalah reaktan yang memiliki nilai perbandingan

yang paling kecil.

Contoh 3.7:

Tinjau kembali Contoh 3.6, apabila umpan amoniak dan oksigen yang diumpankan ke reaktor dengan laju mol yang sama (equimolar) = 100 mol/jam diperoleh konversi 80%. Hitung laju aliran keluar reaktor semua komponen.

Penyelesaian:

Konversi pada contoh soal ini tidak didasarkan pada salah satu reaktan, karena itu harus dianggap atas dasar reaktan pembatas.

NH₃ = 50 mol/jam

O₂ 50 mol/jam

Gambar 3.1 Blok diagram proses oksidasi amoniak

Sebagai reaktan pembatas adalah O₂, karena memiliki nilai:

Dari Pers. 3.13, laju reaksi:

maka:

3.1.3 Analisa Derajat Kebebasan

Seperti telah dijelaskan pada sub Bab 2.2.1 bahwa analisis derajat kebebasan pada dasarnya merupakan suatu tertib mekanisme untuk menghitung semua variabel, persamaan neraca, dan hubungan-hubungan lain yang berkaitan dengan persoalan yang dikaji. Derajat kebebasan dari suatu sistim neraca massa dengan reaksi kimia juga didefinisikan sebagai mana yang terdapat dalam Pers. (2.13).

1. Apabila derajat kebebasan positif, dikatakan bahwa rumusan permasalahannya kurang terdefinisi.

2. Apabila derajat kebebasan negatif, memiliki arti bahwa rumusan persoalannya kelebihan spesifikasi.

3. Untuk derajat kebebasan nol, dikatakan bahwa rumusan persoalan telah tepat terspesifikasikan, artinya jumlah persamaan tepat sama dengan jumlah variabel yang tidak diketahui.

Berdasarkan persamaan neraca komponen untuk semua komponen yang tidak terlibat dalam reaksi maka

Sebuah persamaan neraca dapat dituliskan untuk masing-masing komponen dan penjumlahan semua komponen S merupakan neraca total.

(3.17)

atau:

(3.18)

Ö Neraca massa total dapat ditambahkan pada neraca komponen, sehingga terdapat (S+1) persamaan neraca dan hanya S buah persamaan yang independen.

Ö Jumlah persamaan independen yang tersedia untuk penyelesaian sama dengan jumlah komponen.

Ö Dalam sistim dengan satu reaksi kimia, pada perhitungan derajat kebebasan harus ditambahkan satu variabel tambahan yaitu r (laju reaksi kimia).

Contoh 3.8:

Untuk membuat gas sintesa (H₂ dan N₂) dengan komposisi 75% H₂ dan 25% N₂ dilakukan dengan cara mencampur producer gas (78% N₂, 20% CO, 2% CO₂) dengan water gas (50% H₂, 50 % CO). Gas CO yang bersifat dapat meracuni katalis dihilangkan dengan mereaksikan campuran gas dengan kukus untuk membentuk CO₂ dan H₂. Reaksi yang terjadi:

CO + H₂O CO₂ + H₂

CO₂ yang terbentuk selanjutnya dihilangkan dengan cara penyerapan dengan media penyerap yang sesuai. Komposisi dinyatakan dalam % mol. Kukus diumpankan ke dalam reaktor dengan laju yang tepat agar semua CO terkonversi. Tentukan perbandingan laju alir producer dan water gas yang harus dicampurkan dan laju alir di semua alur alir.

Penyelesaian:

Neraca komponen:

CO : 0 = 0,2N¹ + 0,5N² - r

H₂O : 0 = N³ - r

CO₂ : N⁴ = 0,02N¹ + r

H₂ : 0,75N⁵ = 0,5N² + r

Gambar 3.2 Blok diagram proses penghilangan CO

Ambil dasar perhitungan pada aliran 1 = 100 mol/jam. Gas N₂ adalah gas inert (gas yang tidak terlibat dalam reaksi) sehingga:

N_N2¹ = N_N2⁵ = (0,78) (100) = 78 mol/jam

X_N2⁵N⁵ = N_N2⁵

0,25N⁵ = 78

N⁵ = 312 mol/jam

Penjumlahan neraca komponen CO dan H₂ diperoleh:

0,75N⁵ = 0,2N¹ + N²

N² = 0,75N⁵ – 0,2N¹

= (0,75)(312) – 0,2(100) = 214 mol/jam

Dari neraca CO:

r = 0,2N¹ + 0,5N²

= 0,2(100) + 0,5(214) = 127 mol/jam

Dari neraca H₂O:

N³ = r = 127 mol/jam

Dari neraca CO₂:

N⁴ = 0,02(100) + 127 = 129 mol/jam

Sehingga:

N¹/N² = 100/214 = 0,467

Contoh 3.9:

Untuk memastikan konversi CO benar-benar sempurna, sehingga keracunan katalis dapat dihindari, reaksi berikut ini:

CO + H₂O CO₂ + H₂

biasanya dilakukan pada dua buah reaktor unggun tetap yang masing-masing mengandung jenis katalis yang berbeda. Campuran producer gas dengan komposisi 78% N₂, 20% CO dan 2% CO₂ dan water gas yang terdiri dari 50% H₂ dan 50% CO direaksikan dengan kukus untuk mendapatkan gas hasil yang mengandung H₂:N₂= 3:1. Apabila laju alir kukus diatur sehingga 2 kali laju gas kering total (producer gas + water gas) dan jika 80% konversi terjadi pada reaktor pertama. Hitung komposisi produk antara.

Penyelesaian:

Ø Pada Reaktor 1 dan 2 terjadi reaksi yang sama, sehingga untuk masing-masing reaktor terlibat 1 reaksi, sehingga keseluruhan proses harus melibatkan kedua variabel tersebut.

Ø Dalam mengkaji neraca keseluruhan, keseluruhan sistim dipandang segagai reaktor tunggal dimana reaksi itu terjadi. Neraca keseluruhan hanya mengandung satul laju reaksi yang terlibat.

Ø Masukan lain sama dengan menentukan derajat kebebasan pada sistim tanpa reaksi kimia.

H₂O_(g)

Gambar 3.3 Blok diagram proses penghilangan CO dua tahap

Tabel DK

	Reaktor 1	Reaktor 2	Proses	Keseluruhan
Varibel alur-alir (+ reaksi)	12	10	17	11
Neraca independen	5	5	10	5
Variabel independen yang ditetapkan - Komposisi	3	-	3	3
Hubungan pendukung - Kukus berlebih - Konversi - Perbandingan H₂:N₂	1 1 -	- - 1	1 1 1	1 - 1
Basis perhitungan	- -10	- -6	1 -17	1 -11
DK	2	2	0	0

Dari tabel derajat kebebasan di atas, proses telah terspesifikasikan dengan lengkap dan persoalan dapat diselesaikan dari neraca keseluruhan. Dengan meletakkan dasar perhitungan pada aliran 1 dengan laju 100 mol/jam, persamaan neraca komponen adalah:

N₂ :

(0,78)(100) = 78 mol/jam

CO : 0 = (0,2)(100) + 0,5 N² - r

H₂O :

CO₂ :

0,02(100) + r

H_{2 :}

Perbandingan H₂:N₂ pada aliran keluar sistim = 3:1

Kukus umpan = 2 x total gas kering umpan

N³ = 2(N¹ + N²) (1)

Eliminasi r dari penjumlahan neraca H₂ dan CO.

Dari neraca CO diperoleh:

0 = 0,2 (100) + 0,5 (214) – r

r = 20 + 107 = 127 mol/jam

(r keseluruhan) = 127 mol/jam

Dari persamaan (1):

N³ = 2 (100 + 214) = 628 mol/jam

Dari neraca CO₂:

mol/jam

Dari neraca H₂O:

mol/jam

DK pada Reaktor 1 = 2, sehingga perhitungan selanjutnya dipilih pada Reaktor 1.

Konversi pada Reaktor 1= 0,8

Maka sebagai reaktan pembatas adalah CO, sehingga:

= 101,6 mol/jam (pada Reaktor 1)

Dengan diperolehnya r pada Reaktor 1, maka laju alir komponen yang keluar Reaktor 1 dapat dihitung dari neraca komponen.

N₂ :

(0,78)(100) = 78 mol/jam

CO :

H₂O :

CO₂ :

H₂ :

Komposisi (fraksi mol) aliran 4 adalah:

Dari neraca CO pada reaktor 2:

0 = 25,4 – r

r₂ = 25,4 mol/jam

r₁ = 101,6 mol/jam

r keseluruhan = 127 mol/jam

Berdasarkan hubungan di atas dapat disimpulkan bahwa laju reaksi keseluruhan merupakan jumlah dari laju reaksi pada masing-masing reaktor.

Catatan: Apabila dalam sistim yang terdiri dari beberapa unit terdapat sebuah reaksi yang sama dalam beberapa unit, maka laju reaksi keseluruhan sistim merupakan jumlah laju reaksi pada masing-masing unit.

3.2 Neraca Massa Komponen Sistim Reaksi Kimia Banyak.

3.2.1 Tingkat Perolehan

Konversi untuk sistim dengan multi reaksi:

(3.19)

Perolehan fraksional (Y_pq) produk p dari reaktan q didefinisikan sebagai rasio laju produksi netto (p) dengan laju produksi yang mungkin diperoleh jika seluruh laju pengurangan reaktan q semuanya terkonversi menjadi p saja.

(3.20)

R_p^max = laju produski maksimum produk p dari reaktan q.

Jika produk p diharapkan keluar proses. Yield mendekati 100% menunjukkan bahwa semua reaktan terkonversi menjadi produk yang diinginkan. Yield lebih kecil 50% menunjukkan banyak terbentuk reaksi samping.

Contoh 3.10:

Polyglycol diproduksi melalui proses hidrasi katalitik oksida etilen dengan penambahan oksida berturut-turut menghasilkan glycol

Reaksi yang terjadi:

H₂O + C₂H₄ ® C₂H₄(OH)₂

C₂H₄(OH)₂ + C₂H₄O ® (C₂H₄OH)₂O

(C₂H₄OH)₂O + C₂H₄O ® (C₂H₃OH)₃ (H₂O)

Dispersikan 100 mol/jam etilen oxida bereaksi sempurna dengan kelebihan H₂O 10 moll/jam, mono 30 mol/jam, didalam 10 mol/jam glycol diperoleh. Tentukan yield diglycol dari oksida.

Penyelesaian:

Jika tidak ada digycol diumapankan ke reaktor, laju produksi diglycol 30 mol/jam. Jika 100 mol oxida habis digunakan untuk diproduksi diglycol saja. Kemudian laju produksi digycol seharusnya 50 mol/jam. Untuk mengkonversi ini, mari cek r₁-r₂-r₃-ke tiga reaksi diatas untuk ditabelkan.

Kemudian jika laju keluaran mono-and diglycol dibuat nol diperoleh:

Neraca oksida: 0 = 100-r₁-r₂-r₃

Neraca mono: 0 = 0- r₁-r₂

Neraca tri: 0 = 0+ r₃

Dari neraca ini

r₃ = 0 dan r₁= r₂= 50 mol/jam

akibatnya jika laju produksi diglycol diberikan R_di= r₂-r₁

ini megikuti:

R_di^max = 50 mol/jam

Jadi: yield diglycol dari oxida adalah:

Y = 30/50 = 0,6 atau 60%

Dalam berbagai aplikasi, yield sebagai fungsi reaktan mula-mula. Sebagai contoh: yield produk dapat mengikat sebanding dengan pengurangan reaktan. Akibatnya kedua quantitas ini menggambarkan ferformance reaktor dimana reaksi ganda terjadi.

Contoh 3.11:

Etylen oksida yang digunakan untuk memproduksi glycol dibuat melalui oksidasi parsial etilen dengan udara berlebih pada katalis perak. Reaksi utamanya:

2C₂H₄+ O₂ 2C₂H₄O

Sangat disayangkan, etylen juga dapat teroksidasi sempurna membentuk CO₂ dan H₂O melalui rekasi:

C₂H₄ + 3O₂ 2CO₂ + 2H₂O

Jika umpan mengandung 10% ethylen dan konversi ethylen 25%, 80% yield oksida diperoleh dari reaktan ini. Tentukan komposisi aliran keluaran reaktor?

Penyelesain:

Disini terdapat dua reaksi dan 2 laju reaksi. Ada 5 komponen yang terlibat dalam proses ini dan 1inert (N₂), sehingga ada 6 neraca. Karena tidak ada laju alir yang ditetapkan, maka basis untuk perhitungan dapat ditentukan secara bebas.

Derajat kebebasan:

Jumlah variabel Jumlah persa. neraca Jumlah komposisi Jumlah hubungan pendukung Basis	9+2 6 1 3 1 - 11
Derajad kebebasan	0

Diasumsikan basis perhitungan 1000 mol/jam umpan, maka:

Dari komposisi masuk:

Nⁱⁿ_C2H4 = 0,1 (1000) = 100 mol/jam

Sisa = 1000-100= 900 mol/jam umpan

21% dan 79%, maka:

Nⁱⁿ_O2 = 0,21 (900) = 189 mol/Jam

Nⁱⁿ_O2 = 0,79 (900) = 189 mol/Jam

Jika konversi ditetapkan 25%, itu mengikuti:

0,25 =

0,25 = (N_in C₂H₄) – N_in C₂H₄

N_outC₂H₄= 100 – 0,25 N₁ C₂H₄

N_out C₂H₄ = 100 – 25

V = 75 mol/Jam

Yield ditentukan = 80 %

Jadi: 0,8 =

Maksimum laju produksi C₂H₄ dihasilkan jika selama 25 mol/jam C₂H₄yang dimonversi seluruhnya membentuk oksida, Jika tidak terbentuk CO₂sebagai produk samping

0 = 0 + r₂

Jadi r₂ = 0

Sehingga dari neraca C₂H₄, 75 = 100 – 2 r₁ - r₂= 100 – r₁

R₁ = 12,5 mol/jam

Re₂^maxH₄O = 2r₁ = 25 mol/jam

Hubungan pengurangan yield untuk:

0,8 =

N₂^outC₂H₄O = 20 mol/Jam

Diperoleh:

Neraca C₂H₄O 20 = 0 + 2 r₁

C₂H₄75 = 100 – 2 r₂ – r₂

O₂ N^outO₂ = 189 – r₁ – 3 r₂

H₂O N^outH₂O = O + 2 r₂

CO₂ N^outCO₂ = O + 2r₂

N₂N^outN₂ = 711

Dari neraca C₂H₄O:

r₁= 10 mol/jam

dari neraca C₂H_4:

r₂ = 5 mol/jam

Laju reaksi ini dapat digunakan untuk menentukan sisa laju aliran keluar.

3.2.2 Analisis Derajat Kebebasan Unit Banyak dengan Sistim Reaksi Banyak

Sebagaimana halnya pada sistim tanpa reaksi, himpunan neraca dapat dibuat untuk masing-masing unit dan juga untuk keseluruhan proses. Perbedaan utama adalah apabila satu dari unit proses adalah reaktor, ketika membuat neraca keseluruhan, proses keseluruhan harus dipandang sebagai sebuah reaktor dan laju reaksi keseluruhan harus diperhitungkan sebagai variabel.

Contoh 3.12:

Reduksi Fe₃O₄ dilakukan di dalam sistim aliran dua tahap sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikur ini. Reaksi yang terjadi adalah:

Fe₃O₄ + H₂ ® 3 FeO + H₂O …….……........(1)

FeO + H₂ ® Fe + H₂O ……………….(2)

Reaksi pertama dan kedua terjadi pada tahap I dan hanya reaksi yang kedua terjadi pada tahap II. 10 mol “reducing gas” yang mengandung (% mol) 30 % H₂, 66 % N₂ dan 1 % H₂O masuk ke tahap kedua per 1 mol produk dengan kandungan 98 % mol Fe. Gas yang keluar dari tahap kedua dialirkan ke tahap pertama. Produk Fe yang keluar dari tahap pertama mengandung 2 % Fe. Apabila 10 % gas yang keluar tahap pertama dibuang dan aliran keluar “Condenser” yang di daur ulang mengandung 0,5 % mol air. Hitung komposisi pada semua alur alir.

Penyelesaian:

· Sistim terdiri dari 5 unit dengan reaktor 2 unit

· Pada reaktor I terjadi reaksi 1 dan 2

· Pada reaktor II terjadi reaksi 2 saja

· Tahap I perlu dua variabel reaksi

· Tahap II perlu satu variabel reaksi

· Untuk neraca keseluruhan terlibat 2 variabel reaksi

· Himpunan reaksi “independent” 2 reaksi

· Jumlah persamaan neraca komponen pada neraca keseluruhan = 6

(Fe₃O₄, FeO, Fe, H₂, H₂O, N₂)

Analisa DK

Jumlah	Pencampur	Tahap II	Tahap I	Pembagi aliran	Condenser	Proses	Keseluruhan
§ Variabel § Neraca Independent § Komposisi independen § Hubungan pembantu: - Kendala pembagi - Fraksi gas yang dibuang - Perbd. Gas dan produk	9 3 3 0 0 0	10+1=11 5 4 0 0 1	9+2=11 6 1 0 0 0	9 3 0 2 1 0	7 3 1 0 0 0	30 20 5 2 1 1	10+2=12 6 1 0 0 0
Derajat kebebasan	3	1	4	3	3	1	5
Dasar perhitungan		1				-1
Derajat kebebasan		0				0