ATK 1

1. Dosen : Ellyta Sari, ST,MT
PENGANTAR
AZAS TEKNIK KIMIA

2.  Neraca massa atau panas suatu sistem
proses dalam industri merupakan
perhitungan kuantitatif dari semua bahan-
bahan yang masuk, keluar, terakumulasi
(tersimpan) dan yang terbuang dalam suatu
sistem.
 Perhitungan neraca digunakan untuk mencari
variabel proses yang belum diketahui,
berdasarkan data variabel proses yang telah
ditentukan/diketahui

3. Data variabel proses yang diketahui
Persamaan ????
Data variabel proses yang dicari
Proses
Diskripsi verbal
(narasi)
Diskripsi visual
Diagram alir
proses

4. Massa danVolum
Hubungan massa dan volum adalah
berat jenis atau densitas (specific
volume dan specific gravity)
Tekanan
 Hubungan tekanan yang ditunjukkan
alat ukur (gauge) dengan tekanan
sesungguhnya (absolute) adalah :
Tekanan absolute = tekanan gauge +
tekanan atmosfer.
1 atm = 14,696 psi = 760 mmHg =
10,333 mH2O.
Temperatur
KECEPATANALIR ( FLOW RATE)
 kecepatan alir linier rata-rata
dalam pipa, dinyatakan dalam
satuan panjang linier setiap satuan
waktu.
 Keceparan alir massa ( mass flow
rate), kecepatan alir yang
dinyatakan dalam banyaknya
massa yang mengalir setiap
satuan waktu.
 Kecepatan alir volumetric
(volumetric flow rate), kecepatan
alir yang dinyatakan dalam
banyaknya volum fluida yang
mengalir setiap satuann waktu.

5. Komposisi Kimia
 Berat atom dan berat molekul merupakan hubungan mol dengan massa
bahan. Bahan campuran berisi lebih dari satu komponen, untuk itu perlu
diketahui isi (atau komposisi) masing-masing komponen penyusun
bahan itu.
Komposisi dapat dinyatakan dalam beberapa cara:
a. fraksi massa atau fraksi berat.
Biasanya untuk komposisi bahan berbentuk cair atau padat dinyatakan
dalam fraksi massa.Total fraksi massa adalah 1,00.
b. fraksi mol
Komposisi bahan dalam fase gas biasanya dinyatakan dalam fraksi mol.
Total fraksi mol = 1,0.
c. konsentrasi
Konsentrasi adalah banyaknya bahan dalam campuran setiap satuan
volum.
Ppm=part per million= bagian per sejuta.

6. persamaan yang disusun berdasarkan hukum kekekalan massa
Laju massa masuk – laju massa keluar + laju massa
generasi – laju massa konsumsi = laju massa akumulasi
Satuan di setiap laju adalah satuan massa atau mol atau
(massa/waktu atau mol/waktu).
Satuan di setiap kotak atau suku di atas harus sama
semua.
Bayangkan, bisakah 5 cm - 5 gram =?
Akumulasi adalah perubahan massa terhadap waktu.
Untuk proses Staedy state maka akumulasi = 0.
Untuk proses USS maka akumulasi tidak sama dengan nol.
Untuk proses fisis SS, maka laju masuk – laju keluar =0.
Untuk proses kimia SS, maka akumulasi =0.

7. Neraca massa dapat disusun untuk :
1. neraca massa total atau campuran.
2. neraca massa komponen tertentu.
3. neraca massa unsur atau elemen
tertentu.
Dalam menyusun neraca massa, perlu disebutkan
”apa yang dineracakan” dan ”dimana neraca
disusun”.

8. 1. Membuat diagram alir proses, lengkapi dengan data-data :
 kualitatif dan kuantitatif yang tersedia.
 Kondisi arus masuk dan keluar sistem.
2. Tandai variabel aliran yang tidak diketahui pada diagram alir.
Buatlah permisalan variabel.
3. Menentukan basis perhitungan.
 Pilihlah suatu laju alir proses sebagai basis perhitungan. Basis
perhitungan dapat diambil berdasarkan banyaknya bahan yang masuk
atau berdasarkanbahan keluar system.
 Basis perhitungan dapat dinyatakan dalam satuan berat atau satuan
mol.
 Jika terjadi proses kimia dalam sistem yang ditinjau, lebih mudah bila
basis perhitungan menggunakan satuan mol.
 Jika terjadi proses fisis, basis perhitungan dapat menggunakan satuan
berat atau satuan mol.

9. 4. Konversikan laju alir volumetrik menjadi laju
alir massa atau molar.
 Jika terdapat proses kimia ( reaksi ), perhitungan
menggunakan satuan molar,
 Proses fisis dapat menggunakan satuan massa
atau molar.
5. Susunlah persamaan neraca massa
 Dalam menyusun neraca, perlu disebutkan apa
yang dineracakan dan dimana neraca itu disusun.
 Persamaan neraca dapat disusun untuk : sebuah
unit saja, multi unit, atau unit keseluruhan ( overall

10. Soal
Di laboratorium hanya
tersedia larutan HCL 5 %
( % berat ) dan larutan
HCL 25%. Seorang
praktikan akan
membuat 1000 gram
larutan HCL 12%. Apa
yang sebaiknya
dilakukan praktikan
tersebut?
Diagram proses
Mixer
F1:
25% HCl
75% H2O
F2:
5% HCl
95% H2O
P=1000 g:
12% HCl
88% H2O
•Neraca massa total di sekitar mixer:
F1 + F2 = P
•Neraca massa HCl di sekitar mixer:
25%. F1 + 5%. F2 = 12%. P
Neraca Massa
Penyelesaian
F1 = ……g
F2 = ……g

11. Soal
Seorang pengusaha penghasil
alkohol mempunyai bahan
etanol air sebanyak 1000 kg
Umpan yang terdiri 10 % Etanol
dan 90 % air. Kemudian
disistilasi menjadi distilat
(produk atas) dengan perolehan
hanya 1/10 umpannyadg
kandungan 60 % etanol dan
Bottom (produk bawah).
Berapakah produk bag bawah
dan berapa komposisi etanol
dan airnya.
Diagram proses
Distilasi
D  1/10F
60 % Etanol
40% H2O
F = 1000 kg
10% Etanol
90% H2O
B=?
? % etanol
?% H2O
•Neraca massa total di sekitar Distilasi:
•Neraca massa komponen :
Neraca Massa
Penyelesaian
B = ……kg
Etanol=….%
Air = ……%

12.  Ingin dibuat larutan NaOH 1 M sebanyak 250
mL dari kristal NaOH. Berapa gram NaOH yang
seharusnya dilarutan dengan akuades sampai
250 mL?

13.  Campuran equimolar dari etanol, propanol dan butanol
dipisahkan dalam kolom distilasi. Aliran atas (overhead stream)
mengandung 2/3 etanol, dan tidak mengandung butanol.
Aliran bawah (bottom stream) tidak mengandung etanol.
Gambar diagram alir dan Hitung laju aliran atas dan aliran
bawah beserta komposisinya, jika laju aliran umpan adalah
1000 mol/jam.
 Suatu gas A yang mengandung 80% N2, 2 O2 dan 18 % SO2
dicampur dengan gas B yang mengandung 50% SO2, 7 % O2
dan 43v% N2 untuk menghasilkan gas C yang mengandung 21
% SO2,. Semua komposisi adalah % - mol. Berapa laju gas A
dan B yang dibutuhkan untuk mendapatkan 100 Produk gas C
serta komposisi O2 dan N2 pada produkC.

14.  Suatu gas A yang mengandung 80% N2, 2 O2
dan 18 % SO2 dicampur dengan gas B yang
mengandung 50% SO2, 7 % O2 dan 43v% N2
untuk menghasilkan gas C yang mengandung
21 % SO2,. Semua komposisi adalah % - mol.
Berapa laju gas A dan B yang dibutuhkan untuk
mendapatkan 100 Produk gas C serta
komposisi O2 dan N2 pada produk C.

15.  Jika pada suhu 20oC, satu liter etanol dengan
densitas 0,789 g/cc dicampur dengan 1 L
akuades berdensitas 0,998 g/cc, berapa kg
campuran yang dihasilkan?
Alkohol Air
Larutan Alkohol

16.  Dalam pembuatan gula tebu, 4000 Kg/j larutan
gula 10% (% berat) diumpankan ke evaporator I
yang menghasilkan larutan gula 18%. Larutan
hasil evaporator I ini diumpankan ke
evaporator II sehingga dihasilkan larutan gula
50%.Tentukan :
 Air yang teruapkan dari masing-masing evaporator,
 Larutan yang diumpankan ke evaporator II,
 Produk yang dihasilkan.

17. a. Diagram alir
a. Dicari: V1, V2, P1, dan P2.

18. Neraca massa Gula:
F1.10% = 18%.P1 ----- >P1 = 400/0,18 = 2222,222 Kg/j.
Neraca massa total :
F1 = V1 + P1 -------->V1 = 4000 – 2222,222 = 1777,78 Kg/j.
b. Analisis neraca massa disekitar evaporator 1

19. c. Analisis neraca massa disekitar evaporator 2
NM H2O:
82% . P1 + V1 = 50%. P2 + V2 + V1 ------->1822,222 = 0,5 P2 + V2 (a)
NM total:
P1 + V1 = P2 + V1 + V2 --------> 2222,222 = P2 + V2 (b)
Dari persamaan (a) dan (b) diperoleh:
P2 = 800 Kg/j. V2=1422,222 Kg/j.

20. d. cek: analisis NM di keseluruhan alat:
NM Total:
F1 = V2 + V1 + P2
4000 = 1422,222 + 1777,22 + 800
4000 = 3999,444 ----- perhitungan dianggap dapat benar.

21.  e. Kesimpulan:
 V1 = ……………..
 V2 = ……………
 P1 = …………..
 P2 = …………..
PERLU KETELITIAN DALAM MENGHITUNGNERACA
MASSA

22.  Suatu industri memisahan campuran A dan B menggunakan
distilasi.Umpan menara distilasi I berisi 50% A dan 50% B ( % berat).
Diinginkan distilat (hasil atas) menara distilasi I berisi 90%A. Sedangkan
bottom (hasil bawah menara distilasi ) I ini dicampur dengan fluida yang
berisi 30%A dan 70% B. Campuran itu diumpankan ke menara distilasi II,
sehingga diperoleh distilat berisi 40% A. Jika kecepatan umpan distilasi I
adalah 100kg/j, distilat menara distilasi I adalah 49 Kg/j, fluida yang
dicampur dengan botom distilasi I adalah 30 Kg/j, serta distilat menara
distilasi II adalah 30 Kg/j, tentukan semua kecepatan arus dan komposisi
arus lainnya.

23. a. skema diagram alir:

24. b. Susun NM dan perhitungan.
Salah satu contoh penyusunan NM:
 NMTotal di sekitar keseluruhan alat.
 NM A di sekitar keseluruhan alat.
 NM total di sekitar MD2.
 NM A di sekitar MD2.
 NM total di sekitar mixer.
 NM A di sekitar mixer.
 c. kesimpulan:?

25. b. Analisis NMTotal di sekitar keseluruhan alat.
F1+F3 = D1 + D2 + B2
100 + 30 = 49 + 30 +B2
B2 = 51
c. Analisis NM A di sekitar keseluruhan alat.
XA F1 + XAF3 = XAD1 + XAD2 + XAB2
0,5.100 + 0.3 .30 = 0.9 . 49 + 0.4 . 30 +XA.51
XA = 0.057

26. d. Analisis NM total di sekitar MD2.
F2 = D2 + B2
F2 = 30 + 51
F2 = 81
e. Analisis NM A di sekitar MD2.
XA .F2 = XA.D2 + XA.B2
XA.81 = 0.4.30 +0.057.51
XA = 0.18
f. Analisis NM total di sekitar mixer.
B1 + F3 = F2

27. (g)Analisis NM A di sekitar mixer.
XA.B1 + XA.F3 = XA.F2
XA.51 + 0.3.30 = 0.18.81
XA = 0.11