Example 6-2 dan Problem 6-5
-
Upload
kameliya-hani-millati -
Category
Documents
-
view
38 -
download
9
description
Transcript of Example 6-2 dan Problem 6-5
UNIVERSITAS INDONESIA
Dosen Pengajar: Dr. Ir. Setiadi, M.Eng.
Asisten Dosen: Latif dan Wahyudi
“TUGAS 1: EXAMPLE 6-2 & PROBLEM 6-5”
Tugas 1: Kelompok 1
KELOMPOK 1
ANGGOTA KELOMPOK :
Gabriela Putri Natalia 1206239983
Jonathan 1206202040
Kameliya Hani Millati 1206202034
Mohamad Amirudin 1206240650
Norman Pamungkas 1206240436
CHEMICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF ENGINEERING
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
APRIL 2015
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 ii Universitas Indonesia
KATA PENGANTAR
Pertama-tama, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha
Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas
pembuatan makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini ditulis sebagai tugas
setelah penulis mempelajari materi mengenai Multiple Reactions. Topik yang
diberikan kepada penulis berkaitan dengan materi tersebut adalah Memaksimalkan
Produk Ketika Terdapat Desired dan Undesired Reactios, dengan mengerjakan
Example 6-2 dan Problem 6-5 dari buku Fogler Edisi 4.
Selain itu, makalah ini tidak akan terealisasi tanpa adanya bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir.
Setiadi, M.Eng. selaku dosen mata kuliah Teknik Reaksi Kimia 2, serta pihak –
pihak lain yang turut membantu proses penyelesaian penulisan makalah ini, baik
secara langsung maupun secara tidak langsung.
Seperti pepatah yang mengatakan bahwa tidak ada gading yang tidak retak,
demikian pula dengan makalah ini. Penulis menyadari bahwa masih terdapat
banyak kekurangan pada makalah ini dikarenakan keterbatasan kemampuan yang
penulis miliki, kurangnya litertaur yang berhubungan, dan sebagainya. Namun
dibalik semua kekurangan yang ada, penulis tetap mengharapkan agar makalah ini
dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Hal ini terutama untuk memperkaya
pengetahuan dan wawasan mengenai aplikasi reaktor dalam memaksimalkan
produk ketika terdapat desired dan undesired reactions.
Depok, 27 April 2015
Tim Penulis
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 iii Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
COVER ............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ...................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
BAB 1. PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................... 1
1.3. Tujuan Penulisan ........................................................................................ 1
1.4. Batasan Masalah ......................................................................................... 2
BAB 2. PEMBAHASAN EXAMPLE 6-2 ........................................................ 3
2.1. SOAL ......................................................................................................... 3
2.2. JAWABAN ................................................................................................ 3
BAB 3. PEMBAHASAN PROBLEM 6-5 ....................................................... 11
3.1. SOAL ......................................................................................................... 11
3.2. JAWABAN ................................................................................................ 11
BAB 4. KESIMPULAN ................................................................................... 14
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 16
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 1 Universitas Indonesia
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Pada multiple reaction, biasanya terjadi beberapa reaksi desired (diinginkan)
dan undesired (tidak diinginkan). Sangat jarang hanya terjadi 1 reaksi yang
diinginkan. Salah satu faktor dari kesuksesan ekonomi dalam sebuah pabrik kimia
adalah meminimisasi undesired side reaction yang terjadi bersamaan dengan
desired reaction. Selektivitas menunjukkan sebuah produk yang lebih diinginkan
dibandingkan dengan produk lainnya pada multiple reections. Instantaneous
selectivity suatu produk merupakan perbandingan laju reaksi produk yang
diinginkan terhadap laju reaksi produk yang tidak diinginkan. Sedangkan overall
selectivity merupakan perbandingan laju alir keluaran produk yang diinginkan
terhadap laju alir keluaran produk yang tidak diinginkan. Untuk mendapatkan
selektivitas yang maksimal, terdapat beberapa kondisi operasi yang harus
ditentukan seperti konsentrasi reaktan, suhu reaktor, jenis dan susunan reaktor, dan
sebagianya.
Dalam multiple reaction, kita juga megenal reaksi paralel. Reaksi ini
memudahkan untuk mengurangi produk yang tidak diinginkan. Ada beberapa cara
yang dapat digunakan untuk meminimalisir adanya produk yang tidak diinginkan.
Hal ini dapat dilakukan dengan memilih tipe dan juga kondisi dari reaksi yang ada.
Untuk mengoptimalkan produk yang diinginkan biasanya digunakan reaktor batch
atau plug flow dimana pada reaksi parallel, konsentrasi reaktan menurun seiring
waktu. Pada CSTR dengan pengadukan sempurna, konsentrasi reaktan akan selalu
berada pada nilai terendah, maka CSTR umumnya tidak digunakan.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dalam pembahasan example 6-2 dan problem 6-5 adalah:
1. Kondisi operasi apa saja yang dibutuhkan untuk memaksimalkan selektivitas
pada trambouze reaction untuk laju alir masuk reaktan 2 dm3/s dengan
konsentrasi 0.4 M?
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 2 Univesitas Indonesia
2. Berapa besar konsentrasi maksimum dari reaksi paralel yang ada dalam reaktor
batch serta konsentrasi keluaran dari CSTR dengan space time 1 menit, 10
menit, dan 100 menit?
1.3. TUJUAN PENULISAN
Tujuan penulisan dalam pembahasan example 6-2 dan problem 6-5 adalah:
1. Untuk mempelajari penentuan beberapa kondisi operasi ketika terdapat desired
dan undesired reaction yang terjadi secara bersamaan sehingga dapat diperoleh
selektivitas maksimal.
2. Untuk mencari tahu nilai konsentrasi maksimum dari suatu reaksi paralel yang
terjadi pada reaktor batch dan konsentrasi keluaran dari reaktor CSTR dengan
nilai space time tertentu.
1.4. BATASAN MASALAH
Pembahasan mengenai penentuan kondisi operasi untuk memperoleh
seletivitas yang maksimum ini lebih ditekankan pada multiple reaction dimana
terjadi desired dan undesired reaction secara bersamaan. Kondisi operasi yang akan
dibahas adalah konsentrasi, jenis reaktor, susunan reaktor, suhu reaktor, dan volume
reaktor terutama pada reaktor CSTR dan PFR.
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 3 Universitas Indonesia
BAB 2
PEMBAHASAN EXAMPLE 6-2
2.1. SOAL EXAMPLE 6-2
Maximizing the Selectivity for the Trambouze Reactions
Reactant A decomposes by three simultaneous reactions to form three
products: one that is desired, B, and two that are undesired, X and Y. These gas-
phase reactions, along with the appropriate rate laws, are called the Trambouze
reactions.
1) 𝐴𝑘1→ 𝑋 −𝑟1𝐴 = 𝑟𝑋 = 𝑘1 = 0.0001
𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3 ∙ 𝑠
2) 𝐴𝑘2→ 𝐵 −𝑟2𝐴 = 𝑟𝐵 = 𝑘2𝐶𝐴 = (0.0015 𝑠−1)𝐶𝐴
3) 𝐴𝑘3→ 𝑌 −𝑟3𝐴 = 𝑟𝑌 = 𝑘3𝐶𝐴
2 = 0.008𝑑𝑚3
𝑚𝑜𝑙 ∙ 𝑠𝐶𝐴
2
The specific reaction rates are given at 300 K and the activation energies for
reactions (1), (2), and (3) are E1 = 10,000 kcal/mole, E2 = 15,000 kcal/mole, and E3
= 20,000 kcal/mole. How and under what conditions (e.g., reactor type(s),
temperature, concentrations) should the reaction be carried out to maximize the
selectivity of B for an entering concentration of A of 0.4 M and a volumetic flow
rate of 2.0 dm3/s.
2.1. JAWABAN EXAMPLE 6-2
Terdapat beberapa kondisi operasi yang harus ditentukan untuk memperoleh
selektivitas terhadap B yang maksimal. Kondisi operasi tersebut yaitu konsentrasi
CA ketika selektivitas terhadap B maksimal, jenis reaktor, volume reaktor, konversi
reaktan A, suhu reaktor, dan penambahan reaktor. Berikut merupakan perhitungan
dari setiap kondisi operasi.
2.1.1. Menentukan Konsentrasi dan Selektivitas Terhadap B
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝑟𝐵
𝑟𝑋 + 𝑟𝑌=
𝑘2𝐶𝐴
𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴2 (1.1)
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 4 Univesitas Indonesia
Dengan menggunakan Ms. Excel (terlampir), dilakukan pem-plotan data
konsentrasi CA pada rentang 0-1 dengan increment 0.025, sehingga diperoleh grafik
selektivitas sebagai berikut:
Tabel 2.1. Nilai CA dan SB/SY
CA SB/XY CA SB/XY
0.000 0.000 0.525 0.342
0.025 0.357 0.550 0.327
0.050 0.625 0.575 0.314
0.075 0.776 0.600 0.302
0.100 0.833 0.625 0.291
0.125 0.833 0.650 0.280
0.150 0.804 0.675 0.270
0.175 0.761 0.700 0.261
0.200 0.714 0.725 0.253
0.225 0.668 0.750 0.245
0.250 0.625 0.775 0.237
0.275 0.585 0.800 0.230
0.300 0.549 0.825 0.223
0.325 0.516 0.850 0.217
0.350 0.486 0.875 0.211
0.375 0.459 0.900 0.205
0.400 0.435 0.925 0.200
0.425 0.413 0.950 0.195
0.450 0.392 0.975 0.190
0.475 0.374 1.000 0.185
0.500 0.357
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 5 Univesitas Indonesia
Gambar 2.1. Selektivitas sebagai Fungsi dari Konsentrasi A
CA* adalah konsentrasi A yang memberikan selektivitas yang maksimal
terhadap B. Konsentrasi pada reaktor PFR berubah di sepanjang reaktor, karenanya
reaktor PFR tidak cocok untuk digunakan dan sebagai gantinya digunakan reaktor
CSTR. Nilai CA* dapat dicari dengan menurunkan persamaan untuk SB/XY terhadap
CA dan mengatur nilai turunannya menjadi nol dan nilai CA* dapat dicari.
𝑑𝑆 𝐵𝑋𝑌
𝑑𝐶𝐴= 0 =
𝑘2[𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2] − 𝑘2𝐶𝐴
∗[2𝑘3𝐶𝐴∗]
[𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2]
2 (1.2)
𝑘2[𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2] − 𝑘2𝐶𝐴
∗[2𝑘3𝐶𝐴∗] = 0 (1.3)
𝑘2[𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2] = 𝑘2𝐶𝐴
∗[2𝑘3𝐶𝐴∗] (1.4)
[𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2] = 𝐶𝐴
∗[2𝑘3𝐶𝐴∗] (1.5)
𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2 = 2𝑘3𝐶𝐴
∗2 (1.6)
𝑘1 = 𝑘3𝐶𝐴∗2
(1.7)
𝐶𝐴∗ = √
𝑘1
𝑘3 (1.8)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
SB/XY
CA (mol/dm3)
CA*
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 6 Univesitas Indonesia
Dengan memasukkan nilai k1 dan k3, diperoleh nilai CA* :
𝐶𝐴∗ = √
0.0001 𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3 ∙ 𝑠
0.008 𝑑𝑚3
𝑚𝑜𝑙 ∙ 𝑠
(1.9)
𝐶𝐴∗ = 0.112
𝑑𝑚3
𝑚𝑜𝑙 (1.10)
Kemudian, nilai selektivitas SB/XY pada konsentrasi di atas dapat dihitung dengan
mensubstitusikan CA* ke dalam persamaan (1.1) :
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝑟𝐵
𝑟𝑋 + 𝑟𝑌=
𝑘2𝐶𝐴∗
𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴∗2
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝑘2√
𝑘1
𝑘3
𝑘1 + 𝑘3𝑘1
𝑘3
(1.11)
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝑘2√
𝑘1
𝑘3
2𝑘1= 0.84
(1.12)
2.1.2. Menghitung Volume dan Konversi Pada CSTR
Untuk menghitung volume dan konversi pada CSTR, diperlukan persamaan
laju pembentukan A. Laju pembentukan A dapat digambarkan dengan persamaan
berikut:
𝑟𝐴 = 𝑟1𝐴 + 𝑟2𝐴 + 𝑟3𝐴 (1.13)
𝑟𝐴 = −𝑘1𝐴 − 𝑘2𝐴𝐶𝐴 − 𝑘3𝐴𝐶𝐴2 (1.14)
−𝑟𝐴 = 𝑘1 + 𝑘2𝐶𝐴 + 𝑘3𝐶𝐴2 (1.15)
Volume CSTR dapat dihitung dengan menggunakan hubungan antara V, vo, dan τ.
𝑉 =𝑣0[𝐶𝐴0 − 𝐶𝐴
∗]
−𝑟𝐴 (1.16)
𝑉 =𝑣0[𝐶𝐴0 − 𝐶𝐴
∗]
[𝑘1 + 𝑘2𝐶𝐴∗ + 𝑘3𝐶𝐴
∗2] (1.17)
𝜏 = (0.4 − 0.112)
(0.0001) + (0.0015)(0.112) + (0.08)(0.112)2 (1.18)
𝜏 = 783 𝑠 (1.19)
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 7 Univesitas Indonesia
𝑉 = 𝑣0𝜏 (1.20)
𝑉 = 2𝑑𝑚3
𝑠× 783 𝑠 (1.21)
𝑉 = 1566 𝑑𝑚3 (1.22)
2.1.3. Mengatur Temperatur untuk Selektivitas Maksimal
Salah satu yang menjadi faktor penentu selektivitas suatu reaksi adalah
temperatur. Selektivitas dapat dimaksimalkan dengan meninjau persamaan
selektivitas dalam bentuk persamaan Arrhenius yang menghubungkan selektivitas
dengan energi aktivasi. Persamaannya adalah sebagai berikut:
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝑟𝐵
𝑟𝑋 + 𝑟𝑌=
𝑘2𝐶𝐴
𝑘1 + 𝑘3𝐶𝐴2 (1.1)
𝑆 𝐵𝑋𝑌
=𝑘2√
𝑘1
𝑘3
𝑘1 + 𝑘3𝑘1
𝑘3
=𝑘2
2 √𝑘1𝑘3
(1.11)
𝑆𝐵/𝑋𝑌 =𝐴2
2 √𝐴1𝐴3
exp [
𝐸1 + 𝐸3
2 − 𝐸2
𝑅𝑇] (1.23)
Seperti yang terlihat pada persamaan (1.23), komponen yang mempengaruhi
pengaturan suhu agar nilai selektivitas terhadap komponen yang diharapkan tinggi
adalah nilai 𝐸1+𝐸3
2− 𝐸2. Terdapat tiga kasus yang memungkinkan:
Kasus 1: 𝐸1+𝐸3
2< 𝐸2
Jika kasus 1 berlaku, maka reaksi harus dijalankan pada temperatur yang
setinggi yang dimungkinkan dan harus diperhatikan reaksi lain yang mungkin
terjadi pada temperatur tinggi.
Kasus 2: 𝐸1+𝐸3
2> 𝐸2
Jika kasus 2 berlaku, maka reaksi harus dijalankan pada temperatur yang cukup
rendah (tidak terlalu rendah) agar konversi yang signifikan tercapai.
Kasus 3: 𝐸1+𝐸3
2= 𝐸2
Jika kasus 3 berlaku, maka selektivitas reaksi independen terhadap temperatur.
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 8 Univesitas Indonesia
Selanjutnya, dilakukan perhitungan nilai 𝐸1+𝐸3
2− 𝐸2 dengan menggunakan data-
data yang diperoleh dari soal:
𝐸1 + 𝐸3
2− 𝐸2 =
10000 + 20000
2− 15000 = 0 (1.24)
Kasus yang berlaku adalah kasus 3, maka selektivitas reaksi independen terhadap
suhu.
2.1.4. Menghitung Konversi A Pada Reaktor CSTR
Konversi A pada reaktor adalah:
𝑋∗ =𝐶𝐴0 − 𝐶𝐴
∗
𝐶𝐴0=
0.4 − 0.112
0.4= 0.72 (1.25)
Jika konversi yang lebih tinggi dibutuhkan, maka penggunaan reaktor CSTR perlu
diikuti dengan penambahan reaktor PFR karena konsentrasi CA* dan selektivitas
akan menurun secara konstan hingga mencapai konsentrasi akhir CAf. Maka sistem
beruntun yang akan memberikan selektivitas maksimal adalah:
[𝐶𝑆𝑇𝑅|𝐶𝐴∗ + 𝑃𝐹𝑅|𝐶𝐴
∗
𝐶𝐴𝑓]
2.1.5. Perhitungan Pada Kondisi CSTR Ditambah PFR
Pertama-tama, dilakukan perhitungan konsentrasi keluaran dari spesi X, Y,
dan B dengan menggunakan neraca mol.
Spesi X
𝑉 =𝑣0𝐶𝑋
𝑟𝑥=
𝑣0𝐶𝑋
𝑘1 (1.26)
𝐶𝑋 =𝑘1𝑉
𝑣0= 𝑘1𝜏 = (0.0001
𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3 ∙ 𝑠) (783 𝑠)
(1.27)
𝐶𝑋 = 0.0783 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐹𝑋 = 𝑣0𝐶𝑋 = 0.156 𝑚𝑜𝑙/𝑠
Spesi B
𝑉 =𝑣0𝐶𝐵
𝑟𝐵=
𝑣0𝐶𝐵
𝑘2𝐶𝐴∗ (1.28)
𝐶𝐵 =𝑘2𝐶𝐴
∗𝑉
𝑣0= 𝑘2𝐶𝐴
∗𝜏 = (0.0015 𝑠−1)(783 𝑠) (0.112𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3)
(1.29)
𝐶𝐵 = 0.132 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐹𝐵 = 𝑣0𝐶𝐵 = 0.264 𝑚𝑜𝑙/𝑠
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 9 Univesitas Indonesia
Spesi Y
𝐶𝑌 =𝑟𝑌𝑉
𝑣0= 𝑘3𝐶𝐴
∗2𝜏 = 0.008(𝑠−1)(783 𝑠) (0.112𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3)
2
(1.30)
𝐶𝑌 = 0.0786 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐹𝐵 = 𝑣0𝐶𝐵 = 0.157 𝑚𝑜𝑙/𝑠
Kedua, dilakukan perhitungan neraca mol untuk PFR. Persamaan neraca mol pada
PFR adalah:
𝑑𝐶𝐴
𝑑𝜏= −𝑘1 − 𝑘2𝐶𝐴 − 𝑘3𝐶𝐴
2 (1.31)
𝑑𝐶𝑋
𝑑𝜏= 𝑘1
(1.32)
𝑑𝐶𝐵
𝑑𝜏= 𝑘2𝐶𝐴
(1.33)
𝑑𝐶𝑌
𝑑𝜏= 𝑘3𝐶𝐴
2 (1.34)
Kemudian, pada saat τ = 0:
𝐶𝐴 = 0.112 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐶𝑋 = 0.0783 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐶𝐵 = 0.132 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
𝐶𝑌 = 0.0786 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
Maka, dapat dibuat Polymath (terlampir) berdasarkan persamaan dan initial value
tersebut sehingga dihasilkan grafik sebagai berikut:
Gambar 1.2. Konsentrasi Spesi pada Trambouze Reaction
0.030.040.050.060.070.080.09
0.10.110.120.130.140.150.160.17
0 100 200 300
Ci
(mol/dm3)
τ (s)
Ca
Cx
Cb
Cy
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 10 Univesitas Indonesia
Gambar 2.2. Konversi Spesi X
Gambar 2.3. Selektivitas SB/XY
Dari grafik, terlihat bahwa pada keluaran PFR meskipun diperoleh peningkatan
konversi A dan peningkatan konsentrasi produk B, terjadi penurunan selektivitas
terhadap B (SB/XY). Maka, perlu diperhatikan juga apakah penambahan PFR cukup
baik untuk dilakukan, mengingat terjadinya penurunan selektivitas dan juga
penambahan biaya.
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
0 50 100 150 200 250 300
X
τ (s)
0.8
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0 50 100 150 200 250 300
SB/XY
τ (s)
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 11 Univesitas Indonesia
BAB 3
PEMBAHASAN PROBLEM 6-5
3.1. SOAL PROBLEM 6-5
The following reactions
𝐴 𝐾1↔ 𝐷 – 𝑟1𝐴 = 𝑘1 [𝐶𝐴 −
𝐶𝐷
𝐾1𝐴]
𝐴 𝐾2↔ 𝑈 – 𝑟2𝐴 = 𝑘2 [𝐶𝐴 −
𝐶𝑈
𝐾2𝐴]
Take place in a batch reactor
a) Plot conversion and the concentrations of A, D, and U as a function of time.
When would you stop the reaction to maximize concentration of D?
b) When is the maximum concentration of U?
c) What are the equilibrium concentrations of A, D, and U?
d) What would be the exit concentrations from a CSTR with a space time of 1.0
min? Of 10.0 mins? Of 100 mins?
Additional information:
𝑘1 = 1.0 𝑚𝑖𝑛−1, 𝐾1𝐴 = 10
𝑘2 = 100 𝑚𝑖𝑛−1, 𝐾2𝐴 = 1.5
𝐶𝐴0 = 1𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3
(Adapted from a problem by John Falkner, University of Colorado)
3.2. JAWABAN PROBLEM 6-5
Pertama membuat grafik antara CA, CD, dan CU sebagai fungsi dari waktu.
Data yang dimasukkan adalah sebagai berikut:
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 12 Univesitas Indonesia
Sehingga dihasilkan data dan grafik sebagai berikut
Gambar 3.1. Grafik Konsentrasi Reaktan dan Produk
Gambar 3.1 Grafik Konversi
Untuk mendapatkan konsentrasi maksimum D, maka yang perlu dilakukan adalah
melakukan reaksi pada waktu yang cukup lama, karena konsentrasi D hanya
bertambah seiring bertambahnya waktu.
Dapat dilihat dari grafik bahwa konsentrasi maksimum dari U sekitar 0.53,
yaitu pada saat t = 0.31 menit. Konsentrasi dapat dilihat dari grafik bahwa
konsentrasi equilibrium adalah saat garis pertama kali konstan, yaitu 0.08 mol/dm3
untuk CA, 0.8 mol/dm3 untuk CD, dan 0.12 mol/dm3 untuk CU.
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 13 Univesitas Indonesia
Dengan menggunakan polymath, didapatkan nilai akhir untuk masing–masing
konsentrasi akhir, yaitu:
Tabel 3.1 Nilai akhir variabel terhadap waktu
𝝉 1 min 10 min 100 min
CAexit 0.295 0.133 0.0862
CDexit 0.2684 0.666 0.784
CUexit 0.436 0.199 0.129
X 0.705 0.867 0.914
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 14 Univesitas Indonesia
BAB 4
KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan dari pembahasan example 6-2 adalah:
1. Untuk memperoleh selektivitas terhadap B (produk yang diinginkan) yang
maksimum, dapat ditentukan:
• Konsentrasi A saat selektivitas terhadap B maksimum
• Volume reactor CSTR
• Pengaturan suhu operasi
• Penambahan reactor PFR
2. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa selektivitas terhadap B akan maksimal
ketika:
• 𝐶𝐴∗ = 0.112
𝑑𝑚3
𝑚𝑜𝑙 dimana 𝑆𝐵/𝑋𝑌 = 0.84
• VCSTR = 1566 dm3
• Selektivitas terhadap B tidak dipengaruhi suhu karena 𝐸1+𝐸3
2= 𝐸2
• Berdasarkan kurva profil konsentrasi dan profil selektivitas untuk
penambahan reator PFR diketaui sebagai berikut:
Pada keluaran PFR meskipun diperoleh peningkatan konversi A dan
peningkatan konsentrasi produk B, terjadi penurunan selektivitas terhadap
B (SB/XY). Maka, perlu diperhatikan juga apakah penambahan PFR cukup
baik untuk dilakukan, mengingat terjadinya penurunan selektivitas dan juga
penambahan biaya
Beberapa kesimpulan dari pembahasan problem 6-5 adalah:
1. Dari hasil perhitungan pada reaktor batch berupa grafik, didapati bahwa seiring
menurunnya konsentrasi reaktan, maka konsentrasi produk akan meningkat.
Konsentrasi produk yang diinginkan akan meningkat dan produk yang tidak
diinginkan yang awalnya meningkat akan mengalami penurunan. Dengan
begitu, konversi akan menigkat seiring dengan berjalannya waktu.
2. Dari hasil perhitungan didapati nilai – nilai di bawah ini:
Konsentrasi maksimum dari U sekitar 0.53, yaitu pada saat t = 0.31 menit.
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 15 Univesitas Indonesia
Konsentrasi equilibrium 0.08 mol/dm3 untuk CA, 0.8 mol/dm3 untuk CD, dan
0.12 mol/dm3 untuk CU.
Nilai akhir untuk variabel CAexit, CDexit, CUexit, dan X menunjukkan
peningkatan pada kenaikan waktu 1 menit ke 10 menit dan juga ke 100 menit.
Dapat dikatakan bahwa variabel meningkat seiring waktu yang semakin
lama.
Kelompok 1: Ex 6-2 dan P 6-5 16 Univesitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA
Fogler, H. Scott. 2006. Elements of Chemical reaction Engineering 4th Edition. US:
Pearson Education, Inc.