DEFINISI KONVERSI

a A + b B → c C + d D atau

A + (b/a) B → (c/a) C + (d/a) D

(umpan) mula-mulaA moL

bereaksi yangA moLX A ……….. (1)

PERSAMAAN PERANCANGAN1. SISTEM BATCH

MISAL : A MULA-2 : NAO MOL , MAKA SETELAH WAKTU t

N)MULA2(UMPAA MOL

BEREAKSIYG A MOL (UMPAN) MULA2A MOL BEREAKSIYG A MOL

AAO X N BEREAKSIYG A MOL

JUMLAH MOL A YG TINGGAL DALAM REAKTOR SETELAH WAKTU t

MOL A DLM REAKTOR =[MOL A MULA2] –[MOL A YG BEREAKSI]

[ NA ] = [ NAO ] - [ NAO XA ] = NAO [ 1 – XA ]

……. ( 2 )

……….. ( 3 )

V NA

Ardt

d ATAU

V NA

Ardt

d …………… ( 4 )

PERSAMAAN (3), JIKA DISUSUN DLM FUNGSI XA ??

PERSAMAAN (3), JIKA DISUSUN DLM CA ( KONSENTRASI A) ??

X

Ar

dXt

0

AO VN ................. (5)

NERACA PADA REAKTOR BATCH

SISTEM

DLMA AKUMULASI

SISTEM KELUARA

ALIRAN KECEP.

SISTEM DLM REAKSI KRN

A PERUBAHAN KECEP.

SISTEMMASUK A

ALIRAN KECEP.

2. SISTEM ALIR

UNTUK “ CONTINUOUS-FLOW SYSTEMS” - WAKTU BERTAMBAH DENGAN BERTAMBAHNYA VOLUME REAKTOR, SEHINGGA KONVERSI MERUPAKAN FUNGSI VOLUME REAKTOR

JIKA KECEPATAN UMPAN MASUK KEDALAM SISTEM PADA KONDISI “STEADY STATE” : FAO MOL/SAT.WAKTU

MAKA : JUMLAH A YG BEREAKSI :

MULA2A MOL

BEREAKSIYG A MOL

MULA2A MOL]X][F[ AAO WAKTU

waktu

BEREAKSIYG A MOL ]X][F[ AAO …………… ( 6)

2.1. REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK/CSTR / MIXED FLOW

A + (b/a) B → (c/a) C + (d/a) D

SISTEM

DLMA AKUMULASI

SISTEM KELUARA

ALIRAN KECEP.

SISTEM DLM REAKSI KRN

A PERUBAHAN KECEP.

SISTEMMASUK A

ALIRAN KECEP.

FAO + rA V - FA = 0 atau

FAO - FA = -rA V ................ (7)

FA = FAO (1-XA) , sehingga persamaan (6) menjadi :

keluar)(-r

X F V

A

AAO ................. (8)

moL

dm

rA

det1 3

XA0

AOF

V

Tabel 1. XA 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85-rA x 102 0,53 0,52 0,50 0,45 0,40 0,33 0,25 0,18 0,125 0,100(mol/dm3 det)

Tabel 1 bisa diubah dengan membuat hubungan antara – 1/rA thd XA

CONTOH SOAL 1.

REAKSI DEKOMPOSISI FASE GAS DENGAN REAKSI : A → B + CDARI LABORATORIUM DIPEROLEH DATA SEPERTI PADA TABEL 1, YANG MANA SUHU REAKSI 422,2 K DAN TEKANAN TOTAL 10 ATM. UMPAN YANG DIMASUKKAN MENGANDUNG INERT 50 % MOL

XA 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85

-1/rA

dm3 det/ mol

189 192 200 222 250 303 400 556 800 1000

Dengan menggunakan data dari tabel 1, hitung volume CSTR yang dibutuhkan untuk mencapai konversi 80%. Diketahui vo = 6 dm3 /det, Po = 10 atm ; yAo = 0,5; To = 422,2 K

DENGAN HUKUM GAS IDEAL DIPEROLEH :

moL/det 867,0K) K)](422.2atm/(moL)( dm 082,0[

det/dm 6 ) atm 10)(5,0(F

3

3

AO

FAO + rA V - FA = 0 , dengan FA = FAO (1-XA)

keluar)(-r

X F V

A

AAODiperoleh :

PADA XA = 0,8 -1/rA = 800 dm3 det/mol

33

A

AAO dm 554,9 )8,0(mol

det dm 800

det867,0

)(-r

X F V

mol

keluar

2.1.1. REAKTOR CSTR DISUSUN SERI ( 2 BUAH REAKTOR)

FAO

FA2

X1

X2

UNTUK REAKTOR 1 :Neraca massa :

UNTUK REAKTOR 2 : Neraca massa :

FA1 = FAO – FAO X1

FA2 = FAO - FAO X2

FA1

…………… (9)

…………… (10)

1 REAKTORMASUK YANG A MOL JUMLAH

2 REAKTOR KELUAR BEREAKSIYANG A MOL TOTALX 2

CSTR1CSTR2

-1/rA

X1 X20

Dengan menggunakan data contoh soal 1 berapa volume reaktor 1 dan 2 masing2,Jika konversi pada reaktor 1 40 % dan pada reaktor 2 juga 40%

33

11

1Ao1 dm 7,86]

mol

det dm 250[

det

mol 0,867 )4,0(

1

det

mol0,867 X

1F V

AA rr

3 3

2

12Ao2 dm 277,4 )4,08,0(

mol

det800

det

mol0,867

XXF V

dm

rA

V = V1+V2 = 86,7 dm3 + 277,4 dm3 = 364,1 dm3

2.2. REAKTOR PLUG FLOW/ TUBULAR FLOW REAKTOR

BERDASAR PADA INCREMENT Δ V

FAΙV - FAIV+ΔV + rA ΔV = 0 ............ (7)

X

A

A

r

dX

0

AoFV .......... (8)

moL

dm

rA

det1 3

XA0

AOF

V

Berapa volume reaktor alir pipa yang dibutuhkan untuk mencapai konversi 80 %, data seperti contoh soal 1

Dari neraca massa diperoleh :

X

A

A

r

dX

0

AoFV

33

3

Ao

8,0

0

Ao

dm 225mol

dm det3,259(

det

mol (0,867

mol

dm det)]800()400(4)250(2)200(4189)[3/2,0(

det

mol(0,867 V

])8,0(

1

)6,0(

42

)2,0(

4

)0(

1[

3FFV

AAAAAA

A

rrrrxr

X

r

dX

Dengan metoda 5 titik dan ∆ X diambil 0,2 , maka

8,0

0

AoFVA

A

r

dX

2.2.1 REAKTOR ALIR PIPA/PLUG FLOW YG DISUSUN SERI ( 2 REAKTOR)

FAO

X1

FA2

X2

FA1

1

0

Ao1 FVX

A

A

r

dX

2

1

Ao2 FVX

X A

A

r

dX

NERACA MASSA REAKTOR 1 ?

NERACA MASSA REAKTOR 2 ?

V1

V2

X1 X2

-1/rA

PERBANDINGAN JENIS REAKTOR

1. CSTR VERSUS PFR

keluar)(-r

X F V

A

AAO

moL

dm

rA

det1 3

0

AOF

V

keluar)(-r

X

F

V

A

A

AO

XA

CSTR

PLUG FLOW REACTOR

X

A

A

r

dX

0

AoFV

moL

dm

rA

det1 3

XA0

AOF

V

X

A

A

r

dX

0AOF

V