TUTORIAL III REAKTOR - aspentk.blog.ugm.ac.idaspentk.blog.ugm.ac.id/files/2014/03/Reaktor-XX.pdf ·...
Transcript of TUTORIAL III REAKTOR - aspentk.blog.ugm.ac.idaspentk.blog.ugm.ac.id/files/2014/03/Reaktor-XX.pdf ·...
TUTORIAL III
REAKTOR
Non kinetik : - Pemodelan Simulasi- Tidak memperhitungkan desainalat
Kinetik : - Pemodelan Fisis- Memperhitungkan desain alat danpengaruhnya dengan hasil reaksi
Spesifikasi Reaktor Aspen
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED
R-Equil
• Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia dan fasa.• Tanpa spesifikasi lain, dianggap setimbang.• Hanya reaksi yang diketahui yang ditekankan.• Jika ada padatan, tidak diperhitungkan dalam
kesetimbangan• Gunakan jika banyak komponen, tetapi hanya sedikit
reaksi yang diketahui atau sedikit komponen terlibatreaksi
• Temperatur approach dapat dipakai• Suhu diatas suhu operasi reaktor ( kesetimbangan
dihitung pada suhu approach )
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED
R-Gibbs :
• Tidak perlu tahu reaksi yang terjadi
• Tidak perlu menspesifikasi stoikiometri
• Dipakai untuk mengekplorasi kemungkinantermodinamika
• Bisa memilih kesetimbangan yang diperhitungkan
• Bisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksi
• Mampu memperhitungkan kesetimbangan fase dankimia secara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy dan Phase Splitting
R-Stoic• Konversi salah satu reaktan ditentukan • Akan menghitung semua komponen keluar reaktor • Menghitung neraca energi, suhu keluar reaktor• Menghitung kecepatan transfer panas• Jika ada beberapa mass / heat stream masuk dapat
digabung sebagai stream overall • Data diperlukan : Derajat konversiKoefisien dalam reaksiPout 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 componenhasilnya.
• Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produk• Pilih yield dengan basis mol atau massaMolar balance tdk dicekAtom balance tdk dicek Stoikiometri tdk diperlukan
REAKTOR BALANCE BASED
LET’S TRYNitroaniline (NA) terbentuk dari reaksi antara amoniak dengan o-Chloronitro-
benzen (ONCB). Reaksi sebagai berikut :
2NH3 + ONCB NA + NH4Cl
Berlangsung isotermal pada suhu = 50oC dan tekanan =1 atm. Property =
PENG-ROB.
Umpan terdiri dari :
Amoniak = 400 kg/jam (Dengan inert H2O 30% massa)
ONCB = 2000 kg/jam
Masing2 umpan mula-mula berada pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm.
Tentukan komposisi gas keluar reaktor apabila konversi ONCB = 0,8 konversi
kesetimbangan !!!
Langkah Pengerjaan
Pake duplicator untukmempermudah input pemodelan lain Jangan lupa
sering-sering diSAVE yaaa
Spesifikasi R-equil
Selisih panas masukdan panas keluar
Kita coba input arus panas
Input panas R-Equil :
Input panas R-Stoic :
Selisih panas masukdan panas keluarsudah sangat sedikit
Coba dengan R-Gibbs untuk membandingkan hasilnya
Input reaktor:
Perbandingan hasil run untuk R-Stoic, R-Gibbs, dan R-Equil:
REAKTOR KINETIK
Fungsi: -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 sebagaivariabel global dan dinyatakan dalam blok tersendiri di luarblok 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 samadengan yang berada di dalam reaktor
• Form sama dengan R-Plug, tapi dimensinyadinyatakan dalam volum reaktor
• Jika volum dihitung, perlu design specification (dipelajari lebih lanjut)
RPLUG
• Dispersi arah radial diabaikan (plug flow)
• Dimensinya dinyatakan dalam panjangreaktor 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 OleatMetil Oleat + Air
Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm dengan persamaankecepatan 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 reaktoruntuk 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 reaktoryang volumenya hampir sama.... bagaimana perbandingan jumlah produk yang terbentuk????
FLOWSHEET
INPUT DATA CSTR
CARA MENAMBAHKAN REAKSI
Klik kanan pada kolomkiri 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 soal
INPUT DIMENSI RPLUG
-r=k Cmetanol Casam
Perbandingan hasil run: