TK 5201 TEKNIK REAKSI KIMIA LANJUT TUGAS

(1)

Hans Kristian Irawan (23016041)

TK 5201 TEKNIK REAKSI KIMIA LANJUT

TUGAS 1

“

BATCH REACTOR (FLEX-PDE)”

Nama dan NIM:

Hans Kristian Irawan

(23016041)

Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknologi Industri

(2)

PR (Batch Reactor : Reaksi Kompleks, Volume Berubah)

Tinjau sebuah reaksi 2A  B, yang diselenggarakan dalam fasa gas pada tekanan tetap dan isothermal. Jika gas-gas tersebut dianggap berkelakuan sebagai gas ideal, turunkan persamaan rancangan reaktor batch yang menggambarkan perubahan mol A sebagai fungsi dari waktu. Alurkan kurva nA dan nB sebagai fungsi dari waktu (0-10 s). Persamaan laju reaksi adalah: -rA= 2kCA2_{. Sistem mengandung sejumlah gas} inert ni = 1 mol/m3_{, nAo = 1 mol/m}3_{, nBo = 0 mol/m}3_{, k = 0.01 m}3_{/mol/s, P= 1 atm, T= 200}o_{C, R= 0,0821 L} atm/ (mol.K)= 0,0821 x10-3_m3_{atm/ (mol.K).}

Pertanyaan lanjutan:

 Tentukan tekanan operasi supaya XA = 90%  Desain volume reaktor

(3)

2 k n

A 2

(

n

A

+

n

Ao

2 +

n

Bo

+

n

i

)

RT

P

= -

d n

A

dt

Sementara itu, untuk senyawa B, diperoleh persamaan:

k n

A2

(

n

A

+

n

Ao

2 +

n

Bo

+

n

i

)

RT

P

=

d n

B

dt

Persamaan di atas diselesaikan secara numerik dengan bantuan software Flex-PDE Pada Flex-PDE,

 Variabel yang disimulasikan adalah nA dan nB.

 Data yang di-input di bagian definition, adalah sebagai berikut:

nAo = 1 mol/m3_{; nBo}_{=0 mol/m}3_{; ni = 1 mol/m}3

P = 1 atm; Temp= 473,15K; R= 0,0821*0.001 m3_{atm/ (mol.K)} k = 0,01 ; rA = 2knA2

waktu reaksi= 10 detik

Konversi dihitung dari XA = (1- (nA/nAo))*100%

 Initial value: nA = nAo dan nB = nBo

(4)

dimana pada waktu 10 detik, nilai XA = 74,82%

Dari pertanyaan lanjutan diminta menentukan P agar XA =90% saat waktu reaksi= 10 s Dari trial and error dengan menebak P agar XA = 90% menggunakan Flex-PDE,

diperoleh: P = 2,87 atm (XA = 90,08%)

Untuk melakukan hal tersebut, diperlukan volume reaktor sebesar 0,02097 m3

Sementara itu, design volume reaktor dihitung sebagai berikut.

Karena reaksi adalah reaksi fasa gas maka volume reaktor= volume reaksi karena gas bersifat memenuhi ruangan. Asumsi reaktor berbentuk silinder dengan L/D dari rule of thumb ditetapkan sebesar 1,5 maka: Vreaktor = 0,25 π D2_{L = 0,25} _π _D2_{(1,5D) = 0,02097 m}3