Makalah Perancangan Perancan gan Reaktor Alir Tangki Tangki Berpengaduk (RATB) (RATB) Untuk Produksi Etil Asetat (CH ( CH3COOCH!)
"isusun Oleh # $% Andreas "er&a'an andi ($3*$+!3*) % Rika "a&a,anti ($3*$+!33) 3% Teguh Muha&&ad Ada& ($3*$+!3$)
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSI UNIV ERSITAS TAS JA J AYABAYA YABAYA 2016
-ata Pengantar Assala&ualaiku& Assala&ualaiku& .r%./ .r%./ Pu0i s,ukur kehadirat Allah .T1 ,ang karena nik&at dan karunia2,a lah pen,usun dapat &en,usun &akalah se/agai salah satu tugas pada &ata kuliah Teknik Teknik Reaksi -i&ia % Makalah ini /er0udul 4Perancangan Reaktor Alir Tangki Tangki Berpengaduk4% Besar harapan pen,usun agar &akalah ini dapat &en0adi su&/er ta&/ahan il&u /agi setiap pe&/aca1 &en0adi 'acana pena&/ah 'a'asan1 dan &e&perluas &e&perluas pengetahuan pengetahuan u&u&n,a /agi pe&/aca dan khususn,a /agi pen,usun sendiri% Pen,u Pen,usun sun &en,a &en,ada dari ri /ah'a /ah'a dala& dala& &akala &akalah h ini &asih &asih /an,a /an,ak k kekura kekuranga ngan n serta serta kekeliruan1 untuk itu pen,usun &e&ohon &aa5 dan saran serta kritik ,ang &e&/angun dari pe&/aca sangat pen,usun harapkan% Akhir kata pen,usun &engucapkan Teri&a -asih% .assala&ualaiku& .r%./
Ti& Pen,usun
1 |Perancangan RATB
"a5tar 6si
-ata
Pengantar%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%i
"a5tar
6si%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%ii
A/strak%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% iii Pendahuluan%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ 7a&/aran U&u&%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 8atar Belakang Pe&ilihan Produk Reaktor%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%+ Tin0auan 6%
Pustaka%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!
Produk%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% !
66%
Etil Asetat (CH3COOCH!)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% !
Bahan Baku%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%9
Asa& asetat (CH3COOH)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 9
Etanol (CH!OH)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 9
666%
Reaksi Pe&/entukan%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*
eraca Massa%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%: eraca
Panas%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%;
"i&ensi reaktor%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$$ Aksesoris Reaktor%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% $3 -esi&pulan%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$! "a5tar
Pustaka%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$!
2 |Perancangan RATB
A/strak
Etil asetat, yang juga dikenal dengan nama acetic ether, adalah pelarut yang banyak digunakan pada industri cat, thinner, tinta, plastik, farmasi, dan industri kimia organik. Etil asetat adalah senyawa organik dengan rumus empiris CH 3COOC 2H . !dapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mempelajari cara merancang reaktor untuk produksi etil asetat dengan target
produksi "#.### ton per tahun,
dengan perhitungan neraca massa dan neraca panas sebagai data tambahan dalam menentukan desain reaktor yang sesuai. $ada perancangan ini, etanol dan asam asetat digunakan sebagai reaktan dengan laju alir "%,&3 kmol'jam ( 3%,)* kmol'jam. +ari hasil perhitungan didapatkan dimensi reaktor yang dibutuhkan adalah reaktor alir tangki berpengaduk dengan diameter & meter dan tinggi ") meter.
%
3 |Perancangan RATB
Pendahuluan "ala& teknik ki&ia1 Reaktor ki&ia adalah suatu /e0ana te&pat /erlangsungn,a reaksi ki&ia% Rancangan dari reaktor ini tergantung dari /an,ak
Gambaran Umum Ada dua 0enis uta&a reaktor ki&ia# •
Reaktor tangki atau /e0ana
•
Reaktor pipa
-edua 0enis reaktor dapat dioperasikan secara kontin,u &aupun partaian=batch% Biasan,a /ahan ,ang direaksikan dala& reaktor ki&ia adalah cairan dan gas1 na&un kadang2kadang ada 0uga padatan ,ang diikutkan dala& reaksi (&isal# katalisator 1 regent1 inert)% Tentu sa0a perlakuan terhadap /ahan ,ang akan direaksikan akan /er/eda% Ada tiga tipe pendekatan uta&a ,ang digunakan dala& pengoperasian reaktor# •
•
•
Model Reaktor batch Model Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) atau dikenal 0uga se/agai RT6(Reaktor Tangki 6deal -ontinu) Model Reaktor Alir Pipa (RAP) atau dikenal 0uga se/agai RA (Reaktor aliran u&/at)
8e/ih 0auh lagi1 reaktor dengan katalisator (padatan) &e&/utuhkan pendekatan ,ang terpisah dari ketiga &odel terse/ut dikarenakan /an,akn,a asu&si sehingga &en,e/a/kan tiga &odel perhitungan di atas tidak lagi akurat% Be/erapa para&eter ,ang &e&engaruhi rancangan reaktor# •
.aktu tinggal
1 |Perancangan RATB
•
>olu&e (>)
•
Te&peratur (T)
•
Tekanan (P)
•
-onsentrasi sen,a'a (C $1 C1 C31 ?1Cn)
•
-oe5isien perpindahan panas (h1 U)1 dll
RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) RATB dikenal 0uga se/agai RT6- (Reaktor Tangki 6deal -ontin,u)% "i RATB1 satu atau le/ih reaktan &asuk ke dala& suatu /e0ana /erpengaduk dan /ersa&aan dengan itu se0u&lah ,ang sa&a (produk) dikeluarkan dari reaktor% Pengaduk dirancang sehingga ca&puran teraduk dengan se&purna dan diharapkan reaksi /erlangsung secara opti&al% .aktu tinggal dapat diketahui dengan &e&/agi
•
•
•
Reaktor /erlangsung secara /erkelan0utan1 sehingga 0u&lah ,ang &asuk setara dengan 0u&lah ,ang ke luar reaktor 0ika tidak tentu reaktor akan /erkurang atau /erta&/ah isin,a% Perhitungan RATB &engasu&sikan pengadukan ter0adi secara se&purna sehingga se&ua titik dala& reaktor &e&iliki ko&posisi ,ang sa&a% "engan asu&si ini1 ko&posisi keluar reaktor selalu sa&a dengan /ahan di dala& reaktor% eringkali1 untuk &enghe&at digunakan /an,ak reaktor ,ang disusun secara seri daripada &enggunakan reaktor tunggal ,ang /esar% ehingga reaktor ,ang di /elakang akan &e&iliki ko&posisi produk ,ang le/ih /esar di/anding di depann,a% "apat dilihat1 /ah'a dengan 0u&lah RATB kecil ,ang tak ter/atas &odel perhitungan akan &en,erupai perhitungan untuk RAP%
RATB adalah salah satu reaktor ideal ,ang /er/entuk tangki alir /erpengaduk ,ang /iasa digunakan untuk reaksi ho&ogen atau reaksi ,ang ter0adi dala& satu 5ase sa0a% Contohn,a# $% cair2cair % gas2gas
2 |Perancangan RATB
ehingga untuk reaksi 5ase gas (non katalitik) reaksin,a /erlangsung cepat1 contohn,a pada reaksi pe&/akaran% edangkan untuk reaksi 5ase cair (katalitik) reaksin,a dala& siste& koloid% Pada RATB kecepatan
Mekanis&e ker0a Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
Pada RATB proses /erlangsung secara kontin,u% Ter0adin,a pengadukan &erupakan hal ,ang paling penting dala& reaktor ini1 karena dengan pengadukan &en,e/a/kan reaksi &en0adi ho&ogen sehingga terdapat u&pan &asuk dan ter/entuk produk ,ang keluar sela&a proses /erlangsung%
-euntungan dan kerugian RATB #
-euntungan# •
•
•
Terdapat pengaduk sehingga suhu dan ko&posisi ca&puran adalah reaktor ,ang selalu ho&ogen /isa terpenuhi% Pengontrolan suhu &udah sehingga kondisi operasi ,ang isoter&al /isa terpenuhi% Mudah dala& &elakukan pengontrolan secara oto&atis sehingga produk le/ih konsisten dan /ia,a operasi le/ih rendah%
-erugian# •
Reaksin,a /erlangsung isoter&al sehingga dipakai katalisator ,ang akti5itasn,a rendah dan /utir katalisator kecil sehingga tidak ada tahanan perpindahan panas%
3 |Perancangan RATB
4 |Perancangan RATB
Latar Belakang Pemilihan Produk Reaktor 6ndonesia adalah negara /erke&/ang di&ana sektor industri kecil &aupun industri /esar telah /erke&/ang dengan pasar indonesia% 6ndustri /esar ,ang telah /erke&/ang saat ini adalah industri cat1 thinner 1 tinta1 plastik1 5ar&asi dan industri ki&ia organik% 6ndustri2industri terse/ut dala& &e&/uat produkn,a sangat &e&/utuhkan pelarut dala& 0u&lah ,ang /esar% Pelarut ,ang sering digunakan adalah etil asetat% -o&posisi pelarut etil asetat ,ang &ereka perlukan sangat &enentukan hasil produk ,ang dihasilkan% -e/utuhan ke/utuhan etil asetat tentu tidak se/anding dengan produksi etil asetat di indonesia% Etil asetat &erupakan sen,a'a organik ,ang /ersi5at &udah &enguap dan &e&pun,ai aro&a ,ang khas% -e/utuhan etil asetat ,ang tinggi1 &aka perlu produksin,a etil asetat% ehingga pe&/elian etil asetat dala& 0u&lah /an,ak dapat dikurangi dengan &e&/uat etil asetat sendiri% Reaksi esteri5ikasi 5ischer &erupakan reaksi pe&/entukan etil asetat dengan &ereaksikan antara asa& asetat dan alkohol% Reaksi esteri5ikasi 5ischer ini telah la&a dikenal dan &erupakan salah satu reaksi pe&/entukan ester ,ang telah di te&ukan oleh E&il @ischer1 seorang il&u'an organik pada a/ad ke $;% en,a'a ester ,ang dikenal dengan etil asetat &erupakan sen,a'a organik ,ang /ersi5at &udah &enguap dan &e&pun,ai aro&a ,ang khas% Etil asetat dala& skala industri /an,ak di gunakan se/agai pelarut dala& industri cat1 thinner 1 kos&etik1 le&1 5ar&asi1 dan industri ki&ia organik% Etil asetat dala& la/oratoriu& ki&ia organik digunakan se/agai pelarut /ahan organik karena si5atn,a tidak /eracun seperti &in,ak da&&ar1 &engingat ke/utuhan etil asetat ,ang sangat tinggi &aka sangat perlu untuk &e&/uat pelarut etil asetat ini%
5 |Perancangan RATB
Tin0auan Pustaka I.
Produk •
Etil Asetat (CH 3COOC 2H ) 5
Etil asetat adalah sen,a'a organik dengan ru&us CH 3COOCH!% en,a'a ini &erupakan ester dari etanol dan asa& asetat% en,a'a ini /er'u0ud cairan1 tak /er'arna tetapi &e&iliki aro&a ,ang khas% Etil asetat &erupakan pelarut polar &enengah ,ang &udah &enguap1 tidak /eracun dan tidak higrokopis% Etil asetat dapat &elarutkan air hingga 3 dan larut dala& air hingga kelarutan : pada suhu ka&ar% -elarutann,a &eningkat pada suhu ,ang le/ih tinggi1 na&un sen,a'a ini tidak sta/il dala& air ,ang &engandung /asa atau asa&% Etil asetat dapat di hirdolisis pada keadaan asa& atau /asa ,ang &enghasilkan asa& asetat dan etanol ke&/ali% -atalis ,ang digunakan adalah asa& sul5at (H O+)1 karena /erlangsungn,a reaksi% Reaksi ke/alikan hidrolisis ,aitu1 esteri5ikasi 5ischer% Untuk &e&peroleh hasil rasio ,ang tinggi /iasan,a digunakan asa& kuat dengan proporsi stokio&etris1 &isaln,a natriu& hidroksida% Reaksi ini &enghasilkan etanol dan natriu& asetat ,ang tidak dapat di reaksi lagi dengan etanol% i5at 5isika dan ki&ia etil asetat dapat dilihat pada ta/el di/a'ah ini#
truktur &olekul Etil Asetat
Bentuk 5isik Etil Asetat
6 |Perancangan RATB
II.
Bahan Baku •
Asam asetat (CH 3COOH)
Asa& asetat adalah sen,a'a ki&ia asa& organik1 dan &e&iliki ru&us ini sering kali ditulis dala& /entuk CH 3COOH% Asa& cuka &e&iliki ru&us e&piris C H+O% Asa& &urnin,a dise/ut dengan asa& asetat glacial% Asa& asetat dapat &en,e/a/kan luka /akar1 kerusakan pada &ata per&anen1 serta iritasi% Asa& asetat &erupakan pereaksi ki&ia dan /ahan /aku industri ,ang penting% Asa& asetat dala& industri &akanan1 digunakan se/agai pengatur keasa&an% Asa& asetat dala& produksi poli&er digunakan dala& polietilena1 selulosa asetat dan poli
•
Etanol (C 2H 5O H)
Etanol (CH!OH) dise/ut 0uga etil alkohol1 alkohol &urni1 alkohol a/solut1 atau alkohol% en,a'a ini &erupakan o/at psikoakti5 dan dapat dite&ukan pada &inu&an /erakohol dan ter&o&eter &odern% Etanol adalah salah satu o/at pereaksi tertua% Etanol ter&asuk kedala& alkohol rantai tunggal dengan ru&us ki&ia C H!OH dan ru&us e&piris C H9O% Merupakan iso&er konstitusional dari &etil eter% Etanol sering di singkat &en0adi etOH% "engan et4 &erupakan singkatan dari gugus etil (C H!)% Etanol /an,ak digunakan se/agai pelarut /er/agai /ahan2/ahan ki&ia ,ang ditu0ukan untuk konsu&si dan kegunaan &anusia% "ala& ki&ia1 etanol adalah pelarut ,ang penting sekaligus se/agai stok u&pan untuk sintesis sen,a'a ki&ia lainn,a% "ala& se0arahn,a etanol telah la&a digunakan se/agai /ahan /akar% i5at 5isika dan si5at ki&ia etanol dapat dilihat pada ta/el di /a'ah ini#
7 |Perancangan RATB
III.
Reaksi Pembentukan
"ari /ahan /aku ,ang sudah di0elaskan1 akan di/uat etil asetat dengan by product air% Reaksin,a /erlangsung seperti pada ga&/ar di/a'ah ini#
-a&i akan &enco/a &erancang reaktor ki&ia untuk proses pe&/uatan etil asetat dari /ahan /aku etanol dan asa& asetat dengan target produksi etil asetat se0u&lah $% ton per tahun%
8 |Perancangan RATB
eraca Massa "ala& kasus ini1 diinginkan produksi etil asetat se/an,ak $% ton per tahun1 &enggunakan /ahan /aku etanol asa& asetat dengan per/andingan &ol u&pan &asuk $#% Operasi $ tahun D 3 hari1 dengan nilai kon
se/agai /erikut # -o&ponen
B&
Etanol Asa& Asetat Etil Asetat Air
+9 9 :: $:
massa etilasetat 10.000 ton = bmetil asetat 88
Maka1 &ol etil asetat D
D $$3939139 k&ol=tahun D $!1*: k&ol=0a&
-arena dala& reaksi koe5isien etanol D etil asetat1 &aka &ol etanol /ereaksi D &ol etil asetat ter/entuk% "engan kon
mol etanol dalam reaksi 15,78 k mol / jam = =¿ $;1*3 k&ol=0a& 0,8 konversi
Per/andingan u&pan &asuk etanol # asa& asetat $# Mol asa& asetat u&pan D &ol etanol D $;1*3 k&ol=0a& D 3;1+9 k&ol=0a&
"ata lengkap neraca &assa di0elaskan pada ta/el di/a'ah ini # -o&ponen Etanol Asa& Asetat Etil Asetat Air Total
9 |Perancangan RATB
B & +9 9 :: $:
6nput k&ol=0a& kg=0a& $;1*3 ;*1!$ 3;1+9 39*1+ 3*+1;+
Output k&ol=0a& kg=0a& 31;! $:$1! 319* $+1+! $!1*: $3::1:; $!1*: :+1; 3*+1;+
eraca Panas Berikutn,a dihitung neraca panas dari reaksi ,ang diti&/ulkan1 untuk &engetahui energi panasn,a1 dihitung persa&aan reaksi &ol terle/ih dahulu se/agai /erikut # CH!OH
F
CH3COOH
G
CH3COOCH!
F
HO
A'al
$;1*3
3;1+9
k&ol
R
$!1*:
$!1*:
$!1*:
$!1*: k&ol
isa
31;!
319*
$!1*:
$!1*: k&ol
Reaksi isoter&is pada 9 C = 333 -e&udian dihitung IH &asing2&asing #
no $ •
no $ 3 +
sen,a'a etanol asa& asetat Total
Cp (J=&ol%-) $$1+ $31$
K D IH (kJ) 2**9$ 2$*$ 2+*9$3
Cp (J=&ol%-) $$1+ $31$ $* *!193+
K D IH (kJ) $!!1+ $1! ;3;*1: +$!*!1+ !391$
IH reaktan
sen,a'a etanol asa& asetat etil asetat HO Total
•
IH produk
•
IH reaksi pe&/entukan
no $ 3 +
•
sen,a'a &ol /ereaksi etanol $!*: asa& asetat $!*: IH5 reaktan total etil asetat $!*: HO $!*: IH5 produk total IHr;: total (IH5p 2 IH5r) -J IH Total
D IH reaktan F IH produk F IH reaksi pe&/entukan
10 |Perancangan RATB
IHr;: (-J=&ol) 2**13: 2+:31! 2$::3:1+ 2+: 2:!1:3 2$:9;931+ 2*:$!
D 2+*9$3 -J F !39 -J F 2*:$! -J D 2**3 -J (reaksi eksoter&) -arena reaksi /esi5at eksoter& (&elepas panas)1 &aka reaktor perlu didinginkan agar suhu reaksi tetap ter0aga sehingga proses pe&/entukan dapat /er0alan opti&al% "igunakan air se/agai pendingin reaktor1 karena air &erupakan sen,a'a ,ang &urah dan &udah diolah1 dan cukup untuk &endinginkan reaktor dengan nilai panas terse/ut% Air pendingin # uhu &asuk D 3 C = 33 - L suhu keluar D * C = 3+3 Cp air D
4,1813
KJ kg.K
IH reaktor D 2**3 -J Maka1 air ,ang di/utuhkan #
−∆ H reaktor Cp air. ∆ T air
434,86
¿ 1000
−(−72732 ) KJ
= 4,1813
KJ . ( 34 3 −303 ) K Kg. K
kg 3 jam m liter =434,86 x 1000 kg liter jam m
3
11 |Perancangan RATB
= 434,86 kg
jam
"i&ensi reaktor etelah diketahui karakteristik dan 0u&lah dari sen,a'a keseluruhan (u&pan &asuk produk keluar)1 0uga dengan pen,esuaian keinginan 0alann,a proses produksi ditentukan /ah'a akan dipilih Reaktor dengan Tangki Aliran Berpengaduk (RATB)% "engan perti&/angan # • • • • •
Produksi /erlangsung terus &enerus -ondisi u&pan dan produk dala& /entuk cairan >olu&e ,ang cukup /esar .aktu reaksi relati5 cepat Tanpa /antuan katalis apapun
Untuk &enghitung olu&e
satua n
u&pan etanol asa& asetat +9 9
kg=&3 k&ol kg &3
*:; $;1*3 ;*1!$ $1$!
"ensitas ca&puran u&pan D
$! 3;1+9 39*1+ 1!+*
( m etanol+ m asam asetat ) ( 907 , 5 1 + 2367 , 4 2 ) = =¿ ( v etanol+ vasamasetat ) ( 1 , 1502 + 2,2547 )
;9$1:3 kg=&3
>olu&e ca&puran u&pan D
totalmassaumpan 907,51 + 2367,42 = x 1000 l =¿ densitascampuran 961,83
3++%; 8iter Ru&us Uta&a >olu&e Reaktor dala& rancangan RATB# >olu&e Reaktor D $1 >olu&e cairan
12 |Perancangan RATB
F AB 0 . >olu&e Cairan D
@ AB k C A CB
1 di&ana#
k .C A .C B
D la0u alir u&pan &asuk D kon
Perhitungan # 19 , 7 3 kmol
C etanol a'al D C A D
3404 , 9 !
=¿
!1*;$ 23 k&ol=8
C etanol sisa D C A D C A ($2) D !1*;$23 k&ol=8%($21:) D $1$9$ 23 k&ol=8
39 , 46 kmol
C as% asetat a'al D C B D
3404 , 9 !
=¿
$1$9$2 k&ol=8
C as% asetat sisa D CB D CB 2 C A% D $1$9$2 k&ol=8 2 !1*;$23%1: D 91;!$23 k&ol=8
( 19,73 + 39,46 ) kmol x 0,8
¿
>olu&e cairan
13 , 1
! kmol kmol x 1,16 x 10 −3 x 6,95 x 10 −3 kmol . jam ! !
D ++:!:$19: 8iter
>olu&e Reaktor D $1 ++:!:$19: 8iter D !3:;: 8iter D !3:13 & 3 Reaktor di desain /er/entuk silinder1 dengan per/andingan tinggi reaktor terhadap dia&eter reaktor #$ 2
" r t =538,30 m
() ()
"
"
x
3
2
d
2
2
x =
3
3
2 x =538,30 m
538,30 m
√ 3
t =538,30 m
2
x
=
3
3
" .2 538,30 m
" .2
.4
3
.4
13 |Perancangan RATB
x =7 meter
"ia&eter reaktor D $ * & D * &
Tinggi reaktor D * & D $+ &
Maka1 reaktor ,ang digunakan untuk proses produksi etil asetat $% ton=tahun adalah reaktor alir tangki /erpengaduk (RATB) dengan di&ensi dia&eter * &eter dan tinggi $+ &eter%
Aksesoris Reaktor Untuk &encapai kondisi penca&puran ,ang /aik1 reaktor dan peralatan siste& penca&puran harus didesain dengan /aik% "esain peralatan2peralatan siste& penca&puran ,ang digunakan akan di0elaskan se/agai /erikut% 1. Jenis dn J!"#$ Pen%d!& Penca&puran dala& reaktor dilakukan dengan pengadukan% "i dala& suatu siste& penca&puran1 pengaduk ,ang &ene&pel pada /atang pengaduk digunakan untuk &engaduk 5luida sehingga tercapai penca&puran &aksi&al% Ada /e/erapa 0enis pengaduk ,ang dapat digunakan1 seperti tipe propeller (/aling2/aling)1 paddle1 anchor 1 gate anchor 1 helical screw 1 dan blade (7eankoplis1 $;;3)% Pe&ilihan 0enis pengaduk /ergantung kepada /e/erapa 5aktor1 seperti
14 |Perancangan RATB
Batang pengaduk digerakkan oleh &otor pengaduk% -ecepatan putaran /atang pengaduk diatur sede&ikian sehingga penca&puran dapat /erlangsung e5ekti5 untuk &enghasilkan kon
ilai terse/ut &erupakan nilai opti&al
,ang &e&/erikan penca&puran ,ang e5ekti5 dan &enghasilkan da,a pengadukan ,ang relati5 rendah% "a,a pengadukan ,ang rendah akan &enghe&at ke/utuhan energi% 4. Valve -ale &erupakan alat ,ang /er5ungsi untuk &engatur &asukan=keluaran 5luida dala& pipa% "engan electronic ale control ,ang dihu/ungkan dengan leel gauge1 &aka alat /isa &engatur secara oto&atis &asukan la0u alir u&pan kedala& reaktor1 /erdasarkan isi dala& reaktor1 /ila isi dala& reaktor rendah1 oto&atis ale akan &e&/uka penuh1 /egitupula se/alikn,a /ila isi reaktor sudah penuh &aka ale akan &enutup &asukan u&pan untuk &encegah oerflow pada siste&% +. Pe*n,n%n Sis'e" Pe*-ind$n Pns Reaksi2reaksi dala& reaktor ,ang ter0adi &erupakan reaksi eksoter&ik% -arena reaksi &enghasilkan panas1 &aka perlu dilakukan pendinginan pada reaktor% "igunakan coolant air se/agai 5luida pendingin1 dengan kele/ihann,a &urah dan &udah digunakan dengan ketersediaan tinggi%
15 |Perancangan RATB
"esain sederhana Reaktor Alir Tangki Berpengaduk untuk produksi Etil Asetat
16 |Perancangan RATB
-esi&pulan "ari hasil perhitungan perancangan reaktor alir tangki /erpengaduk1 untuk &e&produksi Etil Asetat se/an,ak $% ton per tahun dengan /ahan /aku etanol dan asa& asetat1 &aka di/utuhkan RATB dengan di&ensi dia&eter * &eter dan tinggi $+ &eter% Reaktor dilengkapi dengan pengaduk pendingin air se/an,ak +3+1:9 liter=0a& untuk &enun0ang proses produksin,a agar /erlangsung dengan /aik dan opti&al%
"a5tar Pustaka
7eankoplis1 C%J% $;;3% /ransport $rocess and 0nit Operation. 3rd Edition% e'% "elhi# Prentice2Hall o5 6ndia% .iro Phar&ac,% ;% $embuatan Etil !setat % http#=='iro2phar&ac,%/logspot%co&1 (diakses $ Mei $9)% @essenden1 R% $;:% 1imia Organik 1 Edisi 31 Jilid 66% Erlangga # Jakarta%
17 |Perancangan RATB
