berikut makalah perancangan reaktor proses menentukan jenis" reaktor yang digunakan
reaktor batch teknik reaksi kimia 2Full description
ccccFull description
Buku Panduan Teknik KimiaDeskripsi lengkap
Proses Industri Kimia Alkohol
simbol P&ID
kimia dalam industri
Full description
Penerapan Termodinamika dalam Proses industri Kimia
MAKALAH ALAT ALAT INDUSTRI INDUSTRI KIMIA REAKTOR
DISUSUN OLEH : ARIF BUDIMAN 1621112001
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BANDUNG RAYA Jl. Banten No. 11 Bandung 40! Tl". 0#!$0!!% 01&
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
KAT KA TA PENG PENGANTAR ANTAR
Assalamualaikum Assalamuala ikum Wr.Wb Wr.Wb Puji syukur ke hadirat Allah W!" yan# karena nikmat dan karunia$%ya lah &enyusun da&at menyusun makalah seba#ai salah satu tu#as &ada mata kuliah Alat Alat 'ndustri Kimia. Kimia. Makalah ini berisi informasi tentan# (Reaktor(. (Reaktor(. Besar Besar hara&a hara&an n &enyus &enyusun un a#ar a#ar makala makalah h ini da&at da&at menjad menjadii sumber sumber tambah tambahan an ilmu ilmu ba#i ba#i setia& setia& &emba) &emba)a" a" menjad menjadii *a)ana *a)ana &enambah *a*asan" dan mem&erluas &en#etahuan umumnya ba#i &emba)a dan khususnya ba#i &enyusun sendiri. Penyusun Penyusun menyadari bah*a dalam makalah ini masih banyak kekuran#an serta kekeliruan" untuk itu &enyusun memohon maaf dan dan sara saran n sert serta a krit kritik ik yan# yan# memb memban an#u #un n dari dari &emb &emba) a)a a san# san#at at &enyusun &enyusun hara&kan hara&kan.. Akhir Akhir kata kata &enyusun &enyusun men#u)a&k men#u)a&kan an !erima erima Kasih. Wassalamualaikum Wr.Wb
Penyusun
1
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
DAFTAR ISI
KA!A P+%,A%!AR........................................................................................i -A!AR ''.................................................................................................. ii -A!AR ,AMBAR....................................................................................... iii BAB ' P+%-A/A%..................................................................................1 A.
BAB I PENDAHULUAN -alam teknik kimia" Reaktor kimia adalah suatu bejana tem&at berlan#sun#nya
reaksi
kimia.
Ran)an#an
dari
reaktor
ini
ter#antun# dari banyak =ariabel yan# da&at di&elajari di teknik kimia. Peran)an#an suatu reaktor kimia harus men#utamakan esiensi kinerja reaktor" sehin##a dida&atkan hasil &roduk @out&ut yan# besar dibandin#kan masukan @in&ut den#an biaya yan# minimum" baik itu biaya modal mau&un o&erasi. !entu saja faktor keselamatan &un
tidak
boleh
dikesam&in#kan. Biaya o&erasi biasanya termasuk besarnya ener#i yan# akan diberikan atau diambil" har#a bahan baku" u&ah o&erator" dll. Perubahan ener#i dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu &emanasan atau &endin#inan" &enambahan atau &en#uran#an tekanan" #aya #esekan se&erti &en#adukan" dll.
A. Defnisi Rea!"# Ki$ia
Reaktor
adalah
suatu
alat
&roses
tem&at
di
mana
terjadinya suatu reaksi berlan#sun#" baik itu reaksi kimia" nuklir" dan biolo#is" dan bukan se)ara sika. 3enis reaktor san#at bera#am" karena itulah &ada makalah ini hanya dibahas salah satu jenis reaktor" yakni reaktor kimia.
Reaktor Kimia adalah se#ala tem&at terjadinya reaksi kimia" baik dalam ukuran ke)il se&erti tabun# reaksi sam&ai ukuran yan# besar se&erti reaktor skala industri. !idak se&erti skala ke)il dalam tabun# reaksi" reaktor ukuran komersil industri &erlu &erhitun#an yan# teliti karena menyan#kut jumlah massa dan ener#i yan# besar.
1
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
Perbedaan antara reaktor kimia den#an reaktor nuklir adalah &ada Reaktor kimia" tidak ada &erubahan massa selama reaksi dan hanya &erubah dari satu bahan ke bahan lain" sementara &ada reaktor nuklir ada &erubahan massa yan# berubah menjadi ener#i yan# san#at besar.
B. Pe$i%i&an 'enis Rea!"# ( T)*)ann+a Reaktor kimia memiliki berba#ai ma)am jenis dan bentuk yan# da&at diklasikasikan berdasarkan bebera&a faktor" jenis$ jenis reaktor ini akan di bahas lebih lanjut &ada bab berikutnya. ntuk itulah alasan &emilihan jenis reaktor yan# te&at tujuan &emilihannya serta &arameter yan# mem&en#aruhi ran)an#an nya untuk &roses kimia tertentu &erlu diketahui. 1. aktor dalam memilih jenis reaktor
Pemilihan jenis reaktor yan# akan di#unakan di&en#aruhi oleh bebera&a faktor" antara lain
a ase ?at &ereaksi dan hasil reaksi b !i&e reaksi dan &ersamaan ke)e&atan reaksi" serta ada tidaknya reaksi sam&in# ) Ka&asitas &roduksi d /ar#a alat @reaktor dan biaya instalasinya e Kemam&uan rea)tor untuk menyediakan luas &ermukaan yan# )uku& untuk &er&indahan &anas
2. !ujuan dalam memilih jenis reaktor
!ujuan utama dalam memilih jenis reaktor adalah alasan ekonomis" keselamatan" dan kesehatan kerja" serta &en#aruhnya terhada& lin#kun#an. Berikut ini meru&akan faktor$faktor yan# menjadi &ertimban#an dalam memilih jenis reaktor tertentu
2
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
a Menda&at keuntun#an yan# besar" kon=ersi" dan esiensi terbesar
di&erhatikan faktor nera)a massa dan ener#inya. e)ara #aris besar umumnya reaktor dian##a& ideal atau bero&erasi dalam keadaan steady state" den#an kata lain besarnya massa yan# masuk
akan
sama
den#an
massa
y#
keluar
ditambah
akumulasi. ementara untuk menunjan# ener#i yan# di&erlukan a#ar terjadinya
reaksi
kimia
tertentu dalam
reaktor"
biasanya
dilakukan &enambahan atau &en#ambilan &anas dari reaktor den#an men##unakan ti&e heat e<)han#er tertentu" antara lain
,ambar 2. 3a)ket ,ambar 1. 'nternal 8oil
,ambar :. +
;
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
BAB II 'ENIS,'ENIS REAKTOR KIMIA
e)ara umum terda&at dua jenis utama reaktor kimia yan# dibedakan berdasarkan bentuknya" antar lain
•
Reaktor tan#ki atau bejana
•
Reaktor &i&a
Kedua jenis mau&un
reaktor da&at
&artaianCbatch.
dio&erasikan se)ara
Biasanya"
reaktor
kontinyu
bero&erasi
dalam
keadaan aje# @stabil namun kadan#$kadan# bisa ju#a bero&erasi se)ara transien @berubah$ubahCtidak stabil. Biasanya keadaan reaktor
yan#
transien
adalah
ketika
reaktor
&ertama
kali
dio&erasikan" misalnya setelah &erbaikan atau &embelian baru" di mana kom&onen &roduk masih berubah terhada& *aktu. Biasanya bahan yan# direaksikan dalam reaktor kimia adalah )airan dan #as" namun kadan#$kadan# ada ju#a &adatan yan# diikutkan dalam reaksi" misalnya katalisator" rea#ent inert. !entu saja &erlakuan terhada& bahan yan# akan direaksikan akan berbeda$beda ber#antun# &ada mekanisme reaksinya. ntuk memudahkan dalam mem&elajari jenis$jenis reaktor kimia" maka
jenis reaktor kimia da&at diklasikasikan ke dalam
bebera&a klasikasi" misalnya berdasarkan bentuk" keadaan &roses" keadaan o&erasi" &en##unaan" dan fasa. ebenarnya klasikasi ini da&at berma)am$ma)am dan bukan meru&akan aturan baku" namun dalam makalah ini &enulis men)oba untuk men##abun#kan bebera&a sumber sehin##a dihara&kan da&at
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
lebih mudah di&ahami. ebih jelasanya klasikasi tersebut da&at dilihat &ada dia#ram berikut
6
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
Reaktor
Berdasarkan Keadaan o&erasi
Berdasarkan Bentuk
Berdasarkan Keadaan Proses
Berdasarkan Pen##unaan
Berdasarkan asa
1. !an#ki
1. 'sotermal
1. Bat)h
1. Polimerisasi
1. /omo#en
2. Alir P'&a
2. Adiabatis
2. emi$Bat)h
2. Biolo#i
2. /etero#en
:. %on adiabatis
:.Kontinyu
:. +lektrokimia
Ga$-a# 1. K%asifasi #ea!"#
7
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
A. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an -en!) Reaktor da&at dibedakan yan# &alin# sederhana adalah berdasarkan bentuknya. !erda&at dua bentuk utama dari reaktor" antara lain 1. Reaktor tan#ki -ikatakan reaktor
tan#ki ideal
bila &en#adukannya
sem&urna" sehin##a kom&osisi dan suhu didalam reaktor setia& saat selalu uniform. -a&at di&akai untuk &roses bat)h" semi bat)h" dan &roses alir. 2. Reaktor &i&a Biasanya di#unakan tan&a &en#aduk sehin##a disebut Reaktor Alir Pi&a. -ikatakan ideal bila ?at &ereaksi yan# beru&a #as atau )airan" men#alir didalam &i&a den#an arah sejajar sumbu &i&a.
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
A. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an -en!) Reaktor da&at dibedakan yan# &alin# sederhana adalah berdasarkan bentuknya. !erda&at dua bentuk utama dari reaktor" antara lain 1. Reaktor tan#ki -ikatakan reaktor
tan#ki ideal
bila &en#adukannya
sem&urna" sehin##a kom&osisi dan suhu didalam reaktor setia& saat selalu uniform. -a&at di&akai untuk &roses bat)h" semi bat)h" dan &roses alir. 2. Reaktor &i&a Biasanya di#unakan tan&a &en#aduk sehin##a disebut Reaktor Alir Pi&a. -ikatakan ideal bila ?at &ereaksi yan# beru&a #as atau )airan" men#alir didalam &i&a den#an arah sejajar sumbu &i&a.
B. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an Keaaan O/e#asi Reaktor da&at dibedakan berdasarkan keadaan o&erasinya" hal ini da&at dilakukan karena reaksi kimia biasanya disertai den#an &enyera&an atau &ele&asan ener#i beru&a &anas @endotermik" dan eksotermik" sehin##a da&at teramati melalui &erubahan suhu dari kom&onen$kom&onen yan# terlibat dalam reaksi. Klasikasnya antara lain 1.
Reaktor isotermal -ikatakan isotermal jika um&an yan# masuk" )am&uran dalam reaktor" aliran yan# keluar dari reaktor selalu sera#am dan bersuhu sama.
2. Reaktor adiabatis •
-ikatakan adiabatis jika tidak ada &er&indahan &anas antara reaktor dan sekelilin#nya.
Arif Budiman 162112001
•
Makalah Reaktor Kimia
3ika reaksinya eksotermis" maka &anas yan# terjadi karena reaksi da&at di&akai untuk menaikkan suhu )am&uran di reaktor. @ K naik dan FrA besar sehin##a *aktu reaksi menjadi lebih &endek.
:. Reaktor %on$Adiabatis
. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an Keaaan P#"ses Keadaan &roses dalam industri terda&at ti#a jenis" yakni Bat)h" emi bat)h" dan Kontinyu. Berdasarkan ti#a jenis &roses ini ju#a da&at di#unakan dalam membedakan jenis reaktor yan# di#unakan" antara lain 1. Reaktor bat)h Reaktor jenis ini biasanya san#at )o)ok di#unakan untuk &roduksi berka&asitas ke)il misalnya dalam &roses &elarutan &adatan" &en)am&uran &roduk" Batch distillation, kristalisasi, ekstraksi cair-cair " farmasi dan fermentasi. Reaktor jenis ini memiliki )iri tidak terda&at aliran inlet atau outlet selama o&erasi" memiliki &en#aduk untuk men)am&ur reaktan"
dan
dalam
&rosesnya
dilakukan bersamaan
harus
berutan
@tidak
da&at
antara men#isi bahan baku" o&erasi"
&en#eluaran &roduk" cleaning" dan conditioning untuk men#olah bahan baku berikutnya.
sedan#kan ?at &ereaksi yan# lain atau sisanya dimasukan se)ara kontinyu ke dalam reaktor. Ada material yan# masuk
selama
o&erasi
ytan&a
di&indahkan. Reaktan yan# masuk bisa dihentikan" dan &roduk bisa di&indahkan selama o&erasi *aktu tertentu. !idak bero&erasi se)ara steady state.
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
8ontoh &alin# sederhana misalnya tan#ki fermentor" ra#i dimasukkan sekali ke dalam tan#ki @se)ara bat)h namun 852 yan# dihasilkannya dikeluarkan se)ara kontinyu. 8ontoh lainnya
adalah
klorinasi"
suatu
reaksi
)air$#as"
#as
di#elembun#kan se)ara kontinyu dari dasar tan#ki a#ar bereaksi den#an )airan di tan#ki yan# diam @bat)h.
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
:. Reaktor kontinyu Reaktor kontinyu keluaran
mem&unyai
@inletCoutlet
yan#
aliran
terdiri
masukan
dari
dan
)am&uran
homo#enChetero#en. Reaksi kontinyu di o&erasikan &ada kondisi steady" dimana arus aliran masuk sama den#an arus aliran keluar. Reaktor kontinyu diba#i menjadi dua jenis utama" yaitu a Reaktor Alir !an#ki Ber&en#aduk @RA!B atau Continous Stirred Tank Reaktor @8!R Biasanya beru&a tan#ki asumsi
&en#adukan
ber&en#aduk
sem&urna"
den#an
konsentrasi
tia&
kom&onen dalam reaktor sera#am sebesar konsentrasi aliran yan# keluar dari reaktor. Model ini biasanya di#unakan &ada reaksi homo#en di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa )air" atau reaksi antara )air dan #as den#an katalis )air. Reaktor 8!R da&at disusun se)ara seri mau&un
kemam&uan kon=ersi reaktor 8!R" semakin banyak jumlah
yan#
di&asan#
seri
maka kon=ersinya
akan
semakin mendekati reaktor PR den#anh =olume yan# sama. ementara &emasan#an se)ara &aralel umumnya bertujuan untuk menin#katkan ka&asitas &rodusi den#an kon=ersi yan# sama. • –
– – –
Kelebihan Ga$-a# . STR /a#a%e% Kontrol tem&erature yan# baik da&at mudah dija#a
Realtif murah dalam instalasi Reaktor memiliki ka&asitas &anas yan# besar Ba#ian dalam reaktor da&at mudah diakses saat &era*atan
•
Kekuran#an Kon=ersi reaktan menjadi &roduk &er =olume –
reaktor relatif ke)il bila dibandin#kan den#an jenis reaktor kontinyu lainnya. 8!R
umum
di#unakan
&ada
industri
&roses"
terutama den#an reaksi homo#en fasa )air" dimana di&erlukan &en#adukan yan# konstan. 8!R ju#a banyak di#unakan &ada &roses biolo#i di industri dan dikenal den#an sebutan Fermentor. 8ontohnya &ada industri antibiotik" dan *aste *ater treatment. Fermentor Mende#radasi atau men#han)urkan
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
molekul berukuran besar menjadi berukuran lebih ke)il den#an hasil sam&in# &ada umumnya adalah alkohol. b Reaktor Alir Pi&a @RAP atu Plug Flow Reaktor @PR Meru&akan suatu reaktor berbentuk &i&a
yan#
bero&erasi se)ara kontinyu. -alam PR selama o&erasi berlan#sun# bahan baku dimasukkan terus menerus dan &roduk reaksi akan dikeluarkan se)ara terus menerus sehin##a tidak terjadi &en)am&uran ke arah aksial dan semua molekul mem&unyai *aktu tin##al di dalam
reaktor sama besar. eluruh reaktan masuk melalui ba#ian inlet reaktor" semua &erhitun#an dalam meran)an# PR harus den#an asusmsi bah*a tidak terjadi ba)k mi
da&at
disusun se)ara seri mau&un &aralel se&erti yan# terlihat &ada #ambar berikut Ga$-a# 3. Rea!"# PFR
Ga$-a# 6. PFR se#i
Ga$-a# 4. PFR /a#a%e%
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
PR yan# di&asan# seri maka kon=ersinya akan sama den#an PR tun##al yan# &anjan#nya sama den#an jumlah
dari
&anjan#
tia&
reaktor
PR
&enyusun"
sementara untuk yan# di&asan# &aralel tujuan nya sama den#an 8!R" yakni menin#katkan ka&asitas &roduksi den#an kon=ersi yan# sama. PR memiliki a&likasi yan# luas" baik dalam sistem fasa #as" mau&un fasa )air. mumnya di#unakan &ada sintesis amoniak dari unsur$unsur &enyususnnya" dan oksidasi sulfur dioksida menjadi sulful trioksida.
D. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an Pen55)naan Reaktor
da&at
dklasikasikan
berdasarkan
tujuan
&en##unaan akhirnya" )ontohnya adalah reaktor &olimerisasi yan# di#unakan dalam reaksi &emnbentukan &olimer dari monomer$monomer &enyusunnya" reaktor biolo#i yan# biasa di#unakan untuk &roses fermentasi sehin##a disebut seba#ai fermentor.
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
E. K%asifasi Rea!"# Be#asa#an Fasa Reaktor da&at diklasikasikan berdasarkan fasa nya" yakni reaktor
homo#en"
dan
reaktor
hetero#en. -isebut reaktor homo#en jika
reaktan"
&roduk"
dan
atau
katalisnya berada &ada fase yan# sama. 8ontohnya adalah reaktor bat)h den#an reaktan berfasa )air dan &roduk yan# dihasilkan berfasa )air &ula. ementara reaktor
hetero#en
adalah reaktor den#an reaktan" &roduk" dan atau katalis berada &ada fase yan# berbeda
@dua
fasa
atau
lebih.
8ontohnya adalah reaktor Trickle Bed dengan reaktan serta &roduk beru&a fasa #as dan )air" sementara katalis yan# di#unakan adalah &adatan.
Ga$-a# . T#i7%e -e #ea7!"#
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
BAB III 'ENIS REAKSI ( KATALIS PADA REAKTOR A. 'enis Reasi Paa Rea!"# e&erti yan# telah diketahui" reaktor meru&akan tem&at terjadinya reaksi kimia. 3enis reaksi kimia dalam reaktor se)ara #aris besar diba#i ke dalam bebera&a jenis" antara lain Kombinasi lan#sun# atau reaksi sintesis A G B H AB -ekom&osisiCPen#uraian atau reaksi analisis AB H A G B Reaksi subtitusi tun##al A G B8 H A8 G B Reaksi subtitusi #andaCmetatesis AB G 8- H 8B •
•
•
•
B. Ka!a%is Paa Rea!"# !erkadan# den#an tujuan untuk menin#katkan kinerja reaktor den#an )ara mem&er)e&at ter)a&ainya kon=ersi reaksi tertentu di&er#unakanlah katalis. Katalis meru&an suatu ?at yan# di#unakan untuk mem&er)e&at reaksi teta&i terle&as" bahkan da&at dikatakan tidak ikut bereaksi. Berikut meru&akan )ontoh bebera&a jenis reaktor yan# men##unakan katalis" antara lain 1. hell And !ube Rea)tor e&erti reaktor &i&a teta&i beru&a
bebera&a
&i&a
yan#
disusun
dalam
sebuah
shell"
reaksi berjalan di dalam &i&a &i&a dan &emanasC&endin#in di shell. Alat ini di#unakan a&abila dibutuhkan
sistem
&anas dalam reaktor
transfer
Ga$-a# 8. S&e%% an T)-e #ea7!"#
Arif Budiman 162112001
2. i< Bed Rea)tor Meru&akan
Makalah Reaktor Kimia
reaktor
berbentuk
&i&a
besar
yan#
didalamnya berisi katalisator &adat. Bisanya di#unakan untuk reaksi fasa #as den#an katalisator &adat. A&abila di&erlukan &roses transfer &anas yan# )uku& besar biasanya berbentuk
Ga$-a# 10. Fi9 -e #ea7!"#
:. luidi?ed Bed Rea)tor Biasanya di#unakan untuk reaksi fasa #as katalisator &adat den#an umur katalisator yan# san#at &endek sehin##a harus )e&at dire#enerasi" atau &adatan dalam rea)tor adalah reaktan yan# bereaksi menjadi &roduk.
Ga$-a# 11. F%)i;e -e #ea7!"#
Ga$-a# 12. S7&e$a!i7 " F%)ii;e -e #ea7!"#
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
;. !ri)kle Bed Rea)tor Reaktor tri)kle bed adalah reaktor den#an &a)kin# katalis dimana fasa )air dan #as men#alir searah ke ba*ah yan# men#alami interaksi
&ada katalis &adatan.
Reaktor ini
di#unakan untuk memanaskan feed @um&an menjadi =a&our. . lurry Rea)tor Rea)tor ini men##unakan liIuid seba#ai reaktant dan solid seba#ai katalis. Biasanya terdiri dari liIuid stirred tank" &ada bebera&a keadaan" #as seba#ai reaktan ju#a diembunkan melalui reaktan. Keberadaan katalis seba#ai slurry membuat &enambahan dan &en#ambilan katalis dalam &roses menjadi mudah.
Ga$-a# 1. S%)##+ #ea7!"#
KESIMPULAN
Arif Budiman 162112001
Reaktor
memiliki
Makalah Reaktor Kimia
berba#ai
ma)am
jenis
dan
da&at
diklasikasikan berdasarkan bebera&a kata#ori. -alam meran)an# suatu reaktor di&erlukan ketelitian dan &ertimban#an yan# san#at matan#
karena
desain
suatu
reaktor
da&at
keseluruhan ran#kaian &roses se)ara ekonomis.
menentukan
Arif Budiman 162112001
Makalah Reaktor Kimia
DAFTAR PUSTAKA htt&CC***.*iki&edia.)omC)hemi)al rea)torC May 1" 201 e=ens&iel" o. 8hemi)al Rea)tion +n#ineerin#" 3ohn Wiley 4 on" %e* Jork" 1>72 illa" /arry. 8hemi)al Pro)ess +n#ineerin#. -esain and +)onomi)s. te=ens 'nstitute of !e)hnolo#y. %e* jersey. A 200: