Ingin memastikan alur cara jawaban. Materi Neraca Massa Energi/Termodinamika Teknik Kimia

1. Sebuah pabrik petrokimia yang bergerak di bidang produksi senyawa turunan metana sedang mengoperasikan reaktor klorinasi untuk menghasilkan klorometana (CH₃Cl). Proses ini berlangsung dalam reaktor dengan kondisi yang terkontrol, di mana gas metana (CH₄) direaksikan dengan gas klorin (Cl₂) untuk menghasilkan klorometana dan asam klorida (HCl) sebagai produk sampingan. Berikut adalah reaksi klorinasi senyawa metana:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Gas umpan yang masuk ke reaktor terdiri dari 40% mol CH₄, 50% mol Cl₂, dan 10% mol N₂. Dalam operasi ini, konversi pereaksi pembatas mencapai 67%.

Tentukan komposisi produk akhir setelah reaksi berlangsung!

2. Sebanyak 100 kg/jam larutan fresh feed mengandung gula 12% bergabung dengan aliran filtrat recycle dipekatkan dalam evaporator sehingga dihasilkan larutan gula yang lebih pekat dengan konsentrasi 78%. Kemudian larutan gula yang keluar dari evaporator ini diumpankan ke kristalizer, sehingga diperoleh produk dengan komposisi kristal gula 95%. Filtrat dengan komposisi 47% gula direcycle ke evaporator. Tentukan:

   1. Gambar diagram proses
   2. Jumlah air yang menguap di evaporator (kg/jam)
   3. Jumlah fresh feed larutan gula (kg/jam)
   4. Jumlah aliran recycle (kg/jam)
   5. Tabel Neraca Massa

3. Metanol diproduksi melalui reaksi sebagai berikut:

   CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O

   Umpan segar (fresh feed) terdiri dari gas karbon dioksida (CO₂), hidrogen (H₂), dan 0,4% mol gas inert (I). Setelah melewati reaktor, campuran gas yang keluar diarahkan ke kondensor untuk mengembunkan seluruh metanol dan air yang terbentuk sebagai produk akhir (tanpa gas inert). Gas yang tidak terkondensasi kemudian direcycle kembali ke reaktor. Untuk mencegah akumulasi gas inert dalam sistem, sebagian dari arus recycle dibuang melalui arus purge. Komposisi gas yang masuk ke reaktor (bukan fresh feed, tetapi campuran dengan recycle) terdiri dari 25% CO₂, 72% H₂, dan 3% inert. Konversi hidrogen dalam satu kali lintasan (single pass conversion) adalah 60%. Jika laju alir metanol dalam arus produk adalah 159,4 kmol/jam, tentukan parameter-parameter yang diperlukan dalam perhitungan neraca massa sistem ini:

   1. Arus fresh feed
   2. Arus recycle
   3. Arus purge
   4. Overall conversion H₂