REAKTOR

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 besar

2. Biaya produksi rendah

3. Modal kecil/volume reaktor minimum

4. Operasinya sederhana dan murah

5. Keselamatan kerja terjamin

6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya

Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :

1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi

2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi

samping

3. Kapasitas produksi

4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya

5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup

untuk perpindahan panas

Jenis-jenis reaktor

A. Berdasarkan bentuknya

1. Reaktor tangki

Dikatakan 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 pipa

Biasanya 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 prosesnya

1. Reaktor Batch

Biasanya untuk reaksi fase cair

Digunakan 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)

2. Reaktor Alir (Continous Flow)

Ada 2 jenis:

a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)

Keuntungan:

Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama

Volume 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 RAP

Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan

RATB lebih besar dari RAP.

b. RAP

Dikatakan 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 reaktor.

3. Reaktor semi batch

Biasanya berbentuk tangki berpengaduk

C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya

1. 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-Adiabatis

D. 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 Tank

3. 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.

all about reactionPosted on 11/14/2011

Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari pengertian laju reaksi, menuliskan rumus laju reaksi, menentukan orde (tingkat) reaksi, menghitung laju reaksi dari data eksperimen, mengkaji konsep laju reaksi dari segi teori tumbukan efektif, serta mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi laju suatu reaksi kimia.

Kinetika Kimia (Chemical Kinetics) adalah salah satu cabang ilmu kimia yang mengkaji mengenai seberapa cepat suatu reaksi kimia berlangsung. Dari berbagai jenis reaksi kimia yang telah dipelajari para ilmuwan, ada yang berlangsung dalam waktu yang sangat singkat (reaksi berlangsung cepat), seperti reaksi pembakaran gas metana. Di sisi lain, ada pula reaksi yang berlangsung dalam waktu yang lama (reaksi berlangsung lambat), seperti reaksi perkaratan (korosi) besi. Cepat lambatnya suatu reaksi kimia dapat dinyatakan dalam besaran laju reaksi.

Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu. Satuan laju reaksi adalah M/s (Molar per detik). Sebagaimana yang kita ketahui, reaksi kimia berlangsung dari arah reaktan menuju produk. Ini berarti, selama reaksi kimia berlangsung, reaktan digunakan (dikonsumsi) bersamaan dengan pembentukan sejumlah produk. Dengan demikian, laju reaksi dapat dikaji dari sisi pengurangan konsentrasi reaktan maupun peningkatan konsentrasi produk.

Secara umum, laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut :

A  ——->   B

laju reaksi  =  - ∆ [A] / ∆ t               atau

laju reaksi  =  + ∆ [B] / ∆ t

Tanda – (negatif) menunjukkan pengurangan konsentrasi reaktan

Tanda + (positif) menunjukkan peningkatan konsentrasi produk

Laju reaksi berhubungan erat dengan koefisien reaksi. Untuk reaksi kimia dengan koefisien reaksi yang bervariasi, laju reaksi harus disesuaikan dengan koefisien reaksi masing-masing spesi. Sebagai contoh, dalam reaksi 2A ——-> B, terlihat

bahwa dua mol A dikonsumsi untuk menghasilkan satu mol B. Hal ini menandakan bahwa laju konsumsi spesi A adalah dua kali laju pembentukan spesi B. Dengan demikian, laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

laju reaksi  =  - 1 ∆ [A] / 2.∆ t                  atau

laju reaksi  =  + ∆ [B] / ∆ t

Secara umum, untuk reaksi kimia dengan persamaan reaksi di bawah ini,

aA + bB  ——->  cC + dD

laju reaksi masing-masing spesi adalah sebagai berikut :

laju reaksi  =  - 1 ∆ [A] / a.∆ t =  – 1 ∆ [B] / b.∆ t  =  + 1 ∆ [C] / c.∆ t  =  + 1 ∆ [D] / d.∆ t

Laju suatu reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi reaktan yang digunakan dalam reaksi. Semakin besar konsentrasi reaktan yang digunakan, laju reaksi akan meningkat. Di samping itu, laju reaksi juga dipengaruhi oleh nilai konstanta laju reaksi (k). Konstanta laju reaksi (k) adalah perbandingan antara laju reaksi dengan konsentrasi reaktan. Nilai k akan semakin besar jika reaksi berlangsung cepat, walaupun dengan konsentrasi reaktan dalam jumlah kecil. Nilai k hanya dapat diperoleh melalui analisis data eksperimen, tidak berdasarkan stoikiometri maupun koefisien reaksi.