39991868-2-pemilihan-reaktor.ppt

Upload: rizaapriana

Post on 07-Aug-2018

219 views

Category:

Documents


0 download

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 

    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 

    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 

    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