KINETIKA DAN KATALIS

REACTOR PLUG FLOW

KELOMPOK IIMAULANA HARIS MUHAJIR / H1D105014

INDRA PRANA / H1D105016FATHUL HAMIDI / H1D105028

M. JOKO ADI NUGROHO / H1D105063I PUTU ARYA Y / H1D205002SUGIANTORO / H1D205004

T U J U A N

Untuk mengetahui karakteristik jenis Plug Flow Reaktor

Mengetahui unit operasi penggunaan reactor pipa sambung (Plug Flow Reaktor) untuk mencapai atau menghasilkan output yang sudah ditetapkan.

I N F O R M A S I U M U M

Model matematikanya dapat diterapkan untuk semua jenis fluida: gas, cairan, dan slurries (setengah cairan yang merupakan campuran dari air dan semen, tanah liat, atau pupuk)

Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tinggal (τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui reactor ideal disebut plug. Saat plug mengalir sepanjang PFR, fluida bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arah axial (dari arah depan atau belakang). Setiap plug dengan volume berbeda dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batch reactor) saat dia mengalir turun melalui pipa PFR

D E F I N I S I

REACTOR PLUG FLOW……Adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dalam hal ini fluida dan mengubahnya menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida tersebut dalam pipa secara berkelanjutan (continuous). Biasanya reaktor ini dipakai untuk mempelajari berbagai proses kimia yang penting seperti perubahan kimia senyawa, reaksi termal, dan lain-lain. Di mana katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan

PERBEDAAN CSTR DAN PFR

CSTR

adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair

PFR

Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir. Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-jari pipa.

PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis. Dalam beberapa kasus, hasil yang didapat tidak hanya membantu kita dalam memahami karakteristik proses-proses kimia, tetapi juga dapat memberikan kita pengertian praktis dari proses-proses kimia yang penting

•Di dalam PRF, konsentrasi produk meningkat sepanjang perjalanan dalam reaktor

HUBUNGAN TEMPERATUR DALAM PRF

S I S T E M P E N G O P E R A S I A N

Reaktan diinjeksikan ke dalam lintasan tengah, sementara itu gas inert disalurkan melalui dinding pipa. Kita berasumsi bahwa hanya pada dasar pipa terdapat endapan, akibat kondisi pipa yang panas.

Karena kecepatan gas adalah sama dimana-mana maka terjadi jalur arus secara konveksi dan difusi dengan arah yang berbeda. Transport sepanjang jalur arus terjadi akibat konveksi, sementara sepanjang tegak lurus arus terjadi akibat difusi. Setelah melalui proses pemanasan , kemudian produk yang diinginkan akan keluar menuju exhaust

CONTOH REAKSI Reaksi Etana dalam PFR

Mendapatkan etena dari etana melibatkan reaksi kimia yang bertempat di dalam pipa kalor panjang. Pipa ini biasa disebut unit pemecahan dengan arus panas (a thermal cracking unit) yang merupakan salah satu tipe dari plug flow reactor. Gambar skema proses dalam plug flow reactor :

Pipa yang besar adalah tungku pemanas yang memanaskan etana ketika mengalir sepanjang pipa. Pemanasan yang dilakukan pada bahan kimia di dalam pipa, memudahkan terjadinya reaksi kimia. Seperti dapat kita lihat dalam gambar, ethana adalah molekul yang dimasukkan ke dalam plug flow reactor, dan setelah jalannya reaksi kimia, etena keluar dari pipa.

Dua persamaan reaksi awal yang terjadi dengan memasukkan gas alami:

CH4 + H2O --> 3H2 + COCO + H2O <--> H2 + CO2

Reaksi kedua ditujukan untuk menghilangkan CO yang dapat menjadi inhibitor bagi katalis. Hal ini penting terutama untuk proses pembentukan ammonia. Reaksi kedua merupakan reaksi bolak-balik Peningkatan suhu dapat menyebabkan reaksi berjalan ke kanan

Reaksi Awal pada Produksi Ammonia dan Metanol

A P L I K A S I

Reaksi Skala Besar Reaksi Cepat Reaksi homogen Reaksi heterogen Produksi terus-menerus Reaksi pada Suhu Tinggi

PFR

Mole Balance:

Rate Law:

Stoichiometry: Gas: T = T0, P = P0

Combine:

For X = 0.9: V = 45.3 dm3

Contoh soal :

Tentukan Xe untuk sebuah reactor plug flow tanpa pressure drop, P = P0 Jika diketahui sistim berada pada fase gas dan pada keadaan isothermal,

dengan X = 0.8 Xe. Penyelesaian Reaksi : 2A B Informasi tambahan : CA0 = 0.2 mol/dm3

KC = 100 dm3/mol k = 2 dm3/mol-min FA0 = 5 mol/min

First calculate Xe:

 Xe = 0.89   X = 0.8Xe = 0.711   

K E U N T U N G A N

Tingkat perubahannnya besar dalam setiap volumenya

Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja sehingga upah produksi rendah

Perpindahan kalornya baik sekali Operasinya terus-menerus

K E R U G I A N

Sulit mengontrol temperaturnya Tingginya temperature yang tidak

diinginkan dapat terjadi Proses pemberhentian dan

pembersihannya mahal

Plug-flow reactors untuk Konversi Biomass

Pada percobaan, tekanan maksimumnya dapat mencapai 35 MPa. Terdapat beberapa ukuran reakor di dalamnya sehingga waktu tinggalnya dapat ditempuh dari 0,5 sampai 600s. Di kanan kirinya terdapat 2 thermostats yang berjalan bersama perpindahan kalor minyak dan dapat dioperasikan hingga mencapai suhu 300°C. Reaktor panjang pada bagian sebelah kiri gambar digunakan untuk memasukkan katalis padat.

Continuous plug-flow reactor plant for reactions

in supercritical water

Alat ini digunakan untuk menyelidiki reaksi dalam supercritical water. Maksimal kondisi reaksi adalah 50 MPa and 500 °C. Komponen utama dalam peraltan ini adalah continuous plug-flow reactor (sebelah kiri gambar) yang terbuat dari Inconel 625 dengan panjang 1 m. Volumenya sekitar 50 ml.

KESIMPULAN

Plug Flow Reaktor untuk operasi terus-menerus.

PFR digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting seperti reaksi termal dan reaksi kimia dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis.

PFR Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat

DAFTAR PUSTAKA

www.pilot-plant.com/reaction.html www.pilot-plant.com/images/plug-flow-

reactor.jpg Web Kimia Indonesia _ Fokus – Belajar

Merancang Pabrik Kimia_ Sistem Proses dan Sistem Pemroses.htm

www. Boundry. Lyr.html www.kamus.htm http://en.wikipedia.org/wiki/

plug_flow_reactor_model

_terima kasih_