Soal 2. Penentuan W/Fo untuk Reaksi Steam ReformingReaksi Steam Reforming Isooktana dengan menggunakan katalis komersial berbasis loham Ni imenghasilkan produk Syngas (campuran gas hidrogen dan CO) melalui reaksi CnHm + n H2O n CO + ( n + m/2) H2Laju reaksi dapat diformulasikan berdasarkan power rate dengan persamaan sebagai berikut, -r = ko e E/(RT ) pAa pBb-r : laju reaksi isooktana steam reforming (satuan mol gcat-1 s-1 ), K : konstanata laju reaksi pseudo rate ( satuan mol gcat-1 s-1 kPa-(a + b) ), pA and pB : tekanan parsial masing-masing untuk isookatana dan uap air (steam), sedangkan a and b : order reaksi masing-masing terhadap isookatana dan steam.

Berdasarkan hasil penelitian Bapak Dr. Praharso, diperoleh besaran-besaran konstanta kinetika sebagai berikutko =0.0026( 0.0001) mol g.cat-1s-1 kPa 0.71

E =44.0(2.2) kJ mol-1

a (isooctane order) =0.17 (0.01)

b (steam order) =0.54 (0.03)

Berdasarkan peran dan kemampuan anda dalam Komputasi Numerik, hitunglah harga W/Fo berdasar formula rumus : Catatan :PAo.XA = PBo.XB/8 dimana XA = konversi reaktan Isooktana, XB = konversi reaktan steamRasio PBo/ PAo = M -r = ko e E/(RT ) pAa pBb PA = PAo - PAo.XA = ko e E/(RT ) (PAo - PAo.XA)a ( PBo PBo.XA)b PB = PBo PBo.XAn = 8, tekanan parsial awal isooktana PAo = 10 kPa; tekanan parsial akhir PA akhir = 0,5 kPa Rasio PBo/ PAo = M M = 10,15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50

Langkah-langkah pengerjaan : Buatlah tabel hasil perhitungan laju reaksi steam reforming dalam rentang konversi isooktana X awal untuk PAo = 10 kPa sampai dgn Konversi isooktana akhir (X akhir) untuk tekanan parsial akhir PA akhir = 0,5 kPa . Boleh melebihi dari rentang yg ditentukan dengan langkah sbb. Mirip soal diatas : Tentukan beberapa konversi dari awal dan konversi akhir isooktana dihitung berdasarkan tekanan parsial isookatana PA awal dan akhir berdasarkan rumus XA = (PA awal PA)/ PA awal.

Hitunglah harga konversi steam XB untuk setiap konversi isooktana XB berdasarkan : PAo . XA = PBo . XB / 8 dimana M = PBo/ PAo = M (jumlah mol isooktana yg bereaksi = 1/8 jumlah mol steam yang bereaksi) Hitunglah harga tekanan parsial Steam PB untuk setiap harga konversi XB dengan menggunakan rumus : PB = PB awal XB * PB awal

Buatlah tabel hasil perhitungan laju reaksi konversi isooktan (-r) dalam rentang tekanan parsial isooktana awal- sampai tekanan parsial isooktana akhir sesuai tugas anda masing-masing. Boleh melebihi dari rentang tugas yg ditentukan Buatlah tabel hasil perhtungan harga 1/(-rT) dan buatlah plot antara 1/(-rT) vs X Hitunglah luasan dibawah kurva hasil plot. Luasan tersbut merupakan harga W/Fo . Hitunglah luasan dibawah kurva dgn beberapa metode (Trapezoidal, Simpson, Coates)

Jawaban:M=15Suhu = 571 K

PaoPaiPb0XaXbMPb(-)r'T*1/(-)r'T*(-)r1/(-)r

100.51500.950.50666715740.3243043.0835250.08851311.29771

91.51350.8333330.44444415750.3156773.1677910.04297723.26846

82.51200.68750.36666715760.3055173.2731380.04398722.73399

73.51050.50.26666715770.2933753.4086070.04333623.07542

64.5900.250.13333315780.2786083.5892720.04161524.02958

Xa dan Xb

1/(-)r'T*

Catatan:

Luas I (Xa) = Luas Trapesium = (0.95+0.25)*(3.59-3.08)/2 = 0.306Luas II (Xb) = Luas Trapesium = (0.51+0.13)*(3.59-3.08)/2= 0.1632

Aturan Trapesium dengan Segmen Tidak Sama

XaXb1/(-)r'T*

0.950.5066673.083525

0.8333330.4444443.167791

0.68750.3666673.273138

0.50.2666673.408607

0.250.1333333.589272

XA

y = -1.3841x + 5.2178f(3.08) = 0.95f(3.59) = 0.25

I = (3.168-3.083)x(0.95+0.83)/2 + (3.273-3.168)x(0.83+0.69)/2 + (3.409-3.273)x(0.69+0.50)/2 + (3.589-3.409) x (0.50 + 0.25)/2 = 0.076 + 0.080 + 0.081 + 0.068= 0.305

XBY=-0.7382x + 2.7828f(3.08) = 0.51f(3.59) = 0.13

I = (3.168-3.083)x(0.51+0.44)/2 + (3.273-3.168)x(0.44+0.37)/2 + (3.409-3.273)x(0.37+0.27)/2 + (3.589-3.409) x (0.27+ 0.13)/2 = 0.04 + 0.0425 + 0.0435 + 0.036= 0.162

Aturan Simpson 1/3 Berganda

N=4XaXb1/(-)r'T*

0.950.5066673.083525

0.8333330.4444443.167791

0.68750.3666673.273138

0.50.2666673.408607

0.250.1333333.589272

XA

I = (3.589-3.083)(0.95+4(0.83+0.5)+2(0.69) + 0.25)/3(4) = 0.506 x 0.658 = 0.333

XB

I = (3.589-3.083)(0.51+4(0.44+0.27)+2(0.37) + 0.13)/3(4) =0.506 + 0.352 = 0.178