design for single reation

DESIGN FOR SINGLE REATION

Kelompok 1- Henny Silvia Himawan- Helvi marita- Ruli Putri- Devina Hardilah- Abdul Malik- Alifatul Nur

Teknik Reaksi Kimia 2

Pendahuluan

Ada banyak cara untuk memproses di dalam reactor tunggal batch atau alir, di dalam serangkaian reactor dengan injeksi feed bertahap atau dengan pemanasan, di dalam reactor dengan recyle aliran produk menggunakan berbagai rasio dan kondisi feed, dan seterusnya. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam memilih skema yang baik. Di dalam bab ini kita akan berhubungan dengan reaksi tunggal. Ini adalah reaksi yang arahnya dapat dijelaskan dan diikuti dengan menggunakan satu dan hanya satu persamaan laju reaksi yang digabung dengan stoikiometri yang ada dan persamaan kesetimbangan. Untuk reaksi ini distribusi produk adalah tetap, sehingga faktor penting di dalam perbandingan desain adalah ukuran reactor.

Perbandingan Ukuran Untuk Reaktor Tunggal

a. Reaktor BatchReactor batch memiliki keuntungan instrumentasi dan biaya yang sedikit fleksibilitas operasi ( dapat di-shut down dengan cepat dan mudah). Dia juga memiliki kerugian yaitu biaya tenaga kerja dan penanganan yang tinggi, dan sering juga dipertimbangkan waktu yang diperlukan untuk shutdown, mengosongkan, membersihkan dan mengisi kembali dan juga kualitas kontrol produk yang lebih buruk.

b. Mixed Versus Plug Flow Reactors, First and Second Order ReactionsUntuk suatu proses rasio ukuran reactor mixed flow dan plug flow akan tergantung dari keadaan reaksi, stoikiometri dan bentuk persamaan laju reaksi.


Dimana n bervariasi dari nol sampai tiga. Untuk mixed flow persamaan dibawah didapat

Dan untuk plug flow persamaan dibawah ini didapat

Pembagian keduanya kita temukan


Dengan densitas konstan atau ε = 0, persamaan ini diintegrasikan menjadi

atau


Persamaan 1 dan 2 digambarkan dalam bentuk grafis pada gambar 6.1 untuk menunjukkan perbandingan secara cepat dari kinerja reactor plug flow dengan reactor mixed.


c. Variasi Rasio Reaktan untuk Reaksi Orde DuaReaksi orde dua pada dua komponen dan dengan tipe :

jika digunakan excess reaktan B yang cukup besar maka konsentrasinya tidak banyak berubah (CB = CB0) dan reaksi akan mendekati perilaku orde satu dengan limiting komponen A


Maka pada gambar 6.1, dalam variable limiting komponen A, rasio ukuran reactor mixed flow dengan plug flow ditunjukkan dengan daerah diantara kurva orde satu dan orde dua.

Sistem Reaktor Ganda ( Multiple – Reactor)

a. Reaktor Plug Flow Seri dan/atau ParalelMisalkan ada sebanyak N reactor plug flow yang dirangkai seri, dan misalkan X1,X2,…,XN adalah konversi fraksional komponen A yang meninggalkan reactor 1,2,…,N. Berdasarkan neraca massa pada rate feed A ke dalam reactor pertama, kita temukan untuk reactor ke I dari persamaan

untuk sebanyak N reactor seri


Untuk keadaan optimum pada reactor plug flow dirangkai parallel atau kombinasi parallel-seri, kita dapat memperlakukan system keseluruhan sebagai reactor plug flow tunggal dengan volume yang sama dengan volume total dari unit individual jika feed terdistribusi sedemikian sehingga aliran fluida memiliki komposisi yang sama. Sehingga, untuk reactor parallel V/F atau τ haruslah sama untuk tiap line parallel


b. Reaktor Mixed Flow Seri dengan Ukuran SamaReactor plug flow lebih efisien daripada reactor mixed flow untuk reaksi yang laju reaksinya bertambah terhadap konsentrasi reaktan, contohnya reaksi irreversible n, n > 0.

Notasi untuk system N buar reactor mixed flow berukuran sama


c. Reaksi Orde Satu Dari persamaan neraca massa untuk komponen A di sekitar tangki i adalah

Karena ε = 0 ini dapat ditulis dalam variable konsentrasi. Maka


d. Reaksi Orde DuaKita dapat mengevaluasi kinerja reactor mixed flow seri untuk reaksi orde dua tipe bimolecular, tidak ada excess reactant, dengan prosedur yang hampir sama dengan reaksi orde satu.


perbandingan kinerja N buah reactor mixed flow berukuran sama dengan reactor plug flow untuk reaksi erlementer orde dua


e. Menemukan Konversi Pada Suatu SistemYang diperlukan adalah kurva r lawan C untuk komponen A untuk menunjukkan laju reaksi pada berbagai konsentrasi. Dapat diilustrasikan dengan metode memperhatikan tiga reactor mixed flow seri dengan volume, laju feed, konsentrasi, space-times ( sama dengan waktu tinggal karena ε = 0), dan laju volumetric


f. Penentuan Sistem Yang Terbaik Untuk Suatu Konversi

Misal nya kita ingin menemukan ukuran minimum dari dau reactor mixed flow reactor seri untuk mencapai konversi feed yang ditentukan dimana bereaksi dengan tidak diketahui tetapi diketahui kinetikanya.


g. Memaksimalkan Persegi

Prosedur grafis untuk memaksimalkan daerah persegi panjang


h. Reactor Seri Dengan Tipe BerbedaJika reactor dengan tipe berbeda dirangkai seri, contohnya reactor mixed flow diikuti dengan reactor plug flow yang kemudian diikuti dengan reactor mixed flow lainnya, kita dapat menuliskan untuk tiga reactor ini

Konversi intermediate ini mungkin diperlukan untuk menentukan beban heat excangers antar stage.

Recycle Reaktor

rasio recyle R didefinisikan sebagai :

Rasio recyle ini dapat dibuat bervariasi rasio dari nol sampai tak terhingga. Refleksi menyarankan jika rasio recyle naik dan akan berubah dari reactor plug flow ( R = 0) menjadi mixed flow (R = ∞).

Aliran yang memasuki reactor adalah aliran fresh feed dan recycle.

Recycle Reaktor

Untuk recycle yang ekstrim, dapat diabaikan dan tak terhingga, system mendekati plug flow dan mixed flow, atau

Recycle Reaktor

Reactor dengan recycle adalah cara yang tepat untuk pendekatan mixed flow dengan apa yang essential pada alat plug flow. Kegunaan khususnya adalah pada reaksi berkatalisa padatan dengan kontraktor fexed bed contactor.

Recycle Reaktor

Perbandingan kinerja reactor dengan recycle dengan reactor plug flow untuk reaksi elementer orde dua

Recycle Reaktor

a. Reaksi AutokatalitikKetika material bereaksi dengan laju orde n (n > 0) di dalam reactor batch, laju pengurangannya tinggi pada waktu start ketika konsentrasi reaktan tinggi. Laju reaksi ini kemudian menurun secara progresif karena reaktan terkonsumsi. Di dalam reaksi autokatalitik, laju reaksi pada saat start adalah rendah karena sedikitnya produk yang ada dan akan naik menuju maksimum

Reaktor Plug Flow vs Mixed Flow, Tanpa Recycledengan reaksi orde n pada umumnya (n > 0) dimana reactor plug flow selalu lebih efisien dibandingkan dengan reactor mixed flow. Dengan kata lain, reactor plug flow tidak aka dioperasikan pada semua feed dengan reaktan murni. Pada situasi ini feed harus secara kontinu digabung dengan produk, suatu kesempatan yang ideal untuk menggunakan reactor dengan recycle.

Operasi Recycle Optimum

Ketika material akan diproses pada suatu konversi akhir yang tetap XAf di dalam recycle reactor, refleksi menyarankan bahwa harus ada rasio recycle tertentu yang optimum yang meminimalkan volume reactor atau space-time.

Kombinasi dan diatur kembali menghasilkan nilai optimum

design for single reation

Documents