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.