MAKALAH REAKTOR
MATA KULIAH : PERANCANGAN PABRIK
 |
DOSEN : GUSNI SUSHANTI, ST., MT
OLEH:
NAMA : SYAMSUL BAHRI
PROGRAM STUDI DIV-AGROINDUSTRI
JURUSAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN HASIL PERIKANAN
POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI PANGKEP
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT., karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nyalah sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan bagi para pembaca dan untuk diri kami sendiri.
Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan-kekurangan dan jauh dari apa yang diharapkan. Untuk itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi diri kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan saya memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.
MANDALLE, 20 MARET 2017
SYAMSUL BAHRI
DAFTAR ISI
SAMPUL........................................................................................................................... i
KATA PENGANTAR...................................................................................................... ii
DAFTAR ISI................................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................................ 1
BAB II PEMBAHASAN................................................................................................ 5
BAB III PENUTUP....................................................................................................... 20
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................... 21
BAB I
PENDAHULUAN
Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia, dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi produk yang lebih berharga. CSTR ( Contiunuous Stirred Tank Reactor) merupakan salah satu jenis reaktor berdasarkan prosesnya. CSTR dirancang untuk mempelajari proses-proses penting dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini termasuk salah satu dari tipe reaktor interchangeable pada unit service reactor (CEX Mk II).
 |
CSTR bisa berbentuk dalam satu tangki atau lebih dalam rangkaian seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fasa cair dan biasanya digunakan dalam industri kimia organic seperti pabrik pembuatan etil asetat. Keuntungan dari CSTR adalah kualitas produk yang bagus, kontrol yang otomatis dan tidak membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor ini adalah beroperasi pada kondisi steady state dengan aliran reaktan dan produk secara kontinyu. Dalam industri, CSTR lazim digunakan karena beroperasi dalam skala yang besar.
BAB II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
A. Proses Batch
Produksi partaian, ( bahasa Inggris: batch ), adalah proses produksi yang tidak berlangsung secara kontinu . Proses produksi secara partaian pada umumnya dilakukan oleh industri proses kimia dengan skala produksi kecil atau menengah dan industri manufaktur. Contoh dari industri yang umumnya melakukan proses produksi secara partaian adalah industri manufaktur seperti industri sepatu dan industri proses kimia seperti industri farmasi , tinta , cat, dan perekat.
Pada proses produksi partaian tinta dan cat, dikenal teknik colour-run . Teknik ini berlangsung dengan memproduksi warna paling muda terlebih dahulu, seperti misalnya kuning muda, dilanjutkan dengan warna yang lebih tua, seperti misalnya jingga, kemudian merah dan seterusnya hingga mencapai warna hitam dan proses produksi diulang lagi. Dengan menggunakan teknik ini, pencucian dan rekonfigurasi mesin antar partai dapat diminimalkan. Namun, warna putih (yaitu warna opaque, bukan transparan), adalah satu-satunya warna yang tidak dapat diproduksi dengan menggunakan teknik ini karena pigmen putih dapat memengaruhi warna lain.
Bila dibandingkan dengan proses produksi secara kontinu, proses produksi secara partaian lebih tidak efisien. Pada setiap akhir proses produksi partaian, peralatan proses harus dihentikan, dikonfigurasi ulang, dan dilakukan pengecekan terhadap kualitas produk sebelum partai selanjutnya diproduksi. Hal ini menyebabkan adanya waktu jeda antar proses produksi.
Namun, proses produksi secara partaian memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan proses produksi secara kontinu. Proses produksi secara partaian cocok untuk industri yang memproduksi produk-produk musiman atau produk yang tuntutan pasarnya sulit diprediksi. Selain itu, industri yang proses produksinya berlangsung secara partaian lebih dinamis dibandingkan industri yang proses produksinya berlangsung secara kontinu. Karena bersifat partaian, satu jalur produksi dapat digunakan untuk memproduksi berbagai jenis produk. Industri juga dapat menggunakan proses produksi partaian untuk membuat produk contoh. Jika produk ternyata tidak sesuai dengan keinginan pasar, maka produksi dapat dihentikan tanpa kerugian yang besar.
B. Proses Kontinu
Produksi kontinu adalah suatu metode proses produksi di mana proses berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi kontinu adalah kebalikan dari proses produksi partaian.
Proses produksi secara kontinu dilakukan pada industri dengan skala produksi besar. Contoh industri yang melakukan produksi secara kontinu adalah industri gelas . Gelas dipanaskan sehingga berbentuk lunak dan kemudian dialirkan ke mesin pencetak untuk dibentuk. Proses pencairan dan pencetakan berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi pada umumnya dihentikan berdasarkan keperluan perawatan dan perbaikan. Secara rutin (bisa sebulan sekali, enam bulan sekali, atau setahun sekali) proses produksi dihentikan dan dilakukan perawatan dan pemeriksaan menyeluruh ( overhaul) terhadap alat-alat proses.
Pada proses produksi secara kontinu umum digunakan sistem yang terotomatisasi. Dengan bantuan PLC ( Programmable Logic Controller ) atau pengontrol otomatis lain, kesalahan proses produksi akibat kecerobohan manusia dapat dikurangi sehingga proses produksi dapat berlangsung terus menerus dengan kondisi yang stabil atau bahkan mendekati tunak (semua keadaan konstan dan tidak berubah).
Bila dibandingkan dengan proses produksi secara partaian, proses produksi secara kontinu bersifat lebih efisien karena waktu jeda yang terdapat pada proses produksi partaian dapat dihindari. Kelemahan yang dimiliki proses produksi secara kontinu adalah sifat alatnya yang tidak dapat dimodifikasi. Pada umumnya, satu jalur produksi hanya dapat digunakan untuk memproduksi satu jenis produk.
C. Reaksi Homogen
Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan kimia dimana seluruh zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud sama. Misalnya,
1. Kesetimbangan antara gas-gas
Contoh : N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2 NH 3 (g)
2. Kesetimbangan antara ion-ion dalam larutan
Contoh : Fe3+ (aq) + SCN - (aq) ↔ Fe(SCN) 2+ (aq)
D. Reaksi Heterogen
Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda. Reaktor heterogen atau reaktor multifasa adalah reaktor yang digunakan untuk mereaksikan komponen-komponen lebih dari satu fasa dan minimal terdapat 2 fasa.
· Tipe Reaksi Heterogen
• Reaksi katalitik gas-padat Æ Cracking HC (katalis Si-Al)
• Reaksi non katalitik gas-padat Æ Pembuatan batubara
• Reaksi cair-padat Æ Pembuatan asetilin dari CaS2 dan air
• Reaksi padat-padat Æ Pembuatan semen, kalsium karbida dari batu kapur dan karbon
• Reaksi gas-cair Æ Hidrogenasi minyak
• Reactor fixed bed
– Submerge fixed bed reactor with upward gas bubbling
• Trickle bed reactor
• Reactor moving bed
– Stirred slurry reactor
– Bubbling slurry columns
– Fluidized slurry reactor
– Co current up flow reactors with fluidized pellets
1. Kesetimbangan dalam sistem padat dan gas
Contoh : CaO(s) + SO 2 (g) ↔ CaSO 3 (s)
2. Kesetimbangan dalam sistem padat dan larutan
Contoh : Fe3 O 4 (s) + 4 CO(g) ↔ 3Fe(s) + 4CO 2 (g)
Pada saat terjadi kesetimbangan reaksi, ada beberapa kemungkinan perubahan konsentrasi pada pereaksi dan hasil reaksi.
Gambar. Grafik kemungki pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang
Pada gambar di samping, diketahui 3 kemungkinan yang terjadi pada pereaksi dan hasil reaksi saat tercapai keadaan setimbang, yaitu:
1. Konsentrasi hasil reaksi lebih besar daripada konsentrasi pereaksi (Gambar a)
2. Konsentrasi hasil reaksi lebih kecil daripada konsentrasi pereaksi (Gambar b)
3. Konsentrasi hasil reaksi sama dengan konsentrasi pereaksi (Gambar c)
Dari Gambar di atas juga terlihat bahwa pada saat setimbang, jumlah pereaksi dan hasil reaksi adalah konstan, sehingga perbandingannya juga konstan.
E. Geometri Reaktor
v Stirred Tank Reactor dan Reaktor Tubular
Reaktor CSTR beroperasi pada kondisi steady state dan mudah dalam kontrol temperatur, tetapi waktu tinggal reaktan dalam reaktor ditentukan oleh laju alir dari feed masuk dan keluar, maka waktu tinggal sangat terbatas sehingga sulit mencapai konversi reaktan per volume reaktor yang tinggi, karena dibutuhkan reaktor dengan volume yang sangat besar (Smith, 198: 325).
Ada dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam pereaksian kimia yang beroperasi dalam keadaan tunak (steady-state ), yaitu CSTR ( Continuos Stirred Tank Reactor) dan plug Flow Reaktor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR merupakan reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran 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 katalis cair (Nauman, 2002: 23).
Reaktor tangki berpengaduk yang ideal beroperasi secara isotermal pada kecepatan alir yang konstan. Bagaimanapun kesetimbangan energi diperlukan untuk memprediksi temperatur agar konstan pada saat panas dari reaksi cukup (atau pertukaran panas antara lingkungan dengan reaktor tidak mencukupi) untuk membuat perbedaan antara suhu umpan dengan reaktor. Tangki berpengaduk dapat memberikan pilihan yang lebih baik atau bahkan lebih buruk daripada tubular flow unit pada sistem reaksi ganda. Biasanya hal terpenting adalah nilai relatif atau energi aktivas (Smith,1981: 327).
Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) bisa berbentuk dalam tanki satu atau lebih dari satu dalam bentuk seri. Reaktor ini digunakan untuk reaksi fase cair dan biasanya digunakan dalam industri kimia organik. Keuntungan dari reaktor ini adalah kualitas produk yang bagus, kontrol yang otomatis dan tidak banyak membutuhkan banyak tenaga operator. Karakteristik dari reaktor jenis ini adalah beroperasi pada kondisi steady state dengan aliran reaktan dan produk secara kontinu. Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) adalah reaktor yang dirancang untuk mempelajari proses-proses pening dalam ilmu kimia. Reaktor jenis ini merupakan salah satu dari 3 tipe reaktor yang bisa bersifat interchangble pada unit service reaktor (CEX Mk II). Reaksi dimonitor oleh probe konduktivitas sebagai konduktivitas dari larutan yang berubah dengan konversi dari reaktan menjadi produk. Artinya, ini merupakan proses titrasi yang tidak akurat dan tidak efisien di mana ini digunakan untuk memonitor perkembangan reaksi yang tidak begitu penting (Tim Dosen Teknik Kimia, 2010: 1 ).
Coil stainless didalam reaktor CSTR berguna sebagai pemindah panas permukaan untuk memanaskan atau mendinginkan reaktan kimia. Coil itu dihubungkan untuk memanaskan sirkulator air atau disebut juga CW-16 chiller . Coil inlet ini berada pada posisi didepan reaktor dan return reaktor itu berada pada bagian belakang dari reaktor. Agitator (pengaduk) turbin bekerja pada sambungan dengan mengatur baffle (suatu alat untuk mencegah aliran) untuk menghasilkan pengadukan dan perpindahan panas yang sempurna. Agitator ini bekerja dengan menggunakan motor listrik yang ditaruh pada penutup reaktor. Motor ini dijalankan dengan variable speed unit yang ditaruh didepan sevice unit. Tombol untuk plug motor listrik ini diletakkan pada bagian belakang service unit (Tim Dosen Teknik Kimia, 2010: 3).
Agitator (pengaduk) biasanya juga digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, misalnya dalam hidrogenasi katalitik pada zat cair. Dalam bejana hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat pertikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut keluar melalui kumparan atau mantel (McCabe, 2003: 253).
Dengan reaksi sebagai berikut :
NaOH + CH3 COOC 2 H 5 ®
CH3 COONa + C 2 H 5 OH
Reaksi ini terjadi berasarkan persamaan molar dan reaksi order pertama yang bergantung kepada larutan Na hidroksida dan etil asetat. Konsentrasi yang digunakan berkisar antara 0 sampai 0.1 M dengan temperature berkisar 20-40 o C. Reaksi ini berlangsung dalam reaktor CSTR atau reaktor tubular yang bisa mencapai keadaan steady state ketika konversi dan konsentrasi reagen telah tercapai. Keadaan steady state akan bervariasi berdasarkan konsentrasi reagen, flowrate, dan volume reaktor secara temperature reaksi. Kecepatan reaksi dihitung dengan mengonversikan reaktan menjadi produk dalam waktu tertentu. Agar reaksi bisa terjadi, partikel dari reaktan-reaktan tersebut harus berkontak agar menghasilkan suatu interaksi. Kecepatan reaksi bergantung pada frekuensi tumbukan dan efffisiensi tumbukan partikel dari larutan yang bereaksi. Faktor-faktor ini didukung dengan pengadukan reaktan dengan menggunakan stirred (pengaduk) dan baffle di dalam reaktor. Pengadukan yang tidak sempurna akan menghasilkan kecepatan reaksi yang kurang pula.
v Packed Bed Tank (Packed Bed Reactor (PBR))
- Terdri dari satu atau lebih tubes packed dengan partikel katalis, beroperasi pada posisi vertikal
- Beroperasi adiabatis
Keuntungannya :
· Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR
· Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi
· Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi
Kerugiannya :
· Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam
· Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi
· Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen
v Fluidised Bed Tank (FBR)
- Reaktor dengan bed terangkat oleh gas reaktan
- Fungsi utk memprediksikan penurunan konversi pada pencampuran di dalam reaktor
- Jumlah bed lebih sedikit daripada PBR
- Luas permukaan lebih besar daripada PBR
- Beroperasi isotermal
Keuntungannya :
· Suhu konstan shg mudah dikontrol
· Regenerasi bed yg mudah
· Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi
Kekurangannya :
· Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg dinding
· Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.
Figure 23.1 Schematic representation of (incipient) particle movement brought about by upward flow of a fluid, leading to fluidization
• These range from a fixed-bed reactor to a fluidized-bed reactor without significant carryover of solid particles, to a fast-fluidized-bed reactor with significant carryover of particles, and ultimately a pneumatic-transport or transport-riser reactor in which solid particles are completely entrained in the
rising fluid.
F. Efek Temperatur & Energi pada Reaktor
v Dew Point
Dew point (titik embun) adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali terbentuk dari dalam uap/gas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai suhu dimana uap/gas mulai mengembuh sesuai dengan tekanan yang diberikan.
v Bubble Point
Bubble point adalah temperatur dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalam cairan pada saat dipanaskan seseuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai tempertur dimana cairan mulai membentuk gelembung uap sesuai dengan tekanan yang diberikan.
v Temperatur Pemisah
Aktivitas Katalis, Selektivitas & Densitas
BAB III
PENUTUP
1. Produksi partaian, ( bahasa Inggris: batch ), adalah proses produksi yang tidak berlangsung secara kontinu . Proses produksi secara partaian pada umumnya dilakukan oleh industri proses kimia dengan skala produksi kecil atau menengah dan industri manufaktur. Contoh dari industri yang umumnya melakukan proses produksi secara partaian adalah industri manufaktur seperti industri sepatu dan industri proses kimia seperti industri farmasi , tinta , cat, dan perekat.
2. Produksi kontinu adalah suatu metode proses produksi di mana proses berlangsung secara terus menerus tanpa terhenti. Proses produksi kontinu adalah kebalikan dari proses produksi partaian.
3. Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan kimia dimana seluruh zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud sama.
4. Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda.
DAFTAR PUSTAKA
No comments:
Post a Comment