BAB II REAKTOR GANDA

(1)

BAB II

REAKTOR GANDA

2.1. Tujuan Percobaan

- Membuat neraca massa

- Menghitung konversi reaksi

2.2. Tinjauan Pustaka

Mengubah bahan baku menjadi produk yang lebih bernilai sintesis kimia banyak dilakukan di industri kimia. Seperti bahan baku asam sulfat, ammonia, etilen, propilena, asam fosfat, klorin, asam nitrat, urea, benzene, methanol, etanol, dan etilen glikol di olah menjadi serat/benang, cat, deterjen, plastic, karet, kertas, pupuk, inteksida, dll. Yang dirancang dan di oprasikan oleh reaktor kimia.[2]

Ada tiga tipe utama yang digunakan dalam pengoprasian reactor yaitu: A. Reaktor batch

1. Reaktor batch adalah tempat terjadinya suatu reaksi kimia tunggal yaitu reaksi yang berlangsung hanya dengan satu persamaan laju reaksi yang berpasangan dengan persamaan kesetimbangan dan stokiometri.[3]

Reactor batch ada 2 jenis yaitu:

- Reactor batch volume konstan yang berupa liquid

(2)

B. Reactor tangki berpengaduk

Yaitu satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu jumlah produk yang sama dikeluarkan dari reactor

C. Reaktor alir pipa

(3)

Kecepatan dan konversi keseeimbangan reaksi kimia tergantung pada temperature, tekanan, dan komposisi reaktan.Misal oksidasi SO2 menjadi SO3.

2 SO2(g) + O2(g)2 SO3(g)

Kecepatan reaksi bertambah dengan naiknya temperatur. Konversi keseimbangan SO3 turun dengan naiknya temperatur, yaitu dari 90 % pada 520 0C menjadi 50% pada 6800_{C. konversi keseimbangan menyatakan konversi maksimum yang dapat dicapai} (dengan atau tanpa katalis). Keseimbangan dan kecepatan reaksi harus diperhatikan ketika kita memanfaatkan reaksi kimia untuk tujuan komersial.Meskipun kecepatan reaksi tidak berkaitan dengan termodinamika, tetapi konversi keseimbangan berkaitan.Kebanyakan reaksi di industry tidak dilangsungkan sampai tercapai keseimbangan, biasanya reactor dirancang terutama berdasarkan kecepatan reaksi.Meskipun demikian pemilihan kondisi operasi di pengaruhi oleh keseimbangan. Reaksi secara umum:

[V1]A1 + [V2]A2 +….

V1 adalah koefisien stoikiometri reaksi

Konvensi tanda untuk i :

• Positif (+) untuk produk • Negatif (–) untuk reaktan.[2]

2. Perubahan konsentrasi A setelah berlangsung selama (t):[1] CA ¿NA

V =

N_AO

(

1−XA)

V CA = CAO (1–XA) - Waktu tinggal

Waktu tinggal merupakan waktu yang diperlukan bahan baku untuk bereaksi di dalam reaktor pada kondisi tertentu. Waktu tinggal berbanding terbalik dengan laju reaksi, dimana semakin kecil waktu tinggal maka laju alir reaksi akan semakin besar.

Hal ini sesuai dengan persamaan : V2O3

(4)

τ =V

v₀=

(

C_A

o−CA

)

−r_A

- Volum (V)

Volume berbanding terbalik dengan laju reaksi dimana semakin kecil volume maka laju alir reaksi akan semakin besar. Hal ini sesuai dengan persamaan :[4]

τ =V v₀=

(C_A

o− CA)

−r_A

Aplikasi kriteria keseimbangan pada reaksi kimia

Energi Gibbs total dari suatu system tertutup pada T dan P konstan akan berkurang selama proses irreversible dan kondisi keseimbangan akan dicapai jika Gt mencapai nilai minimum.

Pada kondisi keseimbangan: (dGt₎

T,P = 0

Jadi jka suatau campuran kimia tidak berasa pada keseimbangan kimia, maka reaksi kimia yang terjadi pada T dan P konstan akan menurunkan energi Gibbs total dari system.[1]

Berikut ini akan dibahas neraca massa, dimana reaksi terjadi di dalam sistem yang ditinjau. Dalam reaksi kimia, stoikiometri reaksi kimia harus diperhatikan.

Contoh suatu persamaan reaksi : a A + b B c C + d D Reaksi di atas mempunyai arti:

1. Kualitatif, yaitu bahan apa yang direaksikan dan yang dihasilkan. Bahan A dan B merupakan reaktan atau pereaksi.Bahan C dan D merupakan produk atau hasil reaksi. 2. Kuantitatif, yaitu perbandingan mol-mol sebelum dan sesudah reaksi. Jika 1 mol A

(5)

Di dalam praktek, jarang terdapat peristiwa dimana reaksi berjalan secara stoikiometri tepat.Biasanya, salah satu reaktan berada dalam jumlah yang berlebihan, sehingga reaksi tidak bisa berjalan stoikiometris.Pada akhir reaksi masih ada sisa-sisa jenuh reaktan. Dalam perhitungan kuantitatif sistem reaksi yang demikian, perlu diketahui beberapa istilah seperti di bawah ini :

Dalam perhitungan kuantitatif sistem reaksi yang demikian, perlu diketahui beberapa istilah seperti di bawah ini :

1. limiting reactant (reaktan pembatas) Reaktan yang jumlah molnya paling sedikit bila ditinjau dari segi stoikiometri. Atau reaktan yang akan habis terlebih dulu dibanding reaktan lainnya.

2. Excess reactant (zat reaktan yang berlebihan).

3. Percent excess of reactant = persen kelebihan reaktan yang berlebih.

%excess =jumlah mol kelebihan dari kebutuhan teoritis_{jumlah mol kebutuhan teoritis} 100 %

Jumlah mol kelebihannya = (mol umpan ) – (mol kebutuhan teoritisnya). Teoritis merupakan kondisi jika limiting reactant habis bereaksi.

4. Konversi.

konversi=jumlah mol reaktan yang bereaksi

(6)

2.3. Variabel Percobaan

A. Variable Tetap

- Volume NaOH : 1500 mL

- Volume H2SO4 : 800 mL B. Variable Berubah

- Konsentrasi H2SO4 : 0,4 N dan 0,5 N - Waktu tinggal : 0; 5; 10; 15 menit

- Bukaan valve : 450_{dan 60}0

2.4. Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan:

- Batang pengaduk - Beakerglass

- Buret

- Busur

- Corong kaca - Erlemeyer

- Gelas arloji

- Gelas ukur

- Karet penghisap

- Neraca analitik

B. Bahan-bahan yang digunakan:

- Aquadest (H2O)

- Asam oksalat (H2C2O4.2H2O) - Asam sulfat (H2SO4)

- Indicator fenolftalein (C20H14O4)

(7)

- Pipet tetes

- Pipet volume

- Seperangkat reactor - Stopwatch

- termometer

2.5. Prosedur Percobaan

A. Kalibrasi laju alir volumetric air pendingin

- Mengisi tangki air penampung dengan air pendingin

- Membukaglobe valve air pendingin pada reaktor 1 dengan bukaan valve, bukaan valve 450_{dan 60}0_{menghitung waktu untuk 250 mL air yang keluar.}

B. Persiapan bahan

- Membuat larutan asam oksalat 0,2 N sebanyak 250 mL

- Membuat larutan NaOH 0,2 N sebanyak 1500 mL

- Menstandarisasi larutan NaOH dengan menggunakan larutan asam oksalat

- Membuat larutan asam sulfat 0,4 N dan 0,5 N sebanyak 800 mL. C. Percobaan

- Mengatur bukaan valve pada 450_{pada keluaran tangki NaOH, H}

2SO4, reaktor 1 dan 2 - Memasukkan larutan NaOH sebanyak 1500 mL kedalam tangki NaOH dan biarkan

mengallir secara kontinyu kedalam reaktor 1

(8)

- Memasukkan larutan asam sulfat sebanyak 400 mL ke dalam tangki penampung dan mengalirkan larutan secara kontinyu dan menyalakan stopwatch

- Setiap 0;5;10 dan 15 menit, mencatat temperatur pada reaktor, temperatur pada air pendingin masuk dan keluar, dan mengambil hasil reaksi pada keluaran reaktor 1 lalu melakukan titrasi dengan 10 mL asam oksalat sebanyak 3 kali

- Mengambil hasil reaksi keluaran reaktor 2 setelah 15 menit reaksi dan melakukan titrasi sebanyak 10 mL asam oksalat.

- Mengulangi langkah-;angkah tersebut sesuai dengan run yang diminta.

2.6. Gambar Peralatan

Gambar 2.1.instrument reaktor ganda

[image:8.595.223.431.342.544.2]

(9)

6. Reaktor II 7. Pompa

8. Valve pengeluaran air pendingin 9. Valve air pendingin

10.Valve produk

11.Valve tangki feed NaOH 12.Valve tangki feed H2SO4

13. Tombol dynamo/motor penggerak 14. Tombol pompa recycle air pendingin 15.Valve coil pendingin

16.Coil pendingin 17. Pengaduk

18. Motor penggerak

19.Valve pengeluaran tangki overflow

2.7. Data Pengamatan

2.7.1. Data kalibrasi laju alir volumetric air pendingin

Bukaan valve Volume (mL) Waktu (s) Laju alir (mL/s)

450 ₂₅₀

13,4

6,2344 13,3

13,4

(10)

10,5 10,6

2.7.2. Data standarisasi NaOH 0,2 N dengan asam oksalat 0,2 N

No Volume asam oksalat (mL) Volume titrasi NaOH (mL)

1 10 11,6

2 10 11,2

3 10 11,5

Rata-rata 11.43

2.7.3. Data hasil pengamatan suhu reaktor bukaan valve 450

Konsentrasi H2SO4 (N) Waktu (menit) Suhu air masuk (0C) Suhu air keluar (0C)

0,4

0 25 27

5 25 26

10 25 27

15 25 27

0,5

0 25 26

5 25 26

10 25 26

15 25 27

2.7.4. Data hasil pengamatan standarisasi NaOH awal dan produk bukaan Valve 450

Konsentrasi H2SO4

Standarisasi produk (mL)

Reaktor I Reaktor II

(11)

0,4

15 22 28 29 32

13 20 25,5 27,5 34,5

0,5 17 24 31 39 42.5

16.5 23 30,5 37,7 41,8

2.7.5. Data hasil pengamatan suhu reaktor bukaan valve 600

Konsentrasi H2SO4 (N) Waktu (menit) Suhu air masuk (0C) Suhu air keluar (0C)

0,4

0 25 26.5

5 25 26

10 25 27

15 25 26

0,5

0 25 26.5

5 25 27

10 25 27

15 25 26

2.7.6. Data hasil pengamatan standarisasi NaOH awal dan produk bukaan valve 600

Konsentrasi H2SO4

Standarisasi produk (mL)

Reaktor I Reaktor II

0 5 10 15 15

0,4

17 23 27 28.5 31

15 21 26 27 33.5

0,5

18 23 31 38 41

(12)

2.7.7.

Hasil perhitungan neraca massa reaktor I dengan konsentrasi H2SO4 0,4 N untuk bukaan valve 45° dengan waktu 5-15 menit

- Untuk waktu 5 menit

Komponen Massa masuk (gram) Massa keluar (gram)

H2SO4 15.7656 18.9457

NaOH 10.4520 13.0480

Na2SO4 - 4.6080

H20 2274.4497 2273.2815

Total 2300.6672 2300.6672

H2SO4 15.7656 24.4639

NaOH 10.4520 17.5527

Na2SO4 - 12.6038

H20 2274.4497 2271.2544

Total 2300.6672 2300.6672

H2SO4 15.7656 22.1765

NaOH 10.4520 15.6854

Na2SO4 - 9.2893

H20 2274.4497 2272.0946

Total 2300.6672 2300.6672

2.7.8.

Hasil perhitungan neraca massa reaktor I dengan konsentrasi H2SO4 0,5 N untuk

bukaan valve 45° dengan waktu 5-15 menit

H2SO4 19.7071 18.6777

NaOH 10.4520 9.6117

Na2SO4 - 1.4916

(13)

Total 2302.4729 2302.4729

H2SO4 19.7071 26.1181

NaOH 10.4520 15.6854

Na2SO4 - 9.2893

H20 2272.3137 2269.9587

Total 2302.4729 2302.4729

H2SO4 19.7071 21.5878

NaOH 10.4520 11.9872

Na2SO4 - 2.7250

H20 2272.3137 2271.6229

Total 2302.4729 2302.4729

2.7.9. Hasil perhitungan nerca massa pad reactor I dengan konsentrasi H2SO4 0,5 N pada

bukaan valve 45 0_C

H2SO4 9.9114 12.3106

NaOH 5.6731 7.6316

Na2SO4 8.4826 5.0062

H20 2276.6002 2275.7189

Total 2300.6672 2300.6672

2.7.10. Hasil perhitungan nerca massa pad reactor I dengan konsentrasi H2SO4 0,4 N pada

bukaan valve 45 0_C

H2SO4 26.1181 21.5878

NaOH 15.6854 11.9872

Na2SO4 9.2893 2.7250

H20 2269.9587 2271.6229

(14)

2.7.11.

Hasil perhitungan neraca massa reaktor I dengan konsentrasi H2SO4 0,4 N untuk bukaan valve 60° dengan waktu 5-15 menit

H2SO4 7.8401 2.9619

NaOH 10.4940 0.0000

Na2SO4 - 18.5523

H20 1879.8630 1884.5664

Total 1906.0805 1906.0805

H2SO4 7.8401 24.4639

NaOH 10.4940 17.5527

Na2SO4 - 12.6038

H20 1879.8630 1876.6676

Total 1906.0805 1906.0805

H2SO4 7.8401 22.1765

NaOH 10.4940 15.6854

Na2SO4 - 9.2893

H20 1879.8630 1877.5079

Total 1906.0805 1906.0805

2.7.12.

Hasil perhitungan neraca massa reaktor I dengan konsentrasi H2SO4 0,5 N

untuk bukaan valve 60° dengan waktu 5-15 menit

H2SO4 9.8000 6.9034

(15)

Na2SO4 - 18.5523

H20 1878.8009 1883.5043

Total 1908.9600 1908.9600

H2SO4 9.8000 26.1181

NaOH 10.4940 15.6854

Na2SO4 - 9.2893

H20 1878.8009 1876.4459

Total 1908.9600 1908.9600

H2SO4 9.8000 21.5878

NaOH 10.4940 11.9872

Na2SO4 - 2.7250

H20 1878.8009 1878.1101

Total 1908.9600 1908.9600

2.7.13.hasil perhitungan neraca massa reactor II dengan konsentrasi H2SO4 0,4 N pada bukaan valve 45 0_C

H2SO4 12.4336 10.2021

NaOH 6.2560 4.4344

Na2SO4 4.8280 8.0613

H20 2277.1334 2277.9532

Total 2300.6510 2300.6510

H2SO4 13.1970 15.4510

NaOH 3.6616 5.5016

Na2SO4 9.4331 6.1671

H20 1880.0471 1879.2191

(16)

H2SO4 10.2021 12.4336

NaOH 4.4344 6.2560

Na2SO4 8.0613 4.8280

H20 1880.7614 1879.9417

Total 1903.4593 1903.4593

H2SO4 13.1970 15.4510

NaOH 3.6616 5.5016

Na2SO4 9.4331 6.1671

H20 2273.5184 2272.6904

Total 2299.8101 2299.8101

(17)

A.

Grafik Hubungan antara konversi dan waktu pengambilan sampel untuk konsentrasi H2SO4 0,4 N dan 0,5 N pada bukaan valve 45°

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

0,4 N 0,5 N

Waktu (menit)

K

on

ve

rs

i (

%

(18)

B.

Grafik Hubungan antara konversi dan waktu pengambilan sampel untuk konsentrasi H2SO4 0,4 N dan 0,5 N pada bukaan valve 60°

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

-150 -100 -50 0 50 100 150 200

0,4 N 0,5 N

Waktu (menit)

K

on

ve

rs

i (

%

)

2.9. Pembahasan

A. Secara teori:

Input = output + hilang karena reaksi + akumulasi

1. Pada hasil percobaan yang telah dilakukan, dilihat dari hasil perhitungan neraca massa pada Bukaan valve 450_yaitu:

-

Dilihat dari table 2.7.7. Pada konsentrasi H2SO4 0,4 N untuk waktu reaksi mulai dari 5-15 menit diperoleh massa input sama dengan massa output yaitu 2300.6672gram

(19)

2. Pada hasil percobaan yang telah dilakukan, dilihat dari hasil perhitungan neraca massa pada Bukaan valve 600_yaitu:

-

Dilihat dari table 2.7.9. Pada konsentrasi H2SO4 0,4 N untuk waktu reaksi mulai dari 5-15 menit diperoleh massa input sama dengan massa output yaitu 1906.0805gram sedangkan input 1898.1971 gram.

-

Dan dilihat dari table 2.7.10. Pada konsentrasi H2SO4 0,5 N untuk waktu reaksi mulai dari 5-15 menit diperoleh massa input sama dengan massa output yaitu 1908.9600 gram sedangkan input 1899.0949 gram

Hal ini tidak sama dengan teori karena kerja alat yang kurang maksimal, karena pada waktu percobaan bukaan valve 600_{alat mengalami kerusakan yaitu karet} pada motor penggerak putus.

B. Secara teori semakin besar konsentrasi reaktan maka nilai konversi reaksi yang dihasilkan akan semakin besar. Dengan hasil perhitungan sebagai berikut:

Pada bukaan valve 450

1. Untuk konsentrasi H2SO4 0,4 N pada reaktor I diperoleh:

-

waktu 0 menit konversi sebesar 18,2%

-

waktu 10 menit konversi sebesar 22.34%

-

sedangkan pada reactor II didapatkan konversi 18%

2. Untuk konsentrasi H2SO4 0,5 N pada reaktor I diperoleh: - waktu 0 menit konversi sebesar 37,8%

(20)

- waktu 10 menit konversi sebesar 86,9%

- waktu 15 menit konversi sebesar 97,3%

sedangkan pada reaktor II didapatkan konversi reaksi sebesar 13,45%

C. Secara teori hubungan antara konsentrasi H2SO4 dengan konversi adalah semakin besar konsentrasi asamsulfat (H2SO4), maka konversi semakin besar. Hal ini ditunjukkan pada persamaan :

K τ C_AO= XA 1-X_A Dimana :

CAo = Konsentrasi zat yang masuk (mol bahan yang masuk/volume feed) CA = Konsentrasi zat

XA = Konversi reaksi

2.10. Kesimpulan

- Dari data yang diperoleh dalam suatu percobaan massa yang masuk dalam reactor sama dengan massa yang keluar pada bukaan valve 450_{, sedangkan pada bukaan} valve 600_{massa yang masuk ke dalam reactor tidak sama dengan massa yang keluar} dari reactor

(21)

APPENDIKS

II. Reaktor Ganda

1. Membuat larutan asam oksalat 0,2 N sebanyak 250 mL

Diketahui :N H₂C₂O₄.2H₂O _{= 0,2 N}

BE H₂C₂O₄.2H₂O _{= 63}

V =250 mL

Maka :

N

=

W

BE

×

1000

V

0,2

=

W

63

×

1000

250

W

=

3,15 gram

2. Membuat larutan NaOH 0,2 N sebanyak 1500 mL Diketahui :NNaOH = 0,2 N

BENaOH = 63

V =1500 mL

Maka :

N

=

W

BE

×

1000

V

0,2

=

W

63

×

1000

1500

W

=

11,994 gram

3. Membuat larutan H2SO4 0,4 N sebanyak 800 mL dari H2SO4 95%

Diketahui :  H₂SO₄ _{= 1,84 gram/mL}

(22)

BE H₂SO₄ _{= 49}

N H₂SO₄ _{= 0,4 N}

Maka :

N

=

ρ

×

%

×

1000

BE

=

1,84

×

95 %

×

1000

49

=

35,4795 N

V1 .N1 = V2. N2 800 . 0,4 = V2 . 35,4795

V2 = 9.0193 mL

4. Membuat larutan H2SO4 0,5 N sebanyak 800 mL dari H2SO4 95%

Diketahui :  H₂SO₄ _{= 1,84 gram/mL}

% H₂SO₄ _{= 95 %}

BE H₂SO₄ _{= 49}

N H₂SO₄ _{= 0,5 N}

Maka :

N

=

ρ

×

%

×

1000

BE

=

1,84

×

95 %

×

1000

49

=

35,4795 N

V1 .N1 = V2. N2 800 . 0,5 = V2 . 35,4795

V2 = 11,2741 mL 5. Menghitung kalinrasi laju alir Volumetrik:

(23)

Diketahui : V = 250 mL t1 = 13,4s t2 = 13,3 s t3 = 13,4 s

trata-rata =

t₁+ t₂+ t₃ 3

trata-rata =

13,4 +13,3+13,4 3

trata-rata = 13,37 s Maka :

Q =

volume(mL)

waktu(s)

=

250 mL

13,37 s

= 6,2344 mL/s

b. Contoh perhitungan untuk bukaan golb valve 600 Diketahui : V = 250 mL

t1 = 11s t2 = 10,5 s t3 = 10,6 s

trata-rata =

t₁+ t₂+ t₃ 3

trata-rata =

11+10,5+10,6 3

trata-rata = 10,7 s Maka :

Q =

volume(mL)

waktu(s)

=

250 mL

10,7 s

= 23,3645 mL/s 6. Menghitung neraca massa reaktan

(24)

= 8.5684 mL

 H₂SO₄ _{= 1,84 gram/mL}

m H₂SO₄ ₌_ H₂SO₄ _¿ _V H₂SO₄

= 1,84 ¿ 8,5684mL = 15.7659 gram

mol H₂SO₄ ₌ W

BM

=

15,7659 98

= 0.1609 mol V H₂O _{= (V}

total – V H2SO4) mL V H₂O _{= 800 mL – 8,5682 mL}

= 791.4318 mL T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

Massa H₂O ₌_ H₂O _¿ _V H₂O

= 0,9971 gram/mL ¿ 791.4318 mL = 789.1366gram

Massa larutan H2SO4 = massa H2O + massa H2SO4 = 789.1366gram + 15.7659 gram = 804.9021gram

b. Untuk larutan NaOH 0,2 N 1500 mL bukaan globe valve45

Diketahui :V1 = 11,6 mL V2 = 11,2 mL V3 = 11,5 mL Vrata-rata =

V₁+V₂+V₃ 3

=

11,6+11,2+ 11,5 3

(25)

V1 . N1 = V2 .N2 10 . 0,2 = 11,43 . N2 N2 = 0,1749 N

N

=

W

BE

×

1000

V

0,1749

=

W

40

×

1000

1500

W

=

10.494 gram

mol NaOH ₌

W

BM

=

10.494 40

= 0,2610 mol

 NaOH25∘_C = 1,0082 gram/mL

V NaOH ₌

m

ρ

=

10.494

1,0082

= 10.4086 mL

T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

V H₂O _{= V}

total– V NaOH mL V H₂O _{= 1500 – 10.4086}

= 1489,5914 mL

Massa H2O =  H2O ¿ V

= 0,9971 gram/mL ¿ _{1489,5914 mL} = 1485,2715 gram

Massa larutan NaOH = massa H2O + massa NaOH = 1485,2715gram + 10,494 gram = 1495,7655gram

(26)

V2 = 29 mL

Vrata-rata =

V₁+V₂ 2

=

29+27. 5 2

= 28,25 mL V1 . N1 = V2 .N2

10 . 0,1742 = 28.5 . N2

N2 = 0,0611 N

Volume campuran = V1 + V2 Volume campuran = V H₂SO₄ _{+ V} _NaOH

= 800 mL + 1500 mL = 2300 mL

= 2,3 L N = mol ekivalen

V

Karena:

BE NaOH _{= BM} NaOH

Maka:

mol ekivalen NaOH _{= mol} NaOH

jadi:

mol = N ¿ V = 0,0611 ¿ 2,3 = 0,1405 mol

Persamaan reaksi : 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O Mula-mula : 0,2610 0,0792 -

-Bereaksi : 0,12050,0119

Sisa : 0,14050,0673 0,01190,1205

(27)

8. menghitung konversi reaksi

Konversi reaksi akhir (XA2) =

mol H₂SO₄ yang bereaksi

mol H₂SO₄ awal ×100%

=

0,0119

0,0792

×

100

= 15,0252 % CA0= 0,0792 mol

CA2= 0,0673mol

Konsentrasi keluar Reaktor I pada waktu 15 menit :

C_A0-C_A1

k . C

A1 2 =

C_A1-C_A2

k . C

A22

C_A0-C_A1

C

A12 =

C_A1-C_A2

C

A22

0,0792-C_A1

C

A12 =

C_A1-0,0673 0,06732

CA13 − 0,0673 CA12 + 4.53 × 10-3 CA1 –36 × 10-5 = 0 Dengan trial diperoleh :

CA1 = 0.081 mol Konversi keluar reaktor I :

C_A0-C_A1

C

A12 =

X_A1

C_A0(1- X_A1)2

0,1167 -0.081

(

0.081

)

2 ₌

X_A1

0. 1167 (1- X_A1)2

5,4412 =

X_A1

0,1167 (1- X_A1)2

0,6349(1- XA1)2 = XA1 0, 6349(XA12 - 2XA1 + 1) = XA

0, 6349XA12 – 1,2699 XA1 + 0,6349= XA1 0, 6349XA12 – 2,2699 XA1 + 0,6349= 0 XA12 – 3,5752XA1 + 1 = 0

(28)

XA1 = 0.305 = 30,5 %

9. Menghitung neraca Massa reaktan I

a. Untuk larutan H2SO4 0,4 N 95 % pada bukaan valve 600

V H₂SO₄ _{= 9,0192 mL} _¿ _{95 %}

= 8,5684 mL

 H₂SO₄ _{= 1,84 gram/mL}

m H₂SO₄ ₌_ H₂SO₄ _¿ _V H₂SO₄

= 1,84 ¿ 8,5684 mL = 15,7655 gram

mol H₂SO₄ ₌ W

BM

=

15,7658 98

= 0,1609 mol V H₂O _{= (V}

total – V H2SO4) mL V H₂O _{= 800 – 8,5684}

= 808,5684 mL T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

= 0,9971 gram/mL ¿ 808,5684 mL = 809,5655 gram

Massa larutan H2SO4 = massa H2O + massa H2SO4 = 809,5655gram + 15,7655 gram = 825,331 gram

b. Untuk larutan NaOH 0,2 N 1500 ml pada bukaan valve 450 Diketahui : V1 = 11,6 mL

(29)

V3 = 11,5 mL Vrata-rata =

V₁+V₂+V₃ 3

=11,6+11,2+ 11,5

3 = 11,43 mL V1 . N1 = V2 .N2 10 . 0,2 = 11,43 . N2 N2 = 0,1749 N

N

=

W

BE

×

1000

V

0,1749

=

W

40

×

1000

1500

W

=

10.494 gram

mol NaOH ₌

W

BM

=

10.494 40

= 0,2610 mol

 NaOH25∘_C = 1,0082 gram/mL

V NaOH ₌

m

ρ

=

10.494

1,0082

= 10.4086 mL

T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

V H₂O _{= V}

= 1489,5914 mL

(30)

10. Menghitung neraca massa produk untuk waktu pengambilan 15 menit Diketahui : V1 = 28,5 mL

V2 = 27 mL

Vrata-rata =

V₁+V₂ 2

=

28,5+27 2

= 27,75 mL V1 . N1 = V2 .N2

10 . 0,1496 = 27,75 . N2

N2 = 0,0539 N

= 800 mL + 1500 mL = 2300 mL

V

Karena:

BE NaOH _{= BM} NaOH

Maka:

mol ekivalen NaOH _{= mol} NaOH

jadi:

mol = N ¿ _V = 0,0539 ¿ 2,3 = 0,1239 mol

Persamaan reaksi : 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O Mula-mula : 0,2610 0,1609 - -Bereaksi : 0,13710,0686

(31)

massa Na2SO4 terbentuk = (0,0686 mol) ¿ 142 = 9,7421 gram massa H2O terbentuk = (0,1371 mol) ¿ 18 = 2,4678 gram massa NaOH sisa = (0,1239 mol) ¿ _{40 = 4,956 gram} massa H2SO4 sisa = (0,0923mol) ¿ 98 = 9,0454 gram 11. Konversi reaksi

=

0,0686

0,1609

×

100

= 42,6352 % CA0= 0,2610 mol

CA2= 0,1609mol

Konsentrasi keluar Reaktor I pada waktu 15 menit :

C_A0-C_A1

k . C

A1 2 =

C_A1-C_A2

k . C

A22

C_A0-C_A1

C

A12 =

C_A1-C_A2

C

A22

0,2610-C_A1

C

A12 =

C_A1-0,1609 0,16092

CA13 − 0,1609CA12 + 25,8 × 10-3 CA1 –675 × 10-5 = 0 Dengan trial diperoleh :

CA1 = 0.1mol

Konversi keluar reaktor I :

C_A0-C_A1

C

A12 =

X_A1

C_A0(1- X_A1)2

0,2610 -0.1

(

0.1

)

2 ₌

X_A1

0. 2610 (1- X_A1)2

16,1 =

X_A1

0,1167 (1- X_A1)2

1,8789(1- XA1)2 = XA1 1,8789(XA12 - 2XA1 + 1) = XA

(32)

1,8789XA12 – 4,7578 XA1 + 1,8789= 0 XA12 – 2,5322XA1 + 1 = 0

dengan trial diperoleh : XA1 = 0,18 x 100%

= 18 %

Perhitungan Untuk Reaktor II

1. Menghitung Neraca Massa Reaktan

a. Untuk larutan H2SO4 0,4 N (tersedia 95 % ) bukaan globe valve 45

V H₂SO₄ _{= 9,0192 mL} _¿ _{95 %}

= 8,5684 mL

 H₂SO₄ _{= 1,84 gram/mL}

m H₂SO₄ ₌_ H₂SO₄ _¿ _V H₂SO₄

= 1,84 ¿ 8,5684mL = 15,7655 gram

mol H₂SO₄ ₌ W

BM

=

15,7658 98

= 0,1609 mol

V H₂O _{= (Vtotal – V H2SO4) mL}

V H₂O _{= 400 – 8,5684}

= 391,4316 mL T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

= 0,9971 gram/mL ¿ 391,4316 mL = 390,2964 gram

(33)

= 406,0619 gram

massa H2SO4 dari reaktor I = (0,0001 mol) ¿ 98 = 0,0098 gram massa H2SO4 masuk = 0,0098 + 15,7655 = 15,7753 gram

mol H2SO4 masuk =

W

BM

=15,7753

98

= 0,1609 mol

b. Untuk larutan NaOH 0,2 N 1500 ml pada bukaan valve 600 Diketahui : V1 = 11,6 mL

V2 = 11,2 mL V3 = 11,5 mL Vrata-rata =

V₁+V₂+V₃ 3

=11,6+11,2+ 11,5

3 = 11,43 mL V1 . N1 = V2 .N2 10 . 0,2 = 11,43 . N2 N2 = 0,1749 N

N

=

W

BE

×

1000

V

0,1749

=

W

40

×

1000

1500

W

=

10.494 gram

mol NaOH ₌

W

BM

=

10.494 40

= 0,2610 mol

 NaOH25∘_C = 1,0082 gram/mL

V NaOH ₌

m

ρ

=

(34)

= 10.4086 mL

T H₂O _{= 25}o_C

 H₂O25∘C = 0,9971 gram/mL

V H₂O _{= V}

= 1489,5914 mL

= 0,9971 gram/mL ¿ 1489,5914 mL = 1485,2715 gram

2. Menghitung neraca massa produk untuk waktu pengambilan 15 meit Diketahui : V1 = 15 mL

V2 = 31 mL

Vrata-rata =

V₁+V₂

2

=

15+31 2

= 23 mL V1 . N1 = V2 .N2 10 . 0,1496 = 23 . N2 N2 = 0,0650 N

= 400 mL + 1900 mL = 2300 mL

V

(35)

maka, mol ekivalen NaOH _{= mol} NaOH

jadi, mol = N ¿ V

= 0,0650 ¿ 2,3 = 0,1496 mol

Persamaan reaksi : 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O Mula-mula : 0,2610 0,1609 - Bereaksi : 0.1114 0,0557

Sisa : 0,14960,10520,05570,1114

massa Na2SO4 terbentuk = (0,0557 mol) ¿ 142 = 7,9094 gram massa H2O terbentuk = (0,1114 mol) ¿ 18 = 2,0052 gram massa NaOH sisa = (0,1496 mol) ¿ 40 = 5,984 gram

massa H2SO4 sisa = (0,1052mol) ¿ 98 = 10,3096 gram 3. Menghitung konversi reaksi :

=

0,0557

0,1609

×

100

= 34,6178 % CA2= 0,2610 mol

CA4= 0,1609 mol

Konsentrasi keluar Reaktor II :

C_A2-C_A3

k . C

A3 2 =

C_A3-C_A4

k . C

A42

C_A2-C_A3

C

A32 =

C_A3-C_A4

C

A42

0,2610-C_A3

C

A32 =

C_A3-0,1609 0, 16092

CA33 + 0,1609CA32 – 0,0258CA3+0,006756 = 0 Dengan trial diperoleh :

CA3= 0.0043 mol

(36)

C_A2-C_A3 C

A32 =

X_A3

C_A2(1- X_A3)2

0,1405 -0,0043

(

0,0043

)

2 ₌

X_A3

0,1405 (1- X_A3)2

1345,9041 =

X_A3

0,1405 (1- X_A3)2

1345,9041 (1- XA3)2 = XA3 1345,9041 (XA22 - 2XA2 + 1) = XA2

1345,9041 XA22 – 2691,8082XA2 + 1345,9041 = XA2 1345,9041 XA22 – 2692,8082XA2 + 1345,9041 = 0 XA22 – 2,0007 XA2 + 1 = 0

dengan trial diperoleh : XA3 = 0.973 x 100%

(37)

DAFTAR PUSTAKA

1. Levenspiel, Octave, 1999. Chemical Reaction Engineering. Edisi ke-3, Jhon Wiley & Sons, New York

2. http://www.1-KESEIMBANGAN-KIMIA-1

3. http://www.che.ft-untirta.ac.id/download-center/category/13-teknik-reaktor? download=90%3Ateknik-reaktor-2

4. http://id.wikipedia.org/wiki/Reaktor_kimia