Teknik Reaksi Kimia (reaktor Alir Tangki Berpengaduk) 2x1m34

TEKNIK REAKSI KIMIA REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK

Kelompok 2 : 1. Dela Astriana Indah N 2.Deni Setiyadi 3. Eva Kholifatul Zanah Dosen : Dr. Indar Kustiningsih, ST.,MT

PENDAHULUAN 

Continuous Stirred-Tank Reactor 

Reaktor model tangki berpengaduk, diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sempurna sehingga, konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor

Continous Stirred Tank Reactor

KARAKTERISTIK CSTR 





Aliran melalui vessel, input dan output streamnya kontinyu, tetapi tidak harus pada laju yang tetap. Massa sistem masingmasing vessel tidak harus tetap. Fluida masing-masing vessel bercampur dengan sempurna

Densitas dari aliran sistem tidak harus tetap.  Operasi sistem pada keadaan steady state atau unsteady state.  Heat exchanger masingmasing vessel untuk mengontrol temperatur. 

Beberapa Aspek Penting Dalam CSTR 





Dalam keadaan tetap, fluida yang masuk harus sama dengan fluida yang keluar. Semua kalkulasi yang dilakukan CSTR diasumsikan sebagai pencampuran sempurna. Untuk mendapatkan hasil yang lebih banyak dalam waktu yang sama, dapat dilakukan dengan memparalelkan CSTR.

CSTR Keuntungan CSTR

Kerugian CSTR

1.

1.

2.

3.

4.

Operasi dalam keadaan tetap menyebabkan peralatan produk lebih stabil Penggunaan energi kualitasnya meningkat

2.

yang

Produktivitas yang lebih tinggi dalam reduksi pada periode tidak aktif (pengisian, pemanasan, pendinginan, dan pengosongan). Campuran lebih rata karena penggunaan teknik pengadukan (stirring)

3.

4.

5.

6.

Rata-rata reaksi volumetrik yang lebih rendah akan menghasilkan produktivitas rendah. Tidak sesuai untuk keseluruhan emulsi proses polimerisasi pada tahap pertama penggunaan CSTR. Timbul endapan di dasar akibat gaya sentrifugal CSTR. Tidak dapat merubah grade dari RTD profile sesering mungkin karena dapat mengurangi fleksibilitas reaktor. Biaya tinggi, semakin besar CSTR yang digunakan atau semakin banyak CSTR yang digunakan semakin besar biaya yang dikeluarkan. Waktu menunggu (proses) yang lebih lama.

NERACA MASSA, VOLUME REAKTOR DAN KECEPATAN PRODUKSI Untuk opreasi kontinyu dari RATB vesel tertutup, tinjau reaksi : A+...→ѵc C +... Dengan kontrol volume didefinisikan sebagai volume fluida dalam reaktor

Untuk Operasi Steady State 

Dimana : dnA/dt=0

Example 1 

Untuk reaksi berfase cair dari tipe A + ….  produk, percobaan dari CSTR dengan volume 1,5 L digunakan untuk mengukur laju reaksi. Jika laju umpan pada steady state sebesar 0,015 L/s, konsentrasi umpan (cAo) sebesar 0,8 mol/L dan A yang terkonversi 15% pada aliran yang melalui reaktor, berapakah nilai (-rA) ?

Penyelesaian (-rA) (-rA) (-rA) L (-rA)

= FAo X fA / V = cAo x qAo X fA / V = 0,8 mol/L X 0,015 L/s X O,15 / 1,5 = 0,0012 mol/L s

NERACA ENERGI 

Persamaan energi (entalpi) dinyatakan :

Hubungan fAdengan suhu (T)

Siste m Densit as Konst an



Pertama, Tanpa memperhatikan tipe reaktor, fraksi konversi limiting reactant (fA), dapat dinyatakan dalam konsentrasi molar :



Kedua, untuk aliran reaktor RATB, residence time sama dengan space time :



Ketiga, untuk RATB term akumulasi dalam persamaan neraca massa menjadi :



Keempat, untuk RATB persamaan massa keadaan tunak dapat disederhanakan menjadi :

Operasi Keadaan Tunak Pada Temperatur (T) 

Untuk operasi keadaan tunak, term akumulasi dalam persamaan neraca massa dihilangkan :



Atau, untuk densitas konstan :



Bila T tertentu, V dapat dihitung dari persamaan neraca massa tanpa melibatkan neraca energi

Tinjau Ulang Neraca Energi Sistem Alir



Neraca Energi



Ei = Energy of component i



For chemical reactor Ki, Pi, and “other” energy are neglected so that :



General Energy Balance :



For steady state operation :

Flow Rates (Fi)



For the generalized reaction :



In general

Enthalpies, Hi



Assuming no phase change :



Mean heat capacities :

Energy Balance with “dissected” enthalpies :



For constant or mean heat capacities :



Adiabatic Energy Balance :

Adiabatic Energy Balances for Variable Heat Capacities

CSTR Algorithm (Section 8.3 Fogler)  1. Given X Find T and V Solution : linear progression of calc T --> calc k --> calc Kc --> calc (-rA) --> calc V  2. Given T Find X and V Solution : linear progression calc k --> calc Kc --> calc X --> calc (-rA) --> calc V

3. Given V Find X Solution : Plot XEB vs T and XMB vs T on the same graph : 

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA