ANALISIS SISTEM TEKNIK KIMIA REAKTOR
Oleh : NURHALIZAH AULIYAH AULIYAH
12.2015.040
DWI AYU KURNIANTI
12.2015.074
LENI FEBRIYANTI
12.2015.046
DOSEN PENGAJAR : Netty Herawati, ST.,MT.
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG 2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan Makalah Analisis Sistem Teknik Kimia ini. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat dimasa yang akan datang. Mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun. Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya, sekiranya laporan praktikum yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya.
Palembang, Desember 2018
Penyusun
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Dalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk (output) yang besar dibandingkan masukan (input) dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. Tentu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. Biaya operasi biasanya termasuk besarnya energi yang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator, dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasan atau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, gaya gesekan seperti pengadukan, dll. Reaktor kimia memiliki berbagai macam jenis dan bentuk yang dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa faktor. Untuk itulah alasan pemilihan jenis reaktor yang tepat tujuan pemilihannya serta parameter yang mempengaruhi rancangan nya untuk proses kimia tertentu perlu diketahui. 1. Faktor dalam memilih jenis reaktor Pemilihan jenis reaktor yang akan digunakan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : a) Fase zat pereaksi dan hasil reaksi b) Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping c) Kapasitas produksi d) Harga alat (reaktor) dan biaya instalasinya e) Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
2. Tujuan dalam memilih jenis reaktor Tujuan utama dalam memilih jenis reaktor adalah alasan ekonomis, keselamatan, dan kesehatan kerja, serta pengaruhnya terhadap lingkungan. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang menjadi pertimbangan dalam memilih jenis reaktor tertentu: a) Mendapat keuntungan yang besar, konversi, dan efisiensi terbesar b) Biaya produksi rendah c) Modal kecil/volume reaktor minimum d) Operasinya sederhana dan murah e) Keselamatan kerja terjamin f) Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya 3. Beberapa parameter yang memengaruhi rancangan reaktor Dalam merancang suatu reaktor perlu diperhatikan parameter-parameter tertentu agar reaktor yang dibangun dapat memenuhi unjuk kerja yang diharapkan. Parameter nya antara lain: a) Waktu tinggal b) Volume (V) c) Temperatur (T) d) Tekanan (P) e) Konsentrasi senyawa (C1, C2, C3, …,Cn ) f) Koefisien perpindahan panas (h, U) Pada dasarnya dalam merancang reaktor perlu diperhatikan faktor neraca massa dan energinya. Secara garis besar umumnya reaktor dianggap ideal atau beroperasi dalam keadaan steady state, dengan kata lain besarnya massa yang masuk akan sama dengan massa yg keluar ditambah akumulasi. Sementara untuk menunjang energi yang diperlukan agar terjadinya reaksi kimia tertentu dalam reaktor, biasanya dilakukan penambahan atau pengambilan panas dari reaktor dengan menggunakan tipe heat exchanger tertentu, antara lain:
Gambar 1. Internal Coil Gambar 2. Cooling by vapour phase
Gambar 3. Jacket
Gambar 4. External heat Exchanger
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan reaktor CSTR? 2. Apa yang dimaksud dengan Deadzone reactor? 3. Bagaimana cara penyelesaiannya?
C. Tujuan
1. Mengetahui apa itu reaktor CSTR 2. Mengetahui dan memahami deadzone reaktor 3. Mengetahui bagaimana cara penyelesaiannya
BAB II PEMBAHASAN
A. Reaktor CSTR / RATB RATB adalah salah satu reaktor ideal yang berbentuk tangki alir berpengaduk atau suatu reaktor yang paling sederhana terdiri dari suatu tangki untuk reaksi yang menyederhanakan liquid . RATB sering disebut juga dengan Continuousn stirred Tank Reactor (CSTR) atau Mixed Flow Reactor . RATB digunakan untuk reaksi cair dan
dijalankan secara batch ,semi batch / kontinyu. RATB sering atau biasa digunakan untuk reaksi homogen (reaksi yang berlangsung dalam satu fase saja). Contoh: -
Cair-cair
- Gas-gas Untuk reaksi fase gas (nonkatalitik) reaksinya berlangsung cepat tetapi untuk reaksi pada fase ini akan mudah terjadi kebocoran sehingga dinding reaktor harus dibuat
tebal. Contohnya: pada
reaksi
pembakaran,
untuk
reaksi
fase
cair
(katalitik) reaksinya berlangsung dalam sistem koloid. RATB banyak dipakai pada industri kimia dapat dipakai satu atau lebih dan bisa disusun secara seri. Pada RATB kecepatan volumetrik umpan yang masuk sama dengan kecepatan volumetr hasil (produk) yang keluar sehingga kecepatan akumulasinya sama dengan nol. Adanya pengadukan yang sempurna menyebabkan komposisi di dalam reaktor sama dengan komposisi yang keluar dari reaktor, begitu pula dengan parameter lain, seperti: kosentrasi, konversi reaksi, dan kecepatan reaksi. Pada RATB prosesnya berlangsung secara kontinyu, pengadukan adalah yang terpenting dalam reaktor ini karena dengan pengadukan menjadikan reaksinya menjadi homogen. Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui. Beberapa hal penting mengenai RATB:
Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan jumlah yang ke luar reaktor, jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya.
Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.
Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya. Biasanya berupa tangki berpengaduk dengan asumsi pengadukan sempurna, konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair. Reaktor CSTR dapat disusun secara seri maupun paralel seperti yang terlihat pada gambar berikut
Gambar 5. Reaktor CSTR
Gambar 7. CSTR paralel
Pemasangan secara seri akan meningkatkan kemampuan konversi reaktor CSTR, semakin banyak jumlah yang dipasang seri maka konversinya akan semakin mendekati reaktor PFR denganh volume yang sama. Sementara pemasangan secara paralel umumnya bertujuan untuk meningkatkan kapasitas produsi dengan konversi yang sama. •
•
Kelebihan: –
Kontrol temperature yang baik dapat mudah dijaga
–
Realtif murah dalam instalasi
–
Reaktor memiliki kapasitas panas yang besar
–
Bagian dalam reaktor dapat mudah diakses saat perawatan
Kekurangan: –
Konversi reaktan menjadi produk per volume reaktor relatif kecil bila dibandingkan dengan jenis reaktor kontinyu lainnya.
CSTR umum digunakan pada industri proses, terutama dengan reaksi homogen fasa cair, dimana diperlukan pengadukan yang konstan. CSTR juga banyak digunakan pada proses biologi di industri dan dikenal dengan sebutan Fermentor. Contohnya pada industri antibiotik, dan waste water treatment. Fermentor Mendegradasi atau menghancurkan molekul berukuran besar menjadi berukuran lebih kecil dengan hasil samping pada umumnya adalah alkohol.
B. Deadzone Reactor
Deadzone reactor merupakan istilah / sebutan utuk reaktor dengan menggunakan pengaduk (agitator) namun tidak dapat beroperasi dengan baik atau mengalami kerusakan pada bagian dalam reaktor (baik berupa dinding yang penyok maupun agitator yang rusak sehingga reaktor tidak dapat bekerja dengan baik) . Beberapa hal yang dapat mempengaruhi terjadinya peristiwa deadzone yaitu : 1. Kesalahan penurunan konversi 2. Flow / aliran yang tidak normal 3. Temperature feed yang rendah 4. Agitator rusak 5. Penyokan pada bagin CSTR 6. Konsentrasi tidak optimal
C. Penanggulangan / penyelesaian deadzone reactor
Kerusakan alat dapat menyebabkan proses produksi terganggu , sehingga sebisa mungkin untuk menghindarinya. Namun , apabila telah terjadi hal seperti ini sebisa mungkin untuk segera melakukan perbaikan . Untuk itu , beberapa hal yang harus dilakukan yaitu : 1. Hindari arus balik aliran 2. Mengganti tata letak raktor 3. Memperbaiki bagian yang rusak / menggantinya dengan alat baru jika memungkinkan 4. Jaga agar konversi tidak terlalu tinggi . 5. Jaga suhu feed untuk tetap normal / tidak rendah
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan RATB adalah salah satu reaktor ideal yang berbentuk tangki alir berpengaduk atau suatu reaktor yang paling sederhana terdiri dari suatu tangki untuk
reaksi
yang
dengan Continuousn
menyederhanakan liquid . RATB stirred
Tank
Reactor (CSTR)
sering
disebut
atau Mixed
juga Flow
Reactor . RATB digunakan untuk reaksi cair dan dijalankan secara batch ,semi
batch / kontinyu. RATB sering atau biasa digunakan untuk reaksi homogen (reaksi yang berlangsung dalam satu fase saja). Deadzone reactor merupakan istilah / sebutan utuk reaktor dengan menggunakan pengaduk (agitator) namun tidak dapat beroperasi dengan baik atau mengalami kerusakan pada bagian dalam reaktor (baik berupa dinding yang penyok maupun agitator yang rusak sehingga reaktor tidak dapat bekerja dengan baik) .
DAFTAR PUSTAKA
http://nirmalayahdi.blogspot.com/2013/05/rancangan-reaktor-cstr.html diakses pada 22 November 2018 methanefermentation.blogspot.com/2011/03/reaktor-kimia.html?m=1 diakses pada 22 November 2018 www.katanyes.com/2017/07/jenis-reaktor-kimia.html?m=1 diakses pada 22 November 2018
