Produksi kontinu adalah suatu metode proses produksi di mana proses berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi kontinu adalah kebalikan dari proses produksi partaian.Proses produksi secara kontinu dilakukan pada industri dengan skala produksi besar. Contoh industri yang melakukan produksi secara kontinu adalah industri gelas. Gelas dipanaskan sehingga berbentuk lunak dan kemudian dialirkan ke mesin pencetak untuk dibentuk. Proses pencairan dan pencetakan berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi pada umumnya dihentikan berdasarkan keperluan perawatan dan perbaikan. Secara rutin (bisa sebulan sekali, enam bulan sekali, atau setahun sekali) proses produksi dihentikan dan dilakukan perawatan dan pemeriksaan menyeluruh (overhaul) terhadap alat-alat proses.Pada proses produksi secara kontinu umum digunakan sistem yang terotomatisasi. Dengan bantuan PLC (Programmable Logic Controller) atau pengontrol otomatis lain, kesalahan proses produksi akibat kecerobohan manusia dapat dikurangi sehingga proses produksi dapat berlangsung terus menerus dengan kondisi yang stabil atau bahkan mendekati tunak (semua keadaan konstan dan tidak berubah).Bila dibandingkan dengan proses produksi secara partaian, proses produksi secara kontinu bersifat lebih efisien karena waktu jeda yang terdapat pada proses produksi partaian dapat dihindari. Kelemahan yang dimiliki proses produksi secara kontinu adalah sifat alatnya yang tidak dapat dimodifikasi. Pada umumnya, satu jalur produksi hanya dapat digunakan untuk memproduksi satu jenis produk.

Reaktor kimiaDalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. Tentu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. Biaya operasi biasanya termasuk besarnya energi yang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator, dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasan atau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, gaya gesekan (pengaduk dan cairan), dll.

Ada dua jenis utama reaktor kimia: Reaktor tangki atau bejana Reaktor pipa

Kedua jenis reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian/batch. Biasanya, reaktor beroperasi dalam keadaan ajeg namun kadang-kadang bisa juga beroperasi secara transien. Biasanya keadaan reaktor yang transien adalah ketika reaktor pertama kali dioperasikan (mis:

setelah perbaikan atau pembelian baru) di mana komponen produk masih berubah terhadap waktu. Biasanya bahan yang direaksikan dalam reaktor kimia adalah cairan dan gas, namun kadang-kadang ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis: katalisator, regent, inert). Tentu saja perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda.Ada tiga tipe pendekatan utama yang digunakan dalam pengoperasian reaktor:

Model reaktor batch Model Reaktor tangki berpengaduk (RATB) atau dikenal juga sebagai

RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu) Model Reaktor alir pipa (RAP) atau dikenal juga sebagai RAS (Reaktor

aliran Sumbat)Lebih jauh lagi, reaktor dengan katalisator (padatan) membutuhkan pendekatan yang terpisah dari ketiga model tersebut dikarenakan banyaknya asumsi sehingga menyebabkan tiga model perhitungan di atas tidak lagi akurat.Beberapa ubahan yang memengaruhi rancangan reaktor:

Waktu tinggal Volum (V) Temperatur (T) Tekanan (P) Konsentrasi senyawa (C1, C2, C3, ...,Cn

Koefisien perpindahan panas (h, U), dll

RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)

Bagian dalam suatu RATB.RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat

diketahui dengan membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika kimia, konversi suatu reaktor dapat diketahui.Beberapa hal penting mengenai RATB:

Reaktor berlangsung secara steady-state, sehingga jumlah yang masuk setara dengan jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya.

Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.

Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya.

Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP.

RAP (Reaktor Alir Pipa)RAP dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat). Dalam RAP, satu atau lebih reaktan dipompa ke dalam suatu pipa. Biasanya reaksi yang menggunakan RAP adalah reaksi fase gas.Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini menaikkan konversi, dalam RAP konversi terjadi secara gradien, pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin lambat seiring panjangnya pipa. Artinya, untuk mencapai konversi 100% panjang pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga.Beberapa hal penting mengenai RAP:

Perhitungan dalam model RAP mengasumsikan tidak terjadi pencampuran, dan reaktan bergerak secara aksial bukan radial.

Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan terjadi penghematan.

Biasanya, RAP memiliki konversi yang lebih besar dibanding RATB dalam volum yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama RAP memberikan hasil yang lebih besar dibanding RATB.

Reaktor Semi-BatchReaktor jenis berlangsung secara batch dan kontinyu secara bersamaan. Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara kontinyu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di tangki yang diam (batch). test

Neraca energi adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan energi dalam sebuah sistem . Neraca energi dibuat berdasarkan pada hukum pertama termodinamika . Hukum pertama ini menyatakan kekekalan energi , yaitu energi tidak dapat dimusnahkan atau dibuat, hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari neraca energi suatu sistem mirip dengan perumusan neraca massa . Namun, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu suatu sistem dapat berupa sistem tertutup namun tidak terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa namun dapat terjadi perpindahan panas ) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk suatu sistem (tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa neraca komponen). Suatu neraca energi memiliki persamaan:

Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasiTidak seperti neraca massa yang memiliki variabel produksi, neraca energi tidak memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan energi tidak dapat diproduksi, hanya dapat diubah bentuknya. Namun, bila terdapat suatu jenis energi diabaikan, misalnya bila neraca dibuat dengan hanya memperhitungkan energi kalor saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi

Kalor masuk + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor akumulasidengan Kalor produksi bernilai negatif jika kalor dikonsumsi. Neraca energi digunakan secara luas pada bidang ilmu murni seperti fisika , biologi , kimia dan geografi .

Proses isobarik adalah proses termodinamika dimana tekanannya konstan: ΔP = 0. Istilah ini berasal dari kata Yunani iso-, (sama), dan baros (massa). Panas dipindahkan ke sistem yang melakuukan kerja namun juga mengubah energi dalam sistem:

Area kuning menggambarkan kerja yang dilakukan sistem

Menurut Hukum pertama termodinamika, dimana W adalah kerja yang dilakukan pada sistem, U adalah energi dalam dan Q adalah panas. Kerja yang dilakukan oleh sistem tertutup didefinisikandengan:

dengan Δ menunjukkan adanya perubahan selama proses berlangsung, sedangkan d merupakan lambang diferensial. Karena tekanannya konstan, maka

.Menurut hukum gas ideal, hal ini menjadi

mengasumsikan jumlah gas konstan (misalnya tak ada transisi fasa selama reaksi kimia), maka menurut teorema ekuipartisi, perubahan energi dalam berhubungan dengan suhu sistem dengan

,dimana adalah panas spesifik pada volume konstan.Substitusi 2 persamaan terakhir ke persamaan pertama menghasilkan:

,dengan adalah panas spesifik pada tekanan konstan.

Kapasitas panas spesifikUntuk menemukan kapasitas panas molar spesifik gas, persamaan berikut ini dapat digunakan untuk gas umum yang secara kalori benar. Properti merupakan indeks adiabatik atau rasio kapasitas panas. Beberapa sumber menggunakan huruf k.Panas spesifik molar isokorik:

.Panas spesifik molar isobarik:

.

Nilai untuk adalah untuk gas diatomik seperti udara dan untuk gas monoatomik seperti gas mulia. Rumus untuk panas spesifik menjadi (untuk kasus tertentu saja):Monatomik:

dan Diatomik:

and

Proses isobarik yang ditunjukkan pada diagram PV adalah garis lurus horizontal yang menghubungkan keadaan awal dan akhir. Jika proses ke arah kanan, berarti ada ekspansi, jika ke kiri, berarti terjadi kompresi.

Proses isokorik, juga disebut proses volume konstan atau proses isovolumetrik atau proses isometrik adalah proses termodinamika dimana volume dari sistem tertutup yang menjalani proses tetap konstan. Proses isokorik dapat dicontohkan dengan pemanasan atau pendinginan pada wadah tertutup anelastis: proses termodinamika adalah bertambahnya atau berkurangnya panas; isolasi dari wadah menyebabkan sistem menjadi tertutup, dan ketidakmampuan wadah untuk berdeformasi menyebabkan kondisi volume konstan.

Proses isokorik dicirikan dengan volume konstan, . Proses ini bukanlah kerja tekanan-volume, karena didefinisikan dengan

,dengan P adalah tekanan. Tanda positif menunjukkan adanya kerja yang diberikan sistem pada lingkungan.Untuk proses reversibel, hukum pertama termodinamika menunjukkan adanya perubahan pada energi dalam sistem:

Ganti usaha dengan perubahan volume menjadi

Karena proses isokorik, , maka persamaan menjadi

Dengan definisi kapasitas panas spesifik pada volume konstan,

,

Mengintegralkan kedua sisi menghasilkan

Dengan adalah kapasitas panas spesifik pada volume konstan, adalah temperatur awal dan adalah temperatur akhir. Maka disimpulkan:

Proses isokorik pada diagram tekanan volume. Pada diagram ini, tekanan meningkat namun volume tetap.Pada diagram tekanan volume proses isokorik ditandai dengan garis vertikal lurus. Kebalikannya, proses isobarik ditandai dengan garis horizontal lurus.

Proses adiabatik (/ ̩ æ d i ə ̍ b æ t ɪ k / ; dari bahasa Yunani "a" + "diavaton") adalah proses yang muncul tanpa perpindahan panas dan massa antara sistem dan lingkungannya.[1][2] Proses ini merupakan salah satu konsep penting dalam termodinamika dalam pengembangan hukum pertama termodinamika.Proses adiabatik berlangsung dalam dinding yang disolasi termal sepenuhnya dan tak dapat ditembus benda.

Untuk substansi sederhana, pada proses adiabatik dimana volume meningkat, energi dalam dari substansi harus berkurangPersamaan matematika untuk gas ideal yang mengalami proses adiabatik reversibel adalah

dengan P adalah tekanan, V adalah volume, dan

adalah panas spesifik pada tekanan konstan, adalah panas spesifik pada volume konstan, adalah indeks adiabatik, dan adalah derajat kebebasan (3 untuk gas monoatomik, 5 untuk gas diatomik dan senyawa sederhana, seperti karbon dioksida).

Untuk gas ideal monoatomik, , dan untuk gas diatomik (seperti

nitrogen dan oksigen) .[3] Perhatikan bahwa rumus diatas hanya berlaku untuk gas ideal klasik dan bukan Bose–Einstein atau gas Fermi.Untuk proses adiabatik reversibel, juga berlaku hubungan

dengan T adalah temperatur absolut.Dapat juga dituliskan

Ekspansi adiabatik bebas dari suatu gasLihat pula: Ekspansi bebasUntuk ekspansi adiabatik bebas dari suatu gas ideal, gas diletakkan dalam suatu kontainer terisolasi dan mengembang dalam vakum. Karena tidak ada tekanan luar untuk gas, maka kerja yang dilakukan oleh atau ke sistem adalah nol. Karena tidak ada perubahan panas atau kerja, maka menurut hukum pertama termodinamika, perubahan energi dalam adalah nol. Untuk gas ideal, temperatur tetap konstan karena energi dalam hanya bergantung pada temperatur untuk kasus ini. Pada temperatur konstan, entropi berbanding lurus dengan volume, sehingga entropi juga naik, maka proses ini tergolong ireversibel

Penurunan rumus pemanasan dan pendinginan adiabatikDefinisi dari proses adiabatik adalah tidak ada perpindahan panas ke dalam sistem, . Maka, menurut hukum pertama termodinamika,

dengan dU adalah perubahan energi dalam sistem dan δW adalah kerja yang dilakukan oleh sistem. Semua kerja (δW) yang dilakukan besarnya sala dengan perubahan energi dalam U karena tidak ada panas δQ yang masuk dari lingkungan. Kerja tekanan-volume δW yang dilakukan oleh sistem didefinisikan

Meski begitu, P tidak konstan pada proses adiabatik tapi turut berubah seiring dengan perubahan V.Maka perlu diketahui berapa nilai dP dan dV berhubungan satu sama lain. Untuk gas ideal, energi dalamor an ideal gas the internal energy is given by

dengan adalah angka derajat kebebasan dibagi 2, R adalah konstanta gas universal, dan n adalah jumlah mol pada sistem.Turunkan persamaan (3) dan menggunakan hukum gas ideal, , menghasilkan

Persamaan (4) sering dituliskan sebagai karena .Substitusi persamaan (2) dan (4) ke persamaan (1) sehingga

gabungkan : :

bagi kedua sisi dengan PV:

Setelah mengintegralkan sisi kiri dan kanan dari sampai V dan dari sampai P maka menjadi,

Eksponenkan kedua sisi, kemudian substitusi dengan , rasio kapasitas panas

Hilangkan tanda negatif dan didapatkan

Maka:

dan

Penurunan rumus diskritPerubahan energi dalam sistem, diukur dari keadaan 1 ke keadaan 2, sama dengan

Di waktu yang sama, kerja yang dilakukan oleh perubahan tekanan-volume sebagai hasil proses ini, sama dengan

Karena prosesnya adiabatik, maka persamaan hukum pertama termodinamika menjadi

Dengan persamaan sebelumnya,

Susun ulang persamaan (4) menjadi

Substitusi ke (2)

Diintegralkan

Substitusi ,

Disusun ulang,

Menggunakan persamaan gas ideal dan mengasumsikan kuantitas molar konstan,

Dengan rumus,

atau

Substitusi ke persamaan sebelumnya untuk ,

Substitusi persamaan ini dan (1) ke (3) menghasilkan

Sederhanakan,

Sederhanakan,

Sederhanakan,

Isoterm adalah perubahan keadaan gas pada suhu yang tetap.[1] Proses isotermal merupakan proses termodinamika yang prosesnya berjalan dan suhu gasnya tetap.[2] Persamaan umum gasnya adalah P.V= n.R.T.[2]

Karena suhunya konstan, maka usaha yang dilakukan gas adalah: W= P.dV = n.R.T.dV/V.[2]

Karena berlangsung dalam suhu yang kosntan, maka tidak terjadi perubahan energi dan berdasarkan hukum termodinamika, kalor yang diberikan sama dengan usaha yang diberikan (Q = W).[3] Proses isoterm dapat dilihat dari gambar di samping.[3] Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai Q-W-n.R.T= ln V1/V2.[3] V1 dan V2 adalah volume akhir dari gas awal.[3] Persamaan keadaan isotomik adalah P1.V1 = P2.V2

isoterm

Perpindahan panas adalah salah satu dari displin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas di antara sistem fisik. Perpindahan panas

diklasifikasikan menjadi konduktivitas termal, konveksi termal, radiasi termal, dan perpindahan panas melalui perubahan fasa.Konduksi termal adalah pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika suatu objek memiliki temperatur yang berbeda dari benda atau lingkungan di sekitarnya, panas mengalir sehingga keduanya memiliki temperatur yang sama pada suatu titik kesetimbangan termal. Perpindahan panas secara spontan terjadi dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, seperti yang dijelaskan oleh hukum kedua termodinamika.Konveksi terjadi ketika aliran bahan curah atau fluida (gas atau cairan) membawa panas bersama dengan aliran materi. Aliran fluida dapat terjadi karena proses eksternal, seperti gravitasi atau gaya apung akibat energi panas mengembangkan volume fluida. Konveksi paksa terjadi ketika fluida dipaksa mengalir menggunakan pompa, kipas, atau cara mekanis lainnya.Radiasi termal terjadi melalui ruang vakum atau medium transparan. Energi ditransfer melalui foton dalam gelombang elektromagnetik.[1]

MekanismeBentuk-bentuk dasar perpindahan massa adalah:Konduksi atau difusi

Perpindahan energi antara objek-objek yang mengalami kontak fisik.Konveksi

Perpindahan energi antara sebuah objek dengan lingkungannya karena adanya pergerakan fluida.

AdveksiPerpindahan energi dari satu lokasi ke lokasi lain sebagai efek samping dari objek berenergi yang bergerak.

RadiasiPerpindahan energi dari atau ke tubuh akibat pelepasan atau penyerapan radiasi elektromagnetik.

KonduksiPada skala mikroskopik, konduksi panas muncul sebagai "rasa panas", atom yang bergetar atau berpindah sedemikian cepat berinteraksi dengan atom dan molekul sekelilingnya sehingga memindahkan sejumlah energi mereka ke partikel di sekelilingnya. Dengan kata lain, panas dipindahkan dengan konduksi ketika atom yang saling berdampingan menggetarkan satu sama lain, atau ketika elektron berpindah dari satu atom ke atom lain. Konduksi adalah bentuk perpindahan panas paling umum pada benda padat pada kontak termal. Fluida-terutama gas-kurang konduktif. Konduktansi kontak termal adalah studi konduksi panas antara benda padat yang saling bersentuhan.[2]

Konduksi steady state (lihat hukum Fourier) adalah bentuk konduksi yang terjadi ketika perbedaan temperatur yang terjadi pada konduksi berlangsung spontan, maka setelah waktu kesetimbangan, distribusi spasial temperatur pada benda terkonduksi tidak berubah-ubah lagi.[3] Pada konduksi steady

state, jumlah panas yang memasuki suatu bagian sama dengan jumlah panas yang keluar.[2]

Konduksi transient (lihat persamaan panas) muncul ketika temperatur objek berubah sebagai fungsi waktu. Analisis pada sistem transient lebih kompeks dan sering dipakai untuk aplikasi dari analisis numerik oleh komputer.[2]

KonveksiPerpindahan panas konveksi atau konveksi adalah perpindahan panas dari satu tempat ke tempat lain karena adanya perpindahan fluida, proses perpindahan panas melalui perpindahan massa. Gerak serempak fluida menambah perpindahan panas pada banyak kondisi, seperti misalnya antara permukaan solid dan permukaan fluida.[4] Konveksi adalah perpindahan panas yang umum pada cairan dan gas.Konveksi bebas muncul ketika gerak fluida disebabkan oleh gaya apung yang berasal dari perbedaan massa jenis akibat perbedaan temperatur di dalam fluida. Konveksi tak bebas adalah istilah yang digunakan ketika aliran di dalam fluida diinduksi oleh benda eksternal, seperti kipas, pengaduk, dan pompa, sehingga menyebabkan konveksi induksi buatan.[5]

Pendinginan atau pemanasan konveksi di banyak kasus dapat dijelaskan oleh Hukum Newton tentang pendinginan: "Kecepatan hilangnya panas pada benda sebanding dengan perbedaan temperatur antara benda tersebut dengan lingkungannya." Meskipun begitu, dari definisinya, hukum Newton tentang pendinginan ini membutuhkan kecepatan panas hilang yang membentuk garis linear pada grafik fungsi ("sebanding dengan"). Padahal, secara umum, konveksi tidak pernah membentuk gradien garis lurus. Maka, hukum Newton tidak berlaku.

RadiasiRadiasi termal adalah energi yang dilepaskan oleh benda sebagai gelombang elektromagnetik, karena adanya tumpukan energi termal pada semua benda dengan suhu di atas nol mutlak.[6]

Radiasi termal muncul sebagai akibat perpindahan acak dari atom dan molekul benda. Karena atom dan molekul ini terdiri dari partikel bermuatan (proton dan elektron), pergerakan mereka menghasilkan pelepasan radiasi elektromagnetik yang membawa energi.Radiasi dari matahari dapat digunakan untuk panas dan tenaga listrik. [7]

Tidak seperti konduksi dan konveksi, radiasi termal dapat dikumpulkan di sebuah titik kecil menggunakan kaca pemantul, kemudian dimanfaatkan untuk pembangkit listrik solar.[8]

Reaktor Kimia Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia , dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi yang lebih berharga.

Tujuan pemilihan reaktor adalah :1. Mendapat keuntungan yang besar2. Biaya produksi rendah

3. Modal kecil/volume reaktor minimum4. Operasinya sederhana dan murah5. Keselamatan kerja terjamin6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya

Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping3. Kapasitas produksi4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas

Jenis-jenis reactor

A. Berdasarkan bentuknya1. Reaktor tangkiDikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir.

2. Reaktor pipaBiasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.

B. Berdasarkan prosesnya1. Reaktor BatchBiasanya untuk reaksi fase cairDigunakan pada kapasitas produksi yang kecil

Keuntungan reactor batch:

- Lebih murah dibanding reactor alir- Lebih mudah pengoperasiannya- Lebih mudah dikontrol

Kerugian reactor batch:

- Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)- Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)

Reaktor Alir (Continous Flow)Ada 2 jenis:

a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)Keuntungan:Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor samaVolume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reactor.

Kerugian:Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAPUntuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.

b. RAPDikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh penampang pipa.

Keuntungan :Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk konversi yang sama

Kerugian:1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi.2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state.3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi "Hot Spot" (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan . Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reactor

3. Reaktor semi batchBiasanya berbentuk tangki berpengaduk

C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya1. Reaktor isotermal.Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama.

2. Reaktor adiabatis.Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat

dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan -rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).

3. Reaktor Non-AdiabatisD. Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat

1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR).Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis.

2. Fluidized bed reaktor (FBR)• Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.• Operasinya: isotermal.• Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR

E. Fluid-fluid reaktor

Biasa digunakan untuk reaksi gas-cair dan cair-cair.

1. Bubble Tank.2. Agitate Tank3. Spray Tower

Pertimbangan dalam pemilihan fluid-fluid reaktor.

1. Untuk gas yang sukar larut (Kl <) sehingga transfer massa kecil maka Kl harus diperbesar .Jenis spray tower tidak sesuai karena kg besar pada Spray Tower

2. Jika lapisan cairan yang dominan, berarti tahanan dilapisan cairan kecil maka Kl harus diperbesar

» jenis spray tower tidak sesuai.

3. Jika lapisan gas yang mengendalikan (maka Kg <)

» jenis bubble tank dihindari.

4. Untuk gas yang mudah larut dalam air

» jenis bubble tank dihindari.Untuk pendekatan perhitungan reaktor pada umumnya ada 2 (didapat dari situsnya wikipedia), yaitu :

1. Reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) atau continous stired tank reactor (CSTR)2. Reaktor alir pipa (RAP) atau plug flow reaktor (PFR)

-Reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) atau continous stired tank reactor (CSTR)

Reaktor ini biasa disebut dengan reaktor tangki ideal berpengaduk, kenapa disebut seperti itu? karena dalam reaktor ini, umpan masuk sama dengan produk keluar, kalau tidak sama tentu jumlah dalam tangki (bejana) tersebut akan bertambah atau berkurang. Dan itu berpengaruh dalam kestabilitasan jumlah produk, yaa sederhananya bisa diasumsikan bahwa ada yang tidak beres dalam reaktor tersebut. hehehe (dan ini sangat berpengaruh dalam perhitungan)

Hmm biasanya, pada reaktor model seperti ini, pengadukan dianggap rata di semua bagian, sehingga komposisi produk yang keluar sama dengan komposisi bahan yang ada di dalam reaktor. Gimana kawan? udah lumayan ngerti kan? kalo belum, berarti harus banyak2 baca referensi lagi, oke.

Untuk mendapatkan hasil konversi yang maksimal (tergantung banyak hal sih), biasanya model seperti ini menggunakan banyak reaktor, dan disusun secara seri. Dengan adanya reaktor yang disusun seperti ini memungkinkan konversi ke produk menjadi lebih besar dibandingkan dengan menggunakan reaktor tunggal.

- Reaktor alir pipa

Biasanya penggunaan model seperti ini digunakan untuk reaktan berfase gas, dan perlu kawan-kawan ketahui, reaksi kimia tersebut terjadi sepanjang pipa, jadi semakin panjang pipa maka konversinya juga semakin tinggi. Hmm tapi tidak segampang itu mengasumsikannya kawan. dalam suatu reaksi terdapat titik optimum, artinya kita perlu mengetahui tentunya dengan menganilisis, di mana titik optimum itu berada, sehingga tidak membuang2 energi, karena pada treaktor jenis ini, konversinya terjadi secara gradien (ngerti kan secara gradien) di mana pada saat awal kecepatan reaksinya cepat namun seiring panjang pipa (melewati titik optimum) jumlah reaktan tersebut akan berkurang dan kecepatan reaksinya pun akan semakin lambat. Wah...wah... tambah sulit ya, atau emang saya yang tidak bisa menuliskannya dengan baik. ya udah saya akan berusaha agar pembahasannya lebih komprehensif.

Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB), Seri Apa Paralel??

TUGAS:Menentukan rangkaian suatu Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang lebih baik antara seri dan parallel !!

SOLUSI:Reaktor Tangki Alir Berpengaduk atau yang biasa dikenal sebagai Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) merupakan jenis reactor dengan model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reactor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reactor. Reaktor jenis ini merupakan reactor yang umum digunakan dalam suatu industry. Dalam operasinya, reactor ini sering digunakan dalam jumlah lebih dari satu dengan rangkaian reactor disusun secara seri maupun paralel.

Pemilihan susunan rangkaian reactor dipengaruhi oleh berbagai pertimbangan, tergantung keperluan dan maksud dari operasinya. Masing-masing rangkaian memiliki kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini tidak ada yang sempurna. Semua yang ada didunia ini saling melengkapi satu sama lainnya. Secara umum, rangkaian reactor yang disusun secara seri itu lebih baik dibanding secara parallel. Setidaknya ada 2 sisi yang dapat menjelaskan kenapa rangkaian reactor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dari konversi reaksi yang dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.

Pertama, ditinjau dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reactor pertama dalam suatu rangkaian reactor susunan seri akan bereaksi membentuk produk yang mana pada saat pertama ini masih banyak reaktan

yang belum bereaksi membentuk produk di reactor pertama, sehingga reactor selanjutnya berfungsi untuk mereaksikan kembali reaktan yang belum bereaksi dan seterusnya sampai mendapatkan konversi yang optimum. Secara sederhana, reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan berkali-kali sampai konversinya optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud dari suatu proses produksi. Sementara itu jika dengan reactor susunan parallel, dengan jumlah feed yang sama, maka reaksi yang terjadi itu hanya sekali sehingga dimungkinkan masih banyak reaktan yang belum bereaksi. Walaupun pada outletnya nanti akan dijumlahkan dari masing-masing reactor, namun tetap saja konversinya lebih kecil, sebagai akibat dari reaksi yang hanya terjadi satu kali.

Kedua, tinjauan ekonomisnya. Dalam pengadaan alat yg lain, misal jika seri hanya memerlukan satu wadah untuk bahan baku (baik dari beton ataupun stainless steel), dan konveyor yang digunakan juga cukup satu. Namun jika paralel mungkin memerlukan wadah lebih dari satu ataupun konveyor yang lebih dari satu untuk memasukkan feed ke masing-masing reactor. Konsekuensi yang lain dari suatu reactor rangkain parallel adalah karena masih ada reaktan yang banyak belum bereaksi maka dibutuhkan lah suatu recycle yang berakibat pada bertambahnya alat untuk menampungnya, sehingga lebih mahal untuk mendapatkan konversi yang lebih besar.

Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi yang paling umum). Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi terjadi perubahan bahan bukan fase misalnya dari air menjadi uap yang merupakan reaksi fisika.

JenisAda dua jenis reaktor:

Reaktor kimia Reaktor nuklir

Kedua jenis reaktor berbeda dalam beberapa hal, yang paling mencolok adalah dalam reaktor kimia hukum kekekalan massa memegang peranan yang sangat penting, karena tidak ada massa yang hilang dalam reaksi ia hanya berubah dari satu jenis bahan ke bahan ke jenis yang lain. Sedangkan reaktor nuklir tidak seperti itu, dalam reaktor ini ada massa yang hilang untuk diubah ke bentuk energi yang memang untuk inilah reaktor nuklir dirancang.

Reaktor kimia

Reaktor kimia adalah jenis reaktor yang umum sekali digunakan dalam industri. Hal ini dikarenakan, dalam sintesis bahan kita selalu memerlukan jenis reaktor ini.Umumnya reaktor kimia menggunakan dua jenis model perhitungan, yaitu:

RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk} RAS (Reaktor Aliran Sumbat)

Jenis pengoperasian reaktor yang dapat dijumpai di industri: Partaian/Batch Kontinyu Semi-batch

Beberapa jenis reaktor kimia khusus: Reaktor gelembung Fixed bed reactor Fluidized bed reactor Slurry reactor Reaktor membran

Reaktor nuklir

Core of CROCUS, suatu reaktor nuklir kecil untuk penelitian di EPFL, Swiss.Penggunaan reaktor nuklir umumnya sangat dibatasi penggunaannya, mengingat standar keselamatannya yang sangat tinggi. Reaktor nuklir umumnya digunakan untuk pembangkit listrik, namun sekarang penggunaannya sudah mulai luas, misalnya untuk merekayasa genetik suatu bibit agar menjadi bibit unggul.Ada dua jenis reaktor nuklir:

Reaktor fisi (pemecahan) Reaktor fusi (penggabungan)

Reaktor fisiReaktor fisi merupakan jenis reaktor nuklir yang pertama kali dikembangkan. Reaktor ini memanfaatkan pemecahan suatu atom berat menggunakan neutron, suatu sub-atom, yang dipercepat sehingga melepaskan suatu energi.

Reaktor fusiReaktor jenis fusi baru belakangan ini mulai dikembangkan. Banyak negara mulai bekerjasama dalam pengembangan jenis reaktor ini dikarenakan mahalnya biaya riset untuk jenis reaktor fusi. Reaktor fusi menjanjikan suatu energi yang ramah lingkungan dengan bahan baku yang berlimpah. Berbeda dengan reaktor jenis fisi, reaktor ini bekerja dengan menggabungkan dua atom ringan sehingga dari penggabungannya didapatkan suatu energi.

Aksesoris ReaktorUntuk mendukung agar reaktor dapat berfungsi maksimal dan aman terkendali, maka diperlukan sistem pengendalian proses yang menggunakan beberapa alat tambahan.Beberapa contoh dari aksesoris tersebut umumnya adalah :

1. Level Controller (LC), suatu alat yang menjaga agar volum (isi) reaktor tetap terjaga, tidak kehabisan reaktan ataupun kelebihan yang dapat menyebabkan kenaikan tekanan. Cara kerja dari alat ini adalah dengan terus mendeteksi ketinggian permukaan bahan dalam reaktor, jika kurang dari toleransi yang diberikan (set point) maka kran keluaran (output) akan mengecil sampai ketinggian mencapai tinggi yang telah di set. Sebaliknya jika melebihi kran keluaran akan dibuka lebih lebar untuk mengurangi bahan dalam reaktor.

2. Pressure Controller (PC), Suatu alat yang bertugas untuk menjaga agar tekanan dalam reaktor masih berada pada kisaran yang ditetapkan. Biasanya diterapkan pada reaktor yang memakai reaktan berfase gas. Cara kerjanya mirip dengan LC yaitu dengan membuka dan menutup kran.

3. Temperature Controller (TC), suatu alat yang bertugas agar suhu di dalam reaktor masih berada dalam kisaran suhu operasinya. TC juga bekerja dengan membuka dan menutup kran, namun kran yang diintervensi adalah kran utilitas. Misalnya CSTR berpemanas, jika suhu drop maka kran koil uap panas (steam) akan diperbesar sehingga steam yang masuk akan lebih banyak yang akhirnya suplai panas pun bertambah dan akhirnya suhu reaktor akan bertambah dan suhu reaktor pun dapat kembali ke suhu yang normal. Sebaliknya jika suhu reaktor bertambah.