39991868-2-pemilihan-reaktor.ppt
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
1/111
Pemilihan
Alur Reaksi dan Reaktor
Prof. Dr. V. S. Praptowidodo
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Universitas Katolik Parahyangan
2010
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
2/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
PEMILIHAN REAKTORPerancangan Proses diawali dengan: Pemilihan Reaktor meruakan keutusan
terenting dalam rancangan keseluruhan!
Rancangan reaktor menentukan keekonomiandari keseluruhan rancangan dan mendasaridamak lingkungan dari suatu roses!
Produk reaktor diinginkan roduk saming tak
diinginkan men"e#a#kan damak lingkungan! Hamir semua roses menggunakan katalis$
emilihan katalis selekti%$ menentukan: kondisioerasi dalam sistem!
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
3/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Pemilihan alur reaksi dan reaktor$
keutusan didasarkan :
Tie reaktor!
Konsentrasi!
Temeratur!
Tekanan!
&asa reaksi! Katalis!
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
4/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Alur Reaksi'ang diilih adalah: Alur reaksi dengan #ahan #aku termurah dan
menghasilkan roduk saming minimal! Alur reaksi dengan roduk saming tak
diinginkan dan men"e#a#kan ermasalahanlingkungan harus dihindari!
Neraca komersial dengan harga #ahan #akumurah(tidak menentu!
)a%et" Ke#utuhan energi Keutusan daat di#uat #erdasarkan Economic
Potential *EP+ suatu roses
EP , nilai roduk - #ia"a #ahan #aku
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
5/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Contoh Pemilihan Alur Reaksi
Pembuatan Vinil Khlorida Alur .: H/≡/H 0 H/l H1/,/H
Asetilen asam khlorida 2inil khlorida
Alur 1: H1/,/H1 0 /l1 H1/-/H1
Etilen Khlor 3ikhloroetan H1/-/H1 H1/,/H 0 H/l
anas
3ikhloroetan 2inil khlorda asam khlorida
/l /l
/l
/l /l /l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
6/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Contoh Pemilihan Alur Reaksi
Pembuatan Vinil Khlorida – Alur 3 Alur 4:
H1/,/H1 0 5O1 0 1H/l H1/-/H1 0 H1O
Etilen 3ikhloroetan Air
H1/-/H1 H1/,/H 0 H/l anas
3ikhloroetan 2inil khlorda asam khlorida
/l /l
/l /l /l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
7/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Alur Reaksi mana "ang aling #aik di andang dari
#ia"a #ahan mentah serta harga roduk utamadan ikutan6 *dengan melihat ta#el harga #ahanmentah dan roduk di #awah ini7+
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
8/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
EP = (harga produk) – (harga bahan-bahan mentah)
Alur !
EP = !2 " 0,#2$ % 2! " 0, ' (! " 0,()$
= *+11,0kmol vinil khlorida -roduk$.
Alur " ! EP = !2 " 0,#2 ' (! " 0,()$ % 2/ " 0,)( ' 1 " 0,21$
= +/,/&kmol vinil khlorida -roduk$,
teta-i ika -roduk ikutan 3l ternyata tak da-at diual 4
EP = !2 " 0,#2$ % 2/ " 0,)( ' 1 " 0,21$= *+(,1kmol vinil khlorida -roduk$.
Alur # !
EP = !2 " 0,#2$ % 2/ " 0,)( ' (! " 0,()$
= *+1,#0kmol vinil khlorida$.
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
9/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Hasil Alur Reaksi .$ 1 8 4
Alur reaksi 1 menun9ukkan otensialekonomi ositi%$ 9ika roduk saming H/ldaat ter9ual!
Pemilihan roses le#ih didasarkan adaetilen dari ada asetilen *mahal+ dan khlordari ada H/l *mahal+!
)um#er khlor dari elektrolisis garam daur*le#ih menguntungkan+!
/atatan: Produk saming le#ih #aik tidak
diroduksi!
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
10/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Alur Komersial /M Kom#inasi alur reaksi 1 dan 4 dieroleh:
EP , *;1 < =$>1+ - *1? < =$@4 0 5 < . < =$1.+, B4$@ kmolC. roduk 2inil khlorida
Produk ikutan han"a air$ relati% sangat mudah
di#uangD tak ada roduk saming(ikutan lain "angharus ter9ual!
H1/,/H/l
H1/,/H/l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
11/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Lima Tie )istem Reaksi:
.! Reaksi Tunggal
1! Reaksi Komlek(an"ak$ Paralel dengan
Produk )aming4! Reaksi Komlek(an"ak$ )eri dengan
Produk )aming
>! /amuran )eri dan Paralel dengan Produk)aming
@! Reaksi Polimerisasi
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
12/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Tunggal
U5P67 P89:UK
U5P67 P89:UK ' P89:UK ;65PI7<
U5P671$ ' U5P672$ P89:UK /atatan: Hamir semua sistem reaksi meli#atkan
reaksi #an"ak
/ontoh: H4/C/HF/H1
O
H4/,/H-/H1 -OH
*/H4+1 -/H-OH /H4 -/-/H40 H1
O
Proilen Oksida Alil Alkohol
Isoroil Alkohol Aseton
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
13/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek(an"ak$ Paralel
dengan Produk )aming
U5P67 P89:UK
U5P67 P89:UK ;65PI7<
U5P67 P89:UK ' P89:UK ;65PI7
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
14/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/ontoh Reaksi Komlek(an"ak$
Paralel dengan Produk )aming
H1/,/H1 0 5 O1 H1/-/H1
etilen oksida
H1/,/H1 0 4 O1 1 /O1 0 1 H1O
O
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
15/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek(an"ak$ )eri
dengan Produk )amingU5P67 P89:UK
P89:UK P89:UK ;65PI7<
U5P67 P89:UK ' P89:UK ;65PI7
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
16/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/ontoh Reaksi Komlek(an"ak$
)eri dengan Produk )aming
/H4OH 0 5 O
1 H/-H 0 H
1O
metanol %ormaldehid
H/-H /O 0 H1
O
O
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
17/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/amuran )eri dan Paralel
dengan Produk )amingU5P67 P89:UK
U5P67 P89:UK ;65PI7<
P89:UK P89:UK ;65PI7<
U5P67 P89:UK
2 U5P67 P89:UK ;65PI7
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
18/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/ontoh /amuran Reaksi )eri dan
Paralel dalam Produksi EtanolaminH1/-/H1 0 NH4 H1N-/H1 -/H1 -OH
Etilen oksida Mono EA *MEA+
NH1/H1 -/H1OH 0 H1/-/H1 HN-*/H1 -/H1OH+1
MEA 3EA
HN-*/H1 -/H1OH+10 H1/-/H1 N-*/H1 -/H1OH+43EA TEA
Etilen oksida mengalami reaksi aralel$ MEA mengalami
reaksi seri men9adi 3EA dan TEA!
O
O
O
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
19/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Polimerisasi
1 tie reaksi:
.! Polimerisasi dengan Terminasi
1! Polimerisasi tidak dengan Terminasi/ontoh:
.! Polimerisasi Radikal e#as *&ree Radical
Pol"meriGation+ Peroksida *radikal #e#as+ Inisiator mem#entuk radikal #e#as /H4 atau OH
1! Polimerisasi 2inil khlorida
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
20/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Polimerisasi inil Khlorida
.! Taha Inisiasi
em#entukan radikal #e#as
1! Taha Proagasi
ertum#uhan struktur molekul dengan
M tinggi * ?=!===+4! Taha Terminasi
oleh engga#ungan 1 radikal
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
21/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Polimerisasi inil Khlorida
Taha Inisiasi
R* +
Inisiator Vinilkhloridaradikalbebas
H2C=C
H /l
R–CH2–C*H
/l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
22/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Polimerisasi inil Khlorida
Taha Proagasi
Dan seterusnya membentuk struktur molekulyang diinginkan dengan BM tinggi ! "#$###%
R–CH2–C*H
+ /l
H2C=C
H /l
R–CH2–CH–CH2–C*H
/l /l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
23/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Polimerisasi inil Khlorida
Taha TerminasiPengga#ungan 1 radikal #e#as
R–&CH2–CH'n–CH2–CH–CH–CH2–&CH–CH2'm–R
R–&CH2–CH'n–CH2–C*H + C*H–CH2–&CH–CH2'm–
R/l /l /l /l
/l /l /l /l
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
24/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/ontoh Polimerisasi
Tana Taha Terminasi
Polimer tum#uh oleh reaksi esteri%ikasidengan mengeluarkan air$ tana terminasi
H(–CH2%n–C–(–CH2%n–C–(H
H(–CH2%n–C–(H
+
O
H(–CH2%n–C–
(H
O
O O
+H2(
)ster
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
25/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
KINERJA REAKTOR
kuran kiner9a reaktor: Reaktor olimerisasi "ang terenting
3istri#usi M! 3istri#usi Mmenentukan si%at mekanik olimer
ntuk reaktor lain$ ada 4 arameter
enting:Kon2ersi)elekti2itas'ield *Perolehan+
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
26/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Ukuran Kinerja Reaktor
( )
( )
reaktan yang terkonsumsi dalam reaktor konversi =
reaktan yang dium-ankan ke reaktor
( )( ) -roduk utama yang terentuk selekti>itas = >aktor stoikiometri
reaktan yang terkonsumsi dalam reaktor ×
( )
( )
-roduk utama yang terentuk -erolehan = >aktor stoikiometri
reaktan yang dium-ankan ke reaktor ×
-roduk$ristoikiometmol
reaktan$ristoikiometmol ristoikiomet>aktor =
yield
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
27/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
KINERJA REAKTOR
kuran kiner9a reaktor: ntuk reaksi kesetim#angan$ kon2ersi maksimum
"ang dicaai adalah kon2ersi kesetim#angan .$= Menetakan reaktor mol ratio Temeratur dan tekanan Menetakan kon2ersi kesetim#angan
'ield *erolehan+ keseluruhan roses meruakan
arameter "ang sangat enting "ang men9elaskankiner9a seluruh lant )elekti2itas maksimum diinginkan untuk memilih
kon2ersi reaktor
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
28/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Produk )aming
Produk )aming "ang tak diinginkan :
3aat diu#ah men9adi roduk #erguna (
#ahan #aku Men"e#a#kan #ia"a #ahan #aku "ang
ter#uang
ia"a disosal ke lingkungan
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
29/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Contoh 6. Perhitungan konversi, erolehan
dan selek!ti"itas embuatan ben#en via
hidrodealkilasi toluen
?era-a nilai*nilai konversi tia- reaktan serta -erolehan dan
selekti>itas en@en terhada- toluen mau-un hidrogen A.
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
30/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
konversi toluen = (2 % &($(2 = 0,). ;elekti>itas en@en terhada- toluen
= 2/2 % 1($(2 % &($ = 0,&!.
Perolehan en@en terhada- toluen= 2/2 % 1($(2 = 0,2.
konversi hidrogen = 1/)/ % 1)/($1/)/ = 0,1). ;elekti>itas en@en terhada- hidrogen
= 2/2 % 1($1/)/ % 1)/($ = 0,&/. Perolehan en@en terhada- hidrogen
= 2/2 % 1($1/)/ = 0,1#.
$olusi
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
31/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Model Reaktor Ideal
.! Model atch IdealReaktan dimasukkan$ diaduk semurna$ waktu
reaksi tertentu$ roduk dikeluarkan! Konsentrasi #eru#ah dengan waktu Pengadukan semurna menghasilkan komosisi dan
temeratur merata setia saat
1! Model Tercamur semurna
kontin"u(sinam#ung *Continuous Well-StirredModel +man(Produk masuk(keluar reaktor secara
kontin"u$ reaktan tercamur semurna$komosisi dan temeratur merata dalam reaktor
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
32/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Model Reaktor Ideal
4! Model Aliran )um#at *Plug Flow Reaktor + Asumsi encamuran semurna sean9ang
arah aliranaktu tinggal dalam reaktor #atch ideal sama
dengan reaktor aliran sum#atPendekatan oerasi reaktor aliran sum#at
daat dengan seri reaktor kontin"u teraduksemurna
)emakin #an"ak 9umlah reaktor dalam seri$semakin mendekati reaktor aliran sum#at
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
33/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
%odel reaktor untuk Peran&angan Reaktor
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
34/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
%odel reaktor untuk Peran&angan Reaktor
(d) $angkaian reaktor tangki berpengaduk kontinu
akan mendekati plug flow
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
35/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaktor untuk Reaksi Tunggal
%&PA' P$D% r = k*aumpan
La9u reaksi tinggi ditentukan konsentrasi tinggidari uman
Reaktor kontin"u teraduk semurna man masuk reaktor diencerkan oleh roduk La9u reaksi dalam reaktor kontin"u le#ih rendah
di#anding reaktor #atch dan reaktor aliran sum#at Reaktor kontin"u memerlukan 2olume le#ih #esar dari
reaktor #atch dan aliran sum#at ntuk reaksi tunggal diilih reaktor #atch(aliran
sum#at
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
36/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
)ELEKTIITA) MAK)IMM
.! Reaksi tunggal
Minimum reaktor kaital cost:
olum reaktor minimum
Peningkatan kon2ersi reaktor ukurandan #ia"a reaktor meningkat
Perlu ertim#angan #agianC#agian laindalam %lowsheet
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
37/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Pengesetan awal kon2ersi reaktor
Reaksi tunggal Irre2ersi#le 0 @!
Reaksi tunggal Re2ersi#le @ dari
kon2ersi kesetim#angan! ntuk reaktor #atch harus diam#il
keutusan #erdasarkan waktu "ang
dierlukan untuk mencaai kon2ersi sikluswaktu #atch!
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
38/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *. uman+U5P67 P89:UK
U5P67 P89:UK ;65PI7<
r 1,r 2 , la9u reaksi rimer dan sekunder
k 1, k 2 , konstanta la9u reaksi . dan 1
C UMPAN , konsentrasi molar uman
a1, a2 , orde reaksi rimer dan sekunder
1.11a
UMPAN C k r =
2.22a
UMPAN C k r =
TEKNIK KIMIA FTI
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
39/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *. uman+ *lan9utan+Rasio "ang diminimasi:
;elektivitas maksimum -ada rasio r 2r 1 minimum Konversi tinggi Benderung menurunkan um-an
a2 C a1 ;elekti>itas naik dengan naiknya konversi
yang sesuai adalah reaktor Dtangki ideal kontinu a2 a1 ;elekti>itas turun dengan naiknya konversi
yang sesuai adalah reaktor DatBh-artaian atau
D-lug >loG-i-a
12.1
2
1
2 aa
UMPAN C
k
k
r
r −=
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
40/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *. uman+ *lan9utan+
Untuk a2 C a1 konversi reaktor diteta-kan &)H.
8eaksi reversile &)H dari konversi kesetimangan
Untuk a2 a1 4 sulit
:ilakukan dengan diteta-kan diduga$ konversi )0H.
Untuk kesetimangan reversile$ )0H dari konversi
kesetimangan
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
41/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *. uman+ *lan9utan+)ecara mum:
Jika reaksi "ang menghasilkan roduk
memun"ai orde le#ih tinggi di#anding reaksiroduk saming$ ilih reaktor #atch(aliran sum#at*lug %low+
Jika reaksi "ang menghasilkan rodukmemun"ai orde reaksi le#ih rendah dari reaksiroduk saming$ diilih reaktor kontin"u teraduksemurna
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
42/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *1 uman+U5P671 ' U5P672 P89:UK
U5P671 ' U5P672 P89:UK ;65PI7<
Rasio "ang diminimasi:
1
2
1
1..11
b
UMPAN
a
UMPAN C C k r =
2
2
2
1..22
b
UMPAN
a
UMPAN C C k r =
12
2
12
1..
1
2
1
2 bb
UMPAN
aa
UMPAN C C
k
k
r
r −−
=
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
43/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ Paralel dengan
Produk )aming *1 uman+ *lan9utan+
Pilihan reaktorn"a adalah:Men9aga C UMPAN1 dan C UMPAN2 teta rendah
reaktor tangki ideal kontinuMen9aga C UMPAN1 dan C UMPAN2 teta tinggi
reaktor #atch*artaian+ atau reaktor lug%low*ia+
Men9aga C satu uman tinggi dengan umanlain rendah memasukkan satu uman adasaat reaksi #er9alan
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
44/111
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Pilihan reaktor untuk sistem reaksi aralel
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
45/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009
Pilihan reaktor untuk sistem reaksi aralel
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
46/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009
Pilihan reaktor untuk sistem reaksi aralel
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
47/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009
)ELEKTIITA) MAK)IMM
1! Reaksi #an"ak *multireaksi+ertim#angan: Reaksi aralel menghasilkan roduk saming
ia"a #ahan #aku hilang menentukan %aktor ekonomiroses
Reaksi aralel(seri(seriCaralel encaaian selekti2itasmaksimum dengan meminimalkan roduk saming
Kondisi reaktor e%ek kinetika(kesetim#angan dalam
reaksi rimer dan sekunder "ang cenderung mem#entukroduk "ang diinginkan meningkatkan selekti2itas
Prediksi awal ada reaktor "ang #erengaruh adakon2ersi "ang signi%ikan ada selekti2itas
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
48/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ )eri dengan
Produk )amingU5P67 P89:UK
P89:UK P89:UK ;65PI7<
Reaktor #atch*artaian+ atau lug %low
*ia+ digunakan untuk reaksi komlek "angseri dengan roduk saming ini
1.11a
UMPAN C k r =
2.22a
PRODUK C k r =
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
49/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ )eri dengan
Produk )aming *lan9utan+ ntuk kon2ersi reaktor tertentu$ uman harus
memiliki waktu tinggal "ang sesuai dalam reaktor 3alam reaktor kontin"u teraduk semurna uman
daat langsung keluar setelah masuk reaktor ataudalam erioda tertentu
Produk daat tinggal dalam erioda tertentu ataulangsung keluar
Model reaktor kontin"u dierkirakan mem#erikanselekti2itas rendah di#anding lug %low dan reaktor#atch untuk kon2ersi tertentu
3iilih reaktor #atch(lug %low untuk reaksi #an"akdalam seri
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
50/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Komlek$ )eri dengan
Produk )aming *lan9utan+ 3itetakan kon2ersi @= untuk reaksi irre2ersi#le
atau @= dari kon2ersi maksimum untuk reaksi
re2ersi#le Reaksi #an"ak oleh adan"a :
Pengotor dalam uman *harus minimum+
Pengotor tidak mengganggu reaksi namun menam#ah
emurnian uman Penetaan untuk kon2ersi reaktor dengan
selekti2itas maksimal Pilihan utama adalah tiereaktor
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
51/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi /amuran aralel dan
)eri dengan Produk )aming
U5P67 P89:UK
U5P67 P89:UK ;65PI7<
P89:UK P89:UK ;65PI7<
1.11a
UMPAN C k r =
2.22a
UMPAN C k r =
(.((a
PRODUK C k r =
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
52/111
TEKNIK KIMIA FTI
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi /amuran aralel dan
)eri dengan Produk )aming ntuk selekti2itas tinggi
a1Ca2$ diilih reaktor #atch(lug %low
a1a2$ diilih reaktor kontin"u
Reaksi seri dengan roduk saming memilihreaktor lug %low
a#ungan lug %low reaktor dengan reaktorkontin"u diilih untuk selekti2itas keseluruhanter#aik
Kom#inasi seri reaktor lug %low dengan reaktorkontin"u di#erikan dalam gam#ar c dan d slide#erikut
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
53/111
UNPAR® VSP – RSD2009Pilihan reaktor untuk reaksi camuran aralel dan seri
(a) $angkaian reaktor tangki berpengaduk kontinu
(b) Plug flow reaktor dengan daur ulang
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
54/111
UNPAR® VSP – RSD2009
(+) Plug flow reaktor diikuti reaktor tangki ideal
(d) $eaktor tangki ideal diikuti plug flow reaktor
Pilihan reaktor untuk reaksi camuran aralel dan seri
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
55/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Polimerisasi
Polimer dikarakterisasi oleh distri#usi M
Pemilihan reaktor untuk mendaatkan
distri#usi M semit
,
BM
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
56/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Polimerisasi
3alam reaktor #atch dan lug %low semuamolekul memun"ai waktu tinggal sama$
tana engaruh terminasi semua tum#uhmendekati an9ang rantai "ang sama$menghasilkan distri#usi M semit
3alam reaktor kontin"u$ distri#usi Mle#ar karena ter9adi distri#usi waktutinggal
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
57/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Polimerisasi
Proses terminasi diengaruhi oleh konsentrasiradikal #e#as$ "ang se#anding dengankonsentrasi monomer
ntuk reaktor #atch dan lug %low konsentrasiradikal #e#as dan monomer menurun$ hal ini akanmem#entuk an9ang rantai dengan waktu tinggal"ang le#ih lama$ akan men"e#a#kan ter#entukn"a
distri#usi M le#ar Reaktor kontin"u men9aga konsentrasi "ang le#ih
merata dari monomer maka ter9adi la9u terminasirantai "ang konstan! Hasiln"a distri#usi M semit
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
58/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Konsentrasi dalam Reaktor
Pengaruh konsentrasi dalam reaktor erludiertim#angkan
Jika le#ih dari 1 reaktan dalam reaktor$dierlukan ekses salah satu reaktan Kadang dierlukan material Qinert ke dalam
reaktor Kadang dierlukan daur ulang roduk "ang
tak diinginkan
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
59/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Tunggal Irre2ersi#el
contoh
/1H> 0 /l1 /1H>/l1
Ekses salah satu reaktan daatmendorong ke arah kon2ersi total
Ekses etilen digunakan untukmengkon2ersi total khlor
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
60/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaksi Tunggal Re2ersi#el
Peneraan Prinsi Le /hatelierSs
Rasio man$ kon2ersi daat dinaikkandengan ekses salah satu uman
Konsentrasi Inert$ material inertmisaln"a: elarut atau gas
Pengam#ilan Produk selama Reaksierlangsung
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
61/111
UNPAR® VSP – RSD2009Konsentrasi Inert dalam reaksi
re2ersi#lea! 9umlah mol uman roduk$Penam#ahan inert kon2ersi kesetim#angan naikreaksi :MPAN ↔ PRO3K. 0 PRO3K1
#! 9umlah mol uman roduk$enurunan inert kon2ersi kesetim#angan naikreaksi :MPAN. 0 MPAN1 ↔ PRO3K
c! 9umlah mol uman , roduk$Konsentrasi inert tidak #erengaruh terhada kon2ersi
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
62/111
UNPAR® VSP – RSD2009Pengam#ilan Produk )elama
Reaksi/ontoh: Reaksi dan emisahan dalam em#uatan asam sul%at
1 )O1 0 O1 ↔ 1 )O4
)O4 diisahkan secara a#sorsi$ "ang men"e#a#kankesetim#angan #ergeser ke kanan dan ter9adi kon2ersi tinggi
R)-.
/(R
-B0(R10I
R)-. /(R
-B0(R10I
0(2
(2
+
2
H2( H2(
H20(3 H20(3
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
63/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Paralel menghasilkan
Produk )aming ntuk selekti2itas maksimum dierlukan
minimasi ersamaan
ntuk minimasi r 1(r . daat digunakan eksesuman. atau uman1 Jika *a2*a1+*b2*b1+$ digunakan ekses uman1
Jika *a2*a1+*b2*b1+$ digunakan ekses uman.
12
2
12
1..
1
2
1
2 bbUMPAN
aaUMPAN C C
k
k
r
r −−=
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
64/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Paralel menghasilkan
Produk )aming ntuk reaksi #erikut MPAN. 0 MPAN1 PRO3K
MPAN. ↔ PRO3 )AMPIN. 0 PRO3 )AMPIN1
Jika ada inert$ maka enurunan konsentrasi inert akanmenurunkan roduk saming
/ontoh: reaksi OUO untuk roduksi />Calkohol
/4H; 0 /O 0 H1 ↔ H4/-/H1 -/H1 -/-H nC#ut"raldehid
/4H; 0 /O 0 H1 ↔ H4/-/H-/-H
isoC#ut"raldehid
nCisomer le#ih #erharga$ daur ulang isomer daat menekanem#entukann"a
O
O/H4
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
65/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi )eri menghasilkan Produk
)aming/;H@/H4 0 H1 /;H; 0 /H>
1 /;H; ↔ /.1H.= 0 H1
Ekses H1 "ang #esar *H1(toluene+ , @(.
Ekses H1 mendorong reaksi rimer
Mengham#at reaksi sekunder$ karenamengurangi konsentrasi roduk #enGendan menggeser reaksi sekunder ke kiri
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
66/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Paralel dan )eri
menghasilkan Produk )amingPrimer /H> 0 /l1 /H4/l 0 H/l
)ekunder /H4/l 0 /l1 /H1/l1 0 H/l
/H1/l1 0 /l1 /H/l4 0 H/l
/H/l4 0 /l1 //l> 0 H/l
Reaksi sekunder seri terhada khlorometan$tetai aralel terhada /l1
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
67/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Paralel dan )eri
menghasilkan Produk )aming Ekses #esar Metan *.=:.+ /H>(/l1
digunakan untuk menekan kehilangan
selekti2itas Pengaruh metan:Han"a terli#at ada reaksi rimer ekses metan
mendorong reaksi rimer
Pengenceran roduk khlorometan akanmengham#at reaksi sekunder
TEKNIK KIMIA FTI -
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
68/111
UNPAR® VSP – RSD2009Reaksi Paralel dan )eri
menghasilkan Produk )aming /ontoh: Produksi etil #enGen dari #enGen
dan etilen
/;H; 0 /1H> ↔ /;H@!/H1/H4
/;H@!/H1/H4 0 /1H> ↔ /;H>!*/H1/H4+1
3ietil#enGen *3E+ didaur ulang ke reaktor untukmengham#at em#entukan olietil#enGen
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
69/111
UNPAR® VSP – RSD2009Temeratur Reaktor
.! Reaksi Tunggala! Reaksi Endotermik
Prinsi Le /hatelierSs:
T tinggi meningkatkan kon2ersiMeningkatkan la9u reaksi
Menurunkan 2olume reaktor
3iilih T tinggi dengan ertim#angankeamanan #ahan konstruksi dan katalis
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
70/111
UNPAR® VSP – RSD2009Temeratur Reaktor
.! Reaksi Tunggal#! Reaksi EksotermikReaksi Irre2ersi#le
3iilih T setinggi mungkin denganertim#angan #ahan konstruksi$ umurkatalis$ %aktor keamanan *sa%et"+ untukmemerkecil ukuran reaktor
Reaksi Re2ersi#le
T rendah mengurangi la9u reaksi$ menaikkan2olume reaktor
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
71/111
UNPAR® VSP – RSD2009Temeratur Reaktor
.! Reaksi Tunggal/atatan untuk Reaksi Eksotermik:
Pada awal reaksi diilih T tinggi samai dicaai
reaksi kesetim#angan 3aat meningkatkan la9u reaksi
)etelah kesetim#angan temeratur diturunkanuntuk mencaai kon2ersi maksimum
ntuk reaksi re2ersi#le$ reaksi eksotermik$temeratur ideal menurun dengan kenaikkankon2ersi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
72/111
UNPAR® VSP – RSD2009Temeratur Reaktor
1! Reaksi an"ak Ke#erhasilan reaksi rimer #erdamak ositi% karena
mengecilkan 2olume reaktor! Hal ini daat diergunakanuntuk reaksi #an"ak$ dimana ke#erhasilann"a adalah
selekti2itas maksimum/atatan: k.$ k1 #ertam#ah oleh temeratur Jika k. #ertam#ah le#ih ceat dari k1$ oerasi diilih ada T
tinggi *erlu ertim#angan #ahan konstruksi sa%et"VV Jika k1 #ertam#ah le#ih ceat dari k.$ oerasi ada T
rendah *erlu ertim#angan caital cost ada T rendahmemer#esar reaktor$ meskiun selekti2itas meningkatVV
Pertim#angan ekonomi adalah enurunan roduk saming$namun #ia"a kaital meningkat
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
73/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Kontrol Temeratur
Pilihan ada reaktor adia#atik karena murah dandisain sederhana! Namun 9ika tidakmemungkinkan oleh kenaikan temeratur reaksi
eksotermik daat diilih #e#eraa cara:a! Perindahan anas tak langsung$ erindahananas internal atau eksternal
#! /old )hot(Hot shot
in9eksi uman segar dingin *cold %resh %eed+ langsungke reaktor ada titik antara *intermediate+ dise#ut coldshot$ untuk reaksi eksotermik
ntuk reaksi endotermik$ uman segar dianaskanterle#ih dahulu dan dimasukan ada titik antara *raemanasan+
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
74/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Kontrol Temeratur
c! Pem#awa anas *Heat /arrier+$ La9u alir massa*kg!sC.+ )eci%ic Heat /aacit" *J!kgC.!°/C.+! ahaninert daat ditam#ahkan #ersama uman reaktor
untuk menam#ah la9u alir kaasitas anas *Heat/aacit"+$ "aitu: La9u alir masa roduk *kg!sC.+dan Kaasitas anas 9enis *J!kgC.! °/C.+$ danmenurunkan kenaikan temeratur untuk reaksieksotermik$ atau menurunkan temeratur 9atuh*temeratur %all+ untuk reaksi endotermik!Pem#awa anas #ila mungkin harus dari salah
satu %luida roses
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
75/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Kontrol Temeratur
Keluaran reaktor erlu endinginan ceat *Wuench+/ontoh: roduk gas dari reaktor erlu endinginan
ceat$ daat dilakukan dengan dicamur cairan
"ang mengua * λ,latent heat+! Penguaancairan dieroleh dari endinginan ceat gas!/airan daat didaur ulang atau air *inert+!
Pendinginan ceat dierlukan untuk:
Mencegah ekses em#entukan roduk saming Produk reaktor sangat anas #ersi%at korosi%$erlu #ahan konstruksi khusus *mahal+
Ekses engotoran *%ouling+ dalam enukar
anas kon2ensional
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
76/111
UNPAR® VSP – RSD2009Tekanan Reaktor
.! Reaksi Tunggala! ntuk reaksi %asa gas$ #ila 9umlah mol
#erkurang$ daat menurunkan 2olume ntuk 2olume reaktor teta$ maka tekanan
turun selama reaktan dikon2ersi men9adiroduk! Kenaikan tekanan #eraki#at komosisicamuran gas #ergeser ke arah 2olume le#ihkecil
Jika reaksi meli#atkan enurunan 9umlah mol$tekanan diilih setinggi mungkin denganertim#angan komresor$ konstruksi mekanikle#ih kuat$ %aktor keselamatan *ia"a mahal+
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
77/111
UNPAR® VSP – RSD2009Tekanan Reaktor
.! Reaksi Tunggal#! ntuk reaksi dengan 9umlah mol hasil reaksi
#ertam#ah enurunan tekanan meningkatkankon2ersi reaktor ada tekanan rendah$ la9ureaksi menurun$ sehingga memer#esar2olume reaktor!
)olusi: ada awal reaksi tekanan tinggi samai
mencaai kesetim#angan$ tekanan diturunkanuntuk memer#esar kon2ersi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
78/111
UNPAR® VSP – RSD2009Tekanan Reaktor .! Reaksi Tunggal
Penurunan tekanan daat dilakukan denganenam#ahan inert *Kukus+
/ontoh: reaksi endotermik dengan enam#ahan
mol/;H@/H1/H4 ↔ /;H@/H,/H1 0 H1etil#enGen stiren
Kon2ersi tinggi ada T tinggi dan P rendah!Penurunan P dengan kukus lewat 9enuh*suerheated steam+ se#agai engencer*diluent+$ P .atm! Kukus #er%ungsi mensulaianas untuk reaksi dan se#agai diluent
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
79/111
UNPAR® VSP – RSD2009
Tekanan Reaktor .! Reaksi an"ak Menghasilkan Produk saming
Perlu emilihan tekanan untuk mengurangi La9u reaksisekunder
Peningkatan selekti2itas erlu eru#ahan tekanan
sistem atau memasukan diluent/atatan: ntuk reaksi %asa cair$ engaruh tekanan ada
selekti2itas dan 2olume reaktor kurang #erarti
Le#ih diilih mencegah enguaan roduk Penguaan cairan dalam reaktor$ dikondensasi dan
dikem#alikan ke reaktor *untuk mem#uang anas+ Mem#iarkan enguaan salah satu komonen dalam
reaksi re2ersi#le untuk menaikan kon2ersi maksimum
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
80/111
UNPAR® VSP – RSD2009
&A)A REAKTOR
MPAN PRO3K
/KMPAN tinggi dalam %asa cair daat di9agadi#andingkan gas
Pemilihan temeratur$ tekanan$ dan %asareaktor akan menentukan engaruhkesetim#angan dan selekti2itas oerasi %asacair le#ih diilih
a
UMPAN C k r .=
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
81/111
UNPAR® VSP RSD2009KATALI).! Katalis Homogen
Reaksi %asa ua(cair
/ontoh: /H4/OOH /H1,/,O 0 H1O
Katalis homogen: triet"l hoshatumumn"a katalis heterogen le#ih diilih!
/atatan: katalis homogen susahdiisahkan$ susah didaur ulang!Kehilangan katalis adalah #ia"a material
4##°C
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
82/111
UNPAR® VSP RSD2009KATALI).! Katalis Heterogen *adat+
3alam katalis heterogen:
Reaktan #erdi%usi ke ermukaan katalis dan
diadsorsi ada ermukaan$ ter9adi reaksi Produk didesorsi setelah reaksi
Katalis adat daat #er#entuk:Material katalis curah
Katalis disuort$ dimana material katalis akti%didisersi ke ermukaan suatu adatan #erori
/ontoh: reaksi katalitik %asa gas untuk roduksi:metanol$ amonia$ asam sul%at$ asam nitrat
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
83/111
UNPAR® VSP RSD2009KATALI).! Katalis Heterogen *adat+
catatan: E%ekti% luas katalis sangat enting Reaksi ter9adi ada ermukaan katalis melalui
adsorsi dan desorsi ila ada gangguan ermukaan akan
#erengaruh ada la9u katalis Katalis industri disuort ada material #erori
"ang menghasilkan luas ermukaan akti% le#ih#esar(satuan 2olume reaktor
La9u reaksi meruakan %ungsi: Konsentrasireaktan$ temeratur dan tekanan
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
84/111
UNPAR® VSP RSD2009KATALI).! Katalis Heterogen *adat+
3i%usi engham#at la9u reaksi adarentang temeratur
Pengaruh konsentrasi dan temeraturadalah karakteristik di%usi
a! Kontrol reaksi ermukaan
#! Kontrol di%usi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
85/111
UNPARS S2009KATALI).! Katalis Heterogen *adat+
Katalis disangga ada material #erori*orous+ "ang menghasilkan ermukaan akti%le#ih #esar er satuan 2olume reaktor
La9u reaksi meruakan %ungsi: Konsentrasireaktan$ temeratur dan tekanan
3i%usi engham#at la9u reaksi *dalam rentang
temeratur+ Temeratur dan konsentrasi #erengaruh
ada di%usi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
86/111
UNPAR2009KATALI).! Katalis Heterogen *adat+
Pengontrol la9u reaksi #erkatalis heterogen:
a! Kontrol reaksi ermukaan
Jika reaksi ermukaan engontrol la9u$konsentrasi reaktan dalam elet dan alirangas adalah sama
#! Kontrol di%usi
Jika ham#atan di%usi melalui %ilm gasmengelilingi artikel mengontrol reaksi$ makakonsentrasi reaktor ada ermukaan katalisle#ih rendah dari aliran gas!
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSDKATALI)
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
87/111
UNPAR2009KATALI)/ontoh kontrol 3i%usi
/ontoh ersamaan:
MPAN PRO3K
MPAN
PRO3 )AMPIN/atatan: Menurunkan konsentrasi uman
menghasilkan orde reaksi rendah
Oerasi di#awah kondisi kontrol di%usimenaikan selekti2itas
ntuk reaksi dengan orde le#ih tinggise#alikn"a VV
1.11a
UMPAN C k r =
2
.22a
UMPAN
C k r =
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
88/111
UNPAR2009
3ERA3A)I KATALI)
Kehilangan kiner9a katalis ter9adi dise#a#kan oleh:a! Kehilangan secara %isik *katalis homogen+
Memerlukan emisahan Katalis heterogen dalam reaktor ter%luidisasi ter9adi
atrisi artikel men"e#a#kan artikel katalis ecah$artikelCartikel kecil hilang
#! Endaan(deosit ada ermukaan
Pem#entukan deosit ada ermukaan katalis adatmen"e#a#kan ham#atan %isik ada reaktan "ang#ereaksi!
/atatan: deosit kar#on ada katalis katalis daatdiregenerasi dengan oksidasi udara adatemeratur tinggi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
89/111
UNPAR2009
3ERA3A)I KATALI)
c! )interingPada reaksi %asa gas temeratur tinggi$ katalis adat daat
ter9adi sintering material en"angga katalis!
)intering: ter9adi Qmolecular rearrangement "ang ter#entuk di#awah titik leleh #ahan "ang mengaki#atkan reduksi luasermukaan e%ekti% katalis!
isa ter9adi Qhot sot ada unggun katalis
d! Teracuni *Poisoning+Racun katalis$ daat #ereaksi kimia dengan katalis
mem#entuk ikatan kimia kuat dengan katalis! Reaksiterse#ut mendegradasi katalis dan menurunkan keakti%an!
Racun umumn"a engotor dalam #ahan #aku(roduk korosi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
90/111
UNPAR2009
3ERA3A)I KATALI)
e! Peru#ahan kimia Katalis tidak #oleh mengalami eru#ahan kimia!
3alam raktek: katalis secara lam#at mengalami
eru#ahan kimia dan menurunkan akti2itas!
/atatan: la9u hilang kemamuan katalis atau degradasisangat memengaruhi rancangan! Jika ter9adidegradasi ceat$ katalis erlu diregenerasi(diganti$
"ang #eraki#at kenaikan #ia"a dan men"e#a#kanmasalah lingkunganVVV
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
91/111
UNPAR2009
/ontoh Produksi MonoEtanolAmin
H1/-/H1 0 NH4 NH1/H1 -/H1OH
Etilen oksida Mono EA *MEA+
NH1/H1 -/H1OH 0 H1/-/H1 HN-*/H1 -/H1OH+1MEA 3EA
HN-*/H1 -/H1OH+1 0 H1/-/H1 N-*/H1 -/H1OH+43EA TEA
/atatan: 3EA dan TEA le#ih #er#aha"a! 3iilih reaktor #atch
ideal(lug %low! Kontrol waktu tinggal dalam reaktor
aktu tinggal lama akan ter#entuk 3EA dan TEA
O
O
O
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
92/111
UNPAR2009
/ontoh Produksi MonoEtanolAmin
La9u reaksi:
Ekses NH4 #erengaruh meningkatkan /NH4$ aki#atn"a
/EO turun dan menurunkan la9u reaksi kedua dan ketiga
3alam raktek rasio NH4(EO , .=:. $ 'ield @ MEA$
1. 3EA$ > TEA
Jika reaksi eWuimolar: 'ield .1 MEA$ 14 3EA$ ;@TEA
3iilih Plug &low reaktor dengan emisahan roduksecara distilasi
1
(
1 ..11b
NH
a
EO C C k r =
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
93/111
UNPAR2009
/ontoh Produksi MonoEtanolAmin
Komonen NP *K+
Amonia 1>=
EO 1?>
MEA >>>
3EA @>1
TEA ;=
/abel B1 .om5onen
M)-
D)-6 /)-
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
94/111
UNPAR2009
Reaktor dalam Praktek
Pertim#angan dalam raktek suatu ilihan reaktor%aktorC%aktor "ang signi%ikan diluar: temeratur$konsentrasi dan waktu tinggal
.! Reaktor Tangki #erengaduk$ untuk reaksi "angmeli#atkan cairan Reaksi homogen %asa cair
Reaksi heterogen gasCcair
Reaksi heterogen cairCcair
Reaksi heterogen adatCcair
Reaksi heterogen gasCadatCcair
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
95/111
2009Reaktor dalam Praktek .! Reaktor Tangki #erengaduk
Reaktor tangki #erengaduk daatdioerasikan secara: #atch$ semi#atch dankontin"u
Oerasi #atch daat %leksi#el untuk #er#agai 9enis roduk dalam . eralatan
ia"a eker9a tinggi
Oerasi kontin"u daat dikontrol langsungsecara otomatis$ #ia"a eker9a le#ih rendah
Konsistensi le#ih tinggi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
96/111
2009
'rans"er Panas dari dan ke tangki berengaduk
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
97/111
2009Reaktor dalam Praktek1! Reaktor uluh *Tu#ular Reaktor+
1! Reaktor uluh *Tu#ular Reaktor+ Karakteristik reaktor #uluh mendekati reaktor
aliran sum#at!
Reaktor tie terse#ut daat mengontrol waktutinggal secara hatiChati! Khususn"a untukreaksi #an"ak "ang #erlangsung seri
/atatan: Reaktor uluh memiliki rasio luasermukaan(2olume tinggi$ menguntungkan: ila dierlukan erindahan anas le#ih tinggi Mendekati kondisi isotermal 3aat untuk reaksi dengan tekanan tinggi Tidak daat diergunakan untuk reaksi multi%asa
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
98/111
2009Reaktor dalam Praktek4! Reaktor Katalitik nggun Teta
4! Reaktor Katalitik nggun TetaEmat kemungkinan en"usunan Reaktor nggun
Teta :
a! entuk seerti enukar anas shell and tu#e$dimana #uluh #erisi katalis
#! Pia tahan temeratur tinggi dalam %urnace*tanur+
c! Reaktor seri unggun adia#atik denganendingin(emanas intermediate untukmengontrol T
d! Menggunakan in9eksi langsung %luida untuk
heat trans%er *cold-shot cooling+ TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaktor Katalitik nggun Teta
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
99/111
2009
*> kemungkinan+
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaktor Katalitik nggun Teta
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
100/111
2009
*> kemungkinan+
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009/ontoh: Produksi Metanol dari )"ngas *H1
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
101/111
2009/ontoh: Produksi Metanol dari )"ngas *H1$
/O 8 /O1+ katalis coer #ased dalam
Reaktor #uluh unggun teta/O 0 1H1 ⇔ /H4OH Eksoterm
/O1 0 H1 /O 0 H1O Endoterm
am#ar a: Tie reaktor cangkang #uluh*shell8tu#e+ "ang menghasilkan kukus dalamcangkang! Pro%il T relati% merata *smooth+ dalam
reaktor am#ar #: Reaktor menggunakan endingin Q/oldC
)hot untuk mencegah Qo2er heating "angmengaki#atkan umur katalis endek
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
1 alternati% rancangan reaktor untuk roduksi metanol
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
102/111
2009
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
103/111
2009
>! Reaktor nggun Teta tana Katalis
>! Reaktor nggun Teta tana Katalis
/ontoh: reaksi gas(adatPenghilangan H1) dalam gas #akar dengan reaksi &e1O4
&e1O4 0 4H1) &e1)4 0 4H1Oadat gas
Regenerasi &e1O4 dengan udara:
&e1)4 0 4O1 &e1O4 0 ; )
3igunakan 1 unggun teta reaktor secara aralel$satu reaksi "ang lain regenerasi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
104/111
2009Reaktor dalam Praktek>! Reaktor nggun Teta tana Katalis
/ontoh: reaksi gas(cair H1) dan /O1 dalam gas alam dihilangkan dengan
a#sorsi MEA dalam a#sor#er
HOC/H1C/H1CNH1 0 H1) ⇔ HOC/H1C/H1CNH4H)MEACH1)
HOC/H1C/H1CNH1 0 /O1 0 H1O ⇔
HOC/H1C/H1CNH4H/O4 MEACHidrokar#onat
asCgas dikeluarkan dari larutan MEA dalamstrier$ gas diroses lan9ut!
MEA didaur ulang ke a#sor#er
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
105/111
2009Reaktor dalam Praktek@! Reaktor Katalitik nggun Teta Ter%luidisasi
*&luidiGedCed /atal"tic Reactor+
Kiner9a reaktor unggun ter%luidisasi #erada
diantara model reaktor #atch dan reaktoraliran sum#at
am#ar slide #erikut: erengkahan
katalitik dalam engolahan min"ak #umi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
Reaktor unggun ter%luidakan memungkinkan katalisadat secara kontinu diregenerasi
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
106/111
2009 adat secara kontinu diregenerasi
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
107/111
2009Reaktor dalam Praktek;! Reaktor nggun Ter%luidisasi NonCKatalitik
;! Reaktor nggun Ter%luidisasi NonCKatalitik
/ontoh: Pem#akaran #atu kaur /a/O4 /aO 0 /O1
anas
Reaksi ada temeratur tinggi! Partikelter%luidisasi oleh aliran udara dan #ahan#akar "ang diumankan ke unggun danter#akar
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Reaktor dalam Praktek
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
108/111
2009Reaktor dalam Praktek! Tanur *Kiln+
Reaksi adatan$ asta dan slurr"material daat dilaksanakan dalam tanur
Tanur Putar: mendekati reaktor iasum#at
Reaktor dilaisi #ata tahan ai
*re%ractor"+$ karena reaksi menggunakanai langsung!
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
109/111
2009
/ontoh Produksi H&
/a&1 0 H1)O> 1H& 0 /a)O>
/ontoh em#entukan semen
4 /aO 0 )iO1 4 /aO!)iO1
1 /aO 0 )iO1 1 /aO!)iO1
>/aO 0 Al1O4 0 &e1O4 >/aO!Al1O4!&e1O4
4 /aO 0 Al1O4 4 /aO!Al1O4
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009emilihan reaktor untuk memaksimalkan selekti"itas
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
110/111
roduk ada reaksi komleks dengan b(roduk
TEKNIK KIMIA FTI -
UNPAR® VSP – RSD2009Pemilihan trans"er anas dalam reaktor
-
8/19/2019 39991868-2-Pemilihan-Reaktor.ppt
111/111