DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...i
DAFTAR ISI...ii
DAFTAR GAMBAR...iii
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang...1
1.2 Rumusan Masalah... 1
1.3 Tujuan Penulisan...1
1.4 Manfaat Penulisan...2
BAB II PEMBAHASAN...3
2.1 Reaktor...3
2.2 Perancangan Reaktor...3
2.3 Pemilihan Reaktor...4
2.3.1 Tujuan pemilihan reaktor...4
2.3.2 Pengaruh pemilihan jenis reaktor...4
2.4 Jenis-Jenis Reaktor... 4
2.4.1 Reaktor Berdasarkan Aliran...5
2.4.2 Reaktor Berdasarkan Bentuk...6
2.4.3 Reaktor Berdasarkan Katalis...8
2.4.4 Reaktor Berdasarkan Kondisi Operasi...10
BAB III KESIMPULAN...11
DAFTAR PUSTAKA...12
i
Gambar 2. Reaktor Kontinyu... 5
Gambar 3. Reaktor Semi-Batch...6
Gambar 4. CSTR...6
Gambar 5. (a) CSTR Seri dan (b) CSTR parallel...7
Gambar 6. PFR...8
Gambar 7. Fixed Bed Reactor...9
Gambar 8. Reaktor Non-Katalitik...9
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Reaktor kimia merupakan bagian terpenting dari proses pembuatan bahan kimia, biokimia, polimer, dan proses minyak bumi. Reaktor kimia adalah wadah pengubah bahan mentah menjadi bahan kimia yang akan kita jadikan sebagai produk.
Berbagai macam produk yang berguna dan penting dihasilkan melalui reaksi yang mengubah reaktan menjadi produk. Keamanan, ekonomis, dan pengoperasian reaktor kimia yang konsisten adalah faktor utama yang menunjang reaktor kimia menjadi lebih baik.
Hampir semua industri kimia dan bahan menggunakan reaktor untuk mengubah bahan dasar atau bahan mentah menjadi produk. Untuk itu jenis reaktor dapat terbagi menjadi beberapa jenis sesuai dengan penggunaan dan juga kondisi komponen yang bereaksi nantinya. Di dalam teknik kimia, reaktor kimia adalah alat dirancang untuk berisi reaksi kimia. Perancangan suatu bahan kimia reaktor berhadapan dengan berbagai aspek teknik kimia. Insinyur kimia mendisain reaktor untuk memaksimalkan net present value untuk suatu reaksi Para perancang memastikan bahwa reaksi menghasilkan efisiensi yang paling tinggi ke arah produk keluaran yang diinginkan, memproduksi hasil produk yang banyak sementara membutuhkan sedikit uang untuk membeli bahan dan beroperasi.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan reaktor?
2. Apa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan reaktor dan dalam pemilihan reaktor?
3. Apa saja jenis reaktor yang digunakan dalam industri?
1.3 Tujuan Penulisan
1. Dapat memahami pengertian dari reaktor.
1
2. Memahami dasar perancangan reaktor serta pemilihan reaktor yang akan digunakan.
3. Mengetahui jenis-jenis reaktor yang digunakan dalam industri.
1.4 Manfaat Penulisan
Diharapkan penulisan makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca untuk lebih mengenal reaktor, bagaimana perancangan reaktor, dan jenis-jenis reaktor dalam industri.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Reaktor
Reaktor merupakan salah satu unit operasi yang banyak digunakan di industri kimia Reaktor kimia adalah segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri. Reaktor digunakan sebagai tempat untuk mereaksikan reaktan-reaktan dalam kondisi operasi tertentu sehingga dihasilkan produk dengan spesifikasi yang diinginkan. Reaktor dapat berupa bejana sederhana yang dilengkapi dengan berbagai alat pengendalian dengan sistem komputer
Reaktor kimia dirancang untuk mereaksikan bahan-bahan kimia, atau juga sering disebut sebagai tempat untuk mengonversi bahan baku menjadi sebuah produk bernilai jual, adapun reaktor kimia disebut sebagai jantungnya proses kimia. Desain reaktor kimia dengan kandungan bahan kimia yang cukup banyak akan disintesis pada skala komersial tergantung pada beberapa aspek kimia. Karena hal tersebut sangat vital mencakup secara keseluruhan desain untuk proses, desainer harus memastikan bahwa proses reaksi dengan efisiensi tinggi pada produk keluaran yang diinginkan, menghasilkan yield tinggi dengan biaya yang paling efektif.
2.2 Perancangan Reaktor
Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga nantinya akan didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal ataupun operasi.
Dalam merancang reaktor terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Reaktor atau bejana bentukan lain harus mampu dioperasikan dalam waktu yang lama.
2. Aerasi dan agitasi harus dapat diatur sehingga dapat mencukupi kebutuhan proses.
3
3. Konsumsi energi untuk pengoperasian reaktor harus dapat dibuat seminimal mungkin.
4. Reaktor perlu dirancang agar dapat dioperasikan dengan jumlah kerja minimal baik untuk pengoperasian, penghasilan produk, pembersihan, dan pemeliharaan.
2.3 Pemilihan Reaktor
Reaktor terdapat dengan berbagai macam ukuran dan juga bentuk. Dalam penggunaannya reaktor ditinjau kembali berdasarkan tujuan dan juga pengaruh jenis reaktor.
2.3.1 Tujuan pemilihan reaktor
1. Menghasilkan keuntungan yang besar.
2. Keselamatan kerja dapat terjamin.
3. Operasinya berlangsung secara sederhana dan murah.
4. Dampak terhadap sekitar seperti lingkugan dapat berpengaruh sekecil mungkin.
5. Biaya produksi rendah.
2.3.2 Pengaruh pemilihan jenis reaktor
1. Harga reaktor dan biaya penanganan atau instalasi.
2. Fase zat pereakasi dan hasil reaksi.
3. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, dan juga terdapat atau tidak reaksi samping.
4. Kapasitas produksi.
5. Kemampuan reaktor.
5
2.4 Jenis-Jenis Reaktor
2.4.1 Reaktor Berdasarkan Aliran a) Reaktor Batch
Gambar 1. Reaktor Batch Sumber: https://epcmholdings.com/
Reaktor batch adalah tempat terjadinya reaksi, dimana tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi. Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time) dan dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan produk mengalir. Reaktor batch umumnya digunakan untuk fase cair, skala proses yang kecil, proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu, jika bahan atau hasilnya perlu pembersihan, dan proses memerlukan waktu lama.
b) Reaktor Kontinyu
Gambar 2. Reaktor Kontinyu Sumber: https://www.studocu.com/
Reaktor kontinyu hampir sama dengan reaktor batch tetapi pada reaktor ini umpan dan produk mengalir secara kontinyu atau dengan kata lain proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus. Reaktor kontinyu dioperasikan pada kondisi steady, dimana arus aliran masuk sama dengan arus aliran keluar.
c) Reaktor Semi-Batch
Gambar 3. Reaktor Semi-Batch Sumber: https://www.studocu.com/
Reaktor semi-batch atau semi alir biasanya berbentuk tangki yang berpengaduk.
Cara operasinya dengan jalan memasukan sebagian zat pereaksi atau salah satu zat pereaksi kedalam reaktor sedangkan zat pereaksi yang lain atau sisanya dimasukan secara kontinyu kedalam reaktor.
2.4.2 Reaktor Berdasarkan Bentuk
a) CSTR (Continued Stirred Tank Reactor)
Gambar 4. CSTR
Sumber: https://www.essentialchemicalindustry.org/
Reaktor CSTR atau reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Pada reaktor ini reaksi terjadi dalam tangki tertutup, serta memiliki agitator yang bekerja untuk
7
mencampur reaktan secara menyeluruh. Berdasarkan namanya sendiri menunjukkan bahwa reaktor ini adalah jenis peralatan yang kontinyu.
Keuntungan penggunaan CSTR di industri adalah dapat menghasilkan produk dalam jumlah besar dan menjadi reaktor dengan keadaan tunak berkelanjutan sehingga reaktor dapat beroperasi pada jam kerja. Sedangkan, kerugian dari CSTR ini ialah rekasi kinetikanya sangat lambat karena memerlukan reaktor dengan volume yang besar.
Reaktor CSTR dapat tersusun, baik secara seri maupun secara paralel. Ketika kualitas (nilai konversi dari produk) ingin ditingkatkan, reaktor ini dapat disusun secara seri. Ketika kapasitas ingin ditingkatkan, reaktor ini dapat disusun secara paralel.
(a) (b)
Gambar 5. (a) CSTR Seri dan (b) CSTR parallel Sumber: www.ivoryresearch.com
b) PFR (Plug Flow Reaktor)
Gambar 6. PFR
Sumber: https://www.essentialchemicalindustry.org/
PFR merupakan reaktor berbentuk pipa yang bekerja secara tunak. Reaktor ini dapat digunakan untuk fluida berfasa cair dan gas. Umumnya digunakan untuk fase gas dengan tekanan dan suhu tinggi. Reaktor PFR digunakan pada industri biodiesel dan produksi bensin. Reaktor PFR adalah jenis reaktor di mana satu atau lebih bahan kimia sebagai fluida diinjeksikan atau dipompa melalui pipa atau tabung.
Reaksi kimia berlangsung saat reagen bergerak melalui PFR. Dalam reaktor jenis ini, perubahan laju reaksi menciptakan gradien terhadap jarak yang ditempuh; pada saluran masuk, ke PFR, lajunya sangat tinggi, namun seiring dengan menurunnya konsentrasi reagen dan konsentrasi produk meningkat, laju reaksi melambat.
Keuntungan dari PFR adalah memiliki konversi yang cukup tinggi dan waktu relatif yang lebih singkat. Sementara itu, kelemahan dan kerugian dari PFR adalah memiliki biaya perawatan yang mahal dan reaktor ini memerlukan waktu untuk mencapai kondisi tunak. Sebagian besar reaktor alir homogen fasa cair adalah CSTR sedangkan sebagian besar reaktor alir homogen fasa gas adalah tubular.
2.4.3 Reaktor Berdasarkan Katalis a) Reaktor Katalitik
Reaktor katalitik adalah reaktor yang memakai katalis. Salah satu contoh dari reaktor katalitik adalah fixed-bed reactor. Pada fixed-bed reactor, pelet katalis ditempatkan di dalam reaktor dan berada pada kondisi tetap sesuai dengan frame dari fixed-bed reactor tersebut. Katalis digunakan karena pada dasarnya, laju
9
produksi spesi yang terjadi nyaris tidak ada, oleh karena itu katalis digunakan untuk menurunkan energi aktivasi dan mempercepat produksi reaktan. Semua reaksi yang terjadi dalam reaktor ini terjadi dalam partikel-partikel katalis.
Gambar 7. Fixed Bed Reactor Sumber: https://www.sciencedirect.com/
b) Reaktor Non-Katalitik
Reaktor non-katalitik adalah reaktor dimana tidak ada katalis digunakan di dalamnya. Tipe reaktor non-katalitik paling sederhana adalah reaktor sederhana dengan vessel dan reaktan mengalir di dalamnya. Salah satu contoh reaktor non- katalitik adalah lime kiln. Lime kiln digunakan untuk proses pengapuran kalsium karbonat dalam pembentukan kapur yang disebut dengan quicklime (kalsium oksida).
Gambar 8. Reaktor Non-Katalitik Sumber: https://en.wikipedia.org/
2.4.4 Reaktor Berdasarkan Kondisi Operasi a) Reaktor Isotermal
Reaktor isotermal bekerja dengan umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama. Reaktor isotermal digunakan untuk mempertahankan suhu agar tetap (konstan) sesuai suhu yang diinginkan. Reaktor isotermal adalah reaktor proses yang terjadi pada keadaan suhu yang tidak berubah selama berlangsungnya proses tersebut. Umumnya berkaitan dengan perubahan fasa.
b) Reaktor Adiabatis
Pada reaktor adiabatis tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya. Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran didalam reaktor, dimana jika K naik dan -rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih singkat.
BAB III KESIMPULAN
Reaktor merupakan segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri.
Reaktor digunakan sebagai tempat untuk mereaksikan reaktan-reaktan dalam kondisi operasi tertentu sehingga dihasilkan produk dengan spesifikasi yang diinginkan. Reaktor terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan kebutuhan, adapun pembagian reaktor dapat dilihat dalam diagram berikut.
11 Reaktor
Berdasarkan Aliran
Reaktor Batch
Reaktor Kontinyu
Reaktor Semi- batch
Berdasarkan Bentuk
CSTR
PFR
Berdasarkan Katalis
Reaktor Katalitik
Reaktor Non- Katalitik
Berdasarkan Kondisi Operasi
Reaktor Isotermal
Reaktor Adiabatis
Diakses pada tanggal 6 September 2023.
Budi, G. L. 2012. Tentang Reaktor.
https://tentangteknikkimia.wordpress.com/2012/04/21/tentang-reaktor/.
Diakses pada tanggal 5 September 2023.
Damanik, I. Y., Nasrul, Z. A., dan Muhammad. 2019. Optimasi Aplikasi Control PI pada Tekanan di Continuous Stirred Tank Reactr (CSTR) Menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Jurnal teknolgi Kimia Unimal.
8(2):15-32.
Elma, M. dan Nata, I. F. 2008. Bahan Ajar Reaktor Kimia. Banjarbaru:Universitas Lambung Mangkurat.
Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering. 3rd Edition. John Wiley and Sons:New York
Lisani. 2019. Rekaya Proses. Teknologi Pertanian. Universitas Jambi.
Prajapati, R. 2022. Types of Reactors in Industries (Pharma, chemical, petrochemical). https://chemicaltweak.com/types-of-reactors/. Diakses pada tanggal 6 Septemver 2023.
Salsabila, A. R., Nandiyanto, A. B., dan Ragadhita, R. 2023. JINGGO: Jurnal Inovasi Teknologi Manufaktur, Energi, dan Otomotif. 1(2):70-77.
Wiratama, C. 2021. Reaktor Kimia.
https://www.aeroengineering.co.id/2021/05/reaktor-kimia/. Diakses pada tanggal 5 September 2023.
12
