TUTORIAL III

REAKTOR

REAKTOR

KIMIA

NON

KINETIK KINETIK

BALANCE EQUILIBRIUM

R. YIELD

R. STOIC

R. EQUIL

R. GIBBS

CSTR

R. PLUG

R. BATCH

REAKTOR EQUILIBRIUM BASED

R-Equil Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia Tanpa spesifikasi lain, dianggap setimbang Hanya reaksi yang diketahui yang ditekankan Kesetimbangan fase diperhitungkan Jika ada padatan, tidak diperhitungkan dalam

kesetimbangan Gunakan jika banyak komponen, tetapi hanya

sedikit reaksi yang diketahui atau sedikit komponen terlibat reaksi

Temperatur approach dapat dipakai Suhu diatas suhu operasi reaktor (

kesetimbangan dihitung pada suhu approach ) Tequil = TR + dT

REAKTOR EQUILIBRIUM BASED

R-Gibbs :

• Tidak perlu tahu reaksi yang terjadi

• Tidak perlu menspesifikasi stoikiometri

• Dipakai untuk mengekplorasi kemungkinan termodinamika

• Bisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksi

• Mampu memperhitungkan kesetimbangan fase dan kimia secara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy dan Phase Splitting

REAKTOR BALANCE BASED

R-Stoic Konversi salah satu reaktan ditentukan Akan menghitung semua komponen keluar reactor Menghitung neraca energi, suhu keluar reactor Menghitung kecepatan transfer panas Komposisi dan suhu atau beban panas yang

dibutuhkan Jika ada beberapa stream masuk dapat digabung

sebagai stream overall Jika ada beberapa panas masuk dapat digabung

sebagai panas overall Data diperlukan :

Derajat konversi Koefisien dalam reaksi Pout atau dP=Pin-Pout Kecepatan transfer panas,Q atau Tout

REAKTOR BALANCE BASED

RYield : Melakukan perhitungan neraca massa dan

energi berdasar nilai Yield yang diberikan Untuk mensimulasikan unit yang arus masuk

tak diketahui secara pasti, tetapi diketahui componen hasilnya.

Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produk Pilih yield dengan basis mol atau massa Molar balance tdk dicek Atom balance tdk dicek Stoikiometri tdk diperlukan Tentukan inert yang ada

Contoh soal Reaktor Ammonia dengan reaksi:

N2 + 3H2 <==> 2NH3

Berlangsung isotermal pada suhu = 550oC dan tekanan = 175 kg/cm2. Property = NRTL.

Umpan terdiri dari : Udara = 5000 kg/jam H2 = 5000 kg/jam

Masing2 umpan mula-mula berada pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Tentukan komposisi gas keluar reaktor apabila konversi nitrogen = 0,8 konversi kesetimbangan !!!

LANGKAH PENGERJAAN

LANGSUNG KE ASPEN !!!!!!!!

ANALISIS KASUS Umpan berada pada kondisi atmosferis dan belum sesuai dengan kondisi operasi reaktor. Untuk itu perlu penyesuaian suhu dan tekanan umpan.....

Lalu bagaimana caranya ????

Disesuaikan tekanan dahulu baru disesuaikan suhu, atau sesuaikan suhu dahulu baru disesuaikan tekanan....?????

Bagaimana pertimbangan masing-masing pilihan...?

Buat Flowsheet

NEXT

INGAT BAHWA UMPAN YANG DIGUNAKAN

ADALAH UDARA

NEXT

RUN

NEXT

Hati-Hati dalam pengisian komposisi umpan

Bagaimana jika dipilih “Vapor-Liquid “....????

Coba Sendiri.....

RSTOIC

Masukkan Rstoic dan gunakan Duplicator :

Masukkan nilai 0,8 dari konversi kesetimbangan....

RUN REINITIALIZE

REAKTOR KINETIK • Dapat digunakan untuk:

- Menghitung volume reaktor ( konversi ditentukan) - Menghitung konversi (volume ditentukan)

• Continuous model : RCSTR

Memodelkan Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) RPlug

Memodelkan Plug Flow Reactor (PFR) • Batch model :

RBatch Memodelkan reaktor batch maupun semi-batch

• Pada reaktor kinetik, persamaan reaksi disimpan

sebagai variabel global dan dinyatakan dalam blok

tersendiri di luar blok reaktor.

• Tipe reaksi dipilih sesuai dengan kasus yang ditinjau.

• Tipe reaksi yang sering digunakan: Power Law

RCSTR

Asumsi : terjadi pengadukan sempurna

Suhu dan konsentrasi keluar reaktor sama dengan

yang berada di dalam reaktor

Form sama dengan Rplug, tapi dimensinya

dinyatakan dalam volum reaktor

Jika volum dihitung, perlu design specification

(dipelajari lebih lanjut)

RPLUG

Dispersi arah radial diabaikan (plug flow)

Dimensinya dinyatakan dalam panjang reaktor dan diameter

Tak ada gradien arah radial : suhu , konsentrasi dan tekanan

Kinetika harus ditentukan

Operasi : adiabatik, isotermal, non-adiabatik, non-isotermal

CONTOH KASUS RCSTR & RPLUG

Reaksi fase cair pembuatan metil oleat :

metanol + asam oleat metil oleat + air Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm dengan persamaan kecepatan reaksi : -r = k Cmetanol Casam

A= 0,0122; E= 2600 joule/mol Umpan terdiri dari asam oleat 10 kmol/jam dan metanol sebesar 60 kmol/jam dan sudah pada kondisi operasi reaktor.

Dengan menggunakan property method : Peng-rob, simulasikan reaktor untuk reaksi di atas apabila digunakan : 1. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk 2. Reaktor Alir Pipa

Data CSTR :

• Volume = 7850 Liter

Data RPLUG :

• Diameter = 1 meter

• Panjang = 10 meter

Simulasikan kedua reaktor secara bersamaan....gunakan duplicator....

Perhatikan Fase Reaksi !!!

Run dan bandingkan komposisi hasil reaksi untuk kedua reaktor yang volumenya hampir sama....

bagaimana perbandingan jumlah produk yang terbentuk????

Flowsheet

Input Data CSTR

Cara Menambahkan Reaksi

Klik kanan pada kolom kiri dan pilih “New” untuk memasukkan reaksi....

Pilih model kinetika reaksi sesuai dengan

yang diketahui di soal yaitu “Power Law”....

Input Data RPLUG

Perhatikan pemilihan “operating condition” sesuai

data dari soal.....

Input Dimensi RPLUG

-r = k Cmetanol Casam

RUN

ATTENTION !!!!!

FORMAT FOLDER PENGUMPULAN TUGAS

PPK_2011_02_NAMA_NIM_TUGAS

CONTOH :

PPK_2011_02_WAHYUWIDIYANTARA_32071

_TUGAS8

TUGAS 1

SUDAH BISA DILIHAT MULAI HARI

RABU, 26 SEPTEMBER

DIKUMPUL PALING LAMBAT

JUMAT, 5 OKTOBER

Jam 11.00 tepat (Waktu Studio ASPEN)