TUGAS TEKNIK REAKSI KIMIA-2

Disusun Oleh :Achmad Fathony1106007602GM Widhi Kusuma1106011972Ikhsan Nur R1106007691Latif Alfansyah1106008946

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIADEPOK 2014

Example 8-8 Production of Propylene Glycol in an Adiabatic CSTRPropylene glycol is produced by the hydrolysis of propylene oxide:H2SO4

CH2 ---- CH----CH3 + H2O CH2 ---- CH ---- CH3 O O OOver 800 million pounds of propylene glycol were produced in 2004 and the selling price was approximately $0.68 per pound. Propylene glycol makes up about 25% of the major derivatives of propylene oxide. The reaction takes place readily at room temperature when catalyzed by sulfuric acid.You are engineer in charge of an adiabatic CSTR producing propylene glycol by this method. Unfortunately, the reactor is beginning to leak, and you must replace it. (You told your boss several times that sulfuric acid was corrosive and that mild steel was a poor material for construction). There is a nice-looking overflow CSTR of 300-gal capacity standing idle; it is glass-lined, and you would like to use it.You are feeding 2500 lb/h (43.04 lb mol/h) of propylene oxide (P.O) to the reactor. The feed stream consists of (1) an equivolumetric mixture of propylene oxide (46.62 ft3/h) and methanol (46.62 ft3/h), and (2) water containing 0.1 wt % H2SO4. The volumetric flow rate of water is 233.1 ft3/h, which is 2.5 times the methanol-P.O. flow rate. The corresponding molar feed rates of methanol and water are 71.87 and 802.8 lb mol/h, respectively. The water-propylene oxide-methanol mixture undergoes a slight decrease in volume upon mixing (approximately 3%), but you neglect this decrease in your calculation. The temperature of both feed streams is 58oF prior to mixing, but there is an immediately 17oF temperature rise upon mixing of the two feed streams caused by the heat of mixing. The entering temperature of all feed streams is thus taken to be 75oF (Figure E8-8.1).Furusawa et al state that under conditions similar to those at which you are operating, the reaction is first-order in propylene oxide concentration and apparent zero-order in excess of water with the specific reaction rate.

The units of E are Btu/lb molThere is an important constrain on your operation. Propylene oxide is a rather low-boiling substance. With the mixture you are using, you feel that you cannot exceed an operating temperature of 125oF, or you will lose too much oxide by vaporization through the vent system.Can you use the idle CSTR as a replacement for the leaking one if it will be operated adiabatically? If so, what will be the conversion of oxide to glycol?Jawab:Dengan penyelesaian yang terdapat pada buku Elements of Chemical Reaction Engineering, 4th Edition karangan H. Scott Fogler, halaman 528, diperoleh data sebagai berikut.TXMBXEB

5350.1080

5500.2170.165638

5650.3790.330327

5750.5020.439596

5850.6210.54845

5950.7230.65689

6050.8040.76492

6150.8640.87254

6250.9070.979755

Sedangkan kurva yang diperoleh adalah sebagai berikut.

Seperti yang dapat dilihat bahwa konversi mencapai 86%, namun suhu akhirnya mencapai 615oR, artinya system ini tidak dapat dipakai karena melebihi suhu yang diperbolehkan (585oR)

Example 8-9 CSTR with Cooling CoilA cooling coil has been located in equipment storage for use in the hydration of propylene oxide discussed in Example 8-8. The cooling coil has 40 ft2 of cooling surface and the cooling water flow rate inside the coil is sufficiently large that a constant coolant temperature of 85oF can be maintained. A typical overall heat transfer coefficient for such a coil is 100 Btu/h.ft2.oF. Will the reactor satisfy the previous constraint of 125oF maximum temperature if the cooling coil is used?Solusi:Dengan penyelesaian yang terdapat pada buku Elements of Chemical Reaction Engineering, 4th Edition karangan H. Scott Fogler, halaman 532, diperoleh data sebagai berikut.TXMBXEB

5350.1080.025498

5500.2170.17835

5650.3790.38103

5750.5020.515506

5850.6210.649471

5950.7230.782927

6050.8040.915877

6150.8641.048324

6250.9071.180271

Sedangkan kurva yang diperoleh adalah sebagai berikut.

Seperti yang dapat dilihat bahwa konversi adalah 36% dengan suhu akhirnya sebesar 565oR, artinya penambahan cooling coil akan membantu mencapai suhu yang diperbolehkan system.Permasalahan :Apa yang harus dilakukan sang engineer untuk meningkatkan konversi reactor dengan cooling coil tersebut jika suhu maksimum reactor tetap 125oF. Solusi :Hal yang mungkin untuk divariasikan untuk mencapai konversi yang lebih besar adalah nilai luas permukaan dari cooling coil yang digunakan. Penggantian nilai luas cooling coil yang digunakan mengubah kurva XEB atau kurva konversi neraca energy. Dengan menggunakan cara yang sama dengan pada example 8-8 dan example 8-9 di atas, maka diperoleh data-data sebagai berikut.1. Luas cooling coil 35 ft2Data yang diperoleh :TXMBXEB

5350.1080.025498

5500.2170.17835

5650.3790.38103

5750.5020.515506

5850.6210.649471

5950.7230.782927

6050.8040.915877

6150.8641.048324

6250.9071.180271

Kurva yang diperoleh Seperti yang dapat dilihat pada grafik bahwa konversi mencapai 44%, dengan suhu akhir 570oF, artinya masih dalam kondisi operasi yang diperbolehkan (dibawah 585oF).

1. Luas cooling coil 30 ft2Data yang diperoleh :TXMBXEB

5350.1080.019123

5500.2170.175172

5650.3790.368354

5750.5020.496529

5850.6210.624215

5950.7230.751417

6050.8040.878137

6150.8641.004378

6250.9071.130142

Kurva yang diperoleh :

Seperti yang dapat dilihat pada grafik bahwa konversi mencapai 57%, dengan suhu akhir 580oF, artinya masih dalam kondisi operasi yang diperbolehkan (dibawah 585oF).1. Luas cooling coil 25 ft2Data yang diperolehTXMBXEB

5350.1080.015936

5500.2170.173583

5650.3790.362016

5750.5020.48704

5850.6210.611588

5950.7230.735663

6050.8040.859268

6150.8640.982405

6250.9071.105077

Kurva yang diperoleh:

Seperti yang dapat dilihat pada grafik bahwa konversi mencapai 68%, dengan suhu akhir 590oF, artinya suhu akhir terlalu tinggi (melebihi 585oF), sehingga luas cooling coil harus diperbesar

1. Luas cooling coil 28 ft2Data yang diperoleh:TXMBXEB

5350.1080.017848

5500.2170.174536

5650.3790.365819

5750.5020.492733

5850.6210.619164

5950.7230.745116

6050.8040.87059

6150.8640.995589

6250.9071.120116

Kurva yang diperoleh:

Seperti yang dapat dilihat pada grafik bahwa konversi mencapai 61%, dengan suhu akhir 586oF, artinya suhu akhir mencapai, suhu maksimal yang diperbolehkan. Sehingga dapat dikatakan bahwa nilai konversi maksimalnya adalah 61% dengan luas cooling coil 28 ft2Berdasarkan hasil analisis di atas, diketahui bahwa luas cooling coil harus diperkecil untuk memperoleh nilai konversi yang lebih besar. Hal ini terjadi karena penurunan nilai luas cooling coil akan memperbesar peningkatan nilai dari konversi neraca energy seperti yang dapat dilihat pada tabel-tabel di atas. Oleh karena kurva dari konversi neraca energy tetap, maka nilai perpotongan antara kurva konversi neraca mol dan kurva konversi neraca energy akan bertemu pada nilai yang lebih besar ketika nilai dari luas cooling coil semakin kecil. Namun, hal ini juga harus memperhatikan suhu maksimal dari reactor.

EXAMPLE P8-11CReaksi elementer fase liquid:k2k1

Diketahui: Reaktor yang digunakan CSTR 10 dm3. CpA = CpB = CpC = 200 J/mol K k1 = 3,3/menit pada 300 K, di mana E1 = 9900 kal/mol k2 = 4,58/menit pada 500 K ,di mana E2 = 27000 kal/mol = -55000 J/mol A = -71500 J/mol B UA = 40000 J/menit K dengan Ta = 57oC CAo = 0,3 mol/dm3 Vo = 1000 dm3/mol Suhu inlet = 283 KPenyelesaian: Hukum laju reaksi elementer yang berlaku :

Neraca mol untuk tiap spesi: Neraca mol gabungan dan hukum laju untuk spesi A :

Penyelesaian untuk CA :

Neraca mol gabungan dan hukum laju untuk spesi B :

Penyelesaian untuk CB :

Hukum Laju :

Neraca Energi :

Substitusi r1A dan r2B menjadi :

Teknik Reaksi Kimia-2

Departemen Teknik Kimia | Universitas Indonesia12

Tk1k2G(T)To1 200 KTo2 215 KTo3 230 KTo4 245 KTo5 260 KTo6 275 KTo7 290 KTo8305 KTo9 320 KTo10 335 KTo11 350 K

Tc1252.02 KTc2261.01 KTc2 270.01 KTc4 279.01 KTc5288 KTc6 297 KTc7 306 KTc8 315 KTc9 324 KTc10 333 KTc10 342 K

R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)R(T)

2450.080.0043.59-2339-5339-8339-11339-14339-17339-20339-23339-26339-29339-32339

2500.120.0065.44-672-3672-6672-9672-12672-15672-18672-21672-24672-27672-30672

2550.180.0096.67995-2005-5005-8005-11005-14005-17005-20005-23005-26005-29005

2600.260.00140.642662-338-3338-6338-9338-12338-15338-18338-21338-24338-27338

2650.370.00201.6843291329-1671-4671-7671-10671-13671-16671-19671-22671-25671

2700.520.00285.2359962996-4-3004-6004-9004-12004-15004-18004-21004-24004

2750.730.00398.12766346631663-1337-4337-7337-10337-13337-16337-19337-22337

2801.010.00548.69933063303330330-2670-5670-8670-11670-14670-17670-20670

2851.380.00747.0010997799749971997-1003-4003-7003-10003-13003-16003-19003

2901.860.001004.9712664966466643664664-2336-5336-8336-11336-14336-17336

2952.490.001336.421433111331833153312331-669-3669-6669-9669-12669-15669

3003.300.001757.021599812998999869983998998-2002-5002-8002-11002-14002

3054.330.002284.01176651466511665866556652665-335-3335-6335-9335-12335

3105.640.002935.7719332163321333210332733243321332-1668-4668-7668-10668

3157.280.003731.0620999179991499911999899959992999-1-3001-6001-9001

3209.320.004687.942266619666166661366610666766646661666-1334-4334-7334

32511.840.005822.472433321333183331533312333933363333333333-2667-5667

33014.940.007147.05260002300020000170001400011000800050002000-1000-4000

33518.710.008668.78276672466721667186671566712667966766673667667-2333

34023.280.0010387.8429334263342333420334173341433411334833453342334-666

34528.790.0012296.253100128001250012200119001160011300110001700140011001

35035.390.0014377.243266829668266682366820668176681466811668866856682668

35543.250.0016605.4634335313352833525335223351933516335133351033573354335

36052.560.0018948.1336002330023000227002240022100218002150021200290026002

36563.530.0021366.96376693466931669286692566922669196691666913669106697669

37076.400.0023820.76393363633633336303362733624336213361833615336123369336

37591.420.0026268.224100338003350033200329003260032300320003170031400311003

380108.890.0028670.614267039670366703367030670276702467021670186701567012670

385129.100.0030993.924433741337383373533732337293372633723337203371733714337

390152.400.0033210.364600443004400043700434004310042800425004220041900416004

395179.150.0035299.074767144671416713867135671326712967126671236712067117671

400209.750.0137246.164933846338433384033837338343383133828338253382233819338

405244.620.0139044.155100548005450054200539005360053300530005270052400521005

410284.210.0140691.145267249672466724367240672376723467231672286722567222672

415329.020.0242189.765433951339483394533942339393393633933339303392733924339

420379.570.0343546.145600653006500064700644006410063800635006320062900626006

425436.420.0444768.925767354673516734867345673426733967336673336733067327673

430500.160.0545868.495934056340533405034047340443404134038340353403234029340

435571.410.0846856.336100758007550075200749007460074300740007370073400731007

440650.840.1147744.606267459674566745367450674476744467441674386743567432674

445739.150.1648545.906434161341583415534152341493414634143341403413734134341

450837.070.2249273.126600863008600085700854008510084800845008420083900836008

455945.370.3149939.556767564675616755867555675526754967546675436754067537675

4601064.860.4350558.966934266342633426034257342543425134248342453424234239342

4651196.390.5951145.947100968009650096200959009560095300950009470094400941009

4701340.840.8151716.227267669676666766367660676576765467651676486764567642676

4751499.131.1052287.087434371343683436534362343593435634353343503434734344343

4801672.211.4852877.857601073010700106701064010610105801055010520104901046010

4851861.081.9853510.397767774677716776867765677626775967756677536775067747677

4902066.772.6354209.517934476344733447034467344643446134458344553445234449344

4952290.323.4855003.338101178011750117201169011660116301160011570115401151011

5002532.864.5855923.378267879678766787367870678676786467861678586785567852678

5052795.495.9957004.268434581345783457534572345693456634563345603455734554345

5103079.407.8058282.968601283012800127701274012710126801265012620125901256012

5153385.7810.1159797.188767984679816797867975679726796967966679636796067957679

5203715.8513.0361582.978934686346833468034677346743467134668346653466234659346

5254070.8916.7163671.389101388013850138201379013760137301370013670136401361013

5304452.1721.3366084.309268089680866808368080680776807468071680686806568062680

5354861.0227.1068830.059434791347883478534782347793477634773347703476734764347

5405298.7934.2971899.179601493014900148701484014810147801475014720146901466014

5455766.8643.1975261.779768194681916818868185681826817968176681736817068167681

5506266.6154.1878866.979934896348933489034887348843488134878348753487234869348

5556799.4967.6982645.3310101598015950159201589015860158301580015770157401571015

5607366.9484.2286514.2410268299682966829368290682876828468281682786827568272682

5657970.42104.4090385.32104349101349983499534992349893498634983349803497734974349

5708611.44128.9294172.631060161030161000169701694016910168801685016820167901676016

5759291.51158.6197800.141076831046831016839868395683926838968386683836838068377683

58010012.15194.46101207.0310935010635010335010035097350943509135088350853508235079350

58510774.91237.57104350.4611101710801710501710201799017960179301790017870178401781017

59011581.37289.25107205.64112684109684106684103684100684976849468491684886848568482684

59512433.09351.01109764.02114351111351108351105351102351993519635193351903518735184351

60013331.68424.60112030.161160181130181100181070181040181010189801895018920188901886018

60514278.73511.99114018.311176851146851116851086851056851026859968596685936859068587685

61015275.86615.48115749.0111935211635211335211035210735210435210135298352953529235289352

61516324.70737.68117246.32121019118019115019112019109019106019103019100019970199401991019

62017426.87881.56118535.50122686119686116686113686110686107686104686101686986869568692686

62518584.021050.51119641.561243531213531183531153531123531093531063531033531003539735394353

63019797.791248.35120588.131260201230201200201170201140201110201080201050201020209902096020

63521069.841479.43121396.8812768712468712168711868711568711268710968710668710368710068797687

64022401.801748.64122087.2912935412635412335412035411735411435411135410835410535410235499354

64523795.352061.48122676.53131021128021125021122021119021116021113021110021107021104021101021

65025252.132424.14123179.56132688129688126688123688120688117688114688111688108688105688102688

65526773.792843.57123609.29134355131355128355125355122355119355116355113355110355107355104355

66028361.993327.50123976.81136022133022130022127022124022121022118022115022112022109022106022

66530018.383884.61124291.54137689134689131689128689125689122689119689116689113689110689107689

67031744.604524.52124561.51139356136356133356130356127356124356121356118356115356112356109356

67533542.295257.95124793.49141023138023135023132023129023126023123023120023117023114023111023

68035413.086096.79124993.22142690139690136690133690130690127690124690121690118690115690112690

68537358.617054.19125165.55144357141357138357135357132357129357126357123357120357117357114357

69039380.488144.71125314.56146024143024140024137024134024131024128024125024122024119024116024

69541480.319384.38125443.71147691144691141691138691135691132691129691126691123691120691117691

70043659.6910790.87125555.91149358146358143358140358137358134358131358128358125358122358119358

70545920.2112383.60125653.61151025148025145025142025139025136025133025130025127025124025121025

71048263.4514183.90125738.91152692149692146692143692140692137692134692131692128692125692122692

71550690.9616215.10125813.56154359151359148359145359142359139359136359133359130359127359124359

72053204.2918502.75125879.05156026153026150026147026144026141026138026135026132026129026126026

72555804.9721074.76125936.66157693154693151693148693145693142693139693136693133693130693127693

73058494.5323961.52125987.46159360156360153360150360147360144360141360138360135360132360129360

73561274.4627196.17126032.37161027158027155027152027149027146027143027140027137027134027131027

74064146.2430814.70126072.18162694159694156694153694150694147694144694141694138694135694132694

74567111.3434856.19126107.55164361161361158361155361152361149361146361143361140361137361134361

75070171.2239363.01126139.06166028163028160028157028154028151028148028145028142028139028136028

75573327.2844381.01126167.20167695164695161695158695155695152695149695146695143695140695137695

Teknik Reaksi Kimia-2

Gambar 1 Kurva Panas yang Dihasilkan (G(T)) dan Panas yang Diambil (R(T))Departemen Teknik Kimia | Universitas Indonesia17

Dari hasil pembacaan grafik pada gambar 1, maka diperoleh suhu multiple steady-state sebagai berikut : Suhu Masuk Reaktor(To)Suhu Dalam Reaktor(Ts)

200250

215260

215610

230270

230585

230635

245285

245580

245650

260290

260410

260570

260660

275305

275375

275440

275560

275670

290320

290350

290460

290555

290680

305470

305550

305690

320485

320540

320700

335500

335525

335710

350720

Dari tabel data suhu multiple steady-state, maka dapat dibuat kurva suhu ignisi-ekstinsi seperti pada gambar 2 berikut.

Gambar 2 Kurva Suhu Ignisi-Ekstinsi

Suhu Masuk Reaktor(To)Suhu Dalam Reaktor(Ts)Kestabilan

200250stabil

215260stabil

215610stabil (extinction temperature)

230270stabil

230585tidak stabil

230635stabil

245285stabil

245580tidak stabil

245650stabil

260290stabil

260410stabil (extinction temperature)

260570tidak stabil

260660stabil

275305stabil

275375tidak stabil

275440stabil

275560tidak stabil

275670stabil

290320stabil (ignition temperature)

290350tidak stabil

290460stabil

290555tidak stabil

290680stabil

305470stabil

305550tidak stabil

305690stabil

320485stabi

320540tidak stabil

320700stabil

335500stabil (ignition temperature)

335525tidak stabil

335710stabil

350720stabil

Keterangan: Stabil merupakan keadaan jika kita menaikkan ataupun menurunkan temperatur, akan tetap kembali ke keadaan semula Tidak stabil merupakan keadaan dimana bila kita menaikkan temperatur, maka akan semakin meningkat (menuju titik steady selanjutnya), sedangkan bila kita menurunkan temperatur, maka akan terjadi penurunan (menuju titik steady sebelumnya). Extinction Temperature merupakan keadaan dimana bila kita menurunkan temperatur, maka akan langsung terjadi penurunan (drop), sedangkan bila kita menaikkan temperatur, akan kembali ke temperatur semula. Ignition Temperature merupakan keadaan dimana bila kita menaikkan temperatur, maka akan akan langsung meningkat dengan drastis, sedangkan bila kita menurunkan temperatur, akan kembali ke temperatur semula. Batas suhu yang diperbolehkan untuk proses reaksi dalam reaktor ini adalah:To= 200-370Ts= 255-730 Bila suhu yang terjadi di reaksi tidak sesuai dengan batas suhu di atas maka reaksi tidak akan terjalan atau reaksi tidak sempurna atau terjadi ledakan bila suhu melebihi suhu batas optimum.Teknik Reaksi Kimia-2

Departemen Teknik Kimia | Universitas Indonesia26

PROBLEM P8-13 The reaction :A + BC + DIs carried out adiabatically in a series of staged packed-bed reactors with inter-stage cooling. The lowest temperature to which the reactant stream may be cooled is 270C. The feed is equal molar in A and B and the catalyst weight in each reactor is sufficient to achieve 99.9% of the equilibrium conversion. The feed enters at 270C and the reaction is carried adiabatically. If four reactors and three coolers are available, what conversion may be achieved?Additional information :

First prepare a plot of equilibrium conversion as a function of temperature.

JAWAB :Berdasarkan reaksi di atas kita mendapatkan, 1. Stoichiometry :

1. Equilibrium Constant :

POLYMATH :

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunkan polymath, didapatkan bahwa pada suhu 3000K konversi yang dihasilkan akan sebesar 0.999 atau 99.9%. Hal ini sesuai dengan pernyataan pada soal di atas. Untuk dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap konversi kita dapat membuat plot grafik antara koversi vs suhu, sehingga didapatkan :T (K)Xe

3001

3200.999

3400.995

3600.984

3800.935

4000.887

4200.76

4400.585

4600.4

4800.26

5000.1529

5200.091

5400.035

5600.035

Dari hasil plot grafik antara Xe dan T di atas dapat diketahui bahwa semakin tinggi suhu akan semakin kecil konversi yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan reaksi berlangsung dalam keadaaan eksotermik yang merupakan kebalikan dari reaksi endotermik.

PROBLEM P8-19cReaksi orde satu fasa liquid yang irreversible:

akan dilakukan pada CSTR yang ditutupi jaket. Senyawa A murni dimasukkan ke reaktor dengan laju 0.5 . Kurva generasi panas untuk reaksi dan sistem reaktor ini,

ditunjukkan pada gambar P8-19.

1. Berapa suhu masuk pada fluida yang akan dipanaskan terlebih dahulu sebelum masuk ke reaktor agar bisa beroperasi pada konversi yang tinggi?1. Berapa suhu fluida dalam CSTR pada suhu masuk yang telah ditentukan sebelumnya?1. Jika fluida telah dipanaskan 5 di atas suhu bagian a kemudian didinginkan 10, dimana suhu tersebut tetap. Berapa nilai konversinya?1. Berapa suhu extinction untuk sistem reaksi ini?1. Tulis pertanyaan yang memerlukan pemikiran kritis dan kemudian jelaskan kenapa pertanyaan anda memerlukan pemikiran kritis!Diketahui:Panas reaksi (konstan) []= -100 cal/gmol AKapasitas Panas dari A dan B= 2 cal/gmol , karena Koefisien transfer panas luas x [UA]= 1 cal/min Temperatur ambien []= 100Umpan masuk A murni []= 0.5 gmol/minDitanyakan:1. To = ... ?1. Ts = ... ?1. X = ... ?1. Textinction = ... ?1. Pertanyaan (critical thinking) = ... ? mengapa = ... ?Asumsi: Kerja poros pada CSTR (Ws)= 0 Karena kerja poros pada CSTR (Ws) = 0 dan , maka persamaan neraca energinya mengikuti persamaan 8-51 pada buku Fogler edisi ke-4 :Persamaan di atas dapat diubah ke bentuk : Persamaan untuk CSTR adalah:dengan mensubstitusi persamaan di atas ke dalam persamaan sebelumnya, maka didapatkan :

Dimana,Panas yang dihasilkan dalam reaktor:=G(T)Panas yang dipindahkan dari reaktor:=R(T)dengan:

Jawaban:Untuk menjawab poin-poin pertanyaan yang ada, diperlukan kurva R(T), G(T) vs T. Untuk dapat membuat kurva tersebut, maka terlebih dahulu dicari nilai dari dan Tc melalui persamaan yang ada di halaman 524, buku Fogler edisi 4). Menghitung nilai :

Menghitung nilai Tc:

Menghitung nilai R(T):

Seperti yang telah dijabarkan di atas, nilai G(T) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Membuat grafik R(T), G(T) vs T:To1 = 180CTo5 = 210CTo2 = 190CTo6 =215CTo3 = 200CTo7 = 220CTo4 = 205CDengan terlebih dahulu membuat tabel seperti di bawah ini :TG(T)R(T)1R(T)2R(T)3R(T)4R(T)5R(T)6R(T)7

12010-80-100-120-130-140-150-160

13012-40-60-80-90-100-110-120

140150-20-40-50-60-70-80

1501840200-10-20-30-40

16020,58060403020100

161218464443424144

162228868483828188

1632392725242322212

16530100806050403020

170851201008070605040

172881281088878685848

174901361169686766656

1759114012010090807060

1769214412410494847464

1779314812810898887868

17893,5152132112102928272

17993,8156136116106968676

180941601401201101009080

182951681481281181089888

18395,417215213212211210292

18495,517615613612611610696

18595,6180160140130120110100

18696184164144134124114104

18796,4188168148138128118108

18896,6192172152142132122112

19097200180160150140130120

19297,4208188168158148138128

19497,5216196176166156146136

19697,6224204184174164154144

19897,8232212192182172162152

20098240220200190180170160

Pada setiap T didapatkan nilai G(T), R(T)1 R(T)2 R(T)3 R(T)4 R(T)5 R(T)6 R(T)7, sehingga dapat diplot dalam sebuah grafik seperti berikut ini:

Kemudian dari grafik kita dapat mencari nilai Ts. Dimana Ts merupakan titik potong antara R(T) dengan G(T) dari grafik R(T),G(T) vs T di atas. Dengan menarik garis vertikal ke bawah dari titik potong tersebut, maka didapatkan Ts ( temperatur steady state). Berdasarkan grafik di atas didapatkan:T0Ts

180142,5

190150

200155

170

205158

166

176

210160

165

180

215164

183

220185

Selanjutnya membuat kurva suhu ignition-extinction (Ts vs T0), dimana terdapat To dengan Ts yang lebih dari satu. Sehingga didapatkan grafik sebagai berikut:

1. Untuk mendapatkan temperatur inlet yang menghasilkan tingkat konversi tinggi, dapat ditinjau dari kondisi upper steady state karena pada kondisi ini nilai G(T) tinggi. Di mana dari asumsi persamaan yang diturunkan, diketahui bahwa nilai G(T) sebanding dengan konversi. Jadi, semakin besar nilai G(T), nilai konversi yang dihasilkan juga semakin tinggi. Dari kurva temperatur (Ts vs T0) di atas, nilai upper steady state akan didapat jika suhu awal To lebih besar dari 2140C.1. Hubungan antara T0 dan Ts, digambarkan melalui grafik Ts vs T0 di atas. Dengan T0 sebesar 2000C, didapatkan nilai temperatur steady state (Ts) sebesar 1640C dan 1840C di mana Ts adalah temperatur fluida di dalam reaktor.1. Berdasarkan jawaban (a), nilai dari T0 sebesar 2150CKemudian dilakukan pemanasan 50C:T0 = 2200CdenganTs = 1850C (upper)Kemudian dilakukan pendinginan 100C: T0 = 2100C denganTs = 1600C (lower)Ts = 1650C (unsteady)Ts = 1800C (upper)Karena sistem berada dalam 3 keadaan, maka harus dicari nilai G(T) masing- masing untuk mendapatkan nilai konversinya :

Ts = 1600C G(T) = 20

Ts = 1650C G(T) = 45

Ts = 1800C G(T) = 94 Berdasarkan perhitungan G(T) di atas, diketahui bahwa setelah mengalami pemanasan dan pendinginan, terdapat 3 kondisi yakni lower steady-state, unsteady-state, dan upper steady-state. Dengan mengambil nilai tingkat konversi tertinggi, yakni pada kondisi upper steady-state, diperoleh nilai konversi (X) yang terjadi sebesar 0,94.1. Berdasarkan kurva Ts vs T0, extinction temperature untuk sistem ini adalah 2000C. Suhu 2000C disebut extinction temperature karena jika temperatur ini diturunkan sedikit saja (di bawah 2000C), maka temperatur reaktor CSTR langsung menurun (drop).1. Apakah pengaruh jenis reaksi untuk sistem di atas? Bila reaksi dalam soal ini diganti menjadi reaksi reversibel, apakah perubahan tersebut akan berpengaruh terhadap nilai konversi yang dihasilkan. Bila berpengaruh, apakah akan memperbesar/memperkecil nilai konversinya?