Perancangan Dan Simulasi Reaktor Plug Flow Adiabatis Untuk Reaksi Pembuatan 1

Perancangan dan Simulasi Reaktor Plug Flow Adiabatis untuk Reaksi Pembuatan 1,3 Butadiena Menggunakan Program Scilab 5.1.1

Disusun Oleh:

Sherly Zagita L.N 21030113120023 Farel Abdala 21030113130195

LABORATORIUM KOMPUTASI PROSES UNIVERSIITAS DIPONEGORO

SEMARANG 2015

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang

Reaktor adalah suatu proses dimana suatu tempat terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika (Cordelia, 2015). Berdasarkan prosesnya, reaktor dibagi menjadi 3 yaitu: reaktor batch, reaktor kontinyu, dan reaktor semi batch (Maranatha, 2015). Pada reaktor kontinyu, proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus. Reaktor kontinyu dibagi menjadi 2, yaitu mixed flow reaktor (MFR) dan plug flow reaktor (PFR).

Plug flow reaktor atau reaktor alir pipa merupakan reaktor dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar, konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang pipa, contohnya petrokimia dan pertamina (Maranatha, 2015). Reaktor alir pipa dapat digunakan baik pada fase cair maupun gas. Keuntungan menggunakan reaktor alir pipa adalah konversinya cukup tinggi dibanding reaktor tangki berpengaduk dan waktu yang relatif lebih singkat (Maranatha, 2015).

Model PFR seringkali digunakan untuk sebuah reaktor yang mana sistem reaksi (gas atau cair) mengalir pada kecepatan relatif tinggi (Re>>, sampai mendekati PF) melalui suatu vessel kosong atau vessel yang berisi katalis padat yang di packed. PFR tidak menggunakan peralatan pengaduk, untuk menghasilkan backmixing. PFR dapat digunakan dalam skala besar untuk produksi komersial, atau di laboratorium atau operasi skala pilot untuk mendapatkan data perancangan (Budiaman, 2007).

Seorang sarjana teknik kimia sangat perlu untuk belajar tentang reaktor kimia agar dapat merancang sebuah reaktor,mampu memilih tipe atau jenis reaktor yang tepat untuk sebuah proses,kemudian dapat menentukan keadaan operasi suatu reaktor dan memilih atau menghitung alat-alat pembantu yang digunakan seperti alat pemurnian hasil dan lain-lain.Untuk mempermudahkan dalam menghitung keadaan operasi suatu reaktor maka dapat dilakukan dengan memanfaatkan program scilab.

I.2. Rumusan Masalah

Reaksi pembuatan 1,3 butadiena dari 1 butenaberlansung pada suhu 470 - 540o_C dan tekanan 1 bar dengan jenis reaksi eksotermis, irreversible dan paralel dalam reaktor alir pipa adiabatis. Melalui tugas ini, mahasiswa diminta membuat sebuah program yang dapat membantu dalam menyelesaikan berbagai persamaan yang ada pada reaksi tersebut. Penyelesaian yang akan dipelajari dan dilakukan dalam tugas ini yaitu penyelesaian

melalui metode numerik dengan pemodelan reaksi pada program Scilab versi 5.1.1. Pemodelan matematis dilakukan untuk mengetahui hubungan suhu reaksi terhadap efek panas dan mengetahui hubungan volume optimum reaktor alir pipa terhadap suhu reaksi dan konversi dengan pemodelan matematis.

I.3. Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari tugas ini adalah:

1. Untuk memahami metode pemodelan matematis dengan menggunakan perangkat lunak Scilab 5.1.1.

2. Untuk mengetahui hubungan suhu reaksi terhadap konversi dengan pemodelan matematis.

3. Untuk mengetahui hubungan volume optimum reaktor alir pipa terhadap suhu reaksi dan konversi dengan pemodelan matematis.

I.4. Manfaat

Manfaat dari tugas ini adalah:

1. Mahasiswa mampu mengetahui hubungan suhu reaksi terhadap konversi pada perancangan reaktor dengan pemodelan matematis.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori

2.1.1. Reaktor Kimia

Reaktor kimia berdasarkan prosesnya dibedakan menjadi 3, yaitu: 1. Reaktor Batch

Gambar 2.1. Reaktor Batch

Reaktor batch ini dalam prosesnya tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Reaktor batch ini umumnya digunakan pada bahan berfase cair-cair ataupun cair-padat, skala proses yang kecil, proses yang membutuhkan waktu yang lama dan proses yang sulit diubah menjadi kontinyu (Maranatha, 2015).

Keuntungan dari penggunaan reaktor batch ini di antaranya lebih murah dan lebih mudah dalam pengoperasian dan pengontrolan. Sedangkan kekurangannya adalah tidak bisa untuk memproduksi dengan skala yang besar, tidak baik/sesuai dengan bahan gas karena rentan bocor serta lebih banyak membutuhkan pekerja untuk melakukan pengawasan dari awal proses hingga akhir proses.

Persamaan-persamaan yang terkait dalam reaktor batch di antaranya : dijelaskan melalui persamaan berikut :

Misalkan dari laju pengurangan reaktan A pada suatu reaksi. Neraca massanya dapat

−r_A= 1 V

d N_A dt

Jika NA0merupakan jumlah mol A mula-mula dan NA0X adalah jumlah reaktan A yang telah bereaksi pada waktu t. Maka konversi dapat ditulis dengan persamaan berikut :

[

N_A

]

=

_[

N_{A 0}

]

−

_[

N_{A 0}. X

]

Tabel 2.1 Stoikiometri Reaktor Batch (Fogler, 2004)

maka dapat ditulis juga, N_{A 0}dX dt =−rA.V dt=N_{A 0} dX −rA.V t=N_{A 0}

∫

0 X (t) dX −r_A.V CA = CA0(1-X) t=CA 0

∫

0 X _{d X} A −r_A (Fogler, 2004) 2. Reaktor Alir (Continous Flow)

Pada reaktor kontinyu ini terdapat pemasukan reaktan maupun pengeluaran hasil selama reaksi berlangsung. Reaktor kontinyu ini paling banyak digunakan di berbagai industri kimia. Kelebihan penggunaan kontinyu ini di antaranya alat lebih kecil dan murah, bahan yang diolah lebih sedikit sehingga resiko kerusakan bahan lebih kecil, kondisi operasi lebih seragam, produknya seragam, biaya operasi dan investasi rendah serta pengendalian kondisi operasi yang lebih mudah (Marathana, 2015).

Jenis reaktor kontinyu diantaranya sebagai berikut :

Gambar 2.2. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Mixed low reactor ini atau biasa disebut juga CSTR (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)dimana umpan masuk, diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu. Kelebihan dari penggunaan reaktor ini adalah suhu dan konsentrasi di tiap titik sama karena menggunakan pengaduk serta mudah dalam pengontrolan suhu sehingga kondisi operasi isotermal dapat terpenuhi. Sedangkan kekurangan dalam penggunaan reaktor ini di antaranya tidak cocok digunakan jika reaktan dalam fase gas dan untuk volume yang sama, konversi yang didapatkan lebih rendah dari jenis reaktor kontinyu yang lain yaitu plug flow reactor (PFR).

Persamaan – persamaan yang terkait adalah sebagai berikut :

Neraca massa reaktor : V =

F_{j 0}−F_j −rj

Umumnya, konversi akan meningkat dengan peningkatan waktu tinggal bahan dalam reaktor. Untuk reaksi kontinyu, waktu tinggal meningkat dengan meningkatnya volume reaktor sehingga dalam hal ini konversi adalah fungsi dari volume reaktor.

FA = FA0(1-X) FA0 = CA0. V0

Asumsi gas ideal : CA 0= PA 0 RT₀=

y_{A 0.P0} RT₀ Dimana :

Menghitung volume reaktor yang dibutuhkan : CAO : Konsentrasi masuk (mol/L) yA0 : Fraksi mol A masuk P0 : Tekanan Total masuk (kPa) T0 : Suhu masuk (K)

PA0 : Tekanan parsial masuk (kPa) R : Konstanta gas ideal

F_{A 0}−F_A=−r_A. V

V =FA 0. XA −rA keluar

b. Plug Flow Reactor (RAP)

Gambar 2.3. Reaktor Alir Pipa

Reaktor alir pipa merupakan reaktor di mana cairan bereaksi dan mengalir dengan cara melewati tube (tabung) dengan kecepatan tinggi, tanpa terjadi pembentukan arus putar pada aliran cepat. Reaktor alir pipa pada hakekatnya hampir sama dengan pipa dan relatif cukup mudah dalam perancangannya. Reaktor ini biasanya dilengkapi dengan selaput membran untuk menambah yield produk pada reaktor. Produk secara selektif ditarik dari reaktor sehingga keseimbangan dalam reaktor secara kontinu bergeser membentuk lebih banyak produk.

Pada umumnya reaktor alir pipa dilengkapi dengan katalisator. Seperti sebagian besar reaksi pada industry kimia, reaksinya membutuhkan katalisator secara signifikan pada suhu layak (standar). Dalam RAP, satu atau lebih reaktan dipompakan ke dalam suatu pipa. Biasanya reaksi yang digunakan pada reaktor ini adalah reaksi fasa gas. Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa sehingga semakin panjang pipa maka konversi yield akan semakin tinggi.

Di dalam reaktor alir pipa, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tinggal (τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui reaktor ideal ini disebut dengan plug. Saat plug mengalir sepanjang reaktor alir pipa, fluida bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arah axial (dari arah depan atau belakang). Setiap plug dengan volume berbeda dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batch reaktor) dimana plug mengalir turun melalui pipa reaktor ini (Yahdi, 2013).

Persamaan yang berlaku pada Plug flow reactor (RAP) adalah sebagai berikut :

Neraca massa : FJ(y )−FJ(y + Ay )+rJ. AV =0 Konversi dan ukuran reaktor :

−d F_A dV =−rA F_{A 0}dX dV=−rA V =F_{A 0}

_∫

0 X _{d X} A −r_A (Fogler, 2004) Beberapa hal penting dalam reaktor alir pipa adalah:

1. Perhitungan dalam model RAP mengasumsi kan tidak terjadi pencampuran (mixing) dan reaktan bergerak secara aksial bukan radial. 2. Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik

masukan dimana katalisator ini diharapkan dapat mengoptimalkan reaksi dan terjadi penghematan.

3. Umumnya RAP memiliki konversi yang lebih besar dibandingkan dengan reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) dalam volume yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama reaktor alir pipa memberikan hasil yang lebih besar dibandingkan RATB.

3. Reaktor semi batch

Gambar 2.4. Reaktor Semi Batch 2.1.2. Kondisi Operasi

Jenis reaktor berdasarkan kondisi operasinya dibedakan menjadi 2 yaitu reaktor adiabatis dan non adiabatis. Penggolongan ini berdasarkan ada tidaknya perpindahan panas antara reaktor dengan sekitarnya.

1. Reaktor adiabatis

Reaktor Adiabatis adalah reaktor yang dalam prosesnya tidak ada perpindahan panas antara reactor dengan sekelilingnya. Ditinjau dari segi operasionalnya, reactor adiabatic yang paling sederhana, cukup dengan menyekat reactor, sehingga tidak ada panas yang hilang ke sekelilingnya. 2. Reaktor non-Adiabatis

Dikatakan reaktor Non-Adiabatis apabila terdapat perpindahan panas antara reaktor dengan sekelilingnya.

2.1.3. Reaksi Endotermis dan Reaksi Eksotermis A. Reaksi Eksoterm

Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas. Pada reaksi eksoterm harga ΔH = negatif ( – )

Contoh :

CaO(s) + CO2(g)→CaCO3(s)+178.5 kJ ΔH = -178.5 kJ

B. Reaksi Endoterm

Pada reaksi terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.

Pada reaksi endoterm harga ΔH = positif ( + ) Contoh :

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)- 178.5 kJ ΔH = +178.5 kJ

(Etna, 2011)

2.1.4.Reaksi Reversible danReaksi Irreversible A. Reaksi reversible

Reaksi reversible adalah suatu reaksi yang berlangsung dalam dua arah. Zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk pereaksi. Misalnya reaksi pembentukan ammonia dari gas hydrogen dan gas nitrogen.

B. Reaksi irreversible

Reaksi irreversible adalah suatu reaksi yang berlangsung dalam satu arah. Zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali membentuk pereaksi. Misalnya reaksi pembentukan garam klorida dari asam klorida dan natrium hidroksida.

(Susila, 2009) 2.1.5.Unimolekular dan Bimolekular

1. Reaksi unimolekuler

Hanya 1 mol reaktan yang bereaksi. Contoh : N2O5 N2O4 + ½ O2 2. Reaksi bimolekuler

Ada 2 mol reaktan yang bereaksi. Contoh : 2HI H2 + I2

(Sastrohamidjojo, 2005) 2.1.6. Reaksi Seri dan Parallel

Reaksi yang terjadi di dalam suatu reaktor jarang sekali hanya terdiri satu buah reaksi (reaksi tunggal/ single reaction) tetapi kebanyakan yang terjadi

adalah reaksi ganda (multiple reaction) yang akan dihasilkan produk yang diinginkan dan produk yang tidak diinginkan. Reaksi ganda terdiri dari reaksi paralel dan reaksi seri.

1. Reaksi paralel

Reaksi paralel atau reaksi samping (competitive reaction) yaitu dari reaktan yang sama menghasilkan produk yang berbeda melalui jalur reaksi yang berbeda pula. (Levenspiel, 1999)

A R

A S

2. Reaksi seri

Reaksi seri yaitu dari reaktan terbentuk produk antara yang aktif kemudian lebih lanjut berubah menjadi produk lain yang stabil. (Levenspiel, 1999)

A R S

2.2. Studi Kasus 2.2.1 Dasar Reaksi

1,3 butadiena banyak digunakan dalam industri kimia untuk bahan dasar pembuatan karet sintetis. Katalis yang digunakan adalah campuran Al2O3 dan Cr2O3 yang berbentuk serbuk. Katalis yang digunakan mempunyai komposisi 80% Al2O3 dan 20% Cr2O3 dengan umur katalis 12-24 bulan.

Reaksi oxydehidrogenasi butena menjadi 1,3 butadiena adalah termasuk reaksi heterogen yang melibatkan dua fase, katalis bentuk padat dan reaktan dalam bentuk gas.

Reaksi utama yang terjadi

C4H8 C4H6 + H2

C4H8 + ½ O2 C4H6 + H2O Reaksi samping yang terjadi

2.2.2 Tinjauan Termodinamika

Pembentukan 1,3 butadiena dengan bahan baku butena adalah reaksi yang bersifat eksotermis.

C4H8 C4H6 + H2

Entalpi reaksi standar (ΔH298) untuk reaksi 1 adalah 26.360 cal/gmol. C4H8 + ½ O2 C4H6 + H2O

Entalpi reaksi standar (ΔH298) untuk reaksi 1 adalah -31.438 cal/gmol.

Secara keseluruhan reaksi bersifat eksotermis, artinya ada sejumlah panas yang dilepaskan oleh reaksi pembentukan 1 gmol 1,3-butadiena pada kondisi standar 298 K.

Agar produk dapat terlepas dari situs aktifnya maka langkah ini diperlakukan suhu yang tinggi. Suhu tinggi juga diperlukan untuk mempercepat deaktivasi produk di permukaan katalis.

Reaksi bersifat dapat balik (reversibel) atau searah (irreversibel) dapat ditentukan secara termodinamika, yaitu berdasarkan persamaan Van’t Hoff

d (∆ ° G RT) dT = −∆ H ° RT 2 (2.1) Dengan, ∆ G° = -RT ln K (2.2)

data-data energi Gibbs (Gibbs heat of formation) ΔG°fC4H8 = -239,577 kJ/mol

ΔG°fC4H6 = -135,871 kJ/mol ΔG°fH2 = 0 kJ/mol

ΔGReaksi = ∑ΔG298 produk - ∑ΔG298 reaktan ΔG°f total =(-135,871+0) – ( -239,577)

Konstanta kesetimbangan reaksi standart pada suhu 298,15 K dapat dihitung, dengan:         RT G K exp               K K mol kJ mol kJ K o o _298,15 314 . 8 ) 448 , 375 ( exp



0,1515



exp  K  K 1,1636

Harga K yang sangat besar menunjukkan menunjukkan bahwa reaksi pembentukan 1,3 butadiena bersifat searah (irreversibel).

2.2.3 Permasalahan

Diketahui Reaksi dekomposisi sebagai berikut: C4H8 C4H6 +H2

C4H8 + 1/2 O2 C4H6 + H2O

direaksikan pada suhu 100 K dengan asumsi kecepatan reaksi: -rC4H8 = (10/hr) CC4H8

Umpan masuk reaktor pada tekanan 100 kPa dan suhu 100 K, terdiri dari A dan B murni dalam perbandingan yang stoikiometris. Diinginkan hasil konversi dari reaksi ini sebesar 80%.

Data - data kinetika diketahui sebagai berikut :

Reaksi 1: C4H8 C4H6 + H2 - r1A = k1ACA Reaksi 2: C4H8 + 1/2 O2 C4H6 + H2O - r2A = k2AC2A Asumsi : ∆HRx1A = - 540000 kJ/mol

∆HRx2A = 109240 kJ/mol CPC4H8 = 126.26 kJ/mol.K CPC4H6 = 225.970 kJ/mol.K CPH2 = 288 kJ/mol.K CPO2 = 294 kJ/mol.K CPH2O = 753 kJ/mol.K k1 k2

k_{1 A}=10 exp

[

E1 R

(

1 300− 1 T

)

]

s −1 E1 = 29300.6 kJ/mol k_{2 A}=0.09 exp

[

E2 R

(

1 300− 1 T

)

]

dm3 mol . s E2 = 75344.4 kJ/mol Ta = 5000C FAO = 14,7 kmol.A/h FDO = 14,7 kmol.A/h

Reactor akan dioperasikan pada kondisi adiabatis. Dari persoalan diatas, akan dicari hubungan hubungan suhu reaksi terhadap efek panas dan hubungan volume optimum reaktor alir pipa terhadap suhu reaksi dan konversi.

BAB III

METODE PENYELESAIAN 3.1. Permodelan

Reaksi utama yang terjadi:

C4H8 C4H6 +H2 C4H8 + 1/2 O2 C4H6 + H2O Asumsi:

A B + C

A + 1/2 D B + E

Gambar 3.1. Permodelan Reaktor Alir Pipa Keterangan :

FA0 = Laju alir komponen A masuk sistem FA = Laju alir komponen A keluar sistem

V = Volume pipa pada suatu titik di dalam sistem To = Suhu feed masuk sistem

T = Suhu reaksi

Ti = Suhu produk keluar sistem 3.2. Algoritma

3.2.1. Neraca massa:

[

Kecepatan Aliran A masuk sistem

]

+

[

Kecepatan Perubahan A

Karena Reaksi Dalam Sistem

]

-

[

Kecepatan Aliran A Keluar Sistem

]

=

[

Akumulasi A dalam Sistem

]

FA0 + rA.∆V - FA = d N_A dt

Karena pada kondisi steady state, maka d N_A

FA0 + rA.∆V - FA = 0 : ∆V lim ∆V0 −d F_A dV +rA=0 r_A=d FA dV r_{AdV =dF ... (1) F = F} A0(1-XA) dF = -FA0 dXA ...(2) persamaan (2) (1) r_AdV =−F_{A 0}d X_A dV =FA 0d XA −rA dV d XA =FA 0 −rA ... (3) Laju reaksi:

-ra= -k1Ca - k2Ca2_Cd1/2_{... (4)} Stoikiometri :

Karena berada pada fase gas, maka : C_A=CA 0(1−XA) 1+ε( X_A) P P₀ T0 T Nilai P = P0

Nilai ε dicari dengan cara : ε= y_{A 0}. δ ε=(1 1+ 1 1−1) ε =1

CA= CA 0(1−XA 1) 1+0.8 X_{A 1} T0 T ... (5) C_B=Cao X_{A 1}T0 T ...(6) C_B=C_c M=CDO CAO C_D=C_AO

(

M−X_{A 2}

)

_{T ...(7)}¿ C_E=C_AOX_{A 2}¿ T ...(8) 3.2.2. Neraca Panas

[

Laju alir panas ke sistem dari

lingkungan

]

-

[

Laju kerja _{sistem dalam} lingkungan

]

+

[

Laju energi yang ditambahkan ke sistem dari laju alir massa yang

masuk

]

-

[

Laju energi yang meninggalkan sistem dari laju alir massa yang keluar

]

=

[

Laju akumulasi_{energi pada}

sistem

]

Q - W + Fin.Ein - Fout.Eout =

dE dt

W = - Fin P Vin + Fout P Vout + Ws

Q + (Fin P Vin – Fout P Vout – Ws ) + Fin Ein – Fout Eout =

dE dt

Q – Ws + Fin (Ein + Pin VA0) – Fout (Eout + Pout VA) =

dE dt E = Ui

Q – Ws + Fin Hin – Fout Hout = dE

dt Work shaft diabaikan maka Ws = 0

Karena sistem merupakan sistem adiabatis, maka Q = 0 Sistem steady state dE_{dt = 0}

Maka persamaannya menjadi :

∑

F_¿H_¿−

∑

F_outH_out=_{0 ... (1)} In =

∑

Fi 0Hi 0=HA 0FA 0+HB 0FB 0+HC 0FC 0+. … .. Out =

∑

FiHi=HAFA+HBFB+HCFC+.….. Stoikiometri : FA = FA0(1-XA) FB = FA0(θB + XA) FC = FA0(θC + XA) Kombinasi Stoikiometri  (1)

∑

F¿H¿−

∑

FoutHout=0 F_{A 0}

∑

θ_i

(

H_{i 0}−H_i

)

−∆ H_Rx(T ) F_{A 0}X_A=₀ Dengan : H_i−H_{i 0}=

[

H_i(T R)+

∫

TR T C_pidT

]

−

[

H_{i 0(T} R)+

∫

TR T C_pi0dT

]

=

∫

Ti0 T C_pidT

Maka persamaannya menjadi : −F_{A 0}

_∑

θ_i

_∫

Ti0 T C_pidT −∆ H_Rx(T ) F_{A 0}X_A=₀ Nilai ∆ HRx(T ) = ∆ HRx

(

TR

)

+

∫

T_R T ∆ C_pdT _{, sehingga :} −FA 0

∑

θi

∫

Ti0 T C_pidT −

(

∆ H_Rx

₍

T_R

₎

+

∫

TR T ∆ C_pdT

)

F_{A 0}X_A=₀

Dibagi FA0 −

∑

θ_i

_∫

Ti0 T C_pidT −

(

∆ H_Rx

(

T_R

)

+

∫

TR T ∆ C_pdT

)

X_A=₀ −

∑

θ_i

∫

Ti0 T C_pidT −∆ H_Rx

(

T_R

)

X_A−

∫

TR T ∆ C_pdT X_A=0

Diturunkan terhadap volume −

(∑

θ_iC_pi+X_A∆C_p

₎

dT dV−

(

∆ HRx

(

TR

)

XA+

∫

TR T ∆ C_pdT

)

dXA dV =0 dX

dV diambil dari neraca massa  dX dV=

−r_A FA 0 Maka persamaannya menjadi :

dT dV= −rA FA 0

(

−∆ H_Rx

(

T_R

)

X_A−

∫

TR T ∆ C_pdT

)

∑

θ_iC_pi+X_A∆ C_p ∆ H_RX(T )=∆ H_RX

₍

T_R

₎

+∆Cp(T −T_R) ∆ H_{RX 1}

₍

T_R

₎

=¿ _-540 ∆ H_{RX 2}

₍

T_R

₎

=¿ _109,240 ∆ H_RX

₍

T_R

₎

=∆ H_{RX 1}

₍

T_R

₎

+∆ H_{RX 2}

₍

T_R

₎

∆ Cp₁=Cp_B+Cp_C−Cp_A ∆ Cp₂=Cp_B+Cp_E−Cp_A−1 /2 Cp_D ∆ C_p=∆Cp₁+∆ Cp₂ Cp_i=R

∫

Tr T Cp R dT Cp_i=R

∫

TR T

(

∆ α +∆ Bβ+∆ γ T2+∆ δ T−2

)

dT Cp_i=R

[

∆ αT+∆ β 2 T 2 +∆ γ 3 T 3_{−∆ δ T}−1

]

T_R T

START

Input Data:

FAO, Cao, TO, CP, ∆Hrx, k1, k2, XA, v, ∆Cp

Menghitung nilai T dari

Input T T T (¿¿3−T_R3)−∆ δ

(

1 T− 1 T_R

)

(¿¿2−T_R2 )+∆ γ 3 ¿ ∆ α

₍

T −T_R

₎

+∆ β 2 ¿ Cp_i=R¿

∑

θ_iCp_i=¿ T T (¿¿3−T_R3_{)−∆ δ}

(

1 T− 1 T_R

)

(¿¿2−T_R2)+∆ γ 3 ¿ ∆ α

₍

T −T_R

₎

+∆ β 2 ¿

∑

θ. R¿

3.2.3. Hubungan Suhu dengan konversi

Untuk mendapatkan hubungan suhu dan konversi, maka perlu dilakukan perkalian

antara persamaan dT_{dV dan} dV_{dX sehingga nantinya didapatkan} dT_dX dT dV x dV d X_A= dT d X_A dT dX_A=

(

−∆ H_{Rx 1}.−r_{A 1}

)

+

₍

−∆ H_Rx2.−r_{A 2}

)

r_A.

∑

θ_iC_pi dT=(-deltaHrx1*-ra1)+(-deltaHrx2*-ra2)/(-ra*zigma) 3.3. Logika Pemrograman

3.4. Bahasa Pemrograman clear clc function dT=suhu(Xa, T) Fao=14.7; Fbo=0; Fco=0; Fdo=14.7; Feo=0; R=8.314; deltaHrx1=-540; deltaHrx2=109240;

deltaHrx=deltaHrx1+deltaHrx2; Cpa=126.26; Cpb=225.97; Cpc=288; Cpd=294; Cpe=753; deltaCp1=Cpb+Cpc-Cpa;

deltaCp2=Cpb+Cpe-Cpa-(1/2*Cpd); deltaCp=deltaCp1+deltaCp2;

E1=29300.6; k1=10*exp((E1/R)*(1/300-1/T)); E2=75344.4; k2=0.09*exp((E2/R)*(1/300-1/T)); Xa1=0.8*Xa Xa2=0.2*Xa Cao=0.05 Cdo=0.05

Ca=Cao*(1-Xa1)/(1+0.8*Xa1)*T0/T; Cb=Cao*Xa1*T0/T;

Cc=Cao*Xa1*T0/T; M=Cdo/Cao

ra2=-k2*Ca^2*Cd^1/2; ra=ra1+ra2

tetaA=Fao/Fao; tetaB=Fbo/Fao; tetaC=Fco/Fao; tetaD=Fdo/Fao; tetaE=Feo/Fao;

zigma=((tetaA*Cpa)+(tetaB*Cpb)+(tetaC*Cpc)+(Xa1*deltaCp1))+

((tetaA*Cpa)+(0.5*tetaD*Cpd)+(tetaB*Cpb)+(tetaE*Cpe)+(Xa2*deltaCp2)) dT=(-deltaHrx1*-ra1)+(-deltaHrx2*-ra2)/(-ra*zigma)

endfunction T0=265; Xa0=0; Xa=0:0.025:0.8 T=ode(T0,Xa0,Xa,suhu) Xa=Xa' T=T' disp(" xa T ") disp([Xa T]) clf plot2d(Xa,T,3)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISA 4.1. Hasil Simulasi

Hasil simulasi dari penyelesaian persamaan-persamaan yang telah diinput pada scipad kemudian akan ditampilkan running di bagian console dengan tampilan seperti dibawah ini :