TUGAS MATA KULIAH KINETIKA DAN KATALISIS

(1)

TUGAS MATA KULIAH KINETIKA DAN KATALISIS

PENYELESAIAN BAB I LEVENSPIEL

Oleh :

KELOMPOK III (TIGA)

NAMA NIM

KELVIN HADINATAN

110405032

FITRI HARIANI NURZA

110405012

CHRISTIANTO SITIO

110405088

MUKSALMINA

110405118

KHAIRUL FAHMI

110405084

Dosen :

Ir. Bambang Trisakti, M.T.

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

1. Pengolahan air limbah kota. Asumsikan sebuah pengolahan air limbah untuk komunitas kecil. (Gambar 1.1). Air limbah dengan umpan 32000 m3_{, mengalir menuju sebuah tangki}

pengolahan limbah dengan waktu selama 8 jam, air diumpankan ke dalam tangki, dan mikroba-mikroba dalam tangki saling serang dan menghancurkan material organik.

(limbah organik) + O2 CO2 + H2O

Umpan yang masuk mengandung BOD (biological oxygen demand) sebesar 200 mg O2/liter, dengan aliran yang

dikeluarkan tidak mengandung BOD yang berarti. Tentukanlah laju reaksinya, atau pengurangan nilai BOD dalam tangki pengolahan.

Gambar 1.1 Penyelesaian :

Berat molekul O2 = 32 gram/mol

Laju alir O2 yang masuk ke dalam tangki per volume :

= 200 mg/l . ₃₂1 mol/gram. ₁₀₀₀1 gram/mg

= 6,25 x 10-3_mol/liter

Laju alir O2 yang masuk dalam tangki per hari :

= 6,25 x 10-3_{mol/liter . 1000 liter/m}3_{. 32000 m}3_/hari

= 200000 mol/hari

Volume tangki pengolahan limbah selama 8 jam :

(3)

= 200000 mol/hari . ₈₆₄₀₀1 hari/s . 1 (gambar 1.2). Bed yang besar ini akan diumpankan dengan 240 ton batu bara/hari (90% C, 10% H2), yang mana 50% dari bed

akan terbakar oleh baterai dari bed difluidisasi. Dan 50% yang lain akan masuk dalam sistem. Saran untuk perancangan ini adalah menggunakan baterai dari bed difuidisasi , masing masing dengan panjang 20 m, lebar 4 m dan mengandung padatan dengan ketinggian 1 m. Tentukanlah laju reaksi diatas diantara bed-bed, tergantung dari oksigen yang digunakan.

Gambar 1.2

Laju alir batu bara yang masuk per hari :

= 240 ton/jam . ₁₁1 gram/mol. 1000 kg/ton . 1000 gram/ kg.

50 %

(4)

Laju reaksi batu bara dalam bed :

= 10909090,91 mol/jam . ₃₆₀₀1 jam/s . _V1

= 3030,30 mol/s. 1

800m3 = 3,787 mol/m3_s

3. FCC. Reaktor FCC adalah salah satu unit proses yang terbesar dalam industri petroleum. Gambar 1.3 menunjukkan contoh dari unit tersebut. Unit memiliki diameter dalam sebesar 4-10 m dan ketinggian 10-20 m dan mengandung sekitar 50 ton katalis yang berpori. Unit diumpankan dengan 38000 barrel dari minyak setiap harinya (6000 m3_{/hari dengan densitas 900}

kg/m3_{), dan unti memecah rantai hidrokarbon yang panjang}

menjadi molekul yang pendek. Untuk mendapatkan ide tentang laju reaksi dalam unti besar ini, kita menyederhanakan dan menggangap umpan hanya menggandung C20 hidrokarbon, atau

(5)

Gambar 1.3 Unit FCC Exxon Model IV

Penyelesaian :

Massa katalis : 50 ton = 50000 kg Massa jenis katalis : 800 kg/m3

Volume katalis : 50000/800 = 62.5 m3

Laju alir minyak : 6000 m3_/hari

Massa jenis minyak : 900 kg/m3

Berat molekul minyak : 20.12 + 42.1 = 282 gram/mol Laju alir minyak dalam reaktor per hari :

= 6000 m3_{/hari . 900 kg/m}3_{. 1000 gram/kg .} 1

282 mol/gram . 60 %

= 11489361,7 mol/hari

Laju alir minyak dalam reaktor per sekon :

= 11489361,7 mol/hari. 1

86400 hari/sekon

= 132,97 mol/s

-r’ (mol/kg katalis.s) = 132,97 mol/s . ₅₀₀₀₀1 _kg = 0,00266

(6)

r’” (mol/m3_{katalis.s) = 132,97 mol/s .} 1

62,5m3 = 2,128 mol/m3