KINETIKA REAKSI BERKATALIS PADAT

(1)

1

SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2010/2011

PRODI TEKNIK KIMIA FTI UPNVY

Contoh-contoh reaksi

berkatalis padat

di dalam industri:

Sumber: Hill, 1977

Sumber: Missen, 1999

∆∆∆∆

(2)

Schematic Representation of

Heterogeneous Catalytic

Reaction on A Porous Catalyst

!"→→→→#$% & #

'

(' )

Tahap proses (1), (2), (6), dan (7): transfer massa

(3)

3

* +

!

"

Tiga tahap yang berlangsung di permukaan:

(4)

%

*

E = Ea = energi aktivasi reaksi di permukaan

∆H = perubahan entalpi proses chemosorption

Kasus II

(Hill, 1977):

Secara Umum:

The exponent non the adsorption term is equal

(5)

5

Two types of mechanisms on surface-reactions:

single-site(mekanisme Eley-Rideal (ER)) Contoh: A + BS ⇔⇔⇔⇔ PS + Q

dual-sites(mekanisme Hougen-Watson atau Langmuir-Hinshelwood (LH)) Contoh: AS + BS ⇔⇔⇔⇔ PS + QS Surface reaction(2) Dari

kesetimbang-an tahap (1)

Dari kesetimbang-an tahap (3)

Adsorpsi reaktan A (1) Dari kesetimbang-_{an tahap (2)} Dari kesetimbang-_{an tahap (3)}

Desorpsi produk R (3) Dari kesetimbang-an tahap (1)

Dari kesetimbang-an tahap (2)

Solution:

(6)

Isoterm adsorpsi Langmuir:

Example: CO Oxidation Reaction

!

⇔ ⇔⇔ ⇔ " ⇔⇔⇔⇔"

# →→→→ "

" ⇔⇔⇔⇔ "

$ " %

&

' %

&

'

% &

(7)

7

Reaksi fase-gas berkatalis padat: A ↔B. Hanya A yang teradsorpsi di permukaan katalis. Tahap penentu kecepatan reaksi (rds) dianggap berlangsung searah.

Berdasarkan data:

a. manakah yang menjadi rds

(adsorpsi A ke permukaan atau reaksi permukaan)?

b. tentukan nilai parameter kinetikanya!

Reaksi fase-gas berkatalis padat: A₂menjadi B. Mula-mula hanya ada gas A₂. Reaksi-permukaan merupakan tahap penentu kecepatan reaksi (rds).

Berdasarkan data initial rate (r₀) vs tekanan gas total sistem reaksi di samping, ujilah apakah adsorpsi gas A₂ disertai disosiasi atau tidak?

Reaksi fase-gas berkatalis padat:

hidrometilasi toluena (T) menjadi metana (M) dan benzena (B). T dan B teradsorpsi di permukaan katalis, sedangkan H₂dan M tidak. Reaksi-permukaan menjadi tahap penentu kecepatan reaksi (rds).

Jabarkanlah persamaan surface-kinetics untuk kasus ini!

Problem 6-7 (Hill, 1977):

(8)

!

Beberapa Contoh Soal

Reaksi fase-gas berkatalis padat: A →R berlangsung isotermal dalam sebuah reaktor packed-bed. Kinetika reaksinya: -r_A’ = k’ C_A2

(-r_A’ ≡mol A/(kg katalis.jam)). Umpan reaktor berupa gas A murni (C_A0= 100 mol/m3₎

dengan laju 1000 m3_{/jam. Jika penggunaan}

katalis seberat 5 kg menghasilkan konversi A sebesar 80% pada keluaran reaktor,

berapakah k’?

(9)