Nama: Savannah Yonita C.NIM: 12521039Kelompok: 9C

EVALUASI 21. Dibutyl Phthalate (DBP) akan diproduksi dengan reaksi n-butanol dengan monobutyl phthalate (MBP). Reaksi mengikuti hukum kecepatan reaksi menggunakan katalis H2SO4. Arus mengandung MBP dan butanol yang dicampur dengan H2SO4 seketika sebelum arus memasuki reaktor. Konsentrasi MBP dalam arus masuk reaktir 0,2 lbmol/ft. Molar feed rate 5 kali molar feed rate MBP. Kecepatan reaksi spesifik pada 100 F adalah 1,2 ft3/lbmol.h. digunakan CSTR/RATB kapasitas 1000 gallon untuk digunakan pada proyek ini untuk 30 hari per tahun.a. Konversi keluar untuk kapasitas yang tersedia 1000 gallon jika diinginkan memproduksi 33% yang terbentuk (yaitu 4.000.000 lb/tahun)Jawab :

KomponenSimbolMasukReaksiKeluar

MBPAFAoFAoXFA = FAo (1-x)

ButanolB5FAoFAoXFB = FAo (5-x)

DBPC0FAoXFC = FAo . x

AirD0FAoXFD = FAo . x

Karena reaksi elementer, maka persamaan kecepatan reaksi atau rate equation menjadi :

Neraca massa A di CSTRIn Out Generation = Accumulation

Karena FA = FAo FA.X maka :

Karena FAoX = Fc maka :

Volume CSTR tersedia dalam ft3 dengan asumsi satuan awal adalah US gallon

FC = 20 lbmol/jamFC = FA0 . xV= 1000 gallon

X1= 5,67 konversi tidak mungkin lebih dari 100 %X2= 0,33 yang dipilihJadi, Konversi keluar untuk kapasitas yang tersedia 1000 gallon jika diinginkan memproduksi 4.000.000 lb/tahun yaitu 33 %

b. Bagaimana meningkatkan konversi dengan FA0 sama ?Jawab :FA0 . X= 20 lbmol/hKarena untuk meningkatkan konversi, reaktor dibuat parallel, maka

X1= 5,34 konversi tidak mungkin lebih dari 100 %X2= 0,64 yang dipilihJadi, untuk meningkatkan konversi dengan FA0 sama reaktor dibuat peralel dengan FC masing-masing 10 lbmol/h dengan konversi 0,64 atau 64%

c. Untuk temperature sama pada point a, berapa volume CSTR yang diperlukan untuk memperoleh konversi 85% dan FMBP sebesar 1 lbmol/min?

Jika konversi yang diinginkan sebesar 85% maka volume reaktor yang dibutuhkan adalah

Volume CSTR yang dibutuhkan agar mencapai konversi reaksi sebesar 85% adalah 1706 ft3.

d. Bagaimana hasil bagian a dan b berubah jika temperature dinaikan menjadi 150 oF dimana k sekarang adalah 5 ft3/lbmol.h tetapi reaksi reversible dengan Kc = 0,3 ?Jawab :A + B C + D

KomponenSimbolMasukReaksiKeluar

MBPAFAoFAoXFA = FAo (1-x)

ButanolB5FAoFAoXFB = FAo (5-x)

DBPC0FAoXFC = FAo . x

AirD0FAoXFD = FAo . x

Total[FAo (1-x)(5-x)]-( FAo x)2

Karena reaksi reversible dan bersifat elementer maka persamaan kecepatan reaksi atau rate equation menjadi :

Karena konversi tidak negatif maka konversi yang dipilih adalah 0,19 atau 19%. Dengan naiknya suhu maka semakin tinggi pula konversi yang dicapai pada volume reaktor yang sama

Perancangan Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Fungsi : Merekasikan asam asetat dengan butanol menjadi buthyl asetat dengan kapasitas umpan asam asetat 1379,8959 kg/jam dan umpan butanol 1872,0587 kg/jam

Kondisi Operasi :Suhu= 81CTekanan= 1 atm (Atmospheris)Reaksi: CH3COOH + C4H9OH CH3COO C4H9 + H2OHreaksi :Hreaksi = -2983 kcal/gmolPersamaan Kinetika Reaksi:(-rA) = k. CCH3COOH2(-rA) = k. CA2Data konstanta kecepatan reaksi:k = 17,40 cm3/gmol.menit= 1044,00 L/kmol.jamTabel Stoikiometri :KomponenMula-mulaBerekasisisa

CH3COOH23.8819423.88194 x 0.941.4329164

C4H9OH23.4893223.88194 x 0.941.0402964

CH3COO C4H9023.88194 x 0.9422.4490236

H2O023.88194 x 0.9422.4490236

TOTAL47.3712647.37126

Neraca Massa :Komponeninputoutput

Kmol/jamKg/jamKmol/jamKg/jam

CH3COOH22.99831379.89591.379982.7938

C4H9OH25.29811872.05873.6797272.2995

CH3COO C4H90.217725.253021.83612532.9838

H2O6.2284112.111527.8468501.2421

H2SO40.09869.65930.09869.6593

Penjabaran Persamaan Perancangan: Konversi yang diinginkan: 94 % Volume reaktor terhitung: 148.326 m3 Overdesign: 20 % Volume aktual: 177.99 m3, H/D = 1.5/1 Diameter reaktor (D): 4.98 m Tinggi reaktor (H): 7.47 mOptimasi Jumlah ReaktorPersamaan yang digunakan untuk optimasi :XAn-1 =XAn - V kCAo(1- XAn)(M - XAn)

Fv

XA1 =0.94

k =1044lt/kgmol jam

Fv =3692.128lt/jam

CAo =0.006227Kgmol/lt

M = B/A =1.100000

Kemudian trial v, sampai X = XawalNB : Perhitungan trial ada di Ms. Exel

Tabel hasil perhitungan optimasi :Jumlah ReaktorVolume Reaktor, m3Diameter (D), mTinggi (H), mHarga total, $

155606.0224,987,4710000,000

224533,6202,453,6812240,915

315437,6351,211,81513905,821

411185,9560,580,8715282,371

58841,0970,250,37516588,251

66909,1550,120,1817168,530

Kesimpulan : Dari optimasi, didapatkan 1 reaktor jenis Jacketed and Agitated dengan harga total reaktor $10000. Agatr memperoleh konversi tinggi maka digunakan jacket untuk memperkecil adanya panas yang keluar atau masuk sehingga dapat dianggap isothermis. Volume aktual sebesar 55606.022 m3 dengan diameter 4,98 m dan tinggi 7,47. Reaktan yang digunakan korosif sehingga reaktor menggunakan material stainless steel.

Lampiran Diketahui :Kondisi awal : Konsentrasi awal C4H9OH= 0,006850 Kgmol/ltKonsentrasi awal CH3COOH= 0,006227 Kgmol/lt

CpC4H9OH=42,3Kcal/gmol KCH3COOH=29,70Kcal/gmol KH2O=18,00Kcal/gmol KCH3COOC4H9=53,60Kcal/gmol K1. Perhitungan HreaksiDari data Literatur diperoleh :

Hf C4H9OH = -65,65 Kcal/gmol Hf CH3COOH = -115,71 Kcal/gmol Hf CH3COOC4H9 = -126,52 Kcal/gmol Hf H2O = -57,80 Kcal/gmol

Hreaksi 25 oC = Hf produk - Hf reaktan = (Hf CH3COOC4H9 + Hf H2O) - ( Hf C4H9OH + Hf CH3COOH) = [(-126,520 + -57,800) - ( -65,650 + -115,710)] KCal/gmol = -2,960 kCal/gmol

Hreaksi 81 oC = Hreaksi 25 oC + Dimana :

Maka :Hreaksi 81 oC= Hreaksi 25 oC + = =

2. Konstanta Kecepatan ReaksiWaktu reaksi dalam RATB :

Dari Literatur diperoleh harga konstanta kecepatan reaksi :k= 17.40 cm3/(gmol menit) = 1044.00 Lt/(Kmol jam)

3. Tabel StoikiometriKomponenMula-mulaBerekasisisa

ANA0NA0 . XNA = NA0 - NA0 . X

BNB0NA0 . XNB = NB0 - NA0 . X

CNC0NA0 . XNA = NC0 + NA0 . X

DND0NA0 . XNA = ND0 + NA0 . X

TOTALNT0NT = NT0

4. Volume ReaktorVolume cairan dalam reaktor :

Over Design : 20 %

Volume actual reaktor = 1,2 x 148,326 m3 = 177,99 m3 Reaktor silinder tegak dengan H/D = 1,5

5. Diameter Reaktor

Atau :

Tinggi (H) = 1,5 x 4,98 mTinggi (H) = 7,47 m

6. Perkiraan Harga Alat :Harga alat pabrik dapat ditentukan berdasarkan harga pada tahun yang lalu dikalikan dengan rasio dengan rasio index harga. Perkiraan harga ini sangat sering dilakukan:

dimana : Ex = Harga alat pada tahun xEy = Harga alat pada tahun yNx = Index harga pada tahun xNy = Index harga pada tahun yApabila suatu alat dengan kapasitas tertentu ternyata tidak memotong kurva spesifikasi, maka harga alat dapat diperkirakan dengan persamaan :

Dimana : Ea = harga alat a Eb = harga alat bCa = Kapasitas alat aCb = Kapasitas alat bHarga alat diambil dari : a. CE index 1954 = 86.1 (aries newton) b. CE index 1982 = 235.13 (fig.5-1,Gael D.Ulrich,) c. CE index 2005 = 467.2 (http:\\www.che.com) d. CE index 2006 = 513.1 (http:\\www.che.com) e. CE index 2007 = 525.4 (http:\\www.che.com) f. CE index 2012 = 584.6 (http:\\www.che.com) g. CE index 2013 = 572.7 (http:\\www.che.com) h. CE index 2014 = 598.3 (Ektrapolasi)Patokan pertama diambil dari buku Aries Newton harga alat tahun 1954