PERHITUNGAN TUGAS KHUSUS PRARANCANGAN PABRIK AMMONIUM KLORIDA DARI AMMONIUM SULFAT DAN SODIUM KLORIDA DENGAN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (REAKTOR-201)REAKTOR JENIS PFR

1. Menghitung volume Reaktor Menentukan persamaan laju reaksi(NH4)2SO4(l) + 2NaCl(l) 2NH4Cl(l) + Na2SO4(s)a) Menentukan densitas campuran bahan yang masuk ke reaktor hasil perhitungan densitas tertera pada Tabel 1. Berikut,

Tabel 1. Hasil perhitungan densitas campuran bahankomponenMassa(kg/jam)BMmolXi =Wi(% massa)pi(kg/m3)Wi/p

(NH4)2SO46532,5811132,140049,43680,03231631,6520,0000019824

NaCl6056,218658,45103,61370,06781534,62800,000044176

CaSO45,5178136,140,04050,0000,16190,000163797

NH4CL116,449153,52,17660,00141003,930,000001419

Na2SO4533,7265142,053,75730,00251130,0470,000002175

H2SO44,978798,080,05080,00956,680,00000035

H2024674,664418,021369,29330,8959958,380,000934825

37936,71611528,3690,000651206

Densitas campuran

1536,6124 kg/m3 95,8649 lb/ft2

Keterangan :Pmix =densitas campuran (kg/m3)Pi = densitas bahan (kg/m3)Wi =fraksi massa

b) Menentukan laju alir massa

Fv =24,7046 m3/jam = 872,4306 ft3/jamKeterangan :Fi =laju alir massa (kg/jam)Fv =laju alir volume (m3/jam)c) Menentukan konsentrasi awal Amonium sulfa ( (NH4)2SO4)Dengan menggunakan rumus

Keterangan : CAo=konsentrasi awal (kmol/m3)Fav= laju alir mol amonium sulfat (kmol/jam)Fv = laju alir volum (m3/jam) Natrium klorida (NaCl)

Keterangan :Cbo= konsentrasi awal natrium klorida (kmol/m3)Fbv =laju alir mol natrium klorida (kmol/jam)Fv = laju alir massa (m3/jam)d) Menetukan konstanta laju reaksiDengan persamaan CA=CAO - CAOXACB= CBO -CAOXA

Jadi dari persamaan diatas dapat ditentukan konstanta laju reaksinya dengan persaaman dibawah ini ,

e) Menentukan laju reaksi

Menentukan volume cairan dalam reaktor

Dimana Vo= FvVt =Vo x Ketrangan : = waktu tinggal (jam) Vt= volume cairan (m3/jam)Vo=Fv= laju alir massa(m3/jam)Merancang volume 2 reaktor yang dipasang secara seriDirancang dengan volume yang samaV1=V2=

Menentukan volume reaktor 1 pada rangkaian reaktor seri :

Menghitung waktu tinggala,

PRARANCANGAN PABRIK PHENYL ETHYLALCOHOL DARI BENZENE DAN ETHYLENEOXIDE KAPASITAS 1000 TON/TAHUNTugas : tempat reaksi ethylene oxide dan benzene menjadi phenyl ethyl alkoholTipe reaktor : Reaktor Batch

Langkah perancangan Reaktor

1. menentukan kondisi operasi2. neraca massa3. menghitung densitas dan laju alir volumetrik dan kinetika reaksi4. menghitung volume berdasarkan waktu per batch5. menghitung dimensi rektor (diameter reaktor, tinggi reaktor, lebarreaktor, tebal shell, tebal head, tinggi head, tinggi reaktor keseluruhan)6. menghitung dimensi pengaduk (baffle, lebar impeller, jumlah impeller, power pengadukan)7.menghitungNP reaktor (untuk menentukan penggunaan jaket/coil)jaket : jika luas transfer panas sama dengan kurang dari luas selubungcoil : jika luas transfer panas lebih dari luas selubung

1. Menentukan kondisi operasiKondisi operasi secara batchTekanan = 1 atmSuhu = 10oC (10-20oC)Reaksi yang terjadi:

C2H4O + C6H6 =======> C8H10O

Alasan pemilihan reaktor batch:

a) Kapasitas produksi kecilb) Konversi yang dihasilkan lebih maksimal dibandingkan proses kontinyuc) Proses pengontrolan lebih mudahd) Proses lebih sederhana karena tidak memerlukan proses pemisahanbahan baku sisa reaksi.2. Menentukan neraca massa di Reaktor3. Menghitung densitas dan laju alir volumetrik dan kinetika reaksiMenghitung kecepatan laju alir volumetrik (Fv):

Persamaan kinetika reaksi :Menghitung konstanta kecepatan reaksi kimia :Dari Othmer, 1992, waktu tinggal reaksi dalam reaktor 6 jam, pada temperatur10oC dengan konversi 60% dianggap orde 1 karena benzene dibuat berlebih.Dari Levenspiel, untuk orde 1, diperoleh persamaan:

Dimana n adalah orde reaksi

.-rA = kCA

CA = CA0(1-XA)

-ln (1-XA)=kt

4. Menghitung volume berdasarkan waktu per batchWaktu per batch: waktu persiapan + waktu reaksi + waktu pengosongan +waktu pencucianDiperoleh waktu proses batch:waktu persiapan = 1,00 jamwaktu reaksi = 6,00 jamwaktu pengeluaran = 0,50 jamwaktu pembersihan = 1,00 jam 8,50 jamvolume = laju alir volumetrik x waktu tinggal

5. Mnghitung dimensi reaktorMenurut Wallas diameter : tinggi cairan = 1 : 1, agar hasil pengadukan lebihHomogen Sehingga dirancang diameter dan tinggi shell 1 : 1

Volume reaktor = volume shell + volume head