Soal Bab 4 TRK

8/18/2019 Soal Bab 4 TRK

1/18

EXAMPLE 4-7

Diketahui

Reaksi gas elementer :

2NOCl 2NO +Cl2

2 A→2B+C

Berlangsung dalam 10 microreactor paralel, setiap microreactor memiliki 100 channel

dengan luas penampang masuk 0,2 mm dan panjang 250 mm Reaktor dirancang untuk

mengahsilkan 20 ton NO per tahun

!ondisi operasi :

"ekanan 1#$1 !pa

"emperatur $25 oC

%n&ormasi tam'ahan :

• !on(ersi )ang diinginkan *5

• olume microreactor 10-5 dm.

• /O 2,2#10-5 mol3s

• k 0,24 dm.3mols saat 500!

• a 2$ kcal3mol

sumsi :

%sotermal

Ditanya

Buatlah plot molar &lo6 se'agai &ungsi (olume

Jawab

lgoritma neraca mol se'agai &ungsi konsentrasi dan mol &lo6rate

1 Neraca mol untuk tiap komponend F A

dV =r A

d F B

dV =r B

d F C

dV =rC

2 7ersamaan laju reaksi

−r A=kC A2


2/18

. 8tokiometri

Basis : !omponen

A →B+1

2C

•

9u'ungan antar lajurB=−r A

rC =−12

r A

• enentukan konsentrasi tiap komponen

C A=C T 0 F A

F T

C B=C T 0 F B

F T

C C =C T 0 F C

F T

F T = F A+ F B+ F C

$ engga'ungkan ersamaan laju dan molar &lo6 rate

−r A=k AC T 02

( F A

F T )2

d F A

dV =k A C T 0

2 ( F A F T )2

d F B

dV =k AC T 0

2 ( F A F T )2

d F C

dV =

1

2k A C T 0

2 ( F A F T )2

5 (aluasi

C T 0= P0

RT 0=

(1641 Kpa)

(8,314 Kpa.d m3

mol.K )698 K =0,286

mol

dm3=0,286

kmol

cm3

!etiga persamaan di e(aluasi dengan O; 7ol)math 51

d F A

dV =k A C T 02

( F A

F T )2


3/18

d F B

dV =k AC T 0

2 ( F A F T )2

d F C

dV =

1

2k A C T 0

2

(

F A

F T

)

2


4/18


5/18

SOAL 4.2 h

Berdasarkan contoh $-< 'agaimana plot )ang dihasilkan jika tekanan dinaikan 2 kali lipat dan

temperatur diturunkan 20oC=

Diketahui

Reaksi gas elementer :

2NOCl 2NO +Cl2

2 A→2B+C

Berlangsung dalam 10 microreactor paralel, setiap microreactor memiliki 100 channel

dengan luas penampang masuk 0,2 mm dan panjang 250 mm Reaktor dirancang untuk

mengahsilkan 20 ton NO per tahun

!ondisi operasi :

"ekanan .2*2 !pa

"emperatur $05 oC

%n&ormasi tam'ahan :

• !on(ersi )ang diinginkan *5

• olume microreactor 10-5 dm.

• /O 2,2#10-5 mol3s

• k 0,24 dm.3mols saat 500!

• a 2$ kcal3mol


6/18

sumsi :

%sotermal

Ditanya

Buatlah plot molar &lo6 se'agai &ungsi (olume

Jawab

lgoritma neraca mol se'agai &ungsi konsentrasi dan mol &lo6rate

1 Neraca mol untuk tiap komponend F A

dV =r A

d F B

dV =r B

d F C dV

=rC

2 7ersamaan laju reaksi

−r A=kC A2

. 8tokiometri

Basis : !omponen

A →B+1

2C

• 9u'ungan antar laju

rB=−r A

rC =−12

r A

• enentukan konsentrasi tiap komponen

C A=C T 0 F A

F T

C B=C T 0 F B

F T

C C =C T 0 F C

F T

F T = F A+ F B+ F C

$ engga'ungkan ersamaan laju dan molar &lo6 rate


7/18

−r A=k AC T 02 ( F A F T )

2

d F A

dV =k A C T 0

2

(

F A

F T

)

2

d F B

dV =k AC T 0

2 ( F A F T )2

d F C

dV =

1

2k A C T 0

2 ( F A F T )2

5 (aluasi

C T 0= P0

RT 0=

2 x (1641 Kpa)

(8,314 Kpa.d m3

mol.K )678 K =0,582

mol

dm3=0,582

kmol

cm3

!etiga persamaan di e(aluasi dengan O; 7ol)math 51

d F A

dV =k A C T 0

2 ( F A F T )2

d F B

dV

=k AC T 02

(

F A

F T

)

2

d F C

dV =

1

2k A C T 0

2 ( F A F T )2


8/18

9asil per'andingan dengan eample $-


9/18

&ek peru'ahan kenaikan tekanan dan peru'ahan temperatur :

• enurunkan kon(ersi

• Nilai /a mengalami penurunan sepanjang panjang reaktor >peningkatan (olume?

• Nilai / ' dan /c meningkat sepanjang >peningkatan (olume?

• Nilai k turun karena penuruna suhu

• r ' dan r c turun• Cto naik karena kenaikan tekanan le'ih 'erdampak di'andingkan penurunan temperatur

• Ca naik kenaikan nilai Cto

• Nilai r a naik karena kenaikan Ca

Soal P4-9

re(ersi'le li@uid-phase isomeriAation ⇋ B is carried out isothermall) in a 1000

gal C8"R "he reaction is second order in 'oth the &or6ard and re(erse directions "he li@uidenters at the top o& the reactor and eits at the 'ottom perimental data taken in a 'atch

reactor sho6s the C8"R con(ersion to 'e $0 "he reaction is re(ersi'le 6ith ! c .0 at .00

!, and 9R -25,000 cal3mol ssuming that the 'atch data taken at .00 ! are accurate and

that 15,000 cal3mol, 6hat C8"R temperature do )ou recommend to o'tain maimum

con(ersion= Hint : Read ppendi C and assume C p 0 in the appendi @uation >C-*?:

K c (T )= K c (T 0 )exp [ ∆ H Rx R ( 1T 0− 1T )]


10/18

se 7ol)math to make a plot o& D (ersus " ;oes it go through a maimum= %& so, eplain

6h)

ns6er:

1 enentukan parameter )ang telah di'erikan

• 1000 gal 1000 gal × >.,


11/18

−r A=k A0(C A2−C B2

K c )F di mana:

K C = k A0

k − A 0

c? 8toikiometri

N A= N AO− N AO X

N A= N A0(1− X )

N B= N A0 X

F olume C8"R diasumsikan konstan:

C A=C A0(1− X )

C B=C A0 X

. enentukan persamaan 'aru )ang merupakan kom'inasi dari ketigan)a

V = F A0 X

k A 0(C A2−C B2

K c )V =

F A0 X

k A 0((C A0(1− X ))2− (C A 0 X )2

K c )V =

F A 0 X

k A 0C A02((1− X )2− X

2

K c )F 7emisalan (aria'el G pada parameter )ang tidak diketahui nilain)a

Z = F A0

k A0C A 02


12/18

7emisalan persamaan ini dimaksudkan untuk menunjukkan 'ah6a nilai kon(ersi

'eru'ah-u'ah ketika nilai temperature 'eru'ah karena peru'ahan nilai temperature

mempengaruhi nilai k0 )ang pada akhirn)a mempengaruhi nilai " Nilai G disini

menunjukkan 'ah6a

F A0

k A0C A 02 memiliki nilai tertentu saat " .00 !

V =Z X

( (1− X )2− X 2

K c )

$ encari nilai G

Z =

V ( (1− X )2− X 2

K c ) X

Z =

(3785,41 L)((1−0,4 )2−(0,4 )2

3 )0,4

Z =2902,2 L

5 encari nilai D dan nilai " )ang menghasilkan &>D? 0

F 7ersamaan ksplisit

z= k A

k A0=exp [ R ( 1T o− 1T )]

K C = K C 0 exp

[∆ H Rx

R

( 1

T 0−

1

T

)]F 7ersamaan %mplisit

! ( X )=0

Z

" ( X

(1− X )2− X

2

K c)−V =0


13/18

emasukkan persamaan-persamaan )ang diperlukan di program nonlinear e@uations pada

pol)math dengan setting sa&ene6t

!emudian klik gam'ar panah ungu >perintah sol(e? kan didapat hasil untuk temperatur

.05,5 !el(in

engulangi pen)elesaian numeris di atas untuk temperatur-temperatur lainn)a dengan range

suhu .00 ! H .0* !, didapat ta'el se'agai 'erikut

T X !X"

#$$ 0$ 25#-

0*

#$$.% 0$0.4.0

5

.2*-

0*#$& 0$0


14/18

4 0*

#$&.% 0$10


15/18

V =Z

z

X

[(1− X 2 )− X 2

K c ]dalah &ungsi dimana temperatur dan kon(ersi 'erada di ruas )ang sama sehinggamen)ulitkan untuk mem'uat X =! (T ) , maka diasumsikan )ang dimaksud pada soal

adalah meman&aatkan data di ta'el se'elumn)a )ang telah didapat dari pol)math untuk di'uat

plot-n)a di ecel, sehingga didapat plot-n)a se'agai 'erikut:

2993003013023033043053063073083090.39

0.39

0.4

0.4

0.41

0.41

0.42

0.42

0.43

Hubungan Suhu dengan Konversi

T (K)

X


16/18

SOAL P 4-2$

SOAL P 4-2&


17/18


18/18

Soal Bab 4 TRK

Documents

Transcript of Soal Bab 4 TRK