DEFINISI KONVERSI
a A + b B → c C + d D atau
A + (b/a) B → (c/a) C + (d/a) D
(umpan) mula-mulaA moL
bereaksi yangA moLX A ……….. (1)
PERSAMAAN PERANCANGAN1. SISTEM BATCH
MISAL : A MULA-2 : NAO MOL , MAKA SETELAH WAKTU t
N)MULA2(UMPAA MOL
BEREAKSIYG A MOL (UMPAN) MULA2A MOL BEREAKSIYG A MOL
AAO X N BEREAKSIYG A MOL
JUMLAH MOL A YG TINGGAL DALAM REAKTOR SETELAH WAKTU t
MOL A DLM REAKTOR =[MOL A MULA2] –[MOL A YG BEREAKSI]
[ NA ] = [ NAO ] - [ NAO XA ] = NAO [ 1 – XA ]
……. ( 2 )
……….. ( 3 )
V NA
Ardt
d ATAU
V NA
Ardt
d …………… ( 4 )
PERSAMAAN (3), JIKA DISUSUN DLM FUNGSI XA ??
PERSAMAAN (3), JIKA DISUSUN DLM CA ( KONSENTRASI A) ??
X
Ar
dXt
0
AO VN ................. (5)
NERACA PADA REAKTOR BATCH
SISTEM
DLMA AKUMULASI
SISTEM KELUARA
ALIRAN KECEP.
SISTEM DLM REAKSI KRN
A PERUBAHAN KECEP.
SISTEMMASUK A
ALIRAN KECEP.
2. SISTEM ALIR
UNTUK “ CONTINUOUS-FLOW SYSTEMS” - WAKTU BERTAMBAH DENGAN BERTAMBAHNYA VOLUME REAKTOR, SEHINGGA KONVERSI MERUPAKAN FUNGSI VOLUME REAKTOR
JIKA KECEPATAN UMPAN MASUK KEDALAM SISTEM PADA KONDISI “STEADY STATE” : FAO MOL/SAT.WAKTU
MAKA : JUMLAH A YG BEREAKSI :
MULA2A MOL
BEREAKSIYG A MOL
MULA2A MOL]X][F[ AAO WAKTU
waktu
BEREAKSIYG A MOL ]X][F[ AAO …………… ( 6)
2.1. REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK/CSTR / MIXED FLOW
A + (b/a) B → (c/a) C + (d/a) D
SISTEM
DLMA AKUMULASI
SISTEM KELUARA
ALIRAN KECEP.
SISTEM DLM REAKSI KRN
A PERUBAHAN KECEP.
SISTEMMASUK A
ALIRAN KECEP.
FAO + rA V - FA = 0 atau
FAO - FA = -rA V ................ (7)
FA = FAO (1-XA) , sehingga persamaan (6) menjadi :
keluar)(-r
X F V
A
AAO ................. (8)
moL
dm
rA
det1 3
XA0
AOF
V
Tabel 1. XA 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85-rA x 102 0,53 0,52 0,50 0,45 0,40 0,33 0,25 0,18 0,125 0,100(mol/dm3 det)
Tabel 1 bisa diubah dengan membuat hubungan antara – 1/rA thd XA
CONTOH SOAL 1.
REAKSI DEKOMPOSISI FASE GAS DENGAN REAKSI : A → B + CDARI LABORATORIUM DIPEROLEH DATA SEPERTI PADA TABEL 1, YANG MANA SUHU REAKSI 422,2 K DAN TEKANAN TOTAL 10 ATM. UMPAN YANG DIMASUKKAN MENGANDUNG INERT 50 % MOL
XA 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85
-1/rA
dm3 det/ mol
189 192 200 222 250 303 400 556 800 1000
Dengan menggunakan data dari tabel 1, hitung volume CSTR yang dibutuhkan untuk mencapai konversi 80%. Diketahui vo = 6 dm3 /det, Po = 10 atm ; yAo = 0,5; To = 422,2 K
DENGAN HUKUM GAS IDEAL DIPEROLEH :
moL/det 867,0K) K)](422.2atm/(moL)( dm 082,0[
det/dm 6 ) atm 10)(5,0(F
3
3
AO
FAO + rA V - FA = 0 , dengan FA = FAO (1-XA)
keluar)(-r
X F V
A
AAODiperoleh :
PADA XA = 0,8 -1/rA = 800 dm3 det/mol
33
A
AAO dm 554,9 )8,0(mol
det dm 800
det867,0
)(-r
X F V
mol
keluar
2.1.1. REAKTOR CSTR DISUSUN SERI ( 2 BUAH REAKTOR)
FAO
FA2
X1
X2
UNTUK REAKTOR 1 :Neraca massa :
UNTUK REAKTOR 2 : Neraca massa :
FA1 = FAO – FAO X1
FA2 = FAO - FAO X2
FA1
…………… (9)
…………… (10)
1 REAKTORMASUK YANG A MOL JUMLAH
2 REAKTOR KELUAR BEREAKSIYANG A MOL TOTALX 2
CSTR1CSTR2
-1/rA
X1 X20
Dengan menggunakan data contoh soal 1 berapa volume reaktor 1 dan 2 masing2,Jika konversi pada reaktor 1 40 % dan pada reaktor 2 juga 40%
33
11
1Ao1 dm 7,86]
mol
det dm 250[
det
mol 0,867 )4,0(
1
det
mol0,867 X
1F V
AA rr
3 3
2
12Ao2 dm 277,4 )4,08,0(
mol
det800
det
mol0,867
XXF V
dm
rA
V = V1+V2 = 86,7 dm3 + 277,4 dm3 = 364,1 dm3
2.2. REAKTOR PLUG FLOW/ TUBULAR FLOW REAKTOR
BERDASAR PADA INCREMENT Δ V
FAΙV - FAIV+ΔV + rA ΔV = 0 ............ (7)
X
A
A
r
dX
0
AoFV .......... (8)
moL
dm
rA
det1 3
XA0
AOF
V
Berapa volume reaktor alir pipa yang dibutuhkan untuk mencapai konversi 80 %, data seperti contoh soal 1
Dari neraca massa diperoleh :
X
A
A
r
dX
0
AoFV
33
3
Ao
8,0
0
Ao
dm 225mol
dm det3,259(
det
mol (0,867
mol
dm det)]800()400(4)250(2)200(4189)[3/2,0(
det
mol(0,867 V
])8,0(
1
)6,0(
42
)2,0(
4
)0(
1[
3FFV
AAAAAA
A
rrrrxr
X
r
dX
Dengan metoda 5 titik dan ∆ X diambil 0,2 , maka
8,0
0
AoFVA
A
r
dX
2.2.1 REAKTOR ALIR PIPA/PLUG FLOW YG DISUSUN SERI ( 2 REAKTOR)
FAO
X1
FA2
X2
FA1
1
0
Ao1 FVX
A
A
r
dX
2
1
Ao2 FVX
X A
A
r
dX
NERACA MASSA REAKTOR 1 ?
NERACA MASSA REAKTOR 2 ?
V1
V2
X1 X2
-1/rA
PERBANDINGAN JENIS REAKTOR
1. CSTR VERSUS PFR
keluar)(-r
X F V
A
AAO
moL
dm
rA
det1 3
0
AOF
V
keluar)(-r
X
F
V
A
A
AO
XA
CSTR
PLUG FLOW REACTOR
X
A
A
r
dX
0
AoFV
moL
dm
rA
det1 3
XA0
AOF
V
X
A
A
r
dX
0AOF
V
Top Related