tutorial iii reaktor - aspentk.blog.ugm.ac.idaspentk.blog.ugm.ac.id/files/2014/03/reaktor-xx.pdf ·...

TUTORIAL III

REAKTOR

Non kinetik : - Pemodelan Simulasi- Tidak memperhitungkan desainalat

Kinetik : - Pemodelan Fisis- Memperhitungkan desain alat danpengaruhnya dengan hasil reaksi

Spesifikasi Reaktor Aspen

REAKTOR EQUILIBRIUM BASED

R-Equil

• Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia dan fasa.• Tanpa spesifikasi lain, dianggap setimbang.• Hanya reaksi yang diketahui yang ditekankan.• Jika ada padatan, tidak diperhitungkan dalam

kesetimbangan• Gunakan jika banyak komponen, tetapi hanya sedikit

reaksi yang diketahui atau sedikit komponen terlibatreaksi

• Temperatur approach dapat dipakai• Suhu diatas suhu operasi reaktor ( kesetimbangan

dihitung pada suhu approach )

REAKTOR EQUILIBRIUM BASED

R-Gibbs :

• Tidak perlu tahu reaksi yang terjadi

• Tidak perlu menspesifikasi stoikiometri

• Dipakai untuk mengekplorasi kemungkinantermodinamika

• Bisa memilih kesetimbangan yang diperhitungkan

• Bisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksi

• Mampu memperhitungkan kesetimbangan fase dankimia secara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy dan Phase Splitting

R-Stoic• Konversi salah satu reaktan ditentukan • Akan menghitung semua komponen keluar reaktor • Menghitung neraca energi, suhu keluar reaktor• Menghitung kecepatan transfer panas• Jika ada beberapa mass / heat stream masuk dapat

digabung sebagai stream overall • Data diperlukan : Derajat konversiKoefisien dalam reaksiPout atau dP=Pin-Pout Kecepatan transfer panas, Q atau Tout

REAKTOR BALANCE BASED

• RYield : • Melakukan perhitungan neraca massa dan energi

berdasar nilai Yield yang diberikan• Untuk mensimulasikan unit yang arus masuk tak

diketahui secara pasti, tetapi diketahui componenhasilnya.

• Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produk• Pilih yield dengan basis mol atau massaMolar balance tdk dicekAtom balance tdk dicek Stoikiometri tdk diperlukan

REAKTOR BALANCE BASED

LET’S TRYNitroaniline (NA) terbentuk dari reaksi antara amoniak dengan o-Chloronitro-

benzen (ONCB). Reaksi sebagai berikut :

2NH3 + ONCB NA + NH4Cl

Berlangsung isotermal pada suhu = 50oC dan tekanan =1 atm. Property =

PENG-ROB.

Umpan terdiri dari :

Amoniak = 400 kg/jam (Dengan inert H2O 30% massa)

ONCB = 2000 kg/jam

Masing2 umpan mula-mula berada pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm.

Tentukan komposisi gas keluar reaktor apabila konversi ONCB = 0,8 konversi

kesetimbangan !!!

Langkah Pengerjaan

Pake duplicator untukmempermudah input pemodelan lain Jangan lupa

sering-sering diSAVE yaaa

Spesifikasi R-equil

Selisih panas masukdan panas keluar

Kita coba input arus panas

Input panas R-Equil :

Input panas R-Stoic :

Selisih panas masukdan panas keluarsudah sangat sedikit

Coba dengan R-Gibbs untuk membandingkan hasilnya

Input reaktor:

Perbandingan hasil run untuk R-Stoic, R-Gibbs, dan R-Equil:

REAKTOR KINETIK

Fungsi: -Menghitung volume reaktor ( konversi ditentukan) -Menghitung konversi (volume ditentukan)

Continuous model : • RCSTR

Memodelkan Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) • RPlug

Memodelkan Plug Flow Reactor (PFR)

Batch model : • RBatch

Memodelkan reaktor batch maupun semi-batch

• Pada reaktor kinetik, persamaan reaksi disimpan sebagaivariabel global dan dinyatakan dalam blok tersendiri di luarblok reaktor.

• Tipe reaksi dipilih sesuai dengan kasus yang ditinjau.

• Tipe reaksi yang sering digunakan: Power Law

RCSTR

• Asumsi : terjadi pengadukan sempurna

• Suhu dan konsentrasi keluar reaktor samadengan yang berada di dalam reaktor

• Form sama dengan R-Plug, tapi dimensinyadinyatakan dalam volum reaktor

• Jika volum dihitung, perlu design specification (dipelajari lebih lanjut)

RPLUG

• Dispersi arah radial diabaikan (plug flow)

• Dimensinya dinyatakan dalam panjangreaktor dan diameter

• Tak ada gradien arah radial : suhu , konsentrasi dan tekanan

• Kinetika harus ditentukan

• Operasi : adiabatik, isotermal, non-adiabatik, non-isotermal

CONTOH KASUS RCSTR & RPLUG

Reaksi fase cair pembuatan metil oleat :

Metanol + Asam OleatMetil Oleat + Air

Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm dengan persamaankecepatan reaksi :

-r = k Cmetanol Casam

A= 0,0122; E= 2600 joule/mol

Umpan terdiri dari asam oleat 10 kmol/jam dan metanol sebesar 60 kmol/jam dan sudah pada kondisi operasi reaktor.

Dengan menggunakan property method : Peng-rob, simulasikan reaktoruntuk reaksi di atas apabila digunakan :

1. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

2. Reaktor Alir Pipa

Data CSTR : •Volume = 7850 Liter

Data RPLUG : •Diameter = 1 meter •Panjang = 10 meter

Simulasikan kedua reaktor secara bersamaan....gunakan duplicator.... Perhatikan Fase Reaksi !!! Run dan bandingkan komposisi hasil reaksi untuk kedua reaktoryang volumenya hampir sama.... bagaimana perbandingan jumlah produk yang terbentuk????

FLOWSHEET

INPUT DATA CSTR

CARA MENAMBAHKAN REAKSI

Klik kanan pada kolomkiri dan pilih “new” untuk memasukkan

reaksi

Pilih model kinetika reaksi sesuai dengan yang diketahui di soal yaitu “Power Law”

INPUT DATA RPLUG

Perhatikan pemilihan “operating condition” sesuai soal

INPUT DIMENSI RPLUG

-r=k Cmetanol Casam

Perbandingan hasil run: