General Graphical ComparisonUntuk reaksi dengan acak tetapi lebih dikenal nilai kemampuan performa

mixed dan plug flow reactor diilustrasikan pada Gambar. 6.2. Rasio berbayang memberikan rasio space-times diperlukan dalam dua reaktor tersebut.

Kurva rate pada Gambar. 6.2 merupakan kelas besar yang khusus dari reaksi yang rate nya menurun terus secara kontinu pada pendekatan ke ekuilibrium (termasuk semua nth-order reaksi, n> 0). Untuk reaksi tersebut dapat dilihat bahwa mixed-flow selalu membutuhkan volume yang lebih besar daripada plug flow untuk setiap beban yang diberikan.

6.2 Multiple-Reactor SystemsPlug flow Reactors in Series and/or in ParallelPertimbangkan N plug flow reactor dihubungkan secara seri, dan disebut X1,

X2,. . . , XN, menjadi konversi fraksional komponen A meninggalkan reaktor 1, 2,. . . , N. Berdasarkan material balance pada rate feed dari A ke reaktor pertama, kita menemukan untuk reaktor ith dari Persamaan. 5.18

V i

F0=∫

xi−1

xi dX−r

atau untuk reaktor N dalam rangkaian seri

VF0

=∑i=1

N V i

F0=¿

V 1+V 2+...+V N

F0¿

¿∫x0=0

x1 dX−r

+∫x1

x2 dX−r

+…+ ∫xN −1

xN dX−r

=∫0

xN dX−r

X AiX AfX Ai

Any rate curve

Area = τ p

CAO

Area = τm

CAO-1rA

Figure 6.2 Perbandingan dari performa mixed flow dan plug flow reaktor untuk beberapa kinetika reaksi

Oleh karena itu, N plug flow reactor seri dengan total volume V memberikan konversi yang sama sebagai volume V dari single plug flow reactor. (hal 124)

Untuk hook up optimum plug flow reactor terhubung secara paralel atau dalam kombinasi paralel-seri, kita bisa memperlakukan seluruh sistem sebagai volume dari single plug flow reaktor adalah sama dengan total volume unit individu jika feed didistribusikan sedemikian rupa sehingga aliran fluida yang memenuhi memiliki komposisi yang sama. Dengan demikian, untuk reaktor di paralel VIF atau T harus sama untuk setiap garis paralel. Cara lain feed kurang efisien.(hal 125)

Example 6.1 Operasi Nilai dari Plug Flow ReactorsReaktor disusun sesuai Fig.E6.1 terdiri dari tiga plus flow reactor pada dua

cabang paralel. Aliran D terdiri dari rektor dengan volume 50 liter diikuti dengan reaktor bervolume 30 liter. Aliran E terdiri dari reaktor dengan volume 40 liter. Berapa fraksi dari efek yang masuk ke aliran D ?

Fig. E6.1

JawabanAliran D terdiri 2 reaktor seri; sehingga volume menjadi single reactor

V D=50+30=80 litersUntuk reaktor rangkaian paralel,

(VF )

D=(V

F )E

Atau,F D

FE=

V D

V E=80

40=2

50 liter 30 liter

40 liter

D

E

Equal-size Mixed Flow Reactors in SeriesDalam plug flow, konsentrasi reaktan berkurang secara progresif melalui

sistem; di mixed flow, konsentrasi turun langsung ke nilai yang rendah. Karena fakta ini, reaktor plug flow lebih efisien daripada mixed flow reaktor untuk reaksi yang rate nya meningkat dengan konsentrasi reaktan, seperti reaksi ireversibel nth-order, n> 0.

Mempertimbangkan sistem reaktor mixed flow N dihubungkan secara seri. Meskipun konsentrasi sama di setiap reaktor, ada, bagaimanapun, perubahan konsentrasi sebagai fluida bergerak dari reaktor ke reaktor. Penurunan ini bertahap di konsentrasi, diilustrasikan pada Gambar. 6.3, menunjukkan bahwa semakin besar jumlah unit dalam seri, semakin dekat dengan sistem dari plug flow.

Sekarang mengevaluasi secara kuantitatif perilaku serangkaian N equal-size reaktor mixed flow. Perubahan massa jenis akan dianggap diabaikan; karena E = 0 dan t = 7. Sebagai aturan, dengan mixed flow reaktor akan lebih mudah untuk mengembangkan persamaan yang diperlukan dalam hal konsentrasi daripada pecahan konversi; Oleh karena itu, kita menggunakan pendekatan ini. Nomenklatur yang digunakan ditampilkan pada Gambar. 6.4 dengan subscript i mengacu pada vessel ith.(hal 126)

Figure 6.3 Profil konsentrasi melewati N-stage Mixed flow sistem reaktor vs single flow reactor

Single mixed flow reactors, N=1

Five mixed flow reactors, N=5

Plug flowN>30

Volume melewati sistem reaktor

........Ni21

V N , τNV i , τ iV 2 , τ2V 1 , τ1

C i , X i

CN −1 , X N−1

CN , X N , v

C i−1 , X i−1

C2, X2C1 , X1

F0 , vC0 , X 0=0

First Order Reactions. Dari Pers. 5.12, material balance untuk komponen A yaitu,

τ i=C0 V i

F0=

V i

v=

C0 ( X i−X i−1 )−r Ai

Karena ɛ = 0, sehinggaX i=1−C i /C0

−r Ai=kC in

Kemudian, substitusi (a) , (b) ke pers. (5.12) Sehingga,

τ i=C 0 [ (1−C i/C0 )−(1−C i−1/C0 ) ]

k C i=

C i−1−Ci

kC i

AtauCi−1

C i=1+k τ i

Sekarang, untuk space-times τ adalah sama dengan semua volume V dari equal Sie reactors,

C0

CN= 1

1−X N=

C0 C1

C1 C2…

CN −1

CN=( 1+k τ i )

N

Sehingga,

τ N reaktor=N τ i=Nk [( C0

CN )1/N

−1]Untuk N→∞, menjadi

τ p=1k

lnC0

C

(5.12)

ab

c

(5)

(6a)

(6b)

(7)