Reaktor CSTR

(1)

konversi reaktan pervolume reaktor yang tinggi karena dibutuhkan reaktor dengan volume yang konversi reaktan pervolume reaktor yang tinggi karena dibutuhkan reaktor dengan volume yang sangat

sangat besar besar (Smith, (Smith, 1981).1981).

Reaktor adalah jantung dari proses kimia. Reaktor adalah suatu tempat proses dimana Reaktor adalah jantung dari proses kimia. Reaktor adalah suatu tempat proses dimana bahan-bahan

bahan-bahan diubah diubah menjadi menjadi produk, produk, dan dan perancangan perancangan reaktor reaktor untuk untuk industri industri kimia kimia harusharus mengikuti keperluan:

mengikuti keperluan: 1.

1. Faktor Faktor kimia kimia : : reaksi reaksi kimia.kimia. 2.

2. Faktor Faktor transfer transfer panas.panas. 3.

3. Faktor Faktor transfer transfer massa.massa. 4.

4. Faktor Faktor keselamatan keselamatan (Coulson, (Coulson, 1983).1983). Continuous Stirred Tank Reactor

Continuous Stirred Tank Reactor adalah reaktor yang dirancang untuk mempelajari proses-adalah reaktor yang dirancang untuk mempelajari proses- proses penting dalam ilmu

proses penting dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini kimia. Reaktor jenis ini merupakan salah satu dmerupakan salah satu dari 3 tipe reaktor ari 3 tipe reaktor yangyang bisa

bisa bersifatbersifat interchangeableinterchangeable pada pada unitunit service service reaktor. reaktor. Reaksi Reaksi dimonitordimonitor oleh

oleh probe probe konduktivitas dari konduktivitas dari larutan yang larutan yang berubah berubah dengan konversi dengan konversi dari reaktan dari reaktan menjadimenjadi produk.

produk. Artinya Artinya ini ini merupakan merupakan proses proses titrasi titrasi yang yang tidak tidak akurat akurat dan dan tidak tidak efisien efisien dimana dimana iniini digunakan untuk memonitor perkembangan reaksi yang tidak begitu penting. Reaksi yang terjadi digunakan untuk memonitor perkembangan reaksi yang tidak begitu penting. Reaksi yang terjadi adalah reaksi

adalah reaksi safonifikasi safonifikasi etil asetat dengan menggunakan NaOH yang dilakukan pada kondisi etil asetat dengan menggunakan NaOH yang dilakukan pada kondisi tekanan dan temperatur yang aman (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009).

tekanan dan temperatur yang aman (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009). C

Continuous Stirred Tank Reactor ontinuous Stirred Tank Reactor (CSTR) bisa berbentuk dalam tanki satu atau lebih dari (CSTR) bisa berbentuk dalam tanki satu atau lebih dari satu dalam bentuk seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fase cair dan biasanya digunakan satu dalam bentuk seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fase cair dan biasanya digunakan untuk reaksi kimia organik. Keuntungan dari reaktor ini adalah kualitas produk yang bagus, untuk reaksi kimia organik. Keuntungan dari reaktor ini adalah kualitas produk yang bagus, control yang otomatis dan tidak membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor control yang otomatis dan tidak membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor

(2)

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial

Cancel Anytime.

(3)

ini adalah beroperasi pada kondisi

ini adalah beroperasi pada kondisi steady state steady state dengan aliran reaktan dan produk secara kontinyudengan aliran reaktan dan produk secara kontinyu (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009).

(Tim Dosen Teknik Kimia, 2009).

Keberhasilan operasi suatu proses pengolahan sering kali bergantung pada efektifnya Keberhasilan operasi suatu proses pengolahan sering kali bergantung pada efektifnya pengadukan

pengadukan dan dan pencampuran pencampuran zat zat cair cair dalam dalam proses proses itu. itu. Istilah Istilah pengadukan pengadukan dan dan pencampuranpencampuran sebenarnya tidak sinonim satu sama lain. Pengadukan (

sebenarnya tidak sinonim satu sama lain. Pengadukan (agitationagitation) menunjukkan gerakan yang) menunjukkan gerakan yang tereduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya tereduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Pencampuran (

mempunyai semacam pola sirkulasi. Pencampuran (mixing mixing ) ialah peristiwa menyebarnya bahan-) ialah peristiwa menyebarnya bahan- bahan secara

bahan secara acak, dimana acak, dimana bahan yang bahan yang satu menyebar satu menyebar ke dalam ke dalam bahan bahan yang lain yang lain dan sebaliknya,dan sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Istilah pencampuran sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Istilah pencampuran digunakan untuk berbagai ragam operasi, dimana derajat homogenitas bahan yang bercampur itu digunakan untuk berbagai ragam operasi, dimana derajat homogenitas bahan yang bercampur itu sangat berbedas-beda. Tujuan dari pengadukan antara lain adalah untuk membuat suspense sangat berbedas-beda. Tujuan dari pengadukan antara lain adalah untuk membuat suspense partikel zat padat, untuk

partikel zat padat, untuk meramu zat cair meramu zat cair yang mampu cair (yang mampu cair (misciblemiscible), untuk menyebar (dispersi)), untuk menyebar (dispersi) gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. Untuk menyebarkan zat cair gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain, sehingga membentuk emulsi atau yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain, sehingga membentuk emulsi atau suspense butiran-butiran halus, dan untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan suspense butiran-butiran halus, dan untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor. Kadang-kadang pengaduk (

kumparan atau mantel kalor. Kadang-kadang pengaduk (agitator agitator ) digunakan untuk beberapa) digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, misalnya dalam hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan melalui zat cair tujuan sekaligus, misalnya dalam hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspense, sementara kalor reaksi dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspense, sementara kalor reaksi diangkat keluar melalui kumparan atau mantel.

diangkat keluar melalui kumparan atau mantel. Agitator

Agitator (pengaduk) biasanya juga digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, misalnya (pengaduk) biasanya juga digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, misalnya dalam hidrogenasi katalitik pada zat cair. Dalam bejana hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan dalam hidrogenasi katalitik pada zat cair. Dalam bejana hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat pertikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi, melalui zat cair dimana terdapat pertikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut keluar melalui kumparan atau mantel(McCabe, 2003).

sementara kalor reaksi diangkut keluar melalui kumparan atau mantel(McCabe, 2003). Ada dua jenis reaktor kimia:

Ada dua jenis reaktor kimia: 1.

1. Reaktor Reaktor tangki tangki atau atau bejanabejana 2.

2. Reaktor Reaktor pipapipa

kedua reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian/

kedua reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian/batchbatch. Biasanya, reaktor. Biasanya, reaktor beroperasi

(4)

Cancel Anytime.

(5)

ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis: katalisator, reagen, inert). Tentu saja ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis: katalisator, reagen, inert). Tentu saja perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda

perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda (Anonim(Anonim11, 2009), 2009)

Suatu daya kondisi sistem ukuran konduktansi dapat dilakukan dengan elektronika yang Suatu daya kondisi sistem ukuran konduktansi dapat dilakukan dengan elektronika yang dihubungkan dengan suatu sensor yang terbenam dalam suatu campuran. Daya konduksi dihubungkan dengan suatu sensor yang terbenam dalam suatu campuran. Daya konduksi mempunyai koefisien suhu 4 % per cc, suatu sensor temperatur yang bertemperatur standar 25 mempunyai koefisien suhu 4 % per cc, suatu sensor temperatur yang bertemperatur standar 25ooCC (77

(77ooC). unit daya pengukuran dari mho menjadi multiplicative kebalikan dari suatu ohm. SuatuC). unit daya pengukuran dari mho menjadi multiplicative kebalikan dari suatu ohm. Suatu daya konduksi

daya konduksi 1/100 mho/cm. mho/cm unit dalam SI m1/100 mho/cm. mho/cm unit dalam SI menjadi Siemen/cm. Daya konduksi padaenjadi Siemen/cm. Daya konduksi pada umumnya dinyatakan dalam ke sejuta

umumnya dinyatakan dalam ke sejuta

Putra, Indra Alex. 2013.

Putra, Indra Alex. 2013. CSTR (CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR)CSTR (CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR) . (Online . (Online

http://alexschemistry.blogspot.com/2013/12/cstr.html

http://alexschemistry.blogspot.com/2013/12/cstr.html,,diakses pada 26 Februari 2014)diakses pada 26 Februari 2014)

Pengertian RATB

RATB adalah salah satu reaktor ideal yang berbentuk tangki alir berpengaduk atau

suatu reaktor yang paling sederhana terdiri dari suatu tangki untuk reaksi yang

menyederhanakan

menyederhanakanliquid liquid . . RATB RATB sering sering disebut disebut juga juga dengandengan Continuousn stirred TankContinuousn stirred Tank

Reactor

Reactor (CSTR) (CSTR) atauatau Mixed Flow Reactor Mixed Flow Reactor . . RATB RATB digunakan digunakan untuk untuk reaksi reaksi cair cair dandan

dijalankan secara

dijalankan secarabatch ,semi batchbatch ,semi batch/ kontinyu. RATB sering atau biasa digunakan untuk/ kontinyu. RATB sering atau biasa digunakan untuk

reaksi homogen (reaksi yang berlangsung dalam satu fase saja). Contoh:

reaksi homogen (reaksi yang berlangsung dalam satu fase saja). Contoh: 

 Cair-cair Cair-cair



 Gas-gasGas-gas

Untuk reaksi fase gas (nonkatalitik) reaksinya berlangsung cepat tetapi untuk reaksi

pada fase ini akan mudah terjadi kebocoran sehingga dinding reaktor harus dibuat

tebal.

tebal. Contohnya: Contohnya: pada pada reaksi reaksi pembakaran, pembakaran, untuk untuk reaksi reaksi fase fase cair cair (katalitik) (katalitik) reaksinyareaksinya

berlangsung dalam sistem koloid. RATB banyak dipakai pada industri kimia dapat dipakai

satu atau lebih dan bisa disusun secara seri. Pada RATB kecepatan volumetrik umpan

yang masuk

yang masuk sama dengan sama dengan kecepatan volumetrik kecepatan volumetrik hasil (produk) hasil (produk) yang keluar yang keluar sehinggasehingga

kecepatan

kecepatan akumulasinya akumulasinya sama sama dengan dengan nol. nol. Adanya Adanya pengadukan pengadukan yang yang sempurnasempurna

menyebabkan komposisi di dalam reaktor sama dengan

menyebabkan komposisi di dalam reaktor sama dengan komposisi yang keluar dari reaktor,komposisi yang keluar dari reaktor,

begitu pula dengan parameter lain, seperti: kosentrasi, konversi reaksi, dan kecepatan

reaksi.

(6)

Cancel Anytime.

(7)

Dengan demikian perhitungan neraca massanya dapat dilakukan secara makro, yaitu Dengan demikian perhitungan neraca massanya dapat dilakukan secara makro, yaitu dengan meninjau reaktor tersebut sebagai suatu unit yang utuh.

dengan meninjau reaktor tersebut sebagai suatu unit yang utuh.

F F_Ao_Ao C C_Ao_Ao v voo V, X V, XA,A,CCAiAi, -r , -r AA F F_Af_Af C

C Af Af ==CC A A X

X Af = Af =XX A A -r

-r _Af_Af = = r r _A_A sehingga neraca massa dapat ditulis sebagai berikut :

sehingga neraca massa dapat ditulis sebagai berikut :

dimana : dimana :

(8)

Cancel Anytime.

(9)

Sedangkan neraca energi dari

Sedangkan neraca energi dari Reaktor Alir Tangki Reaktor Alir Tangki Berpengaduk dalah sebagai berikuBerpengaduk dalah sebagai berikut:t:

2.3. Mekanisme Kerja

Pada RATB prosesnya berlangsung secara kontinyu, pengadukan adalah yang

terpenting dalam reaktor ini karena dengan pengadukan menjadikan reaksinya menjadi

homogen. Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk

dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor.

Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi

berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum reaktor

dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan

dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika kinetika

reaksi,

reaksi, konversi konversi suatu reaktor dapat diketahui.suatu reaktor dapat diketahui.

Beberapa hal penting mengenai RATB:



 Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara denganReaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan

jumlah yang ke luar reaktor, jika tidak

jumlah yang ke luar reaktor, jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah istentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya.inya.



 Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehinggaPerhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga

semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi

keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.



 Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seriSeringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri

daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang

akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya.

Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model perhitungan akan

menyerupai perhitungan untuk RAP.

2.4.

2.4. Space Time Space Time ( τ ),( τ ),H o l d i n g T i m e H o l d i n g T i m e ( τ( τ_T_T ), dan Waktu Ruang ), dan Waktu Ruang Pada reaktor

Pada reaktor batchbatchpengertian dari pengertian dari waktu reaksi adalah waktu reaksi adalah sama dengan sama dengan lamanyalamanya operasi berlangsung, tetapi untuk reaktor alir pengertian dari waktu reaksi adalah sama operasi berlangsung, tetapi untuk reaktor alir pengertian dari waktu reaksi adalah sama

(10)

Cancel Anytime.

(11)

Space time

Space time (τ )(τ ) = = (waktu (waktu yang yang dibutuhkan untuk dibutuhkan untuk memproses umemproses umpan sebesar mpan sebesar satusatu satuan volume reaktor) = ( satuan waktu )

satuan volume reaktor) = ( satuan waktu ) Kabalikan dari

Kabalikan dari space timespace time adalah adalahspace velocity space velocity ( s ) = 1/ τ , yaitu kecepatan alir umpan( s ) = 1/ τ , yaitu kecepatan alir umpan yang diizinkan per satuan volume reaktor, untuk mendapatkan suatu harga konversi yang diizinkan per satuan volume reaktor, untuk mendapatkan suatu harga konversi tertentu sehingga persamaan bisa ditulis:

tertentu sehingga persamaan bisa ditulis: τ

τ :: space timespace time = = V / υV / υoo maka persamaan di atas menjadi : maka persamaan di atas menjadi :

τ

τ :: space timespace time = = ( ( CC Ao Ao XX A A ) ) / / - - r r A A sehingga persaman menjadi;

sehingga persaman menjadi; τ

τ :: space timespace time = 1/s = = 1/s = V / υV / υoo = V C = V C Ao Ao/F/F Ao Ao = = CC Ao Ao X X A A/( -r /( -r A A ) )

Jika di dalam umpan yang masuk sebagian dari A sudah ada yang terkonversi Jika di dalam umpan yang masuk sebagian dari A sudah ada yang terkonversi sebanyak X

sebanyak X A A , maka persamaan ( VI-8) dapat ditulis : , maka persamaan ( VI-8) dapat ditulis : X

X A A - X - X Ao Ao τ

τ :: space timespace time = = CC Ao Ao --- --- r - r A A Perhatikan

Perhatikan:: bentuk X

bentuk X_A_A - X - X_Ao_Ao ---

--- pada persamaan pada persamaan ini ini menggantikan menggantikan bentuk bentuk diferensial ddiferensial dXX_A_A/-r /-r _A_A - r

- r A A

H o l d i n g t i m e

H o l d i n g t i m e adalah waktu tinggal rata-rata campuran di dalam reaktor sama dengan adalah waktu tinggal rata-rata campuran di dalam reaktor sama dengan (τ

(τTT ) ) didefinisikan didefinisikan sebagai sebagai :: τ τTT == V / υV / υoo == V / υV / υooβ ( 1 + ε Xβ ( 1 + ε X A A ) ) atau atau τ τ_T_T = = VV / υ/ υ_o_o ( 1 + ε X( 1 + ε X_A_A ) ) persamaan menjadi: persamaan menjadi: τ τTT == ττ / β/ β ( 1 + ε X( 1 + ε X A A ) ) Waktu ruang

Waktu ruang ( (Space time Space time ) sebagai fungsi dari derajat konversi X) sebagai fungsi dari derajat konversi X A A diperoleh diperoleh dengandengan memasukkan persamaan

memasukkan persamaan di atas ke di atas ke dalam persamaan ( VI-15) dalam persamaan ( VI-15) maka persamaan menjadi :maka persamaan menjadi : 1 1 + + XX A A τ τ = kC= kC Ao Ao --- ---( 1 + ε X ( 1 + ε X_A_A ) ) atau atau X

(12)

Cancel Anytime.

(13)

Start Free Trial

Cancel Anytime.

Ekspresi yang serupa bisa diturunkan untuk setiap bentuk persamaan kecepatan Ekspresi yang serupa bisa diturunkan untuk setiap bentuk persamaan kecepatan reaksi yang lainnya.

reaksi yang lainnya.

2.5. Konfigurasi Reaktor Alir Tangki Berpengaduk 2.5. Konfigurasi Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Reaktor Tangki Alir Berpengaduk atau yang biasa dikenal sebagai

Reaktor Tangki Alir Berpengaduk atau yang biasa dikenal sebagai ContinuousContinuous Stirred Tank Reactor

Stirred Tank Reactor (CSTR) merupakan jenis reaktor dengan model berupa tangki(CSTR) merupakan jenis reaktor dengan model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Reaktor jenis ini merupakan reaktor yang umum digunakan dalam yang keluar dari reaktor. Reaktor jenis ini merupakan reaktor yang umum digunakan dalam suatu industri. Dalam operasinya, reaktor ini sering digunakan dalam jumlah lebih dari satu suatu industri. Dalam operasinya, reaktor ini sering digunakan dalam jumlah lebih dari satu dengan rangkaian reaktor disusun secara seri maupun paralel.

dengan rangkaian reaktor disusun secara seri maupun paralel.

Pemilihan susunan rangkaian reaktor dipengaruhi oleh berbagai pertimbangan, Pemilihan susunan rangkaian reaktor dipengaruhi oleh berbagai pertimbangan, tergantung keperluan dan maksud dari operasinya. Masing-masing rangkaian memiliki tergantung keperluan dan maksud dari operasinya. Masing-masing rangkaian memiliki kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini tidak ada yang sempurna. Semua yang ada kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini tidak ada yang sempurna. Semua yang ada didunia ini saling melengkapi satu sama lainnya. Secara umum, rangkaian reaktor yang didunia ini saling melengkapi satu sama lainnya. Secara umum, rangkaian reaktor yang disusun secara seri itu lebih baik dibanding secara paralel. Setidaknya ada 2 sisi yang disusun secara seri itu lebih baik dibanding secara paralel. Setidaknya ada 2 sisi yang dapat menjelaskan kenapa rangkaian reaktor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dapat menjelaskan kenapa rangkaian reaktor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dari konversi reaksi yang dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.

dari konversi reaksi yang dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.

Pertama

Pertama , ditinjau dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reaktor pertama dalam, ditinjau dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reaktor pertama dalam suatu rangkaian reaktor susunan seri akan bereaksi membentuk produk yang mana pada suatu rangkaian reaktor susunan seri akan bereaksi membentuk produk yang mana pada saat pertama ini masih banyak reaktan yang belum bereaksi membentuk produk di reaktor saat pertama ini masih banyak reaktan yang belum bereaksi membentuk produk di reaktor pertama, sehingga reaktor selanjutnya berfungsi untuk mereaksikan kembali reaktan yang pertama, sehingga reaktor selanjutnya berfungsi untuk mereaksikan kembali reaktan yang belum bereaksi dan seterusnya sampai mendapatkan konversi yang optimum. Secara belum bereaksi dan seterusnya sampai mendapatkan konversi yang optimum. Secara sederhana, reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan berkali-kali sampai konversinya sederhana, reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan berkali-kali sampai konversinya optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud dari suatu proses produksi. optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud dari suatu proses produksi. Sementara itu jika dengan reaktor susunan paralel, dengan jumlah feed yang sama, maka Sementara itu jika dengan reaktor susunan paralel, dengan jumlah feed yang sama, maka reaksi yang terjadi itu hanya sekali sehingga dimungkinkan masih banyak reaktan yang reaksi yang terjadi itu hanya sekali sehingga dimungkinkan masih banyak reaktan yang

(14)

(15)

Cancel Anytime.

Salah satu kerugian dari penggunaan reaktor tangki (CSTR) adalah bahwa reaksi Salah satu kerugian dari penggunaan reaktor tangki (CSTR) adalah bahwa reaksi berlangsung pada konsentrasi yang realtif rendah, yaitu sama dengan konsentrasi di dalam berlangsung pada konsentrasi yang realtif rendah, yaitu sama dengan konsentrasi di dalam campuran yang meninggalkan reaktor. Akibatnya untuk reaksi-reaksi berorde positif volume campuran yang meninggalkan reaktor. Akibatnya untuk reaksi-reaksi berorde positif volume reaktor yang diperlukan

reaktor yang diperlukan menjadi besar. menjadi besar. Salah satu cara Salah satu cara untuk menghindari kerugian untuk menghindari kerugian iniini adalah dengan mempergunakan beberapa reaktor tangki yang dipasang seri, sehingga adalah dengan mempergunakan beberapa reaktor tangki yang dipasang seri, sehingga konsentrasi reaktan tidak turun secara drastis tetapi bertahap dari satu tangki ke tangki konsentrasi reaktan tidak turun secara drastis tetapi bertahap dari satu tangki ke tangki yang berikutnya.

yang berikutnya.

Dengan cara ini maka kecepatan reaksi di masing-masing tangki akan turun Dengan cara ini maka kecepatan reaksi di masing-masing tangki akan turun menurun secara bertahap pula, sehingga volume total seluruh reaktor untuk mendapatkan menurun secara bertahap pula, sehingga volume total seluruh reaktor untuk mendapatkan besarnya konversi tertentu akan lebih kecil dibandingkan dengan sistem reaktor tunggal. besarnya konversi tertentu akan lebih kecil dibandingkan dengan sistem reaktor tunggal.

F F A0 A0 υ υoo C CANAN 1

1 2 2 N N FF AN AN FF Ai Ai,,

C

C Ai Ai FF Ai , Ai ,CC Ai Ai υυoo -r -r A A XX A1 A1 - -r

r _A_A XX_A2_A2 -r -r _A_A XX_AN_AN V1V1 V

V22 VVNN

2.6.Aplikasi Reaktor Alir Tangki Berpengaduk 2.6.Aplikasi Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

A.SPM-2100 A.SPM-2100

(16)

(17)

Cancel Anytime.

reaktor. Sejak reaktor tersebut menggabungkan dengan sempurna, aliran keluar memiliki reaktor. Sejak reaktor tersebut menggabungkan dengan sempurna, aliran keluar memiliki konsentrasi dan temperatur yang sama dengan fluida dalam reaktor. Menyadari bahwa konsentrasi dan temperatur yang sama dengan fluida dalam reaktor. Menyadari bahwa lapisan disekitar reaktor juga masuk dan keluar aliran, pelapis diasumsikan bergabung lapisan disekitar reaktor juga masuk dan keluar aliran, pelapis diasumsikan bergabung dengan sempurna dan pada temperatur yang lebih rendah dari reaktor. Energi lalu melewati dengan sempurna dan pada temperatur yang lebih rendah dari reaktor. Energi lalu melewati dinding reaktor menuju pelapis, memindahkan panas yang dihasilkan oleh reaksi.

dinding reaktor menuju pelapis, memindahkan panas yang dihasilkan oleh reaksi.

Banyak contoh reaktor yang digunakan dalam industri yang serupa dengan reaktor Banyak contoh reaktor yang digunakan dalam industri yang serupa dengan reaktor di atas. Contohnya adalah tipe-tipe dari reaktor polmerisasi yang memproduksi polimer di atas. Contohnya adalah tipe-tipe dari reaktor polmerisasi yang memproduksi polimer yang digunakan dalam produk plastik seperti pendingin polistirena atau botol plastik.

yang digunakan dalam produk plastik seperti pendingin polistirena atau botol plastik.

DESIGN REAKTOR

Perancangan Reaktor CSTR Perancangan Reaktor CSTR

Diinginkan untuk menghasilkan 200 juta pon per tahun etilen glikol. Reaktor itu Diinginkan untuk menghasilkan 200 juta pon per tahun etilen glikol. Reaktor itu dioperasikan pada kondisi isotermal. Konsentrasi etilen oksida yang diumpankan adalah 1 dioperasikan pada kondisi isotermal. Konsentrasi etilen oksida yang diumpankan adalah 1 mol/ft3 , dan juga air diumpankan ke reaktor bersama dengan 0,9% berat katalis H

mol/ft3 , dan juga air diumpankan ke reaktor bersama dengan 0,9% berat katalis H₂₂SOSO₄₄.. Jika konversi 80% akan dicapai, maka designlah reaktor tersebut. Diketahui persamaan Jika konversi 80% akan dicapai, maka designlah reaktor tersebut. Diketahui persamaan reaksi sebagai berikut dengan k=0,311min

(18)

(19)

Cancel Anytime.

laju produksi etilen glikol : laju produksi etilen glikol :

dimana : dimana :

laju alir molar umpan yang dibutuhkan untuk memproduksi etilen glikol : laju alir molar umpan yang dibutuhkan untuk memproduksi etilen glikol :

sehingga volum reaktor CSTR dapat dihitung dengan persamaan : sehingga volum reaktor CSTR dapat dihitung dengan persamaan :

Hukum Laju Reaksi : Hukum Laju Reaksi :

sehingga persamaan menjadi : sehingga persamaan menjadi :

laju alir volum dari A (etilen oksida) dengan Cao= 1 mol/L sebelum dicampur adalah : laju alir volum dari A (etilen oksida) dengan Cao= 1 mol/L sebelum dicampur adalah :

d

diiaassuummssiikkaan n bbaahhwwa a ::

jadi total laju alir volum dari u

jadi total laju alir volum dari umpan adalah:mpan adalah:

k=0,311 min k=0,311 min-1-1

(20)

(21)

Start Free Trial Cancel Anytime. Diperoleh : Diperoleh : D Dtt = = 1,104 1,104 m m = = 43,478 43,478 inin H H_s_s = = 1,656 1,656 m m = = 65,2 65,2 inin 2.

2. Menghitung Tebal dinding silinder (shell, tMenghitung Tebal dinding silinder (shell, tss) dan tutup reaktor (head, t) dan tutup reaktor (head, thh)) Bahan

Bahan konstruksi konstruksi reaktor reaktor : : Loy Loy Alloy Alloy SA-204 SA-204 Grade Grade CC Tegangan

Tegangan yang yang diizinkan diizinkan : : 18750 18750 psipsi Efisiensi

Efisiensi sambungan sambungan : : 0,8 0,8 ((double welded butt-joint double welded butt-joint )) Menurut Hesse dan Rushton

Menurut Hesse dan Rushton (1945), hasil perhitungan tebal dinding dan (1945), hasil perhitungan tebal dinding dan tebal tutup suatutebal tutup suatu bejana harus ditambah dengan faktor korosi (c) sebesar 0,125 in

bejana harus ditambah dengan faktor korosi (c) sebesar 0,125 in t

t_s_s = = + + c...c...(Brownell (Brownell and and Young,1959)Young,1959) P

P = = tekanan tekanan operasi operasi = = 1 1 atm atm = = 14,7 14,7 psipsi t

tss = = + + 0,1250,125 = 0,146 in (diambil t

= 0,146 in (diambil tss standar 3/16 in) standar 3/16 in) Diametet luar reaktor (

Diametet luar reaktor (outside diameter outside diameter , OD), OD) OD

OD = = ID ID + + (2 (2 x x ttss))

= 43,478 in + (2 x 0,1875 in) = 43,478 in + (2 x 0,1875 in)

= 43,853 in (digunakan ukuran OD standar 48 in) = 43,853 in (digunakan ukuran OD standar 48 in) Dari tabel 5.7 Brownell dan Young diperoleh :

Dari tabel 5.7 Brownell dan Young diperoleh : r

r cc = = 48 48 icr icr = = 3 3 inin Maka, ID

Maka, ID koreksi koreksi = OD = OD standarstandar – – (2 x t (2 x t_s_s) = 48 in) = 48 in – – (2 x 0,1875 in) = 47,625 in (2 x 0,1875 in) = 47,625 in H Hss koreksi = 1,5 x 47,625 in = 71,4375 in koreksi = 1,5 x 47,625 in = 71,4375 in t thh = = + + cc r r _c_c= ID koreksi = 47,625 in= ID koreksi = 47,625 in t thh = = + + 0,1250,125

(22)

(23)

Cancel Anytime.

Tinggi total reaktor, H

Tinggi total reaktor, Htt = H= Hss + (2 x OA) + (2 x OA)

= 71,4375 in + (2 x 10,3) in = 71,4375 in + (2 x 10,3) in = 92,0167 in = 7,668 ft = 92,0167 in = 7,668 ft 3.

3. Perancangan Pengaduk (Perancangan Pengaduk (impeller impeller )) Perhitungan Pengaduk

Perhitungan Pengaduk

Direncanakan menggunakan pengaduk tipe

Direncanakan menggunakan pengaduk tipevertical blade turbinevertical blade turbine, serta tangki dilengkapi, serta tangki dilengkapi 4

4bafflebaffle. . Bahan konstruksi LoBahan konstruksi Low Alloy w Alloy SA 204 SA 204 Grade C Grade C konfigurasi design konfigurasi design pengadukpengaduk ditentukan dari hubungan berikut:

ditentukan dari hubungan berikut:

dengan : dengan : D: diameter tangki D: diameter tangki d:diameter impeller d:diameter impeller W:lebar impeller W:lebar impeller L:panjang impeller L:panjang impeller

E:jarak impeller dar dasar tangki E:jarak impeller dar dasar tangki J:lebar baffle

J:lebar baffle

maka didapat ; maka didapat ;

(24)

Cancel Anytime.

OD : 4,5 in OD : 4,5 in

Dengan cara yang sama maka diperoleh diameter nozzle keluaran reaktor Dengan cara yang sama maka diperoleh diameter nozzle keluaran reaktor 5.

5. Perhitungan Sambungan Tutup Dengan Dinding ReaktorPerhitungan Sambungan Tutup Dengan Dinding Reaktor Sambungan antara tutup atas dan

Sambungan antara tutup atas dan shell shell adalah adalah dengan dengan menggunakanmenggunakan flange flange dan dan baut,baut,

sedangkan antara tutup bawah dengan

sedangkan antara tutup bawah dengan shell shell dilakukan dengan pengelasan. dilakukan dengan pengelasan.

1.

1. FlangeFlange

Bahan :

Bahan : Low-alloy Steel SA-336 Grade M tipe 316 Low-alloy Steel SA-336 Grade M tipe 316(Appendix D Brownell and Young)(Appendix D Brownell and Young)

Tensile strength minimum

Tensile strength minimum : : 75000 75000 psipsi

Tekanan

Tekanan yang yang diizinkan diizinkan : : 35900 35900 psipsi

2.

2. Bolt Bolt (baut) (baut)

Low-alloy Steel SA-336 Grade M tipe 316

Low-alloy Steel SA-336 Grade M tipe 316 (Appendix D, Brownell and Young) (Appendix D, Brownell and Young)

Tensile strength minimum

Tensile strength minimum : : 7500075000

Tekanan

Tekanan yang yang diizinkan diizinkan : : 15000 15000 psipsi

3.

3. GasketGasket

Bahan : Asbertos dengan tebal 1/16 in

Heating stress minimum

Heating stress minimum : : 1600 1600 psipsi

Faktor