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
Hans Kristian Irawan (23016041)
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/m3, nBo = 0 mol/m3, k = 0.01 m3/mol/s, P= 1 atm, T= 200oC, 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
Hans Kristian Irawan (23016041)
2
k n
A 2(
n
A+
n
Ao2
+
n
Bo+
n
i)
RT
P
= -
d n
Adt
Sementara itu, untuk senyawa B, diperoleh persamaan:
k n
A2(
n
A+
n
Ao2
+
n
Bo+
n
i)
RT
P
=
d n
Bdt
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/m3 ; ni = 1 mol/m3
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
Hans Kristian Irawan (23016041)
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 m3