TUTORIAL III
REAKTOR
REAKTOR KIMIA NON KINETIK BALANCE
KINETIK
EQUILIBRIUM
CSTR
R. YIELD
R. EQUIL
R. PLUG
R. STOIC
R. GIBBS
R. BATCH
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED R-Equil
Menghitung berdasarkan kesetimbangan kimia Tanpa spesifikasi lain, dianggap setimbang Hanya reaksi yang diketahui yang ditekankan Kesetimbangan fase diperhitungkan Jika ada padatan, tidak diperhitungkan dalam kesetimbangan Gunakan jika banyak komponen, tetapi hanya sedikit reaksi yang diketahui atau sedikit komponen terlibat reaksi Temperatur approach dapat dipakai Suhu diatas suhu operasi reaktor ( kesetimbangan dihitung pada suhu approach ) Tequil = TR + dT
REAKTOR EQUILIBRIUM BASED R-Gibbs : • Tidak perlu tahu reaksi yang terjadi • Tidak perlu menspesifikasi stoikiometri • Dipakai untuk mengekplorasi kemungkinan termodinamika • Bisa ditambahkan batasan-batasan dalam reaksi • Mampu memperhitungkan kesetimbangan fase dan kimia secara simultan dengan meminimumkan Gibbs Free Energy dan Phase Splitting
REAKTOR BALANCE BASED R-Stoic
Konversi salah satu reaktan ditentukan Akan menghitung semua komponen keluar reactor Menghitung neraca energi, suhu keluar reactor Menghitung kecepatan transfer panas Komposisi dan suhu atau beban panas yang dibutuhkan Jika ada beberapa stream masuk dapat digabung sebagai stream overall Jika ada beberapa panas masuk dapat digabung sebagai panas overall Data diperlukan : Derajat konversi Koefisien dalam reaksi Pout 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 componen hasilnya. Gunakan Setup Yield untuk spesifikasi yield produk Pilih yield dengan basis mol atau massa Molar balance tdk dicek Atom balance tdk dicek Stoikiometri tdk diperlukan Tentukan inert yang ada
Contoh soal Reaktor Ammonia dengan reaksi: N2 + 3H2 <==> 2NH3 Berlangsung isotermal pada suhu = 550oC dan tekanan = 175 kg/cm2. Property = NRTL. Umpan terdiri dari : Udara = 5000 kg/jam H2 = 5000 kg/jam Masing2 umpan mula-mula berada pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Tentukan komposisi gas keluar reaktor apabila konversi nitrogen = 0,8 konversi kesetimbangan !!!
LANGKAH PENGERJAAN
LANGSUNG KE ASPEN !!!!!!!!
ANALISIS KASUS Umpan berada pada kondisi atmosferis dan belum sesuai dengan kondisi operasi reaktor. Untuk itu perlu penyesuaian suhu dan tekanan umpan..... Lalu bagaimana caranya ???? Disesuaikan tekanan dahulu baru disesuaikan suhu, atau sesuaikan suhu dahulu baru disesuaikan tekanan....????? Bagaimana pertimbangan masing-masing pilihan...?
Buat Flowsheet
INGAT BAHWA UMPAN YANG DIGUNAKAN ADALAH UDARA
NEXT
NEXT
Hati-Hati dalam pengisian komposisi umpan
RUN NEXT
Bagaimana jika dipilih “Vapor-Liquid “....???? Coba Sendiri.....
RSTOIC
Masukkan Rstoic dan gunakan Duplicator :
Masukkan nilai 0,8 dari konversi kesetimbangan....
REINITIALIZE RUN
REAKTOR KINETIK • Dapat digunakan untuk: - 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
sebagai variabel global dan dinyatakan dalam blok tersendiri di luar blok 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 sama dengan yang berada di dalam reaktor Form sama dengan Rplug, tapi dimensinya dinyatakan dalam volum reaktor
Jika volum dihitung, perlu design specification (dipelajari lebih lanjut)
RPLUG Dispersi arah radial diabaikan (plug flow) Dimensinya dinyatakan dalam panjang reaktor 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 oleat metil oleat + air Berlangsung pada suhu = 60 oC dan tekanan 1 atm dengan persamaan kecepatan 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 reaktor untuk 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 reaktor yang volumenya hampir sama.... bagaimana perbandingan jumlah produk yang terbentuk????
Flowsheet
Input Data CSTR
Cara Menambahkan Reaksi
Klik kanan pada kolom kiri 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 data dari soal.....
Input Dimensi RPLUG
-r = k Cmetanol Casam
RUN
ATTENTION !!!!! TUGAS 1 SUDAH BISA DILIHAT MULAI HARI Jumat, 22 Maret FORMAT FOLDER PENGUMPULAN TUGAS DIKUMPUL PALING LAMBAT PPK_2011_02_NAMA_NIM_TUGAS SENIN, 1 April CONTOH : PPK_2011_02_WAHYUWIDIYANTARA_32071 Jam 11.00 tepat (Waktu Studio ASPEN) _TUGAS8
