TUTORIAL 3REAKTOR

• BALANCE• R. YIELD• R. STOIC

• EQUILIBRIUM• R. EQUIL• R. GIBBS

NON KINETIK

• CSTR• R. PLUG• R.BATCH

KINETIK

REAKTOR KIMIA

Non Kinetik Kinetik

Non kinetik : - Pemodelan Simulasi- Tidak memperhitungkan desain alatKinetik : - Pemodelan Fisis- Memperhitungkan desain alat danpengaruhnya dengan hasil reaksi

MODEL REAKTOR ASPEN

SPESIFIKASI REAKTOR ASPEN

REAKTOR EQULIBRIUM BASEDR.Equil :Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia dan fisisHanya reaksi yang diketahui yang ditekankanTidak memperhitungkan kesetimbangan padatanTemperature approach dapat dipakaiSuhu diatas suhu operasi reaktor (kesetimbangan dihitung padasuhu approach)

REAKTOR EQULIBRIUM BASED

R. Gibbs :Tidak perlu tahu reaksi yang terjadiTidak perlu menspesifikasikan stoikiometriDipakai untuk mengeksplorasi kemungkinan termodinamikaBisa memilih kesetimbangan yang diperhitungkanBisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksiMampu memperhitungkan kesetimbangan fase dan kimiasecara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy danPhase Splitting

REAKTOR EQULIBRIUM BASEDR-Stoic :Konversi salah satu reaktan ditentukan Akan menghitung semua komponen keluar reaktor Menghitung neraca energi, suhu keluar reaktorMenghitung kecepatan transfer panasJika ada beberapa mass / heat stream masuk dapat digabungsebagai 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 nilaiYield yang diberikanUntuk mensimulasikan unit yang arus masuk tak diketahui secarapasti, tetapi diketahui componen hasilnya. Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produkPilih yield dengan basis mol atau massa

Molar balance tdk dicekAtom balance tdk dicekStoikiometri tdk diperlukan

REAKTOR NON KINETIK

Ethyl ethanoate dihasilkan dari reaksi ethanoic acid denganethanol secara esterifikasi. Reaksi ethanoic acid dengan methanolmenghasilkan ethyl ethanoate dan air, campuran air dan ester akanmembentuk asam dan alkohol melalui proses hidrolisis. Sehingga terjadikesetimbangan antara esterifikasi dan hidrolisis.Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Ethanoic acid + ethanol ethyl ethanoate + waterReaksi berlangsung secara isotermal pada suhu 78oC tekananatmosferik.Komposisi ethyl ethanoate : ethanol = 1 : 1 dengan volume larutantotal 10 m3. Umpan masuk pada suhu 30oC tekanan atmosferik. Hitungkonversi kesetimbangan asam etanoat!

LANGKAH PENGERJAAN

• Masukkan component dan property method

• Membuat Process Flow Diagram (PFD)

• Masukkan spesifikasi alat-alat ( Mixer, Heater, Duplicator, dan Reactor )

• Menghitung konversi kesetimbangan ethyl ethanoate

PROCESS FLOW DIAGRAM

INPUT STREAM MASUK

INPUT BLOCK

MIXER

HEATER

INPUT R.EQUIL

SPECIFICATION

REACTION

HASIL RUN

REAKTOR KINETIKFungsi:

-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 reaksidisimpan sebagai variabel global dandinyatakan dalam blok tersendiri di luar blokreaktor.

• Tipe reaksi dipilih sesuai dengan kasus yang ditinjau.

• Tipe reaksi yang sering digunakan: Power

Law

RCSTR

• Asumsi : terjadi pengadukan sempurna

• Suhu dan konsentrasi keluar reaktorsama dengan yang berada di dalamreaktor

• Form sama dengan R-Plug, tapidimensinya dinyatakan dalam volumreaktor

• 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

REAKTOR KINETIK

Reaksi fase cair pembuatan metil oleat :

Metanol + Asam OleatMetil Oleat + Air

Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm denganpersamaan kecepatan reaksi :

-r = k Cmetanol Casam

A= 0,0122; E= 2600 joule/mol

asam oleat 10 kmol/jam dan metanol sebesar 60 kmol/jam dan sudah pada kondisi operasi reaktor.

simulasikan reaktor untuk reaksi di atas apabila digunakan :

1. Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (V=7850 L)

2. Reaktor Alir Pipa

• Diameter = 10 cm

• Panjang = 10 meter

• Jumlah tube = 100

Process Flow Diagram

INPUT STREAM

INPUT BLOCK

CSTR

PFR

CARA MENAMBAHKAN REAKSI

Klik kanan padakolom kiri dan pilih

“new” untukmemasukkan reaksi

Pilih model kinetika reaksi sesuai denganyang diketahui di soal yaitu “Power Law”

-r=k Cmetanol Casam

HASIL RUNHeat and Material Balance Table

Stream ID FEED CSTR-OUT PFR-OUT

Temperature C 60.0 60.0 60.0

Pressure bar 1.013 1.013 1.013

Vapor Frac 0.509 0.621 0.641

Mole Flow kmol/hr 70.000 70.000 70.000

Mass Flow kg/hr 4747.197 4747.197 4747.197

Volume Flow cum/hr 958.984 1170.435 1208.680

Enthalpy Gcal/hr -4.958 -4.854 -4.830

Mole Flow kmol/hr

METHA -01 60.000 56.869 55.935

OLEIC-01 10.000 6.869 5.935

METHY -01 3.131 4.065

WA TER 3.131 4.065