Neraca Massa : Mengenal Neraca Massa

Balance Material dengan Reaksi Kimia
4.1
pengantar
Serangkaian langkah-langkah yang terlibat dalam proses manufaktur, produk yang diinginkan dari sebuah baku yang diberikan
material. Selama proses ini perubahan kimia dan fisik berlangsung. Langkah di mana kimia
dan perubahan fisik terjadi, bahan baku mengalami serangkaian reaksi kimia. ini
Reaksi dapat melanjutkan dengan atau tanpa katalis. Katalis dapat membantu untuk meningkatkan laju reaksi.
Produk yang diinginkan dan oleh-produk adalah jantung dari proses yang menentukan perekonomian secara keseluruhan.
Dalam sudut pandang desain, keseimbangan materi reaktor kimia di mana reaksi kimia terjadi
Tempat sangat penting. Kehadiran reaksi kimia tunggal atau ganda membuat materi
menyeimbangkan perhitungan rumit. Karena, dalam perhitungan ini, selain untuk input dan output jangka
pembentukan atau penghilangan istilah juga terlibat. Dalam proses tersebut, massa total dari berbagai
komponen memasuki reaktor sama dengan massa total komponen meninggalkan reaktor.
Saat melakukan keseimbangan materi dengan reaksi kimia, sangat nyaman untuk menggunakan unit molar sebagai
dasar perhitungan. Secara umum, perhitungan material balance harus didasarkan pada membatasi reaktan.
Reaksi kimia dan membatasi reaktan membantu dalam perhitungan kuantitas produk baru yang terbentuk.

4.2
Prinsip Stoikiometri
Stoikiometri adalah alat dasar untuk perhitungan proses kimia. Dalam reaksi kimia, massa dan
hubungan volumetrik umumnya disajikan bersama-sama dengan unit dasar untuk mengekspresikan
perubahan massa dan komposisi. Hubungan ini ditetapkan sebagai prinsip stoikiometri. itu
adalah cabang ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan jumlah relatif dari reaktan dan produk dalam kimia
reaksi. Sementara menerapkan stoikiometri, reaksi kimia yang seimbang digunakan untuk perhitungan. di
reaksi kimia yang seimbang, hubungan antara reaktan dan produk membentuk rasio keseluruhan
angka. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 = ......... (4.1)
Dalam reaksi ini, 1 molekul Nitrogen bereaksi dengan 3 molekul Hidrogen untuk menghasilkan 2 molekul
Amoniak. Nitrogen, hidrogen dan ammonia dalam proporsi stoikiometri dari 1: 3: 2.
Stoikiometri reaksi kimia dapat digunakan untuk menghitung jumlah produk yang dapat
diproduksi dengan jumlah tertentu reaktan. Misalnya, jika 100 kgmol nitrogen dan 300 kgmol
hidrogen diberikan sebagai reaktan, kita dapat menghasilkan 200 kgmol amonia. Stoikiometri dapat membantu
dalam perhitungan teoritis hasil persentase produk. Hal ini juga dapat membantu dalam memprediksi
komponen diencerkan dalam larutan standar. Ia bekerja atas dasar hukum kekekalan massa.
4.2.1 Koefisien Stoikiometri
Jumlah yang keluar dengan rumus molekul dari masing-masing komponen yang terlibat dalam suatu bahan kimia yang
reaksi disebut koefisien stoikiometri. Hal ini juga disebut nomor stoikiometri. Sebagai contoh,
mempertimbangkan reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 =
Dalam reaksi kimia ini, koefisien stoikiometri dari N2 adalah salah satu, koefisien stoikiometri dari H2
adalah tiga dan NH3 adalah dua.
4.2.2 Rasio Stoikiometri
Rasio jumlah stoikiometri dari dua komponen atau spesies molekul yang terlibat dalam
reaksi kimia yang seimbang disebut rasio stoikiometri. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 =
Dalam reaksi ini, rasio stoikiometri H2 untuk N2 adalah 3: 1.
4.2.3 Proporsi Stoikiometri
Pertimbangkan reaksi kimia umum
B + C ® P ......... (4.2)
Di sini, B dan C adalah reaktan dan P adalah produk. Ketika rasio mol komponen B ke
mol komponen C adalah sama dengan perbandingan stoikiometri yang diperoleh dari bahan kimia yang seimbang
reaksi, maka reaksi kimia dikatakan dalam proporsi stoikiometri. Sebagai contoh, perhatikan
reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 =
Dalam reaksi kimia ini, N2 dan H2 adalah reaktan dan NH3 adalah produk.
Jika 100 kgmol dari N2 dan 300 kgmol H2 diumpankan ke reaktor untuk memproduksi 200 kgmol NH3, maka
reaksi dikatakan dalam proporsi stoikiometri. Jika reaktan diumpankan ke dalam reaktor dalam stoikiometri
proporsi, ada kemungkinan reaksi berjalan sampai selesai. Di sisi lain, jika 100 kgmol N2
dan 200 kgmol H2 diumpankan ke reaktor untuk memproduksi 200 kgmol NH3, maka reaksi dikatakan
secara tidak proporsional stoikiometri dan reaksi tidak akan melanjutkan ke penyelesaian.
4.3
membatasi reaktan
Jika dua atau lebih reaktan dimasukkan ke reaktor kimia sesuai dengan proporsi stoikiometri untuk
menghasilkan produk, maka reaktan yang akan hilang pertama di penyelesaian reaksi disebut
membatasi reaktan. Membatasi reaktan selalu hadir dalam jumlah lebih rendah daripada reaktan lainnya. itu
adalah pengambilan keputusan komponen di mana reaksi dapat dilanjutkan. Sebagai contoh, perhatikan
reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 =
Dalam reaksi ini, 1 kgmol N2 dan 3 kgmol H2 direaksikan untuk menghasilkan 2 kgmol NH3. Di sini, N2
dan H2 adalah reaktan. Jumlah N2 yang ditambahkan adalah kurang dari jumlah H2. Oleh karena itu, N2 adalah
membatasi reaktan.
4.4 Kelebihan reaktan
Jika dua atau lebih reaktan dimasukkan ke reaktor kimia sesuai dengan proporsi stoikiometri untuk
menghasilkan produk, maka reaktan yang masih akan tetap pada penyelesaian reaksi disebut
kelebihan reaktan. Kelebihan reaktan selalu hadir dalam jumlah yang lebih besar dari reaktan lainnya. itu
kelebihan reaktan tetap karena tidak ada yang tersisa dengan yang dapat bereaksi. Sebagai contoh, perhatikan
reaksi kimia
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O = ......... (4.3)
Dalam reaksi kimia ini, C3H8 dan O2 adalah reaktan. O2 disuplai dari udara yang selalu di
kelebihan kebutuhan teoritis. Oleh karena itu, C3H8 adalah reaktan pembatas dan O2 adalah reaktan berlebih.
4.4.1 Persentase reaktan Kelebihan
Jika dua atau lebih reaktan dimasukkan ke reaktor kimia sesuai dengan proporsi stoikiometri untuk
menghasilkan produk, maka reaktan yang akan masih tetap lebih bahwa secara teoritis yang dibutuhkan adalah
dinyatakan dalam persen kelebihan. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O =
Dalam reaksi kimia ini C3H8 adalah reaktan pembatas dan O2 adalah kelebihan reaktan.
Mari kita asumsikan,
A = C3H8 (reaktan)
B = O2 (reaktan)
C = CO2 (produk)
D = H2O (produk)
Kemudian, persentase kelebihan reaktan dapat dinyatakan sebagai
Persentase kelebihan B =
......... (4.4)...

Mol kelebihan reaktan secara teoritis diperlukan adalah mol B yang akan sesuai dengan
proporsi stoikiometri. Jumlah kelebihan reaktan benar-benar diberikan dapat dihitung sebagai
Mol B benar-benar diberikan =
......... (4.5)
Jumlah kelebihan reaktan untuk reaksi kimia yang seimbang tertentu dapat dihitung berdasarkan
kuantitas membatasi reaktan diumpankan ke reaktor. Sebagai contoh, perhatikan 100 kgmol / jam C3H8 dan
600 kgmol / jam dari O2 diumpankan ke reaktor kimia. Sesuai proporsi stoikiometrik, kelebihan
reaktan O2 akan menjadi 500 kgmol / jam. Oleh karena itu, O2 diberikan berlebihan. Persentase kelebihan
O2 dapat dihitung sebagai
Persentase kelebihan O2 =

4.5
inert
Sebuah zat yang tidak bereaksi dengan unsur atau senyawa lain disebut bahan inert. untuk
Misalnya, Helium. Ini tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia. Oleh karena itu, helium merupakan bahan inert.
Ketika gas inert ditambahkan ke dalam kesetimbangan reaksi fase gas pada volume konstan, itu tidak membantu
menggeser reaksi. Hal ini karena, penambahan gas non-reaktif dalam keseimbangan fase gas
Reaksi tidak mengubah tekanan parsial gas-gas lainnya dalam reaktor. Memang benar bahwa dengan menambahkan lembam
gas ke dalam reaktor, tekanan total sistem meningkat, namun tekanan total ini tidak memiliki
efek pada konstanta kesetimbangan. Namun, jika volume sistem diperbolehkan untuk meningkat,
tekanan parsial semua komponen gas menurun mengakibatkan pergeseran ke arah lebih banyak
molekul gas.
Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia
N2 + ​​3H2 2NH3 =
Di sini, dalam reaksi kimia ini, lebih banyak jumlah molekul yang hadir di sisi kiri
reaksi. Oleh karena itu, pada tekanan yang lebih tinggi, reaksi menguntungkan bagi arah depan dan sebaliknya.
Neon dan Argon adalah gas inert lainnya yang umum digunakan dalam industri proses kimia.
4.6
Konversi persentase
Jika dua atau lebih reaktan dimasukkan ke reaktor kimia sesuai dengan proporsi stoikiometri untuk
menghasilkan produk, maka salah satu reaktan akan menghilang pada penyelesaian reaksi disebut
membatasi reaktan. Ini reaktan pembatas adalah komponen kunci untuk perhitungan persentase
konversi. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia umum
A + B ® P ......... (4.7)
dimana
Sebuah reaktan = Membatasi
B = Kelebihan reaktan
Rasio jumlah A bereaksi terhadap jumlah A makan ke reaktor disebut konversi. itu
jumlah A mungkin dalam mol atau berat. Persentase konversi mungkin secara matematis dinyatakan
sebagai
Konversi Persentase A = ......... (4.8)
Sebagai contoh, perhatikan 100 kgmol N2 bereaksi dengan 250 kgmol H2 untuk menghasilkan 200 kgmolof NH3.
Asumsikan, 85 kgmol N2 dikonsumsi selama reaksi. Kemudian, konversi persentase N2 dapat
dihitung sebagai
Konversi Persentase = ......... (4.9)
= 85
Fraksi yang tidak bereaksi adalah 0,15.
4.7
persentase Yield
Jumlah total membatasi reaktan bereaksi untuk menghasilkan jumlah produk yang diinginkan disebut yield.
Hal ini umumnya dinyatakan dalam persentase. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia umum
A ® P ......... (4.10)
A ® R ......... (4.11)
dimana
P = Diinginkan produk
R = produk yang tidak diinginkan
Sebuah reaktan = Membatasi
Persentase hasil dapat dinyatakan sebagai
......... (4.12)
4.8
selektivitas
Ketika dua atau lebih reaktan dimasukkan ke reaktor kimia untuk menghasilkan produk, maka produk dapat
dibentuk melalui beberapa reaksi.
Di antaranya beberapa reaksi, reaksi yang diinginkan mendominasi atas reaksi samping yang dihasilkan
ingin dan produk yang tidak diinginkan. Informasi mengenai jumlah produk yang diinginkan dibentuk oleh
reaksi yang diinginkan relatif terhadap jumlah produk yang tidak diinginkan yang dibentuk oleh reaksi samping disebut selektivitas.
Sebagai contoh, perhatikan beberapa reaksi umum
A ® P ......... (4.10)
A ® R ......... (4.11)
dimana
A = reaktan
P = produk Dicari
R = produk Diinginkan
Dalam beberapa reaksi kimia, selektivitas P relatif terhadap R dapat dinyatakan sebagai
......... (4.13)
Produk yang tidak diinginkan memiliki efek sebaliknya terhadap perekonomian proses. Oleh karena itu, diperlukan untuk
meminimalkan produk yang tidak diinginkan dengan menggunakan katalis atau inhibitor yang sesuai.
4.9
Balance Material dengan Reaksi Kimia Tunggal
Jika saldo material dari suatu sistem yang terlibat dengan reaksi kimia tunggal yang bertanggung jawab untuk
menghasilkan produk yang disebut material balance dengan reaksi kimia tunggal.
Sebagai contoh, perhatikan proses pembuatan belerang trioksida dengan mereaksikan belerang dioksida dengan
oksigen. Persamaan reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai
SO2 + O2 = SO3 ......... (4.14)
dimana
SO2 = Sulfur dioksida
O2 = Oksigen
SO3 = Sulfur trioksida
Dalam reaksi kimia ini 1 kgmol SO2 bereaksi dengan ½ kgmol O2 menimbulkan 1 kgmol dari SO3. Di sini,
SO2 adalah reaktan pembatas, O2 adalah kelebihan reaktan dan SO3 adalah produk. Kelebihan reaktan O2
umumnya dipasok dari udara.
4.10
Balance Material dengan Multiple Reaksi Kimia
Jika saldo bahan sistem melibatkan dua atau lebih reaksi kimia yang bertanggung jawab untuk
menghasilkan produk yang diinginkan disebut material balance dengan beberapa reaksi kimia. untuk
Sebagai contoh, perhatikan proses pembuatan etilen oksida dengan mereaksikan etilena dan oksigen.
Di sini, etilena bereaksi dengan oksigen sesuai reaksi berikut.
Reaksi 1: C2H4 + ½ O2 ® C2H4O
Reaksi 2: C2H4 + 3O2 ® 2CO2 + 2H2O
Ini adalah reaksi kimia beberapa. Untuk menghitung konversi persentase etilena dalam hal ini
proses, kita perlu menghitung jumlah total etilena bereaksi. Untuk menghitung jumlah total
etilena bereaksi, kita harus menghitung etilena bereaksi dari reaksi 1 dan reaksi 2
secara independen dan kemudian menambahkan itu. Reaksi Beberapa baik mungkin tipe seri atau tipe paralel
4.11
Operasi Bypass
Unit operasi dengan reaksi kimia di mana sebagian kecil dari aliran umpan dialihkan untuk menggabungkan
dengan aliran produk disebut operasi pintas. Hal ini praktis dalam industri untuk menjaga diinginkan
sifat dari produk. Sebagai contoh, perhatikan operasi dehumidification. Dalam proses ini, bagian
dari udara kering dilewatkan melalui dehumidifier dan dicampur dengan udara yang melewati unit ke
mencapai kelembaban yang diinginkan di udara. Sebuah diagram blok khas operasi bypass ditunjukkan pada Gambar

CONTOH 4.5 Pembuatan elektrolit gas Cl2 dari larutan NaCl dilakukan oleh
reaksi berikut
2NaCl + 2H2O ® 2NaOH + H2 + Cl2
Berapa banyak kg Cl2 dapat dihasilkan dari 100 m3 larutan air garam yang mengandung 7% berat
NaCl? Specific gravity dari solusi relatif terhadap air pada 4 ° C adalah 1,07.
solusi:
Reaksi: 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2
Jumlah NaCl hadir dalam air garam solusi = 7490 kg.
Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
2 kgmol NaCl º 1 kgmol dari Cl2
117 kg NaCl º 71 kg Cl2
Oleh karena itu, 7490 kg NaCl =
= 4545,21 kg Cl2
Jumlah Cl2 dapat dihasilkan dari 100 m3 larutan air garam yang mengandung 7% berat NaCl
adalah 4545,21 kg.
CONTOH 4.6 Kalsium oksida dibentuk dengan membusuk kapur CaCO3 murni. Dalam kiln, reaksi
pergi ke 70% selesai.
(i) Bagaimana komposisi produk padat ditarik dari kiln?
(ii) Apakah hasil kg CO2 yang dihasilkan per kg batu kapur yang dibebankan?
Solusi: Dasar: 1 kgmol CaCO3 diumpankan ke kiln.
Reaksi: CaCO3 = CaO + CO2
Reaksi berjalan sampai selesai = 70%
0.70 kgmol CaCO3 mengambil bagian dalam reaksi.
Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
1 kgmol CaCO3 º 1 kgmol CO2
Juga, 100 kg CaCO3 º 56 kg CaO
Oleh karena itu, 70 kg CaCO3 =
Oleh karena itu, jumlah CaO = 39,2 kg.
Komposisi produk padat:
Komponen Berat (kg) Berat%
CaO 39.2 56.65
CaCO3 30.0 43.35
Total = 69,2 kg
Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
1 kgmol CaCO3 º 1 kgmol CO2
100 kg CaCO3 º 44 kg CO2
1 kg CaCO3 = 0,44 kg CO2
Oleh karena itu, 0,7 kg CaCO3 =
Jumlah CO2 = 0,308 kg.
Hasil dari CO2 yang dihasilkan per kg batu kapur yang dibebankan adalah 0,308 kg.
CONTOH 4.7 pembakaran Heptane, CO2 dihasilkan. Asumsikan bahwa Anda ingin memproduksi 600
kg es kering per jam dan 50% dari CO2 yang dapat dikonversi menjadi es kering. Berapa banyak kg Heptane
harus dibakar oleh per jam?
Solusi: Dasar: 600 kg es kering per jam.
Reaksi: C7H16 + 11O2 ® 7CO2 + 8H2O
Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
1 kgmol dari C7H16 º 7 kgmol CO2
100 kg dari C7H16 º 308 kg CO2
50% dari CO2 yang dihasilkan bisa dikonversi menjadi es kering.
Sekarang, 154 kg CO2 º 100 kg dari C7H16
Oleh karena itu, 600 kg CO2 =
jumlah tersebut
Oleh karena itu, jumlah C7H16 harus dibakar per jam adalah 389,61 kg.
CONTOH 4.8 Sebuah analisis kapur ditampilkan di bawah.
CaCO3 = 92.89%
MgCO3 = 5,41%
Insoluble = 1.70% (Semua persentase yang berat)
(i) Berapa kilogram CaO dapat dibuat dari 6 ton batu kapur ini?
(ii) Berapa kilogram CO2 dapat dipulihkan per kg batu kapur?
(iii) Berapa kilogram batu kapur yang diperlukan untuk membuat 2 ton kapur?
Solusi: Dasar: 100 kg batu kapur.
Reaksi: CaCO3 ® CaO + CO2
MgCO3 ® MgO + CO2
(i) Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
1 kgmol CaCO3 º 1 kgmol CaO
100 kg CaCO3 º 56 kg CaO
Oleh karena itu, 92,89 kg CaCO3 == 52.01 kg
Sekarang, 100 kg CaCO3 º 52.01 kg CaO
Oleh karena itu, 6000 kg CaCO3 == 3120,6 kg
Oleh karena itu, jumlah kalsium oksida yang dapat dibuat dari 6 ton batu kapur ini adalah 3120,6
kg.
(ii) 1 kgmol CaCO3 º 1 kgmol CO2
100 kg CaCO3 º 44 kg CO2
92.89 kg CaCO3 == 40,87 kg
Sekarang, 1 kgmol dari MgCO3 º 1 kgmol CO2
84 kg MgCO3 º 44 kg CO2
Oleh karena itu, 5,41 kg MgCO3 == 2,833 kg
Jumlah total CO2 yang dihasilkan per 100 kg batu kapur = 40,87 + 2,833 = 43,703 kg
Jumlah CO2 yang dihasilkan per kg kapur == 0,437 kg
Oleh karena itu, jumlah CO2 yang dapat dipulihkan per kg batu kapur adalah 0,437 kg.
(iii) 1 kgmol CaCO3 º 1 kgmol CaO
100 kg CaCO3 º 56 kg CaO
92.89 kg
Sekarang, 1 kgmol dari MgCO3 º 1 kgmol MgO
84 kg MgCO3 º 40 kg MgO
Oleh karena itu, 5,41 kg MgCO3 == 2,576 kg
Jumlah total kapur yang dihasilkan per 100 kg batu kapur = 52,01 + 2,576 = 54,586 kg
Sekarang, 54,586 kg kapur º 100 kg batu kapur
Oleh karena itu, 2000 kg kapur == 3663,9 kg
Oleh karena itu, jumlah kapur yang diperlukan untuk membuat 2 ton kapur adalah 3.663,9 kg.
CONTOH 4.9 Logam asam fosfat diperoleh dengan melarutkan fosfor pentaoksida dalam dingin
air. Apa hasil dalam kg asam fosfat logam yang dihasilkan dari 50 kg P2O5 dibebankan dalam
reaktor?
Solusi: Dasar: 1 kgmol P2O5
Reaksi: P2O5 + H2O ® 2HPO3
Dari reaksi kimia yang seimbang, kita harus
1 kgmol P2O5 º 2 kgmol dari HPO3
142 kg P2O5 º 160 kg HPO3
Oleh karena itu, 50 kg P2O5 =
Oleh karena itu, jumlah HPO3 = 56,34 kg
Hasil logam asam fosfat yang dihasilkan dari 50 kg P2O5 dikenakan 56,34 kg.
CONTOH 4.10 Ketika magnesium bereaksi dengan HNO3 encer hidrogen membebaskan. Jika magnesium
digunakan untuk reaksi memiliki 10% kenajisan, menghitung jumlah magnesium ini diperlukan untuk
menghasilkan 100 kg hidrogen?
Solusi: Dasar: 1 kgmol magnesium
Reaksi: Mg + 2HNO3 = Mg (NO3) 2 + H2
Dari persamaan reaksi setara, kita harus
1 kgmol Mg º 1 kgmol H2
Juga, 24,3 kg Mg º 2 kg H2
Oleh karena itu, 21,87

Sekarang, 21,87 kg Mg º 1,8 kg H2
1,8 kg H2 = 21,87 kg Mg
Oleh karena itu, 100 kg H2 =
Oleh karena itu, jumlah Mg = 1.215 kg.
Jumlah murni Mg yang dibutuhkan adalah 1.215 kg.
Jumlah Mg dengan 10% pengotor yang dibutuhkan untuk menghasilkan 100 kg H2 adalah 1.350 kg.
CONTOH 4.11 hidrogen lembab yang mengandung 4% mol H2O dibakar sepenuhnya dalam tungku dengan 30%
udara berlebih. Hitung analisis Orsat dari gas buang.
Solusi: Dasar: 100 kgmol bahan bakar.
Reaksi: H2 + ½ O2 ® H2O
O2 yang dibutuhkan:
Dari reaksi kimia yang kita miliki,
1 kgmol H2 º ½ O2 kgmol
96 kgmol H2 =
Jumlah O2 yang dibutuhkan = 48 kgmol.
Jumlah O2 disertakan dengan 30% udara berlebih = 48 (1 + 0,3) = 62,4 kgmol
N2 bersama dengan 62,4 kgmol dari O2 = 234,74 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol atau H2 º 1 kgmol H2O
Oleh karena itu, 96 kgmol H2 =
Jumlah H2O terbentuk = 96 kgmol.
Jumlah total H2O dalam aliran produk = 96 + 4 = 100 kgmol
Jumlah O2 yang tidak bereaksi = 62,4-48 = 14,4 kgmol
Aliran produk kgmol Mole%
H2O 100 28,64
O2 14.4 4.13
N2 234,74 67,23
Jumlah 349,14 kgmol
Contoh 4.12 Sebuah reaktor pembakaran diberi makan dengan 50 kgmol / jam dari butana dan 2500 kgmol / jam udara.
Hitung persentase berlebih (O2) udara dan komposisi gas yang meninggalkan reaktor pembakaran.
Asumsikan pembakaran sempurna dari butana.
Solusi: Dasar: 2500 kgmol / jam udara dan 50 kgmol dari C4H10
Reaksi: C4H10 + O2 ® 4CO2 + 5H2O
O2 di udara dipasok = 2500 × (0.21) = 525 kgmol
O2 yang dibutuhkan:
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C4H10 º kgmol dari O2
Oleh karena itu, 50 kgmol dari C4H10 =
Jumlah O2 yang dibutuhkan = 325 kgmol
Jumlah udara berlebih dipasok = 525-325 = 200 kgmol
Persentase kelebihan O2 disediakan == 61,54
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C4H10 º 4 kgmol CO2
Oleh karena itu, 50 kgmol dari C4H10 =
Jumlah CO2 yang terbentuk = 200 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C4H10 º 5 kgmol dari H2O
Oleh karena itu, 50 kgmol dari C4H10 =
Oleh karena itu, jumlah H2O terbentuk = 250 kgmol.
Jumlah N2 yang berhubungan dengan udara yang disediakan = 2.500 × 0,79 = 1975 kgmol
Komposisi kgmol Mole%
O2 200 7,62
N2 1.975 75,24
CO2 200 7,62
H2O 250 9,52
Total = 2625 kgmol
CONTOH 4.13 Seorang asisten lab laporan pintu keluar Orsat analisis gas dari tungku, CO2 = 11,8%, CO =
5%, H2 = 1,5%, O2 = 1,0% dan N2 = 80,7%. Minyak dibakar dengan 20% udara berlebih. Maukah Anda
pujian dia pada karyanya?
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
O2 dalam gas buang = 11,8 + + 1.0 = 15.3 kgmol
O2 dipasok dari udara = (80,7) = 21,45 × kgmol
O2 terhitung = 21,45-15,3 = 6.15 kgmol
O2 terhitung tidak dilaporkan dalam analisis gas buang. Ini jumlah O2 mungkin telah digunakan dalam
pembentukan H2O.
H2 dalam bahan bakar = 6,15 × 2 = 12.30 kgmol
O2 yang dibutuhkan untuk pembakaran sempurna bahan bakar = 6,15 + (11,8 + 5) = 22,95 kgmol
20% udara berlebih berarti 27,54 kgmol.
Sekarang, 27,54 kgmol dari O2 º 27.54 × kgmol N2
Oleh karena itu, jumlah N2 berhubungan dengan udara = 103,6 kgmol.
Ada perbedaan besar dalam N2 dilaporkan dalam analisis gas buang dan N2 hadir di udara. Oleh karena itu,
ada cara yang baik untuk pujian dia pada karyanya.
CONTOH 4.14 karbon monoksida bereaksi dengan hidrogen untuk menghasilkan metanol. Hitung
perbandingan stoikiometri H2 ke CO
Solusi: Dasar: 1 kgmol of CO
Reaksi: CO + 2H2 ® CH3OH
2 kgmol H2 º 1 kgmol CO
Oleh karena itu, perbandingan stoikiometri H2 untuk CO 2 ==
CONTOH 4.15 karbon monoksida bereaksi dengan hidrogen untuk menghasilkan metanol. Hitung
kgmol dari CH3OH diproduksi per 50 kgmol CO bereaksi.
Solusi: Dasar: 50 kgmol dari CO
Reaksi: CO + 2H2 ® CH3OH
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol CO º 1 kgmol dari CH3OH
Oleh karena itu, 50 kgmol CO =
Oleh karena itu, jumlah CH3OH dihasilkan = 50 kgmol.
CONTOH 4.16 karbon monoksida bereaksi dengan hidrogen untuk menghasilkan CH3OH. Hitung rasio berat CO untuk H2 jika keduanya diumpankan ke dalam reaktor dalam proporsi stoikiometrik.
Solusi: Dasar: 1 kgmol of CO
Reaksi: CO + 2H2 ® CH3OH
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari CO 2 º kgmol H2
Juga, 28 kg CO º 4 kg H2
Oleh karena itu, rasio berat CO H2 == 7.
CONTOH 4.17 Dalam produksi SO3, 50 kgmol SO2 dan 100 kgmol dari O2 yang diumpankan ke reaktor.
Arus produk yang ditemukan mengandung 40 kgmol dari SO3. Tentukan konversi persentase
SO2.
Solusi: Dasar: 50 kgmol SO2.
Reaksi: SO2 + O2 = SO3
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari SO3 º 1 kgmol SO2
40 kgmol dari SO3 =
Oleh karena itu, jumlah SO2 yang dibutuhkan = 40 kgmol.
Persentase konversi SO2 === 80%.
CONTOH 4.18 gas yang diperoleh dari tungku berapi dengan bahan bakar hidrokarbon analisis:
CO2 = 10,2%
O2 = 7,9%
N2 = 81,9%
dengan analisis Orsat. Hitung persentase udara berlebih.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
O2 disediakan = 81,9 × = 21,77 kgmol.
O2 menyumbang = 10,2 + 7,9 = 18,1 kgmol.
O2 terhitung = 3.67 kgmol.
O2 teoritis yang dibutuhkan = 10.2 + 3.67 = 21,77-18,1 = 3.67 kgmol.

Persentase kelebihan === udara 56.95.
Contoh 4.19 Sebuah bahan bakar minyak mengandung 87% C dan 13% H2. Hal ini dibakar untuk membentuk gas buang berikut
komposisi:
CO2 = 13,2%
O2 = 3,8%
dan N2 = 83,0%
Hitung persentase udara berlebih yang digunakan.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
Reaksi: C + O2 ® CO2
O2 diberikan = 83 × = 22,063 kgmol.
O2 menyumbang = 13,2 + 3,8 = 17 kgmol.
O2 terhitung = 22,063-17,0 = 5,063 kgmol.
Terhitung O2 mungkin telah digunakan dalam pembentukan H2O.
O2 teoritis yang dibutuhkan untuk pembakaran sempurna = 13,2 + 5,063 = 18,263 kgmol.
Persentase udara berlebih =
== 20.81
Contoh 4.20 Sebuah bahan bakar minyak mengandung 85% C dan 15% H2. Hal ini dibakar untuk membentuk gas buang berikut
komposisi:
CO2 = 13,0%
O2 = 3,2%
dan N2 = 83,8%
Berapa banyak kgmol gas buang yang dihasilkan per kg bahan bakar minyak?
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
O2 diberikan
O2 menyumbang = 13,0 + 3,2 = 16,2 kgmol.
O2 terhitung = 22,78-16,2 = 6.58 kgmol.
Hadir H2 = 6.58 × 2 = 13,16 kgmol.
C dalam bahan bakar = C di buang gas = 13,0 kgmol.
Misalkan x jumlah bahan bakar yang dipasok di kgmol.
Material balance untuk karbon:
x × 0,85 = 13,0
x =
= 15,294 kgmol
= (15,294) × 12
Oleh karena itu, bahan bakar yang dipasok = 183,53 kg
kgmol gas buang yang dihasilkan per kg bahan bakar minyak diberikan == 0,545 kgmol
Contoh 4.21 Sebuah bahan bakar gas terdiri dari campuran CH4 dan N2. Campuran ini dibakar dengan udara. itu
analisis gas buang adalah:
CO2 = 7,3%
O2 = 6,9%
dan N2 = 85,8%.
Hitung persentase kelebihan udara dan komposisi campuran bahan bakar gas.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang kering.
Reaksi: CH4 + 2O2 ® CO2 + 2H2O
C dalam bahan bakar º C dalam gas buang
= 7.3 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol CO2 º 2 kgmol H2O
Oleh karena itu, 7,3 kgmol CO2 == 14,6 kgmol dari H2O.
Jumlah H2O terbentuk selama reaksi adalah 14,6 kgmol. Oleh karena itu, O2 digunakan untuk pembentukan
air == 7.3 kgmol.
O2 teoritis yang dibutuhkan = 7,3 + 7,3 = 14,6 kgmol
O2 Disediakan = 14,6 + 6,9 = 21,5 kgmol
N2 dipasok dari udara = 21,5 × = 80,88 kgmol
N2 hadir dalam bahan bakar = 85,8-80,88 = 4.92 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol CH4 º 1 kgmol CO2
= 7.3 kgmol
Komposisi bahan bakar kgmol Mole%
CH4 7.3 59.73
N2 4.92 40.27
Total = 12.22 kgmol
Persentase udara berlebih = ´ 100 ==
47,26%
Contoh 4.22 Sebuah gas produser dengan komposisi volume adalah sebagai berikut:
CO = 27,5%
CO2 = 5,3%
O2 = 0,7%
dan N2 = 66,5%.
Hal ini dibakar dengan 20% udara berlebih. Jika pembakaran adalah 96% selesai, menghitung komposisi dengan mol
dari gas buang.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas produser
Reaksi: CO + ½ O2 ® CO2
O2 balance:
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol CO º kgmol dari O2
Oleh karena itu, 27,5 kgmol CO == 13,75 kgmol
O2 diperlukan untuk mengkonversi CO menjadi CO2 = 13,75 kgmol
O2 hadir di produsen gas = 0.70 kgmol.
O2 Net diperlukan = 13,05 kgmol
Air disertakan dengan 20% berlebih = (13,05) × (1,20) = 15,66 kgmol
O2 digunakan untuk 96% pembakaran CO = (13,05) × 0,96 = 12,528 kgmol
Kelebihan O2 setelah pembakaran = 15,66-12,528 = 3,132 kgmol.
N2 dari udara dipasok = 15,66 × 58,91 = kgmol
N2 hadir di produsen gas = 66.50 kgmol
Jumlah total N2 dalam gas buang = 125,41 kgmol
Keseimbangan CO2:
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol CO º 1 kgmol CO2
27,5 kgmol CO =
Jumlah CO2 dari CO = 27,5 kgmol.
Juga, jumlah CO2 dari 96% pembakaran CO = 27,5 × 0,96 = 26,4 kgmol
CO2 hadir di produsen gas = 5,3 kgmol.
Oleh karena itu, jumlah total CO2 hadir dalam gas buang = 31,7 kgmol
CO keseimbangan:
CO hadir di produsen gas = 27,5 kgmol
CO kiri setelah 96% pembakaran = (27,5) × (0,04) = 1,1 kgmol.
CO hadir dalam gas buang = 1,1 kgmol.
Komposisi kgmol Mole%
O2 3,132 1.94
N2 125,410 77.73
CO2 31,700 19.65
CO 1.100 0.68
Total = 161,342 kgmol
Contoh 4.23 Sebuah campuran yang mengandung asam 65% H2SO4, HNO3 20% dan 15% H2O akan dilakukan oleh
pencampuran cairan berikut:
(i) Suatu asam menghabiskan mengandung 10% HNO3, 60% H2SO4 dan 30% H2O.
(ii) A HNO3 pekat yang mengandung 90% HNO3 dan 10% H2O.
(iii) 20% Oleum (80% H2SO4 dan 20% SO3). Berapa banyak kg asam harus digunakan untuk memperoleh
1.000 kg dari asam campuran.
Solusi: Dasar: 1000 kg asam campuran.

Misalkan x jumlah menghabiskan asam (dalam kg), y adalah jumlah HNO3 pekat (dalam kg) dan z menjadi
jumlah Oleum (dalam kg).
Secara keseluruhan neraca bahan:
x + y + z = 1000 ......... (i)
Material balance untuk H2SO4:
x × 0,60 + y × 0 + × z (0,8 + 0,245) = 1000 × 0,65
0.60x + 1.045z = 650 ......... (ii)
Material balance untuk HNO3:
x × 0,10 × 0,90 + y + z × 0 = 1000 × 0,20
0.10x + 0.90 y = 200 ......... (iii)
Dari Pers. (ii) dan (i), kita mendapatkan
0.60x + 1.045z = 650
[x + y + z = 1000] × 0,6
CONTOH 4.24 Dalam produksi SO3, 150 kgmol SO2 dan 250 kgmol dari O2 yang diumpankan ke reaktor.
Arus produk yang ditemukan mengandung 90 kgmol dari SO3. Hitung konversi persentase SO2.
Solusi: Dasar: 150 kgmol SO2 diumpankan ke reaktor.
Reaksi: SO2 + ½ O2 ® SO3
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari SO3 º 1 kgmol SO2
Oleh karena itu, 90 kgmol dari SO3 =
SO2 bereaksi = 90 kgmol
Persentase konversi SO2 === 60
CONTOH 4.25 Asam asetat diproduksi oleh oksidasi asetaldehida. 120 kgmol / jam
asetaldehida diumpankan ke reaktor. Produk meninggalkan reaktor mengandung 15,5% asetaldehida,
58,5% asam asetat dan oksigen sisanya (basis mol). Hitung konversi persentase asetaldehida.
Solusi: Dasar: 120 kgmol / jam asetaldehida dibebankan ke dalam reaktor.
Reaksi: CH3CHO + ½ O2 ® CH3COOH
Biarkan x menjadi kgmol dari aliran produk yang diperoleh per jam.
CH3COOH terbentuk = 0.585x kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari CH3CHO º 1 kgmol dari CH3COOH.
CH3CHO bereaksi = 0.585x kgmol.
CH3CHO tidak bereaksi = 0.155x kgmol.
Sekarang, material balance untuk CH3CHO:
120 = 0.585x + 0.155x
120 = 0,74 x
x = 162,16 kgmol / jam
CH3CHO bereaksi = 162,16 × 0.585
= 94,86 kgmol / jam
Konversi Persentase CH3CHO =
== 79,05%
CONTOH 4.26 Sulphur trioksida diproduksi oleh reaksi SO2 dan O2. 120 kgmol SO2
dan 120 kgmol O2 diumpankan ke reaktor. Jika konversi SO2 persentase adalah 60, menghitung
komposisi aliran produk secara mol.
Solusi: Dasar: 120 kgmol SO2 dan 120 kgmol dari O2 diumpankan ke reaktor.
Reaksi: SO2 + ½ O2 ® SO3
Persentase konversi SO2 = 60 =
Mol SO2 bereaksi == 72 kgmol
Material balance untuk SO2:
SO2 dibebankan = SO2 bereaksi + SO2 tidak bereaksi
Þ 120 = 72 + SO2 tidak bereaksi
SO2 Þ tidak bereaksi = 120-72
= 48 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari SO3 º 1 kgmol dari SO3
Oleh karena itu, 72 kgmol SO2 =
Oleh karena itu, jumlah SO3 terbentuk = 72 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol SO2 º kgmol dari O2
Oleh karena itu, 72 kgmol SO2 =
Jumlah O2 bereaksi = 36 kgmol.
Oleh karena itu, jumlah O2 yang tidak bereaksi = 120-36 = 84 kgmol.
Komposisi aliran produk
Komponen kgmol Mole%
SO2 48 23.53
SO3 72 35,29
O2 84 41.18
Total = 204 kgmol
CONTOH 4.27 C2H4O diproduksi oleh oksidasi etilena. 120 kgmol dari C2H4 diumpankan ke
reaktor. Produk ini ditemukan mengandung 90 kgmol etilen oksida dan 8 kgmol CO2. Hitung:
(i) konversi Persentase etilena
(ii) hasil Persentase C2H4O.
Solusi: Dasar: 120 kgmol etilena diumpankan ke reaktor.
reaksi:
1. C2H4 + O2 ® C2H4O
2. C2H4 + 3O2 ® 2CO2 + 2H2O
Dari reaksi kimia 1, kita memiliki
1 kgmol dari C2H4O º 1 kgmol dari C2H4
Oleh karena itu, 90
Dengan demikian, jumlah C2H4 bereaksi = 90 kgmol.
Dari reaksi kimia 2, kita memiliki
2 kgmol CO2 º 1 kgmol dari C2H4
Oleh karena itu, 8 kgmol CO2 =
Jumlah C2H4 bereaksi = 4 kgmol
Oleh karena itu, jumlah total C2H4 bereaksi = 90 + 4 = 94 kgmol
Konversi Persentase C2H4 === 78,33%
Hasil Persentase C2H4O ===
95,74%
CONTOH 4.28 Etilen oksida diproduksi oleh oksidasi etilena. 120 kgmol etilena
dan 120 kgmol oksigen dimasukkan ke dalam reaktor. Konversi etilena adalah 75% dan persentase
hasil C2H4O adalah 95. Hitung komposisi aliran produk meninggalkan reaktor. reaksi
terjadi di reaktor adalah:
C2H4 + O2 ® C2H4O
C2H4 + 3O2 ® 2CO2 + 2H2O
Solusi: Dasar: 120 kgmol dari C2H4 dan 120 kgmol O2 diumpankan ke reaktor.
reaksi:
1. C2H4 + O2 ® C2H4O
2. C2H4 + 3O2 ® 2CO2 + 2H2O
Mol C2H4 bereaksi sama sekali = 120 × 0,75 = 90 kgmol
Dari reaksi kimia 1, kita memiliki
Mol C2H4 bereaksi untuk membentuk C2H4O = 0,95 × 90 = 85,5 kgmol
Dari reaksi kimia 2, kita memiliki
Mol C2H4 bereaksi untuk membentuk CO2, H2O = 90-85,5 = 4,5 kgmol
Mol C2H4 tidak bereaksi = 120-90 = 30 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C2H4 º 2 kgmol CO2
Oleh karena itu, 4.5 kgmol dari C2H4 =

Jumlah CO2 yang terbentuk = 9 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C2H4 º 2 kgmol H2O
Oleh karena itu, 4.5 kgmol dari C2H4 =
Jumlah air yang terbentuk = 9 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C2H4 º kgmol dari O2
Oleh karena itu, 85,5 kgmol dari C2H4 =
Jumlah O2 bereaksi untuk reaksi 1 = 42,75 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari C2H4 º 3 kgmol dari O2
Oleh karena itu, 4.5 kgmol dari C2H4 =
Jumlah O2 bereaksi untuk reaksi 2 = 13,5 kgmol.
Jumlah total O2 bereaksi = 42,75 + 13,5 = 56,25 kgmol.
Jumlah O2 yang tidak bereaksi = 120-56,25 = 63,75 kgmol.
Komposisi aliran produk
Komponen kgmol Mole%
C2H4 30.00 15.21
C2H4O 85.50 43.35
O2 63.75 32.32
CO2 9.00 4.56
H2O 9.00 4.56
Total = 197,25 kgmol
CONTOH 4.29 Dalam pembuatan SO3, diumpankan ke reaktor terdiri dari 100 kgmol SO2 dan 300
kgmol udara. Hitung persentase udara berlebih digunakan.
Solusi: Dasar: 100 kgmol SO2 diumpankan ke reaktor.
Reaksi: SO2 + O2 ® SO3
Air disediakan = 300 kgmol
O2 di udara yang disediakan = 300 × (0,21) = 63 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol SO2 º kgmol dari O2
Oleh karena itu, 100 kgmol SO2 =
O2 yang dibutuhkan secara teoritis = 50 kgmol
Persentase kelebihan O2 =
== 26
Catatan: Persentase kelebihan O2 = persentase udara berlebih.
Juga, 21 kgmol dari O2 º 100 kgmol udara
Oleh karena itu, 50 kgmol O2 =
Air teoritis yang dibutuhkan = 238,09 kgmol
Air disediakan = 300 kgmol
Persentase udara berlebih =
== 26
CONTOH 4.30 250 kgmol etanol dibebankan ke reaktor dehidrogenasi untuk menghasilkan
asetaldehida. Arus produk yang ditemukan mengandung 50 kgmol asetaldehida. Hitung% yang
konversi etanol.
Solusi: Dasar: 250 kgmol etanol dibebankan pada reaktor.
Reaksi: C2H5OH ® CH3CHO + H2
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol dari CH3CHO º 1 kgmol dari C2H5OH
Oleh karena itu, 50 kgmol dari CH3CHO =
Oleh karena itu, jumlah C2H5OH bereaksi = 50 kgmol.
Konversi Persentase C2H5OH === 20
CONTOH 4.31 Cu (NO3) 2 yang dibuat dengan mereaksikan tembaga dengan HNO3 pekat. Hitung
kuantitas (dalam kg) dari tembaga yang diperlukan untuk menghasilkan 150 kg tembaga nitrat jika reaksi adalah 96%
lengkap.
Solusi: Dasar: 150 kg Cu (NO3) 2.
Reaksi: Cu + 4HNO3 ® Cu (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O
Dari reaksi kimia, kita memiliki
187,5 kg Cu (NO3) 2 º 63,5 kg Cu
Oleh karena itu, 150 kg Cu (NO3) 2 =
Oleh karena itu, jumlah Cu yang dibutuhkan = 50,8 kg.
100% selesai reaksi º Diperlukan 50,8 kg Cu
Oleh karena itu, 96% penyelesaian reaksi =.
Dengan demikian, jumlah Cu diperlukan = 52,92 kg.
Oleh karena itu, untuk menghasilkan 150 kg Cu (NO3) 2, jumlah tembaga yang diperlukan adalah 52,92 kg.
CONTOH 4.32 Zinc nitrat diproduksi dengan mereaksikan bubuk seng dengan asam nitrat pekat.
Hitung jumlah Zn (NO3) 2 dapat dibuat dengan menggunakan 120 kg bubuk seng.
Solusi: Dasar: 120 kg bubuk seng.
Reaksi: Zn + 4HNO3 ® Zn (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O
Dari reaksi kimia, kita memiliki
65.38 kg Zn º 189.38 kg Zn (NO3) 2
Oleh karena itu, 120 kg Zn =
Oleh karena itu, jumlah Zn (NO3) 2 dapat dibuat = 347,59 kg.
CONTOH 4.33 Dalam reaktor, 130 kg serbuk Zn dan 160 kg dari HNO3 diberi makan. Reaksi yang terjadi adalah 80%
lengkap. Produk yang terbentuk adalah Zn (NO3) 2, NO2 dan H2O. Hitung jumlah Zn (NO3) 2 dan
NO2 yang terbentuk sebagai produk.
Solusi: Dasar: 130 kg bubuk seng.
Reaksi: Zn + 4HNO3 ® Zn (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O
Dari reaksi kimia, kita memiliki
65.38 kg Zn º 189.38 kg Zn (NO3) 2
Oleh karena itu, 130 kg Zn =
Sekarang, jumlah Zn (NO3) 2 = 376,56 kg.
Jumlah Zn (NO3) 2 sebenarnya terbentuk = 301,25 kg.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol Zn º 2 kgmol NO2
65.38 kg Zn º 2 × 46 kg NO2
Oleh karena itu, 130 kg Zn =
Artinya, jumlah NO2 yang terbentuk = 182,93 kg.
Sekarang, 100% penyelesaian reaksi º 182,93 kg NO2
Oleh karena itu, 80% penyelesaian reaksi =
Dengan demikian, jumlah NO2 sebenarnya terbentuk = 146,34 kg.
CONTOH 4.34 Ketika Mg bereaksi dengan HNO3 encer, hidrogen membebaskan sesuai dengan reaksi yang diberikan
di bawah ini.
Mg + 2HNO3 ® Mg (NO3) 2 + H2.
Hitung jumlah Mg yang dibutuhkan untuk menghasilkan 250 kg hidrogen.
Solusi: Dasar: 250 kg Hidrogen.
Reaksi: Mg + 2HNO3 ® Mg (NO3) 2 + H2
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol Mg º 1 kgmol H2
2,0 kg H2 º 24,3 kg Mg
Oleh karena itu, 250 kg H2 =
Oleh karena itu, jumlah Mg yang dibutuhkan = 3,037.5 kg.
CONTOH 4.35 Mn dan encer HNO3 dimasukkan ke reaktor. Selama proses tersebut, H2 dibebaskan dan
Mn (NO3) 2 dibentuk sesuai dengan reaksi yang diberikan di bawah ini.
Mn + 2HNO3 ® Mn (NO3) 2 + H2
Pertimbangkan bahwa Mn digunakan untuk reaksi adalah 80% murni. Hitung jumlah HNO3 diperlukan untuk menghasilkan
150 kg H2.
Solusi: Dasar: 150 kg H2.
Reaksi: Mn + 2HNODari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol H2 º 2 kgmol HNO3
2 kg H2 º 2 × 63 kg HNO3
150 kg H2 º?
=
Oleh karena itu, jumlah HNO3 diperlukan = 9.450 kg.
Mangan (Mn) adalah 80% murni. Oleh karena itu, HNO3 sebenarnya dibutuhkan untuk memproduksi 150 kg H2 adalah 7560 kg.
CONTOH 4.36 Logam asam fosfat diperoleh dengan melarutkan P2O5 dalam air dingin. Jika 50 kgof
pentaoksida fosfor dilarutkan dalam air, menghitung jumlah logam asam fosfat terbentuk.
Solusi: Dasar: 50 kg P2O5.
Reaksi: P2O5 + H2O ® 2HPO3
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol P2O5 º 2 kgmol dari HPO3
Juga, 142 kg P2O5 º 2 × 80 kg HPO3
Oleh karena itu, 50 kg P2O5 =
Oleh karena itu, jumlah HPO3 terbentuk = 56,34 kg.
Contoh 4.37 Sebuah bahan bakar minyak dibakar dalam tungku. The Orsat analisis gas buang ditemukan mengandung
CO2 = 11,2%
O2 = 5,8%
dan N2 = 83,0%.
Semua persentase adalah dengan mol. Hitung rasio C: H dari bahan bakar minyak. Asumsikan bahan bakar yang tidak mengandung
nitrogen.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
reaksi:
1. C + O2 ® CO2
2. H2 + O2 ® H2O
Dari reaksi kimia 1, kita memiliki
1 kgmol dari O2 º 1 kgmol CO2
O2 yang dibutuhkan untuk pembakaran C = 11,2 kgmol
O2 hadir dalam gas buang = 5,8 kgmol
O2 menyumbang = 11,2 + 5,8 = 17 kgmol
O2 dipasok dari udara = 83 × (21/79) = 22,06 kgmol
O2 terhitung = 22,06-17,00 = 5,06 kgmol.
The O2 terhitung tidak dilaporkan dalam analisis gas buang. Ini jumlah O2 digunakan untuk pembakaran
Hidrogen untuk membentuk air.
Bentuk reaksi kimia 2, kita memiliki
kgmol dari O2 º 1 kgmol H2
5.06 kgmol O2 =
Oleh karena itu, jumlah H2 dibakar = 10,12 kgmol
Berat H2 dibakar = 10,12 × 2 = 20.24 kg
Berat C dibakar = 11,2 × 12 = 134,4 kg
C: rasio H bahan bakar minyak == 6.64.
Contoh 4.38 Sebuah kokas mengandung 80% karbon dan 20% bahan non-mudah terbakar berat.
(i) Hitung jumlah O2 teoritis yang diperlukan untuk membakar 120 kg coke sepenuhnya.
(ii) Jika 60% udara berlebih diberikan, menghitung komposisi gas dalam aliran produk.
Solusi: Dasar: 120 kg coke.
Reaksi: C + O2 ® CO2
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kg atom C = 1 kgmol dari O2
12 kg C º 32 kg O2
Oleh karena itu, 96 kg C =
Oleh karena itu, jumlah O2 yang dibutuhkan = 256 kg.
Jumlah = O2 diperlukan
Jumlah O2 teoritis yang dibutuhkan = 8 kgmol
Sekarang, 21 kgmol dari O2 º 100 kgmol udara
Oleh karena itu, 8 kgmol O2 =
Air teoritis yang dibutuhkan = 38,09 kgmol.
Air disediakan = 38,09 = 60,95 kgmol
O2 di udara dipasok = 60,95 × 0,21 = 12,8 kgmol
N2 di udara dipasok = 60,95 × 0,79 = 48.15 kgmol
Terhitung O2 = O2 di udara dipasok - O2 teoritis yang dibutuhkan = 12,8-8,0 = 4,8 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kg atom C º 1 kgmol CO2
12 kg C º 44 kg CO2
Oleh karena itu, 96 kg C =
Oleh karena itu, jumlah CO2 yang terbentuk = 352 kg == 8 kgmol.
Komposisi gas dalam aliran produk
Komponen Quantity (kgmol) Mole%
CO2 8.00 13.13
O2 4.80 7.86
N2 48.15 78,99
Total = 60.95 kgmol
CONTOH 4.39 Gas klor diproduksi oleh proses Decon. Campuran asam klorida kering
gas dan udara dilewatkan melalui katalis panas yang mempromosikan oksidasi asam. Air digunakan dalam 25%
lebih dari yang dibutuhkan secara teoritis. Hitung berat udara dipasok per kilogram asam.
Solusi: Dasar: 1 kg gas asam HCl dibebankan
Reaksi: 4HCl + O2 ® 2Cl2 + 2H2O
Gas asam HCl dibebankan = 1 kg == 0,0274 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
4 kgmol HCl º 1 kgmol dari O2
Oleh karena itu, 0,0274 kgmol HCl =
Jumlah O2 teoritis yang dibutuhkan = 0,00685 kgmol
Persentase udara berlebih = × 100
O2 di udara yang disediakan = O2 teoritis diperlukan × =
Jumlah O2 disediakan = 0,00856 kgmol
21 kgmol dari O2 = 100 kgmol udara
0,00856 kgmol dari O2 =
Jumlah pasokan udara = 0,0408 kgmol
= 0,0408 × 29 = 1,182 kg
Oleh karena itu, berat udara dipasok per kg asam = 1,182.
CONTOH 4.40 Soda abu diproduksi sesuai reaksi
2NaHCO3 ® Na2CO3 + CO2 + H2O
Dalam penyelidikan eksperimental, NaHCO3 basah yang mengandung 8% air pra-campuran dengan daur ulang kering
soda ash sehingga dapat mengurangi kadar air 5% sebelum memperkenalkan ke calciner tersebut. Calciner adalah
diberi makan dengan 2.000 kg bikarbonat basah per jam. Hitung:
(i) Kuantitas soda ash yang diproduksi per jam sebagai produk akhir.
(ii) Kuantitas off gas yang dihasilkan per jam.
(iii) rasio Mole CO2 ke H2O dalam gas off.
(iv) Quantity soda ash daur ulang per jam .......... [BU Agustus 1997]
Solusi: Dasar: 2000 kg basah NaHCO3 diumpankan ke reaktor.
Reaksi: 2NaHCO3 ® Na2CO3 + CO2 + H2O
Jumlah NaHCO3 memasuki calciner = 2000 × (1-0,05) = 1.900 kg
Dari reaksi kimia, kita memiliki
168 kg dari 106 kg NaHCO3 º Na2CO3
1.900 kg NaHCO3 == 1198,81 kg
Jumlah soda abu yang dihasilkan per jam = 1198,81 kg.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
168 kg dari NaHCO3 º 44 kg CO2
Oleh karena itu, 1.900 kg NaHCO3 == 497,62 kg
Jumlah CO2 yang dihasilkan per jam = 497,62 kg
Mol CO2 yang dihasilkan per jam = 11,31
Dari reaksi kimia, kita memiliki
168 kg dari NaHCO3 º 18 kg H2O
1.900 kg NaHCO3 =
Jumlah H2O yang diproduksi per jam = 203,57 kg
Mol H2O diproduksi per jam = 11,31
Kuantitas off gas yang dihasilkan per jam
CO2 = 497,62 kg
H2O = 203,57 kg
Rasio mol CO2 ke H2O dalam gas off == 1.0
Mari 'x' adalah jumlah NaHCO3 basah memasuki titik persimpangan di kg / jam dan 'y' adalah jumlah kering
Na2CO3 memasuki titik persimpangan di kg / jam.
Secara keseluruhan material balance sekitar titik persimpangan:
x + y = 2.000
Material balance untuk air:
x × 0,08 + y = 0 × 2000 × 0,05
0.08x + 0 = 100
x =
Oleh karena itu, x = 1.250 kg dan y = 750 kg.
Dengan demikian, jumlah Na2CO3 kering daur ulang per jam = 750 kg.
Contoh 4.41 Sebuah tungku menggunakan gas produser. Analisis gas adalah sebagai diberikan di bawah ini.
CO2 = 6,2%
CO = 21,4%
H2 = 13,6%
CH4 = 1,1%
dan N2 = 57,7%.
Gas buang mengandung
CO2 = 13,1%
O2 = 2,3%
dan N2 = 84,6%.
Kedua analisis dilakukan dengan menggunakan alat Orsat. Hitung persentase udara berlebih yang digunakan dalam
tungku.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas produser memasuki tungku.
Reaksi: CO + O2 ® CO2
H2 + O2 ® H2O...3 ® Mn (NO3) 2 + H2

CH4 + 2O2 ® CO2 + 2H2O
C + O2 ® CO2
Jumlah C atm dalam gas produser = 28,7
Jumlah C atm di buang gas = 13,1.
Mari kita berasumsi bahwa
'x' kgmol gas produser memasuki tungku dan kgmol 'y' dari udara dimasukkan ke dalam tungku.
Secara keseluruhan neraca bahan karbon:
x + y × (0) = 13,1
Þ 0.287x = 13.1
Þ x = 45,64 kgmol.
Secara keseluruhan neraca bahan untuk nitrogen:
= 84,6
Þ 0.577x + 0.79y = 84,6
Þ 0.577 × (45,64) + 0.79y = 84,6
Þ y = 73,75 kgmol.
Jumlah O2 disertakan dengan N2 = 15,49 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki
Jumlah O2 teoritis yang dibutuhkan = 21,4 + 13,6 + 1,1 (2)
= Gas produser
Sekarang, 100 kgmol gas produer º 19,7 kgmol dari O2
Oleh karena itu, 45,64 kgmol gas produser =
Jumlah O2 yang dibutuhkan secara teoritis = 8,99 kgmol
Persentase udara berlebih =
== 72.30%

CO2 = 13%
O2 = 3,5%
dan N2 = 83,5%.
Perkirakan rumus laju aliran bahan bakar dan volumetrik gas.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang (basis kering).
Reaksi: C + O2 ® CO2
H2 + O2 ® H2O
N2 dipasok dari udara = 85,5 kgmol.
O2 disediakan = 85,5 ×
= 22.73 kgmol
O2 menyumbang = 11.8 + 2.7
= 14,5 kgmol
O2 terhitung = 22,73-14,5
= 8.23 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
kgmol dari O2 º 1 kgmol H2
Oleh karena itu, 8.23 kgmol O2 =
Oleh karena itu, jumlah H2 bereaksi = 16.46 kgmol.
Atom H2 bereaksi = 32,92 kg atom
Jumlah C dalam bahan bakar = Jumlah C dalam gas buang
= 11,8 kgmol
= 11,8 kg atom
Sekarang, = 2,78
Rasio H / C dalam bahan bakar lebih besar dari 2. Oleh karena itu, bahan bakar adalah basis parafin. Rumusnya adalah CnH2n + 2.
sekarang,
n = 2.56
CnH2n + 2 = C3H8
Oleh karena itu, berat molekul bahan bakar = 44.
Bahan bakar yang dipasok = 220 kg / jam
= Kgmol / h = 5 kgmol / jam
Sekarang, 1 kgmol gas menempati = 22,414 m3
Oleh karena itu, 5 kgmol gas == 112,07 m3 / h
== 122,33 m3 / jam.
Contoh 4.44 Sebuah bahan bakar tertentu dibakar dalam tungku dan sampel gas buang yang hati-hati dianalisis dalam
merkuri diisi aparat Orsat. Gas buang ditemukan mengandung
CO2 = 13,3%
CO = 2,1%
O2 = 6,5%
dan N2 = 78,1%.
Hitung persentase udara berlebih yang digunakan.
Solusi: Dasar: 100 kgmol gas buang.
Reaksi: C + O2 ® CO
H2 + O2 ® H2O
N2 dipasok dari udara = 80,1 kgmol
O2 disediakan = 80,1 × = 21,29 kgmol
O2 dicatat dalam gas buang = 13,3 + + 4.5 = 18,85 kgmol
O2 terhitung = 21,29-18,85 = 2,44 kgmol
O2 terhitung tidak dilaporkan dalam analisis gas buang. Ini jumlah O2 yang digunakan dalam pembentukan
H2O.
O2 teoritis yang dibutuhkan = 13,3 + + 2,44 = 16,79 kgmol
Persentase udara berlebih ==
= 26.80.
Contoh 4.45 Sebuah gas alam terdiri dari 75% CH4 dan 25% N2 dibakar dalam tungku. CO2 adalah
digosok dari produk yang dihasilkan untuk digunakan dalam halaman lain. Gas keluar dari scrubber menganalisis
6% O2 dan 94% N2. Hitung persentase udara berlebih yang digunakan.
Solusi: Dasar: 100 mol gas yang keluar.
Reaksi: CH4 + 2O2 ® CO2 + H2O
Mari kita berasumsi bahwa x mol gas alam dan mol y udara masuk tungku.
Secara keseluruhan neraca bahan untuk nitrogen:
0,25 x + 0.79y = 94 ......... (i)
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 mol CH4 º 2 mol O2
Oleh karena itu, 0.75x mol CH4 =
Oleh karena itu, jumlah O2 yang dibutuhkan = 1.5x.
Secara keseluruhan neraca bahan untuk oksigen:
0.21y - 1.5x = 6 ......... (ii)
-1.5x + 0.21y = 6 ......... (iii)
Memecahkan Pers. (i) dan (iii), kita mendapatkan
(0,25 x + 0.79y = 94) × 1,5
(-1.5x + 0.21y = 6) × 0,25
Menambahkan Pers. (iv) dan (v) kita mendapatkan
y = 115,15 mol dan
x = 12,126 mol.
Mol O2 teoritis yang dibutuhkan = 18.19 mol
Mol O2 disuplai dari udara = 115,15 × 0,21 = 24,18 mol
Persentase udara berlebih =
== 33
Contoh 4.46 Sebuah bahan bakar minyak memiliki komposisi sebagai berikut:
C = 83%
H = 13%
S = 2,5%
dan kotoran = 1,5%.
Hal ini dibakar dalam tungku dan gas buang kering dianalisis menggunakan analisa Orsat. Gas buang ditemukan
mengandung
CO2 = 11,3%
O2 = 5,9%
N2 = 82,8%.
Hitung:
(i) Persentase udara berlebih
(ii) Berat udara per kg minyak dipecat.
Solusi: Dasar: 100 kg minyak.
Reaksi: C + O2 ® CO2
H2 + O2 ® H2O
S + O2 ® SO2
O2 yang dibutuhkan:
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol C º 1 kgmol dari O2
12 kg C º 32 kg O2
83 kg C =
O2 diperlukan untuk C = 221,33 kg
= 6.92 kgmol
Dari reaksi kimia, kita memiliki
1 kgmol H2 º kgmol dari O2
2 kg H2 º × 32 kg O2
Oleh karena itu, 13 kg H2 =
Oleh karena itu, diperlukan untuk O2 H2 = 104 kg
= 3.25 kgmol.
Dari reaksi kimia, kita memiliki

1 kgmol dari S º 1 kgmol dari O2
32 kg dari S º 32 kg O2
2,5 kg S =
O2 diperlukan untuk S = 2,5 kg
= 0.078 kgmol.
Jumlah total O2 yang dibutuhkan = 6,92 + 3,25 + 0,078 = 10,248 kgmol
Mari kita berasumsi bahwa 'x' kgmol gas buang yang keluar dari tungku.
Secara keseluruhan neraca bahan karbon:
x × = 6.92
x = 61.24 kgmol.
N2 hadir dalam gas buang = 61.24 × = 50,71 kgmol
O2 dipasok = 50,71 × 13,48 = kgmol
Persentase udara berlebih ==
= 31,54%
79 kgmol N2 º 100 kgmol udara
50,71 kgmol N2 == 64,189 kgmol
Jumlah udara yang digunakan = 1861,48 kg.
Berat udara per kg minyak dipecat == 18.61.
Contoh 4.47 Sebuah batubara yang mengandung
C = 69,7%
H2 = 3,5%
S = 1,3%
N2 = 1,7%
O2 = 7,7%
Ash = 4,3%
H2O = 11,8%
dibakar dalam tungku. Pembakaran gas kering memiliki komposisi sebagai berikut:
CO2 = 13,9%
O2 = 4,5%
dan N2 = 81,6%
Hitung:
(i) Persentase udara berlebih
(ii) Volume Teoritis udara per 100 kg batubara.
Solusi: Dasar: 100 kg batubara
Reaksi: C + O2 = CO2
H2 + O2 = H2O
S + O2 = SO2
Mari kita berasumsi bahwa 'x' kg batubara dibakar dalam tungku.
Secara keseluruhan neraca bahan karbon:
x = 13,9 ×
x = 19,94 kg
N2 hadir dalam pembakaran gas = 81,6 kg
N2 hadir dalam batubara = 19.94 × = 0,34 kg
N2 dipasok dari udara = 81,6-0,34 = 81,26 kg
O2 dipasok = 81,26 × = 21.60 kg
O2 menyumbang = 13,9 + 4,5 = 18,4 kg
O2 terhitung = 21,60-18,4 = 3,2 kg
O2 yang dibutuhkan secara teoritis = 13,9 + 3,2 = 17,1 kg
Persentase udara berlebih =
== 26,31%
Sekarang, 1 kgmol udara º 22,414 m3
Oleh karena itu, 3,546 kgmol dari udara == 79,48 m3
Oleh karena itu, volume yang teoritis udara per 100 kg batubara = 79,48 m3.
CONTOH 4.48 Air pada 35 ° C jenuh dengan uap air adalah menjadi dehumidified. Bagian dari udara dikirim melalui unit di mana didinginkan dan air terkondensasi. Udara ini meninggalkan unit jenuh. di
18 ° C, yang kemudian dicampur dengan udara, yang dilewati unit. Udara akhir mengandung air 0,011 kg
uap per kg udara kering. Tekanan uap air pada 35 ° C adalah 8400 N/m2and pada 18 ° C adalah 1400 N/m2.
Hitung:
(i) Rasio kg udara kering dilewati ke kg udara kering dikirim melalui dehumidifier.
(ii) Volume udara akhir atas dasar 15.000 m3 asli basah udara / jam.
Solusi: Dasar: 1 kg udara kering
Biarkan x menjadi kg udara kering dilewati.
H1 =
=
=
= 0.09 kgmol air / kgmol udara kering.
H2 =
=
=
= 0,014 kgmol air / kgmol udara kering.
Material balance untuk air di B:
1 × 0,0087 + x × 0,056 = (1 + x) × 0,011 ......... (i)
Memecahkan Persamaan. (i), kita mendapatkan
x = 0,0511 kg udara kering
Rasio jumlah (dalam kg) dari udara kering dilewati dengan jumlah (dalam kg) dari udara kering yang dikirim melalui
dehumidifier
== 0,0511
Volume basah masuk udara = (1 + 0,09) (22,414) × = 27,546 m3
Volume basah kepergian udara = (1 + 0,014) (22,414) × = 24,23 m3
Volume udara akhir untuk 15.000 m3 dari makan, basah udara / h == 13,194.3 m3.
Contoh 4.49 Sebuah pigmen organik basah yang mengandung 45% CCl 4 berat harus dikeringkan hingga 5%
berat badan. Pengering ini beroperasi adiabatik dengan udara segar dan recycle memasuki pengering dengan 0,43 kg
dari CCl4 per kg udara kering. Udara ini meninggalkan pengering pada 0,95 kg CCl4 per kg udara kering. Kapasitas
pengering adalah 200 kg tulang padatan kering per jam. Hitung rasio recycle ke udara segar.
Solusi: Dasar: 200 kg tulang padatan kering.
Secara keseluruhan neraca bahan untuk CCl4:
Misalkan R kg udara segar.
[CCl4 dalam + CCl4 padat di udara] inlet = [CCl4 dalam + CCl4 padat di udara] stopkontak
Oleh karena itu, R = 161,16 kg udara segar.
Material balance untuk CCl4 sekitar pengering:
200 × + (R + x) × 0,43 = 200 × + (R + x) × 0,95
163,64 + 69.29 + 0.43x = 10,53 + 153,10 + 0.95x
69,3 = 0.95x - 0.43x
x = 133,26 kg udara kering
CCl4 di recycle = 133,26 × (0,95) = 126,59 kg
Jumlah recycle dengan CCl4 = 133,26 + 126,59 = 259,85 kg
Oleh karena itu, rasio recycle, == 1,61.
CONTOH 4.50 Dalam industri proses kimia, metanol disintesis sesuai dengan reaksi kimia
CO + 2H2 ® CH3OH
Pakan segar untuk proses tersebut mengandung 30% mol CO, 68% mol H2 dan 2 mol% inert, dicampur dengan
mendaur ulang pakan. Konversi single pass dari CO adalah 25%. Produk stream dari reaktor diumpankan ke
kondensor di mana semua metanol terbentuk akan kental dan gas dari kondensor adalah
daur ulang. Dalam rangka untuk mencegah inert membangun atau daur-ulang, sebagian dari gas meninggalkan
kondensor terus dibersihkan. Jika pakan dicampur mengandung 16% inert, menghitung:
(i) rasio Recycle (ii) rasio Purge
Solusi: Dasar: 100 kgmol / jam pakan segar.
Reaksi kimia: CO + 2H2 ® CH3OH
Misalkan F pakan segar dalam kgmol / jam; R menjadi pakan daur ulang di kgmol / jam; P menjadi pembersihan di kgmol / jam dan M
menjadi pakan campuran dalam kgmol / jam.
Kami memiliki,
CO dalam pakan segar = 30 kgmol / jam
H2 dalam pakan segar = 68 kgmol / jam
Inert dalam pakan segar = 2 kgmol / jam
Inert dalam pakan campuran = 0.16M
CO dan H2 dalam pakan campuran = 0.84M
Material balance di A:
M = F + R ......... (i)
M = 100 + R ......... (ii)
CO + H2 bereaksi = 0,25 (0,84 M) kgmol
CO + H2 yang tidak bereaksi = (1-0,25) (0,84 M)
= 0,63 M kgmol
CO + H2 + inert, meninggalkan kondensor per jam = 0,63 M + 0.16M = 0,79 M kgmol / jam
Persentase mol inert gas meninggalkan kondensor == 20.25
Untuk operasi steady state, kita memiliki
Inert dalam pakan segar = inert dalam pembersihan
2 kgmol = inert dalam pembersihan
Konsentrasi inert dalam pembersihan =
20,25 =
Þ P = 9,88 kgmol / jam.
Material balance di B:
Gas meninggalkan kondensor = Gas dibersihkan + Gas daur ulang
0.79M = 9.88 + R ......... (iii)
Mengganti Eq. (ii) dalam Pers. (iii), kita mendapatkan
0,79 × (100 + R) = 9.88 + R