TUTORIAL III
REAKTOR
REAKTOR
KIMIA
NON
KINETIK KINETIK
BALANCE EQUILIBRIUM
R. YIELD
R. STOIC
R. EQUIL
R. GIBBS
CSTR
R. PLUG
R. BATCH
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED
R-Equil Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia Tanpa spesifikasi lain, dianggap setimbang Hanya reaksi yang diketahui yang ditekankan Kesetimbangan fase diperhitungkan Jika ada padatan, tidak diperhitungkan dalam
kesetimbangan Gunakan jika banyak komponen, tetapi hanya
sedikit reaksi yang diketahui atau sedikit komponen terlibat reaksi
Temperatur approach dapat dipakai Suhu diatas suhu operasi reaktor (
kesetimbangan dihitung pada suhu approach ) Tequil = TR + dT
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED
R-Gibbs :
• Tidak perlu tahu reaksi yang terjadi
• Tidak perlu menspesifikasi stoikiometri
• Dipakai untuk mengekplorasi kemungkinan termodinamika
• Bisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksi
• Mampu memperhitungkan kesetimbangan fase dan kimia secara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy dan Phase Splitting
REAKTOR BALANCE BASED
R-Stoic Konversi salah satu reaktan ditentukan Akan menghitung semua komponen keluar reactor Menghitung neraca energi, suhu keluar reactor Menghitung kecepatan transfer panas Komposisi dan suhu atau beban panas yang
dibutuhkan Jika ada beberapa stream masuk dapat digabung
sebagai stream overall Jika ada beberapa panas masuk dapat digabung
sebagai panas overall Data diperlukan :
Derajat konversi Koefisien dalam reaksi Pout 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 componen hasilnya.
Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produk Pilih yield dengan basis mol atau massa Molar balance tdk dicek Atom balance tdk dicek Stoikiometri tdk diperlukan Tentukan inert yang ada
Contoh soal Reaktor Ammonia dengan reaksi:
N2 + 3H2 <==> 2NH3
Berlangsung isotermal pada suhu = 550oC dan tekanan = 175 kg/cm2. Property = NRTL.
Umpan terdiri dari : Udara = 5000 kg/jam H2 = 5000 kg/jam
Masing2 umpan mula-mula berada pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Tentukan komposisi gas keluar reaktor apabila konversi nitrogen = 0,8 konversi kesetimbangan !!!
LANGKAH PENGERJAAN
LANGSUNG KE ASPEN !!!!!!!!
ANALISIS KASUS Umpan berada pada kondisi atmosferis dan belum sesuai dengan kondisi operasi reaktor. Untuk itu perlu penyesuaian suhu dan tekanan umpan.....
Lalu bagaimana caranya ????
Disesuaikan tekanan dahulu baru disesuaikan suhu, atau sesuaikan suhu dahulu baru disesuaikan tekanan....?????
Bagaimana pertimbangan masing-masing pilihan...?
Buat Flowsheet
NEXT
INGAT BAHWA UMPAN YANG DIGUNAKAN
ADALAH UDARA
NEXT
RUN
NEXT
Hati-Hati dalam pengisian komposisi umpan
Bagaimana jika dipilih “Vapor-Liquid “....????
Coba Sendiri.....
RSTOIC
Masukkan Rstoic dan gunakan Duplicator :
Masukkan nilai 0,8 dari konversi kesetimbangan....
RUN REINITIALIZE
REAKTOR KINETIK • Dapat digunakan untuk:
- 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
sebagai variabel global dan dinyatakan dalam blok
tersendiri di luar blok 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 sama dengan
yang berada di dalam reaktor
Form sama dengan Rplug, tapi dimensinya
dinyatakan dalam volum reaktor
Jika volum dihitung, perlu design specification
(dipelajari lebih lanjut)
RPLUG
Dispersi arah radial diabaikan (plug flow)
Dimensinya dinyatakan dalam panjang reaktor 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 oleat metil oleat + air Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm dengan persamaan kecepatan 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 reaktor untuk 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 reaktor yang volumenya hampir sama....
bagaimana perbandingan jumlah produk yang terbentuk????
Flowsheet
Input Data CSTR
Cara Menambahkan Reaksi
Klik kanan pada kolom kiri 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
data dari soal.....
Input Dimensi RPLUG
-r = k Cmetanol Casam
RUN
ATTENTION !!!!!
FORMAT FOLDER PENGUMPULAN TUGAS
PPK_2011_02_NAMA_NIM_TUGAS
CONTOH :
PPK_2011_02_WAHYUWIDIYANTARA_32071
_TUGAS8
TUGAS 1
SUDAH BISA DILIHAT MULAI HARI
Jumat, 22 Maret
DIKUMPUL PALING LAMBAT
SENIN, 1 April
Jam 11.00 tepat (Waktu Studio ASPEN)