REAKTOR
Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia , dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi yang lebih berharga.
Tujuan pemilihan reaktor adalah :
1. Mendapat keuntungan yang besar 2. Biaya produksi rendah 3. Modal kecil/volume reaktor minimum 4. Operasinya sederhana dan murah 5. Keselamatan kerja terjamin 6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga dij aga sekecil-kecilnya
Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :
1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi 2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping 3. Kapasitas produksi 4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya 5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
Jenis-jenis reaktor
A. Berdasarkan Berdasarkan bentuknya 1. Reaktor tangki Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir. 2. Reaktor pipa Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
B. Berdasarkan prosesnya 1. Reaktor Batch
Biasanya untuk reaksi fase cair
Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil
Keuntungan reactor batch:
- Lebih murah dibanding reactor alir - Lebih mudah pengoperasiannya - Lebih mudah dikontrol Kerugian reactor batch:
- Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
- Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)
2. Reaktor Alir (Continous Flow) Ada 2 jenis: a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) Keuntungan:
Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama
Volume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reactor.
Kerugian:
Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.
Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAP
Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.
b. RAP
Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh penampang pipa. Keuntungan :
Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk konversi yang sama Kerugian:
1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi. 2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state. 3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi ―Hot Spot‖ (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan . Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.
3. Reaktor semi batch Biasanya berbentuk tangki berpengaduk
C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya
1. Reaktor isotermal. Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama.
2. Reaktor adiabatis.
Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.
Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan – rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).
3. Reaktor Non-Adiabatis
D. Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat
1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR). Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis.
Product stream
Cooling/heating medium in
Out
Feed
2. Fluidized bed reaktor (FBR)
Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.
Operasinya: isotermal.
Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR
Product stream
Gelembung gas
Partikel katalis
E. Fluid-fluid reaktor
Feed
Biasa digunakan untuk reaksi gas-cair dan cair-cair. 1. Bubble Tank.
Gas Liquid
Gas
2. Agitate Tank
Liquid
3. Spray Tower
Liquid in
Gas in
Gas out
Liquid out
Pertimbangan dalam pemilihan fluid-fluid reaktor. 1. Untuk gas yang sukar larut (Kl <) sehingga transfer massa kecil maka Kl harus diperbesar .Jenis spray tower tidak sesuai karena kg besar pada Spray Tower 2. Jika lapisan cairan yang dominan, berarti tahanan dilapisan cairan kecil maka Kl harus diperbesar » jenis spray tower tidak sesuai. 3. Jika lapisan gas yang mengendalikan (maka Kg <) » jenis bubble tank dihindari. 4. Untuk gas yang mudah larut dalam air » jenis bubble tank dihindari.
all about reaction Posted on 11/14/2011 Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari pengertian laju reaksi, menuliskan rumus laju reaksi, menentukan orde (tingkat) reaksi, menghitung laju reaksi dari data eksperimen, mengkaji konsep laju reaksi dari segi teori tumbukan efektif, serta mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi laju suatu reaksi kimia. Kinetika Kimia (Chemical Kinetics) adalah salah satu cabang ilmu kimia yang mengkaji mengenai seberapa cepat suatu reaksi kimia berlangsung. Dari berbagai jenis reaksi kimia yang telah dipelajari para ilmuwan, ada yang berlangsung dalam waktu yang sangat singkat (reaksi berlangsung cepat), seperti reaksi pembakaran gas metana. Di sisi lain, ada pula reaksi yang berlangsung dalam waktu yang lama (reaksi berlangsung lambat), seperti reaksi perkaratan (korosi) besi. Cepat lambatnya suatu reaksi kimia dapat dinyatakan dalam besaran laju reaksi. Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu. Satuan laju reaksi adalah M/s (Molar per detik). Sebagaimana yang kita ketahui, reaksi kimia berlangsung dari arah reaktan menuju produk . Ini berarti, selama reaksi kimia berlangsung, reaktan digunakan (dikonsumsi) bersamaan dengan pembentukan sejumlah produk. Dengan demikian, laju reaksi dapat dikaji dari sisi pengurangan konsentrasi reaktan maupun peningkatan konsentrasi produk.
Secara umum, laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut : A —— -> B laju reaksi = - ∆ [A] / ∆ t
atau
laju reaksi = + ∆ [B] / ∆ t Tanda – (negatif) menunjukkan pengurangan konsentrasi reaktan Tanda + (positif) menunjukkan peningkatan konsentrasi produk Laju reaksi berhubungan erat dengan koefisien reaksi. Untuk reaksi kimia dengan koefisien reaksi yang bervariasi, laju reaksi harus disesuaikan dengan koefisien reaksi masing-masing spesi. Sebagai contoh, dalam reaksi 2A —— -> B, terlihat
bahwa dua mol A dikonsumsi untuk menghasilkan satu mol B. Hal ini menandakan bahwa laju konsumsi spesi A adalah dua kali laju pembentukan spesi B. Dengan demikian, laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut : laju reaksi = - 1 ∆ [A] / 2.∆ t
atau
laju reaksi = + ∆ [B] / ∆ t Secara umum, untuk reaksi kimia dengan persamaan reaksi di bawah ini, aA + bB —— -> cC + dD laju reaksi masing-masing spesi adalah sebagai berikut : laju reaksi = - 1 ∆ [A] / a.∆ t = – 1 ∆ [B] / b.∆ t = + 1 ∆ [C] / c.∆ t = + 1 ∆ [D] / d.∆ t Laju suatu reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi reaktan yang digunakan dalam reaksi. Semakin besar konsentrasi reaktan yang digunakan, laju reaksi akan meningkat. Di samping itu, laju reaksi juga dipengaruhi oleh nilai konstanta laju reaksi ( k). Konstanta laju reaksi ( k) adalah perbandingan antara laju reaksi dengan konsentrasi reaktan. Nilai k akan semakin besar jika reaksi berlangsung cepat, walaupun dengan konsentrasi reaktan dalam jumlah kecil. Nilai k hanya dapat diperoleh melalui analisis data eksperimen, tidak berdasarkan stoikiometri maupun koefisien reaksi.
